高考物理模拟试题力学压轴题和高中物理初赛力学模拟试题大题详细讲解

1、如图6 所示，宇宙飞船在距火星表面H 高度处作匀速圆周运动，火星半径为R 。当飞船运行到P 点 时，在极短时间向外侧点喷气，使飞船获得一径向速度，其大小为原来速度的 α 倍。因 α 很小，所以飞 船新轨道不会与火星表面交会。飞船喷气质量可以不计。 （1）试求飞船新轨道的近火星点 A 的高度 h 近和远火星点 B 的高度 h远 ； （2）设飞船原来的运动速度为 v 0 ,试计算新轨道的运行周期 T 。 2、有一个摆长为l的摆（摆球可视为质点，摆线的质量不计） ，在过悬 挂点的竖直线上距悬挂点O的距离为x处（x＜l）的C点有一固定的钉 子，如图所示，当摆摆动时，摆线会受到钉子的阻挡．当l一定而x取 不同值时，阻挡后摆球的运动情况将不同．现将摆拉到位于竖直线的左 方（摆球的高度不超过O点） ，然后放 手，令其自由摆动，如果摆线被钉子阻挡后，摆球恰巧能够击中钉子，试 求x的最小值． 3、 如图所示， 一根长为 L 的细刚性轻杆的两端分别连结小球 a 和 b ， 它们的质量分别为ma和mb. 杆可绕距 a 球为 L/4 处的水平定 轴 O 在竖直平面转动．初始时杆处于竖直位置．小球b几乎接触 桌面．在杆的右边水平桌面上，紧挨着细杆放着一个质量为m的 立方体匀质物块，图中ABCD为过立方体中心且与细杆共面的截 面．现用一水平恒力F作用于 a 球上，使之绕O轴逆时针转动， 求当a转过 计一切摩擦． 4、把上端A封闭、下端B开口的玻璃管插入水中,放掉部分空气后 角时小球b速度的大小．设在此过程中立方体物 a F O B C 块没有发生转动，且小球b与立方体物块始终接触没有分离．不 b A D 放手,玻璃管可以竖直地浮在水中 (如下图).设玻璃管的质量m=40克,横截面积S=2厘米2,水面以上部分 的长度b=1厘米,大气压强P0=105帕斯卡.玻璃管壁厚度不计,管空气质量不计. (1)求玻璃管外水面的高度差h. (2)用手拿住玻璃管并缓慢地把它压入水中 ,当管的A端在水面下超过某一深度时,放手后玻璃 管不浮起.求这个深度. (3)上一小问中,放手后玻璃管的位置是否变化?如何变化?(计算时可认为管空气的温度不变) 5、一个光滑的圆锥体固定在水平的桌面上 ,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角θ=30°(如 右图).一条长度为l的绳(质量不计),一端的位置固定在圆锥体的顶点 O处,另一端拴着一个 质量为m的小物体(物体可看作质点,绳长小于圆锥体的母线 ).物体以速率v绕圆锥体的轴线 做水平匀速圆周运动(物体和绳在上图中都没画出). 6、一辆车通过一根跨过定滑轮的绳PQ提升井中质量为m的物体,如图所示.绳的P端拴在车后的挂钩 上,Q端拴在物体上.设绳的总长不变,绳的质量、定滑轮的质量和尺寸、滑轮上的摩擦都忽略不 计. 开始时,车在A点,左右两侧绳都已绷紧并且是竖直的,左侧绳长为H.提升时,车加速向左 运动,沿水平方向从A经过B驶向C.设A到B的距离也为H,车过B点时的速度为vB.求在车由A移到B 的过程中,绳Q端的拉力对物体做的功. 7、在两端封闭、径均匀的直玻璃管,有一段水银柱将两种理想气体a和b隔开.将管竖立着,达到 平衡时,若温度为T,气柱a和b的长度分别为la和lb;若温度为T＇,长度分别为l抋和l抌.然后将 管平放在水平桌面上,在平衡时,两段气柱长度分别为l攁和l攂.