計算題專項練32025年高考總復習優化設計二輪專題物理Y課后習題題型專項練含答案計算題專項練(三)1.(10分)(2024山東聊城一模)瓷器是“泥琢火燒”的藝術,是人類智慧的結晶,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的一種設備。某次燒制前,封閉在窯內的氣體壓強為p0,溫度為室溫27℃,為避免窯內氣壓過高,窯上裝有一個單向排氣閥,當窯內氣壓達到2p0時,單向排氣閥開始排氣。開始排氣后,氣窯內氣體壓強保持2p0不變,窯內氣體溫度逐漸升高,最后的燒制溫度恒定為1327℃。求:(1)單向排氣閥開始排氣時窯內氣體的溫度t;(2)本次燒制排出的氣體與原有氣體的質量比。答案(1)327℃(2)5解析(1)以封閉在氣窯內的氣體為研究對象,排氣前體積不變,則有初態p1=p0T1=(27+273)K=300K末態p2=2p0T2=(273+t)K由查理定律可得p代入數據解得t=327℃。(2)開始排氣后,氣窯內氣體壓強保持2p0不變,則有T3=(1327+273)K=1600K設排出氣體溫度為T3、壓強為2p0時的氣體的體積為V',質量為m',由蓋-呂薩克定律可得V則有m代入數據解得m'2.(12分)(2024廣東廣州高二階段練習)某滑板運動場地如圖所示,水平面BC與斜面AB和圓弧CD平滑連接,滑板愛好者站在滑板甲上由靜止從A點滑下,同時另一完全相同的滑板乙從圓弧上的D點由靜止釋放。兩滑板在水平面上互相靠近時,滑板愛好者跳到滑板乙上,并和滑板乙保持相對靜止,此后兩滑板沿同一方向運動且均恰好能到達D點,被站在D點的工作人員接收。已知斜面AB長l=1.225m,傾角為θ=30°,圓心O與D點的連線與豎直方向的夾角α=60°,滑板質量m=5kg,滑板愛好者的質量m'=55kg,不計空氣阻力及滑板與軌道之間的摩擦,滑板愛好者與滑板均可視為質點,g取10m/s2,求:(1)滑板愛好者滑至B點時的速度大小;(2)圓弧CD的半徑;(3)滑板乙在下滑過程中經過圓弧最低點時,對C點壓力的大小。答案(1)3.5m/s(2)0.9m(3)100N解析(1)滑板愛好者從A到B過程中,由動能定理有(m+m')gsin30°·l=12(m+m')vB解得vB=3.5m/s。(2)根據題意可知,滑板愛好者跳到滑板乙上時,系統的動量守恒,由動量守恒定律有(m'+m)vB-mv=(m'+m)vB'+mv'滑板乙從D點靜止滑下,同時兩滑板均恰能到達D點被工作人員接收,則有v=vB'=v'解得v=vB'=v'=3m/s對滑板乙,從D點運動到C點的過程中,由動能定理得mgR(1-cos60°)=12mv解得R=0.9m。(3)在C點,由牛頓第二定律有FN-mg=mv解得FN=100N由牛頓第三定律得,滑板乙對C點的壓力大小FN'=FN=100N。3.(16分)(2024廣東高三階段練習)質譜儀被廣泛應用于同位素的研究,如圖為某款質譜儀的原理結構圖。初速度可以忽略的帶電粒子由粒子源S飄出,經過MN間電壓為U的加速電場加速后,沿軸線OO'飛入右側圓形勻強磁場區域(O'為磁場區域的圓心),經磁場偏轉后粒子打在磁場下方的平板記錄儀AC上。已知磁場區域半徑為R,磁感應強度大小為B(方向與紙面垂直),記錄儀AC長度為23R,與磁場區域的下邊界相切于AC的中點D。整個裝置處于真空中,不計粒子重力,不考慮粒子間的相互作用,求:(1)打在D點的粒子的比荷qm(2)氕核(11H)恰好打在記錄板上D點時,氚核(3)若勻強磁場區域磁感應強度大小的波動范圍為B±ΔB,為使氕核(11H)與氚核(1答案(1)2(2)D點右側距離D點33R(3)ΔBB≤(2-解析(1)打在D點的粒子的運動軌跡如圖甲所示,根據幾何關系,粒子做圓周運動的半徑r=R甲根據動能定理有qU=12mv根據洛倫茲力提供向心力可得qvB=mv聯立解得qm(2)11H入射時,設圓周運動的半徑為r1q1U=12m1q1v1B=m1v聯立解得r1=1當

