2021年高考押題預(yù)測(cè)卷03山東卷】物理·全解全析123456789101112BAAADBCBBCDACADAD一、單項(xiàng)選擇題:本題共8小題,每小題3分,共24分。每個(gè)題目只有一個(gè)選項(xiàng)符合要求,選對(duì)得4分,選錯(cuò)得0分。1.如圖,兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,導(dǎo)軌間距最窄處為一狹縫,取狹縫所在處O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),狹縫右側(cè)兩導(dǎo)軌與x軸夾角均為,一電容為C的電容器與導(dǎo)軌左端相連,導(dǎo)軌上的金屬棒與x軸垂直,在外力F作用下從O點(diǎn)開(kāi)始以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng),忽略所有電阻,下列說(shuō)法正確的是( ?。?/span>A.通過(guò)金屬棒的電流不斷在增大B.金屬棒到達(dá)x0時(shí),電容器極板上的電荷量為C.金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電容器的上極板帶負(fù)電D.金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,外力F做功的功率恒定【答案】  B【解析】C.根據(jù)楞次定律可知電容器的上極板應(yīng)帶正電,C錯(cuò)誤;A.由題知導(dǎo)體棒勻速切割磁感線,根據(jù)幾何關(guān)系切割長(zhǎng)度為則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為由題圖可知電容器直接與電源相連,則電容器的電荷量為則流過(guò)導(dǎo)體棒的電流A錯(cuò)誤;B.當(dāng)金屬棒到達(dá)處時(shí),導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為則電容器的電荷量為B正確;D.由于導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)則由選項(xiàng)A可知流過(guò)導(dǎo)體棒的電流I恒定,但Lt成正比,則F為變力,再根據(jù)力做功的功率公式可看出F為變力,v不變則功率P隨力F變化而變化;D錯(cuò)誤;故選B。2.如圖,一直角斜劈繞其豎直邊做圓周運(yùn)動(dòng),斜面上小物塊始終與斜劈保持相對(duì)靜止。若斜劈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度緩慢增大,下列說(shuō)法正確的是(  )A.斜劈對(duì)物塊的作用力逐漸增大 B.斜劈對(duì)物塊的支持力保持不變C.斜劈對(duì)物塊的支持力逐漸增大 D.斜劈對(duì)物塊的摩擦力逐漸減小【答案】  A【解析】BCD.物塊的向心加速度沿水平方向,加速度大小為設(shè)斜劈傾角為,對(duì)物塊沿方向有垂直方向有可得斜劈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度緩慢增大,加速度增大,故摩擦力增大,支持力減小,故BCD錯(cuò)誤;A.斜劈對(duì)物塊的作用力豎直方向的分力保持不變;水平方向分力為當(dāng)角速度增大,加速度增大,可得水平方向分力增大,合力增大,故A正確。故選A3.一列簡(jiǎn)諧波沿繩向右傳播,P、Q是繩上兩點(diǎn),振動(dòng)圖像分別如圖中實(shí)線和虛線所示。時(shí),下列PQ兩點(diǎn)間的波形圖可能正確的是( ?。?/span>A BC D【答案】  A【解析】由振動(dòng)圖像可知,時(shí),處于正向位移最大處,處于平衡位置且向軸正方向運(yùn)動(dòng),波向右傳播,結(jié)合同側(cè)法可知A正確,BCD錯(cuò)誤。故選A。4.為了更形象地描述氫原子能級(jí)和氫原子軌道的關(guān)系,作出如圖所示的能級(jí)軌道圖,處于能級(jí)的氫原子向能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見(jiàn)光a,處于能級(jí)的氫原子向能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見(jiàn)光b,則以下說(shuō)法正確的是( ?。?/span>Aa光照射逸出功為2.14eV的金屬時(shí),光電子的最大初動(dòng)能為0.41eVBa光的波長(zhǎng)比b光的波長(zhǎng)長(zhǎng)C.