高中物理必修2——应用题专练(超经典)

高中物理必修2——应用题专练1．如图是为了检验某种防护罩承受冲击力的装置，M是半径为R=1.0m的固定于竖直平面内的41光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平。N为待检验的固定曲面，该曲面在竖直面内的截面为半径mr69.0的41圆弧，圆弧下端切线水平且圆心恰好位于M轨道的上端点。M的下端相切处放置竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同的质量m=0.01kg的小钢珠，假设某次发射的钢珠沿轨道恰好能经过M的上端点，水平飞出后落到曲面N的某一点上，取g=10m/s2。求：（1）发射该钢球前，弹簧的弹性势能EP多大？（2）钢珠从M圆弧轨道最高点飞出至落到圆弧N上所用的时间是多少（结果保留两位有效数字）？2.已知如图，内壁光滑的薄壁圆钢管竖直固定在水平地面上。钢管的高为h=5.0m，横截面直径为d=2.0m。一只小球从钢管顶端的A点以初速度v0沿钢管顶面圆的直径方向抛出，运动过程中依次跟钢管内壁的B、C两点相碰（碰撞中没有动能损失，碰撞时间极短可以忽略不计），然后恰好落在底面圆的圆心D处。求：⑴小球从由A点抛出到落在D点所经历的时间t=？⑵A、C两点间的距离L=？（取g=10m/s2）3．如图13所示，直角形的刚性杆被固定，水平和竖直部分均足够长。质量均为m的A、B两个有孔小球，串在杆上，且被长为L的轻绳相连。忽略两球的大小，初态时，认为它们的位置在同一高度，且绳处于拉直状态。现无初速地将系统释放，忽略一切摩擦，试求B球运动L/2时的速度v2。4．如图11所示，质量为m的小球，由长为l的细线系住，细线的另一端固定在A点，AB是过A的竖直线，E为AB上的一点，且AE=0.5l，过E作水平线EF，在EF上钉铁钉D，若线能承受的最大拉力是9mg，现将小球拉直水平，然后由静止释放，若小球能绕钉子在竖直面内做圆周运动，不计线与钉子碰撞时的能量损失．求钉子位置在水平线上的取值范围．图11ABEDlMFv0ABCD5．如图，一个质量为0.6kg的小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧（不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失）。已知圆弧的半径R=0.3m，θ=600，小球到达A点时的速度v=4m/s。（取g=10m/s2）求：（1）小球做平抛运动的初速度v0；（2）P点与A点的水平距离和竖直高度；（3）小球到达圆弧最高点C时对轨道的压力。6．（10分）如图所示，一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴OO转动，同内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为R和H，筒内壁A点的高度为筒高的一半，内壁上有一质量为m的小物块，求：（1）当筒不转动时，物块静止在筒壁A点受到的摩擦力和支持力的大小；（2）当物块在A点随筒做匀速转动，且其所受到的摩擦力为零时，筒转动的角速度．7．（14分）用一台额定功率为0P=60kW的起重机，将一质量为m=500kg的工件由地面竖直向上吊起，不计摩擦等阻力，取g=10m/s2．求：（1）工件在被吊起的过程中所能达到的最大速度mv；（2）若使工件以a=2m/s2的加速度从静止开始匀加速向上吊起，则匀加速过程能维持多长时间？（3）若起重机在始终保持额定功率的情况下从静止开始吊起工件，经过t=1.14s工件的速度tv=10m/s，则此时工件离地面的高度h为多少？8．（16分）如图所示的“S”字形玩具轨道，该轨道是用内壁光滑的薄壁细圆管弯成，固定在竖直平面内，轨道弯曲部分是由两个半径相等半圆连接而成，圆半径比细管内径大得多，轨道底端与水平地面相切，弹射装置将一个小球（可视为质点）从a点水平弹射向b点并进入轨道，经过轨道后从P点水平抛出，已知小物体与地面ab段间的动摩擦因数2.0，不计其它机械能损失，ab段长L=1.25m，圆的半径R=0.1m，BPv0ACOθRPab小物体质量m=0.01kg，轨道总质量为M=0.15kg，2/10smg，求：（1）若smv/50，小物体从P点抛出后的水平射程；（2）若smv/50，小物体经过轨道的最高点时，管道对小物体作用力的大小和方向.(3)设小球进入轨道之前，轨道对地面的压力大小等于轨道自身的重力，当0v至少为多少时，轨道对地面的压力为零.9．（7分）如图所示，左右两个倾角不同的固定斜面，中间有一水平面相接，连接处有光滑的小圆弧，使物体经过时不至于撞击接触面。物体从左边斜面离水平面高h1=1m处静止下滑，到达右边斜面离水平面高h2=0.8m处时速度恰好为零，这一过程物体在水平方向上通过的距离为s=1m。