2025年高二物理上学期计算题专项训练（一）

2025年高二物理上学期计算题专项训练（一）一、力学综合计算题1.曲线运动与机械能守恒综合如图所示，质量为0.5kg的小球从半径R=0.8m的光滑圆弧轨道顶端A点由静止释放，运动至轨道最低点B时，对轨道的压力为20N。已知圆弧轨道末端与水平传送带相切于B点，传送带以v=4m/s的速度顺时针匀速转动，传送带长度L=3m，小球与传送带间的动摩擦因数μ=0.2，重力加速度g=10m/s²。求：（1）小球运动至B点时的速度大小；（2）小球在传送带上运动的时间；（3）若传送带突然以a=2m/s²的加速度减速至静止，求小球离开传送带时的速度大小。2.动量守恒与能量转化综合质量为M=2kg的木板静止在光滑水平面上，木板左端固定一轻质弹簧，弹簧右端与质量为m=1kg的物块接触但不连接。现给物块一个水平向左的初速度v₀=6m/s，物块压缩弹簧至最短后又被弹回，最终物块恰好能回到木板右端。已知物块与木板间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g=10m/s²。求：（1）弹簧被压缩至最短时木板的速度大小；（2）弹簧的最大弹性势能；（3）木板的长度。二、电磁学综合计算题3.带电粒子在复合场中的运动如图所示，在xOy坐标系中，第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场，场强E=2×10³N/C；第四象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。一质量m=2×10⁻¹⁰kg、电荷量q=+1×10⁻⁶C的粒子从坐标原点O以某一初速度v₀沿x轴正方向射入电场，经电场偏转后从P点（4m，0）进入磁场，不计粒子重力。求：（1）粒子在电场中运动的时间；（2）粒子进入磁场时的速度大小和方向；（3）粒子在磁场中运动的轨迹半径及离开磁场时的位置坐标。4.电磁感应与电路综合如图所示，足够长的光滑平行金属导轨间距L=0.5m，与水平面夹角θ=30°，导轨上端接有阻值R=1Ω的定值电阻，导轨电阻不计。整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.4T。质量m=0.1kg、电阻r=0.2Ω的金属棒ab垂直导轨放置，现给ab棒一个沿导轨向下的初速度v₀=6m/s，ab棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度g=10m/s²。求：（1）ab棒刚开始运动时的加速度大小；（2）ab棒运动的最大速度；（3）从ab棒开始运动到达到最大速度的过程中，电阻R上产生的焦耳热。三、热学与近代物理计算题5.理想气体状态方程应用一定质量的理想气体经历如图所示的A→B→C→A循环过程，其中A→B为等压过程，B→C为等容过程，C→A为等温过程。已知状态A的温度Tₐ=300K，体积Vₐ=2L，状态B的体积Vᵦ=4L，状态C的压强pᶜ=1atm。求：（1）状态B的温度Tᵦ和状态C的体积Vᶜ；（2）从A到B过程中气体吸收的热量；（3）整个循环过程中气体对外界做的净功。（已知1atm=1×10⁵Pa，普适气体常量R=8.31J/(mol·K)，计算结果保留两位有效数字）6.光电效应与能级跃迁综合已知氢原子的基态能量E₁=-13.6eV，电子的质量m=9.1×10⁻³¹kg，电荷量e=1.6×10⁻¹⁹C。（1）用波长λ=0.5μm的单色光照射逸出功W₀=2.25eV的钾金属表面，求逸出光电子的最大初动能；（2）若将上述光电子垂直射入磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中，求光电子在磁场中运动的轨道半径；（3）氢原子从n=4的激发态跃迁到基态时，辐射的光子能否使钾金属发生光电效应？若能，求逸出光电子的最大初动能。四、力学创新题型7.多体系统动量与能量综合如图所示，质量为m₁=1kg的滑块A静止在光滑水平面上，滑块A右侧固定一轻质弹簧，弹簧右端与质量为m₂=2kg的滑块B接触。另有一质量为m₃=1kg的滑块C以v₃=6m/s的速度水平向右运动，与滑块A发生弹性碰撞后粘连在一起。已知滑块B与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s²。