輻射出b光時(shí),電子的動(dòng)能和電勢(shì)能都會(huì)變大D.一個(gè)處于能級(jí)的氫原子自發(fā)躍遷可釋放6種頻率的光【答案】  A【解析】Ba光的光子能量b光的光子能量根據(jù)可知B錯(cuò)誤;Aa光照射逸出功的金屬時(shí),由于能發(fā)生光電效應(yīng),光電子的最大初動(dòng)能A正確;C.輻射出b光時(shí),電子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑減小,動(dòng)能增加,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,C錯(cuò)誤;D.一個(gè)處于能級(jí)的氫原子自發(fā)躍遷時(shí),釋放出不同頻率光的種類最多的情況為即最多能釋放3種頻率的光,D錯(cuò)誤。故選A。5.圖甲所示的電路中,所用電源內(nèi)電阻r=0.5Ω,定值電阻R2=4Ω。實(shí)驗(yàn)時(shí)調(diào)節(jié)電阻R1,的阻值,得到多組電壓和電流的數(shù)據(jù),用這些數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn),并做出U-I圖如圖乙所示。將R1連入電路的阻值調(diào)至最大時(shí),對(duì)應(yīng)圖乙中的A點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是( ?。?/span>AA點(diǎn)對(duì)應(yīng)外電路的總電阻為20ΩB.電源電動(dòng)勢(shì)E=3VCB點(diǎn)對(duì)應(yīng)外電路的總功率為0.3WDR1=5Ω時(shí),R1消耗的功率最大【答案】  D【解析】A.由閉合電路歐姆定律可得電路中電壓表示數(shù)R1兩端電壓,RA是電流表內(nèi)阻,帶入數(shù)據(jù)可得電源工作狀態(tài)是A點(diǎn)時(shí),由外電路總電阻為R1+R2+rA=24.5Ω,故A錯(cuò)誤;B.由A點(diǎn)數(shù)據(jù),帶入可得E=2.5VB錯(cuò)誤;CB點(diǎn)時(shí),此時(shí)外電路總功率C錯(cuò)誤;D.由知當(dāng)電路外電阻等于電源內(nèi)阻 ,輸出功率有最大值;將R2、電流表都等效串聯(lián)到電源內(nèi)部,則R1成了等效后的外電阻,當(dāng)R1==5Ω時(shí),R1消耗的功率最大,故D正確。故選D6.如圖坐標(biāo)系中,P、M、N為坐標(biāo)軸上的三點(diǎn),它們到坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離相等??臻g存在場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng),M、N點(diǎn)有電荷量相等的兩正點(diǎn)電荷,O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為0?,F(xiàn)把N點(diǎn)的電荷移到P點(diǎn),其他條件不變。則此時(shí)O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為( ?。?/span>A0 BE CE D2E【答案】  B【解析】如圖M、N處的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小、大小相等,方向分別沿負(fù)y和負(fù)z,故勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向在yOz平面內(nèi),與兩軸Oy、Oz的夾角相等,其在兩軸的分量均與、大小相等、方向相反,即、、大小均相等,為。將N點(diǎn)的點(diǎn)電荷移到P點(diǎn)后,該電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小等于,方向沿負(fù)x,仍然與抵消,此時(shí)O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)由合成,所以合場(chǎng)強(qiáng)大小為E,選項(xiàng)B正確。故選B。7.如圖,傾角分別為60°30°的兩個(gè)斜面頂端相連接置于水平面上,左側(cè)斜面光滑,右側(cè)斜面粗糙,斜面頂端裝有光滑輕小滑輪,物塊A與輕彈簧連接,物塊B通過(guò)細(xì)線跨過(guò)滑輪與彈簧相連,兩物塊分別置于斜面上。