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2.2020届高考物理计算题专项训练

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1 计算题专项训练 (时间:80分钟 满分:100分) 1.(14分)如图甲所示,水平传送带AB逆时针匀速转动,一个质量为m0=1.0 kg的小物块以某一初速度由传送带左端滑上,通过速度传感器记录下物块速度随时间的变化关系如图乙所示(图中取向左为正方向,以物块滑上传送带时为计时零点)。已知传送带的速度保持不变,g取10 m/s2。求:

(1)物块与传送带间的动摩擦因数μ; (2)物块在传送带上的运动时间; (3)整个过程中系统产生的热量。 答案:(1)0.2 (2)4.5 s (3)18 J 解析:(1)由题中v-t图像可得,物块做匀变速运动的加速度

a=Δ𝑣Δ𝑡=4.02 m/s2=2.0 m/s2 由牛顿第二定律得Ff=m0a 得到物块与传送带间的动摩擦因数μ=𝑚0𝑎𝑚0𝑔=2.010=0.2。 (2)由题中v-t图像可知,物块初速度大小v=4 m/s、传送带速度大小v'=2 m/s,物块在传送带上滑动t1=3 s后,与传送带相对静止。

前2 s内物块的位移大小x1=𝑣2t1'=4 m,向右

后1 s内的位移大小x2=𝑣'2t1″=1 m,向左 3 s内位移x=x1-x2=3 m,向右 物块再向左运动时间t2=𝑥𝑣'=1.5 s

物块在传送带上运动时间t=t1+t2=4.5 s。 (3)物块在传送带上滑动的3 s内,传送带的位移x'=v't1=6 m,向左;物块的位移x=x1-x2=3 m,向右 相对位移为Δx'=x'+x=9 m 2

所以转化的热能EQ=Ff×Δx'=18 J。 2.(14分)如图所示,两固定的绝缘斜面倾角均为θ,上沿相连。两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L,质量分别为2m和m;用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca,并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上,使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上。已知两根导线刚好不在磁场中,回路电阻为R,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g。已知金属棒ab匀速下滑。求:

(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小; (2)金属棒运动速度的大小。 答案:(1)mg(sin θ-3μcos θ)

(2)(sin θ-3μcos θ)𝑚𝑔𝑅𝐵2𝐿2 解析:(1)设导线的拉力的大小为FT,右斜面对ab棒的支持力的大小为FN1,作用在ab棒上的安培力的大小为F,左斜面对cd棒的支持力大小为FN2。对于ab棒,由力的平衡条件得 2mgsin θ=μFN1+FT+F① FN1=2mgcos θ② 对于cd棒,同理有 mgsin θ+μFN2=FT③ FN2=mgcos θ④ 联立①②③④式得 F=mg(sin θ-3μcos θ)。⑤ (2)由安培力公式得 F=BIL⑥ 这里I是回路abdca中的感应电流。ab棒上的感应电动势为 E=BLv⑦ 式中,v是ab棒下滑速度的大小。由欧姆定律得

I=𝐸𝑅⑧ 联立⑤⑥⑦⑧式得 v=(sin θ-3μcos θ)𝑚𝑔𝑅𝐵2𝐿2。⑨ 3.(14分)如图所示,在光滑水平面上有一带挡板的长木板,挡板和长木板的总质量为m,木板长度为l(挡板的厚度可忽略),挡板上固定有一个小炸药包(可视为质量不计的点)。木板左端有一质量为m(可视为质点)的滑块,滑块与木板间的动摩擦因数恒定,整个系统处于静止状态。给滑块一个水平向右的初速度v0,滑块相对木板向右运动,刚好能与小炸药3

包接触,接触瞬间小炸药包爆炸(此过程时间极短,爆炸后滑块与木板只在水平方向上运动,且完好无损),滑块向左运动,最终回到木板的左端,恰与木板相对静止。求:

