沖刺2022屆高考物理大題限時集訓(xùn)預(yù)測卷05（全國通用解析）

沖刺2022屆高考物理大題限時集訓(xùn)

(全國通用)預(yù)測卷05

24、如圖所示，有一機(jī)械裝置，在最左側(cè)有一長為L剛性輕繩拴住一個質(zhì)量為機(jī)的小球，當(dāng)小球

靜止時恰好接觸地面，并且與另一個相同小球緊挨著。右側(cè)小球靜止位置為。點(diǎn)。將細(xì)繩繃緊拉

起，與豎直線夾角〃處靜止釋放小球。兩小球間為彈性碰撞，右側(cè)小球受撞擊開始運(yùn)動，進(jìn)入水

平直軌道，軌道而與小球間的滑動摩擦因數(shù)為〃，長度為心運(yùn)動到8點(diǎn)進(jìn)入一個豎直面內(nèi)的半

徑為R的光滑圓軌道，圓軌道與水平軌道平滑連接，圓軌道右側(cè)同樣平滑連接一個光滑的水平直

軌道。八在c點(diǎn)連接一傾角為《=45斜面。重力加速度為g。本題中小球當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)。

(1)假設(shè)右側(cè)小球恰好能進(jìn)入6c軌道，求左側(cè)小球運(yùn)動到最低點(diǎn)時對繩的彈力。

(2)當(dāng)。值較小時，右側(cè)小球進(jìn)入圓軌道并且始終不脫離，并將停止在以上，求此情況夕允許的

最大值及小球與地面摩擦所產(chǎn)生的熱量。與e的關(guān)系。

(3)當(dāng)。值較大時，右側(cè)小球?qū)⒃赾點(diǎn)做平拋運(yùn)動后落在斜面上，求小球拋出后第一次的落點(diǎn)與

c點(diǎn)的距離以及落點(diǎn)處的速度(可以用&表示)。

T_6,a_Lftd_R

，8+

［答案】(1)一"—6~；(2)c°s-Z,Q=mgL(l-cos0).(3)/=4^(L-Lcos6?-//i/)

v=J10(gL-gLcos，-〃gd)

【解析】

(1)當(dāng)右側(cè)小球恰好能進(jìn)入秘軌道，則在圓軌道最高點(diǎn)滿足

v2

ms=m—

R

則從〃到圓軌道最高點(diǎn)由動能定理得

1212

-Rrngd-mg-2/?=-tnv——mvQ

又因?yàn)閮尚∏蛳嗤野l(fā)生的是彈性碰撞，所以碰前左側(cè)小球的速度也為%,由題意對左側(cè)小球在

最低點(diǎn)得

T片

T-mg=m—

由牛頓第三定律得左側(cè)小球運(yùn)動到最低點(diǎn)時對繩的彈力

聯(lián)立解得

T=6mg+2*

(2)要使右側(cè)小球進(jìn)入圓軌道并且始終不脫離，并將停止在油上，則。允許的最大值時右側(cè)小

球恰好運(yùn)動到圓軌道和圓心等高位置，對小球從釋放到圓心等高位置由能量守恒定律得

，M(1-cos)="mgd+mgR

解得。允許的最大值滿足

對左側(cè)小球與右側(cè)小球碰撞后到右側(cè)小球停止在上由能量守恒定律

mgL(\—cos6)=Q

所以小球與地面摩擦所產(chǎn)生的熱量Q與。的關(guān)系為

Q=-cos0)

(3)當(dāng)。值較大時，右側(cè)小球離開c點(diǎn)的速度匕，由動能定理得

小球落到斜面上時滿足速度關(guān)系為

—=2tan67=2

%=gix=vxt

則小球落到斜面上與C點(diǎn)的距離為

I='Hx

落點(diǎn)處的速度為

/=40(L-Lcos。-〃d)

v=J10(gL-gLcos6-〃gd)

25、如圖甲所示的坐標(biāo)系中，在x軸上方的區(qū)域內(nèi)存在著如圖乙所示周期性變化的電場和磁場,

交變電場的場強(qiáng)大小為瓦，交變磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為坳，取x軸正方向?yàn)殡妶龅恼较?，?/p>

垂直紙面向外為磁場的正方向。在0時刻，將一質(zhì)量為，"，帶電量為q,重力不計的帶正電粒子，

從y軸上A點(diǎn)由靜止釋放。粒子經(jīng)過電場加速和磁場偏轉(zhuǎn)后垂直打在x軸上。求：

(1)粒子第一次在磁場中運(yùn)動的半徑；

AX2=3Axi

嶺=2印0=替2

Ax.=AX-Ax1+&=--管(4+2)

2困

(3)分析帶點(diǎn)粒子運(yùn)動，如圖所示

可知A與坐標(biāo)原點(diǎn)間的距離d應(yīng)滿足

,->?n27vmE

d==.........-n

祈(〃=[,2,3...)

