2024届高考物理二轮复习计算题专项练(1)

这是一份2024届高考物理二轮复习计算题专项练(1)，共4页。

2．[2023·湖南湘潭模拟]如图是一可以加热的饭盒，饭盒盖上有一排气口，且密封性良好，可将其简化成一导热的长方体容器，饭盒内部横截面积为S，质量、厚度均不计的饭盒盖与玻璃饭盒底部之间封闭了一定质量的理想气体，饭盒盖与玻璃饭盒底部之间的距离为L，且饭盒盖固定不动，气体的初始温度T0＝300 K，初始压强为大气压强p0，现缓慢加热饭盒使气体温度达到330 K.
(1)求此时封闭气体的压强；
(2)打开排气口，设此过程中饭盒内气体温度不变，放出部分气体，使得饭盒内气体压强与外界大气压强相等，求排出气体与原有气体的质量比．
3．2022年北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台比赛中，中国队运动员谷爱凌力压世界排名第一的选手，最后一跳以向左偏轴转体1 620°的动作完美逆转(如图1)，获得个人首金．大跳台比赛场地分为助滑区、起跳台、着陆坡和终点区域四个部分．图2是某技术公司对谷爱凌夺冠一跳的“高度－时间”分析．已知谷爱凌及身上的装置总质量为m＝65 kg.根据这些信息回答下述问题：
(1)不考虑运动员转体的动作，将运动员看做质点．
①设助滑出发区距地面高度为h1，运动员从静止出发，从起跳台起跳后能达到的最大高度距地面为h2，不计人体能量的消耗、不计一切摩擦，求运动员在最高点的速度大小v(用字母表示)；
②请你根据图2中的信息，估算v大小；
③运动员落到着陆坡时，垂直坡面方向的速度在极短时间内减为0，因此运动员要承受极大的冲击力．设运动员在最高点速度约为v＝20 m/s，落到着陆坡时的速度方向与水平方向成α＝45°，着陆坡的倾角θ＝36°，雪板与坡面经大约Δt＝0.05 s的撞击时间后继续滑行．请根据以上条件估算运动员受到的冲击力．(保留1位有效数字)(可能会用到数据：sin 36°＝0.59，cs 36°＝0.81，sin 9°＝0.16，sin 81°＝0.99)(提示，先写表达式，再代数).
(2)考虑运动员的转体动作．
①若谷爱凌在空中腾空的时间约为3 s，在空中转动的角速度几乎不变，求她在空中转动的角速度大小；
②物体转动动能可以理解为各部分绕轴转动的动能之和．已知物体转动的惯性用物理量I来描述，它的名称为“转动惯量”，物体转动的快慢用角速度ω描述．请类比质点动能表达式Ek＝ eq \f(1,2) mv2，写出物体转动动能表达式；
③若将谷爱凌在空中转动，理想化为一个半径约为0.20 m的圆柱体的转动，已知圆柱体的转动惯量为I＝ eq \f(1,2) mR2(m为圆柱体质量，R为圆柱体半径)，并假设谷爱凌在冲出跳台的瞬间(约0.02 s)内获得足够的角速度，请问她瞬间转体爆发的功率大约多大？(保留1位有效数字).
4．某离子束实验装置的基本原理如图1所示，在半径为R的圆柱形底面建立空间直角坐标系，坐标原点与圆柱底面圆心重合．圆柱形区域内存在沿z轴负方向、电场强度为E的匀强电场，圆柱形区域正上方存在沿x轴负方向、磁感应强度为B0的匀强磁场．如图2所示，从离子源不断飘出电荷量为q、质量为m的正离子，经电场加速后从圆柱形边界正上方沿y轴负方向进入磁场，恰好在圆柱顶面圆心处与y轴正方向成θ角斜向下射出磁场，进入圆柱形区域内的电场中，最后落在圆柱底面上坐标为(0，R，0)的D点(图中未画出)，不计离子重力．
(1)求加速装置的电压U；
(2)求圆柱形区域的高度h；
(3)在离子进入圆柱形区域时，在圆柱形区域内加一个磁感应强度大小为B0、方向沿z轴周期性变化的磁场，以z轴正方向为正方向，离子进入圆柱形区域的时刻为计时起点，磁场的变化如图3所示．已知磁场方向变化的周期为 eq \f(4πm,qB0) ，tan θ＝2，求该离子打在圆柱形底面的位置坐标．