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题型:解答题 题类: 难易度:困难

2024届浙江省宁波市镇海中学高三下学期5月阶段性考试(三模)物理试题

一自上而下的传送装置可简化为如下模型。如图所示,水平光滑轨道OA上安装了一理想弹簧发射器,弹簧原长小于OA间距离,弹簧左端固定在O处,弹簧右端放置一小滑块P,使滑块向左压缩弹簧且不拴接,在轨道右侧有一顺时针转动的水平传送带,其左右端分别与轨道A点和细管道B点等高相切,水平固定粗糙平台CD与细管道最低点C等高相切,在水平地面上有一左端带挡板的木板,木板上表面与平台CD等高且木板与平台紧密接触。将滑块P由静止释放,P经过水平传送带和三个竖直的半圆形光滑细管道,与静止在CD平台末端的小滑块Q发生弹性碰撞,碰后P恰好能返回C点,碰后Q滑上木板,然后Q与木板左端挡板发生弹性碰撞。已知管道半径均为R,滑块P、木板质量分别为 , 释放滑块P时弹簧弹性势能的大小为 , 传送带长度为 , 传送带速度大小为 , 平台CD长度为 , 木板长为 , 滑块P与传送带间的动摩擦因数为 , P与平台CD间的动摩擦因数为 , 滑块Q与木板间的动摩擦因数为 , 木板与地面间的动摩擦因数为 , 重力加速度为g,滑块P、Q均可视为质点,所有碰撞时间极短。

(1)求滑块P到达B点过程中传送带对滑块P做的功W;

(2)求滑块Q的质量

(3)求滑块Q与木板间因摩擦而产生的热量

举一反三
如图所示,水平固定一半径为r的金属圆环,存在一半径为2r,磁感应强度为B,方向竖直向上的圆形磁场区域,磁场区域圆与金属圆环为同心圆。一根长为2r,电阻为2R的均匀金属棒ac沿半径放置在金属圆环上(b为ac棒中点),一端固定在过圆心的导电竖直转轴上,并随轴以角速度顺时针匀速转动。其右侧与间距为l,倾角的平行金属导轨相连,垂直倾斜导轨存在磁感应强度为B的磁场(图中未画出),垂直导轨放置着长为l,质量为m,电阻为R的导体棒de。倾斜金属导轨右侧通过光滑圆弧与间距也为l水平绝缘轨道连接,导体棒de通过fg时速度大小不变。fg右侧水平放置“]”形金属框hijk,其三条边长度均为l,质量均为m,电阻均为R。在金属框右侧存在垂直导轨、磁感应强度大小均为B、方向上下交替的匀强磁场,每个区域宽度为 , 磁场区域足够长。已知。所有轨道均光滑,摩擦阻力不计。

(1)闭合开关1,导体棒de恰好静止在导轨上,求金属棒ac的角速度

(2)闭合开关1,导体棒de恰好静止在导轨上,求金属棒ab两端电势差以及ac两端电势差

(3)断开开关1,导体棒de在距水平轨道高为处静止释放,进入水平轨道后与“]”形金属框发生完全非弹性碰撞,求碰撞后jk边在磁场中经过的位移;

(4)磁悬浮列车的驱动系统可通过该装置模拟。碰后的纯电阻闭合金属框dejk(或hijk)可视为列车下端的动力绕组,水平绝缘导轨可视为列车轨道。将金属框置于磁场中,令交替磁场以速度向右匀速平移。现改变金属框平行于导轨的长度l(即hj的长度),若金属框始终完全处于磁场中,为使其获得持续的驱动力,求l与之间应满足的关系。(结果用l和表示)

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