河南省郑州市2019届高三物理三模考试试题(含解析) 下载本文

管电阻测量值等于真实值.

13.翼型飞行器有很好的飞行性能,其原理是通过对降落伞的调节,使空气升力和空气阻力都受到影响,同时通过控制动力的大小而改变飞行器的飞行状态。已知飞行器的动力F始终与飞行方向相同,空气升力F1与飞行方向垂直,大小与速度的平方成正比,即F1=C1v2;空气阻力F2与飞行方向相反,大小与速度的平方成正比,即F2=C2v。其中C1、C2相互影响,可由运动员调节,满足如图甲所示的关系。飞行员和装备的总质量为m=90kg。(重力加速度取g=10m/s)

2

2

(1)若飞行员使飞行器以速度v1=m/s在空中沿水平方向匀速飞行,如图乙所示.结合甲图计算,飞行器受到的动力F为多大? (2)若飞行员使飞行器在空中

某一水平面内做匀速圆周运动,如图丙所示,在此过程中调节

C1=5.0N·s2/m2,机翼中垂线和竖直方向夹角为θ=37°,求飞行器做匀速圆周运动的半径r和速度v2大小.(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8) 【答案】(1)F=750N ;(2)r=30m;v2=15m/s 【解析】

2【详解】(1)选飞行器和运动员为研究对象,由受力分析可知在竖直方向上有:mg?C1v1

得:C1=3N?s2/m2

由C1、C2关系图象可得:C2=2.5N?s/m 在水平方向上,动力和阻力平衡:F=F2

2又F2?C2v1

解得:F=750N

(2)设此时飞行器飞行速率为v2,所做圆周运动半径为r,F1与竖直方向夹角为θ,在竖直

的2

2

2方向所受合力为零,有:mg?C1v2cos?

2v2水平方向合力提供向心力,有:Cvsin??m

r212联立解得:r=30m;v2=15m/s

四、计算题(本大题共3小题,共40.0分)

14.如图所示,空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T.在匀强磁场区域内,有一对光滑平行金属导轨,处于同一水平面内,导轨足够长,导轨间距L=1m,电阻可忽略不计。质量均为m=lkg,电阻均为R=2.5Ω的金属导体棒MN和PQ垂直放置于导轨上,且与导轨接触良好。先将PQ暂时锁定,金属棒MN在垂直于棒的拉力F作用下,由静止开始以加速度a=0.4m/s2向右做匀加速直线运动,5s后保持拉力F的功率不变,直到棒以最大速度vm做匀速直线运动.

(1)求棒MN的最大速度vm;

(2)当棒MN达到最大速度vm时,解除PQ锁定,同时撤去拉力F,两棒最终均匀速运动.求解除

PQ棒锁定后,到两棒最终匀速运动的过程中,电路中产生的总焦耳热.

(3)若PQ始终不解除锁定,当棒MN达到最大速度vm时,撤去拉力F,棒MN继续运动多远后停下来?(运算结果可用根式表示)

【答案】(1)vm?25m/s (2)Q=5 J (3)x?405m 【解析】

【详解】(1)棒MN做匀加速运动,由牛顿第二定律得:F-BIL=ma 棒MN做切割磁感线运动,产生的感应电动势为:E=BLv 棒MN做匀加速直线运动,5s时速度为:v=at1=2m/s 在两棒组成的回路中,由闭合电路欧姆定律得:I?E 2RB2L2at联立上述式子,有:F?ma?

2R代入数据解得:F=0.5N 5s时拉力F的功率为:P=Fv 代入数据解得:P=1W

P?BImL?0 棒MN最终做匀速运动,设棒最大速度为vm,棒受力平衡,则有:vmIm?BLvm 2R代入数据解得:vm?25m/s

(2)解除棒PQ后,两棒运动过程中动量守恒,最终两棒以相同的速度做匀速运动,设速度大小为v′,则有:mvm?2mv?

设从PQ棒解除锁定,到两棒达到相同速度,这个过程中,两棒共产生的焦耳热为Q,由能量守恒定律可得:Q?121mvm??2mv?2 22代入数据解得:Q=5J;

(3)棒以MN为研究对象,设某时刻棒中电流为i,在极短时间△t内,由动量定理得:-BiL△t=m△v 对式子两边求和有:?(?BiL?t)??(m?vm) 而△q=i△t 对式子两边求和,有:??q??(i?t) 联立各式解得:BLq=mvm, 又对于电路有:q?It?Et 2R由法拉第电磁感应定律得:E?又q?BLx tBLx 2R代入数据解得:x?405m

15.如图所示,在粗细均匀的U形管右侧,用水银封闭一段长为L1=19cm、温度为T1=280K的

气体,稳定时,左右两管水银面高度差为h=6cm.已知大气压强为p0=76 cmHg.

(1)给右管密闭气体缓慢加热,当右管内气体温度为多少时,两管水银面等高.

(2)若不给右管密闭气体加热,而是向左管缓慢补充水银,也可使两管水银等高,求补充水银柱的长度.

【答案】(1)T2=352K (2)y=9cm 【解析】

【详解】(1)对于封闭气体有:p1=p0-ρgh=70cmHg 末态压强为:p2=76cmHg

当两管内水银面等高时,右管内水银面下降高度为:

h?3cm 2由理想气体状态方程得:又L2=L1-3=16cm 代入数据解得:T2=352K

p1sL1p2sL2? T1T2(2)设补充水银后,右管内水银面上升x,管内气体长度为L1-x 由波意耳定律有:p1sL1?p0s(L1?x) 解得:x=1.5cm

注入水银柱的长度为:y=h+2x=9cm

16.如图甲所示,一个不计重力的弹性绳水平放置,O、b、c是弹性绳上的三个质点。现让质点O从t=0时刻开始,在竖直面内做简谐运动,其位移随时间变化的振动方程为y=20sin5πt(cm),形成的简谐波同时沿该直线向Ob和Oc方向传播.在t1=0.5s时,质点b恰好第一次到达正向最大位移处,O、b两质点平衡位置间的距离L1=0.8 m,O、c两质点平衡位置间的距离L2=0.6 m.求: