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1、
計算題仿真2021·Ⅲ卷高考模擬演練
24.(2021·衡水及全國大聯(lián)考)如圖,平面直角坐標(biāo)系xOy內(nèi),x<0、y>0區(qū)域存在沿x軸正方向的勻強電場E,x>0區(qū)域存在垂直紙面向外的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=0.2 T。一比荷=5×108 C/kg的粒子,從點P(-6 cm,0)進入電場,初速度v0=8×106 m/s,方向沿y軸正方向,一段時間后經(jīng)點Q(0,16 cm)進入磁場。粒子重力不計,求
(1)勻強電場的電場強度E;
(2)粒子第一次回到電場時的位置坐標(biāo)。
解析 (1)粒子由P到Q做類平拋運動,設(shè)運動時間為t,粒子質(zhì)量為m,電荷量為q,
沿y軸方向粒子做勻速直線運動
2、
y=v0t
沿x軸正方向粒子做勻加速直線運動
x=··t2
解得E=6×105 N/C。
(2)如下列圖,設(shè)進入磁場時速度為v,方向與y軸夾角為θ,在磁場中做圓周運動的圓心為O1,
洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律得
qvB=m
那么圓周運動半徑r=
設(shè)粒子第一次從y軸回到電場時的坐標(biāo)為y1,根據(jù)幾何關(guān)系
y-y1=2rsinθ
在電場,電場力對粒子做正功
qEx=mv2-mv
v0=vcosθ
解得y1=4 cm
那么粒子第一次回到電場時的位置坐標(biāo)為(0,4 cm)。
答案 (1)6×105 N/C (2)(0,4 cm)
25.(2021·福建南平第
3、一次質(zhì)檢)如下列圖,質(zhì)量均為m=4 kg的兩個小物塊A、B(均可視為質(zhì)點)放置在水平地面上,豎直平面內(nèi)半徑R=0.4 m的光滑半圓形軌道與水平地面相切于C,彈簧左端固定。移動物塊A壓縮彈簧到某一位置(彈簧在彈性限度內(nèi)),由靜止釋放物塊A,物塊A離開彈簧后與物塊B碰撞并粘在一起以共同速度v=5 m/s向右運動,運動過程中經(jīng)過一段長為s,動摩擦因數(shù)μ=0.2的水平面后,沖上圓軌道,除s段外的其它水平面摩擦力不計。求:(g取10 m/s2)
(1)假設(shè)s=1 m,兩物塊剛過C點時對軌道的壓力大??;
(2)剛釋放物塊A時,彈簧的彈性勢能;
(3)假設(shè)兩物塊能沖上圓形軌道,且不脫離圓形軌道,s
4、應(yīng)滿足什么條件。
解析 (1)設(shè)物塊經(jīng)過C點時速度為vC,物塊受到軌道支持力為FNC
由功能關(guān)系得:×2mv2-2μmgs=×2mv
又FNC-2mg=2m
代入解得:FNC=500 N
由牛頓第三定律知,物塊對軌道壓力大小也為500 N。
(2)設(shè)A與B碰撞前A的速度為v0,以向右為正方向,由動量守恒得mv0=2mv,解得v0=10 m/s
那么Ep=Ek=mv=200 J。
(3)物塊不脫離軌道有兩種情況
①能過軌道最高點,設(shè)物塊經(jīng)過半圓形軌道最高點最小速度為v1,那么2mg=
得v1==2 m/s
物塊從碰撞后到經(jīng)過最高點過程中,由功能關(guān)系有×2mv2-2μmgs-4mgR≥×2mv
代入解得s滿足條件s≤1.25 m
②物塊上滑最大高度不超過圓弧
設(shè)物塊剛好到達圓弧處速度為v2=0
物塊從碰撞后到最高點,由功能關(guān)系有×2mv2-2μmgs≤2mgR
同時依題意,物塊能滑出粗糙水平面,由功能關(guān)系×2mv2>2μmgs
代入解得s滿足條件4.25 m≤s<6.25 m。
答案 (1)500 N (2)200 J
(3)s≤1.25 m或4.25 m≤s<6.25 m
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