【物理试题】浙江选考2019高考物理优选冲A练计算题等值练八.doc
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初中高中习题试卷
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计算题等值练(八)
19.(9分)(2018·绍兴市期末)无人驾驶汽车有望在不久的将来走进中国家庭,它是通
过车载传感系统感知道路环境,自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽
车.某次测试中,质量m=1 300 kg的无人驾驶汽车在平直道路上某处由静止开始以恒
定的牵引力F=2 600 N匀加速启动,之后经过一个长L=10 m、高h=2 m的斜坡,坡
顶是一停车场,如图1所示.假设汽车行进过程中所受摩擦阻力恒为其重力的0.1倍,
且经过坡底时的速度大小不变.g=10 m/s2,求:
图1
(1)汽车爬坡时的加速度;
(2)汽车从距斜坡底端多远处无初速度启动,恰能冲上斜坡顶端?
(3)在仅允许改变汽车启动位置的条件下,汽车从启动到冲上斜坡顶端的总时间不会小于
某个数值,求该数值.(结果可以用根号表示)
答案 (1)1 m/s2,方向沿斜面向下 (2)10 m (3)215 s
解析 (1)假设汽车沿斜面向上运动(设为正方向)时的加速度为a2,据牛顿第二定律:
F-mg·sin θ-Ff=ma
2
其中sin θ=hL=0.2,Ff=0.1mg=1 300 N
代入得a2=-1 m/s2
“-”表示方向沿斜面向下
(2)设汽车在平直道路上运动时的加速度大小为a1,根据牛顿第二定律
F-Ff=ma
1
解得a1=1 m/s2
经过加速距离l后,到达斜坡底端时的速度为v,那么v2=2a1l,
爬坡过程中有0-v2=2a2L
联立解得l=10 m
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(3)在符合题意的条件下,设匀加速时间为t1,匀减速时间为t2,则
t=t1+t
2
到达坡底时的速度v′=a1t1=t1,
爬坡过程L=v′t2+12a2t22
代入得L=(t-t2)t2-12t22
整理得3t22-2tt2+2L=0,
要使t2有解,须有4t2-24L≥0,即t≥60 s=215 s
即该(最小)数值为215 s.
20.(12分)(2018·温州市九校联盟期末)同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制
作了如图2所示的实验装置.图中水平放置的底板上竖直地固定有M板和N板.M板上
部有一半径为R的14圆弧形的粗糙轨道,P为最高点,Q为最低点,Q点处的切线水平,
距底板高为H.N板上固定有三个圆环,将质量为m的小球从P处静止释放,小球运动至
Q飞出后无阻碍地通过各圆环中心,落到底板上距Q水平距离为L
处.不考虑空气阻力,
重力加速度为g.求:
图2
(1)距Q水平距离为L2的圆环中心到底板的高度;
(2)小球运动到Q点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向;
(3)摩擦力对小球做的功.
答案 (1)34H (2)Lg2H mg(1+L22HR),方向竖直向下 (3)mg(L24H-R)
解析 (1)小球从Q抛出到落到底板上运动的时间:t=2Hg①
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水平位移:L=vQ·t②
小球运动到距Q水平距离为L2的位置时的时间:t′=12LvQ=12t③
此过程中小球下降的高度:h=12gt′2④
联立以上公式可得:h=14H
圆环中心到底板的高度为:H-14H=34H;
(2)由①②得小球到达Q点的速度:vQ=Lt=Lg2H⑤
在Q点小球受到的支持力与重力的合力提供向心力,得:FN-mg=mvQ2R⑥
联立⑤⑥得:FN=mg(1+L22HR)
由牛顿第三定律可得,小球对轨道的压力的大小:mg(1+L22HR),方向:竖直向下
(3)小球从P到Q,重力与摩擦力做功,由功能关系得:mgR+Wf=12mvQ2⑦
联立⑤⑦得:Wf=mg(L24H-R)
22.加试题(10分)(2018·七彩阳光联盟期中)如图3所示,间距为2L和L的两组平行
光滑导轨P、Q和M、N用导线连接,位于大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,
质量为m、单位长度电阻为r0的两相同导体棒ab和cd垂直于导轨分别置于导轨P、Q和
M、N上.现棒ab以初速度v
0
向右运动,不计导轨及连线电阻,导轨足够长.求:
图3
(1)当导体棒ab刚开始运动时,求导体棒ab和cd运动的加速度大小;
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(2)当两导体棒速度达到稳定时,求导体棒ab的速度;
(3)当两导体棒速度刚达到稳定时,棒ab和cd的位移分别为x1和x2,求x1和x2之间的
关系.
答案 (1)4B2Lv03r0m 2B2Lv03r0m (2)15v0 (3)2x1-x2=6mv0r05B2L
解析 (1)ab刚开始运动时感应电动势E=2BLv0①
感应电流I=E3Lr0=2Bv03r0②
ab棒的加速度大小a
ab
=BI·2Lm=4B2Lv03r0m③
cd棒的加速度大小a
cd
=BILm=2B2Lv03r0m④
(2)由动量定理,对导体棒ab,有-2BLIΔt=mv1-mv0
即-2BLΔq=mv1-mv0⑤
对导体棒cd,有BLIΔt=mv2⑥
稳定时,有v2=2v1⑦
联立⑤⑥⑦,得v1=15v0⑧
(3)由⑥式,得Δq=2m5BLv0⑨
由法拉第电磁感应定律,得Δq=2BLx1-BLx23r0L⑩
联立⑨⑩式,得2x1-x2=6mv0r05B2L
23.加试题(10分)(2018·台州中学统练)如图4为实验室筛选带电粒子的装置示意图:
左端加速电极M、N间的电压为U1.中间速度选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁
场,匀强磁场的磁感应强度B1=1.0 T,两板电压U2=1.0×102 V,两板间的距离D=2 cm.
选择器右端是一个半径R=20 cm的圆筒,可以围绕竖直中心轴顺时针转动,筒壁的一个
水平圆周上均匀分布着8个小孔O1至O8.圆筒内部有竖直向下的匀强磁场B2.一电荷量为
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q=1.60×10-19 C、质量为m
=3.2×10-25 kg的带电粒子,从静止开始经过加速电场后匀
速穿过速度选择器.圆筒不转时,粒子恰好从小孔O8射入,从小孔O3射出(不计粒子重
力),若粒子碰到圆筒就被圆筒吸收.求:
图4
(1)加速器两端的电压U1的大小;
(2)圆筒内匀强磁场B2的大小并判断粒子带正电还是负电;
(3)要使粒子从一个小孔射入圆筒后能从正对面的小孔射出(如从O1进从O5出),则圆筒
匀速转动的角速度多大?
答案 (1)25 V (2)5×10-2 T 负电 (3)8n+112×105 rad/s(n=0,1,2,3,…)
解析 (1)速度选择器中电场强度:E=U2D=5×103 N/C
根据qvB1=qE,解得:v=EB1=5×103 m/s
在电场加速,根据动能定理:qU1=12mv2,解得U1=25 V
(2)粒子的运动轨迹如图所示
根据左手定则,粒子带负电,由几何关系得:r=R
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根据牛顿第二定律可得:qvB2=mv2r,
解得:B2=mvqR=5×10-2 T
(3)不管从哪个孔进入,粒子在筒中运动的时间与轨迹一样,运动时间为:
t
=θ·rv=34π×0.25×103 s=3π×10-5 s
在这段时间圆筒转过的可能角度:α=2nπ+π4(n=0,1,2,3,…)
则圆筒的角速度:ω=αt=8n+112×105 rad/s(n=0,1,2,3,…)