?2021年上海市普陀區(qū)高考物理二模試卷
一、單項(xiàng)選擇題（共40分。第1-8小題，每小題3分，第9-12小題，每小題3分。每小題只有一個(gè)正確答案。）
1．（3分）用α粒子轟擊Be得到了C和一種粒子，這種粒子是（　?。?br /> A．電子 B．質(zhì)子 C．中子 D．正電子
2．（3分）如圖，某同學(xué)用激光器作為光源，在不透光的擋板上開(kāi)一條窄縫，進(jìn)行光的衍射實(shí)驗(yàn)。在光屏上觀察到的圖樣可能是圖中的（　　）

A． B． C． D．
3．（3分）在“用DIS測(cè)變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度”學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，除需要用計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、小車(chē)、軌道及配件外，還需要的儀器有（　?。?br /> A．秒表 B．米尺
C．位移傳感器 D．光電門(mén)傳感器和擋光片
4．（3分）用光照射某種金屬，金屬表面有電子逸出。若保持入射光的頻率不變，減小入射光的強(qiáng)度，則（　?。?br /> A．光電子的最大初動(dòng)能減小
B．光電子的最大初動(dòng)能保持不變
C．可能無(wú)電子從金屬表面逸出
D．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目不變
5．（3分）某氣體的摩爾質(zhì)量和摩爾體積分別為M和Vm，每個(gè)氣體分子的質(zhì)量和體積分別為m和V0，則阿伏加德羅常數(shù)NA可表示為（　　）
A．NA＝ B．NA＝ C．NA＝ D．NA＝
6．（3分）質(zhì)量相等的甲、乙、丙三個(gè)物體，分別只受大小為F1和F2、方向如圖的兩個(gè)力作用。甲、乙、丙三個(gè)物體產(chǎn)生的加速度大小分別為a甲、a乙、a丙，則（　?。?br />
A．a(chǎn)甲 ＞a乙＞a丙 B．a(chǎn)丙 ＞a乙＞a甲
C．a(chǎn)甲 ＝a乙＝a丙 D．a(chǎn)乙 ＞a丙 ＞a甲
7．（3分）如圖，一彈性繩上有S1和S2兩個(gè)波源，P點(diǎn)為S1和S2連線的中點(diǎn)。兩個(gè)波源同時(shí)開(kāi)始振動(dòng)發(fā)出兩個(gè)相向傳播的波1和波2，波長(zhǎng)分別為λ1和λ2（λ1＞λ2），則兩列波（　?。?br />
A．頻率相同 B．同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)
C．相遇時(shí)，發(fā)生干涉現(xiàn)象 D．相遇時(shí)，波長(zhǎng)均變大
8．（3分）如圖，人騎自行車(chē)在水平路面沿直線行進(jìn)。當(dāng)人停止蹬車(chē)后，自行車(chē)受阻力作用做減速運(yùn)動(dòng)，直至速度減為零。此過(guò)程中克服阻力做功為W，人停止蹬車(chē)時(shí)自行車(chē)的速度為v，符合實(shí)際情況的W﹣v圖像為圖中的（　　）

A． B．
C． D．
9．（4分）一定質(zhì)量的理想氣體，溫度為0℃時(shí)壓強(qiáng)為p0。經(jīng)過(guò)等容變化后，溫度變?yōu)門(mén)＝（t+273）K時(shí)壓強(qiáng)為p，在此過(guò)程中氣體溫度每升高1℃，對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)的增量△p不能表達(dá)為（　　）
A． B． C． D．
10．（4分）如圖，地球在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。A、B、C、D是地球運(yùn)動(dòng)軌道上的四個(gè)位置，其中A距離太陽(yáng)最近，C距離太陽(yáng)最遠(yuǎn)；B和D點(diǎn)是弧線ABC和ADC的中點(diǎn)。則地球繞太陽(yáng)（　?。?br />
A．做勻速率的曲線運(yùn)動(dòng)
B．經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的加速度最小
C．從B經(jīng)A運(yùn)動(dòng)到D的時(shí)間小于從D經(jīng)C運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間
D．從A經(jīng)D運(yùn)動(dòng)到C的時(shí)間大于從C經(jīng)B運(yùn)動(dòng)到A的時(shí)間
11．（4分）如圖，傾角為30°的光滑斜面固定在水平地面上，用不可伸長(zhǎng)的輕繩將A與B相連，A、B靜止于離地面高度相同的位置?，F(xiàn)將輕繩C處剪斷，在B剛要著地瞬間，A、B的動(dòng)能之比為（　?。?br />
A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．1：4
12．（4分）如圖，在水平地面上豎直固定一個(gè)光滑的圓環(huán)，一個(gè)質(zhì)量為m的小球套在環(huán)上，圓環(huán)最高點(diǎn)有一小孔P，細(xì)線上端被人牽著，下端穿過(guò)小孔與小球相連，使球靜止于A處，此時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，重力加速度為g，則（　?。?br />
A．在A處，細(xì)線對(duì)小球的彈力大小為mgcosθ
B．將小球由A緩慢拉至B的過(guò)程，細(xì)線所受拉力變大
C．在A處，圓環(huán)對(duì)小球的彈力大小為mg
D．將小球由A緩慢拉至B的過(guò)程，圓環(huán)所受壓力變小
二、填空題（共20分。本大題有5小題，每小題4分，每空格2分。）
13．（4分）如圖，①、②兩條線表示α粒子散射實(shí)驗(yàn)中某兩個(gè)α粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，那么沿軌跡③射向原子核的α粒子經(jīng)過(guò)原子核附近后可能的運(yùn)動(dòng)軌跡為　 　（選填“a”“b”“c”“d”），選擇的理由是　 　。

14．（4分）如圖甲，兩條無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線均通以電流強(qiáng)度大小為I的恒定電流，導(dǎo)線的直線部分和坐標(biāo)軸趨于重合，彎曲部分是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心、半徑相同的一段圓弧。已知直線部分在原點(diǎn)O處不產(chǎn)生磁場(chǎng)，若圖甲中O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，則圖乙中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為　 　，方向　 　。

