高三寒假物理作业.doc

24一颗人造地球卫星做匀速圆周运动，轨道半径为r，已知地球的半径为R，地球表面处的重力加速度为g，求这颗人造卫星的运行周期T25如图所示，质量m = 0.2 kg的小球，用长L = 0.8m的细线悬挂在O点O点距水平地面的高度H=1.6m摆球由图示位置开始摆动，摆到最低点时的速度v = 2 m / s，取g=10m / s2求：（1） 球摆至最低点时，细线的拉力T =？（2）若球摆至最低点时，细线断了，球的落地点与O点间的水平距离x =？26. 如图所示，在光滑的水平面上有两个质量相同的球A和球B，A、B之间以及球与固定点之间分别用两段轻绳相连，以相同的角速度绕着O点做匀速圆周运动（1）画出球A、B的受力图（2）如果OB=2AB，求出两段绳子拉力之比TAB:TOB ABOAOB27一根轻杆长为L，两端各固定一个可视为质点的小球A和B，两球质量均为m，在AB中点O有一转轴，轻杆可以绕过O点的水平转轴在竖直平面内匀速转动。若轻杆转到如图所示的竖直位置时轻杆对A球的作用力恰好为零，则轻杆转动周期为多少？此时，B球对杆的作用力的大小和方向是什么？ 28在水平直线公路上行驶的汽车，额定功率为P=60 kW，行驶过程中所受阻力恒为汽车重力的0.1倍，汽车的质量M = 2.0103 kg若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小为a = 1.0 m/s2，汽车达到额定功率后，保持额定功率不变继续行驶求：（1）汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度；（2）当汽车的速度为15 m/s时的瞬时功率29汽车在水平直线公路上行驶，额定功率为P = 60kW，汽车行驶过程中所受阻力恒为f = 2.0103 N，汽车的质量M = 2.0103 kg若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小为a = 1.0 m/s2，汽车达到额定功率后，保持额定功率不变继续行驶求：（1）汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度；（2）当汽车的速度为5 m/s时的瞬时功率；（3）20s末汽车的瞬时功率；（4）当汽车的速度为20 m/s时的加速度BUASMN22（16分）如图，一个质子和一个粒子从容器A下方的小孔S，无初速地飘入电势差为U的加速电场。然后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，MN为磁场的边界。已知质子的电荷量为e，质量为m，粒子的电荷量为2e，质量为4m。求：（1）质子进入磁场时的速率v；（2）质子在磁场中运动的时间t；（3）质子和粒子在磁场中运动的轨道半径之比rHr。22（16分）解：（1）质子在电场中加速 根据动能定理 （4分） 求出 （1分） （2）质子在磁场中做匀速圆周运动根据 （2分） （2分） 求出 （2分） （3）由以上式子可知 （3分） 求出 rHr = 1 （2分）22（16分）如图所示，水平地面AB与倾角为的斜面平滑相连。一个质量为m的物块静止在A点。现用水平恒力F作用在物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，经时间t到达B点，此时撤去力F，物块以在B点的速度大小冲上斜面。已知物块与水平地面和斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度为g。求：ABF（1）物块运动到B点时速度的大小v；（2）物块在斜面上运动时加速度的大小a；（3）物块在斜面上运动的最远距离s。