樹德中學(xué)高2020級高二下學(xué)期4月階段性測試物理試題一、單項(xiàng)選擇題（每小題3分，共18分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求）1. “人工肺ecomo”呼吸機(jī)是治療新冠肺炎重癥的重要設(shè)備。一呼吸機(jī)接在電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律為的交流電源上，正常工作時(shí)電流為2.5A，則（　?。?/span>A. 該交流電的周期為50sB. 該交流電每秒內(nèi)電流方向變化50次C. 該交流電的最大值為220VD. 該呼吸機(jī)正常工作時(shí)的功率為550W【答案】D【解析】【分析】【詳解】A．由題可知，該交流電的周期故A錯(cuò)誤；B．正弦交流電一個(gè)周期內(nèi)電流方向變化兩次，所以該交流電每秒內(nèi)電流方向變化次，故B錯(cuò)誤；C．由題可知，該交流電的最大值為220 V，故C錯(cuò)誤；D．該交流電的有效值為V，此時(shí)電流的值為2.5A，可得正常工作時(shí)的功率故D正確。故選D。2. 如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為1∶2，原線圈與固定電阻串聯(lián)后，接入輸出電壓有效值恒定的正弦交流電源。副線圈電路中負(fù)載電阻為可變電阻，電流表、電壓表均是理想電表。當(dāng)時(shí)，電流表的讀數(shù)為1A，電壓表的讀數(shù)為4V，則（　?。?/span>A. 電源輸出電壓為8VB. 電源輸出功率為4WC. 當(dāng)時(shí)，變壓器輸出功率最大D. 當(dāng)時(shí)，電壓表的讀數(shù)為3V【答案】C【解析】【詳解】A．當(dāng)時(shí)，電流表的讀數(shù)為1A，電壓表的讀數(shù)為4V，根據(jù)歐姆定律，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為1：2，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比得原線圈電壓是根據(jù)單相變壓器中電流與匝數(shù)成反比得原線圈電流是所以電源輸出電壓A錯(cuò)誤；B．根據(jù)公式，可得電源輸出功率為B錯(cuò)誤；CD．根據(jù)歐姆定律得副線圈電流為，所以原線圈電流是，所以當(dāng)時(shí)，，即電壓表的讀數(shù)為6V；變壓器輸出的功率所以滿足時(shí)變壓器輸入功率最大，解得變壓器輸出的功率最大為，D錯(cuò)誤，C正確。故選C。3. 如圖所示，匝數(shù)為N的矩形導(dǎo)線框以角速度在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁場方向的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框面積為S且與理想變壓器原線圈相連，原、副線圈匝數(shù)比為1：4，圖示時(shí)刻線框平面與磁感線垂直并以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，、為定值電阻，為滑動(dòng)變阻器，電流表和電壓表均為理想電表，電流表、的示數(shù)，分別為、；電壓表、的示數(shù)分別為、。不計(jì)線框電阻，下列說法正確的是（　?。?/span>A. 從圖示位置開始，線框轉(zhuǎn)過180°的過程中，通過線圈的電荷量為0B. 矩形導(dǎo)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過90°時(shí)，其磁通量的變化率為C. 交流電壓表的示數(shù)為D. 若只將滑動(dòng)變阻器的滑片向d端滑動(dòng)，則變大【答案】C【解析】【詳解】A．從圖示位置開始，線框轉(zhuǎn)過180°的過程中，磁通量的變化量不為0，故通過線圈的電荷量不為0，A錯(cuò)誤；B．矩形導(dǎo)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過90°時(shí)，其磁通量的變化率為，B錯(cuò)誤；C．