十九、中档计算题专题doc

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1、2010 届高考物理二轮复习典型例题及练习十九、中档计算题专题例 1、图( 1)表示用水平恒力 F 拉动水平面上的物体,使其做匀加速运动。当改变拉力的大小时,相对应的匀加速运动的加速度a 也会变化, a 和 F 的关系如图( 2)所示。( 1)该物体的质量为多少?( 2)在该物体上放一个与该物体质量相同的砝码,保持砝码与该物体相对静止,其他条件不变,请在图 2 的坐标上画出相应的 a F 图线。( 3)由图线还可以得到什么物理量?(要求写出相应的表达式或数值)选题理由:学会读图,利用图象处理问题F图 1a(m/s2 )8642012345F(N)图 2解答:( 1) F- mg =ma ,aF

2、g ;Fm图 1由图线斜率: 1/m=2;所以 m =0.5kg;( 2)过点( 2, 0)和( 4, 2)图线略a(m/s2 )( 3) mg=1N ; =0.28642-g12345F(N)图 2例2、如图,电动传送带以恒定速度v01.2m / s 运行,传送带与水平面的夹角37 ,现将质量 m=20kg 的物品箱轻放到传送带底端,经过一段时间后, 物品箱被送到h=1.8m 的平台上,已知物品箱与传送带间的动摩擦因数0.85 ,不计其他损耗,则每件物品箱从传送带底端送到平台上,需要多少时间?每输送一个物品箱,电动机需增加消耗的电能是多少焦耳?( g 10 m / s2 ,sin 370.6

3、 )选题理由: 1、斜面上物体的加速度求解学生易错2、电动机需增加消耗的电能应有哪些能量构成,怎样计算是一个难点。 afmg sing cosg sin0.85100.8100.60.8m / s2mt1v01.21.5(s)s11at 1210.81.520.9ma0.822s2hs1 2.1mt 2s22.11.75st t1t 23.25(s)sin 37v01.2 Wmgh1 mv02mg cos37s20101.811.220.8510 0.8(1.5221. 2 0.9) 496.8J例 3、如图 16 所示,一质量为 M 的长方形木板 B 放在光滑的水平面上,在其右端放一质量为

4、m 的小木块 A , mm ,则其方向为正, 又因系统置于光滑水平面,其所受合外力为零,故 AB 相对滑动时,系统总动量守恒AB 相对静止后设速度为 V ,则系统动量为(M+m ) V.方向也为正,则V 方向为正,即水平向右.且 MV 0 Mv 0=(M+m)VV= Mm V 0M m( 2)在地面上看 A 向左运动至最远处时, A 相对地的速度为 O. 设 AB 之间的摩擦力大小于 f,对 A :则有 ftmV(mV0 )MmmMm V0m V02MmV0ft( M m)tf2MV 0方向向右,设向左运动的最大距离为S.aA=m)tm (M则 Vt 2V022as(V t0 )V02V02(

5、 M m)V0 tS=2MV0负号表示向左 .2a4M2m)t(M例 4、 如图所示,带正电小球质量为 m 110- 2kg ,带电量为 ql 10-6 C,置于光滑绝缘水平面上的 A点当空间存在着斜向上的匀强电场时,该小球从静止开始始终沿水平面做匀加速直线运动,当运动到B点时,测得其速度 vB 1.5 m s,此时小球的位移为 S 0.15m求此匀强电场场强E的取值范围 ( g 10ms。)某同学求解如下:设电场方向与水平面之间夹角为,由动能定理 qEScos 1 mvB2 02得 EmvB2 75000V m由题意可知 0,所以当 E 7.5 104V m时小球2qS coscos将始终沿

6、水平面做匀加速直线运动经检查,计算无误该同学所得结论是否有不完善之处?若有请予以补充解:该同学所得结论有不完善之处为使小球始终沿水平面运动,电场力在竖直方向的分力必须小于等于重力qEsin mgmg2Sg2 0.15 104所以 tgvB22.253mvB22SEmg1 10210 V / m1.25105 V / mq sin1 10645即7.5 104V/m E 1.25 105V/m例 5、如图所示, abcd 为质量 M 2 kg 的导轨,放在光滑绝缘的水平面,另有一根质量m 0.6 kg 的金属棒 PQ平行于 bc 放在水平导轨上, PQ棒左边靠着绝缘的竖直立柱 e、 f (竖直立