15．（4分）某同學(xué)在“利用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)出多組單擺的擺長(zhǎng)L和周期T。如圖為根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的T2﹣L圖像，由圖像可得重力加速度g為　 　m/s2（精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位），圖像不過(guò)原點(diǎn)可能是由于擺長(zhǎng)測(cè)量　 　造成的（選填“偏大”“偏小”）。

16．（4分）如圖，勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一平行于電場(chǎng)方向的正六邊形，其頂點(diǎn)分別為A、B、C、D、E、F。電荷量為q的負(fù)電荷在外力作用下從A點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做功W；從C點(diǎn)移動(dòng)到E點(diǎn)，其電勢(shì)能減少W。正六邊形頂點(diǎn)中電勢(shì)最高的是　 　，頂點(diǎn)C、D間的電勢(shì)差UCD為　 　。

17．（4分）如圖，一粗細(xì)均勻、底部裝有閥門(mén)的U形管豎直放置，其左端開(kāi)口、右端封閉、截面積為4cm2。現(xiàn)關(guān)閉閥門(mén)將一定量的水銀注入管中，使左管液面比右管液面高5cm，右端封閉了長(zhǎng)為15cm的空氣柱。已知大氣壓強(qiáng)為75cmHg，右管封閉氣體的壓強(qiáng)為　 　cmHg；若打開(kāi)閥門(mén)使一部分水銀流出，再關(guān)閉閥門(mén)，重新平衡時(shí)左管的水銀面不低于右管，那么流出的水銀最多為　 　cm3。

三、綜合題（共40分）注意：第19、20題在列式計(jì)算、邏輯推理以及回答問(wèn)題的過(guò)程中，要求給出必要的圖示、文字說(shuō)明、公式、演算等。
18．（10分）某小組研究電源和小燈泡兩端的電壓隨電流的變化規(guī)律，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲。
①按規(guī)范連接好實(shí)驗(yàn)電路；
②閉合電鍵S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P到某一位置，讀出電流表A和電壓表V1、V2的示數(shù)，并記錄數(shù)據(jù)；
③改變滑動(dòng)變阻器滑片P的位置，重復(fù)步驟②多次測(cè)量；
④根據(jù)數(shù)據(jù)描繪U﹣I圖像，獲得圖線A、B，如圖乙；
⑤完成實(shí)驗(yàn)，整理實(shí)驗(yàn)器材。
（1）在步驟②中，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P使其阻值變小的過(guò)程中，電流表A的示數(shù)將　 ?。ㄟx填“逐漸變小”“不變”“逐漸變大”）；電壓表V1的示數(shù)　 ?。ㄟx填“逐漸變小”“不變”“逐漸變大”）。
（2）從圖乙中可得，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝　 　V，內(nèi)阻r＝　 　Ω。
（3）如圖甲，當(dāng)滑片P移到滑動(dòng)變阻器的最左端時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率為　 　W，此時(shí)電源的效率為　 　。
（4）下列選項(xiàng)中，使滑動(dòng)變阻器和小燈泡的功率最為相近的電流表A示數(shù)為　 　。
A．1.0A
B．1.25A
C．1.5A
D．1.75A

19．（14分）如圖甲，導(dǎo)軌傾斜固定在地面上，其O端帶有擋板。一小物塊套在導(dǎo)軌上，將其從P點(diǎn)靜止釋放，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間物塊與擋板發(fā)生碰撞（碰撞時(shí)間極短）；碰撞后物塊返回到導(dǎo)軌Q處（圖中未標(biāo)出）時(shí)速度減為零，此時(shí)沿導(dǎo)軌方向?qū)ξ飰K施加一外力F，使其在導(dǎo)軌上保持靜止。此過(guò)程物塊運(yùn)動(dòng)的v﹣t圖像如圖乙（圖中v1和t1均為已知量），已知物塊質(zhì)量為m，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力。求：

（1）P點(diǎn)距O端的距離；
（2）碰撞時(shí)擋板對(duì)物塊所做的功；
（3）物塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的摩擦力大小；
（4）物塊返回到Q處時(shí)，對(duì)其施加外力F大小的范圍。
20．（16分）如圖，足夠長(zhǎng)的直角金屬導(dǎo)軌MO1N與PO2Q平行放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們各有一部分在同一水平面內(nèi)，另一部分在同一豎直平面內(nèi)，兩軌相距L＝0.5m。金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，兩桿質(zhì)量均為m＝1kg、電阻均為R＝1Ω，兩桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。當(dāng)t＝0時(shí)，對(duì)ab桿施加水平向右的力F，使桿ab做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將桿cd在豎直面內(nèi)由靜止釋放。已知F隨時(shí)間的變化關(guān)系為F＝（6+2t）N，重力加速度g取10m/s2。
（1）判斷流經(jīng)桿cd的電流方向；
（2）求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和桿ab的加速度a；
（3）若前2秒內(nèi)，水平力F做的功W＝17J，求前2s內(nèi)閉合回路產(chǎn)生的焦耳熱Q；
（4）請(qǐng)列式分析桿cd由靜止釋放后的運(yùn)動(dòng)狀況，并求出桿cd從靜止釋放到達(dá)到最大速度所用的時(shí)間。


