2019年高考物理二轮复习计算题规范练5(含答案)
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高考物理二轮复习:计算题规范练21.图示为两个足球运动员在赛前练习助攻进球的过程,其中BP 在一条直线上,假设甲运动员在B 处将足球以11 m/s 的速度沿直线的方向踢出,足球沿着地面向球门P 处运动,足球运动的加速度大小为1 m/s 2,在A 位置的乙运动员发现甲运动员将足球踢出去后,经过1 s 的反应时间,开始匀加速向连线上的C 处奔去,乙运动员的最大速度为9 m/s ,已知B 、C 两点间的距离为60.5 m ,A 、C 两点间的距离为63 m.(1)乙运动员以多大的加速度做匀加速运动,才能与足球同时运动到C 位置?(2)乙运动员运动到C 处后以一定的速度将足球沿CP 方向踢出,已知足球从C 向P 做匀减速运动,足球运动的加速度大小仍然为1 m/s 2,假设C 点到P 点的距离为9.5 m ,守门员看到运动员在C 处将足球沿CP 方向踢出后,能够到达P 处扑球的时间为1 s ,那么乙运动员在C 处给足球的速度至少为多大,足球才能射进球门?解析:(1)对于足球:x BC =v 0t -12at 2, 代入数据得:t =11 s ,乙运动员的运动时间t 乙=t -1=10 s.乙运动员的最大速度为9 m/s ,乙运动员先加速后匀速到C 处,设加速时间为t ′,则x AC =v m 乙2t ′+v m 乙(t -t ′), 代入数据求得:t ′=6 s ,a 乙=vm 乙t ′=1.5 m/s 2. (2)由题意知,足球从C 到P 时间最多为1 s ,乙运动员给足球的速度最少为v ,此时足球位移x CP =vt -12at 2,代入数据可得v =10 m/s. 答案:(1)1.5 m/s 2(2)10 m/s2. (2018·太原模拟)如图所示,区域Ⅰ、Ⅲ内存在垂直纸面向外的匀强磁场,区域Ⅲ内磁场的磁感应强度为B ,宽为1.5d ,区域Ⅰ中磁场的磁感应强度B 1未知,区域Ⅱ是无场区,宽为d ,一个质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子从磁场边界上的A 点与边界成θ=60°角垂直射入区域Ⅰ的磁场,粒子恰好不从区域Ⅲ的右边界穿出且刚好能回到A 点,粒子重力不计.(1)求区域Ⅰ中磁场的磁感应强度B 1.(2)求区域Ⅰ磁场的最小宽度L .(3)求粒子从离开A 点到第一次回到A 点的时间t .解析:(1)由题意知粒子的运动轨迹如图所示,设在区域Ⅰ、Ⅲ中粒子做圆周运动的半径分别为r 、R ,由图知R +R cos θ=1.5d ,R sin θ-dtan θ=r sin θ, 联立得R =d ,r =d 3, 由洛伦兹力提供向心力得qvB =m v 2R, 同理区域Ⅰ中qvB 1=m v 2r, 联立得B 1=3B .(2)由(1)及图知区域Ⅰ磁场的最小宽度L =r -r cos θ=d 6. (3)在区域Ⅰ中r =mv qB 1.可得v =qB 1·d 3m =qBd m, 由图知粒子在区域Ⅰ中的运动时间为t 1=2θ360°·2πm qB 1=2πm 9qB, 在区域Ⅱ中的运动时间为t 2=2d v sin θ=43d 3v =43m 3qB , 在区域Ⅲ中的运动时间为t 3=240°360°·2πm qB =4πm 3qB, 所以粒子从离开A 点到第一次回到A 点的时间t =t 1+t 2+t 3=14πm +123m 9qB. 答案:(1)3B (2)d 6 (3)14πm +123m 9qB3.如图所示,质量为m 的由绝缘材料制成的球与质量为M =19m 的金属球并排悬挂.现将绝缘球拉至与竖直方向成θ=60°的位置自由释放,下摆后在最低点与金属球发生弹性碰撞.在平衡位置附近存在垂直于纸面的磁场.已知由于磁场的阻力作用,金属球将于再次碰撞前停在最低点处.求经过几次碰撞后绝缘球偏离竖直方向的最大角度将小于45°.解析:设小球m 的摆线长度为l小球m 在下落过程中与M 相碰之前满足机械能守恒:mgl (1-cos θ)=12mv 20,①m 和M 碰撞过程是弹性碰撞,故满足:mv 0=MV M +mv 1,②12mv 20=12mv 21+12MV 2M ,③ 联立②③得:v 1=m -M m +Mv 0,④ 说明小球反弹,且v 1与v 0成正比,而后小球又以反弹速度和小球M 再次发生弹性碰撞,满足:mv 1=MV M 1+mv 2,⑤12mv 21=12mv 22+12MV 2M 1,⑥ 解得:v 2=m -M m +M|v 1|,⑦ 整理得:v 2=-(m -M m +M )2v 0.⑧ 故可以得到发生n 次碰撞后的速度:v n =|(m -M m +M)n v 0|,⑨ 而偏离方向为45°的临界速度满足:mgl (1-cos45°)=12mv 2临界,⑩联立①⑨⑩代入数据解得,当n =2时,|v 2|>v 临界,当n =3时,|v 3|<v 临界,即发生3次碰撞后小球返回到最高点时与竖直方向的夹角将小于45°.答案:经过3次碰撞后绝缘球偏离竖直方向的最大角度将小于45°。
选择题专项训练(四)(时间:20分钟满分:48分)本卷共8小题,每小题6分,共48分。
在每小题给出的四个选项屮,1帀题只有一个选项符合题目要求,6 *题有多个选项符合题目要求。
全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1.(2016・全国卷/)一平行板电容器两极板之问充满云母介质,接在恒压直流电源上。
若将云母介质移出,则电容器()A.极板上的电荷量变大,极板间电场强度变大B.极板上的电荷量变小,极板间电场强度变大C.极板上的电荷量变大,极板间电场强度不变D.极板上的电荷量变小,极板间电场强度不变2.一屮子与一质量数为水/Pl)的原子核发生弹性正碰。
若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后屮子的速率之比为A+1A-1A.4A(&+1)2C.3.CA FB 777777777 7777777^TT如图所示,在水平桌面上叠放着质量相等的久〃两块木板,在木板A上放着质量为刃的物块C,木板和物块均处于静止状态异、B、C之间以及〃与地面之间的动摩擦因数均为",设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,重力加速度为马,现用水平恒力F向右拉木板A,则下列判断正确的是()A.不管厂多大,木板〃一定保持静止B.A. C之间的摩擦力大小一定等于mgC.〃受到地面的滑动摩擦力大小一定小于FD.A.〃之间的摩擦力大小不可能等于尸4.无限大接地金属板和板前一点电荷形成的电场区域,和两个等量界种的点电荷形成的电场等效。