22（16分）（1）（5分）从A到B，根据动量定理 （Fmg）t = mv （4分）mgfN 解得 （1分）（2）（6分）物块在斜面上受力如右图所示 （1分）根据牛顿第二定律 mgsin + N = ma （2分） N = mgcos （2分） 解得 a = g（sin +cos） （1分）（3）（5分）根据 v 2 = 2as （3分）解得 （2分） A B x h s v0 图9 22（16分）如图9所示，水平桌面距地面高h=0.80m，桌面上放置两个小物块A、B，物块B置于桌面右边缘，物块A与物块B相距s=2.0m，两物块质量mA、mB均为0.10 kg。现使物块A以速度v0=5.0m/s向物块B运动，并与物块B发生正碰，碰撞时间极短，碰后物块B水平飞出，落到水平地面的位置与桌面右边缘的水平距离x0.80 m。已知物块A与桌面间的动摩擦因数m=0.40，重力加速度g取10m/s2，物块A和B均可视为质点，不计空气阻力。求：（1）两物块碰撞前瞬间物块A速度的大小；（2）两物块碰撞后物块B水平飞出的速度大小； （3）物块A与物块B碰撞过程中，A、B所组成的系统损失的机械能。22（16分） （1）设物块A与B碰撞前瞬间的速度为v，由动能定理 （2分）解得v=3.0m/s （2分）（2）物块B离开桌面后做平抛运动，设其飞行时间为t，离开水平桌面时的速度为vB，则h=，x=vBt （2分）解得vB=2.0 m/s （3分）（3）物块A与物块B碰撞过程中动量守恒，设物块A碰撞后的速度为vA，则 mAv=mAvA+mBvB （1分）解得vA=1.0 m/s （2分）碰撞过程中系统损失的机械能 E= （2分）解得E=0.20 J （2分）说明：其他方法解答正确也得分。22（16分）如图15所示，水平绝缘轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接，半圆形轨道的半径R=0.40m。轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度E=1.0104 N/C。现有一电荷量q=+1.010-4C，质量m=0.10 kg的带电体（可视为质点），在水平轨道上的P点由静止释放，带电体运动到圆形轨道最低点B时的速度vB=5.0m/s。已知带电体与水平轨道间的动摩擦因数=0.50，重力加速度g=10m/s2。求：（1）带电体运动到圆形轨道的最低点B时，圆形轨道对带电体支持力的大小； （2）带电体在水平轨道上的释放点P到B点的距离；（3）带电体第一次经过C点后，落在水平轨道上的位置到B点的距离。ABDEROCP图1522（16分）（1）设带电体在B点受到的支持力为FN，依据牛顿第二定律FN-mg=m.3分解得FN=7.25 N. .2分（2）设PB间的距离为s，依据动能定理(qE-mmg)s=. .3分解得s=2.5 m . .2分（3）设带电体运动到C点的速度为vC，依据机械能守恒定律=+2mgR.1分带电体离开C点后在竖直方向上做自由落体运动，设在空间运动的时间为t2R=.1分在水平方向上做匀减速运动，设在水平方向的加速度大小为a，依据牛顿第二定律qE=ma. . .1分设落在水平轨道上的位置到B点的距离为x，依据运动学公式x=vct-. 1分解得 x=0.40m.2分ABDEROCP图 1122如图11所示，水平绝缘粗糙的轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接，半圆形轨道的半径R=0.40m。在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场线与轨道所在的平面平行，电场强度E=1.0104 N/C。现有一电荷量q=+1.010-4C，质量m=0.10kg的带电体（可视为质点），在水平轨道上的P点释放由静止释放，带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点C，然后落至水平轨道上的D点。取g=10m/s2。