高考物理高频考点《向心力与向心加速度》考点巩固(2017年最新版)(三)

时间:2017-07-27 12:09:44

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1、简答题  如图所示,一长度为R的轻质细绳与质量为m的小球相连,悬挂于O点.现将小球从水平位置P点自由释放.求:
(1)当细绳摆到竖直位置时小球的速度大小;
(2)当细绳摆到竖直位置时此时小球所受拉力的大小.91考试网


参考答案:(1)小球下摆的过程中,机械能守恒,
mgR=12mv2
得:v=


本题解析:


本题难度:一般



2、计算题  如图所示,轻杆长1?m,其两端各连接质量为1?kg的小球,杆可绕距B端0.2?m的轴O在竖直平面内自由转动,轻杆从静止由水平转至竖直方向,A球在最低点时的速度为4?m/s。(g取10?m/s2)求: ?
(1)A小球此时对杆的作用力大小及方向;
(2)B小球此时对杆的作用力大小及方向。


参考答案:解:在最低点时杆对球一定是拉力,在最高点杆对球可能是拉力,也可能是支持力,由具体情况来决定

(1)在最低点对A 球受力分析如图甲所示,由牛顿第二定律有F-mg=m?①
代入数据解得F=30 N?②
由牛顿第三定律,球对杆的拉力F′=30 N,方向向下
(2)同一根杆上转动的角速度相等,设OB′=r=0.2 m,
对B受力分析如图乙所示.由牛顿第二定律有mg-FB=
联立③④代入数据得FB=5 N,由牛顿第三定律知B球对杆的压力FB"=5 N,方向向下


本题解析:


本题难度:一般



3、简答题  如图所示,在坐标xoy平面内存在B=2.0T的匀强磁场,OA与OCA为置于竖直平面内的光滑金属导轨,其中OCA满足曲线方程x=0.50sin

π
5
y(m),C为导轨的最右端,导轨OA与OCA相交处的O点和A点分别接有体积可忽略的定值电阻R1和R2,其R1=4.0Ω、R2=12.0Ω.现有一足够长、质量m=0.10kg的金属棒MN在竖直向上的外力F作用下,以v=3.0m/s的速度向上匀速运动,设棒与两导轨接触良好,除电阻R1、R2外其余电阻不计,g取10m/s2.
求:
(1)金属棒MN在导轨上运动时感应电流的最大值;
(2)外力F的最大值;
(3)金属棒MN滑过导轨OC段,整个回路产生的热量.91考试网


参考答案:(1)金属棒MN沿导轨竖直向上运动,进入磁场中切割磁感线产生感应电动势.当金属棒MN匀速运动到C点时,电路中感应电动势最大,产生的感应电流最大.
金属棒MN接入电路的有效长度为导轨OCA形状满足的曲线方程中的x值.
因此接入电路的金属棒的有效长度为L=x=0.5sinπ5y
Lm=xm=0.5m
Em=BLmv
Em=3.0V
Im=EmR并且R并=R1R2R1+R2
Im=1.0A
(2)金属棒MN匀速运动中受重力mg、安培力F安、外力F外作用,
F安m=ImLmB
解得:F安m=1.0N
F外m=F安m+mg
解得:F外m=2.0N
(3)金属棒MN在运动过程中,产生的感应电动势e=3.0sinπ5y
有效值为?E有=Em


本题解析:


本题难度:一般



4、简答题  如图,一光滑轨道ABC,AB部分为半径为L的

1
4
圆周,水平部分BC?宽度为L,置于水平向右且大小为E的匀强电场中.一质量为m,电量q=
mg
2E
的带正电小球(可视为质点)从A处静止释放,并从C处沿平行板电容器的中线射入.已知电容器板长L,两板距离为L,重力加速度g.
(1)求小球经过圆弧B处轨道所受压力及小球到达C处的速度vc;
(2)当电容器两板间电压U=
mgL
2q
,且上板电势高于下板时,求球在电容器中飞行时的加速度a以及飞离电容器时的偏转量y;
(3)若电容器电压U可变,要使小球能飞出电容器,求U的范围.(写主要过程)91考试网


参考答案:(1)从A到B,由机械能守恒:mgL=12mv2B?…①
在B处,由向心力公式有:N-mg=mv2BL…②
解得:N=3mg
由牛顿第三定律,轨道所受压力N′=3mg,方向竖直向下?
从A到C,由动能定理:mgL+qEL=12mv2C…③
解得:vC=


本题解析:


本题难度:一般



5、选择题  如图所示,x轴的上方有垂直纸面向里的匀强磁场,有两个质量相同、电量相等的带正、负电的离子(不计重力),以相同速度从O点射入磁场中,射入方向与x轴正向夹角均为θ角.则下列关于正负离子在磁场中运动的说法错误的是(  )
A.运动时间相同
B.运动轨迹的半径相同
C.回到x轴时速度大小和方向均相同
D.回到x轴时距O点的距离相等
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参考答案:
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这两个正负离子以与x轴成θ角射入有界磁场后,由左手定则可判断,正离子沿逆时针方向旋转,负离子以顺时针方向旋转.
如图所示.因离子电量和质量都相同,所以正负离子的轨迹半径和周期都相同;
经几何分析可知,负离子转过的角度为2θ,正离子转过的角度为2π-2θ,从而可判断两端圆弧所对应的弦相等,可判断回到x轴时距O点的距离相等;正负离子再次回到x轴时,速度方向正离子改变了2π-2θ,负离子改变了2θ,再加之洛伦兹力只是改变速度的方向,不改变速度的大小,故可知回到x轴时速度大小和方向均相同;因正负离子的偏转角度不同,所以在磁场中的运动时间不同.所以选项BCD是正确的,选项A错误.
本题选错误的,故选A.


本题解析:


本题难度:简单




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