7、柱光滑,且固定不动),导轨处于匀强磁场中,磁场以OO 为界,左侧的磁场方向竖直向上,右侧的磁场方向水平向右,磁感应强度大小都为B 0.8 T 导轨的bc 段长 l 0.5 m ,其电阻 r 0.4,金属棒的电阻R 0.2,其余电阻均可不计金属棒与导轨间的动摩擦因数 0.2 若在导轨上作用一个方向向左、大小为F 2N的水平拉力,设导轨足够长,重力加速度g 取 10m/s 2 ,试求:( 1)导轨运动的最大加速度;( 2)导轨的最大速度;( 3)定性画出回路中感应电流随时间变化的图线解:导轨在外力作用下向左加速运动,由于切割磁感线,在回路中要产生感应电流,导轨的bc 边及金属棒PQ均要受到安培力作

8、用,PQ棒受到的支持力要随电流的变化而变化,导轨受到 PQ棒的摩擦力也要变化,因此导轨的加速度要发生改变导轨向左切割磁感线时,BlvI 感有,R r导轨受到向右的安培力F1BIl ,金属棒 PQ受到向上的安培力F2BIl ,导轨受到 PQ棒对它的摩擦力 f(mgBIl ),根据牛顿第二定律,有F-BIl-( mg-BIl ) Ma,即F- ( 1-) Bil- mg Ma( 1)当刚拉动导轨时,v 0,由式可知I 感0 ,则由式可知,此时有最大加速amFmg0.4m/s2度 am ,即M(感应电动势、右手定则、全电路欧姆定律)( 2)随着导轨速度 v增大, I 感 增大而 a 减小,当 a 0

9、 时,有最大速度vm ,从式可得F (1)BI mlmg 0 ,有Fmg2.5AI m) Bl(1vmI m (Rr )将 I m2.5A 代入式,Bl3.75m/s得( 3)从刚拉动导轨开始计时,t 0 时, v00 ,I 0,当 tt1 时, v 达到最大, I 达到2.5 A,电流 I 随时间 t 的变化图线如图所示课后练习1、经检测汽车 A 的制动性能:以标准速度20m/s,在平直公路上行驶时,制动后40s停下来。现 A 在平直公路上以 20m/s 的速度行驶,发现前方180m 处有一货车 B 以 6m/s 的速度同向匀速行使,因该路段只能通过一个车辆,司机立即制动,关于能否发生撞车事

10、故,某同学的解答过程是:“ 设汽车 A 制动后 40s 的位移为 S1,货车 B 在这段时间内的位移为S2. 则:A 车的位移为: S1 v t 400m;B 车的位移为:S2 vB t 240m;两车位移差为400-240=160 ( m)180( m); 两车不相撞 。 ”你认为该同学的结论是否正确?如果你认为正确, 请定性说明理由; 如果你认为不正确,请说明理由并求出正确结果。2、核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、 无环境污染等优势的新能源. 近年来,受控核聚变的科学可行性已得到验证,目前正在突破关键技术,最终将建成商用核聚变电站 .一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘( 又叫重

11、氢 ) 和氚 ( 又叫超重氢 ) 聚合成氦,并释放一个中子 . 若已知氘原子的质量为2.014u,氚原子的质量为 30160.u ,氦原子的质量为4.0026 u,中子的质量为 1.0087 u, 11661027kg .u .(1) 写出氘和氚聚合的反应方程 .(2) 试计算这个核反应释放出来的能量.(3) 若建一座功率为 30. 105 kW 的核聚变电站, 假设聚变所产生的能量有一半变成了电能,每年要消耗多少氘的质量?(一年按 32.107 s计算,光速 c300.108 m / s ,结果取二位有效数字)3、如图所示理想变压器副线圈匝数n2=400, 当原线圈输入电压u1=70.7si

12、n314t(V) 时,安培表A 1 的读数为 2A, 当副线圈增加100 匝时,伏特表 V 2 的读数增加 5V,求( 1)原线圈匝数 n1 是多少?A 1A 2( 2)电阻 R 多大V1V 2 R4、计划发射一颗距离地面高度为地球半径R0 的圆形轨道地球卫星,卫星轨道平面与赤道平面重合,已知地球表面重力加速度为g,( 1)求出卫星绕地心运动周期T( 2)设地球自转周期 T 0,该卫星绕地旋转方向与地球自转方向相同,则在赤道上一点的人能连续看到该卫星的时间是多少?2t2t 23T0T则有TT028R0 T0tg3(T0T )8R3(T02)0g5、如图所示,质量为M 的长木板静止在光滑的水平地

