上海市奉贤区2020届-2022届高考物理三年模拟（一模）试题汇编-解答题

这是一份上海市奉贤区2020届-2022届高考物理三年模拟（一模）试题汇编-解答题，共11页。试卷主要包含了，继续滑行距离s后停下，的斜面等内容，欢迎下载使用。
上海市奉贤区2020届-2022届高考物理三年模拟（一模）试题汇编-解答题1．（2022·上海奉贤·一模）如图，质量m = 0.01 kg的金属棒ab置于光滑的金属框上，框两侧接有电阻R1和R2，整个装置处于磁感应强度B = 0.1 T的匀强磁场中。现让棒ab在框上由静止开始向右做匀加速直线运动。已知棒ab长L = 0.5 m，棒ab与框接触始终良好。棒ab的电阻为r = 0.5 Ω，电阻R1和R2的阻值分别为6 Ω和3 Ω，运动t = 2 s时测得流过R1的电流为0.02 A。则（1）棒ab中的感应电流方向；（2）t = 2 s时感应电动势的大小；（3）棒ab的加速度的大小；（4）t = 2 s时外力做功的功率。2．（2022·上海奉贤·一模）如图，一段有50个减速带（图中黑点表示，未全部画出）的斜坡，假设斜坡光滑，倾角为θ，相邻减速带间的距离均为d，减速带的宽度远小于d。一质量为m的无动力小车（可视为质点）从距离第1个减速带L处由静止释放。已知小车通过减速带损失的机械能与到达减速带时的速度有关。观察发现，小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度相同。小车通过第50个减速带后立刻进入水平地面（连接处能量不损失），继续滑行距离s后停下。已知小车与水平地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g。求：（1）小车到达第1个减速带时速度的大小；（2）小车通过第50个减速带时速度的大小；（3）小车通过第30个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能；（4）小车在前30个减速带上平均每一个损失的机械能大于之后每一个减速带上损失的机械能，则L应满足什么条件？3．（2020·上海奉贤·一模）如图所示，倾角为θ=37°的斜面ABC固定在水平地面上，AB部分斜面粗糙，长LAB=3m，BC部分斜面光滑。一个质量m=1kg的小物块（可视为质点）以初动能Ek0=32J从斜面底端冲上斜面。已知物块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.25， g取10m/s2， ， ，以水平地面为零势能面，不计空气阻力。求：(1)画出物块沿AB部分斜面向上运动时受力示意图，并求出其加速度；(2)物块运动到B处时的速度大小；(3)为使物块不至于滑出斜面，BC部分的最小长度；(4)请判断物块的动能和重力势能相等的位置在AB段还是BC段，简要说明理由。4．（2020·上海奉贤·一模）如图所示，足够长的不计电阻的平行光滑金属导轨CD、EF固定在水平面内，导轨间距为L，一端连接阻值为R的电阻，导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场。质量为m、电阻为r的导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，不计空气阻力。t=0时刻，MN棒与DE的距离为d，磁感应强度为B，问：(1)若保持磁感应强度不变，给MN棒一初速度v0向右运动，求其最大加速度；(2)若保持磁感应强度不变，施加一个向右的水平拉力，MN棒以恒定速度v向右运动。试从能量转化和守恒的角度推导MN棒中产生的感应电动势E的大小；(3)若不施加拉力等其他外力的情况下，从t=0时开始改变磁感应强度，要使导体棒MN保持恒定速度v向右运动，试问磁感应强度Bt随时间t变化的情况。5．（2019·上海奉贤·一模）如图所示，间距为d、倾角为α的两根光滑足够长的金属导轨间，有一竖直向上的匀强磁场，导轨上放有质量为m的金属棒MN，接触良好。在与导轨连接的电路中，变阻器的总电阻为R，定值电阻阻值为2R，导轨和金属棒电阻不计。电源正负极未画出，电动势为E，内阻r为，当滑片P处于中央位置时，金属棒恰静止在导轨上，重力加速度未g。求：（1）金属棒MN中电流大小和方向；（2）匀强磁场的磁感应强度B；（3）移动滑片P，金属棒将如何运动？请简述理由。6．（2019·上海奉贤·一模）避险车道是避免恶性交通事故的重要设施，由制动坡床和防撞设施等组成，如图竖直平面内，制动坡床视为水平面夹角为θ（小角度）的斜面。一辆长L=12m的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床，当车速为v1=23m/s时，车尾位于制动坡床的底端，货物开始在车厢内向车头滑动。当货物在车厢内滑动了s=4m时，车头距制动坡床顶端d=38m。再过一段时间，货车停止。已知空货车质量M是货物质量m的4倍，货物与车厢间的动摩擦因数μ=0.4；货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的0.44倍。货物与货车分别视为小滑块和平板，取cosθ=1，sinθ=0.1，g=10m/s2。（1）请画出货物在车厢内滑动时受力示意图，并求货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向；（2）请画出当货物在车厢内滑动时货车的受力示意图，并求出货车此时的的加速度的大小和方向；（3）求出制动坡床的长度。
