2020新课标高考物理二轮练习:5 计算题专项练(五)
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计算题专项练(五)
(建议用时:45分钟)
1.温州机场大道某路口有按倒计时显示的时间显示灯.有一辆汽车在平直路面上正以36 km/h的速度朝该路口停车线匀速前行,在车头前端离停车线70 m处司机看到前方绿灯刚好显示“5”.交通规则规定:绿灯结束时车头已越过停车线的汽车允许通过.
(1)若不考虑该路段的限速,司机的反应时间为1 s,司机想在剩余时间内使汽车做匀加速直线运动以通过停车线,则汽车的加速度至少为多大?
(2)若该路段限速为60 km/h,司机的反应时间为1 s,司机反应过来后汽车先以2 m/s2的加速度沿直线匀加速行驶3 s,为了防止超速,司机在加速结束时立即踩刹车,使汽车做匀减速运动,结果车头前端与停车线相齐时刚好停下,求刹车后汽车的加速度大小(结果保留2位有效数字).
2.如图所示,内径相同的两U形玻璃管竖直放置在空气中,中间用细软
管相连,左侧U形管顶端封闭,右侧U形管开口,用水银将部分气体A封
闭在左侧U形管内,细软管内还有一部分气体.已知环境温度恒为27 ℃,
大气压强为76 cmHg,稳定时,A部分气体长度为20 cm,管内各液面高度
差分别为h1=10 cm、h2=12 cm.
(1)求A部分气体的压强;
(2)现仅给A部分气体加热,当管内气体温度升高了50 ℃时,A部分气体长度为21 cm,求此时右侧U形管液面高度差h′2.
3.如图所示,直角坐标系xOy的x轴水平,y轴竖直,处于竖直向下、
大小为E0的匀强电场中,过O点,倾角为θ=60°的足够大斜面固定在坐标系中.质量为m、带电荷量为+q的粒子从y轴上的P点,以某一速度沿x轴正方向射入,经过时间t,在坐标平面内加上另一匀强电场E,再经过时间t,粒子刚好沿垂直于斜面的方向到达斜面,且到达斜面时速度为零.不计粒子重力,求:
(1)粒子的初速度大小;
(2)P点与x轴的距离;
(3)匀强电场E的电场强度大小.
4.在水平桌面上画两个同心圆,它们的半径分别为r和2r.圆心处摆放一颗棋子B,大圆周上另一颗棋子A以某一初速度v0沿直径方向向右正对B运动,它们在圆心处发生弹性碰撞后,A刚好停在小圆周上,而B则刚好停在大圆周上.两颗棋子碰撞前后都在同一条直线上运动,它们与桌面间的动摩擦因数均为μ,棋子大小远小于圆周半径,重力加速度为g.试求:
(1)A、B两颗棋子的质量之比;
(2)棋子A的初速度v0.
计算题专项练(五) 1.解析:(1)在司机反应时间内汽车通过的位移 x 1=v 0t 1=10 m ,加速过程所用时间t 2=5 s -t 1=4 s
由70 m -x 1=v 0t 2+12a 1t 22
解得a 1=2.5 m/s 2.
(2)汽车加速结束后通过的位移
x 2=v 0t 1+v 0t 3+12a 2t 23=10 m +10×3 m +12
×2×32 m =49 m 此时车头前端离停车线的距离为x 3=70 m -x 2=21 m
此时速度为v t =v 0+a 2t 3=10 m/s +2×3 m/s =16 m/s
匀减速过程中,有2a 3x 3=v 2t
解得a 3=12821
m/s 2≈6.1 m/s 2. 答案:(1)2.5 m/s 2 (2)6.1 m/s 2
2.解析:(1)设左侧A 部分气体压强为p 1,软管内气体压强为p 2,由图中液面的高度关系可知,p 0=p 2+h 2,p 2=p 1+h 1,解得p 1=p 0-(h 1+h 2)=54 cmHg.
(2)由理想气体状态方程有p 1V 1T 1=p ′1V ′1T ′1
, 解得p ′1=60 cmHg ;
由于空气柱长度增加1 cm ,则水银柱向右侧移动1 cm ,因此液面高度差h ′1=8 cm ,由p ′1=p 0-(h ′1+h ′2),
解得h ′2=8 cm.
答案:(1)54 cmHg (2)8 cm
3.解析:(1)粒子运动轨迹如图中虚线所示,第一个时间t 内,粒子做类平抛运动
加速度a =qE 0m
加上电场E 时,粒子做匀减速直线运动.粒子在竖直方向的速度v y =at
此时合速度方向垂直于斜面:v 0v y
=tan θ 可解得粒子的初速度v 0=3qE 0t m
. (2)第一个时间t 内,粒子在竖直方向的位移y 1=12
at 2 水平方向的位移x 1=v 0t
在第二个时间t 内,粒子在竖直方向的位移也为y 1,水平方向的位移x 2=y 1tan θ
P 点到x 轴的距离l =2y 1+(x 1+x 2)tan θ
代入数据得:l =11qE 0t 2
2m
. (3)在第二个时间t 内,在竖直方向:qE y -qE 0=ma
在水平方向:qE x m =v 0t
所以E =E 2x +E 2y
解得:E =7E 0.
答案:(1)3qE 0t m (2)11qE 0t 22m
(3)7E 0 4.解析:(1)设A 、B 质量分别为m A 、m B ,碰撞前、后A 的速度分别是v A 0、v A ,碰撞后B 的速度为v B .
由于是弹性碰撞,故有m A v A 0=m A v A +m B v B ①
12m A v 2A 0=12m A v 2A +12
m B v 2B ② 依题意碰后A 停在小圆周上,根据动能定理有
μm A gr =1
2m A v 2A ③
而B 停在大圆周上,则2μm B gr =12
m B v 2B ④ 先讨论m A >m B 的情况.在此条件下,A 停在圆心右侧的小圆周上,B 停在圆心右侧大圆周上.
联立①②③④式解得m A m B =11-2
<0⑤ 与题设不符,故一定有m A <m B ⑥
因此,碰后A 一定是反向运动,这样,A 只可能停在圆心左侧的小圆周上.
根据①②③④⑥式解得m A m B =11+2
.⑦ (2)根据动能定理,碰前对A 有
-2μm A gr =12m A v 2A 0-12
m A v 20⑧ 联立①③④⑥⑦⑧式解得v 0=(10+42)μgr .
答案:(1)
11+2 (2)(10+42)μgr。