2022版高考物理二轮复习高考题型三考情题型练题组4
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题组424.(12分)(2022山西太原三模)为研究电磁制动的效果,在小车的水平底面安装宽为L,长为2L的矩形线圈abcd,线圈匝数为N,总电阻为R,水平直轨道上虚线PQ和MN之间存在竖直向下的匀强磁场,其间距为2L,磁感应强度为B,如图所示,沿轨道运动的总质量为m的小车,受到地面的阻力为f,当车头(ab边)进入磁场时的速度为v0,车尾(cd边)离开磁场时速度恰好减为零,求:(1)车头进入磁场时,小车加速度的大小;(2)从ab进入到ab离开磁场的过程中,通过导线截面的电荷量;(3)电磁制动过程中线圈产生的焦耳热。25.(20分)(2022山西太原三模)如图所示,水平面上有质量mA=1kg的木板A,其上右端点放有质量mB=1kg的物块B(可视为质点)。A的左侧用长度l=3.6m的轻绳悬吊一质量为mC=0.5kg的小球C,C静止时恰好与A接触但无挤压且不触地,现将C沿A、B所在竖直平面向左拉起,当细线与竖直方向成θ=60°角时由静止释放,C运动到最低点时与A发生碰撞,碰后C立即静止,最后物块B没有从A上滑出,已知B与A间的动摩擦因数μ1=0.10,A与地面间的动摩擦因数μ2=0.15,g取10m/s2,不考虑C与A碰撞的时间,求:(1)碰后瞬间A速度的大小;(2)碰后木板A运动的时间。2\n题组424.答案(1)N2B2L2v0mR+fm (2)2NBL2R (3)12mv02-4fL解析(1)车头进入磁场时,加速度的大小为a;电路中的感应电动势为E,电流为I,安培力的大小为F;E=NBLv0,I=ER,F=NBIL;由牛顿运动定律F+f=ma,联立解得a=N2B2L2v0mR+fm;(2)ab刚进入磁场到ab刚出磁场的过程中,线圈中的平均感应电动势为E平均,平均电流为I平均,时间为t,通过线圈截面的电荷量为q;E平均=N2BL2t,I平均=E平均R,q=I平均t,联立解得q=2NBL2R(3)电磁制动过程中产生的焦耳热为Q,由能量守恒:Q=12mv02-4fL25.答案(1)3.0m/s (2)0.9s解析(1)设C与A碰撞时的速度大小为vC,mCgl(1-cos60°)=12mCvC2;碰后木板A的速度大小为vA,mCvC=mAvA,解得vA=3.0m/s(2)设C与A碰撞后A运动的加速度大小为a1,B运动的加速度大小为a2,经过时间t1,A、B两物体速度相等,设为v;μ1mBg+μ2(mA+mB)g=mAa1,μ1mBg=mBa2解得a1=4.0m/s2,a2=1.0m/s2,v=vA-a1t1=a2t1,解得v=0.6m/s,t1=0.6s;接下来B相对A向右滑动,设A加速度为a1'得μ2(mA+mB)g-μ1mBg=mAa1',解得a1'=2.0m/s20=v-a1't2,解得t2=0.3s此后木板A保持静止,故碰后木板A运动的时间t=t1+t2=0.9s2
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