1、计算题专项练(一)(建议用时:45分钟)1.如图所示,固定在竖直平面内倾角为37,轨道高度AD2.4 m的倾斜直轨道AB,与水平直轨道BC顺滑连接(在B处有一小段光滑圆弧,小物块经过B点前后的速度大小不变),C点处有墙壁某一小物块(视为质点)从A点开始静止下滑,到达B点的速度大小为4 m/s.假定小物块与AB、BC面的动摩擦因数相等,(sin 370.6,cos 370.8)(1)求小物块与AB轨道的动摩擦因数;(2)为防止小物块在C点撞墙,求BC间距离的最小值;(3)满足(2)BC的长度,在墙的C点装一弹射装置(长度不计)给物块一初速度v0,要使小物块能返回到A点,求v0至少为多大2.如图所
2、示,一个半圆柱形玻璃砖,其横截面是半径为R的半圆,AB为半圆的直径,O为圆心玻璃的折射率为n.一细束光线在O点左侧与O相距R处垂直于AB从下方入射光在真空中传播的速度为c.求此光线在玻璃砖中传播的时间3如图所示,电阻不计且足够长的U形金属框架放置在倾角37的绝缘斜面上,该装置处于垂直斜面向下的匀强磁场中,磁感应强度大小B0.4 T质量m0.2 kg、电阻R0.3 的导体棒ab垂直放在框架上,与框架接触良好,从静止开始沿框架无摩擦地下滑框架的质量M0.4 kg、宽度l0.5 m,框架与斜面间的动摩擦因数0.7,与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g取10 m/s2,sin 370.6,cos
3、370.8)(1)若框架固定,求导体棒的最大速度vm;(2)若框架固定,导体棒从静止开始下滑6 m时速度v14 m/s,求此过程回路中产生的热量Q及流过导体棒的电荷量q;(3)若框架不固定,求当框架刚开始运动时导体棒的速度大小v2.4如图所示,光滑水平面上有一质量M4.0 kg的平板车,车的上表面是一段长L1.5 m 的粗糙水平轨道,水平轨道左侧连一半径R0.25 m 的四分之一光滑圆弧轨道,圆弧轨道与水平轨道在点O处相切现有一质量m1.0 kg的小物块(可视为质点)从平板车的右端以水平向左的初速度v0滑上平板车,小物块与水平轨道间的动摩擦因数0.5,小物块恰能到达圆弧轨道的最高点A.取g10
4、 m/s2,求:(1)小物块滑上平板车的初速度v0的大小;(2)小物块与车最终相对静止时,它距点O的距离三、计算题专项练计算题专项练(一)1解析:(1)物块在AB面上的加速度大小为a1由xAB4 m 得a12 m/s2由牛顿第二定律得ma1mgsin mgcos 得0.5.(2)物块在BC面上的加速度大小a2g5 m/s2 刚好不撞上C点,设BC的长度为xBC.得xBC1.6 mBC的长度至少为1.6 m.(3)要使滑块能到A点,则到达A点速度最小值为0,物块在AB轨道上滑的加速度为a3,由牛顿第二定律可得:mgsin mgcos ma3 得a310 m/s2,方向沿斜面向下由v2a3xAB得
5、vB4 m/s由vv2a2xBC得v04 m/s 则v0至少为4 m/s.答案:(1)0.5(2)1.6 m(3)4 m/s2解析:由全反射条件有sin ,设光线在距O点R的C点射入后,在上表面的入射角为,由几何关系和已知条件得60,光线在玻璃砖内会发生三次全反射,最后由G点射出,如图,由反射定律和几何关系得OGOCR,由几何关系可知光线在玻璃砖内传播的路程为xRR3R,光线在玻璃砖内传播的速度为v,光线在玻璃砖内传播的时间为t,联立可得t.答案:3解析:(1)棒ab产生的电动势EBlv回路中感应电流I棒ab所受的安培力FBIl对棒ab,mgsin 37BIlma当加速度a0时,速度最大,最大
6、值vm9 m/s.(2)根据能量转化和守恒定律有mgxsin 37mv2Q代入数据解得Q5.6 Jqtt代入数据得q4.0 C.(3)回路中感应电流I2框架上边所受安培力F2BI2l当框架刚开始运动时,对框架有Mgsin 37BI2l(mM)gcos 37代入数据解得v27.2 m/s.答案:(1)9 m/s(2)5.6 J4.0 C(3)7.2 m/s4解析:(1)平板车和小物块组成的系统在水平方向上动量守恒,设小物块到达圆弧轨道最高点A时,二者的共同速度为v1由动量守恒定律得mv0(Mm)v1由能量守恒定律得mv(Mm)vmgRmgL解得v05 m/s.(2)设小物块最终与车相对静止时,二者的共同速度为v2,从小物块滑上平板车,到二者相对静止的过程中,由动量守恒定律得mv0(Mm)v2设小物块与车最终相对静止时,它距O点的距离为x,由能量守恒定律得mv(Mm)vmg(Lx)解得x0.5 m.答案:(1)5 m/s(2)0.5 m