變壓器副線圈電壓的最大值，交流電壓表的示數(shù)為，C正確；D．若只將滑動(dòng)變阻器的滑片向d端滑動(dòng)，變大，不變，則變小，D錯(cuò)誤。故選C。4. 如圖所示，一個(gè)鋁框放在蹄形磁鐵的兩個(gè)磁極之間，鋁框可以繞豎直的轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)．轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使磁鐵繞豎直的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，觀察到鋁框會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)．對這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述和解釋，下列說法中正確的是A. 鋁框的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一定是相同的B. 鋁框的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢總是一致的C. 鋁框轉(zhuǎn)動(dòng)到其平面與磁場方向垂直的位置時(shí)，鋁框中的感應(yīng)電流最大D. 鋁框轉(zhuǎn)動(dòng)到其平面與磁場方向平行的位置時(shí)，鋁框兩個(gè)豎直邊受到的磁場力均為零【答案】A【解析】【詳解】這是電動(dòng)機(jī)的模型，鋁框的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一定是相同的，A對．轉(zhuǎn)動(dòng)快慢與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢有關(guān)，B錯(cuò)．鋁框轉(zhuǎn)動(dòng)到其平面與磁場方向垂直的位置時(shí)，鋁框中的感應(yīng)電流為零，C錯(cuò)．鋁框轉(zhuǎn)動(dòng)到其平面與磁場方向平行的位置時(shí)，鋁框兩個(gè)豎直邊受到的磁場力等大反向，D錯(cuò)5. 如圖所示，線圈L的自感系數(shù)很大，且其直流電阻可以忽略不計(jì)，、是兩個(gè)完全相同的小燈泡，開關(guān)S閉合和斷開的過程中，燈、的亮度變化情況是（燈絲不會(huì)斷）（　?。?/span>
 A. S閉合，亮度不變，亮度逐漸變亮，最后兩燈一樣亮；S斷開，立即熄滅，逐漸變亮B. S閉合，亮度不變，很亮；S斷開，、立即熄滅C. S閉合，、同時(shí)亮，而后逐漸熄滅，亮度不變；S斷開，立即熄滅，亮一下再熄滅D. S閉合，、同時(shí)亮，而后逐漸熄滅，則逐漸變得更亮；S斷開，立即熄滅，亮一下再熄滅【答案】D【解析】【詳解】S閉合，電流通過L1、L2流向電源負(fù)極，故兩燈同時(shí)亮。線圈L與L1并聯(lián)，自感現(xiàn)象消失后，線圈相當(dāng)于一根導(dǎo)線，將L1斷路，故L1逐漸熄滅，L2兩端電壓變大，則L2逐漸變得更亮；S斷開，L2立即熄滅，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，且產(chǎn)生通過L1的電流，故L1亮一下再熄滅，故D正確，ABC錯(cuò)誤。故選D。6. 如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為L，圓心為O的半圓形光滑金屬導(dǎo)軌，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向紙里（圖中未畫出），水平，豎直，O、D間用電阻為R的導(dǎo)線連接，一長為L、質(zhì)量為m、電阻為R的均勻金屬棒，能繞水平軸O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，棒與導(dǎo)軌始終接觸良好，不計(jì)摩擦及其它電阻，重力加速度為g。若棒從CO處靜止釋放，第一次到達(dá)處時(shí)的角速度為，則下列說法正確的是（　?。?/span>A. 棒到達(dá)處速度恰減為0B. 棒第一次到達(dá)處時(shí)，棒兩端電勢差為C. 