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全国通用版2022高考物理总复习精准提分练:计算题专练九

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计算题专练(九)(限时:25分钟)24.(12分)如图1,两平行金属导轨位于水平面上,相距l,左端与一阻值为R的电阻相连.整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向竖直向下.—质量为m、电阻为r的导体棒置于导轨上,在水平外力作用下沿导轨匀速向右滑动,滑动过程中始终保持与导轨垂直且接触良好.已知电阻R消耗的功率为P,导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g,导轨的电阻可忽略.求:图1(1)导体棒匀速运动的速率v;(2)水平外力F的大小.答案 (1) (2)μmg+Bl解析 (1)设回路中的电流为I,对电阻R,有P=I2R导体棒产生的电动势为E=Blv根据闭合电路欧姆定律得I=联立可得导体棒匀速运动的速率v=.3\n(2)导体棒在磁场中匀速运动,受力平衡,则F=μmg+BlI联立可得:F=μmg+Bl.25.(20分)如图2,倾角θ=37°的直轨道AC与圆弧轨道CDEF在C处相切且平滑连接,整个装置固定在同—竖直平面内.圆弧轨道的半径为R,DF是竖直直径,O点为圆心,E、O、B三点在同一水平线上.A、F也在同一水平线上,两个小滑块P、Q(都可视为质点)的质量都为m.已知滑块Q与轨道AC间存在摩擦力且动摩擦因数处处相等,但滑块P与整个轨道间和滑块Q与圆弧轨道间的摩擦力都可忽略不计.同时将两个滑块P、Q分别在A、B两点由静止释放,之后P开始向下滑动,在B点与Q相碰.碰后P、Q立刻一起向下且在BC段保持匀速运动,已知P、Q每次相碰都会立刻合在一起运动但两者并不粘连,sin37°=0.6,cos37°=0.8,取重力加速度为g,求:图2(1)两滑块进入圆弧轨道运动过程中对圆弧轨道的压力的最大值.(2)滑块Q在轨道AC上往复运动经过的最大路程.答案 (1)3.8mg (2)R解析 (1)滑块P下滑至与Q相碰前瞬间,由机械能守恒定律得mgR=mvP、Q碰后合在一起运动,碰撞瞬间由动量守恒定律得mv1=2mv2P、Q一起由C点运动至D点过程,有2mgR(1-cosθ)+·2mv=·2mv经过D点时对圆弧轨道的压力最大,有FND-2mg=2m由牛顿第三定律可知,两滑块对圆弧轨道的最大压力FND′=FND联立解得FND′=3.8mg3\n(2)由(1)中计算可知,P、Q整体在D点的动能·2mv=0.9mgR<2mgR因此它们在圆弧轨道上运动的最高点在E点下方,之后沿轨道返回,再次到达C点的速度大小仍为v2.从C点上滑后P、Q分离,Q比P先到达最高点,且Q运动到最高点时停下.设P、Q上滑的最大位移分别为xP、xQ.对P、Q,由动能定理分别可得-mgsinθ·xP=0-mv-(mgsinθ+Ff)·xQ=0-mv由P、Q碰后一起匀速下滑可知Q受到的滑动摩擦力大小Ff=2mgsinθP再次从最高点下滑至第二次碰Q前,有mgsinθ(xP-xQ)=mvP、Q碰后一起运动,有mv3=2mv4P、Q从C点上滑到第二次从C点进入圆弧轨道,Q克服摩擦力做的功Wf=Ff·2xQ而P、Q碰撞损失的机械能为:ΔE=mv-·2mv由以上各式解得Q克服摩擦力做的功与P、Q碰撞损失的机械能之比为:=P、Q此后多次进入直轨道AC的运动过程遵循同样的规律,直到最后到达C点的速度减为0,因此从P、Q第一次回到直轨道AC运动到最后不再进入为止,Q克服摩擦力做的功为:Ffl=·×2mv滑块Q在轨道AC上往复运动经过的最大路程为lm,则lm=l+联立解得lm=R.3

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发布时间:2022-08-25 23:49:13 页数:3
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文章作者:U-336598

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