备战2020年高考物理计算题专题复习《热力学定律综合题》(解析版)

《热力学定律综合题》

一、计算题

1.如图所示图中，一定质量的理想气体由状态A经过

ACB过程至状态B，气体对外做功280J，放出热量410J；

气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中气体

对外界做功200J．

求：过程中气体的内能是增加还是减少？变化量是

多少？

过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？

2.图中A、B气缸的长度和截面积分别为30cm和，

C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D

为阀门。整个装置均由导热材料制成。起初阀门关闭，

A内有压强帕的氮气。B内有压强

帕的氧气。阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡。假定氧气和氮气均为理想气体，连接气缸的管道体积可忽略。求：

活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；

活塞C移动过程中A中气体是吸热还是放热简要说明理由。

3.薄膜材料气密性能的优劣常用其透气系数来加以评判．对于均匀薄膜材料，在一定

温度下，某种气体通过薄膜渗透过的气体分子数，其中t为渗透持续时间，S为薄膜的面积，d为薄膜的厚度，为薄膜两侧气体的压强差．k称为该薄膜材料在该温度下对该气体的透气系数．透气系数愈小，材料的气密性能愈好．

图为测定薄膜材料对空气的透气系数的一种实验装置示意图．EFGI为渗透室，U 形管左管上端与渗透室相通，右管上端封闭；U形管内横截面积实验中，首先测得薄膜的厚度，再将薄膜固定于图中处，从而把渗透室分为上下两部分，上面部分的容积，下面部分连同U形管左管水面以上部分的总容积为，薄膜能够透气的面积打开开关、与大气相通，大气的压强，此时U形管右管中气柱长度，关闭、后，打开开关，对渗透室上部分迅速充气至气体压强

，关闭并开始计时．两小时后，U形管左管中的水面高度下降了

实验过程中，始终保持温度为求该薄膜材料在时对空气的透气系数．本实验中由于薄膜两侧的压强差在实验过程中不能保持恒定，在压强差变化不太大的情况下，可用计时开始时的压强差和计时结束时的压强差的平均值

来代替公式中的普适气体常量，

．

4.地面上放一开口向上的气缸，用一质量为的活塞封闭一定质量的气体，

不计一切摩擦，外界大气压为活塞截面积为重力加速度g取，则活塞静止时，气体的压强为多少？若用力向下推活塞而压缩气体，对气体做功为，同时气体通过气缸向外传热，则气体内能变化为多少？

5.一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其图象如图所

示。已知该气体在状态A时的温度为，求：

该气体在状态B和C时的温度分别为多少K？

该气体从状态A经B再到C的全过程中是吸热还是放热？传递的热量是多少？

6.一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化

到状态C，其状态变化过程的图象如图所示。

已知该气体在状态A时的温度为求：

该气体在状态B、C时的温度分别为多少摄氏度？

该气体从状态A到状态C的过程中是吸热还是放

热？传递的热量是多少？

7.如图所示，用轻质活塞在气缸内封闭一定质量理想气体，

活塞与气缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距气缸底高

度给气缸加热，活塞缓慢上升到距离气缸底

处，同时缸内气体吸收的热量．已

知活塞横截面积，大气压强

求：

缸内气体对活塞所做的功W；

此过程中缸内气体增加的内能．

8.一定量的气体从外界吸收了的热量，内能增加了。是气体

对外界做了功，还是外界对气体做了功做了多少焦耳的功

如果气体吸收的热量仍为，但是内能增加了，计算结果

，是负值，怎样解释这个结果

9.一定质量的气体从外界吸收了的热量，同时气体对外做了的功，

问：

气体的内能是增加还是减少变化量是多少

分子的平均动能是增加还是减少

10.空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了的功，同时空气的内能增加了

，这一过程中空气向外界传递的热量是多少

11.某压力锅结构如图所示．盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔

上，给压力锅加热．

在压力阀被顶起前，停止加热．若此时锅内气体的体积为V、

摩尔体积为，阿伏加德罗常数为，计算锅内气体的分子数；

在压力阀被顶起后，停止加热．假设放气过程中气体对外界做功为，并向外界释放了的热量．求该过程锅内原有气体内能的变化量．

12.图所示，导热气缸性能良好，用绝热的活塞封闭一定质量的理想气体．室温为300K，

此时气体的体积，将气缸竖直放置于冰水混合物中，不计活塞重力及活塞与缸壁间的摩擦，室内大气压求：

稳定后封闭气体的体积；

外界对气体做的功W．

13.如图所示，一定量的理想气体最初处于状态A，之后经历

从状态状态状态C的系列变化。已知状态A时气

体的温度为200K，体积为40L，压强为，状态

B时温度升高至400K。

求状态B时的压强及状态C时的体积。

从状态B到状态C的过程，定性分析气体与外界热传递的情况并求外界对气体做功的大小。

14.一定质量的理想气体体积V与热力学温度T的关系图象如

图所示，气体在状态A时的体积为，温度为，在状态

B时的体积为

求状态B时的温度；

气体从状态A变化到状态B的过程中，对外界做功10J，吸收热量30J，求该过程中气体内能的变化量．

15.如图所示，一轻活塞将体积为V、温度为的理想气体，密封在

内壁光滑的圆柱形导热气缸内．已知大气压强为，大气的温度

为，气体内能U与温度的关系为为正常数在气缸内气体温度缓慢降为的过程中，求：

气体内能减少量；

气体放出的热量Q．

16.如图所示，内壁光滑的圆柱形气缸竖直放置，内有一质量为m的活塞

封闭一定质量的理想气体。已知活塞截面积为S，外界大气压强为、

缸内气体温度为现对气缸缓慢加热，使体积由增大到的过程中，

气体吸收的热量为，停止加热并保持体积不变，使其降温到，求：停止加热时缸内的气体的温度；

降温过程中气体放出的热量。

17.一定质量的理想气体，状态从

的变化过程可用如图所示的图线描述，其中

为等温线，气体在状态A时温度为，

试求：

气体在状态C时的温度，

若气体在AB过程中吸热1000J，则在AB过程中

气体内能如何变化？变化了多少？

18.以下说法中正确的是

A.现在教室内空气中的氢气和氧气的分子平均动能相同

B.用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功52J，这时空气的内能增加了76J，则空

气从外界吸热128J

C.有一分子a从无穷远处趋近固定不动的分子b，当a到达受b的分子力为零处时，

a具有的分子势能一定最小

D.对任何一类与热现象有关的宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第

二定律的表述

E.功可以全部转化为热量，热量也可能全部转化为功

F.布朗运动是液体分子的运动，所以它能说明分子永不停息地做无规则运动

潜水员在进行水下打捞作业时，有一种方法是将气体充入被打捞的容器，利用浮力将容器浮出水面。假设潜水员发现在深10m的水底有一无底铁箱倒扣在水底，先用管子伸入容器内部，再用气泵将空气打入铁箱内。已知铁箱质量为560kg，容积为，水底温度为，水的密度为，忽略铁箱自身的体积、高度及打入空气的质量，求需要打入1atm、的空气多大体积可使铁箱浮起。g

取。

19.如图1，气缸由两个横截面不同的圆筒连接而成，活塞A、B被轻质刚性细杆连接

在一起，可无摩擦移动A、B的质量分别为。，横截面积分别为，一定质量的理想气体被封闭在两活塞之

间，活塞外侧大气压强，已知此时气体的体积现使气缸从水平放置缓慢到竖直放置，保持温度不变，达到平衡后如图2所示，取重力加速度求：

与图1相比．活塞在气缸内移动的距离L．

从图1到图2过程中气体放出热量．

20.如图所示，一个圆筒形导热汽缸开口向上竖直放置，内有活塞，其横

截面积为，质量为，活塞与汽缸之间无摩擦

且不漏气，其内密封有一定质量的理想气体，气柱高度。已

知大气压强，取。

如果在活塞上缓慢堆放一定质量的细砂，气柱高度变为原来的，求砂子的质量并判断此过程理想气体是吸热还是放热；

如果在基础上给汽缸底缓慢加热，使活塞恢复到原高度，此过程中气体吸收热量5J，求气体内能的增量。

21.如图所示的图象记录了一定量的理想气体经

历的缓慢变化过程，其中AB段是体积

保持不变的过程，BC段是绝热过程。已知该理想

气体内能与温度的关系为，其中，

A点的热力学温度为试求过程中

外界对气体所做的功。

22.如图所示，一圆柱形绝热汽缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质

量的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，与气缸底部相距h，此时封闭气体的温度为现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，气体温度上升到已知大气压强为，重力加速度为g，不计活塞与汽缸的摩擦。求：

