2019高考衝刺試題 物理計算題

2022-12-09 18:54:02 字數 4944 閱讀 1687

(18分)如圖所示,直角座標系xoy的x軸水平,y軸垂直,處於豎直向下、大小為e0的勻強電場中,過o點,傾角為 =60°的足夠大斜面固定在座標系中。質量為m帶電量為+q的粒子從y軸上的p點,以某一速度沿x軸正方向射入,經過時間t,在座標平面內加上另一勻強電場e,再經過時間t,粒子剛好沿垂直於斜面的方向到達斜面,且到達斜面時速度為零。不計粒子重力,求:

(1)粒子的初速度大小;

(2)p點與x軸的距離;

(3)勻強電場e的電場強度大小。

解:(1)粒子運動軌跡如圖中虛線所示,第乙個時間t內,粒子做類平拋運動

加速度(1分)

加上電場e時,粒子在豎直方向的速度vy=at (1分)

此時合速度方向垂直於斜面:

(1分)

可解得粒子的初速度(2分)

(2)第乙個時間t內,粒子在豎直方向的位移

(1分)

水平方向的位移x1=v0t (1分)

在第二個時間t內,粒子在豎直方向的位移也為y1,水平方向的位移

x2=y1tan (1分)

p點到x軸的距離

=2y1+(x1+x2)tan (1分)

代入資料得: (2分)

(3)在第二個時間t內,在豎直方向:

qey-qe0=m (2分)

在水平方向, (2分)

所以(1分)

解得:e=e0 (2分)

(14分)某種彈射裝置的示意圖如圖所示,光滑的水平導軌mn右端n處與傾斜傳送帶理想連線,傳送帶長度l=15m,傳送帶以恆定速度v=5m/s順時針轉動,三個質量均為m=lkg的滑塊a、b、c置於水平導軌上,滑塊b、c之間有一段輕彈簧剛好處於原長,滑塊b與輕彈簧連線,滑塊c未連線彈簧,滑塊b、c處於靜止狀態且離n點足夠遠,現讓滑塊a以初速度v0=6m/s沿滑塊b、c連線方向向滑塊b運動,滑塊a與b碰撞後粘合在一起,碰撞時間極短。滑塊c脫離彈簧後滑上傾角θ=37°的傳送帶,並從頂端沿傳送帶方向滑出斜拋落至地面上。已知滑塊c與傳送帶之間的動摩擦因數μ=0.

8,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。

求:(1)滑塊a、b碰撞時損失的機械能:

(2)滑塊c剛滑上傳送帶時的速度;

(3)滑塊c在傳送帶上因摩擦產生的熱量q。

(1)設a與b碰撞後共同速度為v1,

對a、b系統由動量守恆定律:m v0=2mv11分

碰撞時損失的機械能:δe=m v02- (2m) v122分

解得:ae=9j1分

(2)設a、b碰撞後,彈簧第一次恢復原長時ab的速度為vb,c的速度為vc。

由動量守恆:2m v1=2mvb+mvc1分

由機械能守恆: (2m) v12= (2m) vb2-m vc22分

解得:vc =4m/s1分

(3)c以4m/s的速度滑上傳送帶,假設勻加速直線運動的位移為x時與傳送帶共速,

根據牛頓第二定律:μmgcosθ-mgsinθ=ma1分

由運動學公式: v2 - vc2=2ax1分

解得:x =11.25m加速運動時間為t,有:t==2.5s1分

所以相對位移為:δx= vt-x=1.25m1分

摩擦生熱:q=μmgcosθ·δx =8j1分

(20分)如圖所示,光滑水平面上有一小車,右端固定一沙箱,沙箱上連線一水平的輕質彈簧,小車與沙箱的總質量為。車上在沙箱左側距離的位置上放有一質量為小物塊a,物塊a與小車的動摩擦因數為。僅在沙面上空間存在水平向右的勻強電場,場強。

當物塊a隨小車以速度向右做勻速直線運動時,距沙麵高處有一質量為的帶正電c的小球,以的初速度水平向左丟擲,最終落入沙箱中。已知小球與沙箱的相互作用時間極短,且忽略最短時的長度,並取。求:

(1)小球落入沙箱前的速度和開始下落時與小車右端的水平距離;

(2)小車在前進過程中,彈簧具有的最大值彈性勢能;

(3)設小車左端與沙箱左側的距離為。請討論分析物塊a相對小車向左運動的過程中,其與小車摩擦產生的熱量與的關係式。

(1)小球c下落到沙箱的時間為,則

豎直方向上1分)

所以有:

小球在水平方向左勻減速運動:…………(1分)

1分)代入資料解得:,

所以小球落入沙箱瞬間的速度:,方向豎直向下…………(2分)

小球開始下落時與小車右端的水平距離:…………(2分)

(2)設向右為正,在小球落快速落入沙箱過程中,小車(不含物塊a)和小球的系統在水平方向動量守恆,設小球球入沙箱瞬間,車與球的共同速度為,有:

1分)可得: …………(1分)

由於小車速度減小,隨後物塊a相對小車向右運動並將彈簧壓縮,在此過程中,a與小車(含小球)系統動量守恆,當彈簧壓縮至最短時,整個系統有一共同速度:

1分)解得1分)

根據能的轉化和守恆定律,彈簧的最大勢能為:

…………(2分)

代入資料解得: =9j …………(1分)

(3)隨後彈簧向左彈開物塊a,假設a運動至車的左端時恰好與車相對靜止。此過程中系統動量仍然守恆,所以系統具有的速度仍為:…………(1分)

