【精品】2019高考物理优选冲A练计算题等值练七.pdf

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1、1计算题等值练(七)19(9 分)(2018 绍兴市期末)一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重如图1 所示，一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上139 m 高处，然后让座舱从静止自由下落当落到离地面高59 m时开始制动，之后做匀减速运动，在下落到离地面9 m高处时速度刚好减小到零，g 10 m/s2，求：图 1(1)自由下落的时间；(2)匀减速运动的加速度大小；(3)若座舱中某人用手托着重5 kg 的铅球，当座舱落到离地面15 m高的位置时，手要用多大的力才能托住铅球？答案(1)4 s(2)16 m/s2(3)130 N 解析(1)自由下落高度h1139 m59 m80

2、m 据h112gt12，解得t14 s(2)匀减速位移h259 m9 m50 m 据v122ah2又v1gt140 m/s 代入得a16 m/s2(3)匀减速下降过程a方向向上，设为正方向，2据牛顿第二定律Fmgma解得F130 N 20(12 分)(2018 宁波市重点中学联考)过山车是一项富有刺激性的娱乐工具，在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感，还有助于理解物理原理，如图2 所示，是某大型游乐场中过山车的部分轨道示意图，这部分轨道由直线轨道AB，半径R150 m、圆心角1120的圆弧轨道BCD，半径R210 m、圆心角2240的圆弧轨道DEF，半径为R150 m、圆心角 3120

3、的圆弧轨道FGP，半径为R3、圆心角为4120的圆弧轨道PQM组成，这些轨道均平滑相切连接，相切点B、F、D、P、M均位于同一水平面上，假设这些轨道均位于同一竖直平面内，车厢在运动过程中受到的摩擦阻力与空气阻力之和恒为车重的0.1 倍，车厢可视为质点，重力加速度g10 m/s2，3，31.732.现有一节质量m500 kg 的车厢从A点静止下滑，经过最低点C时测得车厢对轨道的压力为16 000 N(由于安全设计的需要，过山车在运动过程中是不会脱离轨道的)图 2(1)求车厢经过轨道最低点C时的速度为多大？(2)求直线轨道AB的长度l为多长；(3)若要保证车厢通过圆弧轨道PQM的最高点Q时对轨道有

4、向下的压力，求R3的取值范围答案(1)1011 m/s(2)45.7 m(3)10 mR30，这时R318.33 m 在Q点对轨道有向下的压力，则mvQ2R310 m.故 10 mR318.33 m 22.加试题(10 分)(2018 稽阳联考)如图 3 甲所示，MN、PQ为固定在同一水平面上的相互平行的光滑金属导轨，两轨道间距为L，今有两根质量均为m、电阻均为R的金属棒ab、cd紧靠在一起，放置在轨道上x0 的位置，与轨道接触良好金属棒cd通过一根拉直的细线跨3过光滑轻质定滑轮连接一个质量为M的物块，物块放置在水平地面上，在xL的轨道间区域存在着磁感应强度为B的竖直向上的匀强磁场，B随时间t

5、的变化规律如图乙所示，其中B0和k已知在t0 时刻给金属棒ab一个沿x轴正方向的初速度v0，使棒开始运动，此时cd棒静止在tt0时刻ab棒恰好运动到磁场边界xL处并将继续向x轴正方向运动，忽略摩擦和空气阻力，轨道电阻不计，求：图 3(1)ab棒开始运动时cd棒中电流的方向；(2)物块开始离开地面的时刻t；(3)tt0时刻ab棒的速度；(4)写出 0t0时间内，地面对物块的支持力FN与ab棒的位移x的关系表达式答案见解析解析(1)由右手定则可得cd棒上的电流方向为由d到c.(2)当cd棒受到的安培力等于物块重力时，物块开始离开地面，因为ab棒一开始运动时cd棒保持静止，所以此情况一定出现在ab棒

6、离开磁场后的时间内，EBL2tkL2安培力FBtE2RLktkL22RL，解得Fk2L32Rt刚要离开地面时Mgk2L32Rt，解得t2MgRk2L3(3)设某一微小时间内，由动量定理可得B02L22Rvitmvi，即B02L22Rximvi两边累积可得B02L2L2Rmv4解得：vB02L32mR所以vv0B02L32mR(4)设这一过程中ab棒在任意位置的速度为v，任意位置的安培力为F，由第(3)问的方法容易得vv0B02L2x2mRFNMgF，FB02L22RvFNMgB02L22R(v0B02L2x2mR)23.加试题(10 分)(2018 9 1 高中联盟期中)如图 4 甲所示，水平

7、放置的平行金属板AB和CD宽度、间距均足够大，水平长度为LmE0eB2，其间有场强大小为E0、周期性变化如图乙所示的匀强电场(方向向下为正)在平行板的左侧有水平向右的匀强电场，场强大小为2E0，平行板之间及右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，现有一带电粒子21H，在t0 时刻从平行板左侧某处由静止开始运动，进入两板之间恰好做直线运动已知元电荷为e，设质子与中子质量均为m，不计粒子重力，求：图 4(1)粒子第一次在电场中做加速运动的位移；(2)已知粒子能在空间内做周期性运动，且运动周期与板间电场变化周期T相同，求电场的周期T；(3)若在同一竖直面21H初始位置的正上方d2mE0e

8、B2由静止释放另一粒子42He，要使两粒子都能沿直线穿越平行板后在右侧磁场区域内相遇，求释放两粒子的时间差(不计粒子间相互作用，板间电场变化规律与上小题相同)答案见解析5解析(1)粒子在平行板间受力平衡：BveE0e得：vE0B粒子在左侧电场中加速运动：v22ax得xv22aE0B222E0e2mmE02B2e(2)粒子在加速电场中来回t12va2mBe粒子在平行板中来回t22Lv2mBe粒子在平行板右侧匀强磁场中t32mBe故运动周期Tt1t2t32 2mBe(3)21H在平行板右侧磁场中做圆周运动的半径R12mvBe2mE0eB242He在平行板右侧磁场中做圆周运动的半径R24mv2Be2mE0eB2R1d若42He在21H的第一个周期内相遇(如图甲)，由几何关系可知：123，23，t121mBe42m2Be2m3Be若42He在21H的第二个周期内相遇(如图乙)，由几何关系可知：13，223t2T21mBe42m2Be(434)mBe考虑到当42He刚进入电场时电场方向仍然是负方向，所以无法完成直线运动此解不合题意若42He在21H的第三个周期内释放，两粒子不再相遇