加热后活塞到汽缸底部的距离；

加热过程中气体的内能增加量。

答案和解析

1.【答案】解：过程内能增加

ACB过程中，

由热力学第一定律

气体内能的变化量为130J

过程中气体放热

因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数，BDA过程中气体内能变化量

由题知

由热力学第一定律

放出热量330J

答：过程中气体内能的增加130J

过程中气体是放出热量330J

【解析】在运用来分析问题时，首先必须理解表达式的物理意义，掌握它的符号法则：，表示外界对系统做功；，表示系统对外界做功；，表示系统吸热；，表示系统放热；，表示系统内能增加；，表示内能减少．

气体由状态A经过ACB过程至状态B，又从状态B经BDA过程回到状态A，整个过程内能变化为0．

本题考查学生对能量守恒的正确理解和应用，必须注意在应用热力学第一定律时公式中各物理量的意义和条件．

2.【答案】解：由玻意耳定律得：

对A部分气体有：

对B部分气体有：

由得：

将代入得：

活塞C向右移动的过程中A中气体对外做功，而气体发生等温变化，内能不变，故根据热力学第一定律可知A中气体从外界吸热。

答：

活塞C移动的距离为10cm，平衡后B中气体的压强；

活塞C移动过程中A中气体是吸热。

【解析】整个装置均由导热材料制成，活塞C向右移动时，两气缸内气体均发生等温变化，平衡后两部分气体的压强相等。根据玻意耳定律，结合关系条件求解。

根据热力学第一定律分析吸放热情况。

本题采用是的隔离法分别对两部分气体用玻意耳定律研究，同时要抓住两部分气体的相关条件，如压强关系、体积关系等等。

3.【答案】【解答】

开始时U形管右管中空气的体积和压强分别

为经过2小时，U形管右管中空气的体积和压强分别

为渗透室下部连同U形管

左管水面以上部分气体的总体积和压强分别

为式中为水的密度，g为重力加速度．由理想气体状态方程可知，经过2小时，薄膜下部增加的空气的摩尔数

在2个小时内，通过薄膜渗透过去的分子

数式中为阿伏伽德罗常量．渗透室上部空气的摩尔数减少，压强下降．下降了经过2小时渗透室上部分中空

气的压强为测试过程的平均压强差根据定义，由以上各式和有关数据，可求得该薄膜材料在时对空气的透气系数

【解析】由题意可得出开始时的体积与压强及2小时后的体积与压强，则由克拉伯龙方程可求得减小的空气的物质的量及透过的分子数，根据定义即可求出透气系数．

4.【答案】解：以活塞为研究对象，根据平衡条件得：

得：

代入数据解得：；

由题，，则由热力学第一定律得到气体内能的变化为：

，即内能增加了J.

答：气体的压强是；气体内能增加了J.

【解析】以活塞为研究对象，根据平衡条件求解封闭气体的压强．根据热力学第一定律分析气体内能的变化．

本大题是选修模块的内容，是热力学的基础知识，没有难题，理解记忆是主要的学习方法，要尽量得高分．

5.【答案】解：对一定质量的理想气体由图象可知，为等容变化，由查理定律得：

即代入数据得：

由理想气体状态方程得：

代入数据得：

从A到C气体体积减小，外界对气体做正功，由图线与横轴所围成的面积可得：

由于，该气体在状态A和状态C内能相等，有：

由热力学第一定律有：

可得：，即气体向外界放出热量，传递的热量为1000 J

答：该气体在状态B的温度为600K和C时的温度为300K。

该气体从状态A经B再到C的全过程中是放热，传递的热量是1000J

【解析】气体从A到B发生等容变化，由查理定律求状态B的温度；根据理想状态方程求状态C的温度；

先根据图象包围的面积求外界对气体做的功，状态A、C温度相等，内能相等，根据热力学第一定律求从A到B到C过程的吸放热情况

本题考查理想气体状态方程和热力学第一定律的应用，关键要知道在图象与坐标轴围成的面积等于所做的功，同时要注意符号法则。

6.【答案】解：一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，发生等容变化，则有：

，

已知该气体在状态A时的温度为，

解得：，即为：；

从B到C过程发生等压变化，则有：，

解得：，即为：

该气体从状态A到状态C的过程中，体积增大，气体对外做功，而内能不变，则吸热。

吸收的热量为：。

答：该气体在状态B、C时的温度分别为与；

该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，传递的热量是200J。

【解析】气体从A到B过程发生等容变化，由查理定律求出气体在状态在B时的温度；B到C过程发生等压变化，由盖吕萨克定律求出气体在状态在C时的温度；

根据热力学第一定律分析气体从状态A到状态C的过程中是吸热还是放热。由求解BC过程气体吸收的热量。

对于分子势能，关键要掌握分子位于平衡位置时，分力势能最小，而分子力为零，动能最大。对于气体，要掌握气态方程和热力学第一定律，是考试的重点。

7.【答案】解：活塞缓慢上升，视为等压过程，

则气体对活塞做功

根据热力学定律

答：缸内气体对活塞所做的功为150J

此过程中缸内气体增加的内能

【解析】活塞缓慢上升为等压过程，由功的表达式求解即可．

由热力学第一定律可求．

基本公式的应用，明确做功与热量的正负的确定是解题的关键．

8.【答案】解：根据得

将，代人式中得：，说明外界对气体做了的功。

如果吸收的热量，内能增加了，即

则，说明气体对外界做功。

【解析】本题考查热力学第一定律的应用，要注意明确各物理量的符号的意义。

做功和热传递均可以改变物体的内能；

由热力学第一定律即可解答本题。

9.【答案】解：气体从外界吸热为：

气体对外做功：

由热力学第一定律：

为负，说明气体的内能减少了，所以气体内能减少了

因为气体内能减少，根据内能只与温度有关，可知温度降低，说明气体分子的平均动能一定减少了。

【解析】本题关键用热力学第一定律列式求解，要明确公式中各个量正负的含义。

根据热力学第一定律求解物体内能的变化，根据的正负判断内能还是减小，气体的内能由气体的质量和温度分子的动能决定。

10.【答案】解：由题：活塞对空气做了的功，W为正值，空气的内能增加了

，根据热力学第一定律得：

，即空气向外界传递的热量是

答：空气向外界传递的热量是

【解析】本题考查对热力学第一定律的理解和应用能力，也可以从能量转化守恒的角度理解本题。

活塞对空气做了的功，W为正值，空气的内能增加了，为正值，根据热力学第一定律分析吸放热情况。

11.【答案】解：物质的量等于总体积除以摩尔体积，分子数等于物质的量与阿伏加

德罗常数的积，设分子数为n，故有：

由热力学第一定律得：

答：锅内气体的分子数；

锅内原有气体内能的变化量．

【解析】分子数等于物质的量与阿伏加德罗常数的积，物质的量等于总体积除以摩尔体积；

由热力学第一定律得．

本题要懂得阿伏加德罗常数是联系宏观与微观的桥梁．知道热力学第一定律

的物理意义．

12.【答案】解：设室温为，冰水混合物温度为，

则：

代入数据解得：；

外界对气体做的功：

解得：。

【解析】本题主要考查了盖吕萨克定律和外界对气体做功的应用，难度一般，基础题。

根据盖吕萨克定律求稳定后封闭气体的体积；

气体发生等压变化，对活塞的压力大小不变，由公式求出气体对活塞做功。

13.【答案】解：状态A到状态B的过程为等容过程，根据查理定律可得：

代入数据解得：

状态B到状态C的过程为等压过程，根据盖吕萨克定律可得：

代入数据解得：

状态B到状态C的过程为等压过程，气体体积减小，外界对气体做功，故：

其中：

代入数据得：

状态B到状态C的过程，理想气体的温度降低，故内能减小，故，

根据热力学第一定律可得：，又因为，

所以可得：，故气体对外放出热量。

答：状态B时的压强为，状态C时的体积为20L。

从状态B到状态C的过程气体向外界放出热量，外界对气体做功的大小为。

【解析】到B过程为等容变化，根据查理定律即可求出B状态的压强；又因为B到C的过程图象过原点，故为等压变化，再对封闭气体运用盖吕萨克定律，即可求出状态C时的体积。

运用公式即可求出从状态B到状态C的过程的做功情况，又因为理想气体的内能只与温度有关，结合热力学第一定律，即可分析出气体与外界热传递的情况并求外界对气体做功的大小。

