2019-2020年高三物理二轮复习 计算题仿真练1.doc

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2019-2020年高三物理二轮复习 计算题仿真练1 1．(12分)如图甲所示，质量m＝1 kg的物体置于倾角为θ＝37的固定斜面的底端(斜面足够长)，对物体施加平行于斜面向上的拉力F，t1＝2 s时拉力大小减半并反向，t2＝3 s时撤去外力，物体运动的部分v－t图象如图乙所示，设物体受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g＝10 m/s2，sin 37＝0.6，求： (1)物体与斜面间的动摩擦因数和拉力F的大小． (2)3 s后再经多长时间物体回到斜面底端(结果保留两位有效数字)． 解析：　(1)由v－t图线知，物体匀加速运动时加速度大小为 a1＝＝10 m/s2(1分) 由牛顿第二定律得F－mgsin θ－μmgcos θ＝ma1(1分) 物体匀减速运动时加速度大小为a2＝－＝20 m/s2(1分) 由牛顿第二定律得＋mgsin θ＋μmgcos θ＝ma2(2分) 联立并代入数据解得F＝20 N，μ＝0.5.(2分) (2)由v－t图线知物体上滑的总距离为 x＝t＝3 m＝30 m(1分) 设撤去外力后物体的加速度大小为a3 ，由牛顿第二定律得mgsin θ－μmgcos θ＝ma3(1分) 代入数据解得a3＝2 m/s2(1分) 设3 s后再经时间t物体回到斜面底端，由运动学规律知x＝a3t2(1分) 代入数据解得t＝5.5 s．(1分) 答案：　(1)0.5　20 N　(2)5.5 s 2.(19分)如图所示，电阻不计且足够长的U形金属框架放置在倾角θ＝37的绝缘斜面上，该装置处于垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B＝0.5 T．质量m＝0.1 kg、电阻R＝0.4 Ω的导体棒ab垂直放在框架上，从静止开始沿框架无摩擦下滑，与框架接触良好．框架的质量M＝0.2 kg、宽度l＝0.4 m，框架与斜面间的动摩擦因数μ＝0.6，与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8. (1)若框架固定，求导体棒的最大速度vm； (2)若框架固定，棒从静止开始下滑6 m时速度v＝5 m/s，求此过程回路中产生的热量Q及流过ab棒的电荷量q； (3)若框架不固定，求框架刚开始运动时棒的速度v1. 解析：　(1)棒ab产生的电动势E＝Blv(1分) 回路中的感应电流I＝(1分) 棒ab所受的安培力F＝BIl(1分) 对棒ab，有mgsin 37－BIl＝ma(2分) 当加速度a＝0时，速度最大，最大值vm＝＝6 m/s.(2分) (2)根据能量转化和守恒定律有mgxsin 37＝mv2＋Q(2分) 代入数据解得Q＝2.35 J(2分) q＝Δt＝Δt＝＝＝3 C．(3分) (3)回路中感应电流I1＝(1分) 框架上边所受安培力F1＝BI1l(1分) 对框架，Mgsin 37＋BI1l＝μ(m＋M)gcos 37(2分) 代入数据解得v1＝2.4 m/s.(1分) 答案：　(1)6 m/s　(2)3 C　(3)2.4 m/s 3.(20分)如图所示为固定在水平地面上的轨道ABCD，其中半圆形轨道ABC光滑，水平轨道CD粗糙，且二者在C点相切，A与C分别是半径R＝0.1 m的半圆轨道的最高点和最低点．一根轻弹簧固定在水平轨道的最右端，将一质量m＝0.02 kg、电荷量q＝810－5 C的绝缘小物块紧靠弹簧并向右压缩弹簧，直到小物块和圆弧最低点的距离L＝0.5 m．现在由静止释放小物块，小物块被弹出后恰好能够通过圆弧轨道的最高点A，已知小物块与水平轨道间的动摩擦因数为μ＝0.4，小物块可视为质点，g取10 m/s2. (1)求小物块释放前弹簧具有的弹性势能Ep； (2)若在此空间加一方向水平向左的匀强电场，电场强度E＝2103 V/m，小物块仍由原位置释放后通过A点再落回水平轨道，在此过程中小物块电势能变化量为多少？ 解析：　(1)设小物块到达半圆轨道的最高点时速度为v1，因为小物块恰好能到达圆弧轨道的最高点，故向心力刚好由重力提供：mg＝m(2分) 解得v1＝＝1 m/s(1分) 小物块从开始运动到到达半圆轨道最高点A的过程中，由能量守恒定律得 Ep＝μmgL＋mg2R＋mv(3分) 解得Ep＝910－2 J．(2分) (2)若存在水平向左的匀强电场，设小物块到达半圆轨道最高点A时的速度为v2，由功能关系得W弹＝ΔEp＝910－2 J，从小物块开始运动到到达A点的过程，由动能定理得 W弹＋EqL－μmgL－mg2R＝mv(3分) 联立解得v2＝3 m/s(1分) 小物块由A飞出后在竖直方向上做自由落体运动，在水平方向做匀减速直线运动，由运动学规律有 竖直方向：2R＝gt2，(1分) t＝ ＝0.2 s(1分) 水平方向：Eq＝ma，(1分) a＝＝8 m/s2，(1分) x＝v2t－at2＝0.44 m(1分) 在小物块落回轨道的整个过程中电场力做功为 W电＝Eq(L－x)＝9.610－3 J(2分) 此过程中小物块的电势能减小了9.610－3 J．(1分) 答案：　(1)910－2 J　(2)9.610－3 J 4.(20分)在如图所示的直角坐标系中，第二象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度为E，第三象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小未知，在y轴上的C点(没画出)固定有一点电荷(点电荷对y轴左侧不起作用)．现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子由第二象限的点A处由静止释放(不计重力)，粒子恰好垂直y轴进入第四象限并在y轴右侧做匀速圆周运动，最后又恰好能击中A点，已知静电力常量为k，求： (1)磁感应强度B的大小． (2)C点的坐标． (3)点电荷的电荷量Q. 解析：　(1)设粒子进入磁场中的速度为v，则由动能定理知 qEa＝mv2(3分) 粒子运动轨迹如图所示，由图知粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r＝a(1分) 由洛伦兹力提供向心力知Bqv＝m(1分) 联立解得B＝ .(2分) (2)由图知粒子从D到A做类平抛运动，设C点的坐标为(0，y)，则粒子在y轴右侧做匀速圆周运动的半径为R＝y＋a(2分) 由类平抛运动规律知a＝vt，(1分) R＋y－a＝t2(2分) 联立可得y＝，即C点的坐标为.(1分) (3)由(2)知粒子在y轴右侧做匀速圆周运动的半径为 R＝y＋a＝(2分) 粒子在y轴右侧做匀速圆周运动时由库仑力提供向心力，即 k＝m(2分) 所以Q＝，(2分) 即点电荷的电荷量Q为，且带负电．(1分) 答案：　(1) 　(2)　(3)　负电