2021年上海市普陀區(qū)高考物理二模試卷
參考答案與試題解析
一、單項(xiàng)選擇題（共40分。第1-8小題，每小題3分，第9-12小題，每小題3分。每小題只有一個(gè)正確答案。）
1．（3分）用α粒子轟擊Be得到了C和一種粒子，這種粒子是（　　）
A．電子 B．質(zhì)子 C．中子 D．正電子
【分析】根據(jù)核反應(yīng)過(guò)程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒求解。
【解答】解；根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，可知用α粒子轟擊Be得到了C和一種粒子，這種粒子的質(zhì)子數(shù)為：2+4﹣6＝0，質(zhì)量數(shù)為：4+9﹣12＝1，所以這種粒子為，即為中子，故C正確，ABD錯(cuò)誤。
故選：C。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了中子發(fā)現(xiàn)的核反應(yīng)方程式，注意反應(yīng)過(guò)程中電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒。
2．（3分）如圖，某同學(xué)用激光器作為光源，在不透光的擋板上開(kāi)一條窄縫，進(jìn)行光的衍射實(shí)驗(yàn)。在光屏上觀察到的圖樣可能是圖中的（　?。?br />
A． B． C． D．
【分析】根據(jù)衍射條紋的特點(diǎn)進(jìn)行判斷，光的衍射條紋與狹縫平行，且中間寬、兩邊窄，條紋寬度關(guān)于中間條紋對(duì)稱(chēng)。
【解答】解：根據(jù)衍射條紋狹縫平行，且中間寬、兩邊窄，不等間距，條紋寬度關(guān)于中間條紋對(duì)稱(chēng)，可知只有D選項(xiàng)的圖樣是正確的，故D正確，ABC錯(cuò)誤。
故選：D。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道衍射條紋的特點(diǎn)，知道衍射條紋與干涉條紋的區(qū)別。
3．（3分）在“用DIS測(cè)變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度”學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，除需要用計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、小車(chē)、軌道及配件外，還需要的儀器有（　?。?br /> A．秒表 B．米尺
C．位移傳感器 D．光電門(mén)傳感器和擋光片
【分析】用DIS測(cè)變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度的是光電門(mén)傳感器，通過(guò)測(cè)定擋光的時(shí)間，從而得出在擋光時(shí)間內(nèi)的平均速度，用平均速度代替瞬時(shí)速度．
【解答】解：圖形計(jì)算器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一種由傳感器、數(shù)據(jù)采集器與圖形計(jì)算器組合起來(lái)，在用DIS測(cè)瞬時(shí)速度的實(shí)驗(yàn)中，必需的器材是計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、小車(chē)、軌道及配件，擋光片，光電門(mén)傳感器，故D正確，ABC錯(cuò)誤。
故選：D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了用DIS測(cè)變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度的基本原理，題目看起來(lái)難度不大，但容易做錯(cuò)，要多了解傳感器的具體應(yīng)用。
4．（3分）用光照射某種金屬，金屬表面有電子逸出。若保持入射光的頻率不變，減小入射光的強(qiáng)度，則（　?。?br /> A．光電子的最大初動(dòng)能減小
B．光電子的最大初動(dòng)能保持不變
C．可能無(wú)電子從金屬表面逸出
D．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目不變
【分析】發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于截止頻率．頻率一定時(shí)光的強(qiáng)弱不影響光電子的最大初動(dòng)能，只影響單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目．
【解答】解：ABC、用光照射某種金屬，有光電子從金屬表面逸出，光的頻率不變，一定會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，
根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hv﹣W0可知，入射光的頻率不變則光電子的最大初動(dòng)能不變，故AC錯(cuò)誤，B正確；
D、保持入射光的頻率不變而減弱光的強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)減少，故D錯(cuò)誤。
故選：B。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道發(fā)生光電效應(yīng)的條件，以及知道入射光頻率一定時(shí)光的強(qiáng)弱會(huì)影響單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目。
5．（3分）某氣體的摩爾質(zhì)量和摩爾體積分別為M和Vm，每個(gè)氣體分子的質(zhì)量和體積分別為m和V0，則阿伏加德羅常數(shù)NA可表示為（　　）
A．NA＝ B．NA＝ C．NA＝ D．NA＝
【分析】根據(jù)NA＝＝，V0應(yīng)該為氣體分子所占空間的平均體積，M為氣體的摩爾質(zhì)量，m為每個(gè)分子的質(zhì)量，由此判斷相關(guān)選項(xiàng)。
【解答】解：AB、公式NA＝中，V0應(yīng)該為氣體分子所占空間的平均體積，和題給條件不符，故AB錯(cuò)誤；
CD、公式NA＝中，M為氣體的摩爾質(zhì)量，m為每個(gè)分子的質(zhì)量，和題給條件相同，故C錯(cuò)誤，D正確。
故選：D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了阿伏加德羅常數(shù)的應(yīng)用，要注意區(qū)別氣體分子所占空間的平均體積和氣體分子體積大小的區(qū)別。
6．（3分）質(zhì)量相等的甲、乙、丙三個(gè)物體，分別只受大小為F1和F2、方向如圖的兩個(gè)力作用。甲、乙、丙三個(gè)物體產(chǎn)生的加速度大小分別為a甲、a乙、a丙，則（　　）

