2020屆高考物理一輪復習 穩(wěn)中培優(yōu)計算、實驗練習（四） 新人教版

穩(wěn)中培優(yōu)計算、實驗練習（四） 1、駿馳汽車賽車場有一段賽道可簡化為這樣：平直的賽道中間有一段拱形路面，其最高點P與水平路面的高度差為1.25 m，拱形路面前后賽道位于同一水平面上．以54 km/h的初速進入直道的賽車，以90 kW的恒定功率運動10 s到達P點，并恰好從P點水平飛出后落到水平賽道上，其飛出的水平距離為10 m．將賽車視為質(zhì)點，不考慮賽車受到的空氣阻力．已知賽車的質(zhì)量為1.6×103 kg，取g＝10 m/s2，求： (1)賽車到達P點時速度的大?。? (2)拱形路面頂點P的曲率半徑． (3)從進入直道到P點的過程中汽車克服阻力做的功． 【參考答案】(1)20 m/s　(2)40 m　(3)7.4×105 J 解析：(1)賽車到達P點后做平拋運動． 水平方向上，x＝vpt. 豎直方向上，h＝gt2. 聯(lián)立解得，vp＝20 m/s. (2)賽車運動到拱形路面頂點P時，重力提供向心力． mg＝m. 解得曲率半徑R＝40 m. (3)從進入直道到P點的過程中，汽車牽引力做功，重力做功，克服阻力做功． 根據(jù)動能定理可知，Pt－mgh－Wf＝mv－0. 解得，Wf＝7.4×105 J. 2、如圖所示，兩平行金屬板AB中間有互相垂直的勻強電場和勻強磁場．A板帶正電荷，B板帶等量負電荷，電場強度為E；磁場方向垂直紙面向里，磁感應強度為B1.平行金屬板右側(cè)有一擋板M，中間有小孔O′，OO′是平行于兩金屬板的中心線．擋板右側(cè)有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度為B2.CD為磁場B2邊界上的一絕緣板，它與M板的夾角θ＝45°，O′C＝a，現(xiàn)有大量質(zhì)量均為m，含有各種不同電荷量、不同速度的帶電粒子(不計重力)，自O點沿OO′方向進入電磁場區(qū)域，其中有些粒子沿直線OO′方向運動，并進入勻強磁場B2中，求： (1)進入勻強磁場B2的帶電粒子的速度； (2)能擊中絕緣板CD的粒子中，所帶電荷量的最大值； (3)絕緣板CD上被帶電粒子擊中區(qū)域的長度． 【參考答案】(1)　(2)　(3)2a 解析：(1)平行金屬板間存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，沿直線OO′運動的帶電粒子，處于受力平衡狀態(tài)，qvB1＝qE. 解得，v＝. (2)帶電粒子進入勻強磁場B2后做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力． qvB2＝m. 電荷量最大的帶電粒子，運動的軌跡半徑最小，帶正電，軌跡向下偏轉(zhuǎn)，與CD板相切，如圖所示： 根據(jù)幾何關系可知，r1＋r1＝a. 依題意解得，r1＝，q＝. (3)帶負電的粒子在磁場B2中向上偏轉(zhuǎn)，擊中絕緣板CD的臨界情況是軌跡與CD相切． 根據(jù)幾何關系可知，r2＋a＝r2. 解得，r2＝. CD板上被帶電粒子擊中區(qū)域的長度為x＝r2－r1＝2a. 3、（實驗）一個噴漆桶能夠向外噴射不同速度的油漆霧滴，某同學決定測量霧滴的噴射速度，他采用如圖1所示的裝置，一個直徑為d＝40 cm的紙帶環(huán)，安放在一個可以按照不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動的固定轉(zhuǎn)臺上，紙帶環(huán)上刻有一條狹縫A，在狹縫A的正對面畫一條標志線，如圖1所示．在轉(zhuǎn)臺開始轉(zhuǎn)動達到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時，向側(cè)面同樣開有狹縫B的固定紙盒中噴射油漆霧滴，當狹縫A轉(zhuǎn)至與狹縫B正對平行時，霧滴便通過狹縫A勻速運動打在紙帶的內(nèi)側(cè)面留下痕跡(若此過程轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)過不到一圈)．