已知T、T挕 8、 如图所示， 质量为M  9Kg的小车放在光滑的水平面上， 其中 AB 部分为半径 R=0.5m 的光滑 1 4 圆弧，BC 部分水平且不光滑，长为 L=2m，一小物块质量 m=6Kg，由 A 点静止释放，刚好滑到 C 点静止（取 g=10m s2） ，求： ①物块与 BC 间的动摩擦因数 ②物块从 A 滑到 C 过程中，小车获得的最大速度 9、如图所示，在光滑水平面上放一质量为 M、边长为 l 的正方体木块，木块上搁有一长为 L 的轻质光 滑棒，棒的一端用光滑铰链连接于地面上 O 点，棒可绕 O 点在竖直平面自由转动，另一端固定一质量为 m 的均质金属小球．开始时，棒与木块均静止，棒与水平面夹角为角．当棒绕 O 点向垂直于木块接触边方 向转动到棒与水平面间夹角变为的瞬时，求木块速度的大小． 1010 、、 如图所示，一半径为R的金属光滑圆环可绕其竖直直径转动．在环上套有一珠子．今逐渐增大 圆环的转动角速度ω，试求在不同转动速度下珠子能静止在环上的位置．以珠子所停处 ω 的半径与竖直直径的夹角θ表示． 图 2.11 θ r R m mg 11、如图所示，一木块从斜面 AC 的顶端 A 点自静止起滑下，经过水平面 CD 后，又滑上另一个斜面 DF，到 达顶端 F 点时速度减为零。两斜面倾角不同，但木块与所有接触面间的摩擦系数相同， 若 AF 连线与水平面 夹角为θ，试求木块与接触面间的滑动摩擦系数μ。 BCDE A θ F 12.图中的AOB是游乐场中的滑道模型，它位于竖直平面,由两个半径都是R的 1/4 圆周连接而成， 它们的圆心O1、O2与两圆弧的连接点O在同一竖直线上．O2B沿水池的水面．一小滑块可由弧 任意点从静止开始下滑． 1．若小滑块从开始下滑到脱离滑道过程中，在两个圆弧上滑过的弧长相等，则小滑块开始下滑时 应在圆弧． AO上的何处？（用该处到O1的连线与竖直线的夹角表示） AO的 2．凡能在O点脱离滑道的小滑块，其落水点到O2的距离如何？ 详解： 1 参考解答： 对圆轨道应用动力学，有：v 0 = GM ① R H GM ② R H 1GmM1GmM 2 对 P→A 过程，机械能守恒：mv2− =m−③v PA2R  H2 r A 222 则椭圆轨道上 P 点的速度：v P = v 0 (v 0 ) =1 比较 P、A 两点，用开普勒第二定律（此处特别注意，P 点的速度取垂直矢径的分速度） ： v 0rP = vArA ④ 解①②③④四式可得： r A = R H 1 R H 同理，对 P 和 B 用能量关系和开普勒第二定律，可得：r B = 1 A θ r A r B R H 椭圆的长半轴：a = = 221 F 最后对圆轨道和椭圆轨道用开普勒第三定律可得椭圆运动的周期。 2(R H)HRHR13 答：h 近 = ，h 远 = ；T =()2。 CB 2v 0 111 2.参考解答 摆线受阻后在一段时间摆球作圆周运动，若摆球的质量为 m，则摆 球受重力mg和摆线拉力T的作用，设在这段时间任一时刻的速度为v， 如图预解 20-5 所示。用表示此时摆线与重力方向之间的夹角，则有方 程式 DE mv2 T  mgcos （1） l  x 运动过程中机械能守恒，令表示摆线在起始位置时与竖直方向的夹角， 取O点为势能零点，则有关系 1 mglcosmv2mg[x(l  x)cos)] （2） 2 摆受阻后，如果后来摆球能击中钉子，则必定在某位置时摆线开始松弛，此时T＝0，此后摆球仅在 重力作用下作斜抛运动。设在该位置时摆球速度v v0，摆线与竖直线的夹角 v 0 2  0 ，由式（1）得  g(l 