棒第一次到達(dá)處時(shí)，棒受到的安培力的功率為D. 棒最終會(huì)停下，產(chǎn)生的總焦耳熱為【答案】BC【解析】【分析】【詳解】AD．棒OA沿著導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，導(dǎo)軌與棒組成的回路中有感應(yīng)電流，使得棒的一部分機(jī)械能變成電能，則棒不能到達(dá)等高的處；最終棒通過多個(gè)往復(fù)的擺動(dòng)而停在處，由能量守恒可知：產(chǎn)生的總焦耳熱故AD錯(cuò)誤；B．棒第一次到達(dá)處時(shí)角速度為，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為則棒兩端電勢差大小為，由右手定則可知O點(diǎn)電勢更高；故B正確；C．安培力做負(fù)功把機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化成電能，則安培力的功率等于電路的電功率，有故C正確。故選BC。二、多項(xiàng)選擇題（每小題4分，共16分。每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分）7. 如圖甲所示，彈簧振子以點(diǎn)O為平衡位置，在A、B兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)動(dòng)，取向右為正方向，振子的位移x隨時(shí)間t的變化如圖乙所示．下列說法正確的是（　?。?/span>A. 時(shí)，振子的速度方向向左B. 和時(shí)，振子的加速度完全相同C. 到的時(shí)間內(nèi)，振子的速度逐漸增大D. 到的時(shí)間內(nèi)，振子的加速度逐漸增大【答案】ACD【解析】【詳解】A．由圖象乙知，t = 0.8s時(shí)，圖象的斜率為負(fù)，說明振子的速度為負(fù)，即振子的速度方向向左，故A正確；B．t = 0.4s和t=1.2s時(shí)，振子的位移完全相反，由知加速度完全相反，故B錯(cuò)誤；C．t =0.4s到t =0.8s的時(shí)間內(nèi)，振子的位移減小，正向平衡位置靠近，速度逐漸增大，故C正確；D．到的時(shí)間內(nèi)，振子的位移增大，所以振子的加速度增大，故D正確。故選ACD。8. t=0時(shí)刻，位于O點(diǎn)的波源從平衡位置開始沿y軸方向做簡諧運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.5s形成如圖所示的一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，此時(shí)振動(dòng)恰好傳播至質(zhì)點(diǎn)P（5m，0），則下列說法正確的是（　?。?/span>A. t=0.15s時(shí)刻波源正在做加速運(yùn)動(dòng)B. 0~1.1s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過的路程為6mC. t=1.3s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)Q（10m，0）恰好處于波峰位置D. 波源的振動(dòng)方程為cm【答案】AC【解析】【詳解】根據(jù)題意，得A．質(zhì)點(diǎn)P的起振方向向下，所以波源的起振方向也是向下，則t=0.15s時(shí)刻波源處于波谷向平衡位置振動(dòng)中，速度在增大，A正確；B．0~1.1s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過的路程為B錯(cuò)誤；C．t=0.5s，處于x=2m的波峰在t=1.3s時(shí)向前傳播的距離為即質(zhì)點(diǎn)Q（10m，0）恰好處于波峰位置。C正確；D．波源的起振方向向下，所以振動(dòng)方程為D錯(cuò)誤。故選AC。9. 如圖所示，波源O沿y軸方向做簡諧運(yùn)動(dòng)，所形成的橫波沿x軸正方向在兩種不同均勻介質(zhì)傳播，已知橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，介質(zhì)Ⅰ和Ⅱ的分界面在x=3m處。t=0時(shí)波源剛開始從平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，t=2s時(shí)x=3m處的質(zhì)點(diǎn)剛開始振動(dòng)且波源剛好第4次回到平衡位置，t=5s時(shí)，x=6m處的質(zhì)點(diǎn)剛開始振動(dòng)且波源剛好第10次回到平衡位置，不計(jì)波傳播過程中的能量損失，則（　?。?/span>
