计算题增分练(二)
(满分32分 20分钟)
1.在短道速滑世锦赛女子500米决赛中,接连有选手意外摔倒,由于在短道速滑比赛中很难超越对手,因而在比赛开始阶段每个选手都要以最大的加速度加速,在过弯道前超越对手.为提高速滑成绩,选手在如下场地进行训练:赛道的直道长度为L=30 m,弯道半径为R=2.5 m.忽略冰面对选手的摩擦力,且冰面对人的弹力沿身体方向.在过弯道时,身体对冰面的夹角θ的最小值为45°,直线加速过程视为匀加速过程,加速度a=1 m/s2.若训练过程中选手没有减速过程,为保证速滑中不出现意外情况,选手在直道上速滑的最短时间为多少?(g取10 m/s2)
解析:若选手在直道上一直加速,选手能达到的最大速度为v1,根据运动学公式有v21=2aL,解得v1=60 m/s,设选手过弯道时,允许的最大速度为v2,此时人与冰面的夹角θ为45°,对选手受力分析如图.
则:FNcos 45°=mg、FNsin 45°=mv22R解得:v2=5 m/s,由于v1>v2,因而选手允许加速达到的最大速度为v2=5 m/s,设选手在直道上加速的距离为x,则v22=2ax,解得x=12.5 m,选手在直道上的最短时间t=v2a+L-xv2,解得:t=8.5 s.
答案:8.5 s
2.如图所示,在xOy平面内存在均匀、大小随时间周期性变化的磁场和电场,变化规律分别如图乙、丙所示(规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向、+y轴方向为电场强度的正方向).在t=0时刻由原点O发射初速度大小为v0、方向沿+y轴方向的带负电粒子(不计重力).已知v0、B0、E0,且E0=B0v0π,粒子的比荷qm=πB0t0,x轴上有一点坐标为A48v0t0π,0.
(1)求t02时带电粒子的位置坐标;
(2)求粒子运动过程中偏离x轴的最大距离;
(3)粒子经多长时间经过A点?
解析:(1)由T=2πmqB得T=2t0,
所以t02=T4,运动了T4.
又因为r=mvqB得r=v0t0π
所以位置坐标为v0t0π,v0t0π.
(2)由图可知y1=v0+v2t0
因v=v0+qE0mt0=2v0
所以y1=3v0t02
由r=mvqB得r2=2v0t0π
所以ym
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