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1、2022年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 題型限時專練9 計算題(一)
24.(2018·合肥質(zhì)檢一)如圖所示,水平地面上有三個質(zhì)量均為m=1 kg的小物塊A、B、C,A、B間用一根輕繩水平相連.一水平恒力F作用于A上,使三物塊以相同加速度運動一段時間后撤去F.已知B與C間的動摩擦因數(shù)μ1=0.5,A和C與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ2=0.2,若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取10 m/s2.求:
(1)F的最大值;
(2)從撤去F到三物塊停止運動的過程中,B受到的摩擦力.
[解析] (1)B、C恰好要相對滑動時
對C:μ1mg-μ2(m+m)g=ma
解得a=1 m/s2
由題意知,A、
2、B、C相對靜止時,F(xiàn)有最大值Fmax
對A、B、C整體:Fmax-μ2(m+m+m)g=3ma
解得Fmax=9 N
(2)撤去F后,設(shè)B、C相對靜止
對A、B、C整體:μ2(m+m+m)g=3ma′
解得a′=2 m/s2
對C:μ2(m+m)g-fBC=ma′
解得fBC=2 N≤fBm=μ1mg=5 N
故假設(shè)成立,由牛頓第三定律可知,B受到的摩擦力為2 N,方向水平向左.
[答案] (1)9 N (2)2 N,方向水平向左
25.(2018·襄陽統(tǒng)測)如圖所示,ABD為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道,其中AB段是水平的,BD段是半徑為R=0.2 m的半圓,兩段軌道相切于B
3、點,整個軌道處在豎直向下的勻強電場中,場強大小E=5×103 V/m.一不帶電的絕緣小球甲,以初速度大小v0沿水平軌道向右運動,與靜止在B點的帶正電的小球乙發(fā)生彈性碰撞.已知甲、乙兩球的質(zhì)量均為m=1.0×10-2 kg,乙所帶電荷量q=2.0×10-5 C,g取10 m/s2.(水平軌道足夠長,甲、乙兩球均可視為質(zhì)點,整個運動過程無電荷轉(zhuǎn)移)
(1)甲、乙兩球碰撞后,乙恰能通過軌道最高點D,求乙在軌道上首次落下來的點到B點的距離;
(2)在滿足(1)的條件下,求甲的初速度v0;
(3)若甲仍以速度v0向右運動,增大甲的質(zhì)量,保持乙的質(zhì)量不變,求乙在軌道上首次落下來的點到B點的距離范
4、圍.
[解析] (1)在乙恰好能通過最高點的情況下,設(shè)乙到達最高點的速度為vD,乙離開D點到達水平軌道的時間為t,乙的落點到B點的距離為x,則
m=mg+qE
2R=t2
x=vDt
聯(lián)立解得x=0.4 m
(2)設(shè)碰撞后甲、乙的速度分別為v甲、v乙,根據(jù)動量守恒定律和機械能守恒定律有:
mv0=mv甲+mv乙
mv=mv+mv
聯(lián)立可得v乙=v0
由動能定理得,-mg·2R-qE·2R=mv-mv
聯(lián)立解得v0= =2 m/s
(3)設(shè)甲的質(zhì)量增大為M,碰撞后甲、乙的速度分別為vM、vm,根據(jù)動量守恒定律和機械能守恒定律有
Mv0=MvM+mvm
Mv=Mv+mv
聯(lián)立得vm=v0
由題意知,M≥m
可得:v0≤vm<2v0
設(shè)乙過D點的速度為v′D,由動能定理得
-mg·2R-qE·2R=mv′-mv
聯(lián)立解得2 m/s≤v′D<8 m/s
設(shè)乙在水平軌道上首次落下的點到B點的距離為x′,則有:x′=v′Dt
可得0.4 m≤x′<1.6 m
[答案] (1)0.4 m (2)2 m/s (3)0.4 m≤x′<1.6 m