2020高考物理计算题选考题组合练

2𝐸𝑞𝐸𝑚𝑙𝑙𝑞𝐸y0𝑣𝑦2𝐸𝑞𝐸𝑚𝑙𝑙𝑞𝐸y0𝑣𝑦计算题+考题组练(2)1.(2019河南安阳高三二模如图所示,三块等大且平行正对的金属板水平放置,金属板厚度不计且间距足够大,上面两金属板间有竖直向下的匀强电场下面两金属板间有竖直向上的匀强电场,电场强度大小均为中间金属板的中轴线为x轴,金属板右侧存在一垂直纸面向里范围足够大的匀强磁场。现有一重力不计的绝缘带电粒子质量为m,电荷量为-q,从中间金属板上表面的电场中坐标位置-l,0)处以初速vx轴正方向开始运动,已l=0

𝑚𝑣𝑞𝐸

,求:(1)带电粒子进入磁场时的位置坐标(用l示)以及带电粒子进入磁场时的速度大小与方向;(2)若要使带电粒子能回到中间金属板下表面关于轴与释放点对称的位置,计算匀强磁场的磁感应强度B的大小用E、v表示。0答案(1)(0,

𝑙2

)√2v

0

速度方向与y轴正方向夹角为45°(2)𝑣解析(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动水平方向上有l=vt02竖直方向上有y=t2𝑚联立解得t=√,y=𝑞𝐸2所以带电粒子进入磁场时的位置坐标为(

𝑙2

)竖直方向速度v=t=v,所以v=𝑣𝑚

+𝑦

=√2v

0因为tanθ==1,所以速度方向与轴正方向夹角为45°𝑣(2)若要使带电粒子能回到中间金属板下表面关于轴与释放点对称的位置,根据对称性可知,它在磁场中做圆周运动的圆心应在x轴上,其部分运动轨迹如图所示/

11aa11aa由几何关系有r=√2y=

2l2洛伦兹力提供向心力,qvB=m

𝑣𝑟联立解得B=

2𝐸𝑣2.(2019山东青岛二模)如图所示为某自动控制系统的装置示意图装置中间有一个以=30m/s的速度逆时针匀速转动的水平传送带,传送带左端点M与光滑水平面相切水平面左侧与一倾角α=37°的光滑斜面平滑连接。靠近斜面底端的点处安装有自动控制系统当小物块b每次向右经过P点时都会被系统瞬时锁定从而保持静止传送带N端与半径r=0.2m的光滑四分之一圆弧相切小物块a从圆弧最高点由静止下滑后滑过传送带,经过M点后控制系统会使静止在P点的小物块自动解锁,之后两物块发生第一次弹性碰撞。足够长,每次物块a向左运动经过点前物块b已回到P点已知两物块的质量m=2kg,两物块ba均可视为质点,物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.25,MN的距离L=1.2m,g=102,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求(1)物块a运动到N点时受到的支持力大小;(2)物块b第一次沿斜面上滑的时间;(3)两物块在第n次碰撞后到第n+1次碰撞前物块a在传送带上运动产生的摩擦热。答案(1)30N(2)s(3)3

3

2

J解析(1)对物块a沿圆弧从最高点由静止下滑到点,运用动能定理可得mgr=m𝑣2解得v=2𝑔=2m/s1对物块a运动到N点时,由牛顿第二定律可得/

=𝜇𝑚g𝑏111𝑏a2aa1baab𝑚-𝑚122𝑏222𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏1𝑏𝑣=𝑏𝑏𝑛==𝜇𝑚g𝑏111𝑏a2aa1baab𝑚-𝑚122𝑏222𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏1𝑏𝑣=𝑏𝑏𝑛=𝑏𝑏13t+vt-t=𝑎𝑛𝑛𝑎𝑛an0ananF-mg=mNa

a

𝑣𝑟解得F=30NN(2)物块a在传送带上运动的加速度大小a

1

𝑚

=2.5m/s

2设物块a加速到3m/s前进的距离为x则

x=

𝑣-𝑣2𝑎

=1m<L故物块a到达M点的速度为v=3m/s,2设两物块第一次碰撞后获得的速度为v、𝑣,因碰撞是弹性碰撞,则a1mv=mv+m𝑣,m𝑣=m𝑣+𝑣222解得v

a1

=

𝑏·v=-v=-1m/s𝑚+𝑚3𝑣𝑏

=

2𝑚𝑚+𝑚

·v=v=2m/s3设物块b第一次沿斜面上滑的初速度为𝑣',且沿斜面向上为正方向,𝑣'=2m/s,对物块b第一次沿斜面上滑,应用动量定理可得-(mgsinα)·𝑡=0-m𝑣'bb解得𝑡=s3(3)物块a第一次在传送带上向右减速运动通过的位移大小x

