高考物理综合大题特训第五套(解析版)

高考全真精准模拟理科综合之物理大题特训
第五套
24．（14分）
如图所示，一质量m =0.4kg 的小物块，以V 0=2m/s 的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力F 作用下，沿斜
面向上做匀加速运动，经t =2s 的时间物块由A 点运动到B 点，A 、B 之间的距离L =10m ．已知斜面倾角θ=30o ，
物块与斜面之间的动摩擦因数．重力加速度g 取10 m/s 2.
（1）求物块加速度的大小及到达B 点时速度的大小．
（2）拉力F 与斜面的夹角多大时，拉力F 最小？拉力F 的最小值是多少？
25．（18分）
如图所示，两根足够长的粗糙平行金属导轨MN 和PQ 倾斜放置，其构成的平面与水平面成30o 角，导轨间距 1.0m L =，导轨电阻不计。

两根完全相同的金属杆ab 和cd 分别垂直于导轨放置，且与导轨始终接触良好，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度0.5T B =。

开始时两杆均恰好静止在轨道上而不下滑，从0t =时刻对杆ab 施加一个平行于导轨平面向上的力F ，杆ab 从静止开始沿轨道向上做匀加速直线运动，匀加速4s t =后金属杆cd 刚要开始向上运动时，突然撤去外力F ，此后杆cd 仍然保持静止，杆ab 做减速运动，直到速度减为零。

已知从撤去外力F 到杆ab 速度减为零的过程中，杆ab 沿斜面向上运动的距离 1.0m x =，两杆的质量均为0.1kg m =，接人电阻均为 1.0ΩR =，两杆与导轨间的动摩擦因数相同，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

重力加速度210m/s g =。

试求：
(1)在撤去外力F 时，通过杆cd 的电流大小和方向；
(2)在撤去外力F 后金属杆ab 速度减为零的过程中，杆ab 上产生的内能；
(3)在0~4s 内，外力F 对杆ab 的冲量大小。

参考答案
24.【答案】 （1）23/m s 8m/s （2）
30°
【解析】
（1）物体做匀加速直线运动，根据运动学公式，有：
2012
L v t at =+① 0v v at =+②
联立解得；23/8/a m s v m s ==，
（2）对物体受力分析，受重力、拉力、支持力和滑动摩擦力，如图
根据牛顿第二定律，有：
平行斜面方向：cos sin 30f F mg F ma α-︒-=
垂直斜面方向：sin cos300N F F mg α+-︒=
其中：f N F F μ=
联立解得：()()()sin 30cos30sin 30cos302cos sin 60mg ma
mg ma
F μμαμαα︒+︒+︒+︒+==+︒+ 故当α=30°时，拉力F
有最小值，为min F =
； 25.【答案】 (1)方向是由c 沿杆指向d ，2A ；(2)1.1J ；(3)6.8N·s 。

【解析】
(1)在撤去外力F 时，杆ab 沿轨道向上运动，由右手定则可知，杆ab 中电流方向由b 沿杆指向a ，所以杆cd 中电流方向是由c 沿杆指向d 。

由题意知，开始两杆恰好不沿着轨道下滑，则有两杆沿斜面的滑动摩擦力等于最大静摩擦力即 P sin f mg θ=
当杆cd 即将上滑时，设通过杆cd 中电流大小为I ，则
sin 0BIL mg f θ--=
代入数据解得：
2A I =；
(2)设撤去外力F 时，杆ab 的速度为1v ，产生的感应电动势为1E ，由法拉第电磁感应定律可知： 11E BLv =
又知：
12E I R
= 解得：
18m/s v =
从撤去外力F 到杆ab 速度减小为零的过程中，对杆ab 由能量守恒定律可知： 2m 1sin 2
mv mgx f x Q θ=++ 所以，此过程中杆ab 中产生的内能：
11 1.1J 2
Q Q ==； (3)设杆ab 在力F 作用下沿着轨道向上运动的匀加速的加速度为a ，则 228m/s 2m/s 4
v a t ∆===∆， 在某时刻t 的速度为v ，则
v at =
杆ab 所受安培力
222B L v F BIL R
==安 对杆ab 由牛顿第二定律得：
m sin F mg f F ma θ---=安
联立以上方程解得：
1.20.25F t =+（04s t ≤≤）
由上式可知：力F 随时间t 成线性关系，当10t =时，
1 1.2N F =
当24s t =时，
2 2.2N F =
所以，在0~4s 内，力F 对杆ab 的冲量为：
()121 6.8N s 2
I Ft F F t ==
+=⋅。