(4)若粒子經(jīng)過n次加速和偏轉(zhuǎn)后打在x軸上

,▲c、nnmE../?、

X,,=n(Ax,+/?,)=0(乃+2)

2qB<>(?=1,2,3...)

預(yù)測二

24、如圖所示，間距L=lm的兩平行金屬導(dǎo)軌由傾角。=37。傾斜導(dǎo)軌和水平導(dǎo)軌組成，兩導(dǎo)軌平

滑連接，傾斜導(dǎo)軌的頂端接有定值電阻K=2Q,水平部分處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感

應(yīng)強(qiáng)度5=0.8T。金屬棒的質(zhì)量分別為町=°2kg、?=0-4kg,電阻均為『［C。初始時金屬棒外

位于傾斜導(dǎo)軌上，距水平面高a=L35m,金屬棒cd位于傾斜導(dǎo)軌與水平導(dǎo)軌交界處，現(xiàn)讓金屬棒

必由靜止開始下滑，下滑到交界處時(此時速度水平)與金屬棒"發(fā)生彈性碰撞。碰撞后金屬

棒cd沿水平軌道向右運(yùn)動到最遠(yuǎn)的過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q=0.1J,金屬棒ab速度減到零

后用錦釘固定。已知金屬棒外與傾斜軌道間的動摩擦因數(shù)從=05,金屬棒〃與水平軌道間的動

摩擦因數(shù)〃2=°」,金屬棒始終垂直于兩導(dǎo)軌，導(dǎo)軌電阻不計，取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37*0.8。

求：

(1)兩金屬棒碰撞前瞬間ab的速度大??；

(2)金屬棒〃沿水平軌道向右運(yùn)動的最遠(yuǎn)距離；

(3)金屬棒〃在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動的時間。

【答案】(1)3m/s；(2)0.125m；(3)1.88s

【解析】

(1)對時下滑到底端的過程，由動能定理得

叫g(shù)h-4叫g(shù)cos37°.\=:町片

sin3702

解得

V1=3m/s

(2)與CY/碰撞過程，由動量守恒得

根1匕=機(jī)［h+/n2v2

機(jī)械能守恒

121，212

匕=-m.vx+-^v2

解得

V1=-lm/sv2=2m/s

對電路

QR=/2放=0.1J,瓢=(2廳”,禽=(3/)2"

解得

E電=OR+。J源=0.75J

對cd棒，從開始運(yùn)動到停止的過程，設(shè)位移為X,則有

I2c

3m2V2=E^+/J2m2gx

解得

x=0.125m

(3)對cd,從開始運(yùn)動到停止，設(shè)運(yùn)動時間為3由動量定理得

-BILt-42n12gt=0-m2v2

又

BLx

樂總

整=|c

可解得

片1.88s

25、如圖，傾角為e的傾斜軌道與足夠長的水平軌道交于。點(diǎn)，在傾斜軌道上高力處由靜止釋放滑

塊A,一段時間后A與靜止在水平軌道上P處的滑塊B發(fā)生彈性碰撞(碰撞時間忽略不計)。已知

A、B的質(zhì)量之比為外:"=1：5,B與軌道間的動摩擦因數(shù)為〃，A與軌道間無摩擦，重力加速度

大小為g,A、B均可視為質(zhì)點(diǎn)，A過°點(diǎn)時速度大小不變。求：

(1)第一次碰撞后瞬間，A與B的速度大小匕和%;

(2)滑塊B在水平軌道上通過的總路程$；

_2h

(3)若滑塊B最初靜止的尸處與0間的距離為""彳，那么，在第一次碰撞后B的速度減為零

之前，A與B能發(fā)生第二次碰撞，試確定〃與。之間滿足的關(guān)系。

-

PQ

V=_2呵V=匣s=±15sin<?