如图所示,P为一无限大金属板,0为板前距板为厂的一带正电的点电荷,沏V为过。
点和金属板垂直的直线,直线上畀、〃是和0点的距离相等的两点。
下面关于/I、〃两点的电场强度用和层、电势如和如判断正确的是()M PA QB N()^-1卫+1B. (&+1)2工A.E A>E B, e,\ <(1)8B.E A >E B, Of > eC. E A >E B, e,\二如D. E A =Ef h eA > ©aB如图所示,通电直导体棒放在间距为/的光滑水平绝缘轨道上,劲度系数为斤的水平轻弹簧一端固定,另一端拴在棒的屮点,且与棒垂直,整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为〃的匀强磁场屮, 弹簧伸长禺棒处于静止状态。
高考物理二轮复习:计算题规范练31.天文学家观测河外星系大麦哲伦云时,发现了LMCX3双星系统,它由可见星A 和不可见的暗星B 构成.两星均可视为质点,不考虑其他天体的影响,A 、B 围绕两者连线上的O 点做匀速圆周运动,它们之间的距离保持不变,如图所示.引力常量为G ,由观测结果能够得到可见星A 的速率v 和运行周期T .(1)可见星A 所受暗星B 的引力F A 可等效成位于O 点处的质量为m ′的星体(可视为质点)对它的引力,设A 和B 的质量分别为m 1、m 2,试求m ′(用m 1、m 2表示).(2)求暗星B 的质量m 2与可见星A 的速率v 、运行周期T 和质量m 1之间的关系式. 解析:(1)设A 、B 的圆轨道半径分别为r 1、r 2,角速度均为ω,由双星所受的向心力大小相等,可得m 1ω2r 1=m 2ω2r 2,设A 、B 之间的距离为L ,则L =r 1+r 2, 联立可得L =m 1+m 2m 2r 1, 由万有引力定律得,双星间的引力F =G m 1m 2L 2=Gm 1m 32m 1+m 22r21,由题意,将此引力等效成在O 点处的质量为m ′的星体对可见星A 的引力,则有:F =Gm 1m ′r 21解得m ′=m 32m 1+m 22.(2)对可见星A ,有G m 1m ′r 21=m 1v 2r 1,可见星A 的轨道半径r 1=vT2π, 联立解得m 32m 1+m 22=v 3T2πG . 答案:(1)m 32m 1+m 22 (2)m 32m 1+m 22=v 3T2πG2.如图所示,直角边长为0.4 m 的等腰直角斜面体AOB 固定在水平地面上,C 为斜面的中点.一小球从C 点正上方与A 等高的位置自由落下与斜面碰撞后做平抛运动,不计碰撞时的能量损失.g 取10 m/s 2.(1)求小球从开始下落到落到水平地面上所用的时间.(2)以OB 为x 轴,OA 为y 轴,建立xOy 坐标系.小球从坐标为(x ,y )处自由下落,与斜面碰撞一次后落到B 点,写出y 与x 的关系式.解析:(1)自由下落至C 点过程,则有:h 2=12gt 21,代入数据解得:t 1=0.2 s , 平抛过程下落高度也为h2,故下落运动的时间:t =2t 1=0.4 s.(2)由释放点落至斜面过程,设落至斜面时的速度为v ,则有:v 2=2g [y -(h -x )], 平抛运动过程设运动时间为t ′,则有:h -x =12gt ′2,h -x =vt ′,联立消去t ′解得:y =-54x +12(0<x <0.4).答案:(1)0.4 s (2)y =-54x +12(0<x <0.4)3.如图,一半径为R 的圆表示一柱形区域的横截面(纸面).在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场,一质量为m 、电荷量为q 的粒子沿图中直线从圆上的a 点射入柱形区域,从圆上的b 点离开该区域,离开时速度方向与直线垂直.圆心O 到直线的距离为35R .现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线的匀强电场,同一粒子以同样速度沿直线从a 点射入柱形区域,也从b 点离开该区域.若磁感应强度大小为B ,不计重力,求电场强度的大小.解析:粒子在磁场中做圆周运动.设圆周的半径为r ,由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得qvB =m v 2r,①式中v 为粒子在a 点的速度.过b 点和O 点作直线的垂线,分别与直线交于c 点和d 点.由几何关系知,线段ac 、bc 和过a 、b 两点的圆弧轨迹的两条半径(未画出)围成一正方形.因此ac =bc =r ,②设cd =x ,由几何关系得ac =45R +x ,③bc =35R +R 2-x 2,④联立②③④式得r =75R .⑤再考虑粒子在电场中的运动.设电场强度的大小为E ,粒子在电场中做类平抛运动,设其加速度大小为a ,由牛顿第二定律和带电粒子在电场中的受力公式得qE =ma ⑥粒子在电场方向和直线方向运动的距离均为r ,由运动学公式得r =12at 2⑦r =vt ⑧式中t 是粒子在电场中运动的时间.联立①⑤⑥⑦⑧式得E =14qRB25m .答案:14qRB 25m。
高考第24、25题组合练(二)(限时22分钟)1.(2019届高三·豫北名校联考)汽车以v 0=20 m/s 的速度在水平道路上运动,从t =0时刻开始,驾驶员不断改变油门,使牵引力随之不断改变,由加速度传感器和计算机测绘得到汽车加速度随时间变化规律如图甲所示,其中20~30 s 内关闭了汽车发动机。
已知汽车的质量为2×103 kg ,运动阻力恒定。
取g =10 m/s 2。
(1)请你借鉴在研究匀变速直线运动时教科书中利用v t 图像求位移的方法,对比加速度的定义,根据图甲所示a t 图像,求汽车在40 s 末的速度大小;(2)通过计算在图乙中画出发动机牵引力F 随时间t 变化的F t 图像。
解析:(1)由加速度的定义式a =Δv Δt得:Δv =a Δt ,因此速度的变化量Δv 等于a t 图线与横坐标包围的“面积”,由题图甲可得,0~40 s 末速度的变化量:Δv =-5 m/s40 s 末汽车的速度v =v 0+Δv代入数据解得v =15 m/s 。
