2024屆安徽省六安一中等六校教育研究會高三下學(xué)期2月月考物理試題（解析版）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

物理試題（解析版）
一、單項選擇題本題包括8小題，每小題4分，共32分
1. 如圖所示，“嫦娥五號”探測器靜止在月球水平表面處。已知探測器質(zhì)量為m，四條支架腿與豎直方向的夾角均為θ，月球表面的重力加速度為地球表面重力加速度g的。下列說法正確的是（）
A. 每條腿對月球表面的正壓力的方向均為豎直向下
B. 四條支架腿對月球表面的彈力大小為
C. 支架腿沿水平方向合力為零，每條支架腿水平方向分力為
D. 每條支架腿受到月球表面的作用力大小
【答案】A
【解析】
【詳解】A．彈力的方向垂直接觸面指向受力物體，故每條腿對月球表面的正壓力的方向均為豎直向下，故A正確；
B．豎直方向上，四條支架腿對月球表面的彈力大小等于探測器的重力，大小為
故B錯誤；
D．探測器靜止，根據(jù)平衡條件有
每條支架腿受到月球表面的作用力大小
故D錯誤；
C．探測器靜止，則支架腿沿水平方向合力為零，每條支架腿水平方向分力為
故C錯誤。
故選A。
2. 如圖所示是某排水管道的側(cè)面剖視圖。井蓋上的泄水孔因雜物而堵塞，井蓋與井口間密封良好但不粘連。設(shè)井蓋質(zhì)量m=20kg，圓柱形豎直井內(nèi)水面面積S=0.30m2，圖示時刻水面與井蓋之間的距離h=2.0m，井內(nèi)密封有壓強(qiáng)剛好等于大氣壓強(qiáng)，溫度T0=300K的空氣（可視為理想氣體），重力加速度g=10m/s2。密封空氣的溫度始終不變。井蓋每次被頂起后，都迅速回落再次封閉井內(nèi)空氣，此時空氣壓強(qiáng)重新回到，溫度仍為T0。下列說法正確的是（）
A. 氣體經(jīng)歷了等壓變化，氣體的分子勢能減小
B. 氣體對外界放出熱量，分子平均動能不變
C. 若水面勻速上升，井蓋相鄰兩次跳躍的時間間隔將變大
D. 從圖示位置起，水面上漲5cm后，井蓋第一次被頂起
【答案】B
【解析】
【詳解】A．井蓋被頂起時，井內(nèi)氣體的壓強(qiáng)逐漸變大，滿足等溫變化，空氣可視為理想氣體，則分子勢能為0，故A錯誤；
B．氣體體積減小，外界對氣體做功，溫度不變，則內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律
，
即
氣體對外界放出熱量，分子平均動能不變，故B正確；
C．當(dāng)井蓋剛好被頂起來時井內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為
可得水面與井蓋距離h和下一次頂起井蓋水面上漲高度之間的關(guān)系，根據(jù)玻意耳定律
代入得
隨著h的減小，也隨之減小。因此水面勻速上漲的情況下，井蓋相鄰兩次跳躍時間間隔變小，故C錯誤；
D．從當(dāng)前狀態(tài)到第一次頂起井蓋，密封部分氣體經(jīng)歷等溫過程
水面上升的距離為
故D錯誤。
故選B。
3. 利用帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動，制作出的質(zhì)譜儀可測量粒子的比荷。在研究放射性元素射線性質(zhì)的實驗裝置如圖所示，左圖是三類射線在垂直紙面向外的磁場中的偏轉(zhuǎn)情況的示意圖。右圖是兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出。下列說法錯誤的是（）
A. 放射源可以打出三類射線，說明同時發(fā)生ɑ、β、γ衰變
B. ɑ射線穿透能力最弱，速度也最慢，打到A板的是ɑ射線
C. a為電源正極，到達(dá)A板的為β射線，不偏轉(zhuǎn)的是γ射線
D. 正負(fù)極判斷看射線在兩板間的軌跡，比荷大的偏向A板
【答案】B
【解析】
