高考物理力学与电场综合题型汇编(编辑修改稿)

高考物理力学与电场综合题型汇编(编辑修改稿)内容摘要：

一个可以通过开关控制其有无的水平匀强电场 ，场强为 E= l03V／ m．现将质量为m=20 kg的货物 B(不带电且可当作质点 )放置在小车的左端，让它们以 v =2m/s的共同速度向右滑行，在货物和小车快到终点时，闭合开关产生水平向左的电场．经过一段时间后关闭电场，使货物到达目的地时，小车和货物的速度恰好都为零．已知货物与小车之间的动摩擦因数  取 g=10m/s2． (1)说明关闭电场的瞬间，货物和小车的速度方向； (2)为了使货物不滑离小车，小车至 少多长 ? 参考答案 （ 1） 0． 4m；（ 2） 0． 2m。 （ 1）物块恰能通过最高点 C 时，圆弧轨道与物块之间没有力作用，物块受到重力和电场力提供向心力。 mgqE=mv2/R ① （ 物块在由 A 运动到 C 的过程中，设物块克服摩擦力做的功 W，根据动能定理有： E B C A 22203212160s invgLvmvmvm g LCCqE2RWmg2R=mvC2/2mv02/2 ② 解得 W= mvC2/2+5（ qEmg） R/2 （ 2）物块离开半圆形轨道后做类平抛运动， 设水平位移为 S 则水平方向有 S=v0t ① 竖直方向有 2R=(gqE/m)t2/2 ② 解得 S=2R 因此物块离开轨道落回水平面的水平距离与场强 E 大小无关，大小为 2R. （ 1） 电荷做类平抛运动，则有 a = Eqm Rsinθ= v0t R+Rcosθ=12 at2 由以上三式得mE qRmE qRv 2 )c os1()c os1(2 s i n20   （ 2） 由 （ 1）中的 结论可得粒子从 A点出发时的动能为 4 )c os1(21 200  E qRmvE k 则经过 P 点时的动能为 Ek=Eq（ R+Rcosθ）＋ 12 m v02 = 14 EqR （ 5+3cosθ） （ 3）从上式可以看出 ， 当 θ从 120176。 变化到 60176。 的过程中， 接收屏上电荷的动能逐渐增大 ， 因此 D 点接收到的电荷的末动能最大 ． 最大动能为： EkD=Eq(R+Rcos60176。 )＋ 12 m v02 = 14 EqR (5+3cos60176。 )= 138 EqR 设 BC 中点为 M， MC=MD，故 D， C在等势面上故由 D 到 C，电场力不做功。 同动能能定理： ………… .. ………… .. 在 D点 :mgsin300Fcos300=ma mgsin300+Fcos300=ma2 a2=ga ⑴ 设 B 受到的最大静摩擦力为 mf1 ，则 . Ngmf Bm   ① 设 A受到地面的滑动摩擦力的 2f ，则 .)(22 Ngmmf BA   ② 施 加电场后，设 A． B以相同的加速度向右做匀减速运动，加速度大小为 a ，由牛顿第二定律 300 A B C D mg mg F 电 F 电 N N O d B A C D O′ P L ammfqE BA )(2  ③ 解得： 2/ sma 设 B 受到的摩擦力为 1f ，由牛顿第二定律得 amf B1 ， ④ 解得： . Nf  因为 mff 11 ，所以电场作用后， A． B 仍保持相对 静止以相同加速度 a 向右 做匀减速运动，所以刚加上匀强电场时， B 的加速度大小 2/ sma ⑵ A与挡板碰前瞬间，设 A． B 向右的共同速度为 1v ， asvv 22021  ， smv /11 A与挡板碰撞无机械能损失，故 A刚离开挡板时速度大小为 smv /11 ⑶ A与挡板碰后，以 A． B 系统为研究对象， 2fqE ⑥ 故 A． B 系统动量守恒，设 A． B 向左共同速度为  ，规定向左为正方向，得： vmmvmvm BABA )(11  ⑦ 设该过程中， B 相对于 A向右的位移为 1s ，由系统功能关系得： 22111 )(21)(21 vmmvmmgsm BABAB  ⑧ ， ms  因 Ls1 ，所以 B 不能离开 A， B 与 A的左端的最大距离为 ms  解：（ 1） 设 微粒穿过 B 板小孔时的速度 为 v，根据动能定理，有 212qU mv ⑴ 解得 2qUvm （ 2） 微粒进入半圆形金属板后，电场力提供向心力，有 222vvqE m mRL ⑵ 联立 ⑴ 、 ⑵ ，得 4UE L （ 3）微粒从释放开始经 t1射出 B 板的小孔，则 12 222d d mtdvv qU   ⑶ 设微粒在半圆形金属板间运动经过 t2第一次到达最低点 P 点，则 2 4 4 2L L mt v q U ⑷ 所以从释放微粒开始，经过  12 2 42Lmt t d qU  微粒第一次到达 P 点； 根据运动的对称性，易知再经过  122 tt 微粒再一次经过 P 点； 所以经过时间  2 1 242Lmt k d qU  ， 0,1,2,k  微粒经过 P 点。 （ 1）如图所示，金属球 A由 a到 b过程做匀加速直线运动， 细绳与水平方向夹角为 600时突然绷紧 由题意 030,33  amgqE 故电场力和重力的合力： mgF 332 由动能定理得 021 2 bmvFL 求得：334 gLvb；在 b点细绳突然绷紧时，小球只剩下切向速度； gLvv bb 360s in 0/  球 A由 b到 c过程中，细绳的拉力对 A球不做功， 由动能定理得 2200 212130s i n)30c os1( bc mvmvqE Lm gL  解之得： gLgLvc 332  （ 2） A球与 B球碰撞动量守恒和机械能不损失有： mvc＝ mv/c+mvB 22/2 212121 Bcc mvmvmv  解得 Bv gLgLvc 332 ＝ 1m/s(即 ) A球与 B球接触过程电荷量守恒有 2qqB  B球由碰后到落地过程中竖直方向做自由落体运动： gHtgtH 2,21 2 ； smgHgtv y /122  水平方向均加速直线运动， gmqEa x 632  ∴ smtavv xBx /2 则 B球落地速度是 smvvv yx /422  ：⑴电场方向改为竖直向上后，物块相对木板运动的位移变小，说明摩擦力变大 ，它们之间的压力变大了，物块所受的电场力向下，所以物块带负电． ⑵设匀强电场的场强大小为 E，木板质量为 M、长度为 L，物块的初速度为 v0，物块和木板共同速度为。