(2)汽车在20~30 s 内关闭了汽车发动机,牵引力为零,汽车加速度a 1=-1.5 m/s 2由牛顿第二定律得运动阻力F f =ma 1汽车牵引力F -F f =ma解得当t =0时牵引力F 0=8×103 N当t =40 s 时牵引力F =6×103 N F t 图像如图所示。
答案:(1)15 m/s (2)见解析图2.(2018·成都七中二模)如图所示,全空间中存在水平向里的匀强磁场,区域Ⅱ、Ⅲ中存在竖直向上的匀强电场,区域Ⅲ中P 点固定有一负电荷(未画出),点电荷的电场只存在区域Ⅲ中,不会影响区域Ⅱ中的匀强电场;A 点有一质量为m ,电荷量为q 的点电荷以某一初速度水平向右匀速直线运动;某时刻点电荷从O 1进入区域Ⅱ,做圆周运动从C 点进入区域Ⅲ;点电荷在区域Ⅲ恰好做圆周运动进入区域Ⅱ并最终回到O 1;区域Ⅱ的宽度为2L ,C 与O 1的高度差为L ,区域Ⅱ、Ⅲ中电场强度E =mg q,重力加速度为g ,静电力常量为k ,求:(1)磁感应强度B 和点电荷的初速度v 0;(2)P 点点电荷的电荷量大小Q ;(3)点电荷从O 1出发回到O 1的时间。
动量和能量观念在力学中的应用1.如图甲所示,质量m=6 kg的空木箱静止在水平面上,某同学用水平恒力F推着木箱向前运动,1 s 后撤掉推力,木箱运动的v .t图像如图乙所示,不计空气阻力,g取10 m/s2。
下列说法正确的是()A.木箱与水平面间的动摩擦因数μ=0。
25B.推力F的大小为20 NC.在0~3 s内,木箱克服摩擦力做功为900 JD.在0.5 s时,推力F的瞬时功率为450 W解析撤去推力后,木箱做匀减速直线运动,由速度—时间图线知,匀减速直线运动的加速度大小a2=错误! m/s2=5 m/s2,由牛顿第二定律得,a2=错误!=μg,解得木箱与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,故A错误;匀加速直线运动的加速度大小a1=错误! m/s2=10 m/s2,由牛顿第二定律得,F-μmg=ma1,解得F=μmg+ma1=0。
5×60 N+6×10 N=90 N,故B错误;0~3 s内,木箱的位移x=错误!×3×10 m=15 m,则木箱克服摩擦力做功W f=μmgx=0。
5×60×15 J=450 J,故C错误;0。
5 s时木箱的速度v=a1t1=10×0。
5 m/s=5 m/s,则推力F的瞬时功率P=Fv=90×5 W=450 W,故D正确.答案D2.(2019·湖南株洲二模)如图,长为l的轻杆两端固定两个质量相等的小球甲和乙(小球可视为质点),初始时它们直立在光滑的水平地面上。
后由于受到微小扰动,系统从图示位置开始倾倒。
当小球甲刚要落地时,其速度大小为()A.错误!B.错误!C.错误!D.0解析甲、乙组成的系统水平方向动量守恒,以向右为正方向,在水平方向,由动量守恒定律得mv-mv′=0,由于甲球落地时,水平方向速度v=0,故v′=0,由机械能守恒定律得错误!mv错误!=mgl,解得v甲=2gl,故A正确.答案A3。
万有引力定律与航天【总分为:110分时间:90分钟】一、选择题〔本大题共12小题,每一小题5分,共60分。
在每一小题给出的四个选项中,1~8题只有一项符合题目要求; 9~12题有多项符合题目要求。
全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
〕1.2017年10月24日,在地球观测组织(GEO)全会期间举办的“中国日〞活动上,我国正式向国际社会免费开放共享我国新一代地球同步静止轨道气象卫星“风云四号〞(如下列图)和全球第一颗二氧化碳监测科学实验卫星(简称“碳卫星〞)的数据。
“碳卫星〞是绕地球极地运行的卫星,在离地球外表700公里的圆轨道对地球进展扫描,聚集约140天的数据可制作一张无缝隙全球覆盖的二氧化碳监测图,有关这两颗卫星的说法正确的答案是〔〕A.“风云四号〞卫星的向心加速度大于“碳卫星〞的向心加速度B.“风云四号〞卫星的线速度小于“碳卫星〞的线速度C.“碳卫星〞的运行轨道理论上可以和地球某一条经线重合D.“风云四号〞卫星的线速度大于第一宇宙速度【答案】 B2.某行星半径R=2440km,行星周围没有空气且忽略行星自转。
假设某宇航员在距行星外表h=1.25m处由静止释放一物块,经t=1s后落地,如此此行星A.外表重力加速度为10m/s2B.外表重力加速度为5m/s2C.第一宇宙速度大约为2.47km/sD.第一宇宙速度大约为78m/s【答案】 C点睛:第一宇宙速度是指绕星体外表运行卫星的速度。
是所有圆轨道卫星的最大的运行速度,也是卫星的最小发射速度。
3.如下列图,地球绕太阳做匀速圆周运动,地球处于运动轨道b位置时,地球和太阳连线上的a位置、c 与d位置均关于太阳对称,当一无动力的探测器处在a或c位置时,它仅在太阳和地球引力的共同作用下,与地球一起以一样的角速度绕太阳做圆周运动,如下说法正确的答案是A.该探测器在a位置受太阳、地球引力的合力等于在c位置受到太阳、地球引力的合力B.该探测器在a位置受太阳、地球引力的合力大于在c位置受到太阳、地球引力的合力C.假设地球和该探测器分别在b、d位置,它们也能以一样的角速度绕太阳运动D.假设地球和该探测器分别在b、e位置,它们也能以一样的角速度绕太阳运动【答案】 B【解析】探测器与地球具有一样的角速度,如此根据F=ma=mω2r可知该探测器在a位置受太阳、地球引力的合力大于在c位置受到太阳、地球引力的合力,选项B正确,A错误;假设地球和该探测器分别在b、d位置,根据可知,因转动的半径不同,如此它们不能以一样的角速度绕太阳运动,选项C错误;同理假设地球和该探测器分别在b、e位置,它们也不能以一样的角速度绕太阳运动,选项D错误;应当选B.4.如下论述中正确的答案是A.开普勒根据万有引力定律得出行星运动规律B.爱因斯坦的狭义相对论,全面否认了牛顿的经典力学规律C.普朗克把能量子引入物理学,正确地破除了“能量连续变化〞的传统观念D.玻尔提出的原子结构假说,成功地解释了各种原子光谱的不连续性【答案】 C5.如果把水星和金星绕太阳的运动视为匀速圆周运动,假设从水星与金星在一条直线上开始计时,天文学家测得在一样时间内水星转过的角度为θ1,金星转过的角度为θ2(θ1、θ2均为锐角),如下列图,如此由此条件不可求得的是( )A.水星和金星的质量之比B.水星和金星到太阳的距离之比C.水星和金星绕太阳运动的周期之比D.水星和金星绕太阳运动的向心加速度大小之比【答案】 A【解析】【详解】A、水星和金星作为环绕体,无法求出质量之比,故A错误;一样时间内水星转过的角度为θ1;金星转过的角度为θ2,可知道它们的角速度之比,根据万有引力提供向心力:,,知道了角速度比,就可求出轨道半径之比.故B正确.C、一样时间内水星转过的角度为θ1;金星转过的角度为θ2,可知它们的角速度之比为θ1:θ2.周期,如此周期比为θ2:θ1.故C正确.根据a=rω2,轨道半径之比、角速度之比都知道,很容易求出向心加速度之比.故D正确.此题求不可求的,应当选A【点睛】在万有引力这一块,设计的公式和物理量非常多,在做题的时候,首先明确过程中的向心力,然后弄清楚各个物理量表示的含义,最后选择适宜的公式分析解题,另外这一块的计算量一是非常大的,所以需要细心计算6.我们国家从 1999 年至今已屡次将“神州〞号宇宙飞船送入太空。
