2017北京一模物理分类汇编-计算题22题
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2017北京一模物理分类汇编-计算题22题1.(16分)(2017海淀一模)如图9所示,分界线MN左侧存在平行于纸面水平向右的有界匀强电场,右侧存在垂直纸面向里的有界匀强磁场。
电场强度E=200N/C,磁感应强度B=1.0T。
一质量m=2.0×10-12kg、电荷量q=+1.0×10-10C的带电质点,从A点由静止开始在电场中加速运动,经t1=2.0×10-3s,在O点处沿垂直边界的方向射入磁场,在磁场中做匀速圆周运动。
不计带电质点所受重力及空气阻力。
求: (1)带电质点刚离开电场时的速度大小v;(2)带电质点在磁场中做匀速圆周运动的半径R;(3)带电质点在磁场中运动半周的时间t2。
2.(16分)(2017西城一模)如图所示,水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ,两导轨间距为l =0.40m,电阻均可忽略不计。
在M和P之间接有阻值为R =0.40Ω的定值电阻,导体杆ab的质量为m=0.10kg、电阻r =0.10Ω,并与导轨接触良好。
整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为B =0.50T 的匀强磁场中。
导体杆ab在水平向右的拉力F作用下,沿导轨做速度v =2.0m/s的匀速直线运动。
求:(1)通过电阻R的电流I的大小及方向;(2)拉力F的大小;(3)撤去拉力F后,电阻R上产生的焦耳热Q R。
3.(16分)(2017东城一模)如图所示,将一个质量为m、电荷量为+q的小球,以初速度v0自h高处水平抛出。
不计空气阻力影响。
重力加速度为g。
(1)求小球落地点与抛出点的水平距离。
(2)若在空间中加一个匀强电场,小球水平抛出后做匀速直线运动,求该匀强电场的场强大小及方向。
(3)若在空间中除加(2)中电场外,再加一个垂直纸面的匀强磁场,小球水平抛出后做匀速圆周运动,且落地点与抛出点的水平距离也为h,求磁场的磁感应强度大小及方向。
4.(16分)(2017朝阳一模)足够长的平行光滑金属导轨水平放置,间距L = 0.4m,一端连接R=1Ω的电阻,导轨所在空间存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=1T,其俯视图如图所示。
导体棒MN放在导轨上,其长度恰好等于导轨间距,其电阻r =1Ω,与导轨接触良好,导轨电阻不计。
在平行于导轨的拉力F作用下,导体棒沿导轨向右匀速运动,速度v=5m/s。
求:(1)通过导体棒的电流I的大小;(2)导体棒两端的电压U,并指出M、N两点哪一点的电势高;(3)拉力F的功率P F以及整个电路的热功率P Q。
Q图915.( 16分)(2017丰台一模)AB是竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道,在下端B与水平长直轨道相切,如图所示。
一小木块(可视为质点)自A点起由静止开始沿轨道下滑。
已知圆轨道半径为R,小木块的质量为m,与水平轨道的动摩擦因数为 ,重力加速度为g。
求:(1)木块运动到B点时的速度大小v;(2)木块经过圆弧轨道的B点时对轨道的压力大小F B(3)木块在水平轨道上滑行的最大距离s6.(16分)(石景山一模)如图所示,固定于水平面上的金属框架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中。
t=0时,磁感应强度为B0,此时金属棒MN的位置恰好使MDEN构成一个边长为l的正方形。
已知金属棒MN的电阻为r,金属框架DE段的电阻为R,其他电阻不计。
(1)若金属棒MN保持静止,磁场的磁感应强度按图乙所示的规律变化,求回路中的感应电动势。
(2)若磁感应强度B0保持不变,金属棒MN以速度v0贴着金属框架向右匀速运动,会产生感应电动势,相当于电源。
用电池、电阻等符号画出这个装置的等效电路图,并求通过回路的电流大小。
(3)若金属棒MN以速度v0贴着金属框架向右匀速运动,为使回路中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B应怎样随时间t变化?请推导B与t的关系式。
7.(16分)(2017通州一模)如图所示,竖直平面内有四分之一圆弧轨道固定在水平桌面上,轨道下端与水平桌面相切,圆心为O点,A点和B点分别是圆弧轨道的最高点和最低点。
一小滑块自圆弧轨道A点无初速释放,在B点沿水平方向飞出,落到水平地面C点。
已知圆弧轨道光滑,半径R = 0.2m;小滑块的质量m = 1.0kg,B点到水平地面的高度h = 0.8m,取重力加速度g = 10 m/s2。
求:(1)小滑块从B点飞出时的速度υB的大小;(2)在B点,圆弧轨道对小滑块支持力F N的大小;(3)C点与B点的水平距离x的大小。
8.(16分)(2017平谷一模)如图所示,两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距L=0.50m,导轨上端接有电阻R=0.40Ω,导轨电阻忽略不计.导轨下部的匀强磁场区有虚线所示的水平上边界,磁感应强度B=0.40T,方向垂直于金属导轨平面向外.电阻r=0.20Ω的金属杆MN,从静止开始沿着金属导轨下落,下落一定高度后以v=6.0m/s的速度进入匀强磁场区,且进入磁场区域后恰能匀速运动,金属杆下落过程中始终与导轨垂直且接触良好.不计空气阻力.金属杆进入磁场区域后,求:(1)感应电动势的大小;(2)金属杆所受安培力的大小和重力做功的功率;(3)M、N两端的电压;239.(16分)(2017房山一模)我国将于2022年举办冬季奥运会,其中跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一,如图所示为某一跳台滑雪的练习雪道,质量m =60kg 的运动员从长直助滑道AB 的起点A 处由静止开始以加速度a =3m/s 2匀加速滑下,到达助滑道末端B 时速度v B =15m/s ,AB 与水平方向夹角为30°.为了改变运动员的运动方向,在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接,其中最低点C 处附近是一段以O 为圆心,半径R =20m 的圆弧.助滑道末端B 与滑道最低点C 的高度差h =10m ,运动员在C 点时对滑道的压力大小为1800N ,取210m/s g =求: (1)AB 间的距离x .(2)运动员在AB 段下滑时受到阻力f F 的大小.(3)运动员在B 、C 间运动过程中阻力做功W .10.(16分)(2017顺义一模)如图所示,斜面AC 长L = 1m ,倾角θ =37°,CD 段为与斜面平滑连接的水平地面。