求：（1）带电体在圆形轨道C点的速度大小；（2）带电体运动到圆形轨道B点时对圆形轨道的压力大小；（3）带电体在从A开始运动到落至D点的过程中的最大动能。22、解：（1）设带电体通过C点时的速度为vC，依据牛顿第二定律：mg= vC=2.0m/s（2）设带电体通过B点时的速度为vB，设轨道对带电体的支持力大小为NB，带电体在B点时，依据牛顿第二定律NB-mg=带电体从B运动到C的过程中，依据动能定理：mg2R=mvC2mvB2解得NB=6.0N依据牛顿第三定律，带电体对轨道的压力NB=6.0N（3）由A到B带电体作加速运动，故最大速度一定出现在从B经C到D的过程中。在此过程中只有重力和电场力做功，这两个力大小相等，其合力与重力方向成45夹角斜向右下方，故最大速度必出现在B点右侧对应圆心角为45 处。设小球的最大动能为Ekm，依据动能定理qERsin45-mgR（1-cos45）= Ekm-mvB2解得Ekm=1.17JABCHSOR22（16分）如图所示，位于竖直平面上的光滑轨道，半径为R，OB沿竖直方向，圆弧轨道上端A点距地面高度为H，质量为m的小球从A点由静止释放，最后落在地面C点处，不计空气阻力。求： (1) 小球刚运动到B点时，轨道对小球的支持力多大? (2) 小球落地点C与B的水平距离S为多少?(3) 比值为多少时，小球落地点C与B水平距离S最远? 该水平距离的最大值是多少? 、22解：(1) 小球沿圆弧做圆周运动，在B点由牛顿第二定律有 (2分)从A到B,由机械能守恒，有 (2分)由以上两式得 (2分)(2) 小球离开B点后做平抛运动，抛出点高为HR，有 (2分) (2分) (2分)联立解得 (2分) （3）由上式可知 (2分)当时，即时，S有最大值，即 SmaxH (2分)22（16分）如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L， M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。导轨和金属杆的电阻可忽略。让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑，经过一段时间后，金属杆达到最大速度vm，在这个过程中，电阻R上产生的热量为Q。导轨和金属杆接触良好，重力加速度为g。求：(1)金属杆达到最大速度时安培力的大小；(2)磁感应强度的大小；(3)金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中杆下降的高度。22（16分）解：(1) (3分)设金属杆受安培力FA,当金属杆达到最大速度时, 杆受力平衡 (3分) (2) (8分)当杆达到最大速度时，感应电动势为Em, 感应电流为 ImEm = BLVm (2分) (2分)由 FAm= BImL (2分) 得 (2分)(3) (5分)设金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中下降的高度为h由能量守恒 (4分)得 (1分)22（16分）如图所示，某人乘雪橇从雪坡A点滑至B点，接着沿水平地面滑至C点停止。人与雪橇的总质量为70kg，A点距地面的高度为20m，人与雪橇在BC段所受阻力恒定。图表中记录了人与雪橇运动过程中的有关数据。求：（取g10ms2） （1）人与雪橇从A到B的过程中，损失的机械能；（2）人与雪橇在BC段所受阻力的大小；（3）B C的距离。位置ABC速度（m/s）2.012.00时刻（s）04.010.022（16分）解：（1）从A到B的过程中，人与雪橇损失的机械能为： （3分）代入数据解得：E 9100J （2分）（2）人与雪橇在BC段做减速运动的加速度： （2分）根据牛顿第二定律： （2分）由 得：140N （2分）（3）由动能定理得： （3分） 代入数据解得：36m （2分）22（16分）一艘帆船在湖面上顺风行驶，在风力的推动下做速度v1=4m/s的匀速直线运动, 已知：该帆船在匀速行驶的状态下突然失去风的动力，帆船在湖面上做匀减速直线运动,经过8秒钟才能恰好静止； 该帆船的帆面正对风的有效面积为S=10m2，帆船的总质量M约为940kg，当时的风速v2=10m/s。