计算题专练(一)[近四年全国Ⅰ卷计算题涉及的考点与内容]年份第24题分值第25题分值2013年运动学(两辆玩具小车牵连运动问题)13分电磁感应(滑轨、动力学)19分2014年运动学(公路上两车安全距离问题)12分类平抛运动、带电粒子在电场中运动(动力学)20分2015年电路和力学问题(安培力作用下导体棒平衡)12分板块模型:两物体多阶段匀变速运动组合问题(动力学)20分2016年(乙卷)(双棒模型+三角体)电磁感应定律应用、力的平衡方程14分(轻弹簧+斜面+光滑圆弧轨道)平抛运动、牛顿定律、动能定理18分例题展示1
(2016·全国乙卷·24)如图1,两固定的绝缘斜面倾角均为θ,上沿相连
两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L,质量分别为2m和m;用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca,并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上,使两金属棒水平
右斜面上存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上,已知两根导线刚好不在磁场中,回路电阻为R,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g,已知金属棒ab匀速下滑
求:图1(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小;(2)金属棒运动速度的大小
解析(1)由于ab、cd棒被平行于斜面的导线相连,故ab、cd速度总是相等,cd也做匀速直线运动
设导线的张力的大小为FT,右斜面对ab棒的支持力的大小为FN1,作用在ab棒上的安培力的大小为F,左斜面对cd棒的支持力大小为FN2,对于ab棒,受力分析如图甲所示,由力的平衡条件得甲乙2mgsinθ=μFN1+FT+F①FN1=2mgcosθ②对于cd棒,受力分析如图乙所示,由力的平衡条件得mgsinθ+μFN2=FT′=FT③FN2=mgcosθ④联立①②③④式得:F=mg(sinθ-3μcosθ)⑤(2)设金属棒运动速度大小为v,