参考答案：1．（1）从b到a流过金属棒；（2）0.15 V；（3）1.5 m/s2；（4）0.054 W【详解】（1）根据右手定则可知，感应电流方向从b到a流过金属棒。（2）由并联电路特点得A总电流A并联电阻R并 = = 2 Ω总电阻2.5 Ω电动势E = =0.06 ×2.5 V = 0.15 V（3）由 E = BLv得 a = = 1.5 m/s2（4）安培力F安 = =0.1×0.06×0.5N= 0.003 NF合 =F安 = ma得F = F安 + ma =0.003N+0.01×1.5N=0.018N功率P = Fv =0.018×3W= 0.054 W2．（1） ；（2） ；（3）；（4）L＞d＋【详解】解：（1）小车由静止起下滑L过程，只受重力做功，根据机械能守恒定律ΔEk +ΔEp = 0= 0（2）在水平地面上，小车水平方向受到摩擦力即合外力，根据牛顿第二定律，得到f = ma=μmg得到加速度大小为a =μg 由公式，得v50 =（3）由题意可知，通过第30个及后面的减速带时小车的速度相同，所以经过每个减速带损失的机械能即相邻两减速带小车通过时重力势能的减少量。ΔE机 = = mgdsinθ（4）小车从静止起释放到下滑经过第30个减速带过程，有，小车重力势能减少的同时动能增加了，所以机械能损失的总量 －每一个减速带上损失的机械能 > 得L＞d＋3．(1)，8m/s2；(2)4m/s；(3)m；(4)AB段，见解析【详解】(1)物体在AB段受力分析如右图，受到重力G、支持力FN、摩擦力Ff三力，斜面倾角为θ，根据牛顿第二定律得解得 方向沿斜面向下（2）根据动能的定义式 得物体在A点的速度再根据运动学公式得（3）物体在BC段受力分析如右图根据得(4)AB段，B处的动能为B处的重力势能为小物块从A到B的过程中，动能从32J减小到8J，重力势能从0增加到18J，会在某处出现动能和重力势能相等的位置；由B到C的过程中，动能减少，重力势能增加，不可能出现动能和重力势能相等的位置。4．(1)；(2)BLv；(3)Bt=【详解】(1)棒刚开始运动时受到的安培力最大，即Fm=BIL，根据闭合电路欧姆定律，得电流电动势E=BLv0，根据牛顿第二定律得，最大加速度a==(2)根据能量转化和守恒定律，拉力做功输入能量全部转化为电能，即拉力做功功率等于电功率，拉力做功功率P1=Fv电功率P2=EI因为匀速直线运动，所以拉力F=F安=BIL则BILv=EI得到E=BLv(3)要导体棒MN保持恒定速度v向右运动，则MN棒不受力，也即MN棒中无感应电流产生，则穿过MNED回路的磁通量不变，则Φ1=BS=BLdΦ2=Bt=Bt L(d+vt)且Φ1=Φ2即BLd=BtL(d+vt)得Bt=5．（1），方向从N到M，（2），（3）如果向右移动滑片P，金属棒将沿斜面向下运动，最后匀速运动；如果向左移动滑片P，金属棒将沿斜面向上运动，最后匀速运动。【详解】（1）根据左手定则可知MN受到的安培力方向向左，则MN中的电流方向从N到M；并联部分的电阻为：R并==电路总电阻为：R总=R并+=1.1R电路总电流为：I总==金属棒MN中电流大小为：I==；（2）导体棒处于静止状态，根据平衡条件可得：BILcosα=mgsinα解得：B==；（3）如果向右移动滑片P，并联部分的电阻减小、电压减小，通过MN的电流减小，金属棒将沿斜面向下运动，随着速度增大，感应电动势增大，电流增大，安培力增大，最后匀速运动；如果向左移动滑片P，并联部分的电阻增大、电压增大，通过MN的电流增大，金属棒将沿斜面向上运动，随着速度增大，感应电动势增大，电流减小，安培力减小，最后匀速运动。6．（1），5m/s2，方向沿制动坡床向下，（2），5.5 m/s2，方向沿制动坡床向下，（3）98m。【详解】（1）设货物的质量为m，货物在车厢内滑动时受到重力mg、支持力和沿车厢向下的摩擦力，如图所示：货物在车厢内滑动过程中，货物与车厢间的动摩擦因数μ=0.4，受摩擦力大小为f，加速度大小为a1，则：f+mgsinθ=ma1f=μmgcosθ代入数据得：a1=5m/s2，方向沿制动坡床向下；（2）设货车的质量为M，货车受到重力Mg、制动坡床对它的支持力N和阻力F、货物对它的压力和摩擦力，如图所示：根据题意可得货车的质量为M=4m，设货车加速度为a2，货车受到制动坡床的阻力大小为F，F是货车和货物总重的k=0.44倍，则：F=k(m+M)g根据牛顿第二定律得：Mgsinθ+F﹣f′=Ma2其中：f′=f=μmgcosθ解得：a2=5.5m/s2，方向沿制动坡床向下；（3）货车车尾位于制动坡床底端时的车速为v=23 m/s。货物在车厢内开始滑动到车头距制动坡床顶端d=38m的过程中，用时为t，货物相对制动坡床的运动距离为s2，货车长度L=12m，制动坡床的长度为x，则货物运动位移为：货车运动位移为：且有：由几何关系有：x=L+d+s2解得：x=98m。