专题21 力学计算（二）-学易金卷：3年（2021-2023）高考1年模拟物理真题分项汇编（北京专用）

专题21 力学计算（二） 1.（2022·北京卷）体育课上，甲同学在距离地面高处将排球击出，球的初速度沿水平方向，大小为；乙同学在离地处将排球垫起，垫起前后球的速度大小相等，方向相反。已知排球质量，取重力加速度。不计空气阻力。求： （1）排球被垫起前在水平方向飞行的距离x； （2）排球被垫起前瞬间的速度大小v及方向； （3）排球与乙同学作用过程中所受冲量的大小I。 2.（2021·北京卷）如图所示，小物块A、B的质量均为m = 0.10 kg，B静止在轨道水平段的末端。A以水平速度v0与B碰撞，碰后两物块粘在一起水平抛出。抛出点距离水平地面的竖直高度为h = 0.45 m，两物块落地点距离轨道末端的水平距离为s = 0.30 m，取重力加速度g = 10 m/s2。求： （1）两物块在空中运动的时间t； （2）两物块碰前A的速度v0的大小； （3）两物块碰撞过程中损失的机械能。 1.（2023·清华附中·校考三模）在2022年北京举办的第二十四届冬奥会中，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。某滑道示意图如下，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，滑道BC高，C是半径圆弧的最低点。质量的运动员从A处由静止开始匀加速下滑，BC段的阻力忽略不计。加速度，到达B点时速度。取重力加速度。 （1）求长直助滑道的长度L； （2）求运动员在段所受合外力的冲量I的大小； （3）求出运动员经过C点时的速度大小； （4）画出运动员在C点时的受力图，并求其所受支持力的大小。    2.（2023·北京第166中学·校考三模）在一次表演中某同学用他的拳头向下打断了一块木板。如图，拳头的质量为m1，木板的质量为m2。木板向下偏离距离d时木板将折断。木板向下弯曲至木板折断时，其弹性可视为劲度系数为k的弹簧。为了简化问题的研究，假设碰撞是指包括拳头和木板的瞬间作用，碰撞后拳头随木板的弯曲一起向下运动，直到木板折断。碰撞后拳头、木板、地球组成的系统，机械能是守恒的。 （1）画出木板折断前，弹力F的大小随木板向下偏离距离x的图像，并据此证明，折断前木板的弹性势能：； （2）拳头和木板向下运动所对应的重力势能变化可忽略不计。求： ①使木板折断所需要拳头的最小速率v； ②若将图中的木板换为水泥板，并用①的速率对其打击，水泥板向下偏移的距离为时将会折断，水泥板的弹性对应的劲度系数以及水泥板的质量均为木板的10倍，此种情况下是否能让水泥板折断，试说明理由。 3.（2023·北京第101中学·校考三模）如图1所示，运动员做“蹲跳起”动作，离开地面的瞬间，全身绷紧，之后离开地面的最大高度为H。设重力加速度为g，不计空气阻力。 （1）求运动员离开地面瞬间的速度。 （2）地面是不会对人做功的，那么人是如何获得机械能的呢？为了解释这个问题，小亮同学构建了如下模型：如图2所示，将人的上半身和下半身分别看作质量为m1和m2的物块，上、下半身间的作用力看成物块间竖直轻弹簧的弹力。将m1从平衡位置向下压距离h，表示人“蹲下”；然后松手，m1向上运动，表示人“站起”；当m1回到平衡位置时，突然将弹簧的长度锁定，m2被带离地面，表示人“跳起”。试结合这一模型，计算运动员在“站起”过程中至少要做多少功。 （3）如图3所示的是立定跳远动作分解图，有一个动作要领是起跳过程中要大幅度摆臂，且离开地面前瞬间手臂向前甩。将人的手臂和其他部位看成两个部分，试从物理的角度解释起跳时摆臂的原因。 4.（2023·北京第101中学·校考三模）如图所示，用一象棋子压着一纸条，放在水平桌面上接近边缘处，小亮同学用较大的力气将纸条抽出，棋子掉落在水平地面上的P点。已知棋子的质量为m，桌子边缘到地面的高度为h，与P的水平距离为s，设重力加速度为g，不计空气阻力，求： （1）棋子在空中运动的时间； （2）纸条给棋子的冲量大小； （3）要想使棋子的水平射程比P点更远一点，抽纸条的力气应该稍微大一点还是稍微小一点？说明理由（抽出纸条过程中可忽略棋子的位移）。 5.（2023·北京市中关村中学·校考三模）滑雪是广受师生喜欢的运动，某滑雪的滑道如图所示。斜面滑道与水平滑道由很小的圆弧平滑衔接，斜面滑道的倾角。学生乘坐滑雪板由静止开始，从滑道上高处滑下，滑上水平面后，与静止的老师所坐的滑雪板发生碰撞，碰撞后他们以共同的速度运动，碰撞前后学生的运动方向不变。已知学生和滑雪板的总质量，老师和滑雪板的总质量为，人与滑雪板均可视为质点，不计一切摩擦和阻力，取重力加速度，，。求： （1）小孩和滑雪板在斜面滑道下滑的加速度a的大小； （2）小孩和滑雪板滑到斜面底端时的速度v的大小； （3）碰撞过程中学生和老师（包括各自滑雪板）组成的系统损失的机械能。 6.（2023·北京市中关村中学·校考三模）简谐运动是一种理想化的运动模型，是机械振动