高考物理一轮复习 模块复习 计算题47分练（2）.doc

计算题47分练(2) 本题共3小题，共计47分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13.(15分)如图1所示，质量m10.1 kg，电阻r10.3 ，长度l0.4 m的导体棒ab横放在u型金属框架上。框架质量m20.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数0.2，相距0.4 m的mm、nn相互平行，电阻不计且足够长。电阻r20.1 的mn垂直于mm。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度b0.5 t。垂直于ab棒施加f2 n的水平恒力，ab棒从静止开始无摩擦地运动，始终与mm、nn保持良好接触，当ab棒运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2。图1(1)求框架开始运动时ab速度v的大小；(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中，mn上产生的热量q0.1 j，求该过程ab位移x的大小。解析(1)ab对框架的压力f1m1g(1分)框架受水平面的支持力fnm2gf1(2分)依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力f2fn，(1分)ab中的感应电动势eblv(1分)mn中电流i(1分)mn受到的安培力f安bil(1分)框架开始运动时f安f2(1分)由上述各式代入数据解得v6 m/s(1分)(2)闭合回路中产生的总热量q总q(2分)由能量守恒定律，得fxm1v2q总(2分)代入数据解得x1.1 m。(2分)答案(1)6 m/s(2)1.1 m14.(16分)如图2所示，板mnpq上方是磁感应强度大小为b、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上有两条宽度都为d的缝，两缝近端相距也为d。一个质量为m、电荷量为q的粒子从左缝不同位置垂直mn进入磁场，都能从右缝射出磁场，不计粒子的重力。求：图2(1)该粒子在磁场中运动的时间t；(2)该粒子从不同位置射入磁场到到达np中垂线的时间范围；(3)在射入后这段时间内，该粒子可能出现区域的面积。解析(1)粒子无论从缝mn中何处进入磁场，从缝pq射出时，运动轨迹都是半个圆周由qvbm(2分)t(2分)解得t(2分)运动时间tt(2分)(2)要使粒子都能从磁场中射出，粒子做圆周运动的半径rd经分析知，从m进入磁场的粒子到达np中垂线的时间最长tmaxt(2分)从n点射入磁场的粒子到达np中垂线的时间最短tmaxt(2分)时间范围为t(2分)(3)经分析可知，在射入后这段时间里，粒子可能出现区域的面积sd2。(2分)答案(1)(2)t(3)d215.(16分)如图3所示，光滑水平面与一倾斜运输带mp相接，运输带与水平面夹角为30，运输带顺时针运行，速率v05 m/s。在水平面上的n点处放一质量m0.4 kg的小物块，n点与运输带下端m点间的距离x2 m。现对小物体施加水平恒力f10 n作用至m点撤掉，连接点m处是平滑的，小物体在此处无碰撞能量损失。小物体与运输带间的动摩擦因数为，到达运输带最高点p时速度恰好为零，取g10 m/s2，求：图3(1)小物体运动到m点时的速度大小；(2)mp之间的距离l；(3)小物体在运输带上运动的过程中相对运输带滑动的距离s。解析(1)小物体从n点运动至m点，由动能定理得fxmv2(1分)解得v10 m/s。(1分)(2)小物体从刚到运输带上到两者共速前，受到沿斜面向下的摩擦力作用，做匀减速运动，由牛顿第二定律得mgsin mgcos ma1(1分)解得a17.5 m/s2(1分)由vv22a1l1得 l15 m(1分)小物体与运输带共速后继续做减速运动，相对于运输带下滑，受沿斜面向上的摩擦力，由牛顿第二定律得mgsin mgcos ma2(1分)解得a22.5 m/s2(1分)由0v2a2l2得l25 m(1分)则ll1l210 m。(1分)(3)由v0va1t1得t1 s(1分)所以运输带运行的位移x1v0t1 m(1分)小物体相对运输带的位移s1l1x1 m(1分)由0v0a2t2得t22 s(1分)所以运输带运行的位移x