安徽高考物理计算题仿真题.docx
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安徽高考物理计算题仿真题
2013年安徽高考仿真题(物理计算题)
(一)
22.(14分)一质量m=0.5kg的滑块以一定的初速度冲上一倾角θ=37°的足够长的斜面,某同学利用传感器测出了滑块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度,并用计算机作出了滑块上滑过程的v-t图像.如图所示(最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2).求:
(1)滑块与斜面间的动摩擦因数;
(2)判断滑块最后能否返回斜面底端?
若能返回,求出返回斜面底端时的速度大小;若不能返回,求出滑块停在什么位置.
解:
(1)由图像可知,滑块的加速度:
a==m/s2=10m/s2
滑块冲上斜面过程中根据牛顿第二定律,有
mgsinθ+μmgcosθ=ma
代入数据解得μ=0.5
(2)滑块速度减小到零时,重力的平行斜面向下的分力大于最大静摩擦力,能再下滑
由匀变速直线运动的规律,滑块向上运动的位移
s==5m
滑块下滑过程中根据牛顿第二定律,有mgsinθ-μmgcosθ=ma2,a2=2m/s2
由匀变速直线运动的规律,滑块返回底端的速度
v′==2m/s.
答案:
(1)0.5
(2)能 2m/s
【考点】考查v-t图象、牛顿第二定律和运动学公式.
23.(16分)如图所示,aa′是一条与x轴平行的直线,在x轴的上方与直线aa′的下方都有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小均为B.今有一质量为m、带电荷量为q的带正电的粒子从坐标原点O以速度v0射入第一象限,v0与x轴正方向的夹角为30°,不计粒子的重力,已知直线aa′与x轴的距离d等于粒子在磁场中运动半径的,从粒子离开O点开始计时.
(1)试作出带电粒子自坐标原点出发后,直到第二次通过x轴时的运动轨迹;
(2)求带电粒子做周期性运动的周期T;
(3)求带电粒子在5T内沿x轴方向运动的平均速度.
解:
(1)运动轨迹图如图甲所示.
(2)如图乙所示,粒子在第一象限内做匀速圆周运动,设半径为r,第一次经过x轴时与x轴的交点为A,由已知条件和几何关系可得OA=r
粒子在x轴与aa′间做匀速直线运动,设粒子的运动轨迹与aa′的交点为C,则AC与x轴的夹角为30°,粒子第二次经过x轴时,仍经过A点,从粒子离开O点到第二次经过x轴上的A点所经历的时间为一个周期,由几何关系得AC=2d=r
设粒子在磁场中运动一周所用的时间为T0,粒子由A运动到C的时间为t,则
t==
故带电粒子运动的周期T=T0+2t
代入数据可得T=+
(3)粒子在5T时间内,沿x轴方向运动的位移s=5r
所以粒子沿x轴方向运动的平均速度=
代入数据有=
答案:
(1)见解析
(2)+ (3)
【考点】考查洛伦兹力、带电粒子在磁场中的运动.
24.(20分)在探究某种笔的弹跳问题时,建立以下简化模型进行研究.把笔分为轻质弹簧、圆筒和直杆三部分,薄挡板P固定在直杆上,轻质弹簧的两端分别固定在圆筒顶部和薄挡板P上,质量为M的圆筒可沿直杆无摩擦滑动,直杆和挡板P的总质量为m.开始时将笔直立于水平桌面,在桌面上方的矩形区域内有竖直向上的匀强电场,带正电的挡板P非常靠近电场的上边界,挡板P与周围物体绝缘接触,受到的电场力与笔的重力大小相等.向上移动圆筒使弹簧处于原长状态,此时挡板P刚好与圆筒底部接触,如图甲所示.现用力缓慢向下压圆筒,使圆筒底部恰好与水平桌面接触,此过程中压力做功为W,如图乙所示.撤除压力,圆筒弹起并与挡板P碰撞,两者一起上升到最大高度后自由落下,此后直杆在桌面上多次跳动.
