复习物理高考综合计算题附详细答案.doc
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2019物理复习高考综合计算题
第一组2018高考题全国1卷
24.(12分)
一质量为的烟花弹获得动能后,从地面竖直升空。
当烟花弹上升的速度为零时,弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分,两部分获得的动能之和也为,且均沿竖直方向运动。
爆炸时间极短,重力加速度大小为,不计空气阻力和火药的质量。
求
(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间;
(2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度。
25.(20分)
E
x
y
O
h
如图,在y>0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E;在y<0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。
一个氕核和一个氘核先后从y轴上点以相同的动能射出,速度方向沿x轴正方向。
已知进入磁场时,速度方向与x轴正方向的夹角为,并从坐标原点O处第一次射出磁场。
的质量为,电荷量为。
不计重力。
求
(1)第一次进入磁场的位置到原点O的距离;
(2)磁场的磁感应强度大小;
(3)第一次离开磁场的位置到原点O的距离。
答案24.
(1)设烟花弹上升的初速度为,由题给条件有
①
设烟花弹从地面开始上升到火药爆炸所用的时间为,由运动学公式有
②
联立①②式得
③
(2)设爆炸时烟花弹距地面的高度为,由机械能守恒定律有
④
火药爆炸后,烟花弹上、下两部分均沿竖直方向运动,设炸后瞬间其速度分别为和。
由题给条件和动量守恒定律有
⑤
⑥
由⑥式知,烟花弹两部分的速度方向相反,向上运动部分做竖直上抛运动。
设爆炸后烟花弹上部分继续上升的高度为,由机械能守恒定律有
⑦
联立④⑤⑥⑦式得,烟花弹上部分距地面的最大高度为
⑧
x
y
q1
O
R1
25.
(1)在电场中做类平抛运动,在磁场中做圆周运动,运动轨迹如图所示。
设在电场中的加速度大小为,初速度大小为,它在电场中的运动时间为,第一次进入磁场的位置到原点O的距离为。
由运动学公式有
①
②
由题给条件,进入磁场时速度的方向与x轴正方向夹角。
进入磁场时速度的y分量的大小为
③
联立以上各式得
④
(2)在电场中运动时,由牛顿第二定律有
⑤
设进入磁场时速度的大小为,由速度合成法则有
⑥
设磁感应强度大小为B,在磁场中运动的圆轨道半径为,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有
⑦
由几何关系得
⑧
联立以上各式得
⑨
(3)设在电场中沿x轴正方向射出的速度大小为,在电场中的加速度大小为,由题给条件得
⑩
由牛顿第二定律有
⑪
设第一次射入磁场时的速度大小为,速度的方向与x轴正方向夹角为,入射点到原点的距离为,在电场中运动的时间为。
由运动学公式有
⑫
⑬
⑭
⑮
联立以上各式得
,, ⑯
设在磁场中做圆周运动的半径为,由⑦⑯式及粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径公式得
⑰
所以出射点在原点左侧。
设进入磁场的入射点到第一次离开磁场的出射点的距离为,由几何关系有
⑱
联立④⑧⑯⑰⑱式得,第一次离开磁场时的位置到原点O的距离为
⑲
第二组
24.(14分)
冰壶运动是在水平冰面上进行的体育项目,运动场地示意图如下。
在第一次训练中,运动员从起滑架处推着冰壶出发,在投掷线上的A处放手,让冰壶以一定的速度沿虚线滑出,冰壶沿虚线路径运动了s=28.9m,停在圆垒内的虚线上。
已知冰壶与冰面间的动摩擦因数为μ=0.02,重力加速度大小为g=10m/s2。
(1)运动员在投掷线A处放手时,冰壶的速度是多大?
(2)在第二次训练中,该运动员在投掷线A处放手让冰壶以同样的速度滑出,同时,多名擦冰员用毛刷不断地擦冰壶运行前方的冰面,冰壶沿虚线路径比第一次多走了=5.1m停下。
假设用毛刷擦冰面后,被擦冰面各处粗糙程度相同,求冰壶与被擦冰面间的动摩擦因数。
25.(18分)
如图所示,在方向竖直向上、大小为E=1×106V/m的匀强电场中,固定一个穿有A、B两个小球(均视为质点)的光滑绝缘圆环,圆环在竖直平面内,圆心为O、半径为R=0.2m。
A、B用一根绝缘轻杆相连,A带的电荷量为q=+7×10-7C,B不带电,质量分别为mA=0.01kg、mB=0.08kg。
将两小球从圆环上的图示位置(A与圆心O等高,B在圆心O的正下方)由静止释放,两小球开始沿逆时针方向转动。
重力加速度大小为g=10m/s2。
(1)通过计算判断,小球A能否到达圆环的最高点C?