本题考查了气体实验定律和热力学第一定律的综合应用，解题关键是要根据图象分析好压强P、体积V、温度T三个参量的变化情况，知道发生何种状态变化过程，选择合适的实验定律，难度不大。

14.【答案】解：由图知为等压变化：

所以

由热力学第一定律；

答：状态B的温度为

气体内能的变化量为20J

【解析】由图知为等压变化，由热力学第一定律；可以求内能的变化量．

本题考查了气体的等压变化和热力学第一定律，难度不大．

15.【答案】解：由题意可知气体内能U与温度的关系为，所以开始时气体的内能：

末状态：；

内能的减小：

设温度降低后的体积为，由盖吕萨克定律则：

外界对气体做功：

热力学第一定律：

解得：

答：气体内能减少量是；

气体放出的热量是．

【解析】结合题目给出的内能公式即可求出气体内能减少量；

找出初状态和末状态的物理量，由盖吕萨克定律求体积，根据功的公式和内能表达式求放出的热量。

本题考查了理想气体状态方程的应用和热力学第一定律的应用，注意气体的初末的状态参量是解答的关键，难度适中．

16.【答案】解：停止加热前缸内气体发生等压变化，由盖吕萨克定律得

解得

体积由增大到的过程中，活塞受力平衡有

得

气体对外所做的功

气体内能增量

停止加热后体积不变，

降温到过程中，

根据热力学第一定律

解得

所以降温过程中气体放出的热量为

答：停止加热时缸内的气体的温度；

降温过程中气体放出的热量。

【解析】本题考查了求气体做功、气体的温度，分析清楚气体状态变化过程，应用盖吕萨克定律、热力学第一定律即可正确解题。

气缸中气体在停止加热前发生等压变化，根据盖吕萨克定律求末态温度。

根据热力学第一定律，升温和降温过程内能的变化量绝对值相等，体积不变不做功，求出升温过程的内能变化量，即可求出降温过程放出的热量

17.【答案】解：为等温线，则，

C到D过程由盖吕萨克定律得：

解得：

到B过程压强不变，气体的体积增大，对外做功，

得：；

根据热力学第一定律得：，

则气体内能增加，增加400J。

答：气体在状态C时的温度；

在AB过程中气体内能内能增加，增加400J。

【解析】与D状态的温度相同，借助C到D得过程确定C的温度；

根据体积的变化确定气体变化中做功的正负；结合热力学第一定律确定内能的变化。本题中气体的变化注意状态参量的对应，在热力学第一定律的应用中注意做功和热量的

正负问题。

18.【答案】解：；

设打入的空气体积为，到湖底后，这部分空气的体积为，

湖底的压强：水，

箱充气后所受浮力为：浮水，

上浮的条件是：水，

解得：，

由理想气体的状态方程得：，

代入数据解得：。

【解析】【分析】

温度是分子平均动能的标志；根据热力学第一定律，，即可求解；由分子力做正功，则电势能减小，分子力做负功，电势能增加，即可确定结果；布朗运动是反映液体分子的无规则运动；热力学第二定律可知，宏观物理过程是不可逆的，从而即可求解。

【解答】

A、教室内空气中的氢气和氧气的温度相同，则它们的分子平均动能相同，故A正确；

B、活塞对空气做功52J，即，这时空气的内能增加了76J，即，根据热力学第一定律，，则，空气从外界吸热128J，故B正确；

C、分子a从无穷远处靠近固定不动的分子b，没有达到平衡位置过程中，分子力做正功，则分子势能减小，当a、b间分子力为零时，它们具有的分子势能一定最小，故C 正确；

D.对任何一类与热现象有关的宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述，能传递的方向性，故D正确；

E.功可以全部转化为热，根据热力学第二定律可知，在外界的影响下热量也可以全部转化为功，故E正确；

F.布朗运动是固体小颗粒的运动，通过固体小颗粒的运动可以说明液体分A子在做无规律运动，故F错误；

故选ABCDE。

本题考查了求气体的体积，知道物体的浮沉条件、求出气体状态参量、根据题意求出气体的状态参量，然后应用理想气体的状态方程求出空气的体积。

19.【答案】解：气缸处于图1位置时，设气缸内气体压强为，对于活塞和杆，

由平衡条件得：，

代入数据解得：，

气缸处于图2位置时，设气缸内气体压强为，对于活塞和杆，

由平衡条件得：，

设为气缸处于图2位置时缸内气体的体积，

由玻意耳定律可得：

由几何关系可得：

代入数据解得：；

对于从图1到图2过程，根据热力学第一定律有：，

，

。

答：活塞在气缸内移动的距离l为；

从图1到图2过程中气体放出热量为。

【解析】该题是求解被封闭气体压强的题，往往是要先确定研究对象，对其受力分析，由平衡条件列式求解，在选取研究对象上，往往以受力较少的物体为研究对象。

以活塞A、B及刚性细杆整体为研究对象，在水平方向上进行受力分析，根据平衡条件列式可求出气体的压强，当气缸处于乙图所示位置时，再对活塞A、B及刚性细杆整体研究，运用平衡条件求出此时封闭气体的压强，由波意耳定律和几何关系结合解答；

根据热力学第一定律可求解从图1到图2过程中气体放出热量。

20.【答案】解：因为缓慢放置砂子，气体发生等温变化，根据玻意耳定律，有：又，砂

，

代入数据解得：砂

因为气体体积减小，外界对气体做功，理想气体温度不变，内能不变，所以此过程理想气体放热。

使活塞恢复到原高度的过程，气体压强不变，气体对外做功为：J 由热力学第一定律有：

所以气体内能的增量为3 J。

答：砂子的质量为1kg，此过程理想气体放热；

气体内能的增量为3 J。

【解析】因为缓慢放置砂子，气体发生等温变化，根据玻意耳定律求解末态压强，然后对活塞和沙子整体受力分析，根据平衡求解沙子质量；根据热力学第一定律分析吸放热情况；

缓慢加热过程，气体做等圧変化，根据求解气体做功，然后根据热力学第一定律求解。

本题考查热力学第一定律，关键是要注意功和热量的正负号问题。

21.【答案】解：过程为等容变化，由气体实验定律得

解得：

等容过程没有做功，由热力学第一定律，此过程放热

根据理想气体内能与温度的关系为得：

放出热量为：

对A、C两状态由理想气体状态方程得：

代入数据解得：

过程无热传递，过程无做功，

对全过程由热力学第一定律得：

即过程外界对气体做功为：

。

答：外界对气体做了1110J功

【解析】本题是理想气体状态方程和热力学第一定律的综合考查，关键要会读懂图象，且从题目中提取有用信息：理想气体内能与温度的关系为便可轻松解决。

根据图示图象分析清楚气体状态变化过程，然后应用热力学第一定律分析答题。

22.【答案】解：封闭发生等压变化，设活塞横截面积为S，

初态：体积：，温度：

末态：体积：，温度：

根据盖吕萨克定律可得

解得加热后活塞到气缸底部的距离：h

根据受力平衡可得封闭气体的压强：

升温过程对外做功，故：

根据热力学第一定律：

联立可得：

答：加热后活塞到气缸底部的距离2h；

加热过程中气体的内能增加量为。

复合场练习题(含答案)

