2020高考物理刷题增分：计算题仿真2017Ⅱ卷高考模拟演练含解析2020051437.doc

计算题仿真2017·卷高考模拟演练24光滑水平面上两个滑块a、b的质量分别为ma、mb。b上固定一根轻质弹簧，用两个力分别沿相对方向推a和b，对a做功W1、对b做功W2后撤去外力，使a、b对撞(碰撞时两个力均已撤去)，若a、b间的距离最近时弹簧弹性势能为Ep。(1)求a、b碰撞前的速度；(2)研究表明，若改变两滑块的质量之比，Ep的值也会跟着变化，求当Ep最大时的mamb。解析(1)根据动能定理有W1mav解得va同理vb(2)当a、b间的距离最近时，a、b的速度一定相等，设为v，由动量守恒有mavambvb(mamb)v由能量守恒有Epmavmbv(mamb)v2EpmavmbvEpW1W2其中为非负数，很显然当·0时Ep最大即mavambvb将va、vb代入得mambW2W1。答案(1)(2)W2W125如图所示，竖直固定的半径R1 m的光滑绝缘圆弧轨道在C点与绝缘水平轨道ABC相切。水平轨道AB段光滑，BC段粗糙。整个轨道处于水平向左的匀强电场中。一个不带电、质量m0.4 kg的物块静止在B点，一个带电量q1×103 C、质量M0.6 kg的物块从A点由静止释放，经过t2 s两物块发生碰撞并粘在一起，然后沿BC段做匀速运动。已知碰撞前后电荷量保持不变，两个物块与BC段轨道间的动摩擦因数均为0.75，g10 m/s2，sin37°0.6，cos37°0.8。求：(1)在B点碰撞前后物块M的速度大小以及电场的场强大小；(2)圆弧轨道右下方留有开口，两个物块进入圆弧轨道后开口关闭。试分析物块能否沿圆弧做完整的圆周运动；如果不能，则要做完整的圆周运动，需要将物块M从A点右侧多远处由静止释放？如果能，计算两个物块运动过程中经过竖直方向最高点P时对圆弧轨道的压力大小。解析(1)设电场强度的大小为E，在B点碰撞前物块M速度大小为v1，碰撞后共同速度大小为v2，则有qE(mM)gqEtMv1Mv1(mM)v2代入数据联立解得v125 m/s，v215 m/s，E7.5×103 N/C。(2)物块整体所受重力为10 N，电场力为7.5 N，合力大小为F合12.5 N，方向与竖直方向的夹角37°，所以在圆弧轨道上运动时等效最低点为与竖直方向夹角37°的圆弧左下方的F点，同理可知等效最高点为与竖直方向夹角37°的圆弧右上方的G点假设物块整体能做完整的圆周运动，在G点速度大小为v，则有(mM)v(mM)v2(mM)gR(1cos)EqRsin解得v m/s物块整体能通过G点的临界速度设为v临，则有F合(mM)解得v临 m/s显然v>v临，所以假设成立，物块整体能做完整的圆周运动设经过P点时速度大小为vP，则有(mM)v(mM)v2(mM)gRFN(mM)g(mM)代入数据联立解得FN175 N根据牛顿第三定律可知在P点时对圆弧轨道的压力大小为175 N。答案(1)7.5×103 N/C(2)175 N3