A．a(chǎn)甲 ＞a乙＞a丙 B．a(chǎn)丙 ＞a乙＞a甲
C．a(chǎn)甲 ＝a乙＝a丙 D．a(chǎn)乙 ＞a丙 ＞a甲
【分析】先比較三圖中合力的大小關(guān)系，再通過(guò)牛頓第二定律比較加速度大小關(guān)系。
【解答】解：兩個(gè)分力大小一定，合力隨著夾角的增大而減小，故合力大小關(guān)系是：F甲＞F乙＞F丙，根據(jù)牛頓第二定律F合＝ma可得：a甲＞a乙＞a丙，故A正確，BCD錯(cuò)誤。
故選：A。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了牛頓第二定律和力的合成與分解的綜合運(yùn)用，解題關(guān)鍵是要知道：兩個(gè)分力大小一定，夾角越小合力越大。
7．（3分）如圖，一彈性繩上有S1和S2兩個(gè)波源，P點(diǎn)為S1和S2連線的中點(diǎn)。兩個(gè)波源同時(shí)開(kāi)始振動(dòng)發(fā)出兩個(gè)相向傳播的波1和波2，波長(zhǎng)分別為λ1和λ2（λ1＞λ2），則兩列波（　?。?br />
A．頻率相同 B．同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)
C．相遇時(shí)，發(fā)生干涉現(xiàn)象 D．相遇時(shí)，波長(zhǎng)均變大
【分析】波傳播具有相互獨(dú)立性，波傳播速度由介質(zhì)決定，兩波源在同一繩上，則它們的波速相等，因?yàn)閮闪胁ǖ牟ㄩL(zhǎng)不同，兩列波的頻率不同，不發(fā)生干涉現(xiàn)象
【解答】解：A、兩波源在同一繩上，則它們的波速相等，因?yàn)閮闪胁ǖ牟ㄩL(zhǎng)不同，由v＝λf，所以?xún)闪胁ǖ念l率不同，故A錯(cuò)誤；
B、兩波源在同一繩上，則它們的波速相等，由于P為兩個(gè)波源連線的中點(diǎn)，所以它們會(huì)同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)，故B正確；
C、兩列波相遇時(shí)，因頻率不同，只能相互疊加，不發(fā)生干涉現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；
D、波傳播具有相互獨(dú)立性，則相遇后，互不干擾，各自獨(dú)立傳播，相遇時(shí)，波長(zhǎng)不變，故D錯(cuò)誤。
故選：B。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查機(jī)械波傳播的特點(diǎn)，學(xué)生需注意，波傳播具有相互獨(dú)立性，波傳播速度由介質(zhì)決定，兩列波的頻率相同，相差保持不變，才會(huì)產(chǎn)生干涉。
8．（3分）如圖，人騎自行車(chē)在水平路面沿直線行進(jìn)。當(dāng)人停止蹬車(chē)后，自行車(chē)受阻力作用做減速運(yùn)動(dòng)，直至速度減為零。此過(guò)程中克服阻力做功為W，人停止蹬車(chē)時(shí)自行車(chē)的速度為v，符合實(shí)際情況的W﹣v圖像為圖中的（　?。?br />
A． B．
C． D．
【分析】根據(jù)動(dòng)能定理得出人停止蹬車(chē)后，阻力做功與自行車(chē)速度的關(guān)系，從而判斷W與v圖線．
【解答】解：根據(jù)動(dòng)能定理得：﹣W＝0﹣mv2，解得：W＝
故知W與v成二次函數(shù)關(guān)系，且拋物線開(kāi)口向上．故C正確，ABD錯(cuò)誤。
故選：C。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵根據(jù)動(dòng)能定理得出阻力做功與速度的關(guān)系，要能利用所學(xué)物理知識(shí)分析生活中的問(wèn)題。
9．（4分）一定質(zhì)量的理想氣體，溫度為0℃時(shí)壓強(qiáng)為p0。經(jīng)過(guò)等容變化后，溫度變?yōu)門(mén)＝（t+273）K時(shí)壓強(qiáng)為p，在此過(guò)程中氣體溫度每升高1℃，對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)的增量△p不能表達(dá)為（　　）
A． B． C． D．
【分析】氣體發(fā)生等容變化，應(yīng)用查理定律可以求出氣體末狀態(tài)的壓強(qiáng)，然后根據(jù)題意可以求出溫度每升高1℃氣體壓強(qiáng)的增量。
【解答】解：氣體狀態(tài)參量為：p1＝p0，T1＝273K，p2＝p，T2＝T＝（t+273）K，
氣體發(fā)生等容變化，由查理定律得：＝，
即：＝＝
溫度升高t氣體壓強(qiáng)的增量為p﹣p0，氣體溫度每升高1℃，對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)的增量△p＝
在此過(guò)程中氣體溫度每升高1℃（t＝1℃）壓強(qiáng)的增量：△p＝p﹣p0＝p0﹣p0＝；
在此過(guò)程中氣體溫度每升高1℃（T＝1K）壓強(qiáng)的增量：△p＝p﹣p0＝p﹣p＝，故BCD能表達(dá)對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)的增量△p，A不能表達(dá)對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)的增量△p。
本題選錯(cuò)誤的，故選：A。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了求氣體壓強(qiáng)的增加量，知道氣體發(fā)生等容變化、應(yīng)用查理定律即可解題，解題時(shí)要注意攝氏溫度與熱力學(xué)溫度間的關(guān)系T＝273+t。
10．（4分）如圖，地球在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。A、B、C、D是地球運(yùn)動(dòng)軌道上的四個(gè)位置，其中A距離太陽(yáng)最近，C距離太陽(yáng)最遠(yuǎn)；B和D點(diǎn)是弧線ABC和ADC的中點(diǎn)。則地球繞太陽(yáng)（　?。?br />
A．做勻速率的曲線運(yùn)動(dòng)
B．經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的加速度最小
C．從B經(jīng)A運(yùn)動(dòng)到D的時(shí)間小于從D經(jīng)C運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間
D．從A經(jīng)D運(yùn)動(dòng)到C的時(shí)間大于從C經(jīng)B運(yùn)動(dòng)到A的時(shí)間
【分析】由開(kāi)普勒第二定律，太陽(yáng)系中太陽(yáng)和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積，即遠(yuǎn)日點(diǎn)的速度較小，近日點(diǎn)的速度較大，進(jìn)而判斷比較運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律可比較加速度。
【解答】解：A、由開(kāi)普勒第二定律，地球在近日點(diǎn)的速度大，在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速度小，故A錯(cuò)誤。
B、根據(jù)公式得，可知A點(diǎn)的加速度最大，故B錯(cuò)誤。
C、由A可知，地球在近日點(diǎn)的速度大，遠(yuǎn)日點(diǎn)的速度小，所以從B經(jīng)A運(yùn)動(dòng)到D的時(shí)間小于從D經(jīng)C運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間，故C正確。
D、由C可知，從A經(jīng)D運(yùn)動(dòng)到C的時(shí)間等于從C經(jīng)B運(yùn)動(dòng)到A的時(shí)間，故D錯(cuò)誤。
故選：C。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查開(kāi)普勒定律的應(yīng)用、萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用、牛頓第二定律，題型基礎(chǔ)，難度小。
11．（4分）如圖，傾角為30°的光滑斜面固定在水平地面上，用不可伸長(zhǎng)的輕繩將A與B相連，A、B靜止于離地面高度相同的位置。現(xiàn)將輕繩C處剪斷，在B剛要著地瞬間，A、B的動(dòng)能之比為（　　）

