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1、(京津瓊)2022高考物理總復習 專用優(yōu)編提分練:計算題專練(三)
1.在豎直平面內建立一平面直角坐標系xOy,x軸沿水平方向,如圖1甲所示.第二象限內有一水平向右的勻強電場,場強為E1.坐標系的第一、四象限內有一正交的勻強電場和勻強交變磁場,電場方向豎直向上,場強E2=,勻強磁場方向垂直紙面.處在第三象限的某種發(fā)射裝置(圖中沒有畫出)豎直向上射出一個比荷=102 C/kg的帶正電的微粒(可視為質點),該微粒以v0=4 m/s的速度從-x上的A點進入第二象限,并以速度v1=8 m/s從+y上的C點沿水平方向進入第一象限.取微粒剛進入第一象限的時刻為0時刻,磁感應強度按圖乙所示規(guī)律變化(以垂直
2、紙面向外的方向為磁場的正方向),g=10 m/s2.求:
圖1
(1)帶電微粒運動到C點的縱坐標值h及電場強度E1的大??;
(2)+x軸上有一點D,OD=OC,若帶電微粒在通過C點后的運動過程中不再越過y軸,要使其恰能沿x軸正方向通過D點,求磁感應強度大小B0及磁場的變化周期T0;
(3)要使帶電微粒通過C點后的運動過程中不再越過y軸,求交變磁場磁感應強度B0和變化周期T0的乘積B0·T0應滿足的關系?
答案 見解析
解析 (1)將微粒在第二象限內的運動沿水平方向和豎直方向分解,在豎直方向上做豎直上拋運動,在水平方向上做勻加速直線運動.
t==0.4 s
h=t=0.8
3、m
ax==20 m/s2,
qE1=max,
解得E1=0.2 N/C.
(2)qE2=mg,所以帶電微粒在第一象限將做勻速圓周運動,設微粒運動的圓軌道半徑為R,周期為T,則有qv1B0=m
可得R=.
為使微粒恰能沿x軸正方向通過D點,
應有:h=(2n)R=(2n).
解得:B0=0.2n(T)(n=1,2,3…).
T=
=,
T0===(s)(n=1,2,3…).
(3)微粒恰好不再越過y軸時,交變磁場周期取最大值,可作如圖運動情形:
由圖可以知道θ=
T0≤T=
B0T0≤(kg/C).
2.如圖2所示,完全相同的兩個彈性環(huán)A、B用不可伸長的、長
4、為L的輕繩連接,分別套在水平細桿OP和豎直細桿OQ上,OP與OQ在O點用一小段圓弧桿平滑相連,且OQ足夠長.初始時刻,將輕繩拉至水平位置伸直,然后釋放兩個小環(huán),A環(huán)通過小段圓弧桿時速度大小保持不變,重力加速度為g,不計一切摩擦,試求:
圖2
(1)當B環(huán)下落時A球的速度大??;
(2)A環(huán)到達O點后再經過多長時間能夠追上B環(huán);
(3)兩環(huán)發(fā)生第一次彈性碰撞后當繩子再次恢復到原長時B環(huán)距離O點的距離.
答案 (1) (2) (3)3L
解析 (1)當B環(huán)下落時繩子與水平方向之間的夾角滿足sin α==,即α=30°
由速度的合成與分解可知v繩=vAcos 30°=vBsin 30
5、°
則vB==vA
B下降的過程中A與B組成的系統(tǒng)機械能守恒,有
mg=mv+mv
所以A環(huán)的速度vA=.
(2)由于A到達O點時B的速度等于0,由機械能守恒,
mvA′2=mgL,解得vA′=
環(huán)A過O點后做初速度為vA′、加速度為g的勻加速直線運動,B做自由落體運動;
當A追上B時,有vA′t+gt2=L+gt2,
解得t=.
(3)當A、B即將發(fā)生碰撞時二者的速度分別為vA1和vB1
vA1=vA′+gt=
vB1=gt=
A、B發(fā)生彈性碰撞,根據動量守恒定律可得
mvA1+mvB1=mvA1′+mvB1′
根據機械能守恒定律,有
mv+mv=mvA1′2+mvB1′2
解得:vA1′=,vB1′=
輕繩再次恢復原長過程中由運動學規(guī)律可得
vB1′t2+gt22=L+vA1′t2+gt22可得t2=
在上述過程中B球距離O點:
H=L++vB1′t2+gt=3L.