【詳解】從右圖可以看出，到達(dá)兩極板的粒子做類平拋運(yùn)動，到達(dá)A極板的粒子的豎直位移小于到達(dá)B板粒子的，粒子在豎直方向做勻速直線運(yùn)動，則據(jù)平拋運(yùn)動公式，知兩個粒子初速度v相差約10倍，但兩者比荷相差幾千倍，兩極板電壓U相同，比荷小的飛行距離短，所以電子的豎直位移小，故達(dá)到A極板距離小，是β射線，A極板帶正電，a為電源的正極。
本題選錯誤的，故選B。
4. 練習(xí)鋼琴和音樂課上常用到的一款節(jié)拍器，如圖節(jié)拍器中有?擺桿，擺桿在標(biāo)度尺左右擺動，有規(guī)律的發(fā)出節(jié)拍聲。其中標(biāo)度尺標(biāo)出擺振動時每分鐘發(fā)出的節(jié)拍聲次數(shù)（n），擺桿上有?個可上下移動的擺錘。擺錘位置所對標(biāo)尺數(shù)，就表?該擺每分鐘振動的節(jié)拍數(shù)（?次全振動有兩次節(jié)拍數(shù)），由此可算出擺的振動周期（T）。改變擺錘的位置就可以改變它的振動周期。下列說法正確的是（）
A. 節(jié)拍器上數(shù)值雖不清晰，但擺錘位置上移時擺動的頻率變大
B. 擺錘上下移動時即使在不同的位置，發(fā)出的聲音聲速都相同
C. 音樂教室有兩個相同節(jié)拍器，同時工作能聽到類似音叉的共振現(xiàn)象
D. 聲波、水波和光波一樣，波傳播方向和振動方向相類似，都橫波
【答案】B
【解析】
【詳解】A．?dāng)[錘位置上移，其每分鐘發(fā)出的節(jié)拍聲次數(shù)減少，由
可知，周期變大，根據(jù)周期與頻率的關(guān)系可知，其頻率變小，故A錯誤；
B．聲波在同一種介質(zhì)中傳播的速度相同，故B正確；
C．當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于固有頻率時，物體做受迫運(yùn)動的振幅達(dá)到最大值，這種現(xiàn)象稱為共振。所以音樂教室有兩個相同節(jié)拍器，同時工作不屬于共振現(xiàn)象，故C錯誤；
D．聲波是縱波，不是橫波，故D錯誤。
故選B。
5. 智能尋跡小車上裝有傳感器，會自動識別并沿水平面內(nèi)的黑色軌跡行駛，黑色軌跡上標(biāo)有數(shù)值的短線為分值線。比賽時，小車從起點(diǎn)出發(fā)，以停止時車尾越過的最后一條分值線的分?jǐn)?shù)作為得分。為能讓小車及時停下來獲得高分，需要測試小車的剎車性能。小廬同學(xué)在平直路面上做了剎車實驗。圖是剎車過程中位移和時間的比值與t之間的關(guān)系圖像。下列說法正確的是（）
A. 由圖像知剎車過程中加速度大小為2m/s2
B. 從開始剎車時計時經(jīng)2s，位移大小為0.5m
C. 某次得分96分一定是剎車阻力偏小造成的
D. 車輪與地面間的動摩擦因數(shù)大約是 0.1
【答案】B
【解析】
【詳解】A．根據(jù)
可得
由圖像可知
解得
故A錯誤；
B．剎車停止的時間為
從開始剎車時計時經(jīng)過2s車已經(jīng)停止，該車的位移大小為
故B正確；
C．某次得分96分，剎車距離偏大，根據(jù)牛頓第二定律
根據(jù)運(yùn)動學(xué)規(guī)律
知，能是剎車阻力偏小或者是開始剎車時的速度偏大造成的，故C錯誤；
D．動摩擦因數(shù)指沒剎車時對應(yīng)的數(shù)值，剎車后的加速度是1m/s2，而不是滑行的加速度，故D錯誤。
故選B。
6. 我國在探索宇宙文明過程中取得了重大突破，中國科學(xué)院高能物理研究所公布：在四川稻城的高海拔觀測站，成功捕獲了來自天鵝座萬年前發(fā)出的信號。若在天鵝座有一質(zhì)量均勻分布的球形“類地球”行星，其密度為ρ，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T0，引力常量為G，則下列說法正確的是（）
A. 該“類地球”行星的同步衛(wèi)星的運(yùn)行速率為