一、解答题 1.如图，静止于A处的离子，经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从P点垂直CN进入矩形区域的有 界匀强电场，电场方向水平向左。静电分析器通道有均匀辐射分布的电场，已知圆弧虚线的半径为R，其所在处场强 为E、方向如图所示；离子质量为m、电荷量为q；、，离子重力不计。 （1）求加速电场的电压U； （2）若离子恰好能打在Q 点上，求矩形区域QNCD匀强电场场强E0的值； （3）若撤去矩形区域QNCD的匀强电场，换为垂直纸面向里的匀强磁场，要求离子能最终打在QN上，求磁场磁感 应强度B的取值围。 2．如图所示,虚线框为某两级串列加速器原理图,abc为长方体加速管,加速管底面宽度为d,加速管的中部b处有很高的 正电势,a、c两端均有电极接地(电势为零),加速管出口c右侧距离为d处放置一宽度为d的荧光屏.现让大量速度很小(可 认为初速度为零)的负一价离子(电荷量为-e)从a端进入,当离子到达b处时,可被设在b处的特殊装置将其电子剥离,成 为三价正离子(电荷量为+3e),而不改变其速度大小.这些三价正离子从c端飞出后进入与其速度方向垂直的、磁感应强 度为B的匀强磁场中,其中沿加速管中轴线进入的离子恰能打在荧光屏中心位置,离子质量为m,不计离子重力及离子间 相互作用力. (1) 求离子在磁场中运动的速度v的大小. (2) 求a、b两处的电势差U. (3) 实际工作时,磁感应强度可能会与设计值B有一定偏差,若进入加速器的离子总数为N,则磁感应强度为0.9B时有多 少离子能打在荧光屏上? 3．目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图所示是它的发电原理：将一束等离子体（即高温下 电离的气体，含有足够多带正电和负电的微粒，整体呈中性），喷射入磁场，磁场中有两块平行金属板A、B，这时 金属板上就会聚集大量电荷，产生电压．设平行金属板A、B长为a、宽为b，两板间距为d，其间有匀强磁场，磁 感应强度为B，等离子体的流速为v，电阻率为ρ，外接一个负载电阻，等离子体从一侧沿垂直磁场且与极板平行方 向射入极板间． （1）从两个角度推导发电机电动势的表达式E=Bdv； （2）若负载电阻为可变电阻，请证明当负载电阻等于发电机的阻时，发电机的输出功率最大，并求发电机的最大输 出功率Pm； （3）若等离子体均为一价离子，外接一个负载电阻为R，电荷量为e，每秒钟有多少个离子打在A极板上？ 4．如图所示，是磁流体动力发电机的工作原理图．一个水平放置的上下、前后封闭的矩形塑料管，其宽度为a，高 度为b，其充满电阻率为ρ的水银，由涡轮机产生的压强差p使得这个流体具有恒定的流速v0．管道的前后两个侧面 上各有长为L的由铜组成的面，实际流体的运动非常复杂，为简化起见作如下假设： a.尽管流体有粘滞性，但整个横截面上的速度均匀； b.流体的速度总是与作用在其上的合外力成正比； c.导体的电阻：R=ρl／S，其中ρ、l和S分别为导体的电阻率、长度和横截面积； d.流体不可压缩． 若由铜组成的前后两个侧面外部短路，一个竖直向上的匀强磁场只加在这两个铜面之间的区域，磁感强度为B（如图）． (1)写出加磁场后，两个铜面之间区域的电阻R的表达式 (2)加磁场后，假设新的稳定速度为v，写出流体所受的磁场力F与v关系式，指出F的方向 (3)写出加磁场后流体新的稳定速度v的表达式（用v0、p、L、B、ρ表示）； (4)为使速度增加到原来的值v0，涡轮机的功率必须增加，写出功率增加量的表达式（用v0、a、b、L、B和ρ表示）。

2021届高考物理人教版二轮复习 计算题精解训练 机械波 作业(12) 含解析

2021届高考物理二轮复习计算题精解训练 （12）机械波 1.如图是一列横波在某一时刻的波形图像。已知这列波的频率为5 Hz ，此时0.5 m x =处的质点正向 y 轴正方向振动，可以推知： （1）这列波正在沿轴哪个方向方向传播； （2）波速大小是多少； （3）该质点1 s 内通过的路程是多少。 2.一列沿 x 轴传播的简谐横波，在0t =时刻的波形如图实线所示，在1=0.2 s t 时刻的波形如图虚线所示： （1）若波向 x 轴负方向传播，求该波的最小波速； （2）若波向 x 轴正方向传播，且1t T <，求 2 m x =处的 P 质点第一次出现波峰的时刻。 3.简谐横波沿 x 轴传播，M N 、是 x 轴上两质点，如图甲是质点 N 的振动图象．图乙中实线是 3 s t =时刻的波形图象，质点 M 位于8 m x =处，虚线是再过t ?时间后的波形图象．图中两波峰间距离7.0 m x ?=．求 （1）波速大小和方向； （2）时间t ?．

4.如图所示、一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，实线和虚线分别为10 s t =时与2 2 s t =时的波形图像，已知该波中各个质点的振动周期大于4 s 。求： (i)该波的传播速度大小； (ii)从10 s t =开始计时，写出 1 m x =处质点的振动方程。 5.如图，在平静的湖面上有相距12 m 的B C 、两片小树叶，将一枚小石子投到B C 、连线左侧的 O 点， 6 m OB =，经过24 s ，第1个波峰传到树叶 B 时，第13个波峰刚好在 O 点形成。求： （ⅰ）这列水波的波长和水波的频率; （ⅱ）从第1个波峰传到树叶 B 算起，需要多长时间 C 树叶开始振动。 6.如图所示，图甲为一列简谐横波在2s t =时的图象，Q 为4m x =处的质点，P 为11m x =处的质点，图乙为质点P 的振动图象。 (1)求质点P 的振动方程及该波的传播速度; (2)2s t =后经过多长时间Q 点位于波峰?

高考物理超经典力学题集萃

高考物理经典力学计算题集萃 ＝10ｍ／ｓ沿ｘ1．在光滑的水平面内，一质量ｍ＝1ｋｇ的质点以速度ｖ ０ 轴正方向运动，经过原点后受一沿ｙ轴正方向的恒力Ｆ＝5Ｎ作用，直线ＯＡ与ｘ轴成37°角，如图1-70所示，求（1）如果质点的运动轨迹与直线ＯＡ相交于Ｐ点，则质点从Ｏ点到Ｐ点所经历的时间以及Ｐ的坐标；（2）质点经过Ｐ点 时的速度． 2．如图1-71甲所示，质量为1ｋｇ的物体置于固定斜面上，对物体施以平行于斜面向上的拉力Ｆ，1ｓ末后将拉力撤去．物体运动的ｖ-ｔ图象如图1-71乙，试求拉力Ｆ． 3．一平直的传送带以速率ｖ＝2ｍ／ｓ匀速运行，在Ａ处把物体轻轻地放到传送带上，经过时间ｔ＝6ｓ，物体到达Ｂ处．Ａ、Ｂ相距Ｌ＝10ｍ．则物体在传送带上匀加速运动的时间是多少?如果提高传送带的运行速率，物体能较快地传送到Ｂ处．要让物体以最短的时间从Ａ处传送到Ｂ处，说明并计算传送带的运行速率至少应为多大?若使传送带的运行速率在此基础上再增大1倍，则物体从Ａ传送到Ｂ的时间又是多少? 4．如图1-72所示，火箭内平台上放有测试仪器，火箭从地面起动后，以加速度ｇ／2竖直向上匀加速运动，升到某一高度时，测试仪器对平台的压力为起动前压力的17／18，已知地球半径为Ｒ，求火箭此时离地面的高度．（ｇ为地面附近的重力加速度） 5．如图1-73所示，质量Ｍ＝10ｋｇ的木楔ＡＢＣ静止置于粗糙水平地面上，摩擦因素μ＝0．02．在木楔的倾角θ为30°的斜面上，有一质量ｍ＝1．0ｋｇ的物块由静止开始沿斜面下滑．当滑行路程ｓ＝1．4ｍ时，其速度ｖ＝1．4ｍ／ｓ．在这过程中木楔没有动．求地面对木楔的摩擦力的大小和方向．（重力加速度取ｇ＝10／ｍ·ｓ２） 6．某航空公司的一架客机，在正常航线上作水平飞行时，由于突然受到强大垂直气流的作用，使飞机在10ｓ内高度下降1700ｍ造成众多乘客和机组人员的伤害事故，如果只研究飞机在竖直方向上的运动，且假定这一运动是匀变速直线运动．试计算： （1）飞机在竖直方向上产生的加速度多大?方向怎样? （2）乘客所系安全带必须提供相当于乘客体重多少倍的竖直拉力，才能使乘客不脱离座椅？（ｇ取10ｍ／ｓ２） （3）未系安全带的乘客，相对于机舱将向什么方向运动?最可能受到伤害的是人

备战2020年高考物理计算题专题复习《向心力的计算》(解析版)

《向心力的计算》 一、计算题 1.如图所示，长为L的细绳一端与一质量为m的小球可看成质点 相连，可绕过O点的水平转轴在竖直面内无摩擦地转动．在最 低点a处给一个初速度，使小球恰好能通过最高点完成完整的圆 周运动，求： 小球过b点时的速度大小； 初速度的大小； 最低点处绳中的拉力大小． 2.如图所示，一条带有圆轨道的长轨道水平固定，圆轨道竖直，底端分别与两侧的直 轨道相切，半径，物块A以的速度滑入圆轨道，滑过最高点Q，再沿圆轨道滑出后，与直轨上P处静止的物块B碰撞，碰后粘在一起运动。P点左侧轨道光滑，右侧轨道呈粗糙段，光滑段交替排列，每段长度都为。物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为，A、B的质量均为重力加速度g 取；A、B视为质点，碰撞时间极短。 求A滑过Q点时的速度大小V和受到的弹力大小F； 若碰后AB最终停止在第k个粗糙段上，求k的数值； 求碰后AB滑至第n个光滑段上的速度与n的关系式。