 A. 波從介質(zhì)Ⅰ進(jìn)入介質(zhì)Ⅱ中波長不變B. 波在介質(zhì)Ⅰ和Ⅱ中的波速之比為3∶2C. t=3s時(shí)x=4m處的質(zhì)點(diǎn)剛好第一次到達(dá)波峰D. t=6.5s時(shí)在x=0與x=6m之間的波峰數(shù)目與波谷數(shù)目相等【答案】BD【解析】【詳解】A．波從一種介質(zhì)傳播到另外一種介質(zhì)時(shí)，頻率不變，但是波速發(fā)生改變，故波長發(fā)生改變，故A錯(cuò)誤；B．波在介質(zhì)Ⅰ中的波速為波在介質(zhì)Ⅱ中的波速為故波速之比為故B正確； C．該波傳到x=4m出需要的時(shí)間為t=3s，故在t=3s時(shí)，x=4m處的質(zhì)點(diǎn)剛剛開始振動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D．由題意可知，四次回到平衡位置經(jīng)過兩個(gè)周期該波的周期為該波在介質(zhì)Ⅰ中的波長為該波在介質(zhì)Ⅱ中的波長為波源起振方向向上，故t=6.5s時(shí)波源處于平衡位置向下振動(dòng)，因此在x=0到x=3m之間的波峰和波谷數(shù)均為2個(gè)；在x=3m到x=6m之間的波峰和波谷數(shù)均為3個(gè)，故t=6.5s時(shí)在x=0到x=6m之間波峰數(shù)與波谷數(shù)相等，波峰和波谷的數(shù)目均為5個(gè)，故D正確。故選BD10. 在炎熱酷暑的時(shí)候，大量的電器高負(fù)荷工作，一些沒有更新升級輸電設(shè)備的老舊社區(qū)，由于輸電線老化，線損提高，入戶電壓降低，遠(yuǎn)達(dá)不到電器正常工作的需要，因此出現(xiàn)了一種“穩(wěn)壓源”的家用升壓設(shè)備，其原理就是根據(jù)入戶電壓與電器工作電壓，智能調(diào)節(jié)變壓器原副線圈匝數(shù)比的機(jī)器，現(xiàn)某用戶工作情況如圖所示，忽略變壓器電阻。下列說法正確的是（　?。?/span>
 A. 現(xiàn)入戶電壓，若要穩(wěn)壓源輸出電壓，則需調(diào)節(jié)B. 空調(diào)制冷啟動(dòng)時(shí)，熱水器實(shí)際功率不變C. 空調(diào)制冷停止時(shí)，導(dǎo)線電阻耗能升高D. 在用電器正常工作時(shí)，若入戶電壓減小，則需要更大的入戶電流，從而輸電線路損耗更大【答案】AD【解析】【詳解】A．變壓器有代入數(shù)據(jù)有故A正確;B．空調(diào)啟動(dòng)時(shí)電流增大，導(dǎo)線電阻分壓增加，熱水器電壓降低，功率降低，故B錯(cuò)誤;C．空調(diào)制冷停止時(shí)，電流減小，導(dǎo)線電阻分壓減小，導(dǎo)線電阻耗能減小，故C錯(cuò)誤;D．用電器正常工作時(shí)，功率不變，若入戶電壓U1減小，由則需要更大的入戶電流，從而輸電線路損耗更大故，D正確。故選AD。三、實(shí)驗(yàn)題（本題共2小題，共18分）11. 在“用單擺測量重力加速度”實(shí)驗(yàn)中：
 （1）實(shí)驗(yàn)小組用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑。某次測量的示數(shù)如圖甲所示，讀出小球直徑為d=_____cm。（2）該同學(xué)利用秒表測量單擺做30次全振動(dòng)的周期時(shí)，秒表示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為_____s。（3）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，下列做法正確的是（      ）A．