B. 該“類地球”行星的同步衛(wèi)星的軌道半徑為
C. 該“類地球”行星表面重力加速度在兩極的大小為
D. 該“類地球”行星的衛(wèi)星在行星表面附近做勻速圓周運(yùn)動的速率為
【答案】CD
【解析】
【詳解】A．根據(jù)勻速圓周運(yùn)動線速度公式以及行星的同步衛(wèi)星周期，可知其運(yùn)行速率為
為該“類地球”行星的同步衛(wèi)星的軌道半徑，并不是R，故A錯誤；
B．根據(jù)萬有引力提供向心力
“類地球”行星的質(zhì)量為
該“類地球”行星的同步衛(wèi)星的軌道半徑為
故B錯誤；
C．該“類地球”行星表面重力加速度在兩極處有
解得
故C正確；
D．根據(jù)萬有引力提供向心力
該“類地球”行星的衛(wèi)星在行星表面附近做勻速圓周運(yùn)動的速率為
故D正確。
故選CD。
7. 如圖所示，彈簧的一端固定在豎直墻上，質(zhì)量為M的光滑弧形槽靜止在光滑水平冰面上，底部與水平面相切，一個質(zhì)量為的小球從弧形槽h高處由靜止開始下滑，不計空氣阻力，下列說法正確的是（）
A. 在下滑過程中弧形槽對小球的彈力一定與圓弧面垂直，且彈力始終不做功
B. 小球與彈簧接觸時，彈簧始終處于壓縮狀態(tài)，且小球機(jī)械能一直減小
C. 因小球質(zhì)量小于圓弧槽質(zhì)量，小球與彈簧反彈后一定與圓弧形槽多次相碰
D. 小球離開彈簧后，球和弧形槽系統(tǒng)機(jī)械能守恒，小球不能回到弧形槽h處
【答案】D
【解析】
【詳解】A．因為光滑弧形靜止在光滑水平面上，則可知小球下落，小球和弧形槽整體在水平方向上動量守恒，小球獲得水平向右的速度，弧形槽獲得水平向左的速度，可知在小球下滑的過程中小球給弧形槽做正功，則弧形槽給小球的彈力做負(fù)功，故A錯誤；
B．當(dāng)小球壓縮彈簧的過程中，彈簧和小球組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，但彈簧對小球的彈力做負(fù)功，故小球機(jī)械能減小，當(dāng)小球的速度減小到零之后，不能靜止，反向彈回，此時彈簧對小球的彈力做正功，小球機(jī)械能增加，故B錯誤；
CD．球第一次下滑至底端，向右速度大于圓弧槽速度，經(jīng)彈簧反彈后的小球會追及圓弧槽與之再次碰撞后，質(zhì)量數(shù)值關(guān)系沒明確，所以小球再次向右的速率可能大于圓弧槽也可能小于圓弧槽速率，若大則發(fā)生多次，若小僅發(fā)生一次碰撞；在小球離開彈簧后，只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，故小球和弧形槽組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，由于球與弧形槽組成的系統(tǒng)總動量水平向左，球滑上弧形槽的最高點(diǎn)時兩者共速，則此時共同速度也必須水平向左，則二者從靜止開始運(yùn)動到共速狀態(tài)，系統(tǒng)的動能增加，重力勢能一定要減小，小球上升的最大高度要小于，故C錯誤，D正確。
故選D。
8. 如圖所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表。下列說法正確的是（）
A. 滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑，R0消耗的功率變大
B. 滑動變阻器滑動觸頭P向上滑，電壓表V示數(shù)變大
C. 滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑，電流表A2示數(shù)變小
D. 若閉合開關(guān)S，則電流表A1示數(shù)變大，A2示數(shù)也變大
【答案】B
【解析】
【詳解】A．滑動變阻器的滑動觸頭向上滑，理想變壓器副線圈總電阻增大，副線圈總電流減小，則原線圈的電流變小，故消耗的功率變小，故A錯誤；
