高考预测计算题

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1、高考预测计算题1(13分)如图所示,质量为m110kg的气缸A倒扣在水平桌面上,内有质量为m22kg、截面积为S50cm2的活塞B被支柱C支撑。活塞下方的气体与外界大气相通,外界大气压强为p01.0105Pa,活塞B上方密闭有压强p11.0105Pa、温度为27C的气柱D,气柱长l130cm,活塞B可在A中无摩擦滑动。(g取10m/s2)(1)若气柱D的温度缓慢升至57C,D中气体的压强为多大?(2)若气柱D的温度缓慢升至127C,D中气体的压强又为多大?(3)在气柱D的温度由27C升至127C的过程中,气体D对外做了多少功?21(1)1.1105Pa,(2)1.2105Pa,(3)20J,2

2、(14分)如图所示,水平桌面处有水平向右的匀强电场,场强大小E2104V/m,A、B是完全相同的两个小物体,质量均为m0.1kg,电量均为q2105C,且都带负电,原来都被按在桌面上的P点。现设法使A物体获得和电场E同方向的初速vA012m/s,A开始运动的加速度大小为6m/s2,经t时间后,设法使B物体获得和电场E同方向的初速vB06m/s(不计A、B两物体间的库仑力),求: (1)在A未与B相遇前,A电势能增量的最大值;(2)如果要使A尽快与B相遇,t为多大? 24(1)A释放后有qEfma,得f0.2N,A速度减到零,tvA0/a2s,经过的位移为svA02/2a12m,DEmaxqEs

3、4.8J,(2)返回时qEfma,因为B的速度较小,要尽快相遇,对应B减速到零时与A相遇,B的最大位移sBvB02/2a3m,花时tBvB0/a1s,A返回走了sssB9m,用时tA3s,故tttAtB6s,B xF M N yO/O3(14分)如图所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨单位长度电阻为r0,导轨的端点O、O/用电阻可忽略的导线相连,两导轨间的距离为导轨处于垂直纸面向里的非匀强磁场中,磁场的磁感应强度B沿y方向大小不变,沿x方向均匀增强,即有,其中为常数一根质量为m、电阻不计的金属杆MN静止在坐标原点O、O/处从t0时刻,金属杆MN在拉力F作用下,以大小恒定为的加速度在

4、导轨上沿x方向无摩擦地滑动,滑动过程中杆保持与导轨垂直求(1)在时刻t金属杆MN产生的感应电动势大小;(2)在时刻t金属杆MN所受的外力F; (3)感应电动势的平均值与位移为x的函数关系;(4)若在时刻t撤去拉力F,试说明金属杆MN此后做什么运动,并求此后电路发出的热量 24(1)在时刻t,有(1分) (1分) (1分)所以在t时刻金属杆MN产生的感应电动势大小为(1分)(2)在t时刻金属杆MN所受的安培力大小为 (2分) FF安= m a 外力F = F安+ m a = + ma (1分)(3)位移为x时,此过程中磁感应强度的平均值= (1分)回路面积S = x l 感应电动势的平均值 (2

5、分)(4)撤去拉力F,金属杆MN作加速度不断变化的减速运动(变减速运动)(1分)此后电路发出的热量为 Q = (2分)4(14分)如图所示,光滑的足够长的平行水平金属导轨MN、PQ相距l,在M 、P点和N、Q点间各连接一个额定电压为U、阻值恒为R的灯泡,在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的有界匀强磁场,磁感应强度为B0,且磁场区域可以移动。一电阻也为R、长度也刚好为l的导体棒ab垂直固定在磁场左边的导轨上,离灯L1足够远。现让匀强磁场在导轨间以某一恒定速度向左移动,当棒ab刚处于磁场时两灯恰好正常工作。棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计。(1)求磁场移动的速度;

6、(2)求在磁场区域经过棒ab的过程中灯L1所消耗的电能;(3)若保持磁场不移动(仍在cdfe矩形区域),而是均匀改变磁感应强度,为保证两灯都不会烧坏且有电流通过,试求出均匀改变时间t时磁感应强度的可能值Bt。24(1)当ab刚处于磁场时灯正好正常工作,U外=U,U内=2U, (4分)(2)因为匀速移动,所以在磁场区域经过棒ab的过程中,灯一直正常工作,故等L1消耗的电能为 (4分)(3)棒与灯1并联后,再与2串联,所以要保证灯2不会烧坏就可以,即以灯2正常工作为准。5(12分)特种兵过山谷的一种方法可简化为图示情景。将一根长为2d的不可伸长的细绳两端固定在相距为d的A、B两等高点,绳上挂一小滑

7、轮P,战士们相互配合,沿着绳子滑到对面。如图所示,战士甲(图中未画出)水平拉住滑轮,质量为m的战士乙吊在滑轮上,脚离地,处于静止状态,此时AP竖直,然后战士甲将滑轮从静止状态释放,若不计滑轮摩擦及空气阻力,也不计绳与滑轮的质量,求:AdBPF战士乙(1)战士甲释放前对滑轮的水平拉力F;(2)战士乙滑动过程中的最大速度。ABPhd2dh22.(12分)解:设乙静止时AP间距离为h,则由几何关系得d2h2(2dh)2 (1分)mgFTFTF解得 h(1分)对滑轮受力分析如图,则有FTFTcosmg (1分)FTsinF(1分)解得: Fmg(2分)(2)乙在滑动过程中机械能守恒,滑到绳的中点位置最

