2009届高三冲刺物理题型专练系列

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高考资源网（ks5u.com）您身边的高考专家2009届高三冲刺物理题型专练系列计算题部分(九)计算题图甲图乙１、2008年2月22日,2008年跳水世界杯在“水立方”展开第四日角逐。在男子双人十米台决赛中，中国组合林跃/火亮优势明显，最终以总分482.46分成功折桂，帮助中国队夺得第五枚金牌。如图甲是林跃/火亮在跳台上腾空而起的英姿。中国组合林跃/火亮站在距水面10m高的跳台跳板上的最边缘端，他们的重心离跳板板面的高度大约为1m，当他们腾空跃起后其重心离跳板板面最大高度为2m，下降到手触及水面时伸直双臂做一个翻掌压水花的动作,如图乙所示，这时他们的重心离水面大约为1m。(g取10m/s2,保留三位有效数字)(1)不计空气阻力，试估算从跃起到手触及水面的过程中运动员完成一系列动作可利用的时间多长；(2)忽略运动员进入水面过程中受力的变化，入水后，运动员的重心能下沉到离水面约2.2m处，试估算水对运动员的平均阻力约是运动员自身重力的几倍。2.为训练宇航员能在失重状态下工作和生活，需要创造一种失重的环境。在地球表面附近，当飞机模拟某些在重力作用下的运动时，就可以在飞机座舱内实现短时间的完全失重状态。现要求一架飞机在速率为v1=500m/s时进入失重状态试验，在速率为v2=1000m/s时退出失重状态试验。重力加速度g=10m/s2。试问：（1）在上述给定的速率要求下（速度方向在一定范围内任意选择），该飞机需要模拟何种运动，方可在一定范围内任意选择失重时间的长短？试定量讨论影响失重时间长短的因素。-13-www.ks5u.com版权所有@高考资源网 高考资源网（ks5u.com）您身边的高考专家（2）飞机模拟这种运动时，可选择的失重状态的时间范围是多少？3．电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的．油滴实验的原理如图所示，两块水平放置的平行金属板与电源连接，上、下板分别带正、负电荷．油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况．两金属板间的距离为d，忽略空气对油滴的浮力和阻力．(1)调节两金属板间的电势差U，当u=U0时，使得某个质量为ml的油滴恰好做匀速运动．该油滴所带电荷量q为多少？(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差u=U时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间t运动到下极板，求此油滴所带电荷量Q.4．在绝缘水平面上放一质量m=2.0×10-3kg的带电滑块A，所带电荷量q=1.0×10-7C.在滑块A的左边l=0.3m处放置一个不带电的绝缘滑块B，质量M=4.0×10-3kg，B与一端连在竖直墙壁上的轻弹簧接触(不连接)且弹簧处于自然状态，弹簧原长S=0.05m.如图所示，在水平面上方空间加一水平向左的匀强电场，电场强度的大小为E=4.0×105N/C，滑块A-13-www.ks5u.com版权所有@高考资源网 高考资源网（ks5u.com）您身边的高考专家由静止释放后向左滑动并与滑块B发生碰撞，设碰撞时间极短，碰撞后两滑块结合在一起共同运动并一起压缩弹簧至最短处(弹性限度内)，此时弹性势能E0=3.2×10-3J，两滑块始终没有分开，两滑块的体积大小不计，与水平面间的动摩擦因数均为μ=0.5，g取10m/s2.求:ESABl(1)两滑块碰撞后刚结合在一起的共同速度v；(2)两滑块被弹簧弹开后距竖直墙壁的最大距离s.．5.如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。在Oxy平面的ABCD区域内，存在两个场强大小均为E的匀强电场I和II，两电场的边界均是边长为L的正方形（不计电子所受重力）。（1）在该区域AB边的中点处由静止释放电子，求电子离开ABCD区域的位置。（2）在电场I区域内适当位置由静止释放电子，电子恰能从ABCD区域左下角D处离开，求所有释放点的位置。