河南省高考物理二轮复习专项练习-05解答题基础通关训练
一、气体、固体和液体
1.如图,竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为的A、B两段细管组成,A管的内径是B管的2倍,B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长度均为。现将玻璃管倒置使A管在上方,平衡后,A管内的空气柱长度改变。求B管在上方时,玻璃管内两部分气体的压强。(气体温度保持不变,以为压强单位)
2.如图所示,粗细均匀、导热性能良好且内壁光滑的汽缸竖直放置,汽缸下部有一个阀门,缸内封闭有一定质量的理想气体,有一轻质水平隔板把汽缸分成两部分,气密性良好的隔板通过竖直弹簧与汽缸底部连接。已知汽缸的高度为,横截面积为S,初始时阀门关闭,隔板处于汽缸正中间,上下两部分气体压强均为,弹簧为原长。若打开阀门,放出一半质量的气体,关闭阀门,汽缸下部气体的体积变为原来的。整个过程系统温度保持不变,求:
(1)汽缸下部气体的压强;
(2)弹簧的劲度系数。
二、相互作用
3.将重物从高层楼房的窗外运到地面时,为安全起见,要求下降过程中重物与楼墙保持一定的距离。如图,一种简单的操作方法是一人在高处控制一端系在重物上的绳子P,另一人在地面控制另一根一端系在重物上的绳子Q,二人配合可使重物缓慢竖直下降。若重物的质量,重力加速度大小,当P绳与竖直方向的夹角时,Q绳与竖直方向的夹角
(1)求此时P、Q绳中拉力的大小;
(2)若开始竖直下降时重物距地面的高度,求在重物下降到地面的过程中,两根绳子拉力对重物做的总功。
三、全反射
4.一细束单色光在三棱镜的侧面上以大角度由D点入射(入射面在棱镜的横截面内),入射角为i,经折射后射至边的E点,如图所示,逐渐减小i,E点向B点移动,当时,恰好没有光线从边射出棱镜,且。求棱镜的折射率。
四、光的折射
5.如图所示为某玻璃砖的截面图,截面为圆心角的扇形,圆心为O、半径为R,其中。一束单色光从D点垂直AO边射入玻璃砖,到达圆弧AC上时恰好发生全反射。已知D点与O点之间的距离为,光在真空中的传播速度为c,不考虑光的多次反射。求∶
(1)玻璃砖对该光的折射率;
(2)单色光从OB边射出玻璃砖时的折射角;
(3)单色光从入射玻璃砖到从OB边射出玻璃砖所用的时间。
6.如图所示,ABC为某玻璃砖的截面图,AB为半径为R的半圆弧面,AC为半径为2R的四分之一圆弧面,两圆弧面相切于A点,从B点射出一束单色光,照射到AB圆弧面上的D点,BD弧长为AB弧长的三分之一,折射光线DE与BC平行,光在真空中传播的速度为c,求:
(1)玻璃砖对光的折射率;
(2)光在玻璃砖中由D点到E点传播的时间。
7.某边长为的等边三角形发光元件放在半径为R的半球形透明介质上表面,其中心与半球形圆心重合,光在空气中的速度大小为c,不考虑反射。求:
(1)若介质的折射率为n,从三角形顶点发出的光到达半球形底部A的时间;
(2)要使三角形发光元件发出的光都能从球面射出,介质的折射率应该满足的条件。
8.如图,一折射率为的棱镜的横截面为等腰直角三角形,,BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜,若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A,求M点到A点的距离。
五、磁场
9.如图所示,在边长为的正方形区域内,有沿方向的匀强电场和垂直于纸面的匀强磁场。一个质量为,电荷量为带电的粒子(不计重力)从原点进入场区,恰好能以的速度沿直线匀速通过场区。
(1)分析推断粒子的初速度方向,判定磁感应强度方向。
(2)若撤去电场,只保留磁场,其他条件不变,该带电粒子恰好从点离开场区,求磁感应强度的大小。
(3)若撤去磁场,只保留电场,其他条件不变,求粒子离开场区的位置。
六、抛体运动
10.一倾角的斜坡截面图如图所示,某同学从斜坡上将小石块水平向右抛出,小石块落到了斜坡上。已知小石块出手时到斜坡的垂直距离,离开手时的速度大小。忽略空气阻力,取,,。求:
(1)小石块在空中运动的时间;
(2)小石块抛出点与落点之间的距离。
11.如图,一长度的均匀薄板初始时静止在一光滑平台上,薄板的右端与平台的边缘O对齐。薄板上的一小物块从薄板的左端以某一初速度向右滑动,当薄板运动的距离时,物块从薄板右端水平飞出;当物块落到地面时,薄板中心恰好运动到O点。已知物块与薄板的质量相等。它们之间的动摩擦因数,重力加速度大小。求
(1)物块初速度大小及其在薄板上运动的时间;
(2)平台距地面的高度。
七、牛顿运动定律
