2020年高考物理计算题(共29题)

学生错题之计算题（共29题）计算题力学部分：（共12题） (1)计算题电磁学部分：（共13题） (12)计算题气体热学部分：（共3题） (30)计算题原子物理部分：（共1题） (33)计算题力学部分：（共12题）1.长木板A静止在水平地面上，长木板的左端竖直固定着弹性挡板P，长木板A的上表面分为三个区域，其中PO 段光滑，长度为1 m；OC段粗糙，长度为1.5 m；CD段粗糙，长度为1.19 m。

可视为质点的滑块B静止在长木板上的O点。

已知滑块、长木板的质量均为1 kg，滑块B与OC段动摩擦因数为0.4，长木板与地面间的动摩擦因数为0.15。

现用水平向右、大小为11 N的恒力拉动长木板，当弹性挡板P将要与滑块B相碰时撤去外力，挡板P与滑块B发生弹性碰撞，碰后滑块B最后停在了CD段。

已知质量相等的两个物体发生弹性碰撞时速度互换，g=10 m／s2，求：（1）撤去外力时，长木板A的速度大小；（2）滑块B与木板CD段动摩擦因数的最小值；（3）在（2）的条件下，滑块B运动的总时间。

答案：（1）4m/s （2）0.1（3）2.45s【解析】（1）对长木板A由牛顿第二定律可得，解得；由可得v=4m/s；（2）挡板P与滑块B发生弹性碰撞，速度交换，滑块B以4m/s的速度向右滑行，长木板A静止，当滑上OC段时，对滑块B有，解得滑块B的位移；对长木板A有；长木板A的位移，所以有，可得或（舍去）（3）滑块B匀速运动时间；滑块B在CD段减速时间；滑块B从开始运动到静止的时间2.如图所示，足够宽的水平传送带以v0=2m／s的速度沿顺时针方向运行，质量m=0.4kg的小滑块被光滑固定挡板拦住静止于传送带上的A点，t=0时，在小滑块上施加沿挡板方向的拉力F，使之沿挡板做a=1m／s2的匀加速直线运动，已知小滑块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度g=10m／s2，求：（1）t=0时，拉力F的大小及t=2s时小滑块所受摩擦力的功率；（2）请分析推导出拉力F与t满足的关系式。

答案：（1）0.4N；（2）【解析】（1）由挡板挡住使小滑块静止的A点，知挡板方向必垂直于传送带的运行方向；t=0时对滑块：F=ma解得F=0.4N；t=2s时，小滑块的速度v=at=2m/s摩擦力方向与挡板夹角，则θ=450此时摩擦力的功率P=μmgcos450v，解得（2）t时刻，小滑块的速度v=at=t，小滑块所受的摩擦力与挡板的夹角为由牛顿第二定律解得（N）3.某研究所正在研究一种电磁刹车装置，试验小车质量m=2kg，底部有一个匝数n=10匝边长L=0.1m水平放置的正方形线圈，线圈总电阻r=1Ω，在试验中，小车从轨道起点由静止滑下，进入水平轨道，两根平行直导轨间分布若干等间距的匀强磁场B=1.0T，磁场区域的宽度和无磁场区域的宽度均为d=0.1m，磁场方向竖直向上，整个运动过程中不计小车所受的摩擦及空气阻力，小车在骨雕连接处运动时无能量损失，当试验小车从h=1.25m高度无初速度释放，（小车可简化为正方形线圈，进入前边与磁场边界平行）（1）求车下线圈刚进入磁场边界时产生感应电动势的大小；（2）求车下线圈完全通过第一个磁场区域的过程中线圈产生的热量；（3）求车下线圈刚进入第k个磁场区域时，线圈的电功率。