3.如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管 道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从B点脱离后做平抛运动，经过秒后又恰好垂直与倾角为的斜面相碰到。已知圆轨道半径为，小球的质量为，g取求 小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离 小球经过圆弧轨道的B点时，受到轨道的作用力的大小和方向？ 小球经过圆弧轨道的A点时的速率。 4.如图所示，倾角为的粗糙平直导轨与半径为R的光 滑圆环轨道相切，切点为B，整个轨道处在竖直平面内。一 质量为m的小滑块从轨道上离地面高为的D处无初速 下滑进入圆环轨道，接着小滑块从圆环最高点C水平飞出， 恰好击中导轨上与圆心O等高的P点，不计空气阻力。求： 小滑块在C点飞出的速率； 在圆环最低点时滑块对圆环轨道压力的大小； 滑块与斜轨之间的动摩擦因数。

经典复合场练习题

电场与磁场 模型1：偏转电场与偏转磁场 1如图所示，在矩形ABCD 区域内，对角线BD 以上的区域存在有平行于AD 向下的匀强电场，对角线BD 以下的 区域存在有垂直于纸面的匀强磁场(图中未标出)，矩形AD 边长为L ，AB 边长为2L.一个质量为m 、电荷量为＋ q 的带电粒子(重力不计)以初速度v0从A 点沿AB 方向进入电场，在对角线BD 的中点P 处进入磁场，并从DC 边上以垂直于DC 边的速度离开磁场(图中未画出)，求： (1) 带电粒子经过P 点时速度v 的大小和方向； (2) 电场强度E 的大小； (3) 磁场的磁感应强度B 的大小和方向． 2在如图所示的x o y --坐标系中，0y >的区域内存在着沿y 轴正方向、场强为E 的匀强电场，0y <的区 域内存在着垂直纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场．一带电粒子从 y 轴上的(0,)P h 点以沿x 轴正方向的初速度射出，恰好能通过x 轴上的 (,0)D d 点．己知带电粒子的质量为m ，带电量为q -．h d q 、、均大于0．不计重力的影响． （1）若粒子只在电场作用下直接到达D 点，求粒子初速度的大小 0v ； （2）若粒子在第二次经过x 轴时到达D 点，求粒子初速度的大小 0v （3）若粒子在从电场进入磁场时到达D 点，求粒子初速度的大小0v ； 3如图，与水平面成45°角的平面MN 将空间分成I 和II 两个区域。一质量为m 、电荷量为q （q ＞0）的粒子以 速度0v 从平面MN 上的0p 点水平右射入I 区。粒子在I 区运动时，只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用， 电场强度大小为E ；在II 区运动时，只受到匀强磁场的作用，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向里。求粒 子首次从II 区离开时到出发点 0p 的距离。粒子的重力可以忽略。 4如图所示，xoy 平面内存在着沿y 轴正方向的匀强电场，一个质量为m 、电荷量为+q 的粒子从坐标原点O 以速度v0沿x 轴正方向开始运动。当它经过图中虚线上的(23,)M L L 点时，撤去电场，粒子继续运动一段时间进入一个矩形匀强磁场区域（图中未画出），后又从虚线上的某一位置N 处沿y 轴负方向运动并再次经过M 点，已知磁场方向垂直xOy 平面向里，磁感应强度大小为B ，不计粒子的重力。求： （1）电场强度的大小； （2）N 点的坐标； （3）矩形磁场的最小横截面积。

2020高考物理计算题专题训练含答案

计算题 1．为了使航天员能适应在失重环境下是的工作和生活，国家航天局组织对 航天员进行失重训练。故需要创造一种失重环境；航天员乘坐到民航客机 上后，训练客机总重5×104kg，以200m/s速度沿300倾角爬升到7000米 高空后飞机向上拉起，沿竖直方向以200m/s 的初速度向上作匀减速直线 运动，匀减速的加速度为g，当飞机到最高点后立即掉头向下，仍沿竖直 方向以加速度为g加速运动，在前段时间内创造出完全失重，当飞机离地 2000米高时为了安全必须拉起，后又可一次次重复为航天员失重训练。若 飞机飞行时所受的空气阻力f=Kv（k=900N·s/m），每次飞机速度达到 350m/s 后必须终止失重训练（否则Array飞机可能失速）。 求：（1）飞机一次上下运动为航天员创 造的完全失重的时间。 （2）飞机下降离地4500米时飞机 发动机的推力（整个运动空间重力加速 度不变）。 （3）经过几次飞行后，驾驶员想在保持其它不变，在失重训练时间不 变的情况下，降低飞机拉起的高度（在B点前把飞机拉起）以节约燃油， 若不考虑飞机的长度，计算出一次最多能节约的能量。

2．如图所示是一种测定风速的装置，一个压力传感器固定在竖直墙上，一弹簧一端固定在传感器上的M 点，另一端N 与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属细杆上，弹簧是不导电的材料制成的。测得该弹簧的形变量与压力传感器示数关系见下表。 迎风板面积S ＝0.50m 2，工作时总是正对着风吹来的方向。电路的一端与迎风板相连，另一端在M 点与金属杆相连。迎风板可 在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好。定值电阻R ＝1.0Ω，电源的电动势E ＝12V ，内阻r ＝0.50Ω。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长L 0＝0.50m ，电压 传感器的示数U 1＝3.0V ，某时刻由于风吹迎风板，电压传感器的示数变为 U 2＝2.0V 。求： （1）金属杆单位长度的电阻； 形变量（m ） 0 0.1 0.2 0.3 0.4 压 力（N ） 0 130 260 390 520

高中物理带电粒子在复合场中的运动基础练习题及解析

一、带电粒子在复合场中的运动专项训练 1．如图所示，直径分别为D 和2D 的同心圆处于同一竖直面内，O 为圆心，GH 为大圆的水平直径。两圆之间的环形区域(Ⅰ区)和小圆内部(Ⅱ区)均存在垂直圆面向里的匀强磁场．间距为d 的两平行金属极板间有一匀强电场，上极板开有一小孔．一质量为m 、电量 为＋q 的粒子由小孔下方 2 d 处静止释放，加速后粒子以竖直向上的速度v 射出电场，由H 点紧靠大圆内侧射入磁场。不计粒子的重力。 (1)求极板间电场强度的大小； (2)若粒子运动轨迹与小圆相切，求Ⅰ区磁感应强度的大小； (3)若Ⅰ区、Ⅱ区磁感应强度的大小分别为2mv qD 、 4mv qD ,粒子运动一段时间后再次经过H 点，求这段时间粒子运动的路程． 【来源】2015年全国普通高等学校招生统一考试物理（山东卷带解析) 【答案】（1）2 mv qd （2）4mv qD 或43mv qD （3）5.5πD 【解析】 【分析】 【详解】 (1)粒子在电场中，根据动能定理2 122 d Eq mv ?=，解得2mv E qd = (2)若粒子的运动轨迹与小圆相切，则当内切时，半径为 /2 E R 由2 1 1 v qvB m r =，解得4mv B qD = 则当外切时，半径为 e R 由2 12 v qvB m r =，解得43mv B qD = (2)若Ⅰ区域的磁感应强度为220932qB L m U =，则粒子运动的半径为00 10016819 U U U ≤≤；Ⅱ

区域的磁感应强度为20 12qU mv =，则粒子运动的半径为 2 v qvB m r =； 设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的周期分别为T 1、T 2，由运动公式可得： 1112R T v π= ；03 4 r L = 据题意分析，粒子两次与大圆相切的时间间隔内，运动轨迹如图所示，根据对称性可知，Ⅰ区两段圆弧所对的圆心角相同，设为1θ，Ⅱ区内圆弧所对圆心角为2θ，圆弧和大圆的两 个切点与圆心O 连线间的夹角设为α，由几何关系可得：1120θ=o ；2180θ=o ； 60α=o 粒子重复上述交替运动回到H 点，轨迹如图所示，设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的时间 分别为t 1、t 2，可得：r U ∝；1056 U L U L = 设粒子运动的路程为s ，由运动公式可知：s=v(t 1+t 2) 联立上述各式可得：s=5.5πD 2．如图，绝缘粗糙的竖直平面MN 左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，电场强度大小为E ，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B ．一质量为m 、电荷量为q 的带正电的小滑块从A 点由静止开始沿MN 下滑，到达C 点时离开MN 做曲线运动．A 、C 两点间距离为h ，重力加速度为g ．

2020届高考物理计算题复习《竖直上抛运动》(解析版)

《竖直上抛运动》 计算题 在竖直井的井底，将一物块以 的速度竖直向上抛出，物块在上升过程 中做加速度大小 的匀减速直线运动，物块上升到井口时被人接住，在 被人接住前1s 内物块的位移 求： 物块从抛出到被人接住所经历的时间； 此竖直井的深度. 原地纵跳摸高是篮球和羽毛球重要的训练项目。已知质量 的运动员原地 摸高为 米，比赛过程中，该运动员先下蹲， 重心下降 米，经过充分调整后， 发力跳起摸到了 米的高度。假设运动员起跳过程为匀加速运动，忽略空气阻 力影响，g 取 求： 1. 如图甲所示，将一小球从地面上方 气阻力，上升和下降过程中加速度不变， 小球从抛出到上升至最高点所需的时间 小球从抛出到落地所需的时间 t; 在图乙中画出小球从抛出到落地过程中的 处以 的速度竖直上抛，不计空 g 取 ，求： 图象。 2. 3.

