专题19 力学计算题-十年（2012-2021）高考物理真题分项汇编（山东专版）

十年（2012-2021）高考物理真题分项详解（山东专版） 专题19 力学计算题 1、 山东省最近10年高考物理分析： 2021年，单独命题，单科 2020年，单独命题，单科 2019年，全国I卷，理综物理 2018年，全国I卷，理综物理 2017年，全国I卷，理综物理 2016年，全国I卷，理综物理 2015年，单独命题，理综物理 2014年，单独命题，理综物理 2013年，单独命题，理综物理 2012年，单独命题，理综物理 二、2012-2021年高考物理试题全解全析： 1、（2012·山东卷·T22）如图所示，一工件置于水平地面上，其AB段为一半径R＝1.0m的光滑圆弧轨道，BC段为一长度L＝0.5m的粗糙水平轨道，二者相切于B点，整个轨道位于同一竖直平面内，P点为圆弧轨道上的一个确定点．一可视为质点的物块，其质量m＝0.2kg，与BC间的动摩擦因数μ1＝0.4．工件质量M＝0.8kg，与地面间的动摩擦因数μ2＝0.1．（取g＝10m/s2） （1）若工件固定，将物块由P点无初速度释放，滑至C点时恰好静止，求P、C两点间的高度差h． （2）若将一水平恒力F作用于工件，使物块在P点与工件保持相对静止，一起向左做匀加速直线运动． ①求F的大小． ②当速度v＝5m/s时，使工件立刻停止运动（即不考虑减速的时间和位移），物块飞离圆弧轨道落至BC段，求物块的落点与B点间的距离． 【考点】牛顿第二定律；平抛运动；动能定理．菁优网版权所有 【分析】（1）物块从P点下滑经B点至C点的整个过程，根据动能定理求解 （2）对物体、工件和物体整体分析，根据牛顿第二定律求解 （3）根据平抛运动的规律和几何关系求解． 【解析】解（1）物块从P点下滑经B点至C点的整个过程，根据动能定理得： mgh﹣μ1mgL＝0 代入数据得： h＝0.2m…① （2）①设物块的加速度大小为a，P点与圆心的连线与竖直方向间的夹角为θ，由几何关系可得 cosθ＝…② 根据牛顿第二定律，对物体有 mgtanθ＝ma…③ 对工件和物体整体有 F﹣μ2（M+m）g＝（M+m）a…④ 联立①②③④式，代入数据得 F＝8.5N…⑤ ②设物体平抛运动的时间为t，水平位移为x1，物块落点与B间的距离为 x2，由运动学公式可得 h＝…⑥ x1＝vt…⑦ x2＝x1﹣Rsinθ…⑧ 联立①②⑥⑦⑧式，代入数据得 x2＝0.4m 答：（1）P、C两点间的高度差是0.2m； （2）F的大小是8.5N； （3）物块的落点与B点间的距离是0.4m． 【点评】该题考查了动能定理、牛顿第二定律、平抛运动的规律多个知识点，关键要对物体进行受力和过程分析． 2、（2013•山东）如图所示，一质量m＝0.4kg的小物块，以v0＝2m/s的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t＝2s的时间物块由A点运动到B点，A、B之间的距离L＝10m．已知斜面倾角θ＝30°，物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝．重力加速度g取10m/s2． （1）求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小． （2）拉力F与斜面的夹角多大时，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？ 【考点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系；牛顿第二定律．菁优网版权所有 【分析】（1）物体做匀加速直线运动，根据运动学公式求解加速度和末速度； （2）对物体受力分析，受重力、拉力、支持力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律列式求解出拉力F的表达式，分析出最小值． 【解析】（1）物体做匀加速直线运动，根据运动学公式，有： ① v＝v0+at ② 联立解得； a＝3m/s2 v＝8m/s （2）对物体受力分析，受重力、拉力、支持力和滑动摩擦力，如图 根据牛顿第二定律，有： 平行斜面方向：Fcosα﹣mgsin30°﹣Ff＝ma 垂直斜面方向：Fsinα+FN﹣mgcos30°＝0 其中：Ff＝μFN 联立解得： F＝＝ 故当α＝30°时，拉力F有最小值，为Fmin＝N； 答： （1）物块加速度的大小为3m/s2，到达B点的速度为8m/s； （2）拉力F与斜面的夹角30°时，拉力F最小，最小值是N． 【点评】本题是已知运动情况确定受力情况，关键先根据运动学公式求解加速度，然后根据牛顿第二定律列式讨论． 3、（2014·山东卷·T23）研究表明，一般人的刹车反应时间（即图甲中“反应过程”所用时间）t0＝0.4s，但饮酒会导致反应时间延长，在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以v1＝72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离L＝39m，减速过程中汽车位移x与速度v的关系曲线如同乙所示，此过程可视为匀变速直线运动，取重力加速度的大小g＝10m/s2，求： （1）减速过程汽