（江苏专用）2019高考物理总复习 优编题型增分练：计算题规范练（四）.doc

计算题规范练(四)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江苏省高考压轴冲刺卷)如图1，水平面内有一光滑金属导轨QPMN，MP边长度为d3 m、阻值为R1.5 ，且MP与PQ垂直，与MN的夹角为135，MN、PQ边的电阻不计将质量m2 kg、电阻不计的足够长直导体棒放置在导轨上，并与MP平行，棒与MN、PQ的交点F、E间的距离L4 m，整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度B0.5 T在外力作用下，棒由EF处以初速度v03 m/s向右做直线运动，运动过程中回路的电流强度始终不变求：图1(1)棒在EF处所受的安培力的功率P；(2)棒由EF处向右移动距离2 m所需的时间t；(3)棒由EF处向右移动2 s的过程中，外力做的功W.答案(1)24 W(2) s(3)41.25 J解析(1)棒在EF处的感应电动势EBLv06 V电流I4 A安培力FABIL8 N安培力的功率PFAv024 W.(2)棒向右移动2 m的过程中回路磁通量变化量BSB(Lxx2)5 Wb因为电流强度始终不变，电动势也不变，由E可得t s.(3)棒由EF处向右移动2 s的过程中，回路磁通量的变化量Et12 Wb棒扫过的面积为S24 m22 s的过程棒向右移动了x，SLx，解得x4 m此时电动势不变EB(Lx)v，解得v1.5 m/s安培力做功等于回路产生的焦耳热WAI2Rt48 J根据动能定理WWAmv2mv02，解得W41.25 J.15(16分)(2018南京市、盐城市二模)如图2所示，在竖直平面内固定一U形轨道，轨道两边竖直，底部是半径为R的半圆质量均为m的A、B两小环，用长为R的轻杆连接在一起，套在U形轨道上小环在轨道的竖直部分运动时受到的阻力均为环重的0.2倍，在轨道的半圆部分运动时不受任何阻力现将A、B两环从图示位置由静止释放，释放时A环距离底部2R.不考虑轻杆和轨道的接触，重力加速度为g.求：图2(1) A环从释放到刚进入半圆轨道时运动的时间；(2) A环刚进入半圆轨道时杆对A的作用力；(3) A环在半圆轨道部分运动过程中的最大速度答案(1)(2)0.1mg，方向竖直向上 (3) 解析(1)A、B两环沿竖直轨道下滑时，以整体为研究对象，在重力和摩擦力的作用下做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有2mg2Ff2ma 代入数据得a0.8g 两环沿竖直轨道下滑过程中，由运动学公式有Rat2 代入数据得t.(2)A环刚进入半圆轨道时，B环受重力、摩擦力和杆对B环的作用力F(设方向竖直向上)，A环受重力和杆对环A的作用力F(设方向竖直向下)，两环加速度相同，根据牛顿第二定律对A环：mgFma 对B环：mgFfFma 代入数据得F0.1mg 所以A环刚进入半圆轨道时，杆对环A的作用力大小为0.1mg，方向竖直向上(3)当A、B两环均沿半圆轨道运动时，两环的速度大小始终相等则A环的速度最大时整体的重心最低，此时轻杆水平，重心在圆心的正下方，由几何知识可知，此时重心距圆心的距离为R对全程运用动能定理有2mg(RRR)0.2mg2R0.2mgR2mv2解得v所以A环在半圆部分运动过程中的最大速度为v.16(16分)回旋加速器是现代高能物理研究中用来加速带电粒子的常用装置图3甲为回旋加速器原理示意图，置于真空中的两个半径为R的D形金属盒，盒内存在与盒面垂直、磁感应强度为B的匀强磁场两盒间的距离很小，带电粒子穿过的时间极短可以忽略不计位于D形盒中心A处的粒子源能产生质量为m、电荷量为q的带正电粒子，粒子的初速度可以忽略粒子在两盒间被加速，经狭缝进入盒内磁场两盒间的加速电压按图乙所示的余弦规律变化，其最大值为U0.加速过程中不考虑相对论效应和重力作用已知t00时刻产生的粒子每次通过狭缝时都能被最大电压加速求：图3(1)两盒间所加交变电压的最大周期T0；(2)t00时刻产生的粒子第1次和第2次经过两D形盒间狭缝后的轨道半径之比；(3)t1与t2时刻产生的粒子到达出口处的时间差答案(1)(2)1(3)解析(1)设粒子在某次被加速后的速度为v，则它在匀强磁场中做半径为r的圆周运动时：qvBm，运动周期为T，即：T要保证t00时刻产生的粒子每次通过狭缝时都能被最大电压加速，交变电压的最大周期与粒子做圆周运动的周期相同，所以：T0(2)t00时刻两盒间的电压为U0，此时刻产生的粒子第1次经过狭缝后的速度为v1，半径为r1，则qU0mv12qv1Bm解得：r1 粒子在磁场中运动后第2次经过狭缝，此时两盒间的电压反向，大小仍为U0，粒子再次加速qU0mv22mv12qv2B解得：r2，所以r1r21.(3)设粒子到达出口时的速度为vm，则：qvmBm即所有从出口飞出的粒子，速度大小都相等，而每个粒子在磁场中运动的每一个周期时间内，被相同的电压加速两次设某个粒子被加速时的电压为U，它总共被加速了n次，则：nqUmvm2整理可以得到：n该粒子在磁场中运动的总时间tnt1与t2时刻产生的粒子被加速时的电压分别为：U1U0cos ()，U2U0cos ()即U1U0，U2U0所以，t1与t2时刻产生的粒子到达出口处的时间差为：t(n2n1)()，即：t.