用手托住物塊A,使彈簧處于自然狀態(tài)且細(xì)線剛好伸直,此時(shí)物塊B剛好能在斜面上保持靜止;然后釋放A,當(dāng)A到達(dá)斜面上最低點(diǎn)時(shí),物塊B恰好將要沿斜面滑動(dòng)。則物塊A的質(zhì)量mA與物塊B的質(zhì)量mB應(yīng)滿足的關(guān)系為( ?。?/span>AmA=mBBCDmB=3mA【答案】  C【解析】彈簧處于自然狀態(tài)且細(xì)線剛好伸直,此時(shí)物塊B剛好能在斜面上保持靜止,有當(dāng)A到達(dá)斜面上最低點(diǎn)時(shí),物塊B恰好將要沿斜面滑動(dòng)剛釋放A時(shí),A的加速度為釋放A后,A做簡(jiǎn)諧振動(dòng),根據(jù)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的對(duì)稱性特點(diǎn)可知,當(dāng)A到達(dá)斜面上最低點(diǎn)時(shí),加速度與剛釋放時(shí)大小相等方向相反,則有聯(lián)立上面幾式解得故選C。8.如圖所示,在光滑水平面上有AB兩輛小車,水平面的左側(cè)有一豎直墻,在小車B上坐著一個(gè)小孩,小孩與B車的總質(zhì)量是A車質(zhì)量的4040倍。兩車開(kāi)始都處于靜止?fàn)顟B(tài),小孩把A車以相對(duì)于地面為v的速度推出,A車與墻壁碰后仍以原速率返回,小孩接到A車后,又把它以相對(duì)于地面為v的速度推出。往后小孩每次推出A車,A車相對(duì)于地面的速度都是v,方向向左,則小孩把A車推出幾次后,A車返回時(shí)小孩不能再接到A車( ?。?/span>A2020 B2021C2022 D2023【答案】  B【解析】取水平向右為正方向,小孩第一次推出A車后,小孩和B車獲得速度為,由動(dòng)量守恒定律解得小孩第n-1次推出A車后小孩和B車獲得速度為,第n次推出A車后,小孩和B車獲得速度為。第n次推出A車前后,由動(dòng)量守恒定律由等差數(shù)列公式得當(dāng)vnv時(shí),再也接不到小車,即n≥2020.5n=2021故選B。二、多項(xiàng)選擇題:本題共4小題,每小題4分,共16分。每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分。9.北京冬奧會(huì)報(bào)道中利用“AI+8K”技術(shù),把全新的時(shí)間切片特技效果首次運(yùn)用在8K直播中,更精準(zhǔn)清晰地抓拍運(yùn)動(dòng)員比賽精彩瞬間,給觀眾帶來(lái)全新的視覺(jué)體驗(yàn)。時(shí)間切片是一種類似于多次曝光的呈現(xiàn)手法。如圖所示為我國(guó)運(yùn)動(dòng)員谷愛(ài)凌在自由式滑雪女子大跳臺(tái)比賽中第三跳的時(shí)間切片特技圖。忽略空氣阻力,將運(yùn)動(dòng)員看做質(zhì)點(diǎn),其軌跡abc段為拋物線。已知起跳點(diǎn)a的速度大小為v,起跳點(diǎn)a與最高點(diǎn)b之間的高度差為h,重力加速度大小為g,下列說(shuō)法正確的是( ?。?/span>A.運(yùn)動(dòng)員從a點(diǎn)到b點(diǎn)與從b點(diǎn)到c點(diǎn)的時(shí)間間隔相同B.運(yùn)動(dòng)員從ab的時(shí)間為C.運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度的大小為D.運(yùn)動(dòng)員從ab的過(guò)程中速度變化的大小為【答案】  BCD【解析】A.運(yùn)動(dòng)員做斜拋運(yùn)動(dòng),從最高點(diǎn)到等高位置時(shí)間相等,ac兩點(diǎn)到b點(diǎn)的豎直高度不同,因此時(shí)間不同,故A錯(cuò)誤;B.根據(jù)解得B正確;C.從ab根據(jù)動(dòng)能定理得解得C正確;D.從ab速度變化量D正確。故選BCD。10.如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖,升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)之比為n1n2=1∶5,每根輸電線的電阻r=1Ω,降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為n3n4=10∶1,在T1的原線圈兩端接入一正弦交流電,用電設(shè)備兩端的電壓為U4=220V,消耗的電功率為11kW,兩變壓器均為理想變壓器。