2021高考物理(山东专用)三轮体系大通关-计算题专练18-Word版含解析.docx
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1、专练18应用动力学和能量观点解决力电综合问题1如图1所示,A、B为半径R1 m的四分之一光滑绝缘竖直圆弧轨道,在四分之一圆弧区域内存在着E1106 V/m、竖直向上的匀强电场,有一质量m1 kg、带电荷量q1.4105C的物体(可视为质点),从A点的正上方距离A点H处由静止开头自由下落(不计空气阻力),BC段为长L2 m、与物体间动摩擦因数0.2的粗糙绝缘水平面,CD段为倾角53且离地面DE高h0.8 m的斜面(取g10 m/s2)图1(1)若H1 m,物体能沿轨道AB到达最低点B,求它到达B点时对轨道的压力大小;(2)通过你的计算推断:是否存在某一H值,能使物体沿轨道AB经过最低点B后最终停
2、在距离B点0.8 m处;(3)若高度H满足:0.85 mH1 m,请通过计算表示出物体从C处射出后打到的范围(已知sin 530.8,cos 530.6.不需要计算过程,但要有具体的位置,不争辩物体反弹以后的状况)解析(1)物体由初始位置运动到B点的过程中依据动能定理有mg(RH)qERmv到达B点时由支持力FN、重力、电场力的合力供应向心力FNmgqEm,解得FN8 N依据牛顿第三定律,可知物体对轨道的压力大小为8 N,方向竖直向下(2)要使物体沿轨道AB到达最低点B,当支持力为0时,最低点有个最小速度v,则qEmgm解得v2 m/s在粗糙水平面上,由动能定理得:mgxmv2所以x1 m0.
3、8 m故不存在某一H值,使物体沿着轨道AB经过最低点B后,停在距离B点0.8 m处(3)在斜面上距离D点 m范围内(如图PD之间区域)在水平面上距离D点0.2 m范围内(如图DQ之间区域)答案(1)8 N(2)不存在(3)在斜面上距离D点m范围内在水平面上距离D点0.2 m范围内2如图2所示的装置是在竖直平面内放置的光滑绝缘轨道,处于水平向右的匀强电场中,带负电荷的小球从高为h的A处由静止开头下滑,沿轨道ABC运动并进入圆环内做圆周运动已知小球所受电场力是其重力的,圆环半径为R,斜面倾角为60,sBC2R.若使小球在圆环内能做完整的圆周运动,h至少为多少?(sin 370.6,cos 370.
4、8)图2解析小球所受的重力和电场力都为恒力,故可将两力等效为一个力F,如图所示可知F1.25mg,方向与竖直方向成37角由图可知,小球做完整的圆周运动的临界点是D点,设小球恰好能通过D点,即达到D点时圆环对小球的弹力恰好为零由圆周运动学问得:Fm,即:1.25mgm由动能定理有:mg(hRRcos 37)mg(hcot 2RRsin 37)mv联立解得h7.7R.答案7.7R3如图3甲所示,固定于水平桌面上的金属导轨abcd足够长,金属棒ef搁在导轨上,可无摩擦地滑动,此时bcfe构成一个边长为l的正方形金属棒的电阻为r,其余部分的电阻不计在t0的时刻,导轨间加一竖直向下的磁场,磁感应强度随时
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