985增分专项练(重点中学)(3)-2021【创新设计】新高考物理二轮专题复习（江苏）配套word

985增分专项练(重点中学)(3) 1. [2020·苏、锡、常、镇四市调研(二)]如图1所示，质量分别为5m和m的P、Q两球通过两根长度均为l的不可伸长的细线悬挂。整个装置处于风洞实验室中，风对两个球产生大小相等、方向水平向右的恒定风力。系统静止时，两根细线偏离竖直方向的角度分别为30°和60°，重力加速度为g，不计风对细线的作用力。 图1 (1)求每个小球所受风力的大小； (2)用一外力将P球沿圆弧缓慢拉到最低点P′，求该力所做的功； (3)在(2)中，P球位于P′处时剪断下方细线并同时撤去外力，求P球此时的加速度及此后的最大动能。 解析　(1)方法一　对Q分析，如图甲，有F风＝mgtan 60°＝mg 方法二　对整体分析，如图乙，有2F风＝6mgtan 60°得 F风＝mg (2)因缓慢移动，故不影响两球的相对位置，如图丙。 对整体有动能定理WF＋WG＋W风＝0 即WF＋6mgl(1－cos 30°)－2mglsin 30°＝0 得WF＝(4－6)mgl (3)方法一　撤去F并剪断细线，对P球 F风＝5ma，得a＝g，水平向右 如图丁，P球摆到细线偏离竖直方向角度为θ时的动能为Ek， 由动能定理W风－W克G＝Ek 得Ek＝mglsin θ－5mgl(1－cos θ) 由数学知识可得最大动能Ekm＝(2－5)mgl 方法二　设P球摆到细线偏离竖直方向角度为α时的动能最大，则有5mgsin α＝F风cos α 得tan α＝ 动能Ek＝F风lsin α－5mgl(1－cos α)＝(2－5)mgl 方法三　在风力场和重力场的等效场中，等效场力大小 F＝mg＋（5mg）2)＝2 方向与竖直方向成α角tan α＝＝ 当P球运动到细线与F共线时动能最大 Ek＝Fl(1－cos α)＝(2－5)mgl 答案　(1)－5)mglg　水平向右　(2－6)mgl　(3)mg　(2)(4 2.(2020·江苏省盐城市高三第三次模拟)长为L的平行板电容器沿水平方向放置，其极板间的距离为d，电势差为U，有方向垂直纸面向里的磁感应强度大小为B的匀强磁场。荧光屏MN与电场方向平行，且到匀强电、磁场右侧边界的距离为x，电容器左侧中间有发射质量为m带＋q的粒子源，如图2甲所示。假设a、b、c三个粒子以大小不等的初速度垂直于电、磁场水平射入场中，其中a粒子沿直线运动到荧光屏上的O点；b粒子在电、磁场中向上偏转；c粒子在电、磁场中向下偏转。现将磁场向右平移与电场恰好分开，如图乙所示。此时，a、b、c粒子在原来位置上以各自的原速度水平射入电场，结果a粒子仍恰好打在荧光屏上的O点；b、c中有一个粒子也能打到荧光屏，且距O点下方最远；还有一个粒子在场中运动时间最长，且打到电容器极板的中点。求： 图2 (1)a粒子在电、磁场分开后，再次打到荧光屏O点时的动能； (2)b、c粒子中打到荧光屏上的点与O点间的距离(用x、L、d表示)； (3)b、c中打到电容器极板中点的那个粒子先、后在电场中，电场力做功之比。 解析　据题意分析可作出a、b、c三个粒子运动的示意图，如图所示。 (1)从图中可见电磁场分开后，a粒子经三个阶段：第一，在电场中做类平抛运动；第二，在磁场中做匀速圆周运动；第三，出磁场后做匀速直线运动到达O点，运动轨迹如图中Ⅰ所示。 q＝qvB v＝ t＝＝ ya＝t2＝· qmya＝Eka－ Eka＝ (2)从图中可见c粒子经两个阶段打到荧光屏上。第一，在电场中做类平抛运动；第二，离开电场后做匀速直线运动打到荧光屏上，运动轨迹如图中Ⅱ所示。 设c粒子打到荧光屏上的点到O点的距离为y，根据平抛运动规律和特点及几何关系可得 ＝ y＝d (3)依题意可知粒子b先后在电场中运动的时间比为 t1＝2t2 如图中Ⅲ的粒子轨迹，设粒子先后在电场中发生的侧移为y1、y2 y1＝t· vy1＝t1 y2＝vy1t2＋t· y2＝t ＝ ＝＝ 答案　(1)　(3)　(2)d $