(浙江專用)備戰(zhàn)2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二部分 計(jì)算題部分 精練3 動(dòng)量和電學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用.doc
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精練3動(dòng)量和電學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用1.加試題如圖1,ab和cd是兩條豎直放置且足夠長(zhǎng)的長(zhǎng)直光滑金屬導(dǎo)軌,MN和MN是兩根用細(xì)線連接的金屬桿,其質(zhì)量分別為m和2m.豎直向上的外力F作用在桿MN上,使兩桿水平靜止,并剛好與導(dǎo)軌接觸;兩桿的總電阻為R,導(dǎo)軌間距為l.整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌所在平面垂直導(dǎo)軌電阻可忽略,重力加速度為g.在t0時(shí)刻將細(xì)線燒斷,保持F不變,金屬桿和導(dǎo)軌始終接觸良好且垂直求:圖1(1)細(xì)線燒斷后,任意時(shí)刻兩桿運(yùn)動(dòng)的速度之比;(2)兩桿分別達(dá)到的最大速度2.加試題 形狀如圖2所示的光滑導(dǎo)軌EF、GH等高平行放置,E、G間寬度為F、H間寬度的2倍,虛線右側(cè)導(dǎo)軌水平且處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中ab金屬棒的質(zhì)量為2m、cd金屬棒的質(zhì)量為m,現(xiàn)讓ab從離水平軌道h高處?kù)o止下滑,設(shè)兩種不同間距的導(dǎo)軌都足夠長(zhǎng)求:圖2(1)ab、cd棒的最終速度大小;(2)全過程中產(chǎn)生的焦耳熱3.加試題 如圖3所示,水平地面上方MN邊界左側(cè)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和沿豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫出),磁感應(yīng)強(qiáng)度B1.0 T,MN邊界右側(cè)離地面h0.45 m處有光滑絕緣平臺(tái),右邊有一帶正電的a球,質(zhì)量ma0.1 kg、電荷量q0.1 C,以初速度v00.9 m/s水平向左運(yùn)動(dòng),與大小相同但質(zhì)量為mb0.05 kg靜止于平臺(tái)左邊緣的不帶電的絕緣球b發(fā)生彈性正碰,碰后a球恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng),兩球均視為質(zhì)點(diǎn),g取10 m/s2.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)求:圖3(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向;(2)碰后兩球分別在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;(3)碰后兩球落地點(diǎn)相距多遠(yuǎn)4.加試題 如圖4所示,質(zhì)量mA0.8 kg、帶電荷量q4103 C的A球用長(zhǎng)l0.8 m的不可伸長(zhǎng)的絕緣輕線懸吊在O點(diǎn),O點(diǎn)右側(cè)有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)E5103 N/C.質(zhì)量mB0.2 kg、不帶電的B球靜止在光滑水平軌道上,右側(cè)緊貼著壓縮并鎖定的水平輕質(zhì)彈簧,彈簧右端與固定擋板連接,彈性勢(shì)能為3.6 J現(xiàn)將A球拉至左邊與圓心等高處由靜止釋放,將彈簧解除鎖定,B球離開彈簧后,恰好與第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的A球相碰,并結(jié)合為一整體C,同時(shí)撤去水平軌道A、B、C均可視為質(zhì)點(diǎn),線始終未被拉斷,不計(jì)空氣阻力,g10 m/s2.求:圖4(1)碰撞過程中A球?qū)球做的功;(2)碰后C第一次離開電場(chǎng)時(shí)的速度大?。?3)C每次離開最高點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)立即消失,到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)又重新恢復(fù),不考慮電場(chǎng)瞬間變化產(chǎn)生的影響,求C每次離開電場(chǎng)前瞬間繩子受到的拉力5.加試題 有電阻均為R的兩金屬棒a、b,a棒的質(zhì)量為m,b棒的質(zhì)量為M,兩棒均放在如圖5所示的光滑軌道的水平部分上,軌道的水平部分有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),圓弧部分無磁場(chǎng),且軌道足夠長(zhǎng),開始時(shí)給a棒一水平向左的初速度v0,a、b兩棒在運(yùn)動(dòng)過程中與軌道始終接觸良好且垂直,a棒與b棒始終不相碰,請(qǐng)問:圖5(1)當(dāng)a、b兩棒在水平軌道上穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí),速度分別為多少?損失的機(jī)械能為多少?(2)若b棒在水平軌道上穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)后,又沖上圓弧軌道,在b棒返回到水平軌道前,a棒已靜止在水平軌道上,且b棒與a棒不相碰,然后達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài),最后a、b的速度為多少?(3)整個(gè)過程中產(chǎn)生的內(nèi)能是多少?6.加試題 能的轉(zhuǎn)化與守恒是自然界普通存在的規(guī)律,如:電源給電容器的充電過程可以等效為將電荷逐個(gè)從原本電中性的兩極板中的一個(gè)極板移到另一個(gè)極板的過程在移動(dòng)過程中克服電場(chǎng)力做功,電源的電能轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能實(shí)驗(yàn)表明:電容器兩極間的電壓與電容器所帶電荷量如圖6甲所示圖6(1)對(duì)于直線運(yùn)動(dòng),課本中講解了由vt圖象求位移的方法請(qǐng)你借鑒此方法,根據(jù)圖甲的QU圖象,推導(dǎo)電容器所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能E電的表達(dá)式(若電容器電容為C,兩極板間電壓為U)(2)如圖乙所示,平行金屬框架豎直放置在絕緣地面上,框架上端接有一電容為C的電容器框架上一質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒平行于地面放置,離地面的高度為h.