（3）若将左侧电场II整体水平向右移动L/n（n≥1），仍使电子从ABCD区域左下角D处离开（D不随电场移动），求在电场I区域内由静止释放电子的所有位置。-13-www.ks5u.com版权所有@高考资源网 高考资源网（ks5u.com）您身边的高考专家6．磁流体发电技术是世界上正在研究的新兴技术，它有效率高（可达45％-55％，火力发电效率为30％）、污染少等优点，将一束等离子体（高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒）以声速的0.8～2.5倍的速度喷射入匀强磁场中，磁场中有两块金属板A，B（相当于电源的两个极，并与外电阻R相连），这时A，B上就积聚电荷产生电压，设粒子所带电量为q，进入磁场的喷射速度是v，磁场的磁感应强度为B，AB间的距离为d．（1）说明磁流体发电中能量的转换关系，求出两极间电压的最大值．（2）设磁流体发电机内阻为r，当外电阻R是多少时输出功率最大?并求最大输出功率．（3）磁悬浮现象是指将某种低温液态物质倒入金属盘后，能使金属盘达到转变温度从而产生超导现象，在金属盘上方释放一永磁体，当它下落到盘上方某一位置时即产生磁悬浮现象，试分析说明产生磁悬浮现象的原因．（4）利用磁悬浮现象，人们已经设计制成磁悬浮高速列车，此种列车车厢下部装有电磁铁，运行所需槽形导轨的底部和侧壁装有线圈，其作用是什么?这种列车的运行速度是一般列车的3～4倍，简述能达到这样高速的原因．7．图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距l为0.40m，电阻不计。导轨所在平面与磁感应强度B为0.50T的匀强磁场垂直。质量m为6.0×10-3kg、电阻为1.0Ω的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R1。当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为0.27W，重力加速度取10m/s2，试求速率v和滑动变阻器接入电路部分的阻值R2。-13-www.ks5u.com版权所有@高考资源网 高考资源网（ks5u.com）您身边的高考专家8．如图所示，半径为a的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度B＝0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a＝0.4m，b＝0.6m，金属环上分别接有灯、，两灯的电阻均为．一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均不计．（1）若棒以的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直经的瞬间，MN中的电动势和流过的电流；（2）撤去中间的金属棒MN，将右边的半圆环以为轴向上翻转90，若此后磁场随时间均匀变化，其变化率为T/s，求的功率．9.两块竖直放置的平行金属大平板A、B，相距d，两极间的电压为U，一带正电的质点从两板间的M点开始以竖直向上的初速度v0运动，当它到达电场中某点N点时，速度变为水平方向，大小仍为V0，如图所示．求M、N两点问的电势差．（忽略带电质点对金属板上电荷均匀分布的影响）-13-www.ks5u.com版权所有@高考资源网 高考资源网（ks5u.com）您身边的高考专家10.如图所示，摩托车做腾跃特技表演，以1.0m/s的初速度沿曲面冲上高0.8m、顶部水平的高台，若摩托车冲上高台的过程中始终以额定功率1.8kW行驶，经过1.2s到达平台顶部，到达顶部后立即关闭发动机油门，人和车落至地面时，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑。已知圆弧半径为R=1.0m，人和车的总质量为180kg，特技表演的全过程中不计一切阻力，取g=10m/s2，sin530=0.8，cos530=0.6。求：(1)人和车到达顶部平台时的速度v；(2)人和车从平台飞出到达A点时的速度大小和方向；(3)人和车运动到圆弧轨道最低点O时对轨道的压力。