13H入射磁場時r2=1由于q2=q1,m2=3m1可得r

11H入射時r1=R則r2=3R乙圖乙為

13H在圓形磁場運動的軌跡圖α=23由幾何關系得,13H打在D點右側與x=Rtanπ6=(3)若

11H在磁感應強度為B-ΔB與

13H在磁感應強度為B+ΔB時打在記錄板上同一位置,則兩粒子的軌跡恰好重合r1'=r2'即1可得ΔB=(2-3)B則ΔBB滿足的條件為ΔBB≤(2-3)。1.(10分)(2024廣東韶關二模)如圖所示,半徑為R的半球形玻璃體置于水平桌面上,半球的上表面水平,球面與桌面相切于A點。一細束單色光經球心O從空氣中射入玻璃體內(入射面即紙面),入射角為45°,出射光線射在桌面上B點處。測得A、B之間的距離為12R。現將入射光束在紙面內向左平移,平移到過E點時,恰好在球面上D(1)玻璃體的折射率n;(2)O、E之間的距離。答案(1)102(2)2解析(1)當光線經球心O入射時,光路圖如圖甲所示甲根據折射定律n=sin其中sinr=AB解得n=102(2)如圖乙所示,入射光束平移到過E點時,在D點發生全反射,則sin∠EDO=1乙在△EDO內,有OD聯立得OE=22R2.(12分)(2024陜西寶雞二模)某同學在操場練習籃球的控球能力。他單手托著籃球,使籃球由靜止隨手一起豎直向上運動h1=0.3m的高度后豎直拋出,籃球離開手上升h2=1.2m的高度到達最高點。籃球落回拋出點時再單手接住,籃球隨手一起向下運動h3=0.2m的高度后速度減為零。已知籃球質量m=0.6kg,重力加速度g取10m/s2,空氣阻力忽略不計,手和籃球一起的運動近似看作勻變速直線運動。求:(1)拋球過程和接球過程手對籃球的作用力之比;(2)拋球過程和接球過程手對籃球的沖量之比。答案(1)5∶7(2)15∶14解析(1)設拋球過程和接球過程手對籃球的作用力分別為F1、F2,兩過程籃球運動的加速度大小分別為a1、a2,拋出瞬間球的速度大小為v,由勻變速直線運動規律可得v2=2gh2v2=2a1h1由于籃球運動過程中不計空氣阻力,拋球和接球速度大小相等,所以v2=2a2h3聯立解得a1=40m/s2,a2=60m/s2由牛頓第二定律可得F1-mg=ma1F2-mg=ma2解得F1∶F2=5∶7。(2)設拋球和接球過程中手對籃球的沖量分別為I1、I2,籃球運動時間分別為t1、t2,由題意可得I1=F1t1I2=F2t2v=a1t1=a2t2解得I1∶I2=15∶14。3.(16分)(2024廣東廣州二模)如圖所示,水平面內固定有平行長直金屬導軌ab、cd和金屬圓環;金屬桿MN垂直導軌靜止放置,金屬桿OP一端在圓環圓心O處,另一端與圓環接觸良好。水平導軌區域、圓環區域有等大反向的勻強磁場。OP繞O點逆時針勻速轉動,閉合K,待MN勻速運動后,使OP停止轉動并保持靜止。已知磁感應強度大小為B,MN質量為m,OP的角速度為ω,OP長度、MN長度和平行導軌間距均為L,MN和OP的電阻阻值均為r,忽略其余電阻和一切摩擦,求:(1)閉合K瞬間MN所受安培力大小和方向;(2)MN勻速運動時的速度大小;(3)從OP停止轉動到MN停止運動的過程,MN產生的焦耳熱。答案(1)B2(2)12ω(3)116mω2L解析(1)當OP繞O點逆時針勻速轉動時,由右手定則可知O點電勢高,OP切割磁感線產生感應電動勢為E=12BωL閉合K瞬間,由閉合電路歐姆定律可知,通過MN的電流大小為I=E2r=BωL則MN所受安培力大小為F=BIL=B由左手定則可知,安培力方向水平向左。(2)閉合K后,則有MN向左做加速運動,速度逐漸增大,MN切割磁感線產生感應電動勢,則感應電流方向與原電流方向相反,減弱原電流,可知MN受安培力逐漸減小,做加速度減小的加速運動,當MN中電流減小