在擺球運(yùn)動(dòng)的過程中，必須保證懸點(diǎn)固定B．?dāng)[線偏離平衡位置的角度不能太大C．用精度更高的游標(biāo)卡尺測量擺球的直徑D．計(jì)時(shí)的起止位置，應(yīng)該選在擺球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)處（4）改變擺長，多次測量，做出圖像，可以求出重力加速度g。已知三個(gè)小組做出的圖線的示意圖如圖中的a、b、c所示，其中a和b平行，圖線b對應(yīng)的g值最接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹?。則相對于圖線b，下列分析正確的是（      ）
 A．出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點(diǎn)到小球下端的距離記為擺長LB．出現(xiàn)圖線c的原因可能是誤將49次全振動(dòng)記為50次C．圖線c對應(yīng)g值小于圖線b對應(yīng)的g值D．利用圖線a的斜率求當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，結(jié)果會(huì)比真實(shí)值偏小【答案】    ①. 2.18    ②. 67.5    ③. AB    ④. B【解析】【詳解】（1）[1]小球直徑為d=21mm+0.1mm×8=21.8mm=2.18cm（2）[2]如圖乙所示，讀數(shù)為67.5s。（3）[3]A．為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，在擺球運(yùn)動(dòng)的過程中，必須保證懸點(diǎn)固定，故A正確；B．?dāng)[線偏離平衡位置的角度應(yīng)控制在以內(nèi)，故B正確；C．沒有必要用精度更高的游標(biāo)卡尺測量小球直徑，影響忽略不計(jì)，故C錯(cuò)誤；D．計(jì)時(shí)的起止位置，應(yīng)該選在擺球運(yùn)動(dòng)到平衡位置，故D錯(cuò)誤。故選AB。（4）[4]A．出現(xiàn)圖線a，表明繩長為零時(shí)還存在周期，說明實(shí)際還存在擺長，因此可能是誤將懸點(diǎn)到小球上端的距離即為擺長L，故A錯(cuò)誤；BCD．根據(jù)公式如果將49次全振動(dòng)記為50次，則周期偏小，測得重力加速度偏大，而圖像得斜率為斜率越大，重力加速度越小，所以圖線c對應(yīng)的重力加速度較大，圖像a對應(yīng)的重力加速度接近準(zhǔn)確值，故B正確，CD錯(cuò)誤。故選B。12. 某同學(xué)欲將電流表（量程0~100mA，內(nèi)阻為2.5）改裝為兩用電表，即“”擋的歐姆表及量程為0~12V的電壓表，實(shí)驗(yàn)室可提供的器材有：A.一節(jié)全新的5號干電池（V，內(nèi)阻不計(jì)）B.滑動(dòng)變阻器（0~30）C.滑動(dòng)變阻器（0~3）D.定值電阻（117.5）E.定值電阻（120）H單刀雙擲開關(guān)S，一對表筆及若干導(dǎo)線（1）圖中A為___________（填“紅”或“黑”）表筆，測量電壓時(shí)應(yīng)將開關(guān)S扳向___________（填“1”或“2”）。（2）滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用___________（填“”或“”），定值電阻R應(yīng)選___________（填“”或“”）。（3）在正確選用器材的情況下，改裝后電流表75mA處在歐姆擋刻度盤上應(yīng)標(biāo)為___________（填寫具體數(shù)值）。【答案】    ①. 紅    ②. 1    ③.     ④.     ⑤. 5【解析】【分析】【詳解】（1）[1]從多用電表的表頭共用特征來看，結(jié)合歐姆表內(nèi)接電源特點(diǎn)，或者根據(jù)“紅進(jìn)黑出”的規(guī)律，可確定A表筆為紅接線柱。[2]測電壓時(shí)，內(nèi)接電源不用，要將轉(zhuǎn)換開關(guān)接到1位置。