备战2025年高考二轮复习物理（广东版）计算题专项练6（Word版附解析）

这是一份备战2025年高考二轮复习物理（广东版）计算题专项练6（Word版附解析），共4页。试卷主要包含了4 J，45 m/s等内容，欢迎下载使用。


(1)运动员在掷球过程中对保龄球做的功W;
(2)在撞上球瓶前的瞬间,保龄球的速度v1的大小;
(3)碰撞后,球瓶的速度v2的大小。
答案 (1)22.4 J
(2)4 m/s
(3)163 m/s
解析 (1)运动员在掷球过程中,根据动能定理可得
W+m0gh=12m0v02-0
解得运动员对保龄球做的功为W=22.4 J。
(2)保龄球从B到C的过程,根据动量定理可得-120m0gt=m0v1-m0v0
解得在撞上球瓶前的瞬间,保龄球的速度大小为v1=4 m/s。
(3)球与球瓶的碰撞过程时间极短,碰撞中没有能量损失,可知碰撞过程满足动量守恒和机械能守恒,则有m0v1=m0v3+mv2
12m0v12=12m0v32+12mv22
联立解得碰撞后,球瓶的速度大小为v2=163 m/s。
2.(12分)某科研小组设计了一种列车的电磁阻尼辅助刹车系统,原理如图所示。在列车的车厢下面固定一个磁场控制系统,能在长为L1、宽为L2的矩形区域内产生方向竖直向下、大小为B的匀强磁场,在铁轨上安装长为L1、宽为L2的单匝矩形线圈若干个,相邻两个线圈间距为L2,每个线圈的电阻为R。设质量为m的列车以初速度v无动力进入减速区域,运动过程中制动力可以改变,使列车做匀减速直线运动,当列车磁场控制系统的磁场刚好通过n(n>1)个线圈时,列车的速度减为零,重力加速度为g,求:
(1)磁场控制系统的磁场全部进入第一个线圈过程中,通过第一个线圈截面的电荷量;
(2)磁场控制系统的磁场刚进入第二个线圈时,克服安培力做功的瞬时功率;
(3)整个刹车过程中,除电磁阻力外的其他阻力的冲量。
答案 (1)BL1L2R
(2)(n-1)B2L12v2nR
(3)nB2L12L2R-mv,方向水平向左
解析 (1)设磁场控制系统的磁场全部进入第一个线圈所用时间为t,
根据法拉第电磁感应定律可得E=ΔΦΔt=BL1L2t
根据电流定义式得
q=It=ERt=BL1L2R。
(2)由于列车做匀减速直线运动,当磁场控制系统刚好通过n(n>1)个线圈时列车的速度减为零。故根据匀变速运动规律可得
2a(2n)L2=v2
设磁场控制系统的磁场刚进入第二个线圈时,列车速度为v1,则根据匀变速直线规律可得
2a·2L2=v2-v12
此时线框受到安培力为F=BIL1=B2L12v1R
克服安培力做功的瞬时功率为P=Fv1
联立解得P=(n-1)B2L12v2nR。
(3)磁场控制系统进入到完全离开每个线圈过程中,通过每个线圈截面的电荷量相等。以水平向右为正方向,对整个过程运用动量定理可得
I其他-F安t'=0-mv
其中F安t'=BIL1·t'=nBL1q
联立解得I其他=nB2L12L2R-mv,方向水平向左。
3.(16分)图甲为罗马杆滑环窗帘,假设窗帘质量均匀分布在每一个环上,简化为图乙所示模型。水平固定的长杆上有4个质量均为m=0.4 kg的滑环,滑环均近似看成质点。若窗帘完全拉开,相邻两环间距离为L=0.2 m。开始时滑环均位于长杆右侧边缘处,彼此接触但不挤压。现给1号滑环一个向左的初速度v0,其v-t图像如图丙所示,已知滑环与杆之间的动摩擦因数为μ=0.1。假设前、后两滑环之间的窗帘绷紧瞬间,两滑环立即获得相同速度,窗帘绷紧用时极短,可忽略不计,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)1号滑环初速度v0的大小;
(2)若窗帘恰能完全展开,4个滑环在窗帘第n次绷紧前、后瞬间的总动能之比(n≤2);
(3)若窗帘恰能完全展开,1号滑环需获得的最小初动能。
答案 (1)1.1 m/s
(2)2∶1 3∶2
(3)1.12 J
解析 (1)由题意可知1号滑环向左运动至与2号滑环绷紧瞬间的距离为L,设绷紧前瞬间1号滑环的速度为v1,根据动能定理可得
-μmgL=12mv12-12mv02
1号滑环与2号滑环绷紧瞬间动量守恒,即
mv1=(m+m)v2
由题图丙可知v2=0.45 m/s
联立解得v1=0.9 m/s,v0=1.1 m/s。
(2)窗帘第一次绷紧(n=1),即1号滑环与2号滑环绷紧,根据动量守恒有mv1=(m+m)v2
可得v1=2v2
故绷紧前后动能之比为Ek前1Ek后1=12mv1212·2mv22=21
窗帘第二次绷紧(n=2),即1号滑环与2号滑环共速再与3号滑环绷紧,设绷紧前瞬间1号滑环与2号滑环的速度为v2',根据动量守恒有2mv2'=(2m+m)v3
可得v2'=3v32
故绷紧前后动能之比为Ek前2Ek后2=12·2mv2'212·3mv32=32。
(3)若窗帘恰能完全展开,则1号、2号、3号滑环共速后在与4号滑环绷紧前瞬间速度变为零,设1号、2号滑环与3号滑环绷紧后瞬间的速度为v31,根据动能定理可得
-μ·3mgL=0-12·3mv312
解得v31=21010 m/s
设1号、2号滑环与3号滑环绷紧前瞬间的速度为v22,根据动量守恒可得
2mv22=(2m+m)v31
解得v22=31010 m/s
同理,根据动能定理及动量守恒可得
-μ·2mgL=12·2mv222-12·2mv212
mv12=(m+m)v21
-μmgL=12mv122-12mv112
联立解得v11=2355 m/s
故1号滑环需获得的最小初动能为
Ekmin=12mv112=1.12 J。