冲刺2022届高考物理大题限时集训预测卷02（全国通用解析）

冲刺2022届高考物理大题限时集训

(全国通用)瓦测卷02

24、如图甲所示，倾角为。的传送带以恒定速率逆时针运行。现将一质量kg的小物体轻轻放

在传送带的A端，物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示，1.4s末物体到达8端，取

沿传送带向下为正方向，g=10m/s2,求此过程中：

(1)小物体运动的平均速度(保留1位小数)；

(2)小物体与传送带间因摩擦而产生的热。

「rv己Av/(m-s-1)

0041.4zTs

甲乙

【答案】(1)v=4.1m/s.(2)Q=7.2J

【解析】

(1)由VT图像的面积规律可知传送带A、B间的距离L即为VT图线与t轴所围的面积，设

J匕=一4m/s,片V2色=6m/s所以

解得

L=5.8m

由平均速度的定义可得

；=A=1^m/s-4.lm/s

(2)由VT图像可知，0~0.4s和0.4~1.4s内物体的加速度分别为

4=-^-=10m/s：!

a,=-^-=2m/s2

根据牛顿第二定律得

mgsin0+pimgcos0=max

mgsin0-jurngcos0=ma2

由VT图像可知传送带运行速度为匕=4m/s,所以o~o.4s内物体相对传送带的位移

1

玉二卬「5电

即

菁=0.8m

0.4-1.4s内物体相对传送带的位移

（W+%）

X—,丁卬2

即

x2=1m

则因摩擦而产生的热为

Q=/Jingcos+x2）

解得

Q=1.2J

25、如图所示，单匝线圈处于均匀减小的磁场中，磁通量变化率为63Wb/s,线圈电阻为R=1Q,

线圈通过开关导线与两根足够长的平行光滑水平金属轨道相连，轨道宽为L=lm,图中虚线右侧

存在垂直轨道向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T,轨道上静止放置有两根相同金属棒和PQ,

质量均为祖=0.1kg,电阻均为R=1C,其中MN在磁场外,PQ在磁场内且距离磁场虚线边界do=lm,

两部分磁场不会相互影响。不计连接线圈的电线和水平轨道的电阻，求：

（1）开关闭合瞬间，P。棒的加速度。

（2）断开开关，给一个向右的初速度wMm/s,求最终稳定时两金属棒的间距为多少？

（3）断开开关，并在加一个水平向右的恒力尸=1N在P。上，若从PQ开始运动到达到最大速度

的过程中PQ产生的焦耳热Q=0.4J,达到最大速度之后回路无电流，从此时刻起开始计时，磁感

应强度应该如何变化？请推导出B与f的关系式。

VB\

B'=------------（T）

【答案】（1）10m/s2,方向向右；（2）0.6m；（3）2+2t+5r

【解析】

（1）线圈产生的感应电动势

£=w=jt=3V

2

闭合开关瞬间

联立解得

/=2A

所以流过PQ金属棒的电流

I.=-=lA

12

对P。棒

F=BhL=W

由牛顿第二定律得

F=ma

解得

tz=10m/s2

方向向右

（2）对两金属棒系统，合力为0,根据动量守恒定律可得

mvo=2mv

解得

v=2m/s

对PQ棒，由动量定理可得

BILK=2泌口

即

BLq=mv

解得

q=0.2C

q=1Z

其中

R；&2R

解得

Ar=0.4m

所以最终两棒间距

d=Jo-Ax=O.6m

(3)当歹二尸安时，达到最大速度

F后BIL

EE

1r=—=—

R2R

解得

v=2m/s

E=BLv

解得

Q点=2Q=0.8J

对PQ棒，由动能定理可得

Fs-Q=^mv2

解得

s=1m

之后，棒要匀加速，则回路中没有感应电流，棒不受安培力，则任意时刻的磁通量相同，即

B•(4+s)=B，♦(d0+s+uf+—)