岂2019版物理学业水平测试复习小高考冲剌卷(1 ) Word 版含答案电2019版物理学业水平测试复习小高考冲剌卷(2 ) Word 版含答案勺2019版物理学业水平测试复习小高考冲剌卷(3 ) Word 版含答案厠;2019版物理学业水平测试复习小高考冲剌卷(4 ) Word 版含答案哲2019版物理学业水平测试真习小高考冲剌卷(5 ) Word 版含答案哲2019版物理学业水平测试复习小高考冲剌卷(6 ) 2019年高考物理冲刺卷(一)物理 本试卷包含选择题(第1题〜第23题,共23题69分)、非选择题(第24题〜第28题,共5题31分)共两部分.本次考试时间为75分钟.一、单项选择题:每小题只有一个选项符合题意(本部分23小题,每小题3分,共69分).9 9 9 91. 关于物体的重心,下列说法中正确的是()A. 任何物体的重心都一定在这个物体上B. 重心的位置只与物体的形状有关C. 形状规则、质量分布均匀的物体,其重心在物体的儿何中心D. 物体重心的位置一定会随物体形状改变而改变2. 一根一端封闭,另一端装有阀门的玻璃管,内有纸片、羽毛、金属片.用抽气机把管 内的空气儿乎抽尽,再把玻璃管倒过來(如图所示).观察这些物体下落的快慢情况,下列说法 中正确的是()A. 纸片下落最快B.羽毛下落最快C.金属片下落最快D.三者下落一样快3. 如图所示给出了两个物体做直线运动的速度一时间图象.其屮图线甲与横轴平行,图 线乙为通过坐标原点的直线.由图可知()A. 甲做匀速直线运动B. 甲处于静止C. 乙做匀速直线运动D. 乙做匀减速直线运动2019年高考物理复习高考冲刺卷Word 版含答案4.右图是某摄影师“追拍法”的成功之作,在该摄影师眼屮清晰的飞翔的小鸟是静止的,而模糊的背景是运动的,摄影师用自己的方式表达了运动之美•请问摄影师选择的参考系是()A.地而B.静止的树木C.飞翔的小鸟D.静止于地面上的人5.已知河水自西向东流动,流速的大小为V],小船在静水中的速度的大小为V2,且v2 >5渡河时船头始终垂直河岸,用虚线表示小船过河的路径,则下列选项中小船过河路径可能正确的是()河岸西、、、东6. 在“互成角度的两个力的合成”实验中,用两个弹赞测力计分别钩住细绳套,互成角 度地拉橡皮条,使它伸长到某一位置0点.为了确定两个分力的大小和方向,这一步操作中 必须记录的是()橡皮条固定端的位置描下0点位置、两条细绳套的方向及两个弹簧测力计的读数橡皮条伸长后的总长度两个弹簧测力计的读数7. 将原长10cm 的轻质弹簧竖直悬挂,当下端挂200g 的钩码时,弹簧的长度为12cm, 则此弹簧的劲度系数约为()A. lN/mB. 10N/mC. 100N/mD. 1 OOON/m&人乘电梯匀速上升,在此过程中人受到的重力为G,电梯对人的支持力为F N ,人对 电梯的压力为F N ,贝9()A. G 和F N 是一对平衡力B. G 和Ft 是一对平衡力C. G 和F N 是一对相互作用力D. G 和Ft 是一对相互作用力9. 一个做匀速圆周运动的物体,在运动过程屮,若所受的一切外力都突然消失,则由牛 顿第一定律可知,该物体将()A. 立即静止B.改做匀速直线运动C.继续做匀速圆周运动D.改做变速圆周运动釦、I %7777^7777777777^7710. 如图所示,质量相同的P 、Q 两球均处于静止状态,现用小锤打击弹性金属片,使P 球沿水平方向抛出,Q 球同时被松开而自由下落.则下列说法中正确的是()A. P 球先落地B. Q 球先落地C. 两球下落过程中垂力势能变化相等D. 两球落地时速度方向相同11. 今年年初我国南方部分地区遭遇了严重雪灾.在抗雪救灾中,运输救灾物资的汽车以额定功率上坡时,为增大牵引力,司机应使汽车的速度()A. 减小B.增大C.保持不变D.先增大后保持不变12. 甲、乙两质点做匀速圆周运动,其半径之比R, : R 2=3 : 4,角速度之比◎: 32=4: 3,则甲、乙两质点的向心加速度之比是()A. B. C. D.A.|B. |C.D. Y13.小明用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验.关于该实验,下列说法中正确的是()A.重锤的质量一定是越大越好B.必须用秒表测出重锤下落的时间C.把秒表测得的时I'可代入计算重锤的速度D.释放纸带前,手捏住纸带上端并使纸帯处于竖直14.关于元电荷,下列说法正确的是()A.元电荷就是质子B.物体所带电荷量是元电荷的任意倍数C.元电荷是带电物体所带电荷量的最小值D.物体所带电荷量可能比元电荷小15.两个完全相同的金属小球,分别带有+ 3Q和一Q的电量,当它们相距I•时,它们之间的库仑力是F.若把它们接触后分开,再置于相距彳的两点,则它们的库仑力的大小为()A.|B.FC. 9FD. 3F16.下列各图中,能正确表示对等量异种电荷电场线分布的是(A17. 磁场中某区域的磁感线如图所示.则()A. a 点磁感应强度比b 点小B. a 点磁感应强度比b 点大C. 同一小段通电导线放在“处吋受力一定比b 处吋大D. 同一小段通电导线放在a 处时受力一定比b 处时小1&如图所示,匀强磁场垂直于纸面,磁感应强度为B.边长为a 的正方形线框与磁场垂 直,且一条对角线与磁场边界重合.则通过线圈平面的磁通量为()B. BaC. Ba 2D. 2Ba19. 带电粒子M 和N,先后以大小不同的速度沿PO 方向射入圆形匀强磁场区域,运动轨 迹如图所示,不计重力.则下列分析正确的是()A. M 带正电,N 带负电B. M 和N 都带正电C. M 带负电,N 带正电D. M 和N 都带负电I F/N/\ /\ /V °\.\ 23 4.3 5.4 7.4 //s20. 蹦床运动要求运动员在一张绷紧的弹性网上蹦起、腾空并做空中动作.