A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．1：4
【分析】?jī)晌矬w均處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)平衡條件即可求出兩小球的質(zhì)量之比；設(shè)AB離地高度為h，對(duì)B由自由落體規(guī)律可求出B落地時(shí)間t，再對(duì)A由牛頓第二定律以及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式即可分析時(shí)間t內(nèi)A下落的高度；再由機(jī)械能守恒定律列式即可分別得出B落地瞬間A、B的動(dòng)能，從而求出動(dòng)能之比。
【解答】解：根據(jù)平衡條件得：
對(duì)B：T＝mBg
對(duì)A：T＝mAgsin30°
解得：mA：mB＝2：1；
設(shè)兩物體離地高度為h，B做自由落體運(yùn)動(dòng)，由h＝gt2可得，B下落時(shí)間t＝；
A沿斜面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律可得，加速度a＝gsin30°＝，
t時(shí)間A的位移xA＝＝＝，A下落高度hA＝xsin30°＝＝h；
兩物體在下落過(guò)程中均只有重力做功，機(jī)械能守恒，所以根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知，在B剛要落地的瞬間，A的動(dòng)能EKA＝mAghA，B的動(dòng)能EKB＝mBgh，故AB的動(dòng)能之比：EKA：EKB＝mAg：mBgh＝1：2，故B正確，ACD錯(cuò)誤。
故選：B。
【點(diǎn)評(píng)】本題要知道物體在只有重力做功的情形下物機(jī)械能守恒以及共點(diǎn)力的平衡條件的應(yīng)用，要注意正確分析物理過(guò)程，明確機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用。
12．（4分）如圖，在水平地面上豎直固定一個(gè)光滑的圓環(huán)，一個(gè)質(zhì)量為m的小球套在環(huán)上，圓環(huán)最高點(diǎn)有一小孔P，細(xì)線上端被人牽著，下端穿過(guò)小孔與小球相連，使球靜止于A處，此時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，重力加速度為g，則（　?。?br />
A．在A處，細(xì)線對(duì)小球的彈力大小為mgcosθ
B．將小球由A緩慢拉至B的過(guò)程，細(xì)線所受拉力變大
C．在A處，圓環(huán)對(duì)小球的彈力大小為mg
D．將小球由A緩慢拉至B的過(guò)程，圓環(huán)所受壓力變小
【分析】對(duì)小球受力分析，作出力的平行四邊形，同時(shí)作出AP與半徑組成的圖象；則可知兩三角形相似，故由相似三角形知識(shí)可求得拉力及支持力的表達(dá)式。
【解答】解：AC、小球沿圓環(huán)緩慢上移可看做平衡狀態(tài)，對(duì)小球進(jìn)行受力分析，小球受重力G、拉力F、支持力N三個(gè)力，受力平衡，作出受力分析圖如下：
由圖可知△OAF∽△GFA，則：
解得：F＝，N＝G＝mg
由于細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，則：cosθ＝，故 F＝2mgcosθ；故A錯(cuò)誤，C正確；
BD、將球由A處緩慢地拉至B處的過(guò)程中，半徑不變，AP長(zhǎng)度減小，角θ變大，故F減小，N不變，故BD錯(cuò)誤；
故選：C。

【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于非直角三角情形，相似三角形法在處理共點(diǎn)力的動(dòng)態(tài)平衡時(shí)常用的方法，當(dāng)無(wú)法找到直角時(shí)，應(yīng)考慮應(yīng)用此法。
二、填空題（共20分。本大題有5小題，每小題4分，每空格2分。）
13．（4分）如圖，①、②兩條線表示α粒子散射實(shí)驗(yàn)中某兩個(gè)α粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，那么沿軌跡③射向原子核的α粒子經(jīng)過(guò)原子核附近后可能的運(yùn)動(dòng)軌跡為　a?。ㄟx填“a”“b”“c”“d”），選擇的理由是　沿軌跡③運(yùn)動(dòng)的粒子比沿軌跡①運(yùn)動(dòng)的粒子更靠近原子核，α粒子所受斥力更大，故偏轉(zhuǎn)角度也就更大。　。

【分析】盧瑟福通過(guò)α粒子散射并由此提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，該實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象為：絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)（偏轉(zhuǎn)角度超過(guò)90°，有的甚至幾乎達(dá)到180°，被反彈回來(lái)），據(jù)此可得出沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的運(yùn)動(dòng)軌跡。
【解答】解：原子核與α粒子均帶正電，故受相互排斥的庫(kù)侖力，又③比①更靠近原子核，α粒子所受斥力更大，故偏轉(zhuǎn)角度也就更大，所以選軌跡a。
故答案為：a；沿軌跡③運(yùn)動(dòng)的粒子比沿軌跡①運(yùn)動(dòng)的粒子更靠近原子核，α粒子所受斥力更大，故偏轉(zhuǎn)角度也就更大。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，要注意明確只有少數(shù)粒子會(huì)出現(xiàn)大角度偏轉(zhuǎn)，大部分粒子偏轉(zhuǎn)角度不大。
14．（4分）如圖甲，兩條無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線均通以電流強(qiáng)度大小為I的恒定電流，導(dǎo)線的直線部分和坐標(biāo)軸趨于重合，彎曲部分是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心、半徑相同的一段圓弧。已知直線部分在原點(diǎn)O處不產(chǎn)生磁場(chǎng)，若圖甲中O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，則圖乙中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為　B0　，方向　垂直紙面向外　。