（2）[3]當(dāng)改裝成歐姆表時(shí)，接入一個(gè)調(diào)零電阻，當(dāng)接入滑動(dòng)變阻器，電流表滿偏時(shí)，電路的電阻為歐姆表的內(nèi)阻，則有故滑動(dòng)變阻器選。[4]當(dāng)改裝為量程為0~12V：的電壓表時(shí)，應(yīng)串聯(lián)一個(gè)電阻，其阻值為故定值電阻選。（3）[5]根據(jù)閉合電路歐姆定律可得，待測電阻為。四、解答題（本題共4小題，共48分。請寫出必要的文字說明與演算步驟，注意答題規(guī)范）13. 如圖，一列簡諧橫波沿x軸傳播，實(shí)線為tl=0時(shí)刻的波形圖，虛線為t2=0.05 s時(shí)的波形圖．(1)若波沿x軸正方向傳播且2T<t2-t1<3T (T為波的周期)，求波速.(2)若波速v=260m·s－1，則從tl=0時(shí)刻起x=2 m 處的質(zhì)點(diǎn)第三次運(yùn)動(dòng)到波谷所需的時(shí)間．【答案】（1）220m/s；（2）【解析】【詳解】（1）波沿x軸正向傳播，由圖像可知：λ=4m；在?t時(shí)間內(nèi)： 因?yàn)?/span>2T<t2-t1<3T，則n=2，此時(shí) ，解得 ， （2）若波速v=260m/s，則在?t=0.05s內(nèi)傳播的距離為 則波沿x軸負(fù)向傳播，此時(shí)周期為 ，則從tl=0時(shí)刻起x=2 m 處的質(zhì)點(diǎn)第三次運(yùn)動(dòng)到波谷所需的時(shí)間14. 三峽水利樞紐工程是長江流域治理開發(fā)的關(guān)鍵工程，是中國規(guī)模最大的水利工程。樞紐控制的流域面積為，占長江流域面積的56%，壩址處年平均流量。水利樞紐的主要任務(wù)包括防洪、發(fā)電、航運(yùn)三方面。在發(fā)電方面，三峽電站安裝水輪發(fā)電機(jī)組26臺，總裝機(jī)容量即26臺發(fā)電機(jī)組同時(shí)工作時(shí)的總發(fā)電功率。年平均發(fā)電量約為，電站主要向華中、華東電網(wǎng)供電，以緩解這兩個(gè)地區(qū)供電緊張的局面。閱讀上述資料，解答下列問題。（水的密度，重力加速度g取）（1）若三峽電站上、下游水位差按H=100m計(jì)算，試推導(dǎo)三峽電站將水流的勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率的公式并計(jì)算出效率的數(shù)值；（保留兩位有效數(shù)字）（2）若26臺發(fā)電機(jī)組全部發(fā)電，要達(dá)到年發(fā)電量的要求，每臺發(fā)電機(jī)組平均年發(fā)電時(shí)間t為多少天？（保留三位有效數(shù)字）（3）將該電站的電能輸送到華中地區(qū)，輸電功率，采用超高壓輸電，輸電電壓，而發(fā)電機(jī)輸出的電壓約為，要使輸電線上損耗的功率為輸送電功率的5%，求發(fā)電站的升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比和輸電線路的總電阻。（結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示）【答案】（1），；（2）192天；（3），【解析】【詳解】（1）電站能量轉(zhuǎn)化的效率所以有（2）依據(jù)可知每臺發(fā)電機(jī)組平均年發(fā)電時(shí)間天（3）升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比由代入數(shù)據(jù)得又可得15. 如圖甲所示，兩根完全相同的光滑導(dǎo)軌固定在水平面上，每根導(dǎo)軌均由兩段與水平面成的長直導(dǎo)軌和一段圓弧導(dǎo)軌平滑連接而成，導(dǎo)軌兩端均連接電阻，阻值。導(dǎo)軌間距在右側(cè)導(dǎo)軌所在斜面的矩形區(qū)域內(nèi)分布有垂直斜面向上的磁場，磁場上下邊界、的距離。磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。時(shí)刻，在右側(cè)導(dǎo)軌斜面上與距離處，有一根阻值的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌由靜止釋放，恰好勻速通過整個(gè)磁場區(qū)域，重力加速度g取，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。求：(1)金屬棒ab在磁場中運(yùn)動(dòng)的速度大小v；(2)在時(shí)刻和時(shí)刻電阻R1的電功率之比；(3)金屬棒ab從靜止釋放到不再進(jìn)入磁場區(qū)域的過程中，電阻產(chǎn)生的總熱量。