11.长为6L、质量为6m的匀质绳，置于特制的水平桌面上，绳的一端悬垂于桌边外，另一端系有一个可视为质点的质量为M的木块，如图所示．木块在AB段与桌面无摩擦（E点位于桌子的边缘），在BE段与桌面有摩擦，匀质绳与桌面的摩擦可忽略．初始时刻用手按住木块使其停在A处，绳处于绷紧状态，AB=BC=CD=DE=L，放手后，木块最终停在C处．桌面距地面高度大于6L．（1）求木块刚滑至B点时的速度v和木块与BE段的动摩擦因数μ；-13-www.ks5u.com版权所有@高考资源网 高考资源网（ks5u.com）您身边的高考专家（2）若木块在BE段与桌面的动摩擦因数变为μ′=，则木块最终停在何处？（3）是否存在一个μ值，能使木块从A处放手后，最终停在E处，且不再运动？若能，求出该μ值；若不能，简要说明理由．12．如图所示，OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有短电阻丝（图中用粗线表示），R1=4Ω、R2=8Ω（导轨其它部分电阻不计）。导轨OAC的形状满足（单位：m）。磁感应强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。一足够长的金属棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直，不计棒的电阻。求：⑴外力F的最大值；⑵金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率；⑶在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系。-13-www.ks5u.com版权所有@高考资源网 高考资源网（ks5u.com）您身边的高考专家2009届高三冲刺物理题型专练系列计算题部分(九)答案计算题１．解(1)运动员在空中的运动可等效为竖直上抛运动。运动员从跃起升到最高处，重心升高了　　　　　　　　　　　　　　　　这个过程可逆向看做自由落体运动，因此此过程历时　　　　　　　　　　运动员从最高处自由下落到手触及水面的过程中下落的高度为　这个过程历时　　故运动员要完成一系列动作可利用的时间为　　(2)运动员手触及水面到她的重心下沉到离水面约2.2m处所经历的位移为　　手触及水面时瞬时速度为　因此，从手触及水面到重心下沉2.2m的过程中，由动能定理可得　　　故可得，因此　2.(1)当飞机作加速度的大小为重力加速度g，加速度的方向竖直向下的运动时，座舱内的试验者便处于完全失重状态。这种运动可以是飞机模拟无阻力下的自由落体运动或竖直上抛运动，也可以是斜抛运动。当进入试验的速率和退出试验的速率确定后，飞机模拟前两种运动时，失重时间的长短都是一定的、不可选择的。当飞机模拟无阻力作用下的斜抛运动时，失重时间的长短与抛射角有关，可在一定范围内进行选择。考察飞机模拟无阻力作用下的斜抛运动。设开始试验时飞机的初速度的大小为v1，方向与水平方向成θ角，起始位置为A点，经做抛物线运动在B点退出试验，如图所示。以t表示试验经历的时间，在退出试验时的速率为v2，则有v2x=v1cosθ(1)-13-www.ks5u.com版权所有@高考资源网 高考资源网（ks5u.com）您身边的高考专家v2y=v1sinθ−gt(2)而(3)由(1)、(2)、(3)式得(4)解(4)式得(5)由(5)式可知，当进入试验时飞机的速度v1和退出试验时飞机的速度v2确定以后，失重时间的长短可通过角θ来调节。(2)当θ=90°时失重时间最长，由(5)式可求得最长失重时间tmax=150s(6)当θ=−90°时，失重时间最短，由(5)式可求得最短失重时间tmin=50s(7)失重时间的调节范围在150s到50s之间。3．解：(1)油滴匀速下落过程中受到的电场力和重力平衡，可见所带电荷为负电荷，即，得(4分)(2)油滴加速下落，若油滴带负电，电荷量为Q1，则油滴所受到的电场力方向向上，设此时的加速度大小为a1，由牛顿第二定律得每式2分得．1分若油滴带正电，电荷量为Q2，则油滴所受到的电场力方向向下，设此时的加速度大小为a2，由牛顿第二定律得每式2分即。1分4.