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1、(江蘇專用)2022高考物理總復(fù)習(xí) 優(yōu)編題型增分練:計算題規(guī)范練(一)
四、計算題(本題共3小題,共計47分.解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟.只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.)
14.(15分)(2018·江蘇一模)如圖1所示,匝數(shù)為N=100、邊長為L=0.5 m、阻值為r=1.5 Ω的正方形導(dǎo)線框與間距為d=0.5 m的豎直導(dǎo)軌相連,正方形線框的上半部分處在水平向外的磁場B1中,導(dǎo)軌的下部存在著水平向里的磁感應(yīng)強度為B2=1 T的勻強磁場.質(zhì)量為m=0.2 kg、電阻為R=0.5 Ω的導(dǎo)體棒ab可以沿豎直導(dǎo)軌無摩擦地滑動,導(dǎo)體
2、棒始終與導(dǎo)軌接觸良好.當(dāng)磁場B1發(fā)生變化時,導(dǎo)體棒ab剛好能處于靜止?fàn)顟B(tài).重力加速度g取10 m/s2,試求:
圖1
(1)此時通過ab棒的電流I的大小和方向;
(2)此過程中磁場B1的變化率;
(3)開始的5 s內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q.
答案 (1)4 A 方向由a到b (2)0.64 T/s (3)160 J
解析 (1)導(dǎo)體棒ab靜止,所以有: mg=B2IL
可得:I== A=4 A
由左手定則判斷知,電流方向由a到b.
(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得:
E=NS
式中S=
由閉合電路歐姆定律得:
E=I(R+r)
代入數(shù)據(jù)解得:
=0.64 T/s
3、
(3)開始的5 s內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱為:
Q=I2(R+r)t=42×(0.5+1.5)×5 J=160 J.
15.(16分)(2018·南通市等七市三模)如圖2所示,兩根不可伸長的細繩A、B端分別固定在水平天花板上,O端系有一質(zhì)量m= kg的物體,ABO組成一邊長為L=5 m的正三角形.物體受到方向水平向左的風(fēng)力作用,繩BO能承受的最大拉力Fm=20 N,繩AO不會被拉斷,取g=10 m/s2.
圖2
(1)水平風(fēng)力F1=5 N時,物體處于靜止?fàn)顟B(tài),求繩BO中的拉力大小FB;
(2)水平風(fēng)力為F2時,繩BO剛好被拉斷,求F2和繩BO被拉斷時物體的加速度大小a;
(3)
4、在(2)的情況下,求物體運動過程中的最大速度vm和物體運動到最高點時與初始位置的高度差h.
答案 (1)15 N (2)10 m/s2 (3)10 m/s 7.5 m
解析 (1)設(shè)此時繩AO中的拉力大小為FA,由平衡條件有
F1+FAcos 60°-FBcos 60°=0
FAsin 60°+FBsin 60°-mg=0
代入數(shù)據(jù)解得FB=15 N.
(2)設(shè)繩BO被拉斷時,物體仍在原來位置,則拉斷前瞬間繩BO的拉力在水平和豎直方向的分力分別為:
Fmx=Fmcos 60°=10 N
Fmy=Fmsin 60°=10 N
由于Fmy=mg,說明物體仍在原來位置,此時繩AO中
5、的拉力大小為0.
水平方向由平衡條件有F2=Fmx=10 N
繩BO被拉斷后,物體做圓周運動,拉斷時加速度方向沿圓切線方向,則
F2sin 60°+mgcos 60°=ma
解得a=10 m/s2.
(3)設(shè)繩AO向左擺到與水平方向的夾角為θ時,物體運動的速度最大,則
F2sin θ-mgcos θ=0
F2(Lcos 60°+Lcos θ)+mg(Lsin θ-Lsin 60°)=mvm2
解得vm=10 m/s
設(shè)繩AO向左擺到與水平方向的夾角為α?xí)r,物體到達最高點,則
F2(Lcos 60 °+Lcos α)+mg(Lsin α-Lsin 60°)=0
h=Lsin
6、 60°-Lsin α
聯(lián)立解得h=7.5 m.
16.(16分)(2018·鹽城市三模)如圖3所示,兩個相同的等腰直角三角形區(qū)域CDE和FGH中均有垂直紙面向里的勻強磁場,E、F、G處在同一水平直線上,D、C、H也處于同一水平直線上.平行四邊形區(qū)域EFHC間存在勻強電場.一個重力不計的帶正電的粒子從邊界ED上的P點射入磁場,速度v的方向與EC邊平行,再從EC邊沿水平方向射出,已知GH長度為L,且L=(2+)d,EP和EF的長度均為d.帶電粒子的比荷=k,區(qū)域FGH中磁感應(yīng)強度B2=.
圖3
(1)求區(qū)域CDE內(nèi)磁感應(yīng)強度的大??;
(2)若電場方向豎直向下,粒子到達電場邊界FH時
7、,速度方向恰好與其平行,求粒子在電場中運動的時間;
(3)若電場方向水平向右,要使粒子從GF邊界射出磁場,求電場強度大小滿足的條件.
答案 (1) (2) (3)0