a1

=2𝑎

=0.2m<L物块速度为0后以加速度a向左运x距离回M点,速度大小为vPM足够长1a1a1每次物块a向左运动经过点前物块b已回到P点被锁定保持静止,物块a以v大小的速a1度经过M点后(物块b解锁,与静止的b物块发生第2次碰撞。碰后a的速度大小v

a2

𝑚-𝑚𝑚+𝑚

v

2依此类推,经过n次碰撞后物块a获得的速度大小v

an

𝑚-𝑚𝑚+𝑚

v=2

m/s两物块从第n次碰撞后到第n+1次碰撞前,物块与传送带间的相对位移Δx=vt0

an

+

𝑣𝑣2𝑣𝑣22𝑎/

==故摩擦产生的热量Q=μmgΔx=2mvv=aa0an

3

2

J3.选修3-3(2019江西南昌模拟)(1)列关于分子动理论和热现象的说法中正确的是()A.雨水没有透过布雨伞是因为液体分子表面张力的作用B.分子间的距离r增大,分子间的作用力一定做负功分子势能增大C.自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性D.悬浮在液体中的微粒越大,在某一瞬间撞击它的液体分子数越多布朗运动越明显E.熵是物体内分子运动无序程度的量度(2)如图所示,一圆柱形绝热汽缸竖直放置,通过绝热活塞封闭一定质量的理想气体活塞的质量为m,横截面积为与容器底部相距h,此时封闭气体的温度为T现通过电热丝缓1慢加热气体,当气体吸收热量时,气体温度上升到T知大气压强为p重力加速度为g,20不计活塞与汽缸的摩擦。求①活塞上升的高度;②加热过程中气体的内能增加量。答案(1)ACE(2)①

𝑇-𝑇𝑇

h

②Q-(p

0

S+mg)h

𝑇-𝑇𝑇解析(1)雨水没有透过布雨伞是因为液体分子表面张力的作用A正确;由于分子之间的距离等于平衡位置的距离r,分子力为零,分子势能最小,若分子间距离小于平衡位置的距0离r,表现为斥力,当分子间距离增大时,分子力做正功,分子势能减小,B错误根据热力学0第二定律,自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性C正确;悬浮在液体中的微粒越大,在某一瞬间撞击它的液体分子数越多,布朗运动越不明显,D错误;是物体内分子运动无序程度的量度,E正确。(2)①气体发生等压变化,有ℎ𝑆(ℎ+Δℎ)𝑆𝑇𝑇解得Δh=

𝑇-𝑇𝑇

h

/

𝜆𝜆②加热过程中气体对外做功为W=pS·Δh=(p0

S+mg)h

𝑇-𝑇𝑇由热力学第一定律知内能的增加量为ΔU=Q-W=Q-(p

0

S+mg)h

𝑇-𝑇𝑇4.选修3-4(2019江西南昌模拟)(1)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,图乙为介质中m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图像。下列说法正确的是)A.这列波的传播方向是沿x轴正方向B.这列波的传播速度是20m/sC.经过0.15s,质点P沿x轴的正方向传播了mD.经过0.1s时,质点Q的运动方向沿y轴正方向E.经过0.35s时,质点Q距平衡位置的距离小于质点距平衡位置的距离(2)如图,MN是竖直放置的长L=0.5m的平面镜,观察者在A处观察,有一小球从某处自由下落,小球下落的轨迹与平面镜相距m,观察者能在镜中看到小球像的时间Δt=0.2s。已知观察者的眼睛到镜面的距离m,求小球从静止开始下落经多长时间观察者才能在镜中看到小球的像。取g=10m/s2)答案(1)ABE(2)0.275s解析(1)根据题图甲的波形图和题图乙介质中x=2处的质点在此时刻为计时起点的振动图像可知,这列波的传播方向是沿轴正方向,A正确;由题图甲所示的波形图可知波长λ=4m,由题图乙所示的振动图像可知,周期为0.2s,这列波的传播速度v==20m/s,B正确𝑇/

𝐿'𝑏𝐴'且=𝑑1𝐿'𝑏𝐴'且=𝑑1根据波传播规律,介质中的质点只在平衡位置附近振动C错误;经0.1s(

12

T)时质点Q的运动方向沿y轴负方向,D误;经过0.35s(1

34

T)时质点P振动到波峰,以质点Q距平衡位置的距离小于质点P平衡位置的距离,E正确。(2)由平面镜成像规律及光路的可逆性可知,观察者在处能够