答案：（1）5V（2）1J（3）【解析】（1）小车下滑过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：mgh＝m v02，解得：v0＝＝5m/s，小车进入磁场时线圈产生的感应电动势：E=nBLv=10×1×0.1×5=5V；（2）由动量定理得：-nBILt=mv1-mv0，解得：v1=4.9m/s，线圈产生的热量：Q＝＝1J；（3）完整第k-1的磁场时，由动量定理得：−2＝mv k−1−mv k，解得：v k−1＝v0−2(k−1)＝线圈的功率：4如图所示，一均匀直导体棒质量为m，长为2l，电阻为r，其两端放在位于水平面内间距为l的光滑平行导轨上，并与之良好接触，棒左侧两导轨之间连接一个可控负载电阻（图中未画出）；导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨所在平面．开始时，（设此时刻t=0时刻），给导体棒一个平行于导轨的初速度v0，在棒的速度由v0变为v1的过程中，通过控制负载电阻的阻值使棒中的电流I保持恒定，导体棒一直在磁场中运动．若不计导轨的电阻，求此过程中（1）负载电阻的阻值随时间的变化规律（2）负载电阻所产生的热量5（16分）调节水龙头，让水一滴滴流出，在下方放一盘子，调节盘子高度，使一滴水滴碰到盘子时，恰有另一滴水滴开始下落，而空中还有一滴正在下落中的水滴，测出水龙头到盘予的距离为h （m），从第一滴开始下落时计时，到第n滴水滴落在盘子中，共用去时间t （s）：求：（1）此时第（n+1）滴水滴与盘子的距离为多少？（2）当地的重力加速度为多少？（1）（2）答案及评分标准（1）空中第n+2滴、第n+1滴、第n滴三滴水满足初速度为0的匀加速直线运动，设两段位移分别为h1、h2所以有：h1：h2=1：3故（2分）即此时第n+1滴水距离盘子的高度为（2分）（2）由第一滴水开始下落计时，第n滴水落到盘子的时候耗时t得每两滴水落到盘子的时间T=t/n+1；每滴水落到盘子的时间；（3分）又据（2分）得（3分）6．2017年4月16日，国产大飞机C919在上海浦东机场进行了首次高速滑行测试。

某次测试中，C919在平直跑道上由静止开始匀加速滑行，经t 1=20s 达到最大速度vm=288km/h ，之后匀速滑行一段时间，再匀减速滑行，最后停下来。

若滑行总距离x=3200m ，且减速过程的加速度大小与加速过程的加速度大小相等，取g=10m/s²。

（1）求C919减速滑行时的加速度大小；（2）若C919的质量m=8×104kg ，加速过程中飞机受到的阻力恒为自身重量的0.1倍，求飞机加速过程中发动机产生的推力大小；（3）求C919在整个滑行过程中的平均速度大小。

（结果保留一位小数）6．(1) 24/a m s '= （2）5410F N =⨯ (3) 53.3/v m s =【解析】（1）由题意可知180/m v at m s ==，解得24/a m s =由于减速过程和加速过程的加速度大小相等，故2'4/a m s =。

（2）加速过程F kmg ma -=，解得5410F N =⨯，（3）加速过程120t s =， 21218002x at m == 减速过程220t s =， 22218002x a t m ='= 匀速过程12320mx x x t s v --== 故全程的平均速度大小12353.3/x v m s t t t ==++。

7．如图所示，在水平面上有一个倾角为45°的光滑斜面体ABC ,其直角边长为3h =0.45m,现有一个质量为m 的小球在距离C 点水平距离为h 、竖直距离为2h 的P 点由静止释放，小球与斜面弹性碰撞后恰好切入距C 点不远处的光滑六分之一圆弧DE 中，小球运动到圆弧最低点E 处与另一个质量也为m 的滑块碰撞后粘合在一起在粗糙水平面上滑行s=0.6m停下。

已知圆弧的半径R=0.4m,取重力加速度g=10m/s2。

求：（1）C点与圆弧端点D的竖直高度差及滑块与粗糙水平面的动摩擦因数；（2）若将小球放在E处，在水平轨道上2s处作用一水平外力F在滑块上，使之运动到E处与小球粘合，该力在什么范围内粘合体能在圆弧上运动且不脱离圆弧轨道?7．（1）；（2）【解析】（1）小球自由下落时由得；小球与斜面弹性碰撞时可将分解为垂直和平行斜面的分量，其中平行分量不变，垂直分量等大反弹，再次合成时小球的速度恰好水平向右，大小仍为，即碰后小球被水平弹出做平抛运动；平抛后恰好能切入圆弧中由和；解得，；平抛过程中由；得C、D两点的竖直距离为；小球下滑过程中，由，得；二者粘合过程中动量守恒，由，得；粘合体在水平面上滑行时，由，得；（2）滑块行外力F下返回到E点，则有；在E点粘合时；欲使站合体能过E点，则，代入整理得；若粘合体恰运动到D点，由，代入整理得；故该力的范围为。