该运动员离开地面时的速度大小为多少; 起跳过程中运动员对地面的压力； 从开始起跳到双脚落地需要多少时间？ 4. 气球以的速度匀速上升，当它上升到离地面40m高处，从气球上落下一个物 体.不计空气阻力，求物体落到地面需要的时间；落到地面时速度的大小. 5.小运动员用力将铅球以的速度沿与水平方向成 方向推出，已知铅球出手点到地面的高度为 求： 铅球出手后运动到最高点所需时间； 铅球运动的最高点距地面的高度H ; 铅球落地时到运动员投出点的水平距离x.

6. 气球下挂一重物，以的速度匀速上升，当到达离地高度处时, 悬挂重物的绳子突然断裂，空气阻力不计，g取则求： 绳断后物体还能向上运动多高？ 绳断后物体再经过多长时间落到地面。 落地时的速度多大？ 7.气球下挂一重物，以的速度匀速上升，当到达离地高度 处时，悬挂重物的绳子突然断裂，那么重物经多长时间落 到地面？落地时的速度多大？空气阻力不计，g取。 8.气球以的速度匀速上升，在离地面75m高处从气球上掉落一个物体，结果气 球便以加速度向上做匀加速直线运动，不计物体在下落过程中受到的 空气阻力，问物体落到地面时气球离地的高度为多少？

高考物理物理学史知识点经典测试题含答案(2)

高考物理物理学史知识点经典测试题含答案(2) 一、选择题 1．下列叙述正确的是（） A．开普勒三定律都是在万有引力定律的基础上推导出来的 B．爱伊斯坦根据他对麦克斯韦理论的研究提出光速不变原理，这是狭义相对论的第二个基本假设 C．伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证 D．红光由空气进入水中，波长变长，颜色不变 2．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合史实的是( ) A．焦耳发现了电流的磁效应 B．法拉第发现了电磁感应现象，并总结出了电磁感应定律 C．惠更斯总结出了折射定律 D．英国物理学家托马斯杨利用双缝干涉实验首先发现了光的干涉现象 3．在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是() A．古希腊学者亚里士多德认为物体下落的快慢由它们的重量决定，伽利略在他的《两种新科学的对话》中利用逻辑推断，使亚里士多德的理论陷入了困境 B．德国天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了万有引力定律 C．英国物理学家卡文迪许利用“卡文迪许扭秤”首先较准确的测定了静电力常量 D．牛顿首次提出“提出假说，数学推理实验验证，合理外推”的科学推理方法 4．科学发现或发明是社会进步的强大推动力，青年人应当崇尚科学在下列关于科学发现或发明的叙述中，存在错误的是 A．安培提出“分子电流假说”揭示了磁现象的电本质 B．库仑发明了“扭秤”，准确的测量出了带电物体间的静电力 C．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电与磁的联系 D．法拉第经历了十年的探索，实现了“电生磁”的理想 5．关于物理学家做出的贡献，下列说法正确的是（） A．奥斯特发现了电磁感应现象 B．韦伯发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系 C．洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律 D．安培观察到通电螺旋管和条形磁铁的磁场很相似，提出了分子电流假说 6．理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是经验事实，其余是推论。 ①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来原来释放时的高度。 ②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。 ③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。 ④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面作持续的匀速运动。

2020高考物理计算题专题练习题含答案

计算题 1.如图所示的电路中，用电动势E=6V，内阻不计的电池组向电阻R0=20Ω，额电压U0=4.5V的灯泡供电，求： (1)要使系统的效率不低于η0=0.6，变阻器的阻值及它应承受的最大电流是多大？ (2)处于额定电压下的灯泡和电池组的最大可能效率是多少？它们同时适当选择的变阻器如何连接，才能取得最大效率？ 2.环保汽车将为2008年奥运会场馆服务。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量3 m=?。当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶310kg 时，驱动电机的输入电流I=50A，电压U=300V。在此行驶状态下 ； （1）求驱动电机的输入功率P 电 （2）若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取10m/s2）；

（3）设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积。结合计算结果，简述你对该设想的思考。 已知太阳辐射的总功率260410W P =?，太阳到地球的距离111.510m r =?，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。

3．太阳与地球的距离为1.5×1011m，太阳光以平行光束入射到地面。地球表面2/3的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为1.87×1024J。设水面对太阳辐射的平均反射率为7％，而且将吸收到的35％能量重新辐射出去。太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1 kg水需要2.2×106 J的能量），而后凝结成雨滴降落到地面。 （1）估算整个地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，球面积为4πR2 地球的半径R=6.37×106 m）。 （2）太阳辐射到地球的能量中只有约50％到达地面，W只是其中的一部分。太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明二个理由。

高三电磁复合场计算题(共23道题,有答案)

学进辅导高三物理学习资料---带电粒子在电、磁场中的运动 2012-11-17 1．在图所示的坐标系中，x 轴水平，y 轴垂直，x 轴上方空间只存在重力场，第Ⅲ象限存在沿y 轴正方向的匀强电场和垂直xy 平面向里的匀强磁场，在第Ⅳ象限由沿x 轴负方向的匀强电场，场强大小与第Ⅲ象限存在的电场的场强大小相等。一质量为m ，带电荷量大小为q 的质点a ，从y 轴上y=h 处的P 1点以一定的水平速度沿x 轴负方向抛出，它经过x = -2h 处的P 2点进入第Ⅲ象限，恰好做匀速圆周运动，又经过y 轴上方y = -2h 的P 3点进入第Ⅳ象限，试求： ?质点a 到达P 2点时速度的大小和方向； ?第Ⅲ象限中匀强电场的电场强度和匀强磁场的磁感应强度的大小； ?质点a 进入第Ⅳ象限且速度减为零时的位置坐标 解．（2分）如图所示。 （1）质点在第Ⅱ象限中做平抛运动，设初速度为v 0，由 2 12 h gt = ……① （2分） 2h =v 0t …… ② （2分） 解得平抛的初速度 0v = （1分） 在P 2点，速度v 的竖直分量 y v gt == （1分） 所以，v =2gh ，其方向与x 轴负向夹角 θ=45° （1分） （2）带电粒子进入第Ⅲ象限做匀速圆周运动，必有 mg =qE ……③ （2分） 又恰能过负y 轴2h 处，故23P P 为圆的直径，转动半径 R= h h OP 22 222 22 =?= ? …… ④ （1分） 又由 2 v q v B m R = ……⑤ （2分）． 可解得 E =mg /q （1分）； B = h g q m 2（2分） （3）带电粒以大小为v ，方向与x 轴正向夹45°角进入第Ⅳg ，方向与过P 3点的速度方向相反，故带电粒做匀减速直线运动，设其加速度大小为a ，则： g a m = = …… ⑥ （2分）； 由2 22 2,2v O v as s a -=-== =得（2分） 由此得出速度减为0时的位置坐标是(),h h -（1分） 2．如图所示的坐标系，x 轴沿水平方向，y 轴沿竖直方向在x 轴上空间 第一、 第二象限内，既无电场也无磁场，在第三象限，存在沿y 轴正方向的匀强电场和垂直xy 平面（纸面）向里的均强磁场，在第四象限，存在沿y 轴负方向、场强大小与第三象限电场场强相等的匀强电场。一质量为m 、电荷量为q 的带电质点，从y 轴上y =h 处的P 1点以一定的水平初速度沿x 轴负方向进入第二象限。然后经过x 轴上x = -2h 处的P 2点进入第三象限，带电质点恰好能做匀速圆周运动．之后经过y 轴上y = －2h 处的P 3点进入第四象限。已知重力加速度为 g ．求： （1）粒子到达P 2点时速度的大小和方向； （2）第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小； （3）带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向。 分析和解： （1）参见图,带电质点从P 1到P 2，由平抛运动规律 2 2 1gt h =……①（2分）； v 0=2h /t ……②（1分） gt v y =v y =gt ……③（1分） 求出gh v v v y O 22 2 =+= ……④（2分）