下列說(shuō)法正確的是( ?。?/span>AT1的原線圈兩端電壓為442V BT1的原線圈兩端電壓為441VC.輸電線上損失的電功率為50W D.輸電線上損失的電功率為25W【答案】  AC【解析】AB.由題意得T2的原線圈兩端電壓滿足解得又因?yàn)橛秒娫O(shè)備消耗的電功率為所以又因?yàn)?/span>解得所以輸電線上的電壓為T1的副線圈兩端電壓為 又因?yàn)?/span> 所以解得T1的原線圈兩端電壓為A正確,B錯(cuò)誤;CD.同理輸電線上損失的電功率為C正確,D錯(cuò)誤。故選AC。11.如圖,與水平面成45°角的平面MN將空間分成兩個(gè)區(qū)域。氕核和氘核分別以相同的初動(dòng)能 從平面MN上的P點(diǎn)水平向右射入區(qū)。區(qū)存在勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,方向豎直向下;區(qū)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向里。已知氕核、氘核的質(zhì)量分別為m、2m,電荷量均為+q,不計(jì)氕核和氘核的重力。下列說(shuō)法正確的是( ?。?/span>A.氕核和氘核第一次進(jìn)入區(qū)時(shí)的速度方向相同B.氘核第一次進(jìn)入區(qū)時(shí)的速度大小為C.氕核在區(qū)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為D.氕核和氘核第一次剛出區(qū)時(shí)的位置相距【答案】  AD【解析】A. 第一次在電場(chǎng)中,水平方向有豎直方向有聯(lián)立解得氕核、氘核具有相同的初動(dòng)能和相同的電荷量,氕核、氘核在電場(chǎng)中的軌跡相同,即氕核和氘核第一次進(jìn)入區(qū)時(shí)的速度方向相同,A正確;B. 氘核在電場(chǎng)中做類平拋。則 ,氘核第一次進(jìn)入區(qū)時(shí)的速度大小聯(lián)立解得B錯(cuò)誤;C. B選項(xiàng)分析,同理可得氕核第一次進(jìn)入區(qū)時(shí)的速度大小為,根據(jù)解得C錯(cuò)誤;D. 粒子在進(jìn)入磁場(chǎng)速度方向與水平方向夾角相同,設(shè)為,則有粒子在進(jìn)入磁場(chǎng)速度方向與MN的夾角為,則可得粒子從進(jìn)入磁場(chǎng)到再次回到MN時(shí)與進(jìn)入磁場(chǎng)位置的距離氘核在磁場(chǎng)中的半徑則氕核和氘核第一次剛出區(qū)時(shí)的位置相距D正確;故選AD。12.如圖所示是衛(wèi)星繞不同行星在不同軌道上運(yùn)動(dòng)的圖像,其中T為衛(wèi)星的周期,r為衛(wèi)星的軌道半徑。衛(wèi)星M繞行星P運(yùn)動(dòng)的圖線是a,衛(wèi)星N繞行星Q運(yùn)動(dòng)的圖線是b,若衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)可以看成勻速圓周運(yùn)動(dòng),則( ?。?/span>A.直線a的斜率與行星P質(zhì)量無(wú)關(guān)B.行星P的質(zhì)量大于行星Q的質(zhì)量C.衛(wèi)星M1處的向心加速度小于在2處的向心加速度D.衛(wèi)星M2處的向心加速度小于衛(wèi)星N3處的向心加速度【答案】  AD【解析】A.設(shè)中心天體質(zhì)量為M,由萬(wàn)有引力提供向心力兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù),整理可得式可知,圖像的斜率為 ,與行星的質(zhì)量無(wú)關(guān),故A正確;B.由式可知,圖像與縱軸的交點(diǎn)為,故,故B錯(cuò)誤;CD.由圖像a可知,衛(wèi)星M1處的軌道半徑小于軌道2處的軌道半徑,衛(wèi)星M2處的軌道半徑大于衛(wèi)星N3處的軌道半徑,由知衛(wèi)星M1處的向心加速度大于在2處的向心加速度,衛(wèi)星M2處的向心加速度小于衛(wèi)星N3處的向心加速度,故C錯(cuò)誤,D正確。故選AD。三、實(shí)驗(yàn)題:本題共2小題,第136分,第149分,共15分。13.某物理興趣小組測(cè)量一電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。按照?qǐng)D甲所示連接好電路,閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱,測(cè)得多組電阻箱接入電路的阻值R及對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I,得-R圖線如圖乙所示,已知R0=4Ω。