求：（1）碰撞后瞬间滑块A和C的共同速度；（2）弹簧的最大压缩量；（3）滑块B最终的速度大小。8.天体运动与航天技术综合我国“嫦娥五号”探测器在月球表面着陆后，采集月壤样本并返回地球。已知月球质量M=7.35×10²²kg，半径R=1.74×10⁶m，地球质量Mₑ=5.98×10²⁴kg，半径Rₑ=6.37×10⁶m，地月距离d=3.84×10⁸m，引力常量G=6.67×10⁻¹¹N·m²/kg²。求：（1）月球表面的重力加速度大小；（2）探测器在月球表面附近做匀速圆周运动的速度大小；（3）若探测器从月球表面发射后，恰好能脱离地月引力场，求发射的最小速度（结果保留三位有效数字）。五、电磁学创新题型9.交变电流与变压器综合某理想变压器的原线圈接在u=220√2sin100πt（V）的交流电源上，副线圈接有一滑动变阻器R和一个额定电压为110V、额定功率为22W的灯泡L。已知变压器原、副线圈匝数比n₁:n₂=2:1，灯泡电阻不随温度变化。求：（1）灯泡的额定电流和电阻；（2）闭合开关后，将滑动变阻器的阻值调至220Ω时，变压器的输入功率；（3）若将滑动变阻器的滑片缓慢移动，使灯泡消耗的功率变为额定功率的1/4，求此时滑动变阻器接入电路的阻值。10.电磁阻尼与能量转化质量为m=0.2kg的金属框abcd置于倾角θ=30°的光滑绝缘斜面上，框边长ab=0.4m，bc=0.2m，电阻R=0.5Ω，质量分布均匀。整个装置处于垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。金属框从静止释放后沿斜面下滑，ab边始终与磁场边界平行，已知磁场区域足够大，重力加速度g=10m/s²。求：（1）金属框下滑的最大速度；（2）当金属框速度达到最大速度的一半时，加速度的大小；（3）金属框从静止下滑至速度达到最大的过程中，通过电阻R的电荷量。参考答案与解析提示（注：实际训练中需写出详细解题步骤，包括公式推导、数据代入及结果计算）（1）根据牛顿第二定律：Fₙ-mg=mv²/R，解得v=4m/s；（2）小球在传送带上先匀速后减速，时间t=0.75s；（3）传送带减速时，小球先加速后匀速，离开时速度v=5m/s。（1）动量守恒：mv₀=(M+m)v，解得v=2m/s；（2）能量守恒：Eₚ=1/2mv₀²-1/2(M+m)v²-μmgL，结合最终恰好回到右端条件解得Eₚ=6J；（3）木板长度L=2m。（1）电场中类平抛运动：x=v₀t，y=1/2at²，a=qE/m，解得t=2×10⁻⁴s；（2）进入磁场时速度v=√(v₀²+(at)²)=2√5m/s，方向与x轴夹角θ=arctan(at/v₀)=45°；（3）洛伦兹力提供向心力：qvB=mv²/r，解得r=0.89m，离开磁场时坐标（0，-0.8m）。（1）安培力F=BIL=B²L²v₀/(R+r)，加速度a=gsinθ-F/m=3m/s²；（2）平衡时mgsinθ=B²L²vₘ/(R+r)，解得vₘ=5m/s；（3）能量守恒：1/2mv₀²=1/2mvₘ²+Q，R上焦耳热Q_R=Q·R/(R+r)=0.4J。（1）A→B等压过程：Vₐ/Tₐ=Vᵦ/Tᵦ，解得Tᵦ=600K；B→C等容过程：pᵦ/Tᵦ=pᶜ/Tᶜ，C→A等温过程：pₐVₐ=pᶜVᶜ，解得Vᶜ=4L；（2）吸热Q=ΔU+W=nCₚΔT+pΔV=200J；（3）净功W=W_AB+W_BC+W_CA=13J。（1）光电效应方程：Eₖ=hc/λ-W₀=0.25eV；（2）洛伦兹力提供向心力：r=mv/(qB)=2.6×10⁻⁵m；（3）氢原子跃迁辐射光子能量E=E₄-E₁=12.75eV>W₀，能发生光电效应，Eₖ=10.5eV。（1）弹性碰撞：m₃v₃=(m₁+m₃)v₁，解得v₁=3m/s；（2）动量守恒与能量守恒结合，压缩量x=0.3m；（3）最终共同速度v=1m/s。（1）月球表面重力加速度g=GM/R²=1.62m/s²；（2）第一宇宙速度v=√(gR)=1.68km/s；（3）最小发射速度即第二宇宙速度，由能量守恒解得v=2.73km/s。（1）额定电流I=0.2A，电阻R=550Ω；（2）副线圈总电阻R_total=550+220=770Ω，输入功率P=U²/R_total=11W；（3）灯泡功率P'=5.5W时，电流I'=0.1A，滑动