高中物理力学经典试题(物理)答案

北京四中

高中物理力学解题示例

1、在水平地面上放一重为30N的物体,物体与地面间的滑动摩擦因数为。若要使物体在地面上做匀速直线运动,问F与地面的夹角为多大时最省力,此时的拉力多大?

解析:物体受力分析如图,建直角坐标系,因为物体做匀速直线运动,所以

物体所受合外力为零。有:

Fx Fcos f 0 F N Fsin mg 0y

二式联立可解得:F mg cos sin

要使力F有最小值,则需cos + sin 有最大值

1 cos + sin = 2(cos +sin ) 22

令tan = ,则cos + sin = 2[cos( - )]

当 = 时,cos( - )有最大值等于1

cos + sin = 2

所以,当F与地面的夹角 = =tan

mg

2-1 =tan-13=30°时,F取最小值,有:3Fmin= 30 (

2 15N 2)32、气球以1m/s的加速度由静止开始从地面竖直上升,在10s末有一个物体从气球上自由

落下,这个物体从离开气球到落地所需要的时间是多少?落地时的速度有多大?

解析:取向上为正方向

2对气球:已知a=1m/s,v0=0m/s,经过t1=10s,

则上升高度为H=v0t1+1212at1=×1×10=50(m) 22

10s末速度为v1=v0+at1=1×10=10(m/s)

物体从气球脱落后,做竖直上抛运动,至落地时位移为-H=-50m,

设落地所用的时间为t,则有:即:-50=10t-12 gt2

得:t=(1+)≈4.3(s)

设落地时速度为v,则有:v=v1-gt=10-10×4.3=33(m/s)

3、一艘宇宙飞船,靠近某星表面作匀速圆周运动,测得其周期为T,万有引力恒量为G,则该星球的平均密度是多少?

解析:飞船绕星球做匀速圆周运动,因此,该飞船需要的向心力由其受到的合外力即万有引力提供。设该飞船的质量为m,轨道半径为r,则

M mF引=2G=man r

因为在星球表面做圆周运动,所以轨道半径近似为星球半径R

M m4 2R34 2R所以上式变为G=m·, 故M= 22R2GTT

而M= V= ·

因而得: =

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43 R33

GT2

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