若假设帆船在行驶的过程中受到的阻力始终恒定不变，那么由此估算：（1）在匀速行驶的状态下，帆船受到的动力和阻力分别 为多大？（2）空气的密度约为多少？22(16分)（1）风突然停止，船体只受到的阻力f做减速运动 船体加速度大小：a=v/t=4/8=0.5m/s2（2分） 船体只受阻力： f=Ma=9400.5=470N（4分） 帆船在匀速运动时受到风的推力和水的阻力而平衡，所以： 帆船受到风的推力大小：F=f=470N（4分）（2）(特别说明：没有相应的估算过程，直接写出空气密度的不能得分) 在单位时间内，对吹入帆面的空气（柱）应用动量定理有： F=mv=Svv.（2分） v=v2-v1=10-4=6m/s（2分） =FSv21.3kg/m3（2分）17、一足球运动员要把足球踢越壕沟。壕沟的宽度和两侧的高度差如图所示。足球离开地面时的速度沿水平方向。球飞出时的速度至少要多大，才能越过壕沟？（足球可视为质点。忽略空气阻力。取重力加速度g10m/s2）18、轻杆长L=0.5m，以一端为圆心，在竖直面内做圆周运动，杆另一端固定一个质量m=1.0kg的小球，小球通过最高点时速率v=5m/s，求杆对小球的作用力大小及方向（g=10m/s2）。 Lvm19、如图所示，小滑块从斜面顶点A由静止滑至水平部分C点而停止。已知斜面高为h，滑块运动的整个水平距离为s，设转角B处无动能损失，斜面和水平部分与小滑块的动摩擦因数相同，求此动摩擦因数的值。 sABCDh1h2m1m220、如图所示，光滑曲面AB末端水平，曲面高0.2m，末端距地面高度0.45m。白色小球m1沿AB由静止开始下滑，到轨道末端与黑色小球m2相撞，碰后小球m1落到水平地面上的C点，小球m2落到D点。轨道末端B点与D点的水平距离是0.6m，已知m1=0.2kg，m2=0.1kg求（1）两球刚要相撞时小球m1的速度多大？ （2）BC间的水平距离17、12.5m/s18、40N，竖直向下19、20、2m/s，0.3m 8已知地面附近的重力加速度为9.8 m/s2，地球半径为6.4106 m，万有引力常量G6.6710-11 Nm2kg2，求地球的质量约为多少?（最后结果保留两位有效数字）9在一次测定万有引力恒量的实验里，两个小球的质量分别是080 kg和4010-3 kg，当它们相距4010-2 m时相互吸引的作用力是1.310-10 N,求万有引力恒量G17（10分）如图所示，水平台面AB距地面的高度h0.8m。有一滑块从A点以v0 6m/s的初速度在台面上做匀变速直线运动，滑块与平台间的动摩擦因数0.25。滑块运动到平台边缘的B点后水平飞出。已知AB2.2m。不计空气阻力，g取10m/s2。求：A v0B h（1）滑块从B点飞出时的速度大小；（2）滑块落地点到平台边缘的水平距离。18（8分）2007年10月31日，我国将“嫦娥一号”卫星送入太空，经过3次近月制动，卫星于11月7日顺利进入环月圆轨道。在不久的将来，我国宇航员将登上月球。为了测量月球的密度，宇航员用单摆进行测量：测出摆长为l，让单摆在月球表面做小幅度振动，测出振动周期为T。已知引力常量为G，月球半径为R，将月球视为密度均匀的球体。求： （1）月球表面的重力加速度g； （2）月球的密度。 19（11分）如图，粗糙斜面与光滑水平面通过光滑小圆弧平滑连接，斜面倾角37。A、B是两个质量均为m1kg的小滑块（可看作质点），B的左端连接一轻质弹簧。若滑块A在斜面上受到F4N，方向垂直斜面向下的恒力作用时，恰能沿斜面匀速下滑。现撤去F，让滑块A从斜面上，距斜面底端L=1m处，由静止开始下滑。取g10m/s2，sin370.6，cos370.8。 AB（1）求滑块A与斜面间的动摩擦因数；（2）求滑块A到达斜面底端时的速度大小；（3）滑块A与弹簧接触后粘连在一起。