高考物理压轴题和高中物理初赛难题汇集一

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1、高考物理压轴题和高中物理初赛难题汇集-11.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

2、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-+G2.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

3、：21（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=20NN=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21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＝180km的高空绕地球作圆周运动，那里的重力加速度g

4、＝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⑴⑵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

5、卫星的轨道半径，即⑶⑷21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⑽⑾⑼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⒂21⒂式表明卫星在绕轨道运行一周过程中空气阻力做

6、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

7、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，整个轨道固定在竖直平面内。一小球多次以某一速度从A点水平进入轨道而从D点水平飞出。今在A、D两点各放一个压力传感器，测试小球对轨道A、D两点的压力，计算出压力差△F。改变BC间距离L，重复上述实验，最后绘得△F-L的图线如图（乙）所示。（不计一切摩擦阻力，g取10m/s2）21（1）某一次调节后D点离地高度为0.8m。小球从D点飞出，落地点与D点水平距离为2.4m，求小球过D点时速度大小。（2）求小球的质量和弯曲圆弧轨道的半径大小。解析：（1）小球在竖直方向

8、做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动得：（2）设轨道半径为r，A到D过程机械能守恒：在A点：在D点：由以上三式得：由图象纵截距得：6mg=12得m=0.2kg由L=0.5m时△F=17N代入得：r=0.4m5、如图所示，在光滑的水平地面上，质量为M=3.0kg的长木板A的左端，叠放着一个质量为m=1.0kg的小物块B（可视为质点