2010届高三物理三轮冲刺计算专题练习(13)

高中物理辅导网京翰教育中心届高三三轮冲刺物理题型专练系列计算题部分(十三)计算题1.如图所示，静止在光滑水平面上的小车质量为M=20kg.从水枪中喷的水柱，横截面积为S=10cm2，速度为v=10m/s，水的密度为ρ=1.0×103kg/m3.若用水枪喷出的水从车后沿水平方向冲击小车的前壁，且冲击到小车前壁的水全部沿前壁淌入小车中..(1)求当有质量为m=5kg的水进入小车时，小车的速度小；(2)若将小车固定在水平面上，且水冲击到小车前壁后速度立即变为零，求水对小车的冲击力大小。..2．神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系麦哲伦云时，发现了LMCX-3双星系统，它由可见星A和不可见的暗星B构成，两星视为质点，不考虑其它天体的影响，A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，如图所示。引力常量为G，由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期。（1）可见得A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m/的星体（视为质点）对它的引力，设A和B的质量分别为m1、m2。试求m/的（用m1、m2表示）；（2）求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式；（3）恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量mI的两倍，它将有可能成为黑洞。若可见星A的速率v＝2.7m/s，运行周期T＝4.7π×104s，质量m1＝6mI，试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗？水枪水柱车前壁高中物理辅导网京翰教育中心（G＝6.67×1011－N·m/kg2，mI＝2.0×1030kg）3．如图1是一种家用电熨斗的电路原理图（额定电压为220V），虚线框内为加热电路，R0是定值电值，R是可变电阻（调温开关）。该电熨斗温度最低时的耗电功率为121W，温度最高时的耗电功率为484W。求：.（1）R0的阻值及R的阻值变化范围；.（2）假定电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如图2所示，现在温度为20℃的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服，要求熨斗表面温度为200℃，且保持不变，问应将R的阻值调为多大？..高中物理辅导网京翰教育中心．从阴极K发射的电子经电势差U0=4500V的阳极加速后，沿平行于板面的方向从中央射入两块长L1=10cm，间距d=4cm的平行金属板AB之后，在离金属板边缘L2=75cm处放置一个直径D=20cm的带有记录纸的圆筒（如图所示），整个装置放在真空内，电子发射的初速度不计。已知电子质量m=0.9×10-30kg。（1）若在两金属板上加上U1=1000V的直流电压（AB），为使电子沿入射方向做匀速直线运动，应加怎样的磁场？（2）若在两金属板上加上U2=1000cos2πt（V）的交流电压，并使圆筒绕中心轴按图示方向以=4πrad/s的角速度匀速转动，确定电子在记录纸上的轨迹形状并画出1s钟内所记录的图形。（要求算出记录纸上的最大偏移距离）5．2003年1月5日晚，在太空遨游92圈的神舟四号飞船返回舱按预定计划，载着植物种子、邮品、纪念品等实验品，安全降落在内蒙古中部草原。神舟四号飞船在返回时先要进行姿态调整，飞船的返回舱与留轨舱分离，返回舱以近8km/s的速度进入大气层，当返回舱距地面30km时，返回舱上的回收发动机启动，相继完成拉出天线、抛掉底盖等动作。在飞船返回舱距地面20km以下的高度后，速度减为200m/s而匀速下降，此段过程中返回舱所受空气阻力为Svf221，式中为大气的密度，v是返回舱的运动速度，S为与形状特征有关的阻力面L2KPABDωL1dU0高中物理辅导网京翰教育中心积。当返回舱距地面高度为10km时，打开面积为1200m2的降落伞，直到速度达到8.0m/s后匀速下落。为实现软着陆（即着陆时返回舱的速度为0），当返回舱离地面1.2m时反冲发动机点火，使返回舱落地的速度减为零，返回舱此时的质量为2.7×103kg取g=10m/s2。（1）用字母表示出返回舱在速度为200m/s时的质量。（2）分析打开降落伞到反冲发动机点火前，返回舱的加速度和速度的变化情况。（3）求反冲发动机的平均反推力的大小及反冲发动机对返回舱做的功。6.在半径为R的半圆形区域中有一匀强磁场，磁场的方向垂直于纸面，磁感应强度为B。一质量为m，带有电量q的粒子以一定的速度沿垂直于半圆直径AD方向经P点（AP＝d）射入磁场（不计重力影响）。(1)如果粒子恰好从A点射出磁场，求入射粒子的速度。(2)如果粒子经纸面内Q点从磁场中射出，出射方向与半圆在Q点切线方向的夹角为φ（如图）。求入射粒子的速度。RAOPDQφ高中物理辅导网京翰教育中心甲104t/sv/ms-10AB乙图10107．如图9所示，静止在光滑水平桌面的布带上有一质量为m＝1.0kg的小铁块，它离布带的右端距离为L＝0.5m，铁块与布带间动摩擦因数为μ＝0.1．现用力从静止开始向左以a0＝2m/s2的加速度将布带从铁块下抽出，假设铁块大小不计，铁块不滚动，g取10m/s2）求：(1)将布带从铁块下抽出需要多长时间？