備戰(zhàn)2025年高考二輪復習物理（山東專版）計算題專項練3（Word版附解析）-試卷下載-教習網(wǎng)

(1)汽車需在進入環(huán)島前多遠處開始剎車?
(2)汽車從剎車開始至恢復到原速率所用時間是多少?
答案 (1)25.5 m (2)8.5 s
解析 (1)根據(jù)題意,汽車進入環(huán)島后做勻速圓周運動,當以最大速率行駛時有
μmg=mvm2R
代入數(shù)據(jù)解得汽車在環(huán)島行駛的最大速率為vm=14 m/s
汽車的初始速度v=72 km/h=20 m/s
汽車進入環(huán)島前剎車距離為x=v2-vm22a1=202-1422×4 m=25.5 m
則汽車需在距環(huán)島x=25.5 m處開始剎車。
(2)汽車進入環(huán)島前剎車時間t1=v-vma1=20-144 s=1.5 s
汽車在環(huán)島段行駛的時間t2=xBCvm=5614 s=4 s
汽車出環(huán)島后加速到原速所用的時間t3=v-vma2=20-142 s=3 s
可得汽車從剎車開始至恢復到原速率所用時間
t=t1+t2+t3=8.5 s。
2.(8分)(2024山東聊城一模)瓷器是“泥琢火燒”的藝術(shù),是人類智慧的結(jié)晶,是全人類共有的珍貴財富。如圖所示,氣窯是對陶瓷泥坯進行升溫燒結(jié)的一種設備。某次燒制前,封閉在窯內(nèi)的氣體壓強為p0,溫度為室溫27 ℃,為避免窯內(nèi)氣壓過高,窯上裝有一個單向排氣閥,當窯內(nèi)氣壓達到2p0時,單向排氣閥開始排氣。開始排氣后,氣窯內(nèi)氣體壓強保持2p0不變,窯內(nèi)氣體溫度逐漸升高,最后的燒制溫度恒定為1 327 ℃。求:
(1)單向排氣閥開始排氣時窯內(nèi)氣體的溫度t;
(2)本次燒制排出的氣體與原有氣體的質(zhì)量比。
答案 (1)327 ℃ (2)58
解析 (1)以封閉在氣窯內(nèi)的氣體為研究對象,排氣前體積不變,則有初態(tài)
p1=p0
T1=(27+273) K=300 K
末態(tài)
p2=2p0
T2=(273+t) K
由查理定律可得p1T1=p2T2
代入數(shù)據(jù)解得t=327 ℃。
(2)開始排氣后,氣窯內(nèi)氣體壓強保持2p0不變,則有T3=(1 327+273) K=1 600 K
設排出氣體溫度為T3、壓強為2p0時的氣體的體積為V',質(zhì)量為m',
由蓋-呂薩克定律可得V0T2=V0+V'T3
則有m'm=V'V0+V'
代入數(shù)據(jù)解得m'm=58。
3.(14分)如圖所示,在平面直角坐標系xOy中,O為坐標原點,A點的坐標為(3L,0),B點坐標為(0,2L),三角形ABC為直角三角形,其中∠C為直角,在直角三角形ABC中有沿y軸負方向的勻強電場,三角形OBD為等腰直角三角形,P點為OD的中點,等腰直角三角形OBD中存在沿x軸正方向的勻強電場,電場強度大小為E0,第三象限和第四象限存在范圍足夠大的勻強磁場,磁場方向垂直于紙面向外。一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的帶電粒子,從P點靜止釋放,粒子從第二象限進入第一象限,經(jīng)過直角三角形ABC內(nèi)的勻強電場后恰好從A點進入勻強磁場,經(jīng)勻強磁場偏轉(zhuǎn)后直接打到坐標原點O,不計粒子重力,sin 37°=0.6。求:
(1)直角三角形ABC中勻強電場的電場強度大小E1;
(2)勻強磁場的磁感應強度大小B;
(3)粒子從P點運動到O點的總時間t總。
答案 (1)169E0
(2)892mE0qL
(3)400+127π1602mLqE0
解析 (1)粒子在第二象限的電場中加速運動,設射入第一象限時速度為v1,P為OD的中點,根據(jù)幾何關(guān)系可得加速的距離為L,根據(jù)動能定理得qE0L=12mv12-0
解得v1=2qE0Lm
粒子在第一象限中先做勻速直線運動,進入勻強電場后做類平拋運動,運動軌跡如圖所示
x方向上有32L=v1t
y方向上有2L2=12at2
根據(jù)牛頓第二定律qE1= ma
以上各式聯(lián)立解得E1=169E0。
