2020物理二輪計(jì)算題32分搶分練：3Word版含解析

1、計(jì)算題 32 分搶分練 (三 )(時(shí)間： 20 分鐘分值： 32 分 )分如圖所示，有一長(zhǎng)為L(zhǎng)6 m，質(zhì)量為11 kg 的長(zhǎng)木板放在水平1 (18)m面上，木板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為1 0.2，右端固定一擋板，左端放一質(zhì)量為 m21 kg 的小滑塊，滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 2 0.1，現(xiàn)在滑塊的左端瞬間給滑塊施加一個(gè)水平?jīng)_量 I 4 Ns，滑塊與擋板發(fā)生碰撞的時(shí)間和能量損失均忽略不計(jì)， g 取 10 m/s2，求：(1)滑塊與擋板碰撞后瞬間木板的速度；(2)木板在水平面上發(fā)生的位移。解析 (1)由于沖量作用，滑塊獲得的速度為Iv 0 4 m/s木板受地面最大摩擦力1(m1m2)g2m2g

2、，木板不動(dòng)。對(duì)滑塊： 2m2gm2a2v 20 v2 2a2L解得 v 2 m/s滑塊與擋板碰撞動(dòng)量守恒：m2v m2v 2 m1v 1能量守恒：1212122m2v m1v1m2v 222解得 v 12 m/s，v 2 0碰后瞬間木板速度為2 m/s，方向水平向右。(2)碰后滑塊加速度不變，對(duì)木板： 1(m1m2)g2m2gm1a1設(shè)經(jīng)時(shí)間 t，兩者共速 v 1 a1ta2t解得 t13 s1共同的速度 v 3 a2 t 3 m/s127此過(guò)程木板位移x1v 1t2a1t 18 m共速后木板加速度為1(m1m2)g2m2gm1a3最后木板靜止，設(shè)此過(guò)程木板位移為x2，20 v3 2a3x21

3、解得 x2 54 m11木板在水平面上發(fā)生的位移為x1x2 27 m。11答案 (1)2 m/s 方向水平向右(2)27m2.(14 分 )如圖所示， MN 和 M N為兩豎直放置的平行光滑長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng)。在導(dǎo)軌的下部有垂直于導(dǎo)軌所在平面、方向向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在導(dǎo)軌的 MM 端連接電容為 C、擊穿電壓為Ub、正對(duì)面積為 S、極板間可認(rèn)為是真空、極板間距為d 的平行板電容器。在t0 時(shí)無(wú)初速度地釋放金屬棒 ef，金屬棒 ef 的長(zhǎng)度為 L、質(zhì)量為 m、電阻可忽略不計(jì)假設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，金屬棒 ef 與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，導(dǎo)軌和各接觸處的電阻不計(jì)，電路

4、的電感、空氣的阻力可忽略，已知重力加速度為g。(1)求電容器兩端的電壓達(dá)到擊穿電壓所用的時(shí)間；(2)金屬棒 ef 下落的過(guò)程中，速度逐漸變大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸變大，電容器極板上的電荷量逐漸增加，兩極板間存儲(chǔ)的電場(chǎng)能也逐漸增加。單位體積內(nèi)所包含的電場(chǎng)能稱為電場(chǎng)的能量密度。已知兩極板間為真空時(shí)平行板電容器的電容大小可表示為 C 0dS。試證明平行板電容器兩極板間的空間內(nèi)的電場(chǎng)能量密度與電場(chǎng)強(qiáng)度 E 的平方成正比，并求出比例系數(shù)(結(jié)果用 0和數(shù)字的組合表示 )。解析 本題為 “單棒電容器導(dǎo)軌模型 ”，可以根據(jù)牛頓第二定律， 使用“微元法 ”對(duì)棒列方程求解。(1)在電容器兩端電壓達(dá)到擊穿電壓前，設(shè)任意時(shí)

5、刻 t，流過(guò)金屬棒的電流為i，由牛頓第二定律知，此時(shí)金屬棒的加速度a 滿足mg BiLma設(shè)在t 到tt 的時(shí)間內(nèi)，金屬棒的速度由v 變?yōu)関 v，電容器兩端的電壓由 U 變?yōu)閁U，電容器的帶電荷量由Q 變?yōu)镼Q，由電流的定義、電荷量與電壓和電容間的關(guān)系、電磁感應(yīng)定律以及加速度的定義得iQC Ut t CBL v CBLamg聯(lián)立得 a B2L2Cm可知金屬棒做初速度為0 的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電容器兩端電壓達(dá)到擊穿電壓時(shí)，金屬棒的速度為v0 BLUb所以電容器兩端電壓達(dá)到擊穿電壓所用的時(shí)間為v 0Ub B2L2Cmt a BLmg。(2)當(dāng)電容器兩極板間的電荷量增加無(wú)窮小量Qi 時(shí)，電容器兩端的電壓可認(rèn)為始終為 Ui，增加的電場(chǎng)能可用圖甲中左起第1 個(gè)陰影部分的面積表示；同理，當(dāng)電容器兩極板間的電荷量增加無(wú)窮小量Qi1 時(shí)，電容器兩端的電壓可認(rèn)為始終為 Ui1，增加的電場(chǎng)能可用圖甲中左起第 2 個(gè)陰影部分的面積表示；依次類推可知，當(dāng)電容器的帶電荷量為 Q、兩端電壓為 U時(shí)，圖乙中陰影部分的面積表1W示兩極板間電