高考物理计算题专项练习(轨道型)

高三物理计算题专练（轨道类） 1.如图所示,质量为m=0.10kg的小物块以初速度v0=4.0m/s,在粗糙水平桌面上做直线运动,经时间t=0.4s后以速度v飞离桌面,最终落在水平地面上。已知物块与桌面间的动摩擦因数μ=0.25,桌面离地高h=0.45m,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。求: (1)小物块飞离桌面时的速度大小v。 (2)小物块落地点距飞出点的水平距离s。 2.如图所示,一滑板爱好者总质量(包括装备)为50kg,从以O为圆心,半径为R=1.6m光滑圆弧轨道的A点(α=60°)由静止开始下滑,到达轨道最低点B后(OB在同一竖直线上),滑板爱好者沿水平切线飞出,并恰好从C点以平行斜面方向的速度进入倾角为37°的斜面,若滑板与斜面的动摩擦因数为μ=0.5,斜面长s=6m,(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求: (1)滑板爱好者在B、C间运动的时间。 (2)滑板爱好者到达斜面底端时的速度大小。 3.学校科技节上,同学发明了一个用弹簧枪击打目标的装置,原理如图甲,AC段是水平放置的同一木板;CD段是竖直放置的光滑半圆弧轨道,圆心为O,半径R=0.2m;MN是与O点处在同一水平面的平台;弹簧的左端固定,右端放一可视为质点、质量m=0.05kg的弹珠P,它紧贴在弹簧的原长处B点;对弹珠P施加一水平外力F,缓慢压缩弹簧,在这一过程中,所用外力F与弹簧压缩量x的关系如图乙所示。已知BC段长L=1.2m,EO间的距离s=0.8m。计算时g取10m/s2,滑动摩擦力等于最大静摩擦力。压缩弹簧释放弹珠P后,求:

(1)弹珠P通过D点时的最小速度v D; (2)弹珠P能准确击中平台MN上的目标E点,它通过C点时的速度v C; (3)当缓慢压缩弹簧到压缩量为x0时所用的外力为8.3N,释放后弹珠P能准确击中平台MN 上的目标E点,求压缩量x0。 4.一长l=0.80m的轻绳一端固定在O点,另一端连接一质量m=0.10kg的小球,悬点O距离水平地面的高度H=1.00m。开始时小球处于A点,此时轻绳拉直处于水平方向上,如图所示。让小球从静止释放,当小球运动到B点时,轻绳碰到悬点O正下方一个固定的钉子P时立刻断裂。不计轻绳断裂的能量损失,重力加速度g取10m/s2。求: (1)当小球运动到B点时的速度大小。 (2)绳断裂后球从B点抛出并落在水平地面的C点,求C点与B点之间的水平距离。 (3)若OP=0.6m,轻绳碰到钉子P时绳中拉力达到所能承受的最大拉力断裂,求轻绳能承受的最大拉力。

带电粒子在复合场中的运动计算题(3)教学内容

1．如图所示的坐标系，x 轴沿水平方向，y 轴沿竖直方向。在x 轴上方空间的第一、第二象限内，既无电场也无磁场，在第三象限内存在沿y 轴正方向的匀强电场和垂直xy 平面向里的匀强磁场，在第四象限内存在沿y 轴负方向、场强大小与第三象限电场场强相等的匀强电场。一质量为m 、电量为q 的带电质点，从y 轴上y =h 处的P 1点以一定的水平初速度沿x 轴负向进入第二象限，然后经过x 轴上x =-2h 处的P 2点进入第三象限，带电质点恰能做匀速圆周运动，之后经过y 轴上y =-2h 处的的P 3点进入第四象限。试求： (1)第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小； (2)带电质点在第四象限空间运动过程中的最小速度 【答案】(1) h g q m 2(2) gh 2 2．如图所示，在直角坐标系xoy 的第一、四象限区域内存在两个有界的匀强磁场：垂直纸面向外的匀强磁场Ⅰ、垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ，O 、M 、P 、Q 为磁场边界和x 轴的交点，OM=MP =L .在第三象限存在沿y 轴正向的匀强 电场. 一质量为m 带电量为q +的带电粒子从电场中坐标为（-2L ,-L ）的点以速度v 0沿+x 方向出，恰好经过原点O 处射入区域Ⅰ又从M 点射出区域Ⅰ（粒子的重力忽略不计）. （1）求第三象限匀强电场场强E 的大小； （2）求区域Ⅰ内匀强磁场磁感应强度B 的大小； （3）如带电粒子能再次回到原点O ，问区域Ⅱ内磁场的宽度至少为多少？粒子两次经过原点O 的时间间隔为多少？ 【答案】（1）qL mv E 220=（2）qL mv qR mv B 012==（3）0321)22()(2v L t t t t π+=++=总 3．如图下图所示，坐标空间中有场强为E 的匀强电场和磁感应强度为B 的匀强磁场，y 轴为两种场的分界 面，图中虚线为磁场区的右边界。现有一质量为m.电量为-q 的带电粒子，从电场中的P 点以初速度V 0

高三物理计算题训练

天津市第一百中学高三物理计算题训练 1、如图所示，质量为1kg的物体静置在水平地面上，现对物体施以水平方向的恒定拉力，1s末将拉力撤 去，物体运动的v—t图象如图所示，试求： （1）在0～3s内物体的位移； （2）滑动摩擦力的大小； （3）拉力的大小。 2、如图所示，在光滑水平面上放有一个长为L的长木板C，在C左端和距左端s处各放有一个小物块A、B，A、B都可视为质点，它们与C之间的动摩擦因数都是μ，A、B、C的质量都是m。开始时B、C静止，A以某一初速度v0向右运动。设B与C之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：⑴A相对于C向右滑动过程中，B与C之间的摩擦力大小。⑵为使A、B能够相碰，A的初速度v0应满足什么条件？ v0 A B C 3、如图所示，原来静止在水平面上的长纸带上放有一个质量为m的小金属块A。金属块离纸带左端距离为d，与纸带间动摩擦因数为μ。现用力向右将纸带从金属块下面抽出，设纸带的加速过程极短，可以认为一开始抽动纸带就做匀速运动。求：⑴金属块刚开始运动时所受的摩擦力大小和方向。⑵为了能把纸带从金属 块下面抽出，纸带的速度v应满足什么条件？ A v d 4、真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中，若将一个质量为m带正电的小球由静止释放，运动中小球的速度与竖直方向夹角为53o（取sin37o=0.6，cos37o=0.8）。现将该小球从电场中某点以v0=10m/s的初速度竖直向上抛出。求运动过程中 （1）小球受到的电场力的大小和方向； （2）小球从抛出点至最高点的电势能变化量； （3）小球的最小动量的大小和方向。 5、如图所示，质量均为m的A、B两物体，用劲度为k的轻质弹簧相连，A被手用外力F提在空中静止，这时B离地面的高度为h。放手后，A、B下落，若B与地面碰撞后不再反弹，求：A从开始下落到其速度达到最大的过程中，A的重力势能的改变量。 A B h 6、如图所示，竖直的光滑杆上套着一轻质弹簧，弹簧长度为原长时，上端在O 点处。现将质量，m2=3kg 的圆环套在杆上，压缩弹簧，平衡于A点处，A点和O点间距为x0；再将一质量m1=6kg的圆环套在杆上，从距A点3x0处的B点由静止开始下滑并与m2碰撞后粘为一体。它们运动到C处时 速度达到最大值，此时动能E k=19．5J。已知弹簧劲度系数k=300N／m。求： (1)m1在与m2碰撞前瞬间的速度v；

高考物理-计算题专题突破

计算题专题突破 计算题题型练3－4 1．一列横波在x轴上传播，t1＝0和t2＝0.005 s时的波形如图中的实线和虚线所示． (1)设周期大于(t2－t1)，求波速； (2)设周期小于(t2－t1)，并且波速为6 000 m/s，求波的传播方向． 解析：当波传播时间小于周期时，波沿传播方向前进的距离小于一个波长；当波传播时间大于周期时，波沿传播方向前进的距离大于一个波长，这时从波形的变化上看出的传播距离加上n个波长才是波实际传播的距离． (1)因Δt＝t2－t1T，所以波传播的距离大于一个波长，在0.005 s内传播的距离为 Δx＝vΔt＝6 000×0.005 m＝30 m. 而Δx λ＝ 30 m 8 m＝3 3 4，即Δx＝3λ＋ 3 4λ.