8、低,速度最大。此时APB三点构成一正三角形。P与AB的距离为h/dcos30 (2分)由机械能守恒有mg(h/h)(2分)解得(2分)6、(14分)边长为L0.1m的正方形金属线框abcd,质量m0.1、总电阻R0.02,从高为h0.2m处自由下落(金属线框abcd始终在竖直平面上且ab水平)线框下有一水平的有界的匀强磁场,竖直宽度L0.1m。磁感应强度B1.0T,方向如图所示。试求: (1)线框穿过磁场过程中产生的热;(2)全程通过a点截面的电量; (3)在如图坐标中画出线框从开始下落到dc边穿出磁场的速度与时间的图像。24、(14分)解:(1)因为线框ab进入磁场时V12m/s 2分产生的

9、电动势EBLV10.2V 安培力FBLIBLE/R1N 2分线框在磁场中FG作匀速运动,Qmg2L0.11020.1J0.2J 2分(2)因为ab与dc切割磁感线产生的电动势和电流是:EBLV1 IE/R 所以通过a点的电量QItE2L/R V1BL2 V1L/ R V12BL2/R210.01/0.02C1C 3分(3) 线框下落的时间:t10.2s 1分在磁场内匀速VV1 t22L/ V10.1s 1分可作得图像: 3分7 如下图所示,一个很长的竖直放置的圆柱形磁铁,产生一个中心辐射的磁场(磁场水平向外),其大小为(其中r为辐射半径),设一个与磁铁同轴的圆形铝环,半径为R(大于圆柱形磁铁的

10、半径),而弯成铝环的铝丝其横截面积为S,圆环通过磁场由静止开始下落,下落过程中圆环平面始终水平,已知铝丝电阻率为,密度为0,试求:(1)圆环下落的速度为v时的电功率(2)圆环下落的最终速度(3)当下落高度h时,速度最大,从开始下落到此时圆环消耗的电能。24、解:(1)由题意知圆环所在处在磁感应强度B为: 圆环的有效切割长度为其周长即: 圆环的电阻R电为:当环速度为v时,切割磁感线产生的电动势为:电流为: 故圆环速度为v时电功率为:P=I2R电联立以上各式解得:(2)当圆环加速度为零时,有最大速度vm此时 由平衡条件 联立解得(3)由能量守恒定律解得评分标准:各2分,各1分,3分共20分8(12

11、分)如图所示,质量M的带有小孔的塑料块沿斜面向上滑动到达最高点C时的速度恰好为零,此时与从A点水平射出的弹丸相碰,弹丸沿着斜面方向进入塑料块中,并立即与塑料块具有相同的速度。已知A点和C点距地面的高度分别为H=1.95m,h=0.15m,弹丸的质量m,水平速度v0 =8m/s,g=10m/s2。求:(1)斜面与水平面的夹角。(也可用反三角函数表示)(2)若在斜面下端与地面交接处,设一个垂直斜面的弹性挡板,塑料块与它相碰没有机械能损失,斜面与塑料间的滑动摩擦系数为=0.25,则滑块从接收到弹丸至停止运动共通过多少路程?21(12分)解:(1)弹丸做平抛运动:H-h=gt2 (2分)设到达c点时竖

12、直分速度为vy:vy=gt (2分)斜面与水平面的夹角为:tan=vy/v0=3/4 即:=arctan (2)设滑块从接收到弹丸至停止共走的路程为S,由动能定理得:(M+m)gh-(M+m)gcosS=0-(M+m)v2(4分)得:S= (2分)9如图所示,直流电动机的轴与圆盘中心相连,电键S断开时,电压表的示数为12.6V。电键S闭合时,电流表的示数为2A,电压表的示数为12V。圆盘半径为10cm,测速计测得转速为rs,两弹簧秤示数各为7.9N和6.1N。问:(1)电动机的输入功率、输出功率、效率各为多少?(2)拉紧皮带可使电动机停转,此时电压表、电流表的示数又各为多少?电动机的输入功率又

13、为多大?22. (12分)解:(1)电动机的输入功率为P入UI=122W=24W。 (2分)电动机的输出功率与皮带对圆盘做功功率相等,且圆盘转动的线速度v为2nr则:P出(F1-F2)v(F1-F2) 2nr=(7.96.1)2(50)0.0518W。效率为(4分)(2)拉紧皮带使电动机停转,此时电路为纯电阻电路,由题分析可知电源电动势为12.6V,电源内阻为, (2分)电动机的直流电阻为此时电压表示数为 (2分)电流表示数为电动机的输入功率为 (2分)10(12分)如图所示,一个开口向上的圆筒气缸直立于地面上,距缸底2L处固定一个中心开孔的隔板a,在小孔处装有一个能向下开启的单向阀门b,只有

14、当上部压强大于下部压强时,阀门才开启。C为一质量与摩擦均不计的活塞,开始时隔板以下封闭气体压强为1.1P0(P0为大气压强);隔板以上由活塞c封闭的气体压强为P0,活塞c与隔板距离为L。现对活塞c施加一个竖直向下缓慢增大的力F,设气体温度保持不变,已知F增大到Fo时,可产生向下的压强为0.1P0,活塞与隔板厚度均可不计,求:(1)当力缓慢增大到2Fo时,活塞c距缸底高度是多少?(2)当力F增大到多少时,活塞c恰好落到隔板上?21(12分)解:(1)对上面气体,到b开启时,P0L=1.1P0L1,L1= 10L/11(2分)对全部气体,当力为2Fo时, 1.1P032L/11=1.2P0L2, (2分) (2分)(2)设压强为P时,c恰好落到隔板,则有1.1P032L/11=P2L (3分)解得P1.6P0 (1分)则F6F0

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