求此后弹簧 的最大弹性势能。20（12分）如图，MN、PQ两条平行的光滑金属轨MPNBabRQ道与水平面成角固定，轨距为d。空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B。P、M间所接阻值为R的电阻。质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其有效电阻为r。现从静止释放ab，当它沿轨道下滑距离s时，达到最大速度。若轨道足够长且电阻不计，重力加速度为g。求： （1）金属杆ab运动的最大速度；（2）金属杆ab运动的加速度为时，电阻R上的电功率； （3）金属杆ab从静止到具有最大速度的过程中，克服安培力所做的功。PQO1离子源O2OMNU60 BB21（11分）如图所示，在NOQ范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场，在MOQ范围内有垂直于纸面向外的匀强磁场，M、O、N在一条直线上，MOQ 60。这两个区域磁场的磁感应强度大小均为B。离子源中的离子（带电量为q，质量为m）通过小孔O1进入极板间电压为U的加速电场区域（可认为初速度为零），离子经电场加速后通过小孔O2射出，从接近O点处进入磁场区域。离子进入磁场的速度垂直于磁场边界MN，也垂直于磁场。不计离子的重力。 （1）当加速电场极板电压UU0，求离子进 入磁场中做圆周运动的半径R；（2）在OQ上有一点P，P点到O点距离为L，当加速电场极板电压U取哪些值， 才能保证离子通过P点。 17(10分)解：（1）由牛顿第二定律 m g = m a （2分） 运动学公式 vt2 v02 = 2 a s （2分）解得 vt = 5m/s （1分） （2）平抛运动 s = v0t （4分）解得 s = 2m （1分）18(8分)解：（1）根据单摆周期公式 （2分） 解得 （1分） （2）在月球表面 （2分） （2分） 解得 （1分）19（11分）GNfF图1解：（1）滑块沿斜面匀速下滑时受力如图1所示 （1分） 根据牛顿第二定律mgsin = N （1分）N = mgcos F （1分）GNf图2 解得 = 0.5 （1分） （2）滑块沿斜面加速下滑时受力如图2所示 设滑块滑到斜面低端时的速度为v1，根据动能定理 （2分）代入数据解得 v1 = 2 m/ s （1分）（3）以A、B、弹簧为研究对象，设它们共同的速度为v2根据动量守恒定律 （2分）设弹簧的最大弹性势能为Ep，根据能量守恒 （1分）代入数据解得 Ep1J （1分）20（12分）解：（1）当杆达到最大速度时 （1分）安培力 （1分）感应电流 （1分）感应电动势 （1分）解得最大速度 （1分）（2）当ab运动的加速度为时根据牛顿第二定律 （1分）电阻R上的电功率 （2分）解得 （1分）（3）根据动能定理 （2分）解得 （1分） PQOMN60BB6060OOPP21（11分）解：（1）电子在电场中加速时，根据动能定理 （2分） 电子在磁场中运动时，洛仑兹力提供向心力 （2分）解得 （1分）（2）离子进入磁场时的运动轨迹如右图所示 （1分）由几何关系可知 （2分）要保证离子通过P点 LnR （2分）解得 其中n1，2，3， （1分）1、一名汽车司机在一次出车时发生交通事故，交警到现场勘察时，发现汽车在正常行驶线路上留下了一条长为14m的刹车线，于是认定超速行驶。已知该路段与汽车轮胎的动摩擦因数为0.7，该路段限速标志是60km/h。请用学过的知识判断司机是否超速？