p

a=—=10m/s2

m

解得

预测二

24、如图，xO)，坐标平面内，第一象限存在垂直坐标平面的匀强磁场，磁感应强度大小为瓦；第

二象限存在沿x轴正方向的匀强电场，场强为Eo；第四象限存在沿x轴负方向的匀强电场，场强

大小未知。带电粒子1从A(-3L)点由静止开始运动，经)轴上的C(0,L)点进入第二象限

的磁场，从。(L,0)点垂直x轴进入第四象限的电场中，从N(0,-2L)点再次经过y轴。带

电粒子2也从A点由静止开始运动，从P(2L,0)经过x轴。不计粒子重力，不考虑两粒子间的

4

相互作用，sin53°=5o求：

(1)粒子1的比荷；

(2)第四象限中匀强电场的场强大小；

(3)粒子2从A运动到P的时间；

(4)粒子2从第四象限经过y轴时的纵坐标。

>*...

------A

------A———•—>

0工DPX

<--------------

,<---------------

N'<--------------

乃)

q、_2E0_5(144+53B0L,=-8(3+同乙

288£

【答案】(1)叫8"；(2)E=4；(3)o；(4)25

【解析】

(1)由题意知，粒子1在第一象限中做圆周运动的半径

r\=L

设粒子1的电荷量为名、质量为㈣，进入第一象限时速度为3则

L>12

qlEnL=-m}v}

如稣=见—

解得

%_2Eq

mxB；L

(2)粒子1在第四象限中运动过程中

2L=卬

呜2

2叫

整理得

E=E<>

(3)由几何关系知，粒子2在磁场中运动的半径满足

(/;-L)2+(2L)2=^

解得

r.――L

22

粒子2在磁场中运动轨迹所对的圆心角为

sin8=—

解得

6=53°

设粒子2的电荷量为%、质量为胆，进入第一象限时速度为为,则

「r12

q2E（）L=-m2v；

Rv}

%岭用）="上

r2

解得

%_8七0

m225B^L

4E

彩=-0-

-5B。

粒子2从A到C的时间e从。到P的时间"则

L

2

022

t-y-乃加

-360%及）

整理得

_.5（144+53.）B°L

"T+'L288

（4）粒子2在第四象限电场中

-2L=vcos0t--

22

y=v2sin9t

整理得

25/-48Z,y-128£2=0

解得

8（3+痴，

y=---------L

25

故粒子2从第四象限经过y轴时的纵坐标为

8（3+屈）,

y=-----------L

25

25、如图，固定在竖直面内的导轨PQR,由半径为r的光滑半圆环和足够长水平导轨组成，水平

导轨上的N点左侧部分光滑，右侧部分粗糙，半圆环与水平轨道在。点相切。一根自然长度为

k；8mg

八劲度系数一3r的轻质弹性绳，一端固定在圆环的顶点P,另一端与一个穿在圆环上、质量

为根的小球。相连；在水平轨道的Q、N两点间依次套着质量均为的仄c、d三个小球，所

有小球大小相同。开始时将小球。移到某一位置M,使弹性绳处于原长且伸直状态，然后由静止

释放小球。，当小球。在圆环上达到最大速度时，弹性绳自动脱落。已知弹性绳的弹性势能”与

E=—kx2

其伸长量x间满足02，各个小球与导轨粗糙部分间的动摩擦因数均〃=。」，小球间的碰撞

均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，重力加速度为g。求：

(1)释放小球。瞬间，圆环对小球。的作用力五M大小；

(2)弹性绳自动脱落时，小球。沿圆环下滑的速率加；

(3)弹性绳自动脱落前的瞬间，圆环对小球“作用力EM的大小和方向；

(4)最终”两球间的距离均。

R

巡lgr2

，ng

【答案】(1)2.(2)V5.(3)5,方向沿圆环半径向外；(4)4.5r

【解析】

(1)设释放小球。瞬间，圆环对小球。的作用力大小为FNI,有

mgcos60一=0

解得

=岖

FNl2

(2)设在弹性绳自动脱落前瞬间，弹性绳与竖直方向间夹角为。，此时小球。的速率为％,此时

弹性绳弹力产r与球a的重力的合力沿半径指向圆心0,。球受力如图示

k(2rcos0-r)_mg_F合

sin(乃一2。)sin。sin。

ntg(2rcos20-rcos6O)=^(2rcos0-r)2+；/%匕：

解得

（3）弹性绳脱落前的瞬间，由向心力公式得:

