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高中物理力学试题汇编

力学是高中物理的基石，也是培养物理思维、分析解决实际问题能力的重要载体。本汇编旨在通过精选不同类型的力学试题，帮助同学们巩固基础、掌握方法、提升能力。题目编排遵循由浅入深、由单一到综合的原则，并辅以思路点拨与解析，希望能成为大家学习路上的有益参考。

一、力学基础与牛顿运动定律

力学基础概念的辨析和牛顿运动定律的应用，是解决所有力学问题的前提。这部分试题着重考察对质点、位移、速度、加速度、力等基本概念的理解，以及对受力分析、运动状态判断和牛顿三大定律的综合运用能力。

（一）概念辨析与理解

例题1：

关于质点、位移和路程，下列说法正确的是（）

A.研究地球绕太阳公转时，不能将地球看作质点

B.位移是矢量，位移的方向就是物体运动的方向

C.路程是标量，即位移的大小

D.物体做直线运动时，路程一定等于位移的大小

思路点拨：本题主要考察对质点、位移和路程等基本概念的准确理解。质点模型的建立取决于研究问题的性质；位移是矢量，有大小和方向，其方向由初位置指向末位置；路程是标量，是物体运动轨迹的实际长度。

解析：

A选项：研究地球绕太阳公转时，地球的大小和形状相对于日地距离而言可以忽略不计，因此可以将地球看作质点。A错误。

B选项：位移的方向是由初位置指向末位置的有向线段方向，而物体运动的方向是瞬时速度的方向，两者不一定相同。例如，物体做曲线运动时，某时刻的运动方向是轨迹的切线方向，而位移方向是从起点指向该点。B错误。

C选项：路程是标量，是物体实际运动轨迹的长度；位移是矢量，其大小是初末位置间的直线距离。只有在单向直线运动中，路程大小才等于位移大小。C错误。

D选项：物体做直线运动时，若为单向直线运动，路程等于位移大小；若为往返直线运动，则路程大于位移大小。题目中未明确“单向”，故D错误。

本题无正确选项。

易错警示：同学们容易忽略“单向”直线运动这一条件而误选D。对于基本概念，务必准确把握其内涵与外延，不能仅凭直觉判断。

（二）牛顿运动定律的应用

例题2：

如图所示，质量为m的物体A放在质量为M的物体B上，B与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐运动，振动过程中A、B之间无相对运动。设弹簧的劲度系数为k，求振动过程中A、B间摩擦力的最大值。

思路点拨：本题考察牛顿第二定律在连接体和简谐运动中的应用。关键在于分析A、B整体的加速度，以及A物体的受力情况。A、B间无相对运动，说明它们具有共同的加速度。摩擦力是A获得加速度的合外力。在简谐运动中，加速度最大的位置在最大位移处。

解析：

对A、B整体分析，在光滑水平面上做简谐运动，回复力由弹簧弹力提供。设最大位移为x。

根据胡克定律，最大回复力大小为F=kx。

根据牛顿第二定律，对整体有：kx=(M+m)a_max（1）

其中a_max为整体运动的最大加速度。

对物体A进行受力分析，A在水平方向只受B对它的静摩擦力f（竖直方向受力平衡）。

根据牛顿第二定律，对A有：f=ma_max（2）

联立（1）（2）式，消去a_max和x（x可由简谐运动知识或整体最大加速度条件得出，此处直接联立即可）：

由（1）得a_max=kx/(M+m)

代入（2）得f=m*kx/(M+m)

但此时x未知。我们换一种思路，在简谐运动中，最大加速度a_max=ω2A，其中ω为角频率，A为振幅。而整体的角频率ω=√[k/(M+m)]。因此a_max=(k/(M+m))*A。但kx=kA=(M+m)a_max，这与（1）式一致。因此，我们可以直接联立（1）（2）解得f=m*(kx)/(M+m)。但kx就是整体所受的最大力，而对于A而言，f是其获得最大加速度a_max的力。

从（1）式解出a_max=kx/(M+m)，代入（2）式，f=m*kx/(M+m)。但我们需要用已知量表示f。注意到，当整体运动到最大位移处时，速度为零，加速度最大。此时弹簧的弹性势能最大。但题目中并未给出振幅或最大速度等信息。似乎缺少条件？

不，我们可以这样理解：A、B间的摩擦力f是使A产生加速度的力，而系统的最大加速度a_max=F_max/(M+m)=kA/(M+m)，其中A为振幅。对A，f=m*a_max=mkA/(M+m)。但我们能否用其他方式表达？

或者，考虑当系统加速度最大时，A、B间的摩擦力最大。此时整体所受合力为kx=(M+m)a，对A：f=ma。因此f=m*(kx)/(M+m)。但kx是整体的最大合力，而对于简谐运动，kx的最大值就是kA。但题目中没有A，这说明我们可能不需要具体的A值？或者说，题目本身