假设圆筒与挡板P每次碰撞结束时均具有相同速度,碰撞时间均忽略不计.直杆与桌面每次碰撞后均不反弹,直杆始终保持竖直状态.不计一切摩擦与空气阻力,重力加速度大小为g,求:
(1)直杆第一次上升的最大高度h1;
(2)直杆运动的总路程h.
解:
(1)设将圆筒下移h0,其底部与水平桌面接触时,弹簧的弹性势能为EP,根据功能关系W+Mgh0=Ep①
撤除压力后,当弹簧恢复原长时,设圆筒与挡板碰前的速度为v0,根据能量守恒
Ep=Mgh0+Mv②
联立①②解得W=Mv③
设圆筒与直杆碰撞后共同速度为v1,由动量守恒定律
Mv0=(M+m)v1④
此后圆筒与杆共同做竖直上抛运动h1=⑤
联立③④⑤解得 h1=⑥
(2)由于Mv Mv1=(M+m)v2,即v2=2·v0⑦ 直杆第2次上升的最大高度 h2=⑧ 同理可得,圆筒底部与挡板第n次碰后速度 vn=()n·v0⑨ 直杆第n次上升的最大高度hn=⑩ 故直杆运动的总路程为h=2(h1+h2+…+hn) n→∞⑪ 联立解得h= = 答案: (1) (2) 【考点】考查直上抛运动、动量守恒定律、能量守恒定律和功能关系等. (二) 22.(14分)如图所示,倾角α=37°的固定斜面上放一块质量M=1kg,长度L=3m的薄板AB.薄板的上表面光滑,其下端B与斜面底端C的距离为7m.在薄板的上端A处放一质量m=0.6kg的滑块,开始时使薄板和滑块都静止,之后将它们无初速释放.假设薄板与斜面间、滑块与斜面间的动摩擦因数均为μ=0.5,求: (1)滑块、薄板斜面上向下运动的加速度分别多大; (2)滑块由薄板上端A滑到斜面C点的时间; (3)滑块、薄板下端B到达斜面底端C的时间差.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2) 解: (1)对薄板: 由于Mgsin37°<μ(M+m)gcos37°,故滑块在薄板上滑动时,薄板静止不动. 对滑块: 在薄板上向下滑行时加速度 a1=gsin37°=6m/s2 滑块在斜面上由B至C时的加速度 a2=gsin37°-μgcos37°=2m/s2 对薄板: 滑块滑离后才开始运动,加速度 a=gsin37°-μgcos37°=2m/s2 (2)滑块由薄板的上端A至薄板B点时速度 v==6m/s,时间为t1,则 L=a1t12,解得t1=1s 滑块由B至C用时t2,由xBC=vt2+a2t22, 即t22+6t2-7=0 解得t2=1s或t2=-7s(舍去) 滑块由薄板上端A滑到斜面C点的时间 t=t1+t2=2s (3)薄板滑至底端C用时t′==s 故滑块、薄板下端B到达斜面底端C的时间差是 Δt=t′-t=s-2s=0.65s. 答案: (1)2m/s2 2m/s2 (2)2s (3)0.65s 【考点】考查受力分析、牛顿第二定律和运动学公式. 23.(16分)如图所示,足够长的光滑平行导轨MN、PQ倾斜放置,两导轨间距离为L=1.0m,导轨平面与水平面间的夹角为30°,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上,导轨的M、P两端连接阻值为R=3.0Ω的电阻,金属棒ab垂直于导轨放置并用细线通过光滑定滑轮与重物相连,金属棒ab的质量m=0.20kg,电阻r=0.50Ω,重物的质量M=0.60kg,如果将金属棒和重物由静止释放,金属棒沿斜面上滑的距离与时间的关系如表所示,不计导轨电阻,g取10m/s2.求: 时间t(s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 上滑距离(m) 0 0.05 0.15 0.35 0.70 1.05 1.40 (1)ab棒的最终速度是多少? (2)磁感应强度B的大小是多少? (3)当金属棒ab的速度v=2m/s时,金属棒ab上滑的加速度大小是多少? 