(2)求小球A的最大速度值。
(3)求小球A从图示位置逆时针转动的过程中,其电势能变化的最大值。
24.(14分)
(1)第一次训练中,设冰壶离手时的速度为v0,加速度为a,以冰壶运动方向为正方向,根据匀变速直线运动的速度-位移公式:
①2分
设冰壶质量为m,冰壶沿水平方向只受摩擦力作用,根据牛顿第二定律:
②2分
联立解得:
③2分
代入数据求得:
=3.4m/s ④2分
(2)设冰壶与被擦后的冰面之间的动摩擦因数为,同理可得:
⑤2分
联立③⑤解得:
⑥2分
代入数据求得:
⑦2分
25.(18分)
(1)设A、B在转动过程中,轻杆对A、B做的功分别为、,则:
①1分
设A、B到达圆环最高点的动能分别为、,
对A由动能定理:
②2分
对B由动能定理:
③2分
联立解得:
④1分
上式表明:
A在圆环最高点时,系统动能为负值,故A不能到达圆环最高点。
⑤1分
(2)设B转过α角时,A、B的速度大小分别为vA、vB,因A、B做圆周运动的半径和角速度均相同,故:
vA=vB ⑥1分
对A由动能定理:
⑦2分
对B由动能定理:
⑧2分
联立解得:
⑨1分
由上式解得,当时,A、B的最大速度均为 ⑩1分
(3)A、B从图示位置逆时针转动过程中,当两球速度为0时,电场力做功最多,电势能减少最多,由⑨式得:
2分
解得:
或(舍去)
故A的电势能减少:
2分
第三组
24.(20分)如图(a)所示,间距为L电阻不计的光滑导轨固定在倾角为θ的斜面上。
在区域I内有方向垂直于斜面的匀强磁场,磁感应强度恒为B不变;在区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场,其磁感应强度Bt的大小随时间t变化的规律如图(b)所示。
t=0时刻在轨道上端的金属细棒ab从如图位置由静止开始沿导轨下滑,同时下端的另一金属细棒cd在位于区域I内的导轨上也由静止释放。
在ab棒运动到区域Ⅱ的下边界EF之前,cd棒始终静止不动,两棒均与导轨接触良好。
又已知cd棒的质量为m,区域Ⅱ沿斜面的长度也是L,在t=tx时刻(tx未知)ab棒恰好进入区域Ⅱ,重力加速度为g。
求:
①通过cd棒中的电流大小和区域I内磁场的方向
②ab棒开始下滑的位置离区域Ⅱ上边界的距离s;
③ab棒从开始到下滑至EF的过程中,回路中产生的总热量。
(结果均用题中的已知量表示)
25.(22分)如图所示,虚线MO与水平线PQ相交于O,二者夹角θ=30°,在MO左侧存在电场强度为E、方向竖直向下的匀强电场,MO右侧某个区域存在磁感应强度为B、垂直纸面向里的匀强磁场,O点处在磁场的边界上.现有一群质量为m、电量为+q的带电粒子在纸面内以速度v()垂直于MO从O点射入磁场,所有粒子通过直线MO时,速度方向均平行于PQ向左.不计粒子的重力和粒子间的相互作用力,求:
①速度最大的粒子自O点射入磁场至返回水平线POQ所用的时间.
②磁场区域的最小面积.
③根据你以上的计算可求出粒子射到PQ上的最远点离O的距离,请写出该距离的大小(只要写出最远距离的最终结果,不要求写出解题过程)
答案
24解:
(20分)
FN
BIL
θ
mg
(1)(6分)如图所示,cd棒受到重力、支持力和安培力
在tx后:
有E2=BLv(1分)且E1=E2(1分)
解得:
(1分)
由s=(1分)解得s=(2分)
(3)(6分)ab棒进入区域Ⅱ后,ab做匀速直线运动,且t2=tx,(1分)
在区域Ⅱ中由能量守恒知
回路中的产生的热量为Q2=,(2分)
由于Q1=Q2(1分)
得回路中的总热量Q=2(2分)
25.(22分)解:
(1)(11分)粒子的运动轨迹如图所示,设粒子在匀强磁场中做
匀速圆周运动的半径为R,周期为T,粒子在匀强磁场中运动时间为t1
则(1分)
即(1分)
(1分)
(1分)
最大速度vm的粒子自N点水平飞出磁场,出磁场后做匀速运动至OM,设匀速运动的时间为t2,
有:
(1分)
过MO后粒子做类平抛运动,设运动的时间为,
则:
(2分)
又由题知最大速度vm=(1分)
则速度最大的粒子自O进入磁场至重回水平线POQ所用的时间(1分)
解以上各式得:
或(2分)
(2)(7分)由题知速度大小不同的粒子均要水平通过OM,则其飞出磁场的位置均应在ON的连线上,故磁场范围的最小面积是速度最大的粒子在磁场中的轨迹与ON所围成的面积。
扇形的面积(2分)
的面积为:
(2分)
又(1分)
联立得:
或(2分)
(3)(4分)粒子射到PQ上的最远点离O的距离d=(扣2分)
m
m
2L
L
第四组
24、(19分)图中有一个竖直固定在地面的透气圆筒,筒中有一劲度为k的轻弹簧,其下端固定,上端连接一质量为m的薄滑块,圆筒内壁涂有一层新型智能材料——ER流体,它对滑块的阻力可调.起初,滑块静止,ER流体对其阻力为0,弹簧的长度为L,现有一质量也为m的物体从距地面2L处自由落下,与滑块碰撞后粘在一起向下运动.为保证滑块做匀减速运动,且下移距离为时速度减为0,ER流体对滑块的阻力须随滑块下移而变.试求(忽略空气阻力):
⑴下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能;
⑵滑块向下运动过程中加速度的大小;
⑶滑块下移距离d时ER流体对滑块阻力的大小.
25、(20分)下图为一种质谱仪工作原理示意图.在以O为圆心,OH为对称轴,夹角为2α的扇形区域内分布着方向垂直于纸面的匀强磁场.对称于OH轴的C和D分别是离子发射点和收集点.CM垂直磁场左边界于M,且OM=d.现有一正离子束以小发散角(纸面内)从C射出,这些离子在CM方向上的分速度
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