1)根據(jù)圖像可知電池的電動(dòng)勢(shì)為____________V,內(nèi)阻為____________Ω(兩空均保留1位小數(shù))。2)考慮到電流表內(nèi)阻的影響,電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值____________實(shí)際值,內(nèi)阻的測(cè)量值____________實(shí)際值(填大于、小于等于)。【答案】       12.5     1.0     等于     大于【解析】1)根據(jù)閉合電路歐姆定律整理得因此在-R圖線中,利用圖像的斜率和縱軸截距數(shù)據(jù)可得解得2) 考慮到電流表內(nèi)阻的影響,歐姆定律的表達(dá)式應(yīng)為整理得圖像的斜率不變,也就是電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值等于真是值,而內(nèi)電阻的測(cè)量值應(yīng)為內(nèi)電阻與電流表內(nèi)阻之和,因此測(cè)量值偏大。14.某興趣小組要測(cè)量木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。由于手頭沒(méi)有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及電源,他們便利用小型注射器自制了一個(gè)滴水計(jì)時(shí)器,先在去掉活塞的注射器內(nèi)注入適量清水,再滴入少許墨水,豎直固定注射器,觀察滴水情況。用手機(jī)秒表記錄,發(fā)現(xiàn)時(shí)滴下第1滴小水滴,時(shí)滴下第41粒小水滴。該小組用圖甲所示裝置測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù),將滴水計(jì)時(shí)器豎直固定在木塊左側(cè),置于一端帶滑輪的水平長(zhǎng)木板上,釋放木塊,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間懸掛砝碼會(huì)落到地面上,滴在長(zhǎng)木板上的水滴便記錄了木塊的運(yùn)動(dòng)情況,圖乙是部分水滴在木板上的分布。當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/span>,請(qǐng)回答下面問(wèn)題:1)木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為___________(結(jié)果保留2位有效數(shù)字);2)砝碼落地前木塊的加速度大小為___________(結(jié)果保留2位有效數(shù)字);3)該小組經(jīng)過(guò)討論,認(rèn)為有兩個(gè)因素可能會(huì)影響動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量精度:木塊及注射器總質(zhì)量在變小滴水時(shí)間間隔在變長(zhǎng)。你認(rèn)為___________會(huì)影響動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量(選填、①②),因該原因使測(cè)得的動(dòng)摩擦因數(shù)比真實(shí)值___________(選填偏大偏小、相等)。【答案】       0.30     2.0          偏大【解析】1)滴水的時(shí)間間隔砝碼落到地面后,根據(jù)牛頓第二定律得當(dāng)砝碼沒(méi)落地時(shí),木塊做加速運(yùn)動(dòng),砝碼落地后,木塊做減速運(yùn)動(dòng),由題圖可得D點(diǎn)后木塊做減速運(yùn)動(dòng),根據(jù)逐差法得2)根據(jù)逐差法得砝碼落地前的加速度代入數(shù)據(jù)得3)由可知與木塊及注射器總質(zhì)量無(wú)關(guān),故不會(huì)影響的測(cè)量,由可知若變大,則變小,則變小,可知真實(shí)值偏小,則測(cè)量值大于真實(shí)值。四、解答題:本題共4小題,158分,第169分,第1712分,第1816分,共45。解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟。只寫(xiě)出最后答案的不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位。