解: (1)由表中数据可以看出最终ab棒将匀速运动 vm==3.5m/s (2)棒受力如图,由平衡条件可得 FT=F+mgsin30° FT=Mg F=BL 联立解得: B=T. (3)当速度为2m/s时,安培力 F= 对金属棒ab有: FT-F-mgsin30°=ma 对重物有Mg-FT=Ma 联立上述各式,代入数据得a=2.68m/s2 答案: (1)3.5m/s (2)T(3)2.68m/s2 【考点】考查电磁感应的力学问题. 24.(20分)如图4所示,半径R=0.5m的光滑半圆轨道竖直固定在高h=0.8m的光滑水平台上,与平台平滑连接,平台长L=1.2m.可视为质点的两物块m1、m2束缚在一起,并静止在平台的最右端D点,它们之间有被压缩的轻质弹簧.某时刻突然解除束缚,使两物块m1、m2具有水平方向的速度,m1通过平台到达半圆轨道的最高点A时,轨道对它的压力大小是FN=44N,水平抛出后落在水平地面上的P点,m2也落在P点.已知m1=2kg,g取10m/s2.求解除束缚的轻质弹簧释放出来的弹性势能是多少? 解: 设m1在A点时的速度为v,由牛顿第二定律得: m1g+FN=m1 解得v=4m/s 设m1从A点到P点运动的时间为t1,则: h+2R=gt12,解得t1=0.6s 设m2运动的水平距离为x,则: x+L=vt1 解得x=1.2m 设突然解除束缚后,m1的速度为v1,由机械能守恒定律得: m1v12=m1g×2R+m1v2 解得v1=6m/s 设m2在突然解除束缚后的速度为v2,做平抛运动的时间为t2 由h=gt22,得t2=0.4s,v2==3m/s 对m1、m2运用动量守恒定律得: 0=m1v1-m2v2 解得m2==4kg 解除束缚的轻质弹簧释放出来的弹性势能是 E=m1v12+m2v22=54J. 答案: 54J 【考点】考查圆周运动、平抛运动、直线运动、牛顿第二定律、动量守恒定律和机械能守恒定律等. (三) 22.(14分)一根质量分布均匀的米尺(长度为1m),质量为0.2kg,放在水平桌面上,它与桌面间的动摩擦因数为μ=0.16.有1/4长度露在桌外,现有一水平拉力F=0.4N沿着米尺方向作用于米尺上,作用多长时间,恰好使米尺不从桌边落下.(g取10m/s2) 解: 取米尺为研究对象,从开始运动到停止运动,先做匀加速直线运动,再做匀减速直线运动,由于米尺恰好不从桌边落下,则前进的总位移为0.25m 在F的作用下做匀加速运动的加速度大小为: a1===0.4m/s2 撤去F后,在摩擦力作用下做匀减速运动的加速度大小为: a2==μg=1.6m/s2 设水平力F作用的时间为t,则根据前进的总位移列式: a1t2+=0.25 代入得: ×0.4t2+=0.25 解得: t=1s. 答案: 1s 【考点】考查牛顿第二定律和运动学公式. 23.(16分)水平放置的平行金属板M、N之间存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面的交变磁场(如图甲所示,垂直纸面向里为正),磁感应强度B0=100T.已知两板间距离d=0.3m,电场强度E=50V/m,M板上有一小孔P,在P正上方h=5cm处的O点,一带电油滴自由下落,穿过小孔后进入两板间,最后落在N板上的Q点如图乙所示.如果油滴的质量m=10-4kg,带电荷量|q|=2×10-5C.求: (1)在P点的速度v为多少? (2)若油滴在t=0时刻进入两板间,最后恰好垂直向下落在N板上的Q点,油滴的电性及交变磁场的变化周期T; (3)Q、O两点的水平距离.(不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2) 解: (1)油滴自由下落,进入两板间电、磁场时的初速度为 v==m/s=1m/s (2)由受力分析可知油滴带正电 油滴进入电磁场后的情况如图所示,电场力 F电=qE=2×10-5×50N=10
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- 安徽 高考 物理 算题 仿真