13、面上,在木块的右端有一质量为m 的小铜块,现给铜块一个水平向左的初速度v0 ,铜块向左滑行并与固定在木板左端的长度为l 的轻弹簧相碰,碰后返回且恰好停在长木板右端,则轻弹簧与铜块相碰过程中具有的最大弹性势能为多少?整个过程中转化为内能的机械能为多少?6、如图所示,用折射率n2 的玻璃做成内径为R、外径为 R2R 的半球形空心球壳,一束平行光射向此半球的外表面,与中心对称轴OO 平行,试求:(1) 球壳内部有光线射出的区域;(2) 要使球壳内部没有光线射出,至少用多大的遮光板,如何放置才行?OR OR7、如图所示,固定的半圆弧形光滑轨道置于水平方向的匀强电场和匀强磁场中,轨道圆弧半径为R,磁感应

14、强度为B,方向垂直于纸面向外,电场强度为E,方向水平向左. 一个质量为m 的小球 ( 可视为质点 ) 放在轨道上的C 点恰好处于静止,圆弧半径OC 与水平直径AD 的夹角为sin0.8 .(1)求小球带何种电荷,电荷量是多少?并说明理由.(2) 如果将小球从 A 点由静止释放,小球在圆弧轨道上运动时,对轨道的最大压力的大小是多少?1、解:不正确(得2 分)汽车 A 做匀减速直线运动,当A车减为与B 车同速时是A 车逼近 B 车距离最多的时刻,这时若能超过B 车则相撞,反之则不能相撞。(得3 分)vtv02由:a得 A 车的加速度: a1-0.5m/s(得 2分);tA 车速度减到6m/s 时所

15、用的时间:t vBvA28s 。(得 2 分)a此过程 A 车的位移为:S1vt364m;B 车的位移为:S2vB t 168m; S 364-168 196 180( m)所以两车相撞。(得3 分)2、解( 1) 12 H13 H410 n2 He( 2) Em2m3m4m1 c22.8 10 12 J( 3)一年中产生的电能发生的核反应次数为PtnE05.所需氘的质量 mnm2166.10 2723kg3、解( 1) U 2n2U 2n2U 1n21000U1n1n1U 1n1U 2(2) U2n2U 2n2 U 120 VI1U1 U22 / RU 1n1n1得到:R4A 1B1B24、

16、解A 2( 1)GMm4 2Om(2R0)(2R0)2T2T28R0328R0GMg( 2)设人在 B 1 位置刚好看见卫星出现在 A1 位置,最后在 B 2 位置看到卫星从 A 2 位置消失,OA 1=2OB 1有A1OB1= A2OB2=/3从 B1 到 B2 时间为 t5、解将M 、 m 和弹簧整体作为系统,满足动量守恒条件,以向左的方向为正,有mmv0(Mm)vvMm v0 . 因 m 能相对于木板停在右端,故一定存在摩擦力,对全过程由能量守恒定律E损1 mv021 (M m) v 21 mv02m2 v02mMv022222( Mm)2( Mm)弹簧压至最短时,E损1E损 由能量守恒

17、定律:12121mv0(Mm)vE损弹22E22E121m 2v02mMv 02弹mv0m4(M.44 Mm)6、解(1)设光线 a a 射入外球面,沿ab 方向射向内球面,刚好发生全反射,则11sin Cn 2 C 45 (2分)在 Oab 中, Oa2R , ObR sin(180C )sin r(2分),sin rsin C12RR22即 r30 ( 1 分),则Cr45 3015 (1 分)又O Oai ,由sin in(2 分) ,得sin rsin in sin r22 i 45 ( 1 分)即 O Ob i45 15 60 (1 分)当射向外球面的入射光线的入射角小于i45 时,

18、这些光线都会射出内球面因此,以 OO 为中心线,上、下(左、右)各60 的圆锥球壳内有光线射出(2 分)( 2)由图中可知, h R sin i2R2R ,所以,至少用一个半径为R 的遮光2板,圆心过 OO 轴并垂直该轴放置,才可以挡住射出球壳的全部光线,这时球壳内部将没有光线射出( 3 分)7、解( 1)小球在 C 点受重力、电场力和轨道的支持力处于平衡,电场力的方向一定向左的,与电场方向相同,如图所示.因此小球带正电荷.FNcosqEFNsinmg则有 3mg4qE小球带电荷量 q3mg14E( 2)小球从 A 点释放后,沿圆弧轨道滑下,还受方向指向轨道的洛仑兹力f,力 f 随速度增大而增大,小球通过C 点时速度 ( 设为 v) 最大,力 f 最大,且 qE 和 mg 的合力方向沿半径 OC,因此小球对轨道的压力最大 .由 1 mv2mgR sinqER 1cos22通过 C 点的速度 vgR小球在重力、电场力、洛仑兹力和轨道对它的支持力作用下沿轨道做圆周运动,有F mg sinqE cosqvBm v23R9 E3BRg mg最大压力的大小等于支持力F4 E

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