根據功能關係有1分)

解得小車左端與沙箱左側的距離為:………(1分)

分情況討論如下:

①若時,物塊a停在距離沙箱左側處與小車一起運動,因此摩擦產生的熱量為: ………(1分)

②若《時,物塊a最終會從小車的左端滑下,因此摩擦產生熱量為:

1分)(14分)如圖所示,座標原點o處有一點狀的放射源,它向xoy平面內的x軸上方各個方向(包括x軸正方向和負方向)發射帶正電的同種粒子,速度大小都是v0,在的區域內分布有指向y軸正方向的勻強電場,場強大小為,其中q與m分別為該種粒子的電荷量和質量;在的區域內分布有垂直xoy平面的勻強磁場.ab為一塊很大的平面感光板,放置於y=2d處,觀察發現此時恰好沒有粒子打到ab板上.(不考慮粒子的重力及粒子間的相互作用)

(1)求粒子剛進入磁場時的速率;

(2)求磁感應強度b的大小;

(3)將ab板平移到距x軸最遠什麼位置時所有粒子均能打到板上?

解:(1)根據動能定理得 (2分)

可得剛進入磁場時的速率 (2分)

(2)根據(1)可知,對於沿x軸正方向射出的粒子,其進入磁場時與x軸正方向的夾角(1分)

其在電場中沿x軸正方向的位移 (1分)

若沿x軸正方向輸出的粒子不能打到ab板上,則所有粒子均不能打到ab板上,因此沿x軸正方向射出的粒子在磁場中運動的軌跡與ab板相切,如圖甲所示:

由幾何關係可知 (1分)

可得粒子做圓周運動的半徑 (1分)

洛倫茲力提供向心力(1分)

可得 (1分)

(3)若沿x軸負方向射出的粒子能打到ab板上,則所有粒子均能打到板上,臨界情況就是沿x軸負方向射出的粒子在磁場中運動的軌跡恰好與ab板相切.如圖乙所示:

由圖可知,此時磁場寬度為 (2分)

即當ab板位於的位置時,恰好所有粒子均能打到板上. (2分)

1.(12分) 如圖所示,豎直平面內的四分之一圓弧軌道下端與水平桌面相切,小滑塊a和b分別靜止在圓弧軌道的最高點和最低點。現將a無初速釋放,a與b碰撞後結合為乙個整體,並沿桌面滑動。

已知圓弧軌道光滑,半徑r=0.2m;a和b的質量相等;a和b整體與桌面之間的動摩擦因數μ=0.2。

重力加速度g取10m/s2。求:

(1)碰撞前瞬間a的速率v。

(2)碰撞後瞬間a和b整體的速率v'。

(3)a和b整體在桌面上滑動的距離l。

【解析】(1)從圓弧最高點到最低點機械能守恆,有:

m**2=magr (2分)

可得v=2m/s(2分)

(2)在底部和b相撞,滿足動量守恆,有:(ma+mb)v'=m** (2分)

可得v'=1m/s(2分)

(3)根據動能定理,a、b一起滑動過程有:

-μ(ma+mb)gl=0-(ma+mb)v'2 (2分)

可得l=0.25m(2分)

答案:(1)2m/s (2)1 m/s (3)0.25 m

2.(20分)如圖所示,在直角座標系的第ⅰ象限分布著場強e=5×103v/m、方向水平向左的勻強電場,其餘三個象限分布著垂直紙面向裡的勻強磁場。現從電場中m(0.

5,0.5)點由靜止釋放一比荷為=2×104c/kg、重力不計的帶正電微粒,該微粒第一次進入磁場後將垂直通過x軸。求:

(1)勻強磁場的磁感應強度。

(2)帶電微粒第二次進入磁場時的位置座標。

(3)為了使微粒還能回到釋放點m,在微粒第二次進入磁場後撤掉第ⅰ象限的電場,求此情況下微粒從釋放到回到m點所用時間。

【解析】(1)根據動能定理得qexm=mv2

v==104m/s

因為微粒第一次進入磁場後將垂直通過x軸,根據幾何關係知,粒子在磁場中做圓周運動的半徑r=xm

r=xm=,解得b=1t

(2)粒子垂直進入電場,做類平拋運動,則

a拋==108m/s2

xm=a拋

代入資料解得t拋=10-4s

則y=vt拋=104×10-4=1m

帶電微粒第二次進入磁場時的位置座標為(0m,1m)

(3)第一次進入磁場後軌跡如圖所示,第二次入磁場時:vx=a拋t拋=108×10-4=104m/s

v入=×104m/s

r′=m,

所以軌跡如圖所示:

t=2×t+t拋++

代入資料得:t=7.21×10-4s。

答案:(1)1t (2)(0m,1m) (3)7.21×10-4s

(14分)(湖南省岳陽市一中2018屆高三上學期第一次月考)如圖甲所示,一根直杆ab與水平面成某一角度固定,在杆上套乙個小物塊,杆底端b處由一彈性擋板,杆與板麵垂直,現將物塊拉到a點靜止釋放,物塊下滑與擋板第一次碰撞前後的v-t影象如圖乙所示,物塊最終停止在b點,重力加速度為,

求:(1)物塊與杆之間的動摩擦因數μ;

(2)物塊滑過的總路程s。

解:(1)設桿子與水平方向的夾角為θ,由圖象可知,物塊勻加速運動的加速度大小

,(2分)

勻減速上滑的加速度大小(2分)

根據牛頓第二定律得:

,(4分)

聯立兩式解得μ=0.25,sinθ=0.6.(2分)

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