(1)滑块与木板间的动摩擦因数; (2)小炸药包爆炸完毕时滑块和木板的速度。

答案:(1)𝑣024𝑔𝑙 (2)滑块速度为0;木板速度为v0,方向水平向右 解析:(1)滑块相对木板向右运动,刚好能与炸药包接触,此时滑块和木板的速度相同,设滑块刚要与炸药包接触时的速度为v1,以水平向右为正方向;在滑块在木板上滑动的过程中,滑块和木板组成的系统所受合外力为零,则该系统动量守恒,故有mv0=2mv1

解得v1=12v0,方向水平向右 滑块在木板上滑动的过程中,由功能关系可知 μmgl=12·m𝑣02−12·2m𝑣12

联立解得μ=𝑣024𝑔𝑙。 (2)设爆炸后滑块和木板的速度分别为v1'和v2',最终滑块相对木板静止于木板的左端时速度为v2,系统在爆炸前后动量守恒,则有 2mv1=mv1'+mv2' 2mv1=2mv2 系统爆炸后,对滑块在木板上运动的过程应用功能关系,则有

μmgl=12mv1'2+12mv2'2-12·2m𝑣22

联立以上各式解得v1'=0;v2'=v0,方向水平向右。 4.(14分)(2019·北京卷)雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒,这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关。设雨滴间无相互作用且雨滴质量不变,重力加速度为g。 (1)质量为m的雨滴由静止开始,下落高度h时速度为v,求这一过程中克服空气阻力所做的功W。

(2)将雨滴看作半径为r的球体,设其竖直落向地面的过程中所受空气阻力Ff=kr2v2,其中v是雨滴的速度,k是比例系数。 4

a.设雨滴的密度为ρ,推导雨滴下落趋近的最大速度vm与半径r的关系式; b.示意图中画出了半径为r1、r2(r1>r2)的雨滴在空气中无初速下落的v-t图线,其中 (选填“①”或“②”)对应半径为r1的雨滴;若不计空气阻力,请在图中画出雨滴无初速下落的v-t图线。 (3)由于大量气体分子在各方向运动的几率相等,其对静止雨滴的作用力为零。将雨滴简化为垂直于运动方向面积为S的圆盘,证明圆盘以速度v下落时受到的空气阻力Ff∝v2(提示:设单位体积内空气分子数为n,空气分子质量为m0)。

答案:(1)mgh-12mv2 (2)a.vm=√4π𝜌𝑔3𝑘𝑟 b.① 见解析 (3)见解析

解析:(1)根据动能定理mgh-W=12mv2 可得W=mgh-12mv2。 (2)a.根据牛顿第二定律mg-Ff=ma 得a=g-𝑘𝑟2𝑣2𝑚 当加速度为零时,雨滴趋近于最大速度vm 雨滴质量m=43πr3ρ

由a=0可得,雨滴最大速度vm=√4π𝜌𝑔3𝑘𝑟。

b.如图甲所示

甲 (3)根据题设条件,大量气体分子在各方向运动的几率相等,其对静止雨滴的作用力为零。以下只考虑雨滴下落的定向运动。

乙 简化的圆盘模型如图乙所示。设空气分子与圆盘碰撞前后相对速度大小不变。在Δt时间内,与圆盘碰撞的空气分子质量为Δm=SvΔtnm0 以F表示圆盘对气体分子的作用力,根据动量定理, 有FΔt∝Δm×v 5

得F∝nm0Sv2 由牛顿第三定律,可知圆盘所受空气阻力 Ff∝v2 采用不同的碰撞模型,也可得到相同结论。 5.(14分)如图所示,边长l0=0.2 m的正方形abcd区域(含边界)内,存在着垂直于区域的横截面(纸面)向外的匀强磁场,磁感应强度B=5.0×10-2 T。带电平行金属板MN、PQ间形成了匀强电场E(不考虑金属板在其他区域形成的电场),MN放在ad边上,两板左端M、P恰在ab边上,两板右端N、Q间有一绝缘挡板EF。EF中间有一小孔O,金属板长度、板间距、挡板长度均为l=0.1 m。在M和P的中间位置有一离子源S,能够正对孔O不断发射出各种速率的带正电离子,离子的电荷量均为q=3.2×10-19 C,质量均为m=6.4×10-26 kg。不计离子的重力,忽略离子之间的相互作用及离子打到金属板或挡板上后的反