8

【答案】(1)*3,3.(2)5A.(3)"80+36sin。

【解析】

(1)第一次碰撞前，機(jī)械能守恒，有

,12

mAgh=-mAv0-

解得

第一次碰撞，水平向左為正，由動量守恒

由能量守恒

1112

萬叫%2=^mA*VA2

解得

/工國

663，負(fù)號表示方向向右

2

=—u.=-----=-----

36°63

（2）由（1）中結(jié)果可知，A與B還會發(fā)生多次碰撞，直到速度均減為零。因A在運(yùn)動過程中及

A與B在碰撞過程中均無機(jī)械能損失，故AB組成的系統(tǒng)機(jī)械能的損失均由B克服水平軌道摩擦

力做功造成，由能量守恒定律有

pmBgs=mAgh

解得

h

s=——

5〃

（3）設(shè)第一次碰撞至B的速度減為零經(jīng)歷的時間為r,A與B在時間r內(nèi)發(fā)生的位移分別為4、

與，對B,由動量定理有

解得

/=?匣

〃g3〃g

對B有

XB-5f

解得

h

XB=—

9〃

對A,在時間?內(nèi)，設(shè)其在傾斜軌道、水平軌道上運(yùn)動的時間分別4、"在傾斜軌道上，由牛頓

第二定律有

mAgsin0—mAa

對A有

解得

2叼_4師

?|-"-—

由題意知

尤0>/

解得

EP=74J

（2）物塊到達(dá)P點(diǎn)的速度為力，由機(jī)械能守恒

；x=gx2niVp+2mgR（l+cos37°）

由P點(diǎn)開始物塊做斜拋運(yùn)動，豎直初速度為水平速度為匕

vy=vpsin37°=3m/s

vx=vpcos37°=4m/s

物體自p點(diǎn)上升的高度九則

h=^

2g

離地高度

H=〃+R（1+cos37。）=2.25m

（3）物塊上升到最高點(diǎn)的時間為心則

匕=g，i

物塊自最高點(diǎn)下落用時則

自P點(diǎn)運(yùn)動的水平位移

了=匕（4+4）

物塊在水平面的落地點(diǎn)到B點(diǎn)的水平距離

L=x-/?sin370=3.29m

25、如圖所示，在豎直平面內(nèi)建立：xQy直角坐標(biāo)系，坐標(biāo)系所在的空間中存在水平向右的勻強(qiáng)

E=—N/C

電場，電場強(qiáng)度大小2,同時存在著垂直于x0）?坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大

小B=0.5T（電場、磁場圖中均未畫出）。一質(zhì)量加=lxl（）-7kg,電荷量4=-2xl（y6c的帶電小球，正

以某一速度在xQy坐標(biāo)平面內(nèi)沿直線運(yùn)動。已知重力加速度大小g=10m/s2。

（1）求小球做直線運(yùn)動的速度v；

（2）當(dāng)小球經(jīng)過。點(diǎn)時若僅撤掉磁場（不考慮磁場消失引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象），求小球再次經(jīng)過

x軸時的位置坐標(biāo)；

1N/C

（3）當(dāng)小球經(jīng)過。點(diǎn)時若將電場的方向調(diào)整為豎直向下，電場強(qiáng)度的大小調(diào)整為2（不考慮

電場變化引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象），其他條件不變，求小球運(yùn)動中與x軸的最大距離及在最大距離

時小球的位置坐標(biāo)。

廣

Ox

6凡

--4-0-mx=—m—m

【答案】(1)2m/s,速度與x軸負(fù)向夾角為60。；(2)(5,())；(3)10)(10

3m

10)

【解析】

(1)小球做勻速直線運(yùn)動時受力如圖，其所受的三個力在同一平面內(nèi)，合力為零，有

代入數(shù)據(jù)解得

v=2m/s

設(shè)速度與x軸負(fù)向夾角為仇則

tan0-=>/3

mg

解得

9=60°

(2)撤去磁場，小球在重力與電場力的合力作用下做類平拋運(yùn)動，設(shè)其加速度大小為m小球再

次經(jīng)過x軸所用的時間為3根據(jù)牛頓第二定律得

J(即2+(，"g)2=ma

設(shè)撤掉磁場后小球在初速度方向上的分位移為x',則

x'=vt

設(shè)小球在重力與電場力的合力方向上分位移為y