【分析】根據(jù)通電導(dǎo)線周?chē)嬖诖艌?chǎng)，結(jié)合相同圓弧，則產(chǎn)生有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，再根據(jù)右手螺旋定則可知，通電導(dǎo)線在O點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，最后由矢量合成法則，即可求解。
【解答】解：由題意可知，圖甲中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是其中一段在O點(diǎn)的磁場(chǎng)大小的兩倍；根據(jù)右手螺旋定則，由乙圖知，右上段與左下段產(chǎn)生磁場(chǎng)疊加為零，則剩余兩段產(chǎn)生磁場(chǎng)大小是其中一段在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的兩倍，則乙圖中O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與甲圖中O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等為B0，方向垂直紙面向外。
故答案為：B0，垂直紙面向外。
【點(diǎn)評(píng)】考查通電導(dǎo)線周?chē)艌?chǎng)的分布，掌握矢量合成法則，注意疊加原則，理解右手螺旋定則是解題的關(guān)鍵。
15．（4分）某同學(xué)在“利用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)出多組單擺的擺長(zhǎng)L和周期T。如圖為根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的T2﹣L圖像，由圖像可得重力加速度g為　9.86　m/s2（精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位），圖像不過(guò)原點(diǎn)可能是由于擺長(zhǎng)測(cè)量　偏小　造成的（選填“偏大”“偏小”）。

【分析】根據(jù)單擺的周期公式可得T2＝，通過(guò)圖線的斜率求出重力加速度的大小.通過(guò)圖像分析出擺長(zhǎng)為零時(shí)有周期，說(shuō)明測(cè)量結(jié)果偏小。
【解答】解：（1）根據(jù)單擺周期公式可得T2＝?（因?yàn)閳D中的L單位是cm，所以進(jìn)行換算），結(jié)合圖像可知：k＝＝4，解得g＝9.86m/s2.
（2）由圖可知，擺長(zhǎng)為0時(shí)，單擺存在周期，說(shuō)明擺長(zhǎng)測(cè)量結(jié)果偏小。
故答案為：9.86；偏小。
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵明確實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)單擺的周期公式變形，得到T2＝關(guān)系式，得到圖象斜率的物理意義，再分析實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的誤差.
16．（4分）如圖，勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一平行于電場(chǎng)方向的正六邊形，其頂點(diǎn)分別為A、B、C、D、E、F。電荷量為q的負(fù)電荷在外力作用下從A點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做功W；從C點(diǎn)移動(dòng)到E點(diǎn)，其電勢(shì)能減少W。正六邊形頂點(diǎn)中電勢(shì)最高的是　F　，頂點(diǎn)C、D間的電勢(shì)差UCD為　﹣　。

【分析】電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加．通過(guò)電場(chǎng)力做功找出等勢(shì)點(diǎn)，作出等勢(shì)線，電場(chǎng)線方向與等勢(shì)線垂直，即可知道電場(chǎng)線的方向，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低．通過(guò)電場(chǎng)力做功，求出電勢(shì)差．
【解答】解：從A點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做功W，從C點(diǎn)移動(dòng)到E點(diǎn)，其電勢(shì)能減少W，知C到E點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，則A、E為等勢(shì)點(diǎn)．所以電場(chǎng)線方向垂直于AE．電子從A到C電場(chǎng)力做負(fù)功，可知電場(chǎng)力方向?yàn)镃指向F，則電場(chǎng)的方向由F指向C，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，可知F點(diǎn)電勢(shì)最高．AC間的電勢(shì)差大小U＝，設(shè)正六邊形邊長(zhǎng)為a，AC間沿電場(chǎng)線方向上距離為：d＝，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝＝，
C、D間沿電場(chǎng)線方向上距離為﹣a，C、D間的電勢(shì)差UCD＝Ed＝﹣；
故答案為：F；﹣。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系，以及知道電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直．
17．（4分）如圖，一粗細(xì)均勻、底部裝有閥門(mén)的U形管豎直放置，其左端開(kāi)口、右端封閉、截面積為4cm2?，F(xiàn)關(guān)閉閥門(mén)將一定量的水銀注入管中，使左管液面比右管液面高5cm，右端封閉了長(zhǎng)為15cm的空氣柱。已知大氣壓強(qiáng)為75cmHg，右管封閉氣體的壓強(qiáng)為　80　cmHg；若打開(kāi)閥門(mén)使一部分水銀流出，再關(guān)閉閥門(mén)，重新平衡時(shí)左管的水銀面不低于右管，那么流出的水銀最多為　28　cm3。