解得

「2

FN2=--mg

2

所以圆环对小球“作用力FM的大小为丁陪，方向沿圆环半径向外

（4）弹性绳自动脱落后，设小球a到达。点时的速度为％,有

g,nvm+〃?g(2r-2rcos29)=gmv^

小球。过。点后与小球〃发生第一次弹性碰撞，设。、〃碰撞后的速度分别为依/、vbi,有

mv0=mvia+2mvhl

解得

12

“、。碰撞后，。与c、c与d先后发生弹性碰撞交换速度，所以4球最终经过N点的速度为

2

设d球在水平粗糙导轨滑行距离为巧，有

12

-Ju2mgx(l=0--2mv；t

小球4从圆环上返回后第二次与。球碰撞，同理。、。第二次碰撞后的速度分别为

1

匕2二一丞?

2

%二三%

所以c球最终经过N点的速度为

2

-%

小球。再次从圆环上返回后第三次与8球碰撞，同理4、人第三次碰撞后的速度分别为

I

匕3=-予％

2

%=

设小球。在水平粗糙导轨滑行距离为％,有

c12

-^-mgxa=O--mv；l}

解得

预测三

24、如图所示，足够长、间距为L的平行光滑金属导轨必、de构成倾角为。的斜面，上端接有阻

值为R的定值电阻，足够长的平行光滑金属导轨从、3■处于同一水平面内，倾斜导轨与水平导轨

在。、e处平滑连接，且6、e处装有感应开关。倾斜导轨处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，

水平导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小均为瓦距离〃足够远处接有未闭合的开

关S,在开关S右侧垂直导轨放置导体棒N,在倾斜导轨上距Ae足够远的位置放置导体棒M,

现将导体棒M由静止释放，当导体棒M通过。、e处后瞬间感应开关自动断开。已知导体棒M

的质量为机，电阻为R,导体棒N的质量为2加，电阻为2R,两导体棒运动过程中始终与导轨接

触良好且与导轨垂直，重力加速度为g,不计导轨电阻及空气阻力。

(1)保持开关S断开，求导体棒M通过感应开关前瞬间的速度大小；

(2)若固定导体棒N,导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S,求导体棒M在水平导轨上运

动的位移；

(3)若不固定导体棒N,导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S,求导体棒N上产生的焦耳

2mgRsin06m2^7?2sin^Stnyg2R2sin2^

［答案］(1)BN；(2)一赤一；(3)―9B4L4

【解析】

(1)由题意可知导体棒M到达仇e前已做匀速直线运动，由法拉第电磁感应定律得

E=BLv

由闭合电路欧姆定律得

2R

由平衡条件得

mgsin0=B1L

解得

21ngRsin。

v=---------------

8*

(2)若固定导体棒N,导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S,导体棒M、N构成回路，最

终导体棒M静止，由法拉第电磁感应定律得

=BLAx

E=------

△t

由闭合电路欧姆定律得

3R

对导体棒M,由动量定理得

-BIL\t=Q-mv

解得

_6m2gR2sin0

x~FZ*

(3)若不固定导体棒N,导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S,导体棒M、N组成的系统

动量守恒，最终它们共速，则

mv=3/nv共

由能量守恒定律得

gmv2=gx3，"吸+Q

导体棒N上产生的焦耳热为

解得

_Sm3g2R2sin29

以_9B4L*

25、如图所示，可视为质点的三个物块A、B、C质量分别为加/、加2、m3,三物块间有两根轻质

弹簧队b,其原长均为如劲度系数分别为如、妨，”的两端与物块连接，b的两端与物块只接

触不连接，。、b被压缩一段距离后，分别由质量忽略不计的硬质连杆锁定，此时b的长度为/,

整个装置竖直置于水平地面上，重力加速度为g,不计空气阻力。

（1）现解除对。的锁定，若当B到达最高点时，A对地面压力恰为零，求此时C