一个质量m = 2kg 的小物块从斜面顶端A 点由静止开始滑下。
小物块与斜面、地面间的动摩擦因数均为μ = 0.5。
不计空气阻力,重力加速度g 取10m/s 2,sin37° = 0.6,cos37° = 0.8。
求: (1)小物块在斜面上运动时的加速度大小a ; (2)小物块滑到斜面底端C 点时的速度大小v ; (3)小物块在水平地面上滑行的时间t 。
2017北京一模物理分类汇编-计算题22题参考答案1.(1)带电质点在电场中所受电场力F=qE ……………………(2分)根据牛顿第二定律可知,质点运动的加速度a=F/m ……………………(2分) 所以质点离开电场时的速度v=at 1=1qEt m=20m/s …………………………(3分) (2)质点进入磁场做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律有qvB=mv 2/R ………………………………………(3分)解得: mvR qB==0.40m ……………………………………………………(2分) (3)质点在磁场中运动半周的时间 2Rt vπ==6.28×10-2s(或6.3×10-2s)……(4分)2.解析:(1)(6分)ab 杆切割磁感线产生的感应电动势 Blv E = 根据全电路欧姆定律 rR EI +=代入数据解得 A I 80.0=,方向从M 到P (2)(4分)杆做匀速直线运动,拉力等于安培力 根据安培力公式有 BIl F = 代入数据解得 N F 16.0= (3)(6分)撤去拉力后,根据能量守恒电路中产生的焦耳热 J mv Q 2.0212==根据焦耳定律 t R I Q 总2= ,可知Q rR RQ R +=4代入数据解得 J Q R 16.0=3.(1)小球做平抛运动有t v s 0=221gt h =解得小球落地点与抛出点的水平距离 gh v s 2=0(2)空间只存在匀强电场,小球做匀速直线运动,小球所受合力为零根据平衡条件,有qE mg =解得 电场强度大小 qm gE =电场方向:竖直向上(3)空间同时存在匀强电场和匀强磁场,小球做匀速圆周运动,洛仑兹力充当向心力设圆周运动的半径为R根据牛顿第二定律有 Rvm B qv 200= 由题知 h R =解得磁感应强度大小 hqm v B 0=磁场方向:垂直于纸面向外4. 解:(1)导体棒MN 产生的感应电动势E BLv 2 V通过导体棒的电流为: (5分) (2)导体棒两端的电压N 点电势高于M 点。
(5分) (3)导体棒所受安培力的大小为F 安BIL 0.4N由于导体棒做匀速运动,所以拉力F F 安,则:拉力F 的功率P F Fv 2W 由于外力做功全部转化为焦耳热,则电路的热功率P Q P F 2W (6分)6.解析:(1)由法拉第电磁感应定律 E t φ∆=∆ (2分)2210B l B l φ∆=-(1分) 1t t ∆=(1分) 解得()2101B B l E t -=(2分)(2)等效电路图如答图2所示(2分)导体棒切割产生电动势00E B lv =(1分)由闭合电路欧姆定律 EI R r=+ (1分)解得 00B lv I R r=+ (2分)(3)不产生感应电流,即磁通量的变化为零 0φ∆=(1分)()2000Bl l v t B l +-=(1分) 解得 00=B lB l v t+(2分)7.(1)(6分)小滑块在圆弧轨道内下滑过程中,由动能定理得==1A EI R r==+1V U IR =========R5 解得:m/s(2)(4分)小滑块在B 点时,由牛顿第二定律解得:F N = 30N(3)(6分)小滑块从B 点飞出后做平抛运动,解得:s解得:x = 0.8m考点:牛顿第二定律,平抛运动。
8.(1)感应电动势:E =BLv --------------------------------------3分 解得:E =1.2V--------------------------------1分 (2)感应电流:rR EI +=------------------------------2分 解得:I =2.0 A金属杆所受安培力:F 安=BIL ---------------------------2分 解得:F 安= 0.40 N ------------------------------1分重力大小:G =F 安-------------------------------1分 重力的功率:P G =Gv ----------------------------2分解得:P G =2.4 W ------------------------1分(3)M 、N 两端的电压:U MN = I R -------------------------2分解得:U =0.80V---------------------1分9.(16分)(1)(4分)运动员沿雪道做初速度为零的匀加速直线运动 从A 到B 的时间为t =Bv a,代入数据解得t =5s 2分 由匀变速直线运动公式212x at =代入数据得x =37.5m 2分 (2)(4分)由牛顿运动定律得sin30f mg F ma ︒-= 3分代入数据得:F f =120N 1分(3)(8分)由牛顿运动定律2Cv N mg m R-=,代入数据解得20C v =m/s 4分由动能定理:2211+22C B mv mv mgh W -=代入数据解得W =-750J 4分10.(1)根据牛顿第二定律 mg sin θ -μmg cos θ = ma得:a =2m/s 2(5分) (2)根据匀变速直线运动规律 得:v = 2m/s(5分) (3)根据动量定理 – μmg t = 0 - mv得:t = 0.4s (6分)aL v 22=。