B．滑動變阻器的滑動觸頭向上滑，副線圈總電流減小，端分壓減小，則電壓表V示數(shù)變大，故B正確；
C．滑動變阻器的滑動觸頭向上滑，電壓表V示數(shù)變大，端電流增加，則電流表示數(shù)變大，故C錯誤；
D．若閉合開關(guān)，并聯(lián)支路增加，總電阻變小，則副線圈中的電流變大，分壓變大，則分壓變小，電流變小，示數(shù)變??；電流表示數(shù)隨副線圈電流的變大而變大，故D錯誤。
故選B。
二、多項選擇題本題包括2小題，每小題5分，共10分
9. 如圖所示為“中國天眼”維護(hù)時的示意圖。為不損傷望遠(yuǎn)鏡球面，質(zhì)量為m的工作人員被懸在空中的氦氣球拉著，當(dāng)他在離底部有一定高度的望遠(yuǎn)鏡球面上緩慢行走時，氦氣球?qū)ζ溆写笮『銥?，方向豎直向上的拉力作用。為盡可能保護(hù)鏡面，工作人員對鏡面的作用力不超過，若將人視為質(zhì)點(diǎn)。下列說法正確的（）
A. 工作人員緩慢行走時對球面有豎直向下的大小為的作用力
B. 為維修更高處的鏡面，工作人員需獲得豎直向上加速度，此時鏡面安全
C. 設(shè)鏡面為光滑半球形，工作人員從最高處不慎滑下，到達(dá)鏡面底端時鏡面仍安全
D. 設(shè)鏡面光滑，從半球形頂端無初速下滑，水平加速度最大位置處重力功率已減小
【答案】ABD
【解析】
【詳解】A．對工作人員分析可知
求得
工作人員緩慢行走時對球面有豎直向下的大小為的作用力，故A正確；
B．為維修更高處的鏡面，工作人員需獲得豎直向上加速度，由牛頓第二定律可得
求得
，
故B正確；
C．工作人員從最高處不慎滑下，到達(dá)鏡面底端，由動能定理可得
在最低點(diǎn)可得
求得
，
故C錯誤；
D．設(shè)水平加速度最大位置與圓心的連線和水平方向的夾角為，根據(jù)動能定理可得
聯(lián)立求得
當(dāng)時水平加速度最大，設(shè)速度的豎直方向分量最大時物體與圓心的連線和水平方向的夾角為
求得
比較可得
從半球形頂端無初速下滑，水平加速度最大位置處重力功率已減小，故D正確。
故選ABD。
10. 霍爾推進(jìn)器某局部區(qū)域可抽象成如圖所示的模型。Oxy平面內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從O點(diǎn)沿x軸正方向水平入射。入射速度為v0時，粒子沿x軸做直線運(yùn)動；入射速度小于v0時，粒子的運(yùn)動軌跡如圖中的虛線所示，且在最高點(diǎn)與在最低點(diǎn)所受的合力大小相等。不計重力及電子間相互作用。下列說法正確的是（）
A. 電場場強(qiáng)大小E=v0B，粒子帶負(fù)電
B. 若粒子入射速度為，最高的速度為
C. 若粒子在O點(diǎn)無初速釋放，電場力做功最大值2
D. 若粒子在O點(diǎn)無初速釋放，一個周期內(nèi)洛倫茲力的沖量
【答案】AC
【解析】
【詳解】A．當(dāng)入射速度為v0時，粒子沿x軸做直線運(yùn)動，則有
可得電場場強(qiáng)大小為
若入射速度小于v0時，則
且粒子向上偏轉(zhuǎn)，則受到向上的電場力，因為粒子受到的電場力方向與場強(qiáng)方向相反，則粒子帶負(fù)電，故A正確；
B．若粒子入射速度為，可將入射速度分解為水平向右的速度和水平向左的速度，可看成水平向右的勻速直線運(yùn)動和順時針的勻速圓周運(yùn)動，最高的速度為
故B錯誤；
C．若粒子在O點(diǎn)無初速釋放，可分解為水平向右的速度和水平向左的速度，可看成水平向右的勻速直線運(yùn)動和順時針的勻速圓周運(yùn)動，最高點(diǎn)的速度為
電場力做功的最大值為
故C正確；
D．在磁場中運(yùn)動的周期為
電場力沖量的大小為
一個周期內(nèi)洛倫茲力的沖量為
故D錯誤。
故選AC。
三、非選擇題，共5題，58分
