(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(七)

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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(七) 1.某電磁緩沖車?yán)秒姶鸥袘?yīng)原理進(jìn)行制動緩沖,它的緩沖過程可等效為:小車車底安裝著電磁鐵,可視為勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向豎直向下;水平地面固定著閉合矩形線圈abcd,線圈的總電阻為R,ab邊長為L,ad邊長為2L,如圖1所示(俯視).緩沖小車(無動力)水平通過線圈上方,線圈與磁場的作用使小車做減速運(yùn)動,從而實(shí)現(xiàn)緩沖.已知小車總質(zhì)量為m,受到地面的摩擦阻力為Ff,小車磁場剛抵達(dá)線圈ab邊時(shí),速度大小為v0,小車磁場剛抵達(dá)線圈cd邊時(shí),速度為零,求: 圖1 (1)小車緩沖過程中的最大加速度am的大?。? (2)

2、小車緩沖過程中通過線圈的電荷量q及線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q. 答案 (1) (2) mv02-2FfL 解析 (1)線圈相對磁場向左切割磁感線, 產(chǎn)生電動勢E=BLv 電流為:I== 由左手定則和牛頓第三定律知小車受到向左的安培力F安=BIL 根據(jù)牛頓第二定律:F安+Ff=ma 聯(lián)立解得:a= 故am= (2)通過線圈的電荷量: q=Δt,=,= 解得:q= 由能量守恒定律得mv02=Q+Ff·2L 解得:Q=mv02-2FfL. 2.如圖2所示,足夠長的圓柱形管底端固定一彈射器,彈射器上有一圓柱形滑塊,圓柱形管和彈射器的總質(zhì)量為2m,滑塊的質(zhì)量為m,滑塊與管內(nèi)壁間的滑動

3、摩擦力Ff=3mg,在恒定外力F=9mg的作用下,圓柱形管和滑塊以同一加速度豎直向上做勻加速直線運(yùn)動,某時(shí)刻彈射器突然開啟,將滑塊向上以相對地面2v的速度彈離圓柱形管的底端,同時(shí)圓柱形管也以速度v仍向上運(yùn)動,若彈射器啟動的瞬間過程中滑塊與彈射器間的作用力遠(yuǎn)大于系統(tǒng)所受外力,忽略空氣影響,重力加速度為g,求: 圖2 (1)彈射器開啟前瞬間圓柱形管和滑塊的速度; (2)彈射后,滑塊相對圓柱形管上升的最大距離; (3)從滑塊被彈開到它第二次獲得相對地面的速度大小為2v的過程中,摩擦力對滑塊做的功. 答案 (1)v (2) (3) 解析 (1)彈射器啟動的瞬間滑塊與彈射器間的作用力遠(yuǎn)大

4、于系統(tǒng)所受外力,故系統(tǒng)動量守恒,設(shè)彈射器啟動前系統(tǒng)初速度為v0,則:3mv0=2mv+m×2v 則:v0=v (2)滑塊被彈射后與圓柱形管共速前,設(shè)圓柱形管和滑塊的加速度大小分別為a1和a2,則根據(jù)牛頓第二定律: F+Ff-2mg=2ma1 mg+Ff=ma2 二者共速時(shí)滑塊相對圓柱形管上升的距離最大,設(shè)經(jīng)過時(shí)間t1后,二者達(dá)到共同速度v1,由運(yùn)動學(xué)公式得到: v1=v+a1t1 v1=2v-a2t1 聯(lián)立解得:t1=,v1= 圓柱形管的位移x1=t1, 滑塊的位移x2=t1 二者相對位移Δx=x2-x1 聯(lián)立解得Δx=. (3)共速后,假設(shè)二者相對靜止,設(shè)圓柱形管和滑塊系統(tǒng)的加速度為a0, 根據(jù)牛頓第二定律得F-(m+2m)g=(m+2m)a0 對滑塊Ff0-mg=ma0 聯(lián)立解得a0=2g,F(xiàn)f0=3mg=Ff 則假設(shè)成立,圓柱形管與滑塊相對靜止,二者以a0的加速度勻加速向上運(yùn)動,滑塊從速度v1至2v的過程中通過的位移為x3== 從滑塊被彈開到它第二次獲得相對地面的速度大小為2v的過程中,設(shè)摩擦力做的功為Wf,根據(jù)動能定理得 -mg(x2+x3)+Wf=0 聯(lián)立解得Wf=.

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