历年高考物理计算大题.doc

2011年江苏高考物理(非常详细的解答)abedc图1uab/Vt/sO400-.(15分)图1为一理想变压器,ab为原线圈,ce为副线圈,d为副线圈引出的一个接头,原线圈输入正弦式交变电压的u-t图象如图2所示。若只在ce间接一只Rce=400Ω的电阻,或只在de间接一只Rde=225Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80W。⑴请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式;⑵求只在ce间接400Ω的电阻时,原线圈中的电流I1;⑶求ce和de间线圈的匝数比。13、【解析】(1)由题13-2图知,电压瞬时值(2)电压有效值,理想变压器,原线圈中的电流解得:(或)(3)设ab间匝数为n1,,由题意知,解得:,º14.(16分)如图所示,长为L、内壁光滑的直管与水平地面成30°角固定放置。将一质量为m的小球固定在管底,用一轻质光滑细线将小球与质量为M=km的小物块相连,小物块悬挂于管口。现将小球释放,一段时间后,小物块落地静止不动,小球继续向上运动,通过管口的转向装置后做平抛运动,小球在转向过程中速率不变。(重力加速度为g)⑴求小物块下落过程中的加速度大小;⑵求小球从管口抛出时的速度大小;⑶试证明小球平抛运动的水平位移总小于14、(1)(2)(k>2)(3)见解析【解析】(1)设细线中的张力为T,根据牛顿第二定律且解得:(2)设M落地时的速度大小为v,m射出管口时速度大小为v0,M落地后m的加速度为a0。根据牛顿第二定律匀变速直线运动解得:(k>2)(3)平抛运动解得因为,所以,得证。15.(16分)某种加速器的理想模型如图1所示:两块相距很近的平行小极板中间各开有一小孔a、b,两极板间电压uab的变化图象如图2所示,电压的最大值为U0、周期为T0,在两极板外有垂直纸面向里的匀强磁场。若将一质量为m0、电荷量为q的带正电的粒子从板内a孔处静止释放,经电场加速后进入磁场,在磁场中运动时间T0后恰能再次从a孔进入电场加速。现该粒子的质量增加了。(粒子在两极板间的运动时间不计,两极板外无电场,不考虑粒子所受的重力)⑴若在t=0时刻将该粒子从板内a孔处静止释放,求其第二次加速后从b孔射出时的动能;⑵现要利用一根长为L的磁屏蔽管(磁屏蔽管置于磁场中时管内无磁场,忽略其对管外磁场的影响),使图1中实线轨迹(圆心为O)上运动的粒子从a孔正下方相距L处的c孔水平射出,请在答题卡图上的相应位置处画出磁屏蔽管;⑶若将电压uab的频率提高为原来的2倍,该粒子应何时由板内a孔处静止开始加速,才能经多次加速后获得最大动能?最大动能是多少?OuabU0-U0T02T03T0t图2LL磁屏蔽管图1abc15、(1)(2)如图(3)【解析】(1)质量为m0的粒子在磁场中作匀速圆周运动,则当粒子的质量增加了,其周期增加根据题图可知,粒子第一次的加速电压粒子第二次的加速电压粒子射出时的动能解得(2)磁屏蔽管的位置如图所示(3)在时,粒子被加速,则最多连续被加速的次数,得分析可得,粒子在连续被加速的次数最多,且时也被加速的情况时,最终获得的动能最大。粒子由静止开始被加速的时刻(n=0,1,2,……).(16分)如图所示,长度为l的轻绳上端固定在O点,下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略)。在水平拉力F的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为,小球保持静止,画出此时小球的受力图,并求力F的大小。由图示位置无初速度释放小球,求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力。不计空气阻力。解析:(1)受力图见图根据平衡条件,的拉力大小F=mgtanα(2)运动中只有重力做功,系统机械能守恒则通过最低点时,小球的速度大小TFmg根据牛顿第二定律解得轻绳对小球的拉力,方向竖直向上23.(18分)利用电场和磁场,可以将比荷不同的离子分开,这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用。如图所示的矩形区域ABCD(AC边足够长)中存在垂直于纸面的匀强磁场,A处有一狭缝。离子源产生的离子,经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA边且垂于磁场的方向射入磁场,运动到GA边,被相应的收集器收集,整个装置内部为真空。已知被加速度的两种正离子的质量分别是和,电荷量均为。加速电场的电势差为U,离子进入电场时的初速度可以忽略,不计重力,也不考虑离子间的相互作用。(1)求质量为的离子进入磁场时的速率;(2)当感应强度的大小为B时,求两种离子在GA边落点的间距s;(3)在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响,实际装置中狭缝具有一定宽度。若狭缝过宽,可能使两束离子在GA边上的落点区域受叠,导致两种离子无法完全分离。设磁感应强度大小可调,GA边长为定值L,狭缝宽度为d,狭缝右边缘在A处;离子可以从狭缝各处射入磁场,入射方向仍垂直于GA边且垂直于磁场。