11. 某探究小組利用如圖甲所示的實驗裝置探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。首先平衡小車所受的摩擦力，保持砂和砂桶的質(zhì)量一定。接通電源，釋放小車。多次改變小車的質(zhì)量，利用位移傳感器測出對應(yīng)的位移x并描繪x--t圖像。
(1)圖乙為小車質(zhì)量M＝0.4kg時位移傳感器記錄下描繪的x--t圖。由圖可知，此時小車的加速度a＝_____m/s2。
(2)該小組根據(jù)數(shù)據(jù)畫出了加速度a的倒數(shù)和小車質(zhì)量M的圖像如圖丙所示，圖丙中圖線沒有過原點(diǎn)，小組討論后認(rèn)為圖線確實不應(yīng)該過原點(diǎn)。請用所學(xué)知識分析，圖丙中c＝_____，利用題中信息求出實驗中砂和砂桶的質(zhì)量m＝______kg。（結(jié)果保留1位有效數(shù)字，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝10m/s2）
【答案】 ① 2 ②. 0.1 ③. 0.1
【解析】
【詳解】(1)[1]根據(jù)
得
(2)[2]當(dāng)小車質(zhì)量M為0時，此時砂和砂桶僅受重力作用，加速度大小為g，則c為
[3]因為實驗中已平衡小車所受的摩擦力，故此時對進(jìn)行受力分析得
得
12. 測電阻有多種方法。
（1）甲同學(xué)用多用電表歐姆擋直接測量待測電阻的阻值。某次測量時，多用電表表盤指針如圖所示。已知他選用歐姆擋的倍率為“×10”，則的測量值為______Ω。

（2）乙同學(xué)用如圖所示的電路，測量待測電阻的阻值。某次實驗，電流表的示數(shù)為I，電壓表的示數(shù)為U，則電阻的測量值為______。若不考慮偶然誤差，該測量值與的真實值相比______（選填“偏小”或“偏大”）。

（3）丙同學(xué)用如圖所示的電路，測量待測電阻的阻值。操作步驟如下：①先將開關(guān)S接1，調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀出電流表的示數(shù)I；②再將開關(guān)S接2，保持不變，調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的示數(shù)仍為I，記下此時電阻箱的阻值為。則的測量值為______；電流表內(nèi)阻對測量結(jié)果______（選填“有’”或“無”影響。

（4）丁同學(xué)用如圖所示的電路，測量電流計內(nèi)阻的阻值，操作步驟如下：①先閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)，使電流計指針滿偏；②再閉合開關(guān)，保持不變，調(diào)節(jié)使得電流計指針半偏，記下此時的值為，則的測量值為______；若不考慮偶然誤差，電流計內(nèi)阻的測量值______（選填“大于”“等于”或“小于”）其真實值。

【答案】 ①. 60 ②. ③. 偏大 ④. ⑤. 無 ⑥. ⑦. 小于
【解析】
【詳解】（1）[1]的測量值為
（2）[2]根據(jù)歐姆定律，待測電阻
[3]圖乙的誤差來源于電流表的分壓，待測電阻兩端電壓
待測電阻的真實值
所以該測量值與Rx的真實值相比偏大。
（3）[4]根據(jù)“等效法”測電阻的原理可知
[5]由于單刀雙擲開關(guān)從“1”位置扳到“2”位置時，電流表的示數(shù)不變，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知電路中的總電阻不變；由于滑動變阻器的接入電阻，電流表的內(nèi)阻，電源內(nèi)阻不變，因此有
因此電流表內(nèi)阻對實驗測量結(jié)果無影響；
（4）[6]根據(jù)半偏法測電流表內(nèi)阻的原理，電流表內(nèi)阻的測量值