152021129日,王亞平在太空實(shí)驗(yàn)授課中,進(jìn)行了水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)。在空間站中的微重力環(huán)境下有一個(gè)水球,如果在水球中心注入空氣,形成球形氣泡,內(nèi)外兩球面球心均在O點(diǎn),如圖所示。一束單色光從外球面上的A點(diǎn)以與AO連線成i角度射入球中。已知水的折射率為,內(nèi)球面半徑為3R,外球面半徑為5R,光速為csin37°=0.6。求:1)光在水中的傳播速度v;2)能使光在內(nèi)球表面上發(fā)生全反射的入射角i的取值范圍。【答案】  1;(2【解析】1)根據(jù)公式可得2)光在內(nèi)球面上恰好發(fā)生全反射時(shí)的光路如圖所示對(duì)由正弦定理可得則有光在外球面折射為故有解得光在內(nèi)球面上發(fā)生全反射時(shí),光與外球面的折射角最大為,光路如圖所示由幾何關(guān)系得解得故能使光在內(nèi)球表面上發(fā)生全反射的入射角的取值范圍為。16.“打吊瓶是常見(jiàn)的醫(yī)療手段,如圖是醫(yī)院常用的一種玻璃輸液瓶。輸液瓶剛從藥房取出時(shí),其內(nèi)部氣體體積為、壓強(qiáng)為、溫度為,輸液前瓶?jī)?nèi)氣體溫度升高到環(huán)境溫度。準(zhǔn)備輸液時(shí),將進(jìn)氣口打開(kāi)(輸液調(diào)節(jié)器未打開(kāi)),發(fā)現(xiàn)有氣體進(jìn)入瓶?jī)?nèi),外界大氣壓強(qiáng)為,環(huán)境溫度恒定。1)求瓶?jī)?nèi)氣體狀態(tài)穩(wěn)定后,從進(jìn)氣口進(jìn)入瓶?jī)?nèi)的空氣與瓶?jī)?nèi)原有空氣的質(zhì)量之比;2)輸液時(shí),若把空氣柱輸入體內(nèi),會(huì)造成空氣栓塞,致使病人死亡。本次輸液時(shí)若不慎將空氣柱輸入人體內(nèi),已知人的舒張壓為,體溫為,試計(jì)算空氣柱到達(dá)心臟處時(shí),在舒張壓狀態(tài)下,空氣柱的體積是多少。【答案】  1;(2【解析】1)由查理定律其中解得開(kāi)始輸液,進(jìn)入氣室的氣體在壓強(qiáng)下的體積為解得2)由氣體狀態(tài)方程其中解得17.如圖所示,空間存在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng),有兩條間距為平行的足夠長(zhǎng)直導(dǎo)軌、處于同一水平面內(nèi),左端連接一電容為的電容器,右端連接阻值為的電阻。質(zhì)量為的導(dǎo)體棒垂直跨放在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌間的摩擦不計(jì)。閉合,斷開(kāi),從時(shí)刻開(kāi)始,對(duì)導(dǎo)體棒施加一個(gè)大小為水平向右的恒力,使導(dǎo)體棒從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌方向做加速運(yùn)動(dòng),此過(guò)程中導(dǎo)體棒始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。除以外其余部分的電阻均不計(jì),重力加速度為。1)求導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大??;2)導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)時(shí),斷開(kāi),閉合,若導(dǎo)體棒再向右運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體棒已經(jīng)勻速運(yùn)動(dòng),求勻速運(yùn)動(dòng)的速度和這一過(guò)程中電阻上產(chǎn)生的焦耳熱。【答案】  1;(2【解析】1)設(shè)在時(shí)間內(nèi),金屬棒速度變化為,金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化為電容器充電電流為對(duì)金屬棒,由牛頓第二定律有聯(lián)立解得金屬棒的加速度為可以看出加速度與時(shí)間無(wú)關(guān),說(shuō)明金屬棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)金屬棒沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度為,由速度位移公式可得解得2)斷開(kāi),閉合,若大于安培力,則棒先做加速運(yùn)動(dòng)后做勻速運(yùn)動(dòng);若等于安培力,則棒做勻速運(yùn)動(dòng);若小于安培力,則棒先做減速運(yùn)動(dòng)后做勻速運(yùn)動(dòng),因?yàn)樽詈髣蛩?,所以由平衡條件可得解得勻速運(yùn)動(dòng)的速度為對(duì)導(dǎo)體棒在該過(guò)程使用動(dòng)能定理,設(shè)克服安培力做功為,可得故此過(guò)程中電阻上產(chǎn)生的電熱為18.