为了测量运 动员跃起的高度,训练时可在弹性网上安装压力传感器,利用传感器记录弹性网的压力,并 在计算机上作出压力一时间图象,假设作出的图象如图所示.设运动员在空屮运动时可视为 质点,则运动员跃起的最大高度为(g 取10m/s 2)()x x x x!C. 5.0 mD. 7.2 m请阅读下列材料,回答21〜23小题.2016年10月19日凌晨,神舟十一号飞船与天宫二号实施自动交会对接,形成天宫二号与神舟十一号组合体后,我国景海鹏和陈冬两名航天员进驻天宫二号,开展空间科学实验.天宫二号与神舟十一号的交会对接、组合体运行和飞船返回,都是在距地面393公里的轨道高度开展.这次任务是最接近未来我国空间站轨道要求的一次载人飞行任务,也是目前我国空间应用项目最多的一次载人飞行任务.21.下列说法符合史实的是()A.牛顿发现了行星的运动规律B.开普勒发现了万有引力定律C.卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量D.牛顿发现了海王星和冥王星22.绕地球做匀速圆周运动的天宫二号内,物体处于完全失重状态,则物体()A.不受地球引力作用B.所受地球引力提供向心力C.加速度为零D.向心力为零23.若天宫二号绕地球运行的圆形轨道半径增大,则飞船的()A.线速度大小不变B.线速度增大C.周期不变D.周期增大二、填空题:把答案填在横线上(本部分2小题,其中24小题4分,25小题6分,共10 分).24—A.(本题供选修1一1的考生作答)一只白炽灯泡在玻璃泡外表有“220V60W”的字样,则这只灯泡正常工作时的电流强度为A,电阻为Q.24-B.(本题供选修3-1的考生作答)许多人造卫星都用太阳能电池供电.某太阳能电池不接负载吋的电压是600 M V,短路电流是30UA,则该太阳能电池的内阻为Q,当外申.賂接上40Q电阻时,电路中的电流强度为u A.25.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,某学习小组在实验室组装了如图所示的装置外,还备有下列器材:打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、天平、细沙.他们称量滑块的质量为M、沙和小桶的总质量为m.当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小桶时,滑块处于静止状态.耍完成该实验,则:(1)_____________________________ 还缺少的实验器材是.(2)实验时为保证滑块受到的合力与沙、小桶的总重力大小基本相等,沙和小桶的总质量应满足的实验条件是________________ ;实验时为保证细线拉力等于滑块所受的合外力,首先要做的步骤是____________三、计算或论述题:解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位(本部分3小题,其中26小题6分,27小题7分,28小题8分,共21分).A.1.8 mB.3.6 m小桶26.工地施工需要把一质量为500 kg钢材从一平层上降落到地面,用一绳吊着钢材先以0.5m/s匀速降落,当钢材距地面高h时,又以大小为lm/s?的加速度匀减速运动,钢材落地时速度刚好为零.求:(1)钢材匀减速运动时所受的合外力;(2)钢材做匀减速运动的时间t;(3)匀减速运动的距离h.27.如图所示的演示实验,假设从某时刻t=0开始,质量为0.1kg的红蜡块在玻璃管内每Is上升的距离都是30cm,从t=0开始,初速度为零的玻璃管向右匀加速平移,每Is通过的水平位移依次是5cm、15cm、25cm、35cm.在图表中,y表示蜡块竖直方向的位移,x表示蜡块随玻璃管通过的水平位移,t=()时蜡块位于坐标原点,坐标纸上每小格表示10cm.则:(1)在图中标岀I等于Is、2s、3s、4s时蜡块的位置,并用平滑的曲线描绘蜡块的轨迹;(2)红蜡块在上升过程中受到玻璃管的弹力是多大?(3)红蜡块4s末的速度是多少?y28.如图所示,有一可绕竖直屮心轴转动的水平圆盘,上而放置劲度系数为k=46N/m的弹簧,弹簧的一端固定于轴0点,另一端连接质量为m=lkg的小物块A,物块与圆盘间的动摩擦因数为p=0.2,开始吋弹簧未发生形变,长度为l()=0.5m,若最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等(g = 10m/s1 2 3),物块A始终与圆盘一起转动,贝IJ:错误!小高考冲刺卷(一)1・C解析:物体的重心不一定在物体上,比如质量分布均匀的圆盘挖去中间的同心圆后,重心仍然在儿何中心,但不在物体上.2.D解析:真空管是抽去空气后的状态,没有空气阻力后,羽毛下落也是自由落体.轻重物体下落快慢一样.3. A 解析:vt图象斜率代表加速度,甲代表匀速运动,乙代表匀加速运动.4.C解析:以飞翔的小鸟为参考系,周围的背景都是运动的,所以背景模糊.5.B解析:由运动的合成条件可知,匀速运动与匀速运动的合成仍为匀速直线运动.6.B解析:为了确定力的大小和方向,需要记录弹簧测力计的读数、绳子的方向,当然, 0点的位置必须固定好.7.C 解析:由F=kx,其中x为形变量可得,k=100N/m.8.A解析:平衡力一定是同一个物体所受到的,相互作用力是不同对象受到的.9.B解析:由牛顿第一定律,没有力改变物体的运动状态,物体就保持原来的运动状态, 这个问题里是匀速直线运动.10.C解析:自由落体运动和平抛运动在竖直方向上的分运动是相同的,所以下落时间是一样的,重力势能变化取决于重力做功,由W = mgh,可得重力势能变化相等.11.A 解析:rtl P=Fv,可知P不变,减小v可以增大F,以增加爬坡本领.12.A 解析:由向心加速度公式a=u)2r,带入可得.13.D 解析:重锤的作用是减少阻力对运动的影响;打点计吋器本身就是计时工具,下落时间不需要用秒表测量.14.C解析:e=1.6X10-,9C,带电体带电荷量必须是元电荷的整数倍.15.D 解析:带电小球接触,正负电荷中和部分后,电荷再等分.16.C解析:等量异种电荷相互吸引,空间电场叠加如图C所示.17.B 解析:磁感线的稀疏密集代表磁场的强弱,a点比b点密集,a点磁感应强度比b 点大.由于通电导线在磁场中的受力与导线在磁场中的摆放方式有关,垂直磁场摆放受力最大,平行磁场摆放受力最小.18.A 解析:由磁通量定义公式①=BS可得,答案A正确.19.C解析:由左手定则可知,刚刚进入磁场时,正电荷受到向上的力,负电荷进入磁场时,受到向下的力,由曲线运动的轨迹判断可得,C正确.20.C解析:根据图象,纵坐标为零的区段代表在运动员空中运动,5.4s到7.4s的过程时间1 圆盘的角速度多大时,物块A将开始滑动?2 当角速度缓慢地增加到4rad/s时,弹簧的伸长暈是多少?