冲刺2022届高考物理大题限时集训预测卷03（广东专用解析）

冲刺2022届高考物理大题限时集训

（广东专用）预测卷03

13、如图所示，水平地面上有一个固定挡板，有一轻弹簧左端固定在挡板上，有一质量m=0.2kg

的滑块（可视为质点）紧压弹簧但不黏连,初始时弹簧的弹性势能£p=1.8J,AB两点的距离L=3m。

距离B点右侧竖直高度差〃=0.8m处有一半径均为R=0.5m光滑圆弧管道CD、DF,C、D等高,

E为。尸管道的最高点，FG是长度d=10m倾角外37。的粗糙直管道，在G处接一半径为R，=2m,

圆心为。点的光滑圆弧轨道G”。，”为最低点，。为最高点，且NGOH=%37。，各部分管道及

轨道在连接处均平滑相切，已知物块与水平地面间的动摩擦因数〃=0.15,不计空气阻力，重力加

速度大小g=10m/s2。现把滑块从A点由静止释放，经过8点飞出后，恰能从C点沿切线方向进

入圆弧管道，滑块略小于管道内径。sin37°=0.6,cos37°=0.8»sin53°=0.8,cos53°=0.6o求：

（1）滑块离开B点时的速度大小vB;

（2）滑块第一次到达E点时对轨道的作用力大小；

（3）要使滑块能经过G点且不脱离轨道，滑块与管道FG之间动摩擦因数〃的取值范围。

【答案】⑴3m/s.（2）6.4N；（3）0,694<^'<0,893

【解析】

（1）当滑块滑到8点时，有

口.12

Ep-iimgL=-mvB

解得

匕=3m/s②

（2）由平抛运动规律得滑块到达。点时竖直分速度

靖=2g九③

所以滑块到达C点时速度大小

匕+=5m/s④

则得到速度方向与水平方向夹角为

a=53。⑤

则滑块处于。点时，速度方向与水平方向夹角也为53。，由动能定理可知滑块在。点时的速度与

其在。点时的速度大小相等，从。点到£点，根据动能定理有

1,1,

-mgR（\-cosa）--mvF--mvD。

在E点，对滑块，由牛顿第二定律得

2

FVE

R⑦

解得

=6.4N⑧

根据牛顿第三定律得滑块第一次到达E点时对轨道的作用力为

*=&=6.4N⑨

（3）设滑块与管道FG之间的动摩擦因数为〃/,要使滑块能经过G点，则有

mv2

~E+，"g（R-Rcos，+dsin，）>/2tmgcos0d

解得

143

u,<—»0.893_

160@

要使滑块不脱离轨道，则滑块不能超过与。点等点，所以有

—mv^+mg(R-Reos6+dsin-42mgeos0d-m^R'cos0<O

解得

>®0.694

*160⑬

所以，要使滑块能经过G点且不脱离轨道，滑块与管道尸G之间动摩擦因数”的取值范围为

0.694</J<0.893

14、如图所示，两根固定的竖直光滑导轨间距为4L,电阻不计，上、下两端连接阻值分别为R、

-R

2的定值电阻R,和七。两导轨间“凸”形区域ABCDEFNM内（含边界）存在磁感应强度大小

为B、方向水平向里的匀强磁场，BC、DE竖直，CD水平，CD=2L,BC=DE=£O一质量为机、

阻值为R的金属棒从到AF高度为2L的ah处由静止释放，金属棒下落过程中与导轨始终垂直且

接触良好，金属棒到达AF前瞬间的速率为v,且此时金属棒所受合力为零，从AF处起经时间，

到达MN处，且金属棒到达MN处时所受合力为零。重力加速度大小为g,不计空气阻力。求：

（1）磁场的磁感应强度大小B；

（2）金属棒到达CD处后瞬间的加速度a；

（3）金属棒从AF处下落到MN处的过程，电路中产生的总焦耳热。。

;(2)v.(3)432

（1）回路的总电阻为

9=/?+&^-=为

"N+与5

金属棒到达AF前瞬间，金属棒切割磁感线产生的感应电动势为

E=Bx2Lv

此时通过金属棒的电流为

）

根据物体的平衡条件有

mg=BIx2L

解得

B耳

V5vl?