如圖所示,質(zhì)量的長(zhǎng)直木桿豎直靜止在水平面上,但跟水平面并不黏合;另一質(zhì)量、可視為質(zhì)點(diǎn)的小橡膠環(huán)套在長(zhǎng)直木桿上?,F(xiàn)讓小橡膠環(huán)以的初速度從長(zhǎng)直木桿頂端沿長(zhǎng)木桿滑下,小橡膠環(huán)每次跟水平面的碰撞都是瞬間彈性碰撞;而長(zhǎng)直木桿每次跟水平面碰撞瞬間都會(huì)立即停下而不反彈、不傾倒。最終小橡膠環(huán)未從長(zhǎng)直木桿上端滑出。已知小橡膠環(huán)與長(zhǎng)直木桿之間的滑動(dòng)摩擦力大小,認(rèn)為最大靜摩擦力大小等于滑動(dòng)摩擦力大小,取重力加速度。求:(1)長(zhǎng)直木桿的最小長(zhǎng)度;(2)長(zhǎng)直木桿跟水平面第一次碰撞瞬間損失的機(jī)械能;(3)長(zhǎng)直木桿跟水平面第n次將要碰撞時(shí)的速度大小表達(dá)式;(4)小橡膠環(huán)在長(zhǎng)直木桿上運(yùn)動(dòng)的總路程。【答案】  (1)3.75m;(2);(3);(4)大于或等于(或13.4m【解析】(1)設(shè)長(zhǎng)直木桿的最小長(zhǎng)度為,小橡膠環(huán)沿長(zhǎng)直木桿下滑時(shí),長(zhǎng)直木桿靜止不動(dòng),根據(jù)受力分析和運(yùn)動(dòng)分析可得小橡膠環(huán)做勻速直線運(yùn)動(dòng);小橡膠環(huán)沿長(zhǎng)直木桿上滑時(shí),小橡膠環(huán)做勻減速直線運(yùn)動(dòng),長(zhǎng)直木桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng),對(duì)小橡膠環(huán)有對(duì)長(zhǎng)直木桿有根據(jù)題意則有代入數(shù)據(jù),聯(lián)立解得即長(zhǎng)直木桿的最小長(zhǎng)度3.75m(2)小橡膠環(huán)與長(zhǎng)直木桿共速后一起做豎直上拋,直到長(zhǎng)直木桿跟水平面第一次碰撞前,則有解得長(zhǎng)直木桿跟水平面第一次碰撞瞬間前的速度大小為長(zhǎng)直木桿跟水平面第一次碰撞瞬間損失的機(jī)械能為(3)長(zhǎng)直木桿跟水平面第一次碰撞后,小橡膠環(huán)先沿長(zhǎng)直木桿做勻速下滑,小橡膠環(huán)跟水平面碰撞后小橡膠環(huán)沿長(zhǎng)直木桿上滑時(shí),小橡膠環(huán)做勻減速直線運(yùn)動(dòng),長(zhǎng)直木桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng),第二次共速后又一起做豎直上拋,直到長(zhǎng)直木桿跟水平面第二次碰撞,則有聯(lián)立可得長(zhǎng)直木桿跟水平面第二次將要碰撞時(shí)的速度大小為所以可得長(zhǎng)直木桿跟水平面第n次將要碰撞時(shí)的速度大小表達(dá)式為(4)小橡膠環(huán)沿長(zhǎng)直木桿第一次下滑的最小路程為,小橡膠環(huán)跟水平面碰撞后小橡膠環(huán)沿長(zhǎng)直木桿,在長(zhǎng)直木桿上第一次上滑的路程為長(zhǎng)直木桿跟水平面第一次碰撞后,小橡膠環(huán)先沿長(zhǎng)直木桿在長(zhǎng)直木桿上做勻速下滑的路程為,小橡膠環(huán)跟水平面碰撞后小橡膠環(huán)沿長(zhǎng)直木桿上滑時(shí),在長(zhǎng)直木桿上第二次上滑的路程為長(zhǎng)直木桿跟水平面第一次碰撞后,小橡膠環(huán)先沿長(zhǎng)直木桿在長(zhǎng)直木桿上做勻速下滑的路程為,以此類推小橡膠環(huán)在長(zhǎng)直木桿上運(yùn)動(dòng)的總路程即小橡膠環(huán)在長(zhǎng)直木桿上運(yùn)動(dòng)的總路程大于或等于(或13.4m 
 

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