2016届高考物理第二轮模块复习训练题3.doc

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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m1＝0.1 kg，电阻R1＝0.3 Ω，长度L＝0.4 m的导体棒ab横放在U型金属框架上。框架质量m2＝0.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，相距0.4 m的MM′、NN′相互平行，电阻不计且足够长。电阻R2＝0.1 Ω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B＝0.5 T。垂直于ab棒施加F＝2 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Q＝0.1 J，求该过程ab位移x的大小。
解析　(1)ab对框架的压力F1＝m1g(1分)
框架受水平面的支持力FN＝m2g＋F1(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F2＝μFN，(1分)
ab中的感应电动势E＝BLv(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v＝6 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Fx＝m1v2＋Q总(2分)
代入数据解得x＝1.1 m。(2分)
答案　(1)6 m/s　(2)1.1 m
14.(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qvB＝m(2分)
T＝(2分)
解得T＝(2分)
运动时间t＝T＝(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R＝d
经分析知，从M进入磁场的粒子到达NP中垂线的时间最长tmax＝T＝(2分)
从N点射入磁场的粒子到达NP中垂线的时间最短
tmax＝T＝(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S＝d2。(2分)
答案　(1)　(2)≤t≤　(3)d2
15.(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θ＝30°，运输带顺时针运行，速率v0＝5 m/s。在水平面上的N点处放一质量m＝0.4 kg的小物块，N点与运输带下端M点间的距离x＝2 m。现对小物体施加水平恒力F＝10 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μ＝，到达运输带最高点P时速度恰好为零，取g＝10 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Δs。
解析　(1)小物体从N点运动至M点，由动能定理得Fx＝mv2(1分)
解得v＝10 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 θ＋μmgcos θ＝ma1(1分)
解得a1＝7.5 m/s2(1分)
由v－v2＝－2a1L1得 L1＝5 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 θ－μmgcos θ＝ma2(1分)
解得a2＝2.5 m/s2(1分)
由0－v＝－2a2L2得L2＝5 m(1分)
则L＝L1＋L2＝10 m。(1分)
(3)由v0＝v－a1t1得t1＝ s(1分)
所以运输带运行的位移x1＝v0t1＝ m(1分)
小物体相对运输带的位移Δs1＝L1－x1＝ m(1分)
由0＝v0－a2t2得t2＝2 s(1分)
所以运输带运行的位移x2＝v0t2＝10 m(1分)
小物体相对运输带的位移Δs2＝x2－L2＝5 m(1分)
所以小物体相对于运输带滑动的距离Δs＝Δs1＋Δs2＝ m。(1分)
答案　(1)10 m/s　(2)10 m　(3) m
薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

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