(弹簧伸长在弹性限度内且物块未脱离圆盘)3 在角速度从零缓慢地增加到4md/s过程屮,物块与圆盘间摩擦力大小为f,试通过计算在坐标系中作出fc?图象.为2s,则上升与下降的时间都是Is,所以最大高度为5in.21.C解析:开普勒发现了行星运动规律,牛顿发现了万有引力定律,卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量,海王星在观测到之前是根据牛顿的万有引力定律算出来的.22.B解析:完全失重并不是没有重力,卫星内物体仍然受到地球引力提供圆周运动的向心力.23.D解析:围绕同一中心天体,高轨道卫星的线速度小,周期大.24—A.寻或0.27 _ 或806.6724-B. 20 1025.(1)刻度尺(2)m M 平衡摩擦力26.解析:(1)由F合=ma可知,F合=500N.(2)由v = v()+al 可知,1=0.5s.2 2(3)由h—2:,或者h— 2 可知h=0.125m.27.解析:⑴如图所示.红蜡块在水平方向受到玻璃管的弹力,由匀变速直线运动规律S = a=0」0m/s 2 , F=ma=0・lX0・10N=0・01N ・(3) 4s 末时红蜡块的水平方向分速度为v 4=at 4=0.10X4m/s=0.40m/s4s 末时红蜡块的速度为 v^= p0.3()2+0.4()2 m/s=0.5m/s.2&解析:(1)设圆盘的角速度为a )()时,物块A 将开始滑动,此时物块的最大静摩擦力 提供向心力,则有⑵设此时弹簧的伸长量为Ax,物块受到的摩擦力和弹簧的弹力的合力提供向心力,则 有pmg+k A x=mco 2(l ()+ A x ),代入数据解得 A x=0.2m.(3)在角速度从冬缓慢地增加到2rad/s 过程中,物块与圆盘间摩擦力为静摩擦力f=m 扇1(), f 随着角速度平方的增加而增大.当co>2rad/s 时,物块与圆盘间摩擦力为滑动摩擦力,为定值,为f=|img=2N.小高考冲刺卷(二)物理 本试卷包含选择题(第1题〜第23题,共23题69分)、非选择题(第24题〜第 28题,共5题31分)共两部分.本次考试时间为75分钟.一、单项选择题:每小题只有一个选项符合题意(本部分23小题,每小题3分,共69分). • • • •1. 下列事例中,能将物体或人可以看成质点的是()①研究跳水运动员在比赛屮的空屮姿态 ②观看参加马拉松比赛的121号运动员③分析一列火车通过某路口所用的时间④跟踪我国科学考察船去南极途中A. ①③B.②③C.①④D.②④2. 梁朝傅翕非常有名的偈语:“空手把锄头,步行骑水牛;人从桥上过,桥流水不流” •试 判定“桥流水不流”句所对应的参考系是()A. 岸B.水C.树D.牛3. 关于质点的位移和路程,下列说法正确的是()A. 位移是矢量,位移的方向就是质点运动的方向B. 路程是标量,也是位移的大小C. 质点做直线运动时,路程等于其位移的大小D. 位移的数值一定不会比路程大4.做匀加速直线运动的物体,加速度是2m/s 2,它意味着( )得出 0.05 = 2at :2y/cmP mg=mcoolo^ 解得 coo=" 0.2X10 ―乔一rad/s = 2rad/s.A.物体在任Is末的速度是该秒初的两倍B.物体在任Is末的速度比该秒初的速度大2m/sC.物体在第Is末的速度为2m/sD.物体在任Is的初速度比前Is的末速度大2m/s5.如图所示,甲、乙分别表示两个运动物体的vt图象.若它们的加速度分别为"甲、a乙, 则它们的大小关系是()A.a甲va乙B.a甲=a乙C.a甲>&乙D.不能确定6.在轻质弹簧下端悬挂一质量为0.1kg的物体,当物体静止后,弹簧伸长了0.01m,取g=10m/s2.该弹簧的劲度系数为()A.lN/mB. 10N/mC. 100N/mD. 1 OOON/m7.如图所示在水平力F的作用下,重为G的物体沿竖直墙壁匀速下滑,物体与墙Z间的动摩擦因数为卩,物体所受摩擦力大小为()A.M GB.u(F+G)C.u(F-G)D.G&关于惯性的有关概念,下列说法中正确的是()A.从枪膛屮飞出的子弹,在惯力作用下飞行B.满载的卡车比空车难以停下来,是因为前者的惯性比后者大C.一个运动物体在粗糙水平路面上比光滑水平路面上难以启动,是因为在前一种情况下惯性大D.喷气式飞机起飞后越飞越快,说明它的惯性越来越大9.下面关于作用力和反作用力的说法中,正确的是()A.两物体间的作用力和反作用力一定是同性质的力B.先有作用力,后有反作用力C.只有物体处于静止状态时,物体间才存在作用力和反作用力D.只有物体接触时,物体间才存在作用力和反作用力10.以V。
2018 年全国各地高考物理模拟试题《磁场》计算题汇编(含答案解析)1.(2018湖北模拟)如图所示,afe、bcd 为两条平行的金属导轨,导轨间距L=0.5m。
ed 间连入一电源 E=1V,ab 间放置一根长为 L=0.5m 的金属杆与导轨接触良好, cf水平且abcf为矩形。
空间中存在一竖直方向的磁场,当调节斜面abcf 的倾角θ时,发现当且仅当θ在30°~90°之间时,金属杆可以在导轨上处于静止平衡。
已知金属杆质量为0.1kg,电源内阻r及金属杆的电阻R均为0.5Ω,导轨及导线的电阻可忽略,金属杆和导轨间最大静摩擦力为弹力的μ倍。
重力加速度g=10m/s2,试求磁感应强度 B 及μ。
2.(2018全国三模)如图,两根平行金属导轨MN、PQ 固定在倾角θ =30的°绝缘斜面上,顶部连接由电流表、电源、滑动变阻器和开关组成的电路,下端开口,导轨间距为10cm。
整个装置处于磁感应强度0.1T,方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。
金属棒ab沿垂直导轨方向放置在导轨上。
开关断开时,沿导轨向下轻推导体棒,导体棒可以匀速下滑;闭合开关时,不断减小滑动变阻器的阻值,当电流表示数为3.0A时,导体棒恰好可沿导轨向上运动。
判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量(重力加速度为10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。
3.(2018宜昌模拟)小强同学设计了一个“电磁天平”,如图所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡。