2、如图所示，质量为1.0103t（吨）的一列车在平直铁轨上行驶，在50s内速度由36km/h均匀增加到54km/h,，若机车对列车的牵引力是1.5105N，求：（1）列车的加速度； （2）列车运动过程中受到的阻力大小；（3）在加速过程中列车通过的路程3、一个质量为5kg的物体静止在水平面上，在水平方向受到F=20N的拉力而做匀加速直线运动，在4s内运动了8m的距离，求：（1）物体的加速度； （2）4s末的速度及此时拉力F的功率；（3）4s内拉力对物体所做的功； （4）物体跟水平面间的动摩擦因数（必修2）曲线运动、功和能的“综合”题公式有：自由落体、W=Flcos、Ek = 、Ep = mgh、P = Fv、mgh1 +、机械能：动能与势能的总称即E=EK+EP、F向=4、质量为2kg的物体，从竖直平面内高h=0.45m的光滑弧形轨道上的A点无初速度沿轨道滑下，并进入水平轨道BC，如图所示。已知物体与水平轨道间的动摩擦因数=0.4，求：CABh（1）物体滑至B点时速度的大小；（2）物体最后停止在离B点多远的位置上；（3）物体克服摩擦力所做的功时多少？5、如图所示，小球从光滑圆弧的A点由静止开始下滑，过B点后水平飞出，落至D点，不计空气阻力，已知圆弧半径R=0.45m，BC=0.8m.，求：（1）小球从B点飞出时的速度vB大小；（2）小球从B点飞出到落地所经历的时间；（3）小球落地点D离C点的水平距离6、我国2004年启动“嫦娥绕月工程”，已于2007年10月24日成功发射绕月飞行的“嫦娥1号”卫星。已知月球半径R，月球的质量为M。如果飞船关闭发动机后绕月球做匀速圆周运动，卫星距离月球表面的高度h，万有引力常量为G.。求：（1）“嫦娥1号”卫星运行的线速度大小； （2）“嫦娥1号”卫星飞行的周期7、见模拟卷六的最后一题1、解：因为 F合=F滑=mg 所以加速度大小 a= F合/m=g=0.710=7m/s2设刹车时速度为v0，则0- v02=2（-a）x，代入数据得v0=14m/s=50.4km/h60km/h 没超2、解：（1）v=54km/h=15m/s v0=36km/h=10m/s 所以（2）由F牵F阻=ma得F阻=F牵-ma=1.5105-1.01031030.1=50000N（3）x= v0t +at2=625m或或3、解：（1）由得（2）v=at=14=4m/s （3）W=Fl=208=160J（4）由FF滑=ma得F滑=F-ma=20-51=15N 又FN=mg=510=50N所以=F滑/FN=15/50=0.34、解：（1）根据机械能守恒定律有 解得（2）在水平面上合力 F合=F滑=mg 所以加速度大小 a= F合/m=g=0.410=4m/s2因此所停位置离B点距离 x=（0-vB2）/2（-a）=9/8=1.125m或由动能定理W合=EK即-mgx=0- mvB2/2 则x=vB2/2g=9/8=1.125m（3）W克=F滑x=mgx=9J或由动能定理W滑=EK=0- mvB2/2=-9J 则W克=9J5、解：（1）由机械能守恒得 化解得vB（2）小球自B点到D点做平抛运动 由得（3）=30.4=1.2m6、解：（1）卫星在轨道上运行时 解得:（2）7、解：（1）FN=mg=5000N，由牛三定律得压力为5000N（2）如图，由mg-FN=得=4640N，由牛三定律得压力为4640N（3）由mg-0=mv2/r得说明：F合=mg-FN（方向指向圆心，称为向心力）；压力与支持力是一对作用力和反作用力。8、如图所示，质量为m=10kg的物体，在F=60N水平向右的拉力作用下，由静止开始运动。设物体与水平面之间的动摩擦因素=0.4，求：（1）物体所滑动受摩擦力为多大？ （2）物体的加速度为多大？（3）物体在第3s内的位移为多大？8、解：（1）F=FN= mg=0.41010N=40N（2）由牛顿第二定律 （3）第3s内位移 （选修1-1）法拉第电磁感应定律与安培力的相关计算（二选1）公式有：=2-1、E=n/t、F安=BIl（磁通量单位是韦伯Wb；磁感应强度单位是特斯拉T）baB9、有一金属棒放在图示的匀强磁场中，当棒中通5A的电流时，棒能水平导轨上匀速运动，此时棒受到的摩擦力为12N。已知导轨间距为2m。求：（1）棒受到的安培力大小（2）磁场的磁感应强度的大小；（3）若棒受到的安培力方向向右，则棒中的电流方向怎样？9、解：（1）因棒匀速运动，