【分析】根據(jù)液面平衡法求解壓強(qiáng)；找出被封閉氣體初末狀態(tài)參量，利用玻意耳定律求得體積，即可求得左右兩側(cè)水銀面下降的高度，求得流出的體積。
【解答】解：右管封閉氣體的壓強(qiáng)為p1＝p0+h1＝75cmHg+5cmHg＝80cmHg
對(duì)封閉氣體，初狀態(tài)：p1＝80cmHg，V1＝L1S
末狀態(tài)：p2＝p0＝75cmHg，V2＝L2S
根據(jù)玻意耳定律可得：p1V1＝p2V2，解得：L2＝16cm
故右側(cè)水銀下降的高度為△h1＝L2﹣L1＝16cm﹣15cm＝1cm
左側(cè)水銀下降的高度為△h2＝h1+△h1＝5cm+1cm＝6cm
故流出的水銀體積為△V＝（△h1+△h2）S＝（1+6）×4cm3＝28cm3
故答案為：80；28。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查氣體定律的綜合運(yùn)用，解題關(guān)鍵是要分析好壓強(qiáng)p、體積V、溫度T三個(gè)參量的變化情況，選擇合適的規(guī)律解決；抓住左右兩側(cè)水銀面高度剛好相同即可。
三、綜合題（共40分）注意：第19、20題在列式計(jì)算、邏輯推理以及回答問(wèn)題的過(guò)程中，要求給出必要的圖示、文字說(shuō)明、公式、演算等。
18．（10分）某小組研究電源和小燈泡兩端的電壓隨電流的變化規(guī)律，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲。
①按規(guī)范連接好實(shí)驗(yàn)電路；
②閉合電鍵S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P到某一位置，讀出電流表A和電壓表V1、V2的示數(shù)，并記錄數(shù)據(jù)；
③改變滑動(dòng)變阻器滑片P的位置，重復(fù)步驟②多次測(cè)量；
④根據(jù)數(shù)據(jù)描繪U﹣I圖像，獲得圖線A、B，如圖乙；
⑤完成實(shí)驗(yàn)，整理實(shí)驗(yàn)器材。
（1）在步驟②中，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P使其阻值變小的過(guò)程中，電流表A的示數(shù)將　逐漸變大?。ㄟx填“逐漸變小”“不變”“逐漸變大”）；電壓表V1的示數(shù)　逐漸變小?。ㄟx填“逐漸變小”“不變”“逐漸變大”）。
（2）從圖乙中可得，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝　4.5　V，內(nèi)阻r＝　1.0　Ω。
（3）如圖甲，當(dāng)滑片P移到滑動(dòng)變阻器的最左端時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率為　5.0　W，此時(shí)電源的效率為　55.6%　。
（4）下列選項(xiàng)中，使滑動(dòng)變阻器和小燈泡的功率最為相近的電流表A示數(shù)為　C　。
A．1.0A
B．1.25A
C．1.5A
D．1.75A

【分析】（1）閉合開(kāi)關(guān)前滑片應(yīng)置于阻值最大處，當(dāng)減小阻值時(shí)，電流逐漸增大，再確定電壓表示數(shù)的變化；
（2）電源U﹣I圖線與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源電動(dòng)勢(shì)，圖線斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻。
（3）根據(jù)圖示電路圖判斷兩電壓表示數(shù)關(guān)系，然后根據(jù)圖示圖象找出此時(shí)電壓與電流，由P＝UI求出燈泡實(shí)際功率，由η＝求出電源效率；
（4）滑動(dòng)變阻器兩端電壓U＝U1﹣U2，根據(jù)圖示圖線在坐標(biāo)系內(nèi)描出滑動(dòng)變阻器兩端電壓與電流對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出圖象，從兩者U﹣I圖象的交點(diǎn)就能讀出電流表的示數(shù)。
【解答】解：（1）當(dāng)滑片向左滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值減小，所以電路中的電流增大，電流表A示數(shù)增大。而內(nèi)阻上的電壓也將增大，而路端電壓U＝E﹣Ir，將減小，故電壓表V1的示數(shù)減??；
（2）由圖示電源U﹣I圖線可知，圖線與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為4.5V，則電源電動(dòng)勢(shì)：E＝4.5V。電源內(nèi)阻：r＝＝＝1.0Ω；
（3）滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片P移到滑動(dòng)變阻器的最左端時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零，兩電壓表示數(shù)相等，由圖示圖象可知，燈泡電壓為2.5V，電流為2.0A，燈泡實(shí)際功率：P＝UI＝2.5×2.0W＝5.0W。
此時(shí)電源的效率η＝＝＝55.6%；
（4）滑動(dòng)變阻器兩端電壓U＝U1﹣U2，根據(jù)圖示圖線求出滑動(dòng)變阻器兩端電壓，在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出圖象如圖所示，與小燈泡的U﹣I圖象相交，交點(diǎn)坐標(biāo)為（1.5A，1.5V），所以此時(shí)電流表的示數(shù)為1.5A左右。
故答案為：（1）逐漸變大、逐漸變?。唬?）4.5、1.0（1.1也正確）；（3）5.0（4.8﹣5.0均正確）、56% （53.3%﹣55.6%均正確）；（4）C

【點(diǎn)評(píng)】本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、燈泡功率計(jì)算、電源效率計(jì)算等內(nèi)容，此處要注意的是由于燈泡是非線性元件，在計(jì)算當(dāng)功率相等時(shí)電路的電流時(shí)，不能用定值電阻常規(guī)方法進(jìn)行計(jì)算，要體會(huì)圖象的巧妙之處。
19．（14分）如圖甲，導(dǎo)軌傾斜固定在地面上，其O端帶有擋板。一小物塊套在導(dǎo)軌上，將其從P點(diǎn)靜止釋放，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間物塊與擋板發(fā)生碰撞（碰撞時(shí)間極短）；碰撞后物塊返回到導(dǎo)軌Q處（圖中未標(biāo)出）時(shí)速度減為零，此時(shí)沿導(dǎo)軌方向?qū)ξ飰K施加一外力F，使其在導(dǎo)軌上保持靜止。此過(guò)程物塊運(yùn)動(dòng)的v﹣t圖像如圖乙（圖中v1和t1均為已知量），已知物塊質(zhì)量為m，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力。求：