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與框架平面垂直現(xiàn)將金屬棒由靜止開始釋放,金屬棒下滑過程中與框架接觸良好且無摩擦開始時(shí)電容器不帶電,不計(jì)各處電阻,求:金屬棒落地時(shí)的速度大?。唤饘侔魪撵o止釋放到落到地面的時(shí)間答案精析1(1)21(2)解析(1)設(shè)某時(shí)刻MN和MN速度分別為v1、v2取豎直向上為正方向,由動(dòng)量守恒mv12mv20,得.(2)當(dāng)MN和MN的加速度為零時(shí),速度最大對(duì)MN由平衡條件知BIl2mgIEBlv1Blv2得v1,v2.2(1)vabvcd(2)mgh解析(1)ab由靜止下滑,機(jī)械能守恒:2mgh2mv2,得v由于ab、cd串聯(lián)在同一電路中,任何時(shí)刻通過ab、cd的電流總相等,金屬棒有效長(zhǎng)度關(guān)系為L(zhǎng)ab2Lcd故它們所受的安培力關(guān)系為Fab2Fcd在安培力作用下,ab、cd各做變速運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相反,當(dāng)EabEcd時(shí),電路中感應(yīng)電流為零,ab、cd所受安培力為零,ab、cd運(yùn)動(dòng)趨于穩(wěn)定,此時(shí)有BLabvabBLcdvcd,得vabvcdab、cd受安培力作用,動(dòng)量均發(fā)生變化,由動(dòng)量定理得:Fabt2m(vvab)Fcdtmvcd聯(lián)立以上各式解得:vab,vcd(2)根據(jù)系統(tǒng)的總能量守恒可得:Q2mgh2mvmvmgh.3(1)10 N/C,方向豎直向上(2)2.1 s0.30 s(3)0.10 m解析(1)a球碰后在疊加場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),滿足magqE可得E10 N/C電場(chǎng)力方向豎直向上,a球帶正電,則電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向上(2)a球與b球發(fā)生彈性正碰,以v0的方向?yàn)檎较?,由?dòng)量守恒定律得mav0mavambvb由能量守恒定律得mavmavmbv解得:va0.30 m/svb1.2 m/s對(duì)a球,洛倫茲力提供向心力qBvama可得r0.30 m設(shè)a球落地點(diǎn)與圓心的連線和地面夾角為,由幾何關(guān)系有hrrsin ,可得故a球在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間taT,T代入得ta s2.1 sb球不帶電,碰撞后做平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向有hgt代入得:tb0.30 s(3)對(duì)a球,xarcos 0.26 m對(duì)b球,xbvbtb0.36 m故兩球相距:xxbxa0.10 m.4(1)3.2 J(2)4 m/s(3)(80n30) N,n1,2,3解析(1)設(shè)碰前A的速度為vA,有mAvmAglvA4 m/s設(shè)碰前B的速度為vB,有EpmBv,vB6 m/s以vA的方向?yàn)檎较?,由?dòng)量守恒得mAvAmBvB(mAmB)vCvC2 m/sA對(duì)B所做的功WmBvEp3.2 J(2)碰后,整體C受到豎直向上的電場(chǎng)力F|q|E20 N,GmCg10 N因FmCgmC,整體C做類平拋運(yùn)動(dòng)水平方向上:xvCt豎直方向上:yat2其中a10 m/s2圓的方程:(yl)2x2l2解得:x0.8 m,y0.8 mC剛好在圓心等高處將輕線拉直,水平分速度變?yōu)榱愦藭r(shí)C向上的速度為v0at4 m/s設(shè)C運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)速度為v1由動(dòng)能定理得mCvmCv(FmCg)lv14 m/s(3)設(shè)C從最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v1,由機(jī)械能守恒定律得:mCg2lmCv12mCvv18 m/s由FTFmCgmC可知FT0,所以C能一直運(yùn)動(dòng)設(shè)C第n次經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)的速度為vnmCvmCv(n1)|q|E2lFTmCgFmC解得:FT(80n30) N,n1,2,35見解析解析(1)a、b兩棒在水平軌道上動(dòng)量守恒設(shè)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)a、b兩棒的共同速度為v1,以向左的方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律,有mv0(mM)v1,解得v1,損失的機(jī)械能為Emv(mM)v.(2)由于b棒在沖上圓弧軌道又返回水平軌道過程中機(jī)械能守恒,故返回時(shí)速度大小不變,即v2v1,b棒與a棒向右運(yùn)動(dòng),直到新的穩(wěn)定狀態(tài)設(shè)達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)a、b的共同速度為v3,以向右的方向?yàn)檎较蛴蓜?dòng)量守恒定律,有Mv2(Mm)v3解得v3.(3)整個(gè)過程中產(chǎn)生的內(nèi)能等于系統(tǒng)機(jī)械能的減少量,即Qmv(Mm)v,解得Qmv16(1)E電(2) 解析(1)由功能關(guān)系可知克服電場(chǎng)力做功等于產(chǎn)生的電場(chǎng)能:根據(jù)速度時(shí)間圖象圍成的面積代表位移可知在QU圖象中,圖象所圍面積即為,也就是克服電場(chǎng)力所做的功,即E電.又C,故E電(2)設(shè)金屬棒落地的速度為v,此時(shí)金屬棒切割磁感線產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)大小為EBLv電容器儲(chǔ)存的電場(chǎng)能為E電由動(dòng)能定理得mghE電解得v 金屬棒下落過程中受安培力和重力,由動(dòng)量定理可得mgtF安tmvF安BILQItQCUUBLvvv0解得t .- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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