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1、(江蘇專版)2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 計(jì)算題押題練(三)(含解析)
1.如圖所示,豎直放置的固定平行光滑導(dǎo)軌ce、df的上端連一阻值R0=3 Ω的電阻,導(dǎo)體棒ab水平放置在一水平支架MN上并與豎直導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好,在導(dǎo)軌之間有圖示方向磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系式為B=2t(T),abdc為一正方形,導(dǎo)軌寬L=1 m,導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m=0.2 kg,電阻R=1 Ω,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。(g取10 m/s2)求:
(1)t=1 s時(shí)導(dǎo)體棒ab對(duì)水平支架MN壓力的大小;
(2)t=1 s以后磁場(chǎng)保持恒定,某時(shí)刻撤去支架MN使ab從靜止開始下落,求ab下落過程中達(dá)到的最大速度vm的
2、大小以及ab下落速度v=1 m/s時(shí)的加速度大小。
解析:(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):
E=S=2×1 V=2 V
根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得:
I== A=0.5 A
t=1 s時(shí),B=2 T,
此時(shí)導(dǎo)體棒ab受到的安培力
F安=BIL=2×0.5×1 N=1 N,
由左手定則可知方向豎直向上
根據(jù)平衡條件得:FN=mg-F安=1 N。
由牛頓第三定律得導(dǎo)體棒ab對(duì)水平支架MN的壓力FN′=FN=1 N,方向豎直向下。
(2)t=1 s時(shí),B=2 T,撤去支架MN后,ab向下做切割磁感線運(yùn)動(dòng),受豎直向下的重力和豎直向上的安培力作用,當(dāng)F安與ab棒的重力相
3、等時(shí)達(dá)到最大速度
由:E=BLvm,I=,F(xiàn)安=BIL=mg,
聯(lián)立得:=mg
代入數(shù)據(jù)解得:vm=2 m/s
當(dāng)v=1 m/s時(shí),由牛頓第二定律得mg-=ma
代入數(shù)據(jù)解得:a=5 m/s2。
答案:(1)1 N (2)2 m/s 5 m/s2
2.如圖所示,勁度系數(shù)為k=100 N/m的輕質(zhì)彈簧水平放置,左端固定在豎直墻壁上,右端與質(zhì)量為m=3 kg的小物塊相連,小物塊另一側(cè)與一根不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線相連,細(xì)線另一端固定在天花板上,當(dāng)細(xì)線與豎直方向成53°時(shí),小物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)且恰好對(duì)水平地面無壓力。(g取10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)求:
4、(1)此時(shí)細(xì)線的拉力大??;
(2)若小物塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,則剪斷細(xì)線瞬間小物塊的加速度;
(3)剪斷細(xì)線后,經(jīng)過一段時(shí)間小物塊獲得最大動(dòng)能,則此過程因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能。
解析:(1)由受力平衡有:mg=Tcos 53°,解得:T=50 N。
(2)剪斷細(xì)線瞬間,地面對(duì)物塊產(chǎn)生支持力,有:FN=mg
彈簧的彈力在剪斷細(xì)線瞬間未發(fā)生改變,有:F彈=Tsin 53°
由牛頓第二定律有:F彈-μFN=ma
解得:a=10 m/s2,方向水平向左。
(3)當(dāng)F彈′=μFN時(shí),物塊動(dòng)能最大,設(shè)此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為x1
則有:F彈′=μFN=kx1,解得
5、:x1=0.1 m
開始彈簧的伸長(zhǎng)量為x,則有:F彈=Tsin 53°=kx,
解得:x=0.4 m
由功能關(guān)系可得產(chǎn)生的內(nèi)能:Q=μFN(x-x1)=3 J。
答案:(1)50 N (2)10 m/s2,方向水平向左 (3)3 J
3.如圖所示,OPQS為xOy平面內(nèi)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形,正方形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng);MN為與x軸平行且相距為L(zhǎng)的足夠長(zhǎng)的熒光屏,熒光屏與y軸交點(diǎn)為C;在x軸與熒光屏之間存在沿y軸向上、電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一束速度大小不同的電子從P點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入磁場(chǎng)后,均從OS邊穿出磁場(chǎng)。已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為e,不計(jì)電子間
6、的相互作用。求:
(1)這束電子的速度范圍;
(2)電子打在熒光屏上形成亮線的長(zhǎng)度;
(3)現(xiàn)撤去電場(chǎng),保持其他條件不變,求打到C點(diǎn)的電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
解析:(1)從O點(diǎn)穿出磁場(chǎng)的電子的速度滿足
ev1B=m,解得v1=
從S點(diǎn)穿出磁場(chǎng)的電子的速度滿足
ev2B=m,解得v2=
能夠穿出磁場(chǎng)的電子的速度范圍是v1≤v≤v2,
即≤v≤。
(2)從S點(diǎn)穿出磁場(chǎng)的電子打在MN上的點(diǎn)的坐標(biāo)為(L,-L)
從O點(diǎn)穿出磁場(chǎng)的電子在電場(chǎng)中做平拋運(yùn)動(dòng)
豎直方向:L=at2,
水平方向:Δx=v1t
又eE=ma,
解得Δx=BL
所求距離為x=L+Δx=L+BL。
(3)設(shè)此時(shí)打到C點(diǎn)的電子從D點(diǎn)穿出磁場(chǎng),該電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑為r,如圖所示:
由幾何關(guān)系L=r+rsin θ,rcos θ=Ltan θ,解得θ=30°
電子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過的圓心角為α=120°
電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為T==
打到C點(diǎn)的電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t=T=。
答案:(1)≤v≤ (2)L+BL (3)