12.如图,在一段水平光滑直道上每间隔铺设有宽度为的防滑带。在最左端防滑带的左边缘静止有质量为的小物块P,另一质量为的小物块Q以的速度向右运动并与P发生正碰,且碰撞时间极短。已知碰撞后瞬间P的速度大小为,P、Q与防滑带间的动摩擦因数均为,重力加速度大小。求:
(1)该碰撞过程中损失的机械能;
(2)P从开始运动到静止经历的时间。
八、静电场
13.流式细胞仪可对不同类型的细胞进行分类收集,其原理如图所示。仅含有一个A细胞或B细胞的小液滴从喷嘴喷出(另有一些液滴不含细胞),液滴质量均为。当液滴穿过激光束、充电环时被分类充电,使含A、B细胞的液滴分别带上正、负电荷,电荷量均为。随后,液滴以的速度竖直进入长度为的电极板间,板间电场均匀、方向水平向右,电场强度大小为。含细胞的液滴最终被分别收集在极板下方处的A、B收集管中。不计重力、空气阻力以及带电液滴间的作用。求:
(1)含A细胞的液滴离开电场时偏转的距离;
(2)A、B细胞收集管的间距。
14.如图,等边位于竖直平面内,AB边水平,顶点C在AB边上方,3个点电荷分别固定在三角形的三个顶点上。已知AB边中点M处的电场强度方向竖直向下,BC边中点N处的电场强度方向竖直向上,A点处点电荷的电荷量的绝对值为q,求
(1)B点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负;
(2)C点处点电荷的电荷量。
九、动量及其守恒定律
15.如图,物块A、B并排放在光滑水平面上,A上固定一竖直轻杆,用一长的细线将小球C(可看成质点)竖直悬挂在轻杆上O点,A、B、C质量均为。初始时,物块A、B均固定在水平面上,质量为的子弹以某一水平初速度射入小球C(射入时间极短且未射出),小球C恰能到达与O点等高的P点。取重力加速度,不计空气阻力。
(1)求子弹初速度的大小。
(2)若解除物块A、B的固定,子弹仍以相同初速度射入小球C(射入时间极短且未射出),求:
Ⅰ.小球C能上升的最大高度;
Ⅱ.物块B速度的最大值和刚达到最大值瞬间细线中拉力的大小。
十、电磁感应
16.如图,一不可伸长的细绳的上端固定,下端系在边长为的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平,其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为;在到时间内,磁感应强度大小随时间t的变化关系为。求:
(1)时金属框所受安培力的大小;
(2)在到时间内金属框产生的焦耳热。
试卷第1页,共3页
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《河南省高考物理二轮复习专项练习-05解答题基础通关训练》参考答案
1.,
【详解】设B管在上方时上部分气压为pB,则此时下方气压为pA,此时有
倒置后A管气体压强变小,即空气柱长度增加1cm,A管中水银柱减小1cm,A管的内径是B管的2倍,则
可知B管水银柱增加4cm,空气柱减小4cm;设此时两管的压强分别为、,所以有
倒置前后温度不变,根据玻意耳定律对A管有
对B管有
其中
联立以上各式解得
2.(1)
(2)
【详解】(1)下部分气体放气后压强为,放出的气体压强若也为,则与剩余气体体积相同,根据玻意耳定律得
解得
(2)对上部分气体,根据玻意耳定律得
对活塞受力分析有
根据胡克定律得
联立得
3.(1),;(2)
【详解】(1)重物下降的过程中受力平衡,设此时P、Q绳中拉力的大小分别为和,竖直方向
水平方向
联立代入数值得
,
(2)整个过程根据动能定理得
解得两根绳子拉力对重物做的总功为
【点睛】
4.1.5
【详解】
因为当时,恰好没有光线从AB边射出,可知光线在E点发生全反射,设临界角为C,则
由几何关系可知,光线在D点的折射角为
则
联立可得
n=1.5
5.(1)
(2)45°
(3)
【详解】(1)
如图所示,D点与O点之间的距离为R,则光线在AC弧上的入射角为45°,依题意,全反射临界角C=45°
由
解得=;
(2)
如图所示,光线在AC弧反射后到达OB边,由几何关系得其入射角
由折射定律
有
解得;
(3)由
得光线在此玻璃砖中的传播速度
由前面图可知,光在玻璃中的传播路程x=R+R+Rtan30°
得
由
解得传播时间。
6.(1)
(2)
【详解】(1)根据题意可知,∠DOB=60°,∠DOF=30°
根据几何关系,光在D点的入射角i=60°
折射角
因此玻璃砖对光的折射率
(2)根据几何关系有,
那么
则
根据光的折射率公式有
光在玻璃砖中由D点到E点传播的时间
联立以上各式解得
7.(1)
(2)
【详解】(1)设三角形某一顶点到圆心的距离为h,到底部A的距离为s,由几何关系
,,
联立得光线从到底部A的时间
(2)由正弦定理
α等于90°时,θ最大,此时
解得
故折射率应满足。
8.