解:(1)设两滑块碰前A的速度为v1，由动能定理有:(2分)解得:v1=3m/s(2分)A、B两滑块碰撞，由于时间极短动量守恒，设共同速度为v-13-www.ks5u.com版权所有@高考资源网 高考资源网（ks5u.com）您身边的高考专家(2分)解得:v=1.0m/s(2分)(2)碰后A、B一起压缩弹簧至最短，设弹簧压缩量为x1，由动能定理有：(2分)解得:x1=0.02m(1分)设反弹后A、B滑行了x2距离后速度减为零，由动能定理得:(2分)解得:x2≈0.05m(1分)以后，因为qE>μ(M+m)g，滑块还会向左运动，但弹开的距离将逐渐变小，所以，最大距离为:S=x2+s-x1=0.05m+0.05m-0.02m=0.08m.(4分)5.(1）设电子的质量为m，电量为e，电子在电场I中做匀加速直线运动，出区域I时的为v0，此后电场II做类平抛运动，假设电子从CD边射出，出射点纵坐标为y，有(2分)(2分)解得　y＝所以原假设成立，即电子离开ABCD区域的位置坐标为（－2L，）（2）设释放点在电场区域I中，其坐标为（x，y），在电场I中电子被加速到v1，然后进入电场II做类平抛运动，并从D点离开，有解得　xy＝，即在电场I区域内满足方程的点即为所求位置。-13-www.ks5u.com版权所有@高考资源网 高考资源网（ks5u.com）您身边的高考专家（3）设电子从（x，y）点释放，在电场I中加速到v2，进入电场II后做类平抛运动，在高度为y′处离开电场II时的情景与（2）中类似，然后电子做匀速直线运动，经过D点，则，解得　，即在电场I区域内满足方程的点即为所求位置6.解析：（1）磁流体发电是由等离子体动能转化成电能；当两极间有最大电压时，进入两极间的等离子体所受的电场力与洛伦兹力相等，根据（）q＝qvB，得最大电压为＝Bvd；（2）当外电阻R＝r时，此磁流体发电机有最大功率；（3）这是由于永磁体被释放下落的过程中穿过金属盘的磁通量增加，盘中将产生感应电流（因是超导材料，无焦耳热产生），其磁场方向与永磁体的磁场方向相反，从而使永磁体受到阻碍其下落的力，使磁体保持悬浮状态；（4）磁悬浮高速列车车厢下部装有电磁铁，运行所需槽形导轨的底部和侧壁装有线圈，其作用是提供磁场，列车能达到这样高速的主要原因是大大减小了运行中的摩擦力。7.解析：由能量守恒定律得：mgv=P　①代入数据得：v=4.5m/s　　　　　②又　E＝BLv　　　　　　　　　③设电阻与的并联电阻为，ab棒的电阻为r，有　④-13-www.ks5u.com版权所有@高考资源网 高考资源网（ks5u.com）您身边的高考专家　　　　　　　　　　　⑤P=IE⑥代入数据得：＝6.0Ω　　　　　　8.解析：（1）棒做切割磁感线运动时，切割磁感线的部分导体相当于等效电源，所以MN中产生的感应电动势为该装置的等效电路为与并联，所以流过灯的电流　．（2）根据法拉第电磁感应定律得．流过的电流．　所以的功率．9.解：带电质点在竖直方向做匀减速运动，加速度的大小为g；在水平方向因受电场力作用而做匀加速直线运动，设加速度为a.若质点从M到N经历的时间为t，则有　　vx=at=v０，（2分）vy=v０-gt=0，（2分）由以上两式得　　a=g，t=v０／g，（3分）M、N两点间的水平距离　　x=（1／2）at２=v2０／（2g），（4分）于是M、N两点间的电势差　　UＭＮ=（U／d）x=Uv2０／（2dg）．（4分）10.（1）（2分）v1=3m/s（2分）(2)（1分）=4m/s（1分）m/s（2分）-13-www.ks5u.com版权所有@高考资源网 高考资源网（ks5u.com）您身边的高考专家与水平方向夹角（2分）（3）（3分）（1分）解得T=7740N（2分）11.（1）（2分）得（1分）（2分）得（1分）(2)（4分）得x=3L（1分）停在D点。(3)不存在（2分）理由：若M可停在E处则有，得，M所受摩擦力为，而M在E处所受拉力6mg大于，即M不可能停在E处。（3分）也可假定M能停在，则，而则可计算得到M不能运动到E点。12.解析：⑴金属棒匀速运动，，E=BLv，，，Lmax=2sin90°=2m，=8/3Ω，故Fmax=0.3N⑵=1W⑶金属棒与导轨接触点间的长度随时间变化，且x=vt，E=BLv，故-13-www.ks5u.com版权所有@高考资源网