（2）设金属棒到达CD处时的速度大小为v/,根据匀变速直线运动的规律有

彳=2g（2L-L）

此时通过金属棒的电流为

〃Bx2Lv

I—]

&

根据牛顿第二定律有

mg—BI'义2L=ma

解得

a=g----------

V

(3)设金属棒到达MN处时的速度大小为以，根据物体的平衡条件有

2

B-（4Z,）v2

mg=

设金属棒从AF运动到MN的过程中F落的高度为6,该过程中通过金属棒的平均电流为/,根

据动量定理有

mgt-BIx4Lt=mv2—mv

又

-A<DBx4Lh

It=——=---------

根据能量守恒定律有

Q=nigh+—mv2-；mv1

解得

八1412

Q=tngvt+—mv

预测二

13、图。是我国传统农具——风鼓车，图匕是其工作原理示意图.转动摇柄，联动风箱内的风叶，

向车斗内送风，入料仓漏口”漏出的谷物经过车斗，质量大于20x1。一'kg的谷粒为饱粒，落入第

一出料口4J质量为L2xl05kg~2.0xl(T5kg的谷粒为瘪粒，落入第二出料口质量小于

L2xlO'kg的草屑被吹出出风口。已知4、乐为三点在同一水平线上，AB的宽度为0.27m；A在

”正下方，A"的高度为0.45m；质量为2-0xl0-'kg的谷粒从“漏出，恰好经台点落入&B,设谷

物从H漏出时速度为零；谷粒在车斗内所受水平风力恒定且相等，只考虑其所受重力和水平风力

作用，取重力加速度g为10mzs2。

(1)求谷粒从“落到出料口所经历的时间；

(2)求谷粒所受水平风力的大小；

(3)若瘪粒恰好能全部落入为巴求的宽度。

图(a)图(b)

【答案】(1)0,3s；(2)1.2X10^N.(3)0.18m

【解析】

(1)谷粒从H落到出料口的过程，竖直方向和水平方向都是初速为零的匀加速直线运动，竖直

方向上有

h=；g产

将A=0.45m带入可得

r=0.3s

(2)对质量为20x10*g的谷粒，从”漏出恰好经8点，水平方向有

12

x=—at

12

设风力大小为R由牛顿第二定律

F=ma

将xi~~01T1>f~0.3s>171—20x105kg带入，联立可解得

F=1.2X107N

(3)对质量等于L2xll'kg的瘪粒，恰好落到A?点，设宽度为工2,则有

F=m'a'

将W=1.2xio-5kg、x/=o.27m、r=0.3s、尸带入可得

X2=0.18m

14、如图所示，间距L=lm的光滑平行金属导轨MN和尸。的倾斜部分与水平部分平滑连接，水平

导轨处在方向竖直向上、磁感应强度大小为B=0.2T的匀强磁场中，距离磁场左边界。=L8m的导

轨上垂直放置着金属棒以，现将金属棒必从距离桌面高度人=0.8m的倾斜导轨处由静止释放，随

后进入水平导轨，两金属棒未相碰，金属棒〃从导轨右端飞出后，落地点距导轨右端的水平位移

s=1.20m。已知金属棒油的质量叫=0-2kg,金属棒的质量恤=°」kg,金属棒而、〃的电阻均为

〃=0.1夏、长度均为L,两金属棒在导轨上运动的过程中始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不

计，桌面离地面的高度”=L8m,重力加速度g=l°m/s\求：

(1)金属棒〃在水平导轨上运动的最大加速度；

(2)金属棒必在水平导轨上运动的过程中克服安培力所做的功和整个回路中产生的焦耳热；

(3)金属棒曲、也在水平导轨上运动的过程中两金属棒之间距离的最小值。

2

【答案】(1)8m/s.(2)0.7J,0.5J.(3)0.8m

【解析】

(1)金属棒曲从释放到刚进入水平导轨的过程，根据机械能守恒定律得

2

migh=^m]v

金属棒油切割磁感线产生的电动势

E=BLv

回路中的电流

/一

2r

金属棒〃所受的安培力

Q=BIL

此时金属棒"/的加速度最大

a=康

m吗

联立解得

a=8m/s2

(2)金属棒〃离开水平导轨后做平抛运动

s=vet

“=白产

金属棒昉与金属棒源相互作用的过程中，根据动量守恒定律得

m}v=m}va匕.