因此可得波的传播方向沿x轴负方向． 答案：(1)波向右传播时v＝400 m/s；波向左传播时v＝1 200 m/s(2)x轴负方向 2. (厦门一中高三检测)如图所示，上下表面平行的玻璃砖折射率为n＝2，下表面镶有银反射面，一束单色光与界面的夹角θ＝45°射到玻璃表面上，结果在玻璃砖右边竖直光屏上出现相距h＝2.0 cm的光点A和B(图中未画出)． (1)请在图中画出光路示意图(请使用刻度尺)； (2)求玻璃砖的厚度d. 解析：(1)画出光路图如图所示． (2)设第一次折射时折射角为θ1，

高三电磁复合场计算题(教案)

带电粒子在复合场中的运动（教案） 1．（易）在图所示的坐标系中，x 轴水平，y 轴垂直，x 轴上方空间只存在重力场，第Ⅲ象限存在沿y 轴正方向的匀强电场和垂直xy 平面向里的匀强磁场，在第Ⅳ象限由沿x 轴负方向的匀强电场，场强大小与第Ⅲ象限存在的电场的场强大小相等。一质量为m ，带电荷量大小为q 的质点a ，从y 轴上y=h 处的P 1点以一定的水平速度沿x 轴负方向抛出，它经过x = -2h 处的P 2点进入第Ⅲ象限，恰好做匀速圆周运动，又经过y 轴上方y = -2h 的P 3点进入第Ⅳ象限，试求： ?质点a 到达P 2点时速度的大小和方向； ?第Ⅲ象限中匀强电场的电场强度和匀强磁场的磁感应强度的大小； ?质点a 进入第Ⅳ象限且速度减为零时的位置坐标 解：（2分）如图所示。 （1）质点在第Ⅱ象限中做平抛运动，设初速度为v 0，由 2 12 h gt = ……① （2分） 2h =v 0t …… ② （2分） 解得平抛的初速度 0v = （1分） 在P 2点，速度v 的竖直分量 y v gt ==（1分） 所以，v =2 gh ，其方向与x 轴负向夹角 θ=45° （1分） （2）带电粒子进入第Ⅲ象限做匀速圆周运动，必有 mg =qE ……③ （2分） 又恰能过负y 轴2h 处，故23P P 为圆的直径，转动半径 R= h h OP 22 22222 =?=? …… ④（1分） 又由 2 v qvB m R =……⑤ （2分）． 可解得 E =mg /q （1分）； B = h g q m 2（2分） （3）带电粒以大小为v ，方向与x 轴正向夹45°角进入第Ⅳ，方向与过P 3点的速度方向 相反，故带电粒做匀减速直线运动，设其加速度大小为a ，则： a m ==…… ⑥（2分）； 由222 2,2v O v as s a -=-===得（2分） 由此得出速度减为0时的位置坐标是 (),h h -（1分） 2．（易）如图所示的坐标系，x 轴沿水平方向，y 轴沿竖直方向在x 轴上空间第一、第二象限内，既无电场也无磁场，在第三象限，存在沿y 轴正方向的匀强电场和垂直xy 平面（纸面）向里的均强磁场，在第四象限，存在沿y 轴负方向、场强大小与第三象限电场场强相等的匀强电场。一质量为m 、电荷量为q 的带电质点，从y 轴上y =h 处的P 1点以一定的水平初速度沿x 轴负方向进入第二象限。然后经过x 轴上x = -2h 处的P 2点进入第三象限，带电质点恰好能做匀速圆周运动．之后经过y 轴上y = －2h 处的P 3点进入第四象限。已知重力加速度为g ．求： （1）粒子到达P 2点时速度的大小和方向； （2）第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小； （3）带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向。 解：（1）参见图,带电质点从P 1到P 2，由平抛运动规律 22 1gt h =…①（2分）； v 0=2h /t ……② （1分） gt v y =v y =gt ……③（1分） 求出gh v v v y O 222=+=……④（2分）

@高考物理计算题训练——滑块与木板模型(答案版)

1、木板M静止在光滑水平面上，木板上放着一个小滑块m，与木板之间的动摩擦因数μ，为了使得m能从M上滑落下来，求下列各种情况下力F的大小范围。 （1）m与M刚要发生相对滑动的临界条件：①要滑动：m 与M间的静摩擦力达到最大静摩擦力；②未滑动：此时m与 M加速度仍相同。受力分析如图，先隔离m，由牛顿第二定 律可得：a=μmg/m=μg 再对整体，由牛顿第二定律可得：F0=(M+m)a 解得：F0=μ(M+m) g 所以，F的大小范围为：F>μ(M+m)g （2）受力分析如图，先隔离M，由牛顿第二定律可得：a=μ mg/M 再对整体，由牛顿第二定律可得：F0=(M+m)a 解得：F0=μ(M+m) mg/M 所以，F的大小范围为：F>μ(M+m)mg/M 2、如图所示，有一块木板静止在光滑水平面上，木板质量M=4kg，长L=1.4m.木板右端放着一个小滑块，小滑块质量m=1kg，其尺寸远小于L，它与木板之间的动摩擦因数μ=0.4，g=10m/s2， （1）现用水平向右的恒力F作用在木板M上，为了使得m能从M上滑落下来，求F的大小范围. （2）若其它条件不变，恒力F=22.8N，且始终作用在M上，求m在M上滑动的时间. （1）小滑块与木板间的滑动摩擦力 f=μFN=μmg=4N…………① 滑动摩擦力f是使滑块产生加速度的最大合外力，其最大加速度 a1=f/m=μg=4m/s2…② 当木板的加速度a2> a1时，滑块将相对于木板向左滑动，直至脱离木板 F-f=m a2>m a1F> f +m a1=20N …………③ 即当F>20N，且保持作用一般时间后，小滑块将从木板上滑落下来。 （2）当恒力F=22.8N时，木板的加速度a2＇，由牛顿第二定律得F-f=Ｍa2＇

(完整word版)高考物理经典大题练习及答案

14．（7分）如图14所示，两平行金属导轨间的距离 L=0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在 导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于 导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势 E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源．现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒 与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接图14 触的两点间的电阻R0＝2.5 Ω,金属导轨电阻不计，g取 10 m/s2．已知sin 37°=0.60，cos 37°=0.80，求： （1）通过导体棒的电流； （2）导体棒受到的安培力大小； （3）导体棒受到的摩擦力 15．（7分）如图15所示，边长L=0.20m的正方形导线框ABCD 由粗细均匀的同种材料制成，正方形导线框每边的电阻R0＝1.0 Ω， 金属棒MN与正方形导线框的对角线长度恰好相等，金属棒MN的电 阻r=0.20 Ω．导线框放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.50 T,方向垂直导线框所在平面向里．金属棒MN与导线框接触良好，且 与导线框的对角线BD垂直放置在导线框上，金属棒的中点始终在BD 连线上．若金属棒以v=4.0 m/s的速度向右匀速运动，当金属棒运动 至AC的位置时，求（计算结果保留两位有效数字）： 图15 （1）金属棒产生的电动势大小； （2）金属棒MN上通过的电流大小和方向； （3）导线框消耗的电功率． 16．（8分）如图16所示，正方形导线框abcd的质量为m、边长为l， 导线框的总电阻为R．导线框从垂直纸面向里的水平有界匀强磁场的上 方某处由静止自由下落，下落过程中，导线框始终在与磁场垂直的竖直 平面内，cd边保持水平．磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向 里，磁场上、下两个界面水平距离为l已．知cd边刚进入磁场时线框 恰好做匀速运动．重力加速度为g． （1）求cd边刚进入磁场时导线框的速度大小． （2）请证明：导线框的cd边在磁场中运动的任意瞬间，导线框克 服安培力做功的功率等于导线框消耗的电功率．图16 （3）求从导线框cd边刚进入磁场到ab边刚离开磁场的过程中，导 线框克服安培力所做的功． 17．（8分）图17（甲）为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n=100、电阻r=10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90 Ω，与R并联的交流电压表为理想电表．在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量φ随时间t按图17（乙）所示正弦规律变化．求： （1）交流发电机产生的 电动势最大值；