(2)設粒子從A點射出電場時的速度大小為v,根據(jù)動能定理有qE1L=12mv2-12mv12
解得v=532qE0Lm
設射入磁場時速度方向與x軸正方向的夾角為θ,則有cs θ=v1v
解得θ=53°
根據(jù)幾何關(guān)系可得帶電粒子在磁場中運動半徑為r=32Lsin53°=158L
帶電粒子在磁場中運動時洛倫茲力提供向心力,有qvB=mv2r
以上各式聯(lián)立解得勻強磁場的磁感應強度大小B=892mE0qL。
(3)設粒子在第二象限運動的時間為t1,根據(jù)動量定理有qE0t1=mv1-0
解得t1=2mLqE0
設粒子在第一象限中運動時間為t2,水平方向上做勻速直線運動,則有3L=v1t2
解得t2=9mL2qE0
設帶電粒子在磁場中運動周期為T,則有T=2πrv
解得T=9π4mL2qE0
在磁場中運動時間為t3=360°-2×53°360°T=127π80mL2qE0
運動的總時間t總=t1+t2+t3
解得t總=400+127π1602mLqE0。
4.(16分)(2024福建龍巖一模)如圖所示,在同一豎直平面內(nèi)有由絕緣傳送帶AB、光滑圓弧軌道BCP及水平軌道QN組成的裝置。傳送帶與圓弧軌道平滑相接,水平軌道QN略低于P點,O為圓心,圓弧軌道半徑R=0.5 m,OC水平,傳送帶長L=5 m,與水平面夾角θ=37°,滑塊(視為質(zhì)點)質(zhì)量m=1.0 kg,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8。
(1)傳送帶靜止時,滑塊以速度v0=6.8 m/s從A點沿傳送帶AB向上滑行一段距離x=1.7 m停下,求滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ;
(2)若傳送帶以速率v帶1=4 m/s順時針轉(zhuǎn)動,將滑塊輕放于A點,求滑塊經(jīng)過C點時對軌道的壓力;
(3)將圓弧軌道改成光滑圓弧細管,各軌道平滑相接,水平軌道Q處放一質(zhì)量M=3.0 kg的另一滑塊(視為質(zhì)點),傳送帶以速率v帶2=8 m/s順時針轉(zhuǎn)動,滑塊以初速度v1=32 m/s從A點沿傳送帶AB、光滑圓弧細管BCP滑到P處與另一滑塊發(fā)生彈性正碰,求滑塊最終經(jīng)過B點的速率(結(jié)果可帶根號);
(4)若滑塊帶有電荷量q=+0.4 C,DB區(qū)間有磁感應強度大小為B=0.5 T、方向垂直紙面向外的勻強磁場,DB長d=4.8 m,在(2)的條件下,滑塊在磁場中運動時間為1.86 s,求滑塊第一次離開B點時的速率。
答案 (1)0.95
(2)16 N,方向水平向右
(3)22 m/s
(4)4 m/s
解析 (1)由運動學公式有v02=2a1x
解得滑塊上滑加速度大小a1=13.6 m/s2
由牛頓第二定律,滑塊上滑加速度大小
a1=mgsin37°+μmgcs37°m
解得μ=0.95。
(2)由牛頓第二定律,得滑塊上滑加速度大小
a2=μmgcs37°-mgsin37°m=1.6 m/s2
假設滑塊從A做勻加速直線運動到B,由運動學公式有
vB2=2a2L
解得vB=4 m/s=v帶1
假設成立
滑塊從B到C,由機械能守恒定律有
12mvB2-12mvC2=mgRcs 37°
滑塊在C點,由牛頓第二定律有FN=mvC2R
解得FN=16 N
由牛頓第三定律知滑塊對軌道的壓力大小為16 N,方向水平向右。
(3)假設滑塊從A做勻加速直線運動到B,由運動學公式有
vB12-v12=2a2L
解得滑塊到B點時的速率vB1=34 m/sL
說明滑塊減速到零之前已從A點離開傳送帶,則滑塊最終經(jīng)過B點的速率為22 m/s。
(4)由(2)可知滑塊從A到D,由運動學公式有
vD2=2a2(L-d)
解得滑塊進入磁場時的速度vD=0.8 m/s
假設滑塊能從D加速到B,由動量定理有
-mgtsin 37°+∑μ(mgcs 37°+qviB)ti=mvB2-mvD
即-mgtsin 37°+μmgtcs 37°+μqdB=mvB2-mvD
解得滑塊離開B點時的速率
vB2=4.688 m/s>v帶1
假設不成立。
則滑塊到達B點前已與傳送帶共速,再與傳送帶一起勻速運動,則滑塊第一次離開B點時的速率為4 m/s。