2018-2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 計算題規(guī)范練4.doc

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計算題規(guī)范練4 1．(2018東北三校聯(lián)考)小軍看到打樁機，對打樁機的工作原理產(chǎn)生了興趣．他構(gòu)建了一個打樁機的簡易模型，如圖甲所示．他設(shè)想，用恒定大小的拉力F拉動繩端B，使物體從A點(與釘子接觸處)由靜止開始運動，上升一段高度后撤去F，物體運動到最高點后自由下落并撞擊釘子，將釘子打入一定深度．按此模型分析，若物體質(zhì)量m＝1 kg，上升1 m高度時撤去拉力，撤去拉力前物體的動能Ek與上升高度h的關(guān)系圖象如圖乙所示．(g取10 m/s2，不計空氣阻力) (1)求物體上升到0.4 m高度處F的瞬時功率； (2)若物體撞擊釘子后瞬間彈起，且使其不再落下，釘子獲得20 J的動能向下運動，釘子總長為10 cm，撞擊前插入部分可以忽略，不計釘子重力．已知釘子在插入過程中所受的阻力Ff與深度x的關(guān)系圖象如圖丙所示，求釘子能夠插入的最大深度． 解析：(1)撤去F前物體運動過程中，根據(jù)動能定理有 (F－mg)h＝Ek－0， 即Ek＝(F－mg)h，Ekh圖象的斜率為k＝F－mg， 由圖象乙知，斜率為k＝20 N， 解得F＝30 N. 又由圖象乙，h＝0.4 m時，Ek＝mv2＝8 J， 解得v＝4 m/s， 瞬時功率PF＝Fv＝120 W. (2)由圖象丙知，碰撞后釘子所受的阻力Ff與深度x成正比，斜率k′＝105 N/m，設(shè)釘子插入的最大深度為xm，對釘子應(yīng)用動能定理得－xm＝0－E′k0， 由圖象丙知＝k′xm，又E′k0＝20 J， 解得xm＝0.02 m. 答案：(1)120 W　(2)0.02 m 2．下雨是常見的自然現(xiàn)象，如果雨滴下落為自由落體運動，則雨滴落到地面時，對地表動植物危害十分巨大，實際上，動植物都沒有被雨滴砸傷，因為雨滴下落時不僅受重力，還受空氣的浮力和阻力，才使得雨滴落地時不會因速度太大而將動植物砸傷．某次下暴雨，質(zhì)量m＝2.510－5 kg的雨滴，從高h＝2 000 m的云層下落(g取10 m/s2) (1)如果不考慮空氣浮力和阻力，雨滴做自由落體運動，落到地面經(jīng)Δt1＝1.010－5 s速度變?yōu)榱?，因為雨滴和地面作用時間極短，可認為在Δt1內(nèi)地面對雨滴的作用力不變且不考慮雨滴的重力，求雨滴對地面的作用力大?。? (2)考慮到雨滴同時還受到空氣浮力和阻力的作用，設(shè)雨滴落到地面的實際速度為8 m/s，落到地面上經(jīng)時間Δt2＝3.010－4 s速度變?yōu)榱悖讦2內(nèi)地面對雨滴的作用力不變且不考慮雨滴的重力，求雨滴對地面的作用力大小以及該雨滴下落過程中克服空氣浮力和阻力所做功的和． 解析：(1)不考慮空氣浮力和阻力，雨滴做自由落體運動，雨滴自由落體運動的末速度為 v＝＝ m/s＝200 m/s. 取豎直向上為正方向，對雨滴和地面作用的過程，運用動量定理得：FΔt1＝0－mv， 代入數(shù)據(jù)解得F＝500 N. 根據(jù)牛頓第三定律，雨滴對地面的作用力大小為500 N. (2)對雨滴和地面作用的過程，由動量定理得F′Δt2＝0－mv′，據(jù)題v′＝8 m/s， 代入數(shù)據(jù)解得F′＝ N， 根據(jù)牛頓第三定律，雨滴對地面的作用力大小為 N， 雨滴下落過程，根據(jù)動能定理得mgh－W＝mv′2－0， 解得：克服空氣浮力和阻力所做功的和W≈0.5 J. 答案：(1)500 N　(2) N　0.5 J 3．如圖所示，傾角θ＝60的傾斜平行直軌道與豎直面內(nèi)的平行圓形軌道平滑對接，軌道之間距離為L，圓形軌道的半徑為r.在傾斜平行軌道上半部分處有磁感應(yīng)強度為B的垂直于軌道平面的勻強磁場，磁場區(qū)域足夠大，圓形軌道末端接有一阻值為R的電阻．質(zhì)量為m的金屬棒從距軌道最低點C高度為H處靜止釋放，運動到最低點C時的速度大小vC＝，金屬棒及軌道電阻不計，摩擦不計，求： (1)金屬棒中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值Em； (2)金屬棒下滑過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q； (3)金屬棒能否通過圓形軌道的最高點D？若能通過，求在此點時金屬棒對軌道的壓力． 解析：(1)磁場區(qū)域足夠大，金屬棒由靜止開始先做變加速運動，當(dāng)重力沿導(dǎo)軌向下的分力與安培力平衡時，金屬棒在磁場中運動的速度最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也最大．設(shè)在磁場中達到的最大速度為vm，有Em＝BLvm. 根據(jù)閉合電路歐姆定律有Im＝， 根據(jù)平衡條件有mgsinθ＝BImL， 解得Em＝. (2)根據(jù)能量守恒定律，金屬棒下滑過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量等于金屬棒損失的機械能，所以有 Q＝mgH－mv， 解得Q＝mg(H－3r)． (3)假設(shè)金屬棒能通過圓形軌道的最高點D，則金屬棒由C點運動到D點機械能守恒，根據(jù)機械能守恒定律有 mv＝mv＋mg2r 解得vD＝. 金屬棒通過圓形軌道最高點D時，根據(jù)牛頓第二定律及向心力公式有FND＋mg＝m， 解得FND＝mg，所以金屬棒能通過最高點．由牛頓第三定律可知，金屬棒通過圓形軌道最高點D時對軌道的壓力FND′＝FND＝mg，方向豎直向上． 答案：(1)　(2)mg(H－3r)　(3)能　mg　方向豎直向上