（1）P點(diǎn)距O端的距離；
（2）碰撞時(shí)擋板對(duì)物塊所做的功；
（3）物塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的摩擦力大小；
（4）物塊返回到Q處時(shí)，對(duì)其施加外力F大小的范圍。
【分析】（1）由物體運(yùn)動(dòng)的v﹣t圖像求得P點(diǎn)距O端的距離；
（2）由動(dòng)能定理可求碰撞時(shí)擋板對(duì)物塊所做的功；
（3）由物體運(yùn)動(dòng)的v﹣t圖像求出物塊A沿斜面上滑和下滑時(shí)的加速度，結(jié)合牛頓第二定律求物塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的摩擦力大??；
（4）根據(jù)靜摩擦力的范圍由平衡條件確定施加外力F大小的范圍。
【解答】解：（1）設(shè)P點(diǎn)距O端距離為s，由物體運(yùn)動(dòng)v﹣t圖像可知：。
（2）由動(dòng)能定理可知，碰撞過(guò)程中擋板對(duì)物塊做功W等于碰撞前后物塊動(dòng)能的變化量，即
。
即在碰撞過(guò)程中，擋板對(duì)物塊做功﹣。
（3）設(shè)導(dǎo)軌與水平面的傾角為θ，當(dāng)物塊A沿斜面下滑時(shí)：
由v﹣t圖像得：
受力如圖，由牛頓第二定律得mgsinθ﹣Ff＝ma1；
當(dāng)物體A沿斜面上滑時(shí)：
由v﹣t圖像知：，解得
受力如圖，由牛頓第二定律得mgsinθ+Ff＝ma2；
解得：。
（4）由（3）可得（mgsinθ＞Ff），所以應(yīng)沿斜面向上施加一外力F。
Q點(diǎn)處施加沿導(dǎo)軌方向的外力范圍為：mgsinθ﹣Ff≤F≤mgsinθ+Ff
即 ，
解得。
答：（1）P點(diǎn)距O端的距離為；
（2）碰撞時(shí)擋板對(duì)物塊做功為﹣；
（3）物塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的摩擦力大小為；
（4）物塊返回到Q處時(shí)，對(duì)其施加外力F大小的范圍為。

【點(diǎn)評(píng)】本題考查牛頓定律、動(dòng)能定理、平衡條件、及圖像的綜合應(yīng)用。分階段分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程，受力狀態(tài)，選擇合適的規(guī)律解題即可。
20．（16分）如圖，足夠長(zhǎng)的直角金屬導(dǎo)軌MO1N與PO2Q平行放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們各有一部分在同一水平面內(nèi)，另一部分在同一豎直平面內(nèi)，兩軌相距L＝0.5m。金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，兩桿質(zhì)量均為m＝1kg、電阻均為R＝1Ω，兩桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。當(dāng)t＝0時(shí)，對(duì)ab桿施加水平向右的力F，使桿ab做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將桿cd在豎直面內(nèi)由靜止釋放。已知F隨時(shí)間的變化關(guān)系為F＝（6+2t）N，重力加速度g取10m/s2。
（1）判斷流經(jīng)桿cd的電流方向；
（2）求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和桿ab的加速度a；
（3）若前2秒內(nèi)，水平力F做的功W＝17J，求前2s內(nèi)閉合回路產(chǎn)生的焦耳熱Q；
（4）請(qǐng)列式分析桿cd由靜止釋放后的運(yùn)動(dòng)狀況，并求出桿cd從靜止釋放到達(dá)到最大速度所用的時(shí)間。

【分析】（1）根據(jù)右手定則判斷電流方向；
（2）對(duì)ab桿根據(jù)牛頓第二定律得到力F的表達(dá)式，再根據(jù)力F＝（6+2t）聯(lián)立求解；
（3）求出ab棒前2s內(nèi)的位移，再根據(jù)摩擦力的計(jì)算公式求解因摩擦產(chǎn)生的熱量，由功和能量變化關(guān)系求解前2s內(nèi)閉合回路產(chǎn)生的焦耳熱Q；
（4）根據(jù)安培力的大小求解cd桿受到的摩擦力的大小，再根據(jù)牛頓第二定律得到加速度的表達(dá)式，由此分析cd桿的運(yùn)動(dòng)情況。
【解答】解：（1）根據(jù)右手定則可知流經(jīng)ab桿的電流方向a→b，則流經(jīng)cd桿的電流方向?yàn)閐→c；
（2）ab桿勻加速運(yùn)動(dòng)v＝at，切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝BLv＝BLat，
ab桿所受的安培力F安＝BIL＝B××L
摩擦力Ff＝μFN＝μmg
對(duì)ab桿根據(jù)牛頓第二定律得：F﹣F安﹣Ff＝ma，
故F＝m（μg+a）+＝6+2t
由上式可得：m（μg+a）＝6，代入數(shù)據(jù)解得：a＝1m/s2
根據(jù)，代入數(shù)據(jù)解得：B＝4T；
（3）ab棒前2s內(nèi)的位移為s＝at＝m＝2m，
摩擦產(chǎn)生的熱量為Qf ＝Wf克＝μmgs
代入數(shù)據(jù)解得：Qf ＝10J，
ab棒2s末速度為v2＝at1＝1×2m/s＝2m/s，
前2s內(nèi)動(dòng)能的變化量為＝J＝2J
由功和能量變化關(guān)系可知W＝Qf+Q+△Ek ，
所以Q＝W﹣Qf﹣△Ek ＝（17﹣10﹣2）J＝5J；
（4）根據(jù)左手定則可知cd桿受到的安培力方向向左，水平方向根據(jù)平衡條件可得導(dǎo)軌對(duì)cd桿的彈力FN′＝F安′＝BIL＝，
摩擦力Ff′＝μFN′＝μ?，
設(shè)cd桿的加速度為a′，由牛頓第二定律 mg﹣μ?＝ma′可知，cd棒靜止釋放后隨時(shí)間增加做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)a′＝0即mg＝μ?時(shí)，速度達(dá)到最大；后做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)，直至靜止。
設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t′，cd棒達(dá)到最大速度，即mg＝μ?
代入數(shù)據(jù)解得：t′＝10s。
答：（1）流經(jīng)桿cd的電流方向?yàn)閐→c；
（2）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為4T，桿ab的加速度大小為1m/s2；
（3）若前2秒內(nèi)，水平力F做的功W＝17J，前2s內(nèi)閉合回路產(chǎn)生的焦耳熱為5J；
（4）cd棒靜止釋放后隨時(shí)間增加做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)，直至靜止，桿cd從靜止釋放到達(dá)到最大速度所用的時(shí)間為10s。
【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于電磁感應(yīng)問(wèn)題研究思路常常有兩條：一條從力的角度，根據(jù)牛頓第二定律或平衡條件列出方程；另一條是能量，分析涉及電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題，根據(jù)動(dòng)能定理、功能關(guān)系等列方程求解。

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