 【答案】(1)1m/s (2)4：1(3)0.01J【解析】【詳解】(1)根據(jù)動(dòng)能定理可得解  (2)金屬棒從釋放到運(yùn)動(dòng)至的時(shí)間在時(shí)，金屬棒還沒有進(jìn)入磁場，有此時(shí)與金屬棒并聯(lián)后再與串聯(lián)，則根據(jù)歐姆定律可得  由圖乙可知，后磁場保持不變，ab經(jīng)過磁場的時(shí)間故在時(shí)，ab還在磁場中運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)勢此時(shí)和并聯(lián)路端電壓根據(jù)電功率的計(jì)算公式可得，在時(shí)刻和時(shí)刻電阻的電功率之比：(3)設(shè)ab的質(zhì)量為m，ab在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過ab的電流為ab受到的安培力為解得  在時(shí)間內(nèi)，兩端電壓，產(chǎn)生的熱量ab最終將在下方的軌道區(qū)域往返運(yùn)動(dòng)，到處的速度為零，根據(jù)功能關(guān)系可得在后整個(gè)電路最終產(chǎn)生的熱量由電路關(guān)系可得產(chǎn)生的熱量故產(chǎn)生的總熱量16. 為實(shí)現(xiàn)火箭回收再利用，有效節(jié)約太空飛行成本，設(shè)計(jì)師在返回火箭的底盤安裝了4臺電磁緩沖裝置，工作原理是利用電磁阻尼作用減緩地面對火箭的反沖力。電磁緩沖裝置的主要部件有兩部分：①緩沖滑塊，外部由高強(qiáng)度絕緣材料制成，其內(nèi)部邊緣繞有閉合單匝矩形線圈abcd；②火箭主體，包括絕緣光滑緩沖軌道MN、PQ，緩沖軌道內(nèi)存在穩(wěn)定勻強(qiáng)磁場，方向垂直于整個(gè)緩沖軌道平面。當(dāng)緩沖滑塊接觸地面時(shí)，滑塊立即停止運(yùn)動(dòng)，此后線圈與火箭主體中的磁場相互作用，火箭主體一直做減速運(yùn)動(dòng)直至達(dá)到軟著陸要求的速度，從而實(shí)現(xiàn)緩沖?，F(xiàn)已知緩沖滑塊豎直向下撞向地面時(shí)，火箭主體的速度大小為，軟著陸要求的速度不能超過v；4臺電磁緩沖裝置結(jié)構(gòu)相同，如圖所示，為其中一臺電磁緩沖裝置的結(jié)構(gòu)簡圖，線圈的ab邊和cd邊電阻均為R；ad邊和bc邊電阻忽略不計(jì)；ab邊長為L，火箭主體質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，重力加速度為g，一切摩擦阻力不計(jì)。求：（1）緩沖滑塊剛停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過線圈ab邊的電流；（2）為了著陸速度不超過v，磁感強(qiáng)度B的最小值（假設(shè)緩沖軌道足夠長，線圈足夠高）；（3）若火箭主體的速度大小從減到v的過程中，經(jīng)歷的時(shí)間為t，求該過程中每臺電磁緩沖裝置中產(chǎn)生的焦耳熱。【答案】（1），方向從b到a；（2）；（3）；【解析】【詳解】（1）由題意緩沖滑塊剛停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab邊產(chǎn)生的電動(dòng)勢為且總電阻為，所以流過線圈ab邊的電流為由右手定則知方向從b到a。（2）線圈ab邊受到的安培力為則對火箭整體受力有當(dāng)加速度為零時(shí)速度最小，由題意為了著陸速度不超過v，則應(yīng)滿足即磁感強(qiáng)度B的最小值為（3）火箭主體的速度大小從減到v的過程中，由動(dòng)量定理得其中所以解得下落高度為由能量守恒定律得整理得每臺電磁緩沖裝置中產(chǎn)生的焦耳熱為
 

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