（江苏专用）2022高考物理总复习 优编题型增分练：计算题规范练（一）

（江苏专用）2022高考物理总复习 优编题型增分练：计算题规范练（一）四、计算题(本题共3小题，共计47分解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14(15分)(2018江苏一模)如图1所示，匝数为N100、边长为L0.5 m、阻值为r1.5 的正方形导线框与间距为d0.5 m的竖直导轨相连，正方形线框的上半部分处在水平向外的磁场B1中，导轨的下部存在着水平向里的磁感应强度为B21 T的匀强磁场质量为m0.2 kg、电阻为R0.5 的导体棒ab可以沿竖直导轨无摩擦地滑动，导体棒始终与导轨接触良好当磁场B1发生变化时，导体棒ab刚好能处于静止状态重力加速度g取10 m/s2，试求：图1(1)此时通过ab棒的电流I的大小和方向；(2)此过程中磁场B1的变化率；(3)开始的5 s内回路中产生的焦耳热Q.答案(1)4 A方向由a到b(2)0.64 T/s(3)160 J解析(1)导体棒ab静止，所以有： mgB2IL可得：I A4 A由左手定则判断知，电流方向由a到b.(2)根据法拉第电磁感应定律得：ENS式中S由闭合电路欧姆定律得：EI(Rr)代入数据解得：0.64 T/s(3)开始的5 s内回路中产生的焦耳热为： QI2(Rr)t42(0.51.5)5 J160 J.15(16分)(2018南通市等七市三模)如图2所示，两根不可伸长的细绳A、B端分别固定在水平天花板上，O端系有一质量m kg的物体，ABO组成一边长为L5 m的正三角形物体受到方向水平向左的风力作用，绳BO能承受的最大拉力Fm20 N，绳AO不会被拉断，取g10 m/s2.图2(1)水平风力F15 N时，物体处于静止状态，求绳BO中的拉力大小FB；(2)水平风力为F2时，绳BO刚好被拉断，求F2和绳BO被拉断时物体的加速度大小a；(3)在(2)的情况下，求物体运动过程中的最大速度vm和物体运动到最高点时与初始位置的高度差h.答案(1)15 N(2)10 m/s2(3)10 m/s7.5 m解析(1)设此时绳AO中的拉力大小为FA，由平衡条件有F1FAcos 60FBcos 600FAsin 60FBsin 60mg0代入数据解得FB15 N.(2)设绳BO被拉断时，物体仍在原来位置，则拉断前瞬间绳BO的拉力在水平和竖直方向的分力分别为：FmxFmcos 6010 NFmyFmsin 6010 N由于Fmymg，说明物体仍在原来位置，此时绳AO中的拉力大小为0.水平方向由平衡条件有F2Fmx10 N绳BO被拉断后，物体做圆周运动，拉断时加速度方向沿圆切线方向，则F2sin 60mgcos 60ma解得a10 m/s2.(3)设绳AO向左摆到与水平方向的夹角为时，物体运动的速度最大，则F2sin mgcos 0F2(Lcos 60Lcos )mg(Lsin Lsin 60)mvm2解得vm10 m/s设绳AO向左摆到与水平方向的夹角为时，物体到达最高点，则F2(Lcos 60 Lcos )mg(Lsin Lsin 60)0hLsin 60Lsin 联立解得h7.5 m.16(16分)(2018盐城市三模)如图3所示，两个相同的等腰直角三角形区域CDE和FGH中均有垂直纸面向里的匀强磁场，E、F、G处在同一水平直线上，D、C、H也处于同一水平直线上平行四边形区域EFHC间存在匀强电场一个重力不计的带正电的粒子从边界ED上的P点射入磁场，速度v的方向与EC边平行，再从EC边沿水平方向射出，已知GH长度为L，且L(2)d，EP和EF的长度均为d.带电粒子的比荷k，区域FGH中磁感应强度B2.图3(1)求区域CDE内磁感应强度的大小；(2)若电场方向竖直向下，粒子到达电场边界FH时，速度方向恰好与其平行，求粒子在电场中运动的时间；(3)若电场方向水平向右，要使粒子从GF边界射出磁场，求电场强度大小满足的条件答案(1)(2)(3)0E解析(1) 粒子在区域CDE内做匀速圆周运动的轨迹如图甲设轨道半径为R1，则R1dR1 qvB1m解得B1(2)粒子到达FH时vyvxvtyvyt由几何关系得xdy解得t(3) 设EFHC间电场强度大小为E时，粒子以大小为v1的速度进入FGH区域，在FGH内运动的半径为R，则qEdmv12mv2qv1B2m粒子到达FH边界时距GF和DC的距离分别为d和d，如图乙，若粒子运动到边界GF时速度恰好沿GF方向，则轨道半径R2d若粒子运动到边界GH时速度恰好沿HG方向，则轨道半径R3d要使粒子从GF边界射出磁场，其轨道半径须满足R2RR3解得0E.