2020届高考人教物理一轮过关优题：计算题练习（3份）word版含答案

2020届高考人教物理一轮过关优题：计算题练习（1）及答案 1、如图所示，在一个倾角θ=30°的斜面上建立x轴，O为坐标原点，在x轴正向空间有一个匀强电场，场强大小E=4.5×106 N/C，方向与x轴正方向相同，在O处放一个电荷量q=5.0×10-6 C，质量m=1 kg带负电的绝缘物块。物块与斜面间的动摩擦因数μ=，沿x轴正方向给物块一个初速度v0=5 m/s，如图所示。(g取10 m/s2)求： (1)物块沿斜面向下运动的最大距离为多少。 (2)到物块最终停止时系统因摩擦产生的热量共为多少。 【解题指导】解答本题应注意以下三点： (1)物块速度减到0时向下运动的距离最大。 (2)由受力情况判断物块能否停在x轴正方向。 (3)由功能关系求解因摩擦产生的热量。 【解析】(1)设物块向下运动的最大距离为 xm，由动能定理得： mgsin θ·xm-μmgcos θ·xm-qExm=0-m 代入数据解得：xm=0.5 m (2)因qE>mgsin θ+μmgcos θ，物块不可能停止在 x轴正向，设最终停在 x轴负向且离O点为 x 处，整个过程电场力做功为零，由动能定理得： -mgxsin θ-μmgcos θ(2xm+x)=0-m 代入数据解得：x=0.4 m 因摩擦产生的热量：Q=μmgcos θ·(2xm+x) 代入数据解得：Q=10.5 J 答案：(1)0.5 m　(2)10.5 J 2、消防队员为缩短下楼的时间，往往抱着竖直的杆直接滑下。假设一名质量为60 kg、训练有素的消防队员从七楼(即离地面18 m的高度)抱着竖直的杆以最短的时间滑下。已知杆的质量为200 kg，消防队员着地的速度不能大于6 m/s，手和腿对杆的最大压力为1 800 N，手和腿与杆之间的动摩擦因数为0.5，设当地的重力加速度 g取10 m/s2。假设杆是固定在地面上的，杆在水平方向不移动。试求： (1)消防队员下滑过程中的最大速度。 (2)消防队员下滑过程中杆对地面的最大压力。 (3)消防队员下滑的最短时间。 【解析】(1)消防队员开始阶段自由下落的末速度即为下滑过程的最大速度vm，有2gh1= 消防队员受到的滑动摩擦力 Ff=μFN=0.5×1800 N=900 N。 减速阶段的加速度大小： a==5 m/s2 减速过程的位移为h2， 由-v2=2ah2 又h=h1+h2 以上各式联立可得：vm=12 m/s。 (2)以杆为研究对象得： FN=Mg+Ff=2 900 N。 根据牛顿第三定律得，杆对地面的最大压力为2 900 N。 (3)最短时间为 tmin=+=2.4 s。 答案：(1)12 m/s　(2)2 900 N　(3)2.4 s 3、如图所示，边长L=0.2 m的正方形abcd区域(含边界)内，存在着垂直于区域的横截面(纸面)向外的匀强磁场，磁感应强度B=5.0×10-2 T。带电平行金属板MN、PQ间形成了匀强电场E(不考虑金属板在其他区域形成的电场)，MN放在ad边上，两板左端M、P恰在ab边上，两板右端N、Q间有一绝缘挡板EF。EF中间有一小孔O，金属板长度、板间距、挡板长度均为l=0.1 m。在M和P的中间位置有一离子源S，能够正对孔O不断发射出各种速率的带正电离子，离子的电荷量均为q=3.2×10-19 C，质量均为m=6.4×10-26 kg。不计离子的重力，忽略离子之间的相互作用及离子打到金属板或挡板上后的反弹。 (1)当电场强度E=104 N/C时，求能够沿SO连线穿过孔O的离子的速率。 (2)电场强度取值在一定范围时，可使沿SO连线穿过O并进入磁场区域的离子直接从bc边射出，求满足条件的电场强度的范围。 【解析】(1)穿过孔O的离子在金属板间需满足 qv0B=Eq 代入数据得v0=2.0×105 m/s (2)穿过孔O的离子在金属板间仍需满足qvB=Eq 离子穿过孔O后在磁场中做匀速圆周运动，有 qvB=m 由以上两式得E= 从bc边射出的离子，其临界轨迹如图线①，对应轨迹半径最大，对应的电场强度最大，由几何关系可得r1=0.1 m 由此可得E1=1.25×103 N/C 从bc边射出的离子，轨迹半径最小时，其临界轨迹如图线②，对应的电场强度最小，由几何关系可得2r2+=L 所以r2=0.075 m 由此可得E2=9.375×102 N/C 所以满足条件的电场强度的范围为： 9.375×102 N ... ...