如果物体与水平面及两斜面之间的动摩擦因数μ均相同。求：动摩擦因数μ是多少？10．（8分）同步卫星是地球的一颗重要卫星，在通讯等方面起到重要作用。已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，地球自转周期为T。求：（1）同步卫星距离地面的高度；（2）同步卫星的线速度11．（8分）如图所示，水平传送带以v=5m/s的恒定速度运动，传送带长AB=7.5m，今在其左端将一工件轻轻放在上面，工件被带动，传送到右端，已知工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，试求（1）工件经过多少时间由传送带左端运动到右端？（2）加快传送带的速度，可减少工件传送的时间，工件由传送带左端运动到右端的最短时间是多少？（g=10m/s2）12．（8分）如图所示，在一固定光滑的竖直圆轨道，A、B两点分别是轨道的最高点和最低点。在其内轨道上有一质量为m的光滑小球能绕轨道做圆周运动。求：（1）证明：在圆轨道的任一直径两端点上小球的动能之和为一定值；（2）小球在A、B两点对轨道的压力为差是多少？13．在“勇气号”火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面上，再经过多次弹跳才停下来。假设着陆器第一次落到火星表面弹起后，到达最高点时高度为h，速度方向是水平的，速度大小为v0，求它第二次落到火星表面时速度的大小，计算时不计火星大气阻力。已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r，周期为T。火星可视为半径为r0的均匀球体。1.2.3.4.5.6．（1）由平衡条件可知，22cosHRRmgmgN22sinHRHmgmgf（2）物块受力如图，由牛顿第二定律知22tanRmmg，得到gHR217.（1）当工件达到最大速度时，F=mg，P=P0=60kW故s/m10500106030mgPmv=12m/s（2）工件被匀加速向上吊起时，a不变，v变大，P也变大，当P=P0时匀加速过程结束，根据牛顿第二定律得F–mg=ma，解得F=m(a+g)=500(2+10)N=6000N匀加速过程结束时工件的速度为s/10ms/m6000106030FPv匀加速过程持续的时间为5ss2100atv（3）根据动能定理，有02120tmmghtPv代入数据，解得h=8.68m．8．（1）设小物体运动到p点的速度大小为v，对小物体由a点运动到p点过程应用动能定理得20221214mvmvRmgmgL…………(2分)小物体自p点做平抛运动，设运动时间为t，水平射程为s，则：2214gtR…………(１分)vts…………(１分)联立代入数据解得ms64.0…………(１分)（2）设在轨道最高点时管道对小物体的作用力大小为F，取竖直向下为正方向，据牛顿第二定律得RmvmgF2…………(2分)联立代入数据解得NF1.1，方向竖直向下…………(2分)（3）分析可知，要使小球以最小速度0v运动，且轨道对地面的压力为零，则小球的位置应该有“S”形道的中间位置，…………(2分)据牛顿第二定律得RvmmgF21…………(１分)mgNθMgF…………(１分)据动能定律得：202121212mvmvmgRmgL…………(2分)解得：smv/50…………(１分)9．（7分）设三段长度分别为s1、s2、s3两斜面倾角分别为θ1、θ2根据动能定理mgh1－mgh2－μcosθ1·s1－μmg·s2－μmgcosθ2·s3=0h1－h2－(cosθ1·s1+s2+cosθ2·s3)=0h1－h2－μs=02.021shh10．（8分）（1）22)2)(()(ThRmhRMmG①地面gmRmMG2（2）ThRv)(2=322TgR由①②解得RgTRh3222411．（8分）（1）物体加速度2/5smgmmgastttsvsstmatssavt215.221121122111物体先加迅到传送带后再匀速运动（2）物体一直加速时间最短ssasttas3.173221212．（8分）（1）设O点为重力势能参考面，小球机械能守恒，即动能势能之和为一定值（设为A），任一直径CD点到参考面的距离hc=hD)(22121)21()21(2121222222定值AmvmvAAmghmvmghmvmghmvmghmvADCDDCCDDcC（2）根据牛顿第三定律，球对轨道的压力等于轨道对球的支持力.A点：RvmmgNAA2①B点：RvmmgNBB2②由①②RmvmvmgNNABAB222③mgRmvmgRmvBA222121④由③④得NB－NA=6mg13卫星22)2(TmrrMmG①火星表面gmrMmG20②220324Trrg机械能守恒220322020220822121Trhrvhgvvmvmvhgm