弹。

(1)当电场强度E=104 N/C时,求能够沿SO连线穿过孔O的离子的速率。 (2)电场强度取值在一定范围时,可使沿SO连线穿过O并进入磁场区域的离子直接从bc边射出,求满足条件的电场强度的范围。 答案:(1)2.0×105 m/s (2)9.375×102 N/C解析:(1)穿过孔O的离子在金属板间需满足qv0B=Eq 代入数据得 v0=2.0×105 m/s。 (2)穿过孔O的离子在金属板间仍需满足qvB=Eq

离子穿过孔O后在磁场中做匀速圆周运动,有qvB=m𝑣2𝑟

由以上两式得E=𝑞𝐵2𝑟𝑚 从bc边射出的离子,轨迹半径最大时,其临界轨迹如图线①,对应的电场强度最大,由几何关系可得

r1=l=0.1 m 由此可得E1=1.25×103 N/C 6

从bc边射出的离子,轨迹半径最小时,其临界轨迹如图线②,对应的电场强度最小,由几何关系可得2r2+𝑙2=l0 所以r2=0.075 m 由此可得E2=9.375×102 N/C 所以满足条件的电场强度的范围为 9.375×102 N/C6.(14分)两根平行金属导轨放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨之间的距离为l,仅在虚线MN下面的空间存在着磁感应强度随高度变化的磁场(同一水平线上各处磁感应强度相同),磁场方向垂直斜面向下,导轨上端跨接一阻值为R的定值电阻。质量为m的金属棒的两端套在导轨上并可在导轨上无摩擦滑动,金属棒始终与导轨垂直,导轨和金属棒的电阻不计,现将金属棒从O处由静止释放,进入磁场后金属棒正好做匀减速运动,刚进入磁场时速度为v,到达P处时速度为0.5v,O处和P处到MN的距离相等,已知重力加速度为g。求:

(1)金属棒在磁场中所受安培力F的大小; (2)在金属棒从开始运动到P处的过程中,电阻R上共产生多少热量。

答案:(1)74mgsin θ (2)78mv2 解析:(1)设O点和P点到MN的间距均为x,从O到MN过程中,根据动能定理有mgxsin θ=12mv2-0

从MN到P的过程中棒做匀减速运动,安培力的大小不变,据动能定理有 mgxsin θ-Fx=12m(0.5v)2-12mv2

得F=74mgsin θ。 (2)方法一:棒从MN到P过程中根据能量守恒有 Q=mgxsin θ+12mv2-12m(0.5v)2

得Q=78mv2。 方法二:棒从MN到P过程中克服安培力做功即电阻R上产生的热量Q=Fx 得Q=78mv2。

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2020届高考物理专题训练：恒定电流(两套 附详细答案解析)

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高考物理专题训练：恒定电流（基础卷）一、 (本题共10小题，每小题4分，共40分。

在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．关于电流，下列说法中正确的是( )A．电路中的电流越大，表示通过导体横截面的电荷量越多B．在相同时间内，通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流就越大C．导体的通电时间越长，导体中的电流越大D．导体中通过一定的电荷量所用的时间越短，电子速度越大，电流就越大【答案】B【解析】由电流的定义式I＝可知，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流越大，B正确。

2．粗细均匀的金属环上的A、B、C、D四点把其周长分成四等份，如图所示，当A、B点接入电路中时，圆环消耗的电功率为P。

则当A、D点接入电路中时，圆环消耗的电功率为(电源内阻不计) ( )A．34PB．43PC．3P D．4P【答案】B【解析】设圆环每段电阻为r，电源电动势为E，则接AB时，P＝，当接AD时，R总＝r，P'＝P，选项B正确。

