计算题专项练3 2025年高考总复习优化设计二轮专题物理Y课后习题题型专项练含答案

计算题专项练32025年高考总复习优化设计二轮专题物理Y课后习题题型专项练含答案计算题专项练(三)1.(10分)(2024山东聊城一模)瓷器是“泥琢火烧”的艺术,是人类智慧的结晶,是全人类共有的珍贵财富。如图所示,气窑是对陶瓷泥坯进行升温烧结的一种设备。某次烧制前,封闭在窑内的气体压强为p0,温度为室温27℃,为避免窑内气压过高,窑上装有一个单向排气阀,当窑内气压达到2p0时,单向排气阀开始排气。开始排气后,气窑内气体压强保持2p0不变,窑内气体温度逐渐升高,最后的烧制温度恒定为1327℃。求:(1)单向排气阀开始排气时窑内气体的温度t;(2)本次烧制排出的气体与原有气体的质量比。答案(1)327℃(2)5解析(1)以封闭在气窑内的气体为研究对象,排气前体积不变,则有初态p1=p0T1=(27+273)K=300K末态p2=2p0T2=(273+t)K由查理定律可得p代入数据解得t=327℃。(2)开始排气后,气窑内气体压强保持2p0不变,则有T3=(1327+273)K=1600K设排出气体温度为T3、压强为2p0时的气体的体积为V',质量为m',由盖-吕萨克定律可得V则有m代入数据解得m'2.(12分)(2024广东广州高二阶段练习)某滑板运动场地如图所示,水平面BC与斜面AB和圆弧CD平滑连接,滑板爱好者站在滑板甲上由静止从A点滑下,同时另一完全相同的滑板乙从圆弧上的D点由静止释放。两滑板在水平面上互相靠近时,滑板爱好者跳到滑板乙上,并和滑板乙保持相对静止,此后两滑板沿同一方向运动且均恰好能到达D点,被站在D点的工作人员接收。已知斜面AB长l=1.225m,倾角为θ=30°,圆心O与D点的连线与竖直方向的夹角α=60°,滑板质量m=5kg,滑板爱好者的质量m'=55kg,不计空气阻力及滑板与轨道之间的摩擦,滑板爱好者与滑板均可视为质点,g取10m/s2,求:(1)滑板爱好者滑至B点时的速度大小;(2)圆弧CD的半径;(3)滑板乙在下滑过程中经过圆弧最低点时,对C点压力的大小。答案(1)3.5m/s(2)0.9m(3)100N解析(1)滑板爱好者从A到B过程中,由动能定理有(m+m')gsin30°·l=12(m+m')vB解得vB=3.5m/s。(2)根据题意可知,滑板爱好者跳到滑板乙上时,系统的动量守恒,由动量守恒定律有(m'+m)vB-mv=(m'+m)vB'+mv'滑板乙从D点静止滑下,同时两滑板均恰能到达D点被工作人员接收,则有v=vB'=v'解得v=vB'=v'=3m/s对滑板乙,从D点运动到C点的过程中,由动能定理得mgR(1-cos60°)=12mv解得R=0.9m。(3)在C点,由牛顿第二定律有FN-mg=mv解得FN=100N由牛顿第三定律得,滑板乙对C点的压力大小FN'=FN=100N。3.(16分)(2024广东高三阶段练习)质谱仪被广泛应用于同位素的研究,如图为某款质谱仪的原理结构图。初速度可以忽略的带电粒子由粒子源S飘出,经过MN间电压为U的加速电场加速后,沿轴线OO'飞入右侧圆形匀强磁场区域(O'为磁场区域的圆心),经磁场偏转后粒子打在磁场下方的平板记录仪AC上。已知磁场区域半径为R,磁感应强度大小为B(方向与纸面垂直),记录仪AC长度为23R,与磁场区域的下边界相切于AC的中点D。整个装置处于真空中,不计粒子重力,不考虑粒子间的相互作用,求:(1)打在D点的粒子的比荷qm(2)氕核(11H)恰好打在记录板上D点时,氚核(3)若匀强磁场区域磁感应强度大小的波动范围为B±ΔB,为使氕核(11H)与氚核(1答案(1)2(2)D点右侧距离D点33R(3)ΔBB≤(2-解析(1)打在D点的粒子的运动轨迹如图甲所示,根据几何关系,粒子做圆周运动的半径r=R甲根据动能定理有qU=12mv根据洛伦兹力提供向心力可得qvB=mv联立解得qm(2)11H入射时,设圆周运动的半径为r1q1U=12m1q1v1B=m1v联立解得r1=1当

