《(新課標地區(qū)專用)2020高考物理三輪沖刺 題型練輯 計算題規(guī)范練(五)(含解析)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(新課標地區(qū)專用)2020高考物理三輪沖刺 題型練輯 計算題規(guī)范練(五)(含解析)(4頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、計算題規(guī)范練(五)
15.(2019·福建福州市五月檢測)如圖1甲所示,兩平行長直光滑金屬導軌水平放置,間距為L,左端連接一個電容為C的電容器,導軌處在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直導軌平面向上的勻強磁場中.質(zhì)量為m的金屬棒垂直導軌放置,某時刻金屬棒獲得一個水平向右的初速度v0,之后金屬棒運動的v-t圖象如圖乙所示.不考慮導軌的電阻.
圖1
(1)求金屬棒勻速運動時的速度的大小v1;
(2)求金屬棒勻速運動時電容器的電荷量q;
(3)已知金屬棒從開始到勻速運動的過程中,產(chǎn)生的焦耳熱為Q,求電容器充電穩(wěn)定后儲存的電能E電能.
答案 (1) (2) (3)mv02--Q
解析 (1
2、)金屬棒勻速運動切割磁感線產(chǎn)生的電動勢E=BLv1
電容器的電荷量q=CE
金屬棒從開始到勻速運動的過程中,由動量定理有
-BLt0=mv1-mv0
電容器的電荷量q=t0
聯(lián)立解得v1=
(2)由(1)可知q=CE=CBLv1=
(3)在0~t0時間內(nèi),金屬棒的速度由v0到v1,由能量守恒可得
E電能+Q=mv02-mv12
解得E電能=mv02--Q.
16.(2019·山東青島市三模)如圖2,質(zhì)量m=0.1kg的帶電小球從h=20m高處以v0=5m/s的速度水平拋出,落到水平地面上的A點;若仍將小球以同樣的速度水平拋出,當小球到達P點時,在小球運動空間加上一豎直向上的
3、勻強電場(圖中未畫出),小球落到地面上的B點,小球的水平射程增加了5 m,已知P點高度h′=15 m,小球所帶電荷量q=+1×10-3 C,重力加速度g取10 m/s2,空氣阻力不計,求:
圖2
(1)小球到達A點時的動能;
(2)所加勻強電場電場強度E的大?。?
答案 (1)21.25J (2)1250N/C
解析 (1)設(shè)小球在A點的動能為EkA,
根據(jù)動能定理有:EkA-mv02=mgh
代入數(shù)據(jù)可得:EkA=21.25J
(2)設(shè)小球從拋出到落在A點的時間為t1,從拋出到運動到P點的時間為t2,從P點到運動到A點的時間為Δt1,P、A兩點的水平距離為Δx1,則有:h=
4、gt12
h-h(huán)′=gt22
Δt1=t1-t2
Δx1=v0Δt1
vPy=gt2
加上勻強電場后,小球從P點運動到B點的時間為Δt2,
則有:Δx1+5m=v0Δt2
mg-qE=ma
h′=vPyΔt2+a(Δt22)
聯(lián)立以上各式可解得:E=1250N/C.
17.(2019·福建福州市五月檢測)如圖3所示,傾斜軌道底端用一小段圓弧與水平地面平滑連接,上端與半徑為R=0.5m的圓管形軌道相切于P點,圓管頂端開口水平,距離水平地面的高度為R.質(zhì)量為m=0.2kg的小球B靜止在斜面的底端.另有質(zhì)量也為m=0.2kg的小球A以初速度v0=5m/s沿水平地面向右運動,并與小
5、球B發(fā)生彈性碰撞,不考慮一切摩擦,重力加速度g取10 m/s2.
圖3
(1)求小球B被碰后瞬間的速度大小;
(2)求小球B到達圓管形軌道最高點時對軌道的壓力大小和方向;
(3)若保持小球A的初速度不變,增加其質(zhì)量,小球B質(zhì)量不變,則小球B從軌道的最高點拋出后,求小球B的落地點到O點的最遠距離不會超過多少.
答案 (1)5m/s (2)4N 方向豎直向上 (3)3m
解析 (1)設(shè)A、B兩球碰撞后瞬間的速度分別為v1、v2,A、B兩球發(fā)生彈性碰撞,由動量守恒定律得mv0=mv1+mv2
由能量守恒定律得mv02=mv12+mv22
聯(lián)立解得v1=0,v2=5m/s
(2)
6、A、B兩小球碰撞后,設(shè)小球B沿軌道上升到最高點的速度為v,則由動能定理得-mgR=mv2-mv22
在圓管形軌道的最高點,設(shè)軌道對小球豎直向上的支持力為FN,由牛頓第二定律可得mg-FN=m
聯(lián)立解得FN=-4N
負號說明圓管形軌道對小球有向下的壓力,根據(jù)牛頓第三定律可得,小球在最高點對軌道有豎直向上的壓力,大小為4N
(3)設(shè)小球A的質(zhì)量為M,則由動量守恒定律和能量守恒定律有Mv0=Mv3+mv4
Mv02=Mv32+mv42
聯(lián)立解得v4=v0
當小球A的質(zhì)量M無限增加時,碰撞后小球B的速度都不會超過2v0
假設(shè)碰撞后小球B的速度為2v0,設(shè)小球B到達軌道最高點的速度為v′,則由動能定理得
-mgR=mv′2-m(2v0)2
解得v′=3m/s
由平拋運動的規(guī)律有R=gt2
xm=v′t
聯(lián)立解得xm=3m
所以小球B從軌道的最高點拋出后,落地點到O點的最遠距離不會超過3m.
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