3．如图所示为某收音机内一部分电路元件的电路图，各个电阻的阻值都是2 Ω，A、C间接一只内阻忽略不计的电流表，若将该部分与收音机的其他电路剥离出来，并在B、C两点间加6 V的恒定电压，则电流表的示数是( ) A．3 A B．2 A C．1 A D．0【答案】C【解析】等效电路如图所示，由串、并联电路的特点可知I ＝＝2 A ，所以I A ＝1 A ，选项C 正确。

4．某个由导电介质制成的电阻截面如图所示。

导电介质的电阻率为ρ、半球壳层形状 (图中阴影部分)内、外半径分别为a 和b 。

半径为a 、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心作为一个引出电极，在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极。

设该电阻的阻值为R 。

下面给出R 的四个表达式中只有一个是合理的，你可能不会求解R ，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断。

备战2020年高考物理计算题专题复习《向心力的计算》(解析版)

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《向心力的计算》一、计算题1.如图所示，长为L的细绳一端与一质量为m的小球可看成质点相连，可绕过O点的水平转轴在竖直面内无摩擦地转动．在最低点a处给一个初速度，使小球恰好能通过最高点完成完整的圆周运动，求：小球过b点时的速度大小；初速度的大小；最低点处绳中的拉力大小．2.如图所示，一条带有圆轨道的长轨道水平固定，圆轨道竖直，底端分别与两侧的直轨道相切，半径，物块A以的速度滑入圆轨道，滑过最高点Q，再沿圆轨道滑出后，与直轨上P处静止的物块B碰撞，碰后粘在一起运动。

P点左侧轨道光滑，右侧轨道呈粗糙段，光滑段交替排列，每段长度都为。

物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为，A、B的质量均为重力加速度g 取；A、B视为质点，碰撞时间极短。

求A滑过Q点时的速度大小V和受到的弹力大小F；若碰后AB最终停止在第k个粗糙段上，求k的数值；求碰后AB滑至第n个光滑段上的速度与n的关系式。

3.如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从B点脱离后做平抛运动，经过秒后又恰好垂直与倾角为的斜面相碰到。

已知圆轨道半径为，小球的质量为，g取求小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离小球经过圆弧轨道的B点时，受到轨道的作用力的大小和方向？小球经过圆弧轨道的A点时的速率。

4.如图所示，倾角为的粗糙平直导轨与半径为R的光滑圆环轨道相切，切点为B，整个轨道处在竖直平面内。

一质量为m的小滑块从轨道上离地面高为的D处无初速下滑进入圆环轨道，接着小滑块从圆环最高点C水平飞出，恰好击中导轨上与圆心O等高的P点，不计空气阻力。

求：小滑块在C点飞出的速率；在圆环最低点时滑块对圆环轨道压力的大小；滑块与斜轨之间的动摩擦因数。

5.如图，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动。

现测得转台半径，离水平地面的高度，物块平抛落地过程水平位移的大小。

专练10计算+选修(解析版)-2020年高考物理30分钟限时专项专练

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30分钟专练(2计算＋1选考)(十)一．计算题24.（10分）有一内壁光滑的圆管竖直放置,圆管底部封闭,上端开口且足够长,圆管内有两个小球A 与B , A 的质量为m 1=0.1kg, B 的质量为m 2=0.2kg,两小球直径略小于管的直径。