(2)布带对铁块做了多少功？8．如图10甲所示，空间存在B＝0.5T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是放在同一水平面内的粗糙平行长直导轨，其间距L＝0.2m，R是连在导轨一端的电阻，ab是跨接在导轨上质量m＝0.1kg的导体棒，从零时刻开始，对ab施加一个大小为F＝0.45N，方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨运动，此过程中棒始终保持与导轨垂直且良好接触，图乙是棒的运动速度――时间图象，其中AO是图象坐标原点0点时刻的切线（切线的斜率即为棒在0时刻的加速度），AB是图象的渐近线，除R外其余部分的电阻不计。⑴求R的阻值。⑵当棒的位移为100m时，其速度已经达到10m/s，求此过程中电阻上产生的热量。图9高中物理辅导网京翰教育中心．在场强为E=100v/m的竖直向下匀强电场中有一块水平放置的足够大的接地金属板，在金属板的正上方，高为h=0.8m处有一个小的放射源放在一端开口的铅盒内，如图所示.放射物以v0=200m/s的初速度向水平面以下各个方向均匀地释放质量为m=2×10-15kg、电量为q=+10-12C的带电粒子．粒子最后落在金属板上．不计粒子重力，试求：（1）粒子下落过程中电场力做的功；（2）粒子打在板上时的动能；（3）计算落在金属板上的粒子图形的面积大小．（结果保留两位有效数字）h放射源10．如图所示，在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz（x轴正方向水平向右，y轴正方向竖直向上）。匀强磁场方向与Oxy平面平行，且与x轴的夹角为45，重力加速度为g。（1）一质量为m、电荷量为q的带电质点沿平行于z轴正方向以速度v0做匀速直线运动，求满足条件的电场强度的最小值minE及对应的磁感应强度B；（2）当同样的带电质点沿平行于z轴负方向以速度v0通过y轴上的点(0,,0)Ph时，改变电场强度大小和方向，同时改变磁感应强度的大小，要使带点质点做匀速圆周运动且能够经过x轴，问电场强度E和磁感应强度B大小各满足什么条件？B45°xyPOv0高中物理辅导网京翰教育中心．如图所示，将两条完全相同的磁铁（磁性极强）分别固定在质量相等的小车上，水平面光滑。开始时甲车速度大小为3m/s，乙车速度大小为2m/s，方向相反并同在一条直线上。（1）当乙车的速度为零时，甲车的速度是多少?方向如何？（2）由于磁铁磁性极强，故两车不会相碰，试求出两车距离最短时乙车速度为多少?方向如何？12．如图所示，在直角坐标系的第Ⅱ象限和第Ⅳ象限中的直角三角形区域内，分布着磁感应强度均为B＝5.0×10－2T的匀强磁场，方向分别垂直纸面向外和向里。质量为m＝6.64×10－27㎏、电荷量为q＝＋3.2×10－19C的α粒子（不计α粒子重力），由静止开始经加速电压为U＝1205V的电场（图中未画出）加速后，从坐标点M（－4，2）处平行于x轴向右运动，并先后通过匀强磁场区域。⑴求出α粒子在磁场中的运动半径；⑵在图中画出α粒子从直线x＝－4到直线x＝4之间的运动轨迹，并在图中标明轨迹与直线x＝4交点的坐标；⑶求出α粒子在两个磁场区域偏转所用的总时间。高中物理辅导网京翰教育中心－22－44x/10－1my/10－1m－2vBB高中物理辅导网京翰教育中心届高三三轮冲刺物理题型专练系列计算题部分(十三)答案计算题1、解：(1)淌入小车的水与小车组成的系统动量守恒，当淌入质量为m的水后，小车速度为v1，则有.1)(vMmmv.解得2051051Mmmvvm/s=2m/s…………………（6分）.(2)在极短的时间Δt内，冲击小车的水的质量为Δm=Svt.此时，水对车的冲击力为F，据动量定理有.0Ftmv.2FSv=1.0×103×10×10-4×102=100N…………………（6分）.2.解析：（1）设A、B的轨道半径分别为r1、r2，它们做圆周运动的周期T、角速度ω都相同，根据牛顿运动定律有222121rmrmFA即1221mmrrA、B之间的距离122121rmmmrrr根据万有引力定律211221rmmGrmmGFA得22132)(mmmm(2)对可见星A有121211rvmrmmG其中Trv12高中物理辅导网京翰教育中心得：GTvmmm2)(322132(3)设m2=nm（n0），并根据已知条件m1=6ms，及相关数据代入上式得5.3)6(23nn由数学知识知23)6()(nnnf在n0是增函数当n=2时，5.381)6()2(23nnf所以一定存在n2，即m22ms，可以判断暗星B可能是黑洞．3.解：（1）温度最低档0max21RRUP=121W，温度最高档022RUP=484W，解得R0=1001分，Rmax=3001分所以变阻器R的阻值变化范围是0到300（2）此时电熨斗表面温度与环境温度之差Δt=200－20=200℃由图像知电熨斗每秒钟散发的热量Q=440J要保持电熨斗的表面温度不变，则电熨斗的电功率P=440W02RRUP得R=104．由eU0=2021mv得电子入射速度3119001094500106.122meUvm/s7104m/s（1）加直流电压时，板间场强411105.2dUEV/m电子做直线运动时，由条件eE1=ev0B，高中物理辅导网京翰教育中心得应加磁场的磁感应强度4011025.6vEBT，方向垂直纸面向里。（2）加交流电压时，A、B两极间场强tdUE2cos105.2422（V/m）电子飞出板间时偏距2012