高考物理压轴题及高中物理初赛难题汇集一.doc

.WORD文档下载可编辑. 技术资料整理分享 高考物理压轴题和高中物理初赛难题汇集-1 地球质量为M，半径为 R，自转角速度为ω，万有引力恒量为 G，如果规定物体在离地球无穷远处势能为 0，则质量为 m 的物体离地心距离为 r 时，具有的万有引力势能可表示为 Ep = -G.国际空间站是迄今世界上最大的航天工程，它是在地球大气层上空地球飞行的一个巨大的人造天体，可供宇航员在其上居住和进行科学实验.设空间站离地面高度为 h，如果在该空间站上直接发射一颗质量为 m 的小卫星，使其能到达地球同步卫星轨道并能在轨道上正常运行，则该卫星在离开空间站时必须具有多大的动能？ 解析： 由G=得，卫星在空间站上的动能为 Ek= mv2 = G。 卫星在空间站上的引力势能在 Ep = -G 机械能为 E1 = Ek + Ep =-G 同步卫星在轨道上正常运行时有 G =mω2r 故其轨道半径 r= 由③式得，同步卫星的机械能E2 = -G=-G =-m()2 卫星在运行过程中机械能守恒，故离开航天飞机的卫星的机械能应为 E2，设离开航天飞机时卫星的动能为 Ekx，则Ekx = E2 - Ep- +G 如图甲所示，一粗糙斜面的倾角为37°，一物块m=5kg在斜面上，用F=50N的力沿斜面向上作用于物体，使物体沿斜面匀速上升，g取10N/kg，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求： （1）物块与斜面间的动摩擦因数μ； （2）若将F改为水平向右推力，如图乙，则至少要用多大的力才能使物体沿斜面上升。（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力） 解析： （1）物体受力情况如图，取平行于斜面为x轴方向，垂直斜面为y轴方向，由物体匀速运动知物体受力平衡 解得 f=20N N=40N 因为，由得 （2）物体受力情况如图，取平行于斜面为x轴方向，垂直斜面为y轴方向。当物体匀速上行时力取最小。由平衡条件 且有 联立上三式求解得 3. 一质量为m＝3000kg的人造卫星在离地面的高度为H＝180 km的高空绕地球作圆周运动，那里的重力加速度g＝9．3m·s－2．由于受到空气阻力的作用，在一年时间内，人造卫星的高度要下降△H＝0．50km．已知物体在密度为ρ的流体中以速度v运动时受到的阻力F可表示为F＝ρACv2，式中A是物体的最大横截面积，C是拖曳系数，与物体的形状有关．当卫星在高空中运行时，可以认为卫星的拖曳系数C＝l，取卫星的最大横截面积A＝6．0m2．已知地球的半径为R0＝6400km．试由以上数据估算卫星所在处的大气密度． 解：设一年前、后卫星的速度分别为、，根据万有引力定律和牛顿第二定律有 ⑴ ⑵ 式中G为万有引力恒量，M为地球的质量，和分别为一年前、后卫星的轨道半径，即 ⑶ ⑷ 卫星在一年时间内动能的增量 ⑸ 由⑴、⑵、⑸三式得 ⑹ 由⑶、⑷、⑹式可知，，表示在这过程中卫星的动能是增加的。 在这过程中卫星引力势能的增量 ⑺ ，表示在这过程中卫星引力势能是减小的。卫星机械能的增量 ⑻ 由⑹、⑺、⑻式得 ⑼ ，表示在这过程中卫星的机械能是减少的。由⑶、⑷式可知，因、非常接近，利用 ⑽ ⑾ ⑼式可表示为 ⑿ 卫星机械能减少是因为克服空气阻力做了功。卫星在沿半径为R的轨道运行一周过程中空气作用于卫星的阻力做的功 ⒀ 根据万有引力定律和牛顿运动定律有 ⒁ 由⒀、⒁式得 ⒂ ⒂式表明卫星在绕轨道运行一周过程中空气阻力做的功是一恒量，与轨道半径无关。卫星绕半径为R的轨道运行一周经历的时间 ⒃ 由⒁、⒃式得 ⒄ 由于在一年时间内轨道半径变化不大，可以认为T是恒量，且 ⒅ 以表示一年时间，有 ⒆ 卫星在一年时间内做圆周运动的次数 ⒇ 在一年时间内卫星克服空气阻力做的功 (21) 由功能关系有 (22) 由⒂⒅⒇(21)(22)各式并利用得 (23) 代入有关数据得 (24) 4、如图（甲）所示，弯曲部分AB和CD是两个半径相等的四分之一圆弧，中间的BC段是竖直的薄壁细圆管（细圆管内径略大于小球的直径），细圆管分别与上、下圆弧轨道相切连接，BC段的长度L可作伸缩调节。下圆弧轨道与地面相切，其中D、A分别是上、下圆弧轨道的最高点与最低点，整个轨道固定