【精品】2019高考物理优选冲A练计算题等值练五.pdf

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1、1计算题等值练(五)19(9 分)低空跳伞大赛受到各国运动员的喜爱如图1 所示为某次跳伞大赛运动员在一座高为H263 m 的悬崖边跳伞时的情景运动员离开悬崖时先做自由落体运动，一段时间后，展开降落伞，以a9 m/s2的加速度匀减速下降，已知运动员和伞包的总质量为80 kg，为了运动员的安全，运动员落地时的速度不能超过4 m/s，g10 m/s2，求：图 1(1)运动员做自由落体运动的最大位移大小；(2)运动员(含伞包)展开降落伞时所受的空气阻力Ff；(3)如果以下落时间的长短决定比赛的胜负，为了赢得比赛的胜利，运动员在空中运动的最短时间约是多大答案(1)125 m(2)1 520 N，方向竖直

2、向上(3)10.1 s 解析(1)设运动员做自由落体运动的最大位移为x，此时速度为v0，则v022gx又v2v02 2a(Hx)联立解得x 125 m，v050 m/s.(2)展开降落伞时，对运动员(含伞包)，由牛顿第二定律知，FfMgMa得Ff1 520 N，方向竖直向上(3)设运动员在空中的最短时间为t，则有2v0gt1，得t1v0g5010 s 5 s t2vv0a4 50 9s5.1 s，故最短时间tt1t25 s 5.1 s 10.1 s.20(12 分)如图 2 所示，水平传送带AB向右匀速运动，倾角为37的倾斜轨道与水平轨道平滑连接于C点，小物块与传送带AB及倾斜轨道和水平轨道之

3、间均存在摩擦，动摩擦因数都为 0.4，倾斜轨道长度LPC0.75 m，C与竖直圆轨道最低点D处的距离为LCD0.525 m，圆轨道光滑，其半径R0.5 m 质量为m0.2 kg可看做质点的小物块轻轻放在传送带上的某点，小物块随传送带运动到B点，之后沿水平飞出恰好从P点切入倾斜轨道后做匀加速直线运动(进入P点前后不考虑能量损失)，经C处运动至D，在D处进入竖直平面圆轨道，恰好绕过圆轨道的最高点E之后从D点进入水平轨道DF向右运动(最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin 37 0.6，cos 37 0.8，g 10 m/s2)求：图 2(1)物块刚运动到圆弧轨道最低处D时对轨道的压力；(2)传送带对小

4、物块做的功W；(3)若传送带AB向右匀速运动的速度v05 m/s，求小物块在传送带上运动过程中由于相互摩擦而产生的热量Q.答案见解析解析(1)小物块恰好过E点：mgmvE2RD到E过程：mg2R12m(vE2vD2)D点：FNmgmvD2R，则：FN12 N 由牛顿第三定律得到物块到D点时对轨道压力大小为12 N，方向竖直向下(2)从P点到D点，由动能定理有mgsin LPCmgcos LPCmgLCD12m(vD2vP2)解得vP 5 m/s，vBvPcos 4 m/s 传送带对小物块做的功为：W12mvB21.6 J.3(3)小物块在传送带上加速过程：tvBg1 s 则 xv0tvB22g

5、3 m，Qmgx2.4 J.22.加试题(10分)(2018 台州市3 月选考)如图3 甲所示，平行光滑金属轨道ABC和ABC置于水平面上，两轨道间距d0.8 m，CC之间连接一定值电阻R0.2.倾角30的倾斜轨道与水平轨道平滑连接，BBPP为宽x10.25 m 的矩形区域，区域内存在磁感应强度B11.0 T、竖直向上的匀强磁场，质量m0.2 kg、电阻r0.2 的导体棒在与BB的距离L01.6 m 处静止释放，当经过PP时，右侧宽度x20.2 m 的矩形区域MMCC内开始加上如图乙所示的磁场B2，已知PMPM 1.0 m g10 m/s2，求：图 3(1)刚进入匀强磁场时，导体棒两端的电压；

6、(2)导体棒离开匀强磁场时的速度大小；(3)整个运动过程中，导体棒产生的焦耳热答案(1)1.6 V(2)2 m/s(3)0.92 J 解析(1)对导体棒在斜面上运动，由动能定理得：mgL0sin 30 12mvB2得vB4 m/s 进入B1区域时，有E1B1dvB 3.2 V 棒两端电压：UE1RrR 1.6 V(2)设导体棒离开匀强磁场时的速度为vP，杆在磁场B1区域中，由动量定理：B1I dtmvPmvBItB1dx1Rr联立可得：vPvBB12d2x1mRr 2 m/s.(3)在B1磁场期间：4由能量守恒12mvB212mvP2Q导体棒上产生的焦耳热：Q1rRrQ可得：Q1rRr(12m

7、vB212mvP2)0.6 J B2磁场的持续时间是0.4 s，导体棒在这0.4 s的位移xvPt0.8 m，小于PM距离，尚未进入磁场B2.感应电动势：E2B2dx2t 0.8 V 感应电流：I2E2Rr2 A 在这 0.4 s内导体棒上产生的焦耳热：Q2I22rt0.32 J 故导体棒在全过程产生的总焦耳热QQ1Q20.92 J.23.加试题(10 分)粒子速度选择器的原理图如图4 所示，两水平长金属板间有沿水平方向、磁感应强度为B0的匀强磁场和方向竖直向下、电场强度为E0的匀强电场一束质量为m、电荷量为q的带电粒子，以不同的速度从小孔O处沿中轴线射入此区域研究人员发现有些粒子能沿中轴线运

8、动并从挡板上小孔P射出此区域，其他还有些带电粒子也能从小孔P射出，射出时的速度与预期选择的速度的最大偏差量为v，通过理论分析知道，这些带电粒子的运动可以看做沿中轴线方向以速度为v1的匀速直线运动和以速率v2在两板间的匀强磁场中做匀速圆周运动的合运动，以速度v1运动时所受的洛伦兹力恰好和带电粒子所受的电场力相平衡，v1、v2和 v均为未知量，不计带电粒子重力及粒子间相互作用图 4(1)若带电粒子能沿中轴线运动，求其从小孔O射入时的速度v0的大小；(2)增加磁感应强度后，使带电粒子以(1)中速度v0射入，要让所有带电粒子不能打到水平金属板，两板间距d应满足什么条件？(3)磁感应强度为B0时，为了减

9、小从小孔P处射出粒子速度的最大偏差量v，从而提高速度选择器的速度分辨本领，水平金属板的长度L应满足什么条件？答案(1)E0B0(2)dmE0qB02(3)L2n1 mE0qB02(n1,2,3)解析(1)带电粒子能沿中轴线运动，则受力平衡，5qv0B0qE0解得v0E0B0(2)设磁感应强度增为B，对速度为v1的匀速直线分运动有qv1BqE0解得v1E0B2rm即dmE0qB02(3)要提高速度选择器的速度分辨率，就要使不能沿中轴线运动的粒子偏离中轴线有最大的距离，圆周分运动完成半周期的奇数倍，则Lv0(2n1)T2(n1,2,3)圆周运动的周期T2mqB0故应满足的条件L2n1 mE0qB02(n1,2,3)