25分钟规范训练(二)
1.(12分)(2018·山东省淄博市高三下学期第二次模拟)如图,在水平道路上,质量为5×103kg 的拖车将另一同质量的故障车拖移。用一根不可伸长的轻绳将两车连接。行驶时车所受阻力为车重的0.25倍。当拖车拖动故障车一起做匀速直线运动时,拖车输出功率为2×105W 。在匀速行驶过程中,拖车司机发现前方有一障碍物便紧急刹车,司机反应时间为0.4s ,此后拖车水平方向只受到阻力,大小为其重力的0.5倍。故障车所受阻力保持不变。重力加速度g 大小取10m/s 2。
(1)若拖车停止时恰好与前方的障碍物不相撞,求拖车司机看到障碍物时距障碍物多远;
(2)在这一过程中,拖车和故障车不能相撞,则拖车的绳长至少是多少?
[解析] (1)设拖车和汽车匀速运动中牵引力为F ,阻力为f ,则有:
F =f =k ·2mg
又 P =F v 0
代入数据得:v 0=8m/s
反应时间内拖车的匀速位移x 1=8×0.4=3.2m
拖车刹车时的加速度由a 1=kmg m
=5m/s 2 拖车刹车的位移由v 20-0=2ax 2得x 2=6.4m
距离障碍物的距离为x 1+x 2=3.2+6.4=9.6m
(2)故障车减速时的加速度为a 2=k 2mg m
=2.5m/s 2 故障车减速的位移由v 20-0=2a 2x 3得:x 3=12.8m
分析可知两车若不相撞的长度至少为x 3-x 2=6.4m
2.(20分)(2018·湖北省宜昌市高三下学期第四次模拟)如图所示,两足够长且不计其电阻的光滑金属轨道,如图所示放置,间距为d =1m ,在左端斜轨道部分高h =1.25m 处放置一金属杆a ,斜轨道与平直轨道区域以光滑圆弧连接,在平直轨道右端放置另一金属杆b ,杆a 、b 电阻R a =2Ω、R b =5Ω,在平直轨道区域有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B =2T 。现杆b 以初速度v 0=5m /s 开始向左滑动,同时由静止释放杆a ,杆a 由静止滑到水平轨道的过程中,通过杆b 的平均电流为0.3A ;从a 下滑到水平轨道时开始计时, a 、b 杆运动速度-时间图象如图所示(以a 运动方向为正),其中m a =2kg ,m b =1kg ,g =10m/s 2,求:
(1)杆a 进入水平轨道的速度v a 和杆a 在斜轨道上运动的时间Δt ;
(2)杆a 在水平轨道上运动过程中通过其截面的电量q ;
(3)在整个运动过程中杆b 产生的焦耳热Q b 。
[解析] (1)对杆a 下滑的过程中,机械能守恒:mgh =12
m a v 2a v a =2gh =5m/s
对b 棒运用动量定理有: Bd I Δt =m b (v 0-v b 0) 其中v b 0=2m/s
代入数据得到:Δt =5s
(2)设最后两杆共同的速度为v ′,由动量守恒得:m a v a +m b v b =(m a +m b )v ′
代入数据计算得出:v ′=83
m/s 杆a 动量变化等于它所受安培力的冲量,由动量定理可得I 安=BIdΔt ′=m a v a -m a v
而 q =IΔt =73
C (3)由能量守恒得,总共产生的焦耳热为Q =m a gh +12m b v 20-12
(m a +m b )v ′2 解得:Q =1616
J b 棒中产生的焦耳热为Q ′=52+5
Q =1156J