8．如图所示，倾角为30º的光滑斜面固定在水平地面上，质量均为m的物块A与物块B并排放在斜面上，斜面底端固定着与斜面垂直的挡板P，轻质弹簧一端固定在挡板上，另一端与物块A连接，A、B处于静止状态。

若A、B粘结在一起，用一沿斜面向上的力F T缓慢拉物块B。

当拉力为时，A的位移为L；若A、B不粘结，用一沿斜面向上的恒力F作用在B上，当物块A的位移为L时，A、B恰好分离。

重力加速度为g，不计空气阻力，求：（1）恒力F的大小；（2）请推导F T与物体A的位移l之间的函数关系并画出F T-l图象，借鉴v-t图象求直线运动位移的思想和方法计算A缓慢运动过程中F T做功大小；（3）A、B不粘结，A与B刚分离时的速度大小。

8．（1）（2）（3）【解析】（1）设弹簧劲度系数为k，当A、B缓慢移动L时弹簧的压缩量为x，沿斜面方向根据平衡条件可得：当A、B恰好分离时二者之间的弹力恰好为零，对A应用牛顿第二定律得：对系统应用牛顿第二定律可得：联立上式可得：;（2）初始A、B静止时弹簧的压缩量为，可得：当A的位移为时弹簧的压量，根据平衡：可得：当A的位移为L时，，解得：，所以：，画出图象如图所示：A缓慢运动到位移，图像与坐标轴所围面积如图中阴影部分表示：所以做功大小；（3）设A通过的位移为L的过程中弹簧弹力做功大小为W，分别对两个过程应用动能定理可得：联立可得：。

点睛：本题要分析清楚两个物体的运动过程，对于缓慢的情形，运用平衡条件研究．运用动能定理解题，关键选择合适的研究过程，分析过程中有哪些力做功。

9．如图所示，一足够长的水平传送带以速度v0匀速运动，质量均为m的小物块P和小物块Q由通过滑轮组的轻绳连接，轻绳足够长且不可伸长．某时刻物块P从传送带左端以速度2v0冲上传送带，P与定滑轮间的绳子水平．已知物块P与传送带间的动摩擦因数μ=0．25，重力加速度为g，不计滑轮的质量与摩擦．求：（1）运动过程中小物块P、Q的加速度大小之比；（2）物块P刚冲上传送带到右方最远处的过程中，PQ系统机械能的改变量．9．（1）（2）0【解析】试题分析: 设P的位移、加速度大小分别为x1、a1，Q的位移、加速度大小分别为x2、a2，由图可知,Q通过动滑轮提升，易知P、Q的位移关系始终满足P的位移是Q位移的两倍，即x1=2 x2，（2分）由（2分）易得a1=2a2 即（2分）（2）分别以P、Q为研究对象，由牛顿第二定律可求出加速度对P加速度方向向左有：μmg+T=ma1 （1分）对Q加速度方向向下有：mg﹣2T=ma2 （1分）解得：a1=0．6g a2=0．3g （2分）P先减速到与传送带速度相同，设位移为x1（2分）共速后，由于f=μmg＜0．5mg，P不可能随传送带一起匀速运动，继续向右减速，设此时P加速度为a1′，Q的加速度为（1分）对P加速度方向向左，摩擦力方向向右有：T﹣μmg=ma1′（1分）对Q加速度方向向下有：mg﹣2T=ma2′（1分）解得：a1′=0．2g a2′=0．1g （2分）设减速到0位移为x 2； （1分）PQ 系统机械能的改变量等于摩擦力对P 做的功，△E=﹣μmgx 1+μmgx 2=0 （2分）考点：功能关系、传送带、牛顿第二定律【名师点睛】本题主要考察了动能定理及运动学基本公式的应用，要求同学们能正确分析物体的运动情况，由图可知，P 与Q 的位移关系始终满足P 的位移是Q 的位移的2倍，结合：求得加速度的比值；分别以P 与Q 为研究的对象，由牛顿第二定律求出加速度，然后结合运动学的公式，求出P 与传送带的速度相等之前的位移；当P 的速度与传送带相等后，分析摩擦力与绳子的拉力的关系，判断出P 将继续减速，求出加速度，在结合运动学的公式求出位移，最后由功能关系求出机械能的该变量．10．如图所示，光滑的杆MN 水平固定，物块A 穿在杆上，可沿杆无摩擦滑动，A 通过长度为L 的轻质细绳与物块B 相连，A 、B 质量均为m 且可视为质点。