(京津瓊)2022高考物理總復(fù)習(xí) 專用優(yōu)編提分練:計(jì)算題專練(八)

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1、(京津瓊)2022高考物理總復(fù)習(xí) 專用優(yōu)編提分練:計(jì)算題專練(八) 1.如圖1甲所示,空間存在B=0.5 T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場,MN、PQ是處于同一水平面內(nèi)相互平行的粗糙長直導(dǎo)軌,間距L=0.2 m,在導(dǎo)軌一端連接著阻值為R=0.4 Ω的定值電阻,ab是跨接在導(dǎo)軌上、質(zhì)量為m=0.1 kg的導(dǎo)體棒.從零時(shí)刻開始,通過一小型電動(dòng)機(jī)對(duì)ab棒施加一個(gè)牽引力,方向水平向左,使其從靜止開始沿導(dǎo)軌做加速運(yùn)動(dòng),此過程中棒始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.圖乙是拉力F與導(dǎo)體棒ab的速率倒數(shù)關(guān)系圖象(F1未知).已知導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,除R外,其余部分電阻均不計(jì),不計(jì)定滑輪的質(zhì)量和摩擦,

2、g=10 m/s2. 圖1 (1)求電動(dòng)機(jī)的額定功率; (2)若導(dǎo)體棒ab在16 s內(nèi)運(yùn)動(dòng)了90 m并恰好達(dá)到最大速度,求在0~16 s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱. 答案 (1)4.5 W (2)49 J 解析 (1)由題圖知導(dǎo)體棒ab的最大速度為v1=10 m/s 此時(shí),導(dǎo)體棒中感應(yīng)電動(dòng)勢為E=BLv1 感應(yīng)電流I= 導(dǎo)體棒受到的安培力F安=BIL 此時(shí)電動(dòng)機(jī)牽引力為F1= 由牛頓第二定律得-μmg-F安=0 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù),解得:P=4.5 W (2)由能量守恒定律得:Pt=Q+μmgs+mv12 代入數(shù)據(jù),解得0~16 s內(nèi)R上產(chǎn)生的熱量Q=49 J. 2.如

3、圖2,中空的水平圓形轉(zhuǎn)盤內(nèi)徑r=0.6 m,外徑足夠大,沿轉(zhuǎn)盤某條直徑有兩條光滑凹槽,凹槽內(nèi)有A、B、D、E四個(gè)物塊,D、E兩物塊分別被鎖定在距離豎直轉(zhuǎn)軸R=1.0 m處,A、B緊靠D、E放置,兩根不可伸長的輕繩,每根繩長L=1.4 m,一端系在C物塊上,另一端分別繞過轉(zhuǎn)盤內(nèi)側(cè)的光滑小滑輪,穿過D、E兩物塊中間的光滑圓孔,系在A、B兩個(gè)物塊上,A、B、D、E四個(gè)物塊的質(zhì)量均為m=1.0 kg,C物塊的質(zhì)量mC=2.0 kg,所有物塊均可視為質(zhì)點(diǎn),(不計(jì)空氣阻力,取重力加速度g=10 m/s2,計(jì)算結(jié)果可用最簡的分式與根號(hào)表示) 圖2 (1)啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤,轉(zhuǎn)速緩慢增大,求A、D以及B、E之間

4、恰好無壓力時(shí)細(xì)繩的拉力及轉(zhuǎn)盤的角速度; (2)停下轉(zhuǎn)盤后,將C物塊置于圓心O處,并將A、B向外側(cè)移動(dòng)使輕繩水平拉直,然后無初速度釋放A、B、C物塊構(gòu)成的系統(tǒng),求A、D以及B、E相碰前瞬間C物塊的速度; (3)碰前瞬間解除對(duì)D、E物塊的鎖定,若A、D以及B、E一經(jīng)碰撞就會(huì)粘在一起,且碰撞時(shí)間極短,求碰后C物塊的速度. 答案 見解析 解析 (1)A、D以及B、E之間恰好無壓力時(shí),C物塊保持靜止,故2Fcos θ=mCg, sin θ===, 解得F=12.5 N 對(duì)A、B兩個(gè)物塊F=mω2R 角速度ω== rad/s (2)設(shè)碰前A、B速度大小為v,C的速度大小為vC, 則v=vCcos θ 系統(tǒng)下落過程中機(jī)械能守恒:2×mv2+mCvC2=mCgh 由幾何關(guān)系知h=0.8 m 解得:vC= m/s (3)設(shè)碰后A、D的速度大小為v′, C的速度大小為vC′ 則v′=vC′cos θ 設(shè)繩上拉力的沖量大小為I,由于碰撞時(shí)間極短,繩子拉力遠(yuǎn)大于C物塊的重力. 對(duì)C物塊運(yùn)用動(dòng)量定理:-2Icos θ=mCvC′-mCvC 對(duì)A、D運(yùn)用動(dòng)量定理:I=2mv′-mv 聯(lián)立解得:vC′=vC= m/s.

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