【详解】由题意可知做出光路图如图所示
光线垂直于BC方向射入,根据几何关系可知入射角为45°;由于棱镜折射率为,根据
有
则折射角为30°;,因为,所以光在BC面的入射角为
根据反射定律可知
根据几何关系可知,即为等腰三角形,则
又因为与相似,故有
由题知
联立可得
所以M到A点的距离为
9.(1)初速度沿方向;磁场垂直于纸面向外
(2)
(3)
【详解】(1)因为粒子匀速运动且电场力沿方向,故洛伦兹力沿-方向,而速度与垂直,所以初速度沿方向。洛伦兹力沿方向,根据左手定则可判定磁场垂直于纸面向外。
(2)如图
对黑色直角三角形,根据勾股定理
解得
又由
(3)设粒子从右边界离开,则
水平
竖直
又
综合可得
故假设成立。
粒子离开场区的具体位置为
10.(1)1s
(2)
【详解】(1)将小石块的初速度、重力加速度均沿斜面和垂直斜面分解,则沿斜面的分速度大小
垂直斜面的分速度大小
沿斜面方向的加速度大小
垂直斜面向下的加速度大小
规定垂直斜面向下为正方向,则
解得(舍去)
(2)小石块沿斜面方向上运动的位移
解得
则小石块抛出点与落点之间的距离
解得
11.(1)4m/s;;(2)
【详解】(1)物块在薄板上做匀减速运动的加速度大小为
薄板做加速运动的加速度
对物块
对薄板
解得
(2)物块飞离薄板后薄板得速度
物块飞离薄板后薄板做匀速运动,物块做平抛运动,则当物块落到地面时运动的时间为
则平台距地面的高度
【点睛】
12.(1)24.5J
(2)5s
【详解】(1)P、Q与发生正碰,由动量守恒定律
由能量守恒定律
联立可得,
(2)对物块P受力分析由牛顿第二定律
物块P在第一个防滑带上运动时,由运动学公式,
解得
则物块P在第一个防滑带上运动的时间为
物块P在光滑的直道上做匀速直线运动,则
解得
物块P在第二个防滑带上运动时,由运动学公式,
解得
则物块P在第二个防滑带上运动的时间为
物块P在光滑的直道上做匀速直线运动,则
解得
由以上条件可知,物块P最终停在第三个防滑带上,由运动学公式
可得物块P在第三个防滑带上运动的时间为
故物块P从开始运动到静止经历的时间为
13.(1)
(2)0.11m
【详解】(1)由题意可知含A细胞的液滴在电场中做类平抛运动,垂直于电场方向则
沿电场方向
由牛顿第二定律
解得含A细胞的液滴离开电场时偏转的距离为
(2)含A细胞的液滴离开电场后做匀速直线运动,则
则
联立解得
有对称性可知则A、B细胞收集管的间距
14.(1),A、B、C均为正电荷;(2)
【详解】(1)因为M点电场强度竖直向下,则C为正电荷,根据场强的叠加原理,可知A、B两点的电荷在M点的电场强度大小相等,方向相反,则B点电荷带电量为,电性与A相同,又点电场强度竖直向上,可得处电荷在点的场强垂直BC沿AN连线向右上,如图所示
可知A处电荷为正电荷,所以A、B、C均为正电荷。
(2)如图所示
由几何关系
即
其中
解得
15.(1)
(2)Ⅰ:;Ⅱ:1.6m/s,
【详解】(1)设子弹的速度为,击中C后,二者共同的速度为,由动量守恒
当C达到P点时,由机械能守恒
联立求解得:,
(2)Ⅰ:设小球C到最高点时速度为,由动量守恒
由机械能守恒
解得
Ⅱ:设C再次回到最低点时速度为,此时木块A、B恰好分离,B的速度有最大值,由动量守恒
由机械能守恒
解得,
在最低点,由牛顿第二定律
代入数据可得
16.(1);(2)0.016J
【详解】(1)金属框的总电阻为
金属框中产生的感应电动势为
金属框中的电流为
t=2.0s时磁感应强度为
金属框处于磁场中的有效长度为
此时金属框所受安培力大小为
(2)内金属框产生的焦耳热为
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