將紙帶從轉(zhuǎn)臺上取下來，展開平放，并與毫米刻度尺對齊，如圖2所示． (1)設噴射到紙帶上的油漆霧滴痕跡到標志線的距離為s，則從圖2可知，其中速度最大的霧滴到標志線的距離s＝________cm. (2)如果轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的周期為T，則這些霧滴噴射速度的計算表達式為v0＝________________________________________________________________________(用字母表示)． (3)如果以縱坐標表示霧滴的速度v0，橫坐標表示霧滴距標志線距離的倒數(shù)，畫出v0－圖線，如圖3所示，則可知轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的周期為T＝________s. 【參考答案】(1)2.10　(2)　(3)1.6 解析：(1)霧滴運動一直徑的長度，速度越大，運行的時間越短，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)過的弧度越小，打在紙帶上的點距離標志線的距離越?。俣茸畲蟮撵F滴到標志線的距離s＝2.10 cm. (2)如果轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的周期為T，則霧滴運動的時間為t＝＝，噴槍噴出霧滴的速度v0＝＝. (3)由上式變形為，v0＝＝·，v0－圖象中斜率k＝＝，解得，T＝1.6 s. 4、兩小木塊A、B，通過輕質(zhì)彈簧連接，小木塊B處在固定于地面的光滑斜面底端的擋板上，小木塊A壓縮彈簧處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)對木塊A施加一平行于斜面向上的恒力F作用，小木塊A從靜止開始沿斜面向上運動，如圖所示．已知mA＝mB＝2 kg，F(xiàn)＝30 N，斜面傾角θ＝37°，彈簧勁度系數(shù)k＝4 N/cm.設斜面足夠長，整個過程彈簧處于彈性限度內(nèi)，重力加速度取g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求： (1)從小木塊A開始運動到小木塊B剛開始運動的過程中，恒力F對小木塊A做的功； (2)當小木塊B的加速度aB＝1 m/s2 時，小木塊A的加速度的大?。? 【參考答案】(1)1.8 J　(2)2 m/s2 解析：(1)初態(tài)時，小木塊A壓縮彈簧，根據(jù)平衡條件可知， kx1＝mAgsinθ. 末態(tài)時，小木塊B拉伸彈簧， kx2＝mBgsinθ. 彈簧的形變量x＝x1＋x2. 恒力F對小木塊A做功W＝F·x. 聯(lián)立解得，W＝1.8 J. (2)當小木塊B的加速度aB＝1 m/s2時，彈簧的拉力大小為F1，小木塊A的加速度的大小aA，根據(jù)牛頓第二定律可知， F－F1－mAgsinθ＝mAaA. F1－mBgsinθ＝mBaB. 聯(lián)立解得，aA＝2 m/s2. 5、磁流體發(fā)電是一種新型發(fā)電方式，圖甲和圖乙是其工作原理示意圖．圖甲中的A、B是電阻可忽略的導體電極，兩個電極間的間距為d，這兩個電極與負載電阻相連．假設等離子體(高溫下電離的氣體，含有大量的正負帶電粒子)垂直于磁場進入兩極板間的速度均為v0.整個發(fā)電裝置處于勻強磁場中，磁感應強度大小為B，方向如圖乙所示． (1)開關斷開時，請推導該磁流體發(fā)電機的電動勢E的大??； (2)開關閉合后，如果電阻R的兩端被短接，此時回路電流為I，求磁流體發(fā)電機的等效內(nèi)阻r. 【參考答案】(1)Bdv0　(2) 解析：(1)等離子體垂直于磁場射入兩板之間，正、負離子受到洛倫茲力作用，正離子偏向A極板，負離子偏向B極板，兩板之間形成從A到B的勻強電場． 當粒子受的電場力與洛倫茲力相等時，q＝qv0B，粒子不再偏轉(zhuǎn)，兩極板間形成穩(wěn)定的電勢差即發(fā)電機的電動勢，E＝Bdv0. (2)如果電阻R的兩端被短接，此時回路電流為I. 根據(jù)閉合電路歐姆定律，磁流體發(fā)電機的等效內(nèi)阻 r＝＝. 5