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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 全真精準(zhǔn)模擬 第04周 第二練(大題特訓(xùn))(含解析)
24.(14分)
如圖所示,ab、ef是固定在絕緣水平桌面上的平行光滑金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌足夠長,導(dǎo)軌間距為d.在導(dǎo)軌ab、ef間放置一個阻值為R的金屬導(dǎo)體棒PQ.其質(zhì)量為m,長度恰好為d.另一質(zhì)量為3m、長為d的金屬棒MN也恰好能和導(dǎo)軌良好接觸,起初金屬棒MN靜止于PQ棒右側(cè)某位置,盛個裝置處于方向垂直桌面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的光滑絕緣小球在桌而上從O點(diǎn)(O為導(dǎo)軌上的一點(diǎn))以與可成60°角的方向斜向右方進(jìn)人磁場,隨后小球垂直地打在金屬ドMN的中點(diǎn),小球與金屬棒MN的碰
2、撞過程中無機(jī)械能損失,不計導(dǎo)軌間電場的影響,不計導(dǎo)軌和金屬棒MN的電阻,兩桿運(yùn)動過程中不相碰,求:
(1)小球在O點(diǎn)射人磁場時的初速度v0
(2)金屬棒PQ上產(chǎn)生的熱量E和通過的電荷量Q
(3)在整個過程中金屬棒MN比金屬棒PQ多滑動的距離
(4)請通過計算說明小球不會與MN棒發(fā)生第二次碰撞;
【答案】(1)(2)(3)(4)小球不會與MN桿發(fā)生第二次碰撞。
【解析】
【詳解】
(1)如圖所示,可得:光滑絕緣小球在水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動的半徑設(shè)為r,
由圖可知:
得:
由牛頓第二定律可得:
得:
由能量守恒定律可知PQ上產(chǎn)生的熱量:
對桿PQ應(yīng)
3、用動量定理可得:
即:
得:
(3)由
得桿MN比桿PQ多滑動的距離:
(4)由(2)可知球與MN碰后,小球的速度為:, 桿MN的速度為:
小球碰后做圓周運(yùn)動的半徑:
運(yùn)動半個周期的時間為:
這段時間內(nèi)桿MN減速到與PQ同速,最小速度為,則其位移:
此后桿MN一直向左運(yùn)動,故小球不會與MN桿發(fā)生第二次碰撞。
25.(18分)
如圖所示輕彈簧一端固定在水平面上的豎直擋板上,處于原長時另一端位于水平面上B點(diǎn)處,B點(diǎn)左側(cè)光滑,右側(cè)粗糙。水平面的右側(cè)C點(diǎn)處有一足夠長的斜面與水平面平滑連接,斜面傾角為37°,斜面上有一半徑為R=1m的光滑半圓軌道與斜面切于D點(diǎn),半圓軌道的最高點(diǎn)為
4、E,G為半圓軌道的另一端點(diǎn),=2.5m,A、B、C、D、E、G均在同一豎直面內(nèi)。使質(zhì)量為m=0.5kg的小物塊P擠壓彈簧右端至A點(diǎn),然后由靜止釋放P,P到達(dá)B點(diǎn)時立即受到斜向右上方,與水平方向的夾角為37°,大小為F=5N的恒力,一直保持F對物塊P的作用,結(jié)果P通過半圓軌道的最高點(diǎn)E時的速度為。已知P與水平面斜面間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5,g取.sin37°=0.6,
(1)P運(yùn)動到E點(diǎn)時對軌道的壓力大小;
(2)彈簧的最大彈性勢能;
(3)若其它條件不變,增大B、C間的距離使P過G點(diǎn)后恰好能垂直落在斜面上,求P在斜面上的落點(diǎn)距D點(diǎn)的距離。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】
(2)P從D點(diǎn)到E點(diǎn),由動能定理得:
解得:m/s
P從C點(diǎn)到D點(diǎn),由牛頓運(yùn)動定律得:
解得,說明P從C點(diǎn)到D點(diǎn)勻速運(yùn)動,故
由能的轉(zhuǎn)化和守恒得:
解得:J