线圈的水平边长L=0.2m,匝数N=1000 匝,总电阻R=1Ω,现在让线圈的下边处于方向垂直线圈平面向里匀强磁场内,磁感应强度B0=0.1T,线圈上部处在垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度B4.(2018某市中区校级一模)如图所示为一种“电磁天平”的结构简图,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,线圈未通电时天平两臂平衡;已知线圈的水平边长L=0.1m,匝数为N=800,线圈的下底边处于匀强磁场内,磁感应强度B=0.5T,方向垂直于线圈平面向里,线圈中通有方向沿顺时针,大小可在0﹣2A范围内调解的电流I;挂盘放上待测物体后,调解线圈中电流使得天平平衡,测出电流即可测得物体的质量;重力加速度g=10m/s2,试求:该“电磁天平”能够称量的最大质量.5.(2018松江区一模)如图所示,在倾角为37°的斜面上,固定着宽L=0.5m 的足够长的平行金属导轨,在导轨上端接入电源和滑动变阻器。
高考物理二轮复习:计算题规范练61.(2018·南京三模)如图甲所示,A 、B 是在真空中水平正对的两块金属板,板长L =40 cm ,板间距d =24 cm ,在B 板左侧边缘有一粒子源,能连续均匀发射带负电的粒子,粒子紧贴B 板水平向右射入,粒子的比荷q m =1.0×108 C/kg ,初速度v 0=2×105 m/s ,粒子重力不计.在A 、B 两板间加上如图乙所示的电压,周期T =2.0×10-6 s ,t =0时刻A 板电势高于B 板电势,两板间电场可视为匀强电场,电势差U 0=360 V ,A 、B 板右侧边缘处有一个边界MN .求:(1)带电粒子离开电场时的速度大小;(2)带电粒子从电场射出到MN 边界上的宽度Δy .解析:(1)设带电粒子在两金属板间运动的时间为t 1,则L =v 0t 1,解得t 1=2×10-6 s , 因为t 1=T ,所以无论何时射入电场,带电粒子在电场中加速运动时间均相同.设带电粒子离开电场时竖直方向上速度大小为v y ,带电粒子在两金属板间运动的加速度为a ,则qU 0d =ma ,v y =a t 12, 联立解得v y =1.5×105 m/s.带电粒子离开电场时的速度v =v 2x +v 2y =2.5×105 m/s ,(2)由题可知,当带电粒子在t =kT (k =0,1,2…)时刻进入电场时,带电粒子的侧向位移最大,其侧向位移y max =12a (t 12)2+a (t 12)2=22.5 cm , 当带电粒子在t =kT +T 2(k =0,1,2…)时刻进入电场时,带电粒子的侧向位移最小,其侧向位移y min =12a (t 12)2=7.5 cm , 带电粒子从电场射出到MN 边界上的宽度Δy =y max -y min =15 cm.答案:(1)2.5×105 m/s (2)15 cm2.(2018·锦州模拟)如图所示,两根相同的轻质弹簧,中间与质量为m 的圆环相连于O 位置,另一端各自固定在同一水平线上的P 、Q 两点,弹簧恰好处于原长L ,圆环套在光滑的竖直细杆上,细杆上的A 、B 两点关于O 点对称,OA =H .现将圆环沿杆拉至A 位置由静止释放,当下滑到速度最大时,弹簧与细杆间的夹角为θ,整个过程中,弹簧处于弹性限度范围内.重力加速度为g .求: (1)圆环过O 点时的加速度. (2)圆环过B 点的瞬时速度.(3)每根轻质弹簧的劲度系数.解析:(1)物体下落到O 点时只受重力作用,由牛顿第二定律得:F =mg =ma ,解得:a =g .(2)圆环从A 到B 过程中,由对称性可知,弹簧弹力做总功为零,圆环不受摩擦力作用,只有重力做功,由动能定理得:2mgH =12mv 2-0, 解得:v =2gH .(3)下落过程中,当环所受合力为零时速度最大,由牛顿第二定律有:2F 弹cos θ=mg ,解得:F 弹=mg2cos θ, 由胡克定律得:F 弹=k Δx , 弹簧的伸长量为:Δx =L sin θ-L ,解得:k =mg tan θ2L 1-sin θ. 答案:(1)g (2)2gH (3)mg tan θ2L 1-sin θ3.(2018·南昌调研)磁聚焦被广泛地应用在电真空器件中.如图所示,在坐标xOy 中存在有界的匀强聚焦磁场,方向垂直坐标平面向外,磁场边界PQ 直线与x 轴平行,与x 轴的距离为23a 3,边界POQ 的曲线方程为y =x a -x a 23-x 2,且方程关于y 轴对称.在坐标x 轴上A 处有一粒子源,向着不同方向射出大量质量均为m 、电荷量均为q 的带正电粒子,所有粒子的初速度大小相同,均为v ,粒子通过有界的匀强磁场后都会聚焦在x 轴上的F 点.已知A 点坐标为(-a,0),F 点坐标为(a,0),不计粒子所受的重力和相互作用.(1)求匀强磁场的磁感应强度.(2)粒子射入磁场时的速度方向与x 轴的夹角为多大时,粒子在磁场中运动时间最长?最长时间为多少?解析:(1)设磁场的磁感应强度为B ,粒子在磁场中做圆周运动的半径为r ,圆心为C ,从D 处射出磁场,其坐标为(x ,y ),由Rt △CED 相似于Rt △FGD 可得yx =a -x r 2-x 2. 又POQ 的曲线方程为y =x a -x a 23-x 2解得r =33a , 且r =mvqB ,解得B =3mv aq. (2)设粒子射入磁场时的速度方向与x 轴夹角为θ时,粒子在磁场中运动的轨迹与PQ 相切,运动的时间最长,最长时间为t ,粒子的轨迹对应的圆心角为α,且设此时,粒子飞出磁场时的位置坐标为(x ′,y ′)由几何知识得23a 3=r +y -r cos θ, x ′=r sin θ,解得sin θ=32,θ=60°=π3, 且t =αm qB,α=2θ, 解得t =2θm qB =23πa 9v. 答案:(1)3mv aq (2)π3 23πa 9v。
计算题规范练5
1. (2018·黄冈模拟)如图所示,MN 为绝缘板,C 、D 为板上两个小孔,AO 为CD 的中垂线,在MN 的下方有匀强磁场,方向垂直纸面向外(图中未画出),质量为m 、电荷量为q 的粒子(不计重力)以某一速度从A 点沿平行于MN 的方向进入静电分析器,静电分析器内有均匀辐向分布的电场(电场方向指向O 点),已知图中虚线圆弧的半径为R ,其所在处场强大小为E ,若粒子恰好沿图中虚线做圆周运动后从小孔C 垂直于MN 进入下方磁场.