金属棒他克服安培力做的功为W，由动能定理得

2

-W=1/n1v^-1/nlv

解得

W=0.1}

整个回路中产生的焦耳热

C,1212

Q=m]gh--m]v；l--m2vc

解得

Q=0.5J

（3）金属棒〃在安培力的作用下加速，根据动量定理得

BIL\t=m2vc

金属棒"、金属棒那组成的回路中通过某截面的电量

q=lX

根据法拉第电磁感应定律得

-AG

E=---=-B-/-SJ-CL-

ZAr

2r

解得

Ax=lm

两金属棒之间距离的最小值为

。一Ax=0.8m

预测三

13、如图所示，在区域I有与水平方向成45。的匀强电场，电场方向斜向左下方。在区域II有竖

6=蟹

直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场强度大小为4，磁感应强度大小为瓦

质量为，以电荷量为"的粒子从区域I的左边界P点静止释放，粒子沿水平虚线向右运动，进入

区域H,区域n的宽度为乩粒子从区域II右边界的。点离开，速度方向偏转了60。。重力加速

度为g。求：

（1）区域I的电场强度大小

（2）粒子进入区域n时的速度大小；

（3）粒子从P点运动到。点的时间。

F..6mgI2gqBd।7im

弓=-----

【答案】（1）q；（2）3"；（3）3mg3qB

【解析】

(1)粒子在区域I受重力和电场力，做匀加速直线运动，6=45。，如图所示

sin。*

解得

E=mg=0，〃g

1gsindq

(2)设粒子进入II区域的速度为L粒子受重力竖直向下，电场力竖直向上，大小为

qE?=mg

则所受的洛伦兹力提供向心力，有

v2

qvB=m——

r

速度方向偏转了60。，则圆心角为60。,有

sin60°=-

r

联立解得

2&Bd

V=-----------

3m

(3)粒子在区域I直线加速的加速度为“，有

"=焉=8

由速度公式

v=atx

可得加速时间为

_2\f3qBd

’3n?g

粒子做匀速圆周的周期为

_?7tr

1=---

V

则匀速圆周的时间为

60°.兀m

236003qB

则粒子从P点运动到Q点的时间为

__2@>qBd7tm

/=/[+/)—-------1----

3mg3qB

14、如图所示，一质量河=3依的足够长木板B静止的光滑水平面上，B的右侧有竖直墙壁，B的

右端与墙壁的距离乙=4m.现有一可视为质点的质量”=1依的小物体A,以初速度%=8〃/s从B

的左端水平滑上B,已知A、B间的动摩擦因数〃=°2,B与竖直墙壁的碰撞时间极短，且碰撞

时无能量损失.已知全过程中A都在B上.

(1)求B与竖直墙壁碰撞前瞬间的速度大小丫；

(2)求从A滑上B到B与墙壁碰撞所用的时间，；

(3)若L的大小可以改变，并要求B只与墙壁碰撞两次，则B的右端开始时与墙壁的距离L应

该满足什么条件？(仅从动量关系分析)

14

—{in)<L<—(772)

【答案】(1)24J；(2)3.5s；(3)33

【解析】

(1)设A、B达到的共同速度为vw根据动量守恒有

mvo=(m+M)v«

解得v共=2m/s

设这一过程中B向右运动的位移为xi，根据动能定理有

攸咫占喷

解得xi=3m

因xwL,A、B达到共同速度后才与墙碰撞，对系统有能量守恒可得:

Q=；mv^-g("2+M)