[7]實際上保持R1的阻值不變，再閉合S2時，電路中的總電阻變小，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，總電流將大于Ig；當(dāng)電流表半偏時，通過電阻箱的電流
根據(jù)歐姆定律及并聯(lián)電路的特點(diǎn)得
解得
Rg真＞Rg
即電流計內(nèi)阻的測量值小于其真實值。
13. 寶石外觀光彩奪目，部分原因是由于其特殊的成品形狀可發(fā)生多種光學(xué)效應(yīng)。如圖為某寶石的剖面圖，一條光線由MN邊從空氣射入寶石，入射角i為60°，經(jīng)過折射后，折射角為30°，該折射光線第一次射到OQ邊，剛好發(fā)生全反射。（已知空氣中的光速終c=3×108m/s），求：
（1）該光線在寶石中的速度大??；
（2）sinβ大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【詳解】（1）設(shè)該光線在該寶石的折射率為，速度為，光在邊折射，由折射定律
得
又由
可知
（2）光在邊恰好發(fā)生全反射，有
解得
14. 如圖所示，xOy平面直角坐標(biāo)系第三象限內(nèi)存在沿y軸正方向勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E，第一象限內(nèi)存在垂直坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)磁場（未畫出），MN是長度為L的絕緣擋板，放在第一象限中，使MNPO構(gòu)成邊長為L的正方形。一帶電量為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子，由第三象限中的S點(diǎn)以沿x軸正方向的初速度射出，經(jīng)過一段時間恰好從O位置進(jìn)入第一象限，運(yùn)動到O點(diǎn)的速度為，速度方向與x軸正方向夾角為，帶電粒子與擋板發(fā)生彈性碰撞，經(jīng)過一次碰撞后從P點(diǎn)（L，0）離開第一象限，不計粒子的重力。
（1）求粒子初始位置S的橫坐標(biāo)；
（2）求第一象限中磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與大??；
（3）調(diào)整粒子發(fā)射初速度大小與電場大小，初速度方向與電場方向不變，使粒子仍從O點(diǎn)進(jìn)入第一象限，在M點(diǎn)與擋板第一次發(fā)生碰撞，求發(fā)射初速度大小。
【答案】（1）；（2）磁場方向垂直紙面向里，；（3）
【解析】
【詳解】（1）設(shè)初始位置S與O之間的水平距離為x，豎直距離為y，運(yùn)動時間為t，則
由牛頓第二定律得
水平位移
粒子初始位置S的橫坐標(biāo)為
（2）若粒子要和擋板相碰，受力方向在速度左側(cè)，可得磁場方向垂直紙面向里，帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示
根據(jù)洛倫茲力提供向心力有
由OP點(diǎn)的對稱性可知，帶電粒子和擋板在擋板中點(diǎn)相碰，由幾何關(guān)系可得
設(shè)，可得
則
帶電粒子運(yùn)動半徑為
聯(lián)立解得
（3）根據(jù)題意，做出帶電粒子運(yùn)動軌跡，如圖所示。
根據(jù)幾何關(guān)系有
根據(jù)洛倫茲力提供向心力有
發(fā)射初速度為
解得
15. 如圖甲所示，由粗細(xì)均勻的金屬絲繞制而成的正方形線圈固定在絕緣滑塊上，線圈和滑塊的總質(zhì)量為匝數(shù)為，邊長為，水平面粗糙，滑塊與水平軌道之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5，矩形線圈總阻值，滑塊的右側(cè)有一長為4L、寬為L的長方形磁場區(qū)域。磁場方向垂直紙面向里，且線