13H入射磁场时r2=1由于q2=q1,m2=3m1可得r

11H入射时r1=R则r2=3R乙图乙为

13H在圆形磁场运动的轨迹图α=23由几何关系得,13H打在D点右侧与x=Rtanπ6=(3)若

11H在磁感应强度为B-ΔB与

13H在磁感应强度为B+ΔB时打在记录板上同一位置,则两粒子的轨迹恰好重合r1'=r2'即1可得ΔB=(2-3)B则ΔBB满足的条件为ΔBB≤(2-3)。1.(10分)(2024广东韶关二模)如图所示,半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上,半球的上表面水平,球面与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中射入玻璃体内(入射面即纸面),入射角为45°,出射光线射在桌面上B点处。测得A、B之间的距离为12R。现将入射光束在纸面内向左平移,平移到过E点时,恰好在球面上D(1)玻璃体的折射率n;(2)O、E之间的距离。答案(1)102(2)2解析(1)当光线经球心O入射时,光路图如图甲所示甲根据折射定律n=sin其中sinr=AB解得n=102(2)如图乙所示,入射光束平移到过E点时,在D点发生全反射,则sin∠EDO=1乙在△EDO内,有OD联立得OE=22R2.(12分)(2024陕西宝鸡二模)某同学在操场练习篮球的控球能力。他单手托着篮球,使篮球由静止随手一起竖直向上运动h1=0.3m的高度后竖直抛出,篮球离开手上升h2=1.2m的高度到达最高点。篮球落回抛出点时再单手接住,篮球随手一起向下运动h3=0.2m的高度后速度减为零。已知篮球质量m=0.6kg,重力加速度g取10m/s2,空气阻力忽略不计,手和篮球一起的运动近似看作匀变速直线运动。求:(1)抛球过程和接球过程手对篮球的作用力之比;(2)抛球过程和接球过程手对篮球的冲量之比。答案(1)5∶7(2)15∶14解析(1)设抛球过程和接球过程手对篮球的作用力分别为F1、F2,两过程篮球运动的加速度大小分别为a1、a2,抛出瞬间球的速度大小为v,由匀变速直线运动规律可得v2=2gh2v2=2a1h1由于篮球运动过程中不计空气阻力,抛球和接球速度大小相等,所以v2=2a2h3联立解得a1=40m/s2,a2=60m/s2由牛顿第二定律可得F1-mg=ma1F2-mg=ma2解得F1∶F2=5∶7。(2)设抛球和接球过程中手对篮球的冲量分别为I1、I2,篮球运动时间分别为t1、t2,由题意可得I1=F1t1I2=F2t2v=a1t1=a2t2解得I1∶I2=15∶14。3.(16分)(2024广东广州二模)如图所示,水平面内固定有平行长直金属导轨ab、cd和金属圆环;金属杆MN垂直导轨静止放置,金属杆OP一端在圆环圆心O处,另一端与圆环接触良好。水平导轨区域、圆环区域有等大反向的匀强磁场。OP绕O点逆时针匀速转动,闭合K,待MN匀速运动后,使OP停止转动并保持静止。已知磁感应强度大小为B,MN质量为m,OP的角速度为ω,OP长度、MN长度和平行导轨间距均为L,MN和OP的电阻阻值均为r,忽略其余电阻和一切摩擦,求:(1)闭合K瞬间MN所受安培力大小和方向;(2)MN匀速运动时的速度大小;(3)从OP停止转动到MN停止运动的过程,MN产生的焦耳热。答案(1)B2(2)12ω(3)116mω2L解析(1)当OP绕O点逆时针匀速转动时,由右手定则可知O点电势高,OP切割磁感线产生感应电动势为E=12BωL闭合K瞬间,由闭合电路欧姆定律可知,通过MN的电流大小为I=E2r=BωL则MN所受安培力大小为F=BIL=B由左手定则可知,安培力方向水平向左。(2)闭合K后,则有MN向左做加速运动,速度逐渐增大,MN切割磁感线产生感应电动势,则感应电流方向与原电流方向相反,减弱原电流,可知MN受安培力逐渐减小,做加速度减小的加速运动,当MN中电流减小