(1)求粒子运动的速度大小.
(2)粒子在磁场中运动,与MN 板碰撞,碰后以原速率反弹,且碰撞时无电荷的转移,经过几次碰撞后恰好从小孔D 进入MN 上方的一个三角形匀强磁场,从A 点射出磁场,则三角形磁场区域最小面积为多少?MN 上下两区域磁场的磁感应强度大小之比为多少?
(3)粒子从A 点出发后,第一次回到A 点所经过的总时间为多少?
解析:(1)粒子进入静电分析器做圆周运动,有Eq =mv 2
R
,
解得v =
EqR m
. (2)粒子从D 到A 做匀速圆周运动,如图所示,三角形区域面积最小值为S =R 2
2
.
在磁场中洛伦兹力提供向心力,有Bqv =mv 2
r
解得r =mv
Bq
,
设MN 下方磁场的磁感应强度为B 1,上方的磁感应强度为B 2,r 1=R n +1=mv B 1q ,r 2=R =mv
B 2q
,
故B 2B 1=
1
n +1
(n =1,2,3,…),
(3)粒子在电场中运动时间t 1=2πr 4v =
π
2mR
Eq
, 在MN 下方的磁场中运动时间
t 2=n +12×2πr 1×1v =πR
m
EqR =πmR Eq
, 在MN 上方的磁场中运动时间t 3=14×2πr 2v =
π
2mR Eq
, 总时间t =t 1+t 2+t 3=2π
mR Eq
.
答案:(1)EqR m (2)S =R 22 B 2B 1=1
n +1(n =1,2,3,…) (3)2π
mR Eq
2.(2018·成都检测)一平台的局部如图甲所示,水平面光滑,竖直面粗糙,大小不计的物块B 与竖直面间的动摩擦因数μ=0.5,右角上固定一定滑轮,在水平面上放着一质量
m A =1.0 kg ,大小不计的物块A ,一轻绳绕过定滑轮,轻绳左端系在物块A 上,右端系住物
块B ,物块B 质量m B =1.0 kg ,物块B 刚好可与竖直面接触.起始时令两物块都处于静止状态,绳被拉直.设A 距滑轮足够远,台面足够高,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,忽略滑轮质量及其与轴之间的摩擦,g 取10 m/s 2
.
(1)同时由静止释放A 、B ,经t =1 s ,则A 的速度多大;
(2)同时由静止释放A 、B ,同时也对B 施加力F ,方向水平向左,大小随时间变化如图乙所示,求B 运动过程中的最大速度和B 停止运动所需时间.
解析:(1)对A 、B 系统:m B g =(m A +m B )a 1, 解得a 1=5 m/s 2
.
t =1 s 时,v =a 1t =5 m/s.
(2)A 、B 先做加速度减小的加速运动,在A 、B 加速度减为零之前,A 、B 一起运动,轻绳拉紧.
由题图乙可得,F =kt (k =20 N/s), 对A 、B 系统:m B g -μF =(m A +m B )a 得:a =-5t +5.
作a t 图如图:0~1 s ,a 逐渐减小到0,
t 1=1 s 速度最大,且对应三角形面积: v m =12
×1×5 m/s=2.5 m/s.
当B 开始减速时,轻绳松弛,A 匀速,B 减速.
对B :m B g -μF =m B a , 得:a =-10t +10(t ≥1 s)
由图可知,B 停止运动时,图线与时间轴所围的总面积为零,即两三角形面积相等.得:1
2
Δt ·10Δt =2.5,
Δt =
22 s ,t 总=t 1+Δt =⎝
⎛
⎭⎪⎫1+22s≈1.7 s. 答案:(1)5 m/s (2)2.5 m/s 1.7 s
3.如图所示,两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为θ,导轨间距为
l ,所在平面的正方形区域abcd 内存在有界匀强磁场,磁感应强度大小为B ,方向垂直于斜
面向上.将甲、乙两阻值相同、质量均为m 的相同金属杆放置在导轨上,甲金属杆处在磁场的上边界,甲、乙相距l .从静止释放两金属杆的同时,在甲金属杆上施加一个沿着导轨的外力,使甲金属杆在运动过程中始终沿导轨向下做匀加速直线运动,且加速度大小为a =
g sin θ,乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动.
(1)求每根金属杆的电阻R .
(2)从刚释放金属杆时开始计时,写出从计时开始到甲金属杆离开磁场的过程中外力F 随时间t 的变化关系式,并说明F 的方向.
(3)若从开始释放两杆到乙金属杆离开磁场,乙金属杆共产生热量Q ,试求此过程中外力F 对甲做的功.
解析:因为甲、乙加速度相同,所以,当乙进入磁场时,甲刚出磁场,乙进入磁场时的速度v 乙=2gl sin θ,
根据平衡条件有mg sin θ=B 2l 2v 乙
2R ,
解得R =B 2l 22gl sin θ
2mg sin θ
.
(2)甲在磁场中运动时,外力始终等于安培力,即
F =F 安=B 2l 2v
2R ,速度v =gt sin θ,
解得F =mg 2sin 2θ
2gl sin θ
t ,方向沿导轨向下.
(3)乙进入磁场前,甲、乙产生的热量相同,设为Q 1,则有F 安l =2Q 1, 又F =F 安,
故外力F 对甲做的功W F =Fl =2Q 1, 甲出磁场以后,外力F 为零,
乙在磁场中,甲、乙产生的热量相同,设为Q 2,则有
F ′安l =2Q 2,
又F ′安=mg sin θ,Q =Q 1+Q 2, 解得W F =2Q -mgl sin θ.
答案:(1)B 2l 22gl sin θ
2mg sin θ
(2)F =mg 2sin 2θ
2gl sin θ
t 方向沿导轨向下
(3)2Q -mgl sin θ。