某时刻当B 球向下运动至离圆管底面高度h =1m 处时与向上运动的A 球发生弹性碰撞,碰后B 球向上运动至最大高度又返回到原来高度h =1m 处,再次与已经和底面做完弹性碰撞后反弹 回来的小球A 相碰,如此反复,做周期性运动,问要完成这种反复运动小球A 与B 碰前的速度应是多少? ( g 取10m/s 2)答案. 4m/s ，2m/s【解析】设碰时A 球与B 球的速率分别为v 1与v 2,为完成反复运动,小球A 和B 各自碰前与碰后的速率应相等,即小球A 碰后速度为-v 1,小球B 碰后速度为-v 2, 则有11221122m v m v m v m v -=-+ 得1221m v m v = 设小球A 到达底面所需时间为t ,则有2112h v t gt =+小球A往返一次所需时间1122(/t t v g ==-+小球B 往返一次需时222v t g=按题意要求有t 1= t 2即1112/v m v m -+= 解得：v 1=4m/s, v 2=2m/s25.（22分）如图所示,在平面坐标系xOy 的第一象限内有一半圆形区域,其半径为R ,半圆的一条直径与x 轴重合, O 为该直径的一个端点。

半圆内存在垂直纸面向里的匀强磁场,半圆外存在垂直纸面向外的匀强磁场,半圆内外磁场的磁感应强度大小都为B 0,在坐标原点O 处有一粒子源,沿x 轴正方向不断发射出质量为m 、带电荷量为+q 的粒子,粒子的发射速度为大于零的任意值(不考虑相对论效应)。

已知半圆形边界处存在特殊物质,当粒子由半圆内向半圆外运动时,粒子不受任何影响,但当粒子由半圆外向半圆内运动时,粒子就会被边界处的特殊物质吸收。

2020届高考物理计算题复习《平衡状态下的临界和极值问题》(解析版)

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《平衡状态下的临界和极值问题》一、计算题1.如图所示，固定于竖直面内的粗糙斜杆长为，杆与水平方向的夹角为，质量为的小球套在杆上，小球与杆间的动摩擦因数为，小球在恒定拉力F作用下，沿杆由底端匀速运动到顶端．已知拉力F的方向与杆在同一竖直平面内，且与水平方向的夹角大于，重力加速度求：拉力F与杆之间的夹角为多大时，F的值最小，最小值为多大；拉力F与杆之间的夹角为多大时，F做的功最小，最小值为多大．2.灯重，AO与天花板间夹角，试求：、BO两绳受到的拉力？三根绳子完全相同，若将灯泡换为重物且不断增加重量，则这三根绳子中最先断的是哪根3.如图所示，质量为的物体通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O。

轻绳OA与竖直方向的夹角，轻绳OB水平且B端固定在竖直墙上，物体处于静止状态。

已知轻绳OA、OC能承受的最大拉力均为150N，轻绳OB能承受的最大拉力为100N，，。

求轻绳OA和轻绳OB拉力大小；为保证三段轻绳均不断，所悬挂物体质量的最大值。

4.如图所示，OA、OB、OC三段轻绳结于O点，OB水平且与放置在水平面上质量为的物体乙相连，OC下方悬挂物体甲。

此时物体乙恰好未滑动。

已知OA与竖直方向成角，物体乙与水平面间的动摩擦因数，可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。

g取，，，求：绳对物体乙的拉力是多大？物体甲的质量为多少？5.如图所示，细绳OA与竖直方向成角，细绳OB水平；细绳OA、OB所能承受的最大拉力均为，细绳OC能够承受足够大的拉力，重力加速度g取。

求：当所悬挂重物的重力为时，细线OA、OB的拉力分别是多大？为使细绳OA、OB均不被拉断，则细绳OC下端所悬挂重物的最大重力应为多大？6.如图所示，三段不可伸长细绳OA、OB、OC共同悬挂质量为2kg的重物，其中OB是水平的，OA绳与竖直方向的夹角为，求：、OB两绳的拉力大小；若OA、OB绳所能承受的最大拉力均为100N，OC绳所能承受的拉力无限大。

求：OC绳下端最多能悬挂多重的物体？7.如图所示，质量为m的物体放在一个固定斜面上，当斜面的倾角为时，对物体施加一个大小为的水平向右的恒力，物体可沿斜面匀速向上滑行，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。