2023届高考物理二轮总复习试题（老高考旧教材）计算题专项练（三）（Word版附解析）

计算题专项练(三)

24.(12分)(2022黑龙江汤原预测)如图甲所示,钢架雪车是一项惊险刺激的雪上比赛项目,某段赛道可简化为图乙所示,其中AB段为赛道的水平出发区,BC段为倾角为α的滑行区,CD段为倾角也为α的减速区。在某次训练中,质量为m0=60 kg的运动员由A点出发,以F=60 N的水平推力推动质量为m=40 kg的雪车向B点加速运动,经10 s到达B点后俯卧在雪车上直接进入滑行区,最终恰好运动到赛道上D处。已知该段赛道全长x=1 300 m,运动员在BC段运动时受到的阻力恒为60 N,雪车与AB段间的动摩擦因数为0.05,B、C两点的高度差为h=100 m,sin α=0.1,cos α≈1,重力加速度g取10 m/s2,不计在赛道连接点的能量损失,求:

甲

乙

(1)在出发区运动员对雪车做的功;

(2)在减速区CD段雪车与赛道间的动摩擦因数。

25.(20分)如图所示,半径为l的金属圆环内部等分为两部分,两部分各有垂直于圆环平面、方向相反的匀强磁场,磁感应强度大小均为B0,与圆环接触良好的导体棒绕圆环中心O匀速转动。圆环中心和圆周用导线分别与两个半径为R的D形金属盒相连,D形盒处于真空环境且内部存在着磁感应强度为B的匀强磁场,其方向垂直于纸面向里。t=0时刻导体棒从如图所示的位置开始运动,同时在D形盒内中心附近的A点,由静止释放一个质量为m、电荷量为-q(q>0)的带电粒子,粒子每次通过狭缝都能得到加速,最后恰好从D形盒边缘出口射出。不计粒子重力及所有电阻,忽略粒子在狭缝中运动的时间,导体棒始终以最小角速度Ω(未知)转动。

(1)求Ω的大小。

(2)求粒子在狭缝中加速的次数。

(3)考虑实际情况,粒子在狭缝中运动的时间不能忽略,求狭缝宽度d的取值范围。

答案：

24.答案 (1)3 000 J　(2)0.08

解析 (1)设雪车在AB段的加速度大小为a1,可得F-μ1mg=ma1

解得a1=1 m/s2

雪车到达B点时的速度大小为vB=a1t=1×10 m/s=10 m/s

赛道AB段的长度为x1=a1t2=×1×102 m=50 m

运动员在出发区对雪车做的功为W=+μ1mgx1

代入数据解得W=3 000 J。

(2)设运动员在BC段的加速度大小为a2,则有(m0+m)gsin α-Ff=(m0+m)a2

设运动员到达C点时的速度大小为vC,则有=2a2·

设CD段的长度为x2,在CD段做减速运动的加速度大小为a3,则有=2a3x2

由题意可知x2=x-x1-

设雪车与CD段间的动摩擦因数为μ2,有(m0+m)gsin α+μ2(m0+m)gcos α=(m0+m)a3

联立解得μ2=0.08。

25.答案 (1)

(2)

(3)d≤

解析 (1)根据洛伦兹力充当向心力

Bvq=

得r=

T=

棒的角速度最小值为Ω=。

(2)根据洛伦兹力充当向心力Bv1q=

可得粒子离开加速器的速度为v1=

由法拉第电磁感应定律,导体棒切割磁感线的电动势为

E感=B0Ωl2=

根据动能定理nE感q=

得加速的次数为n=。

(3)带电粒子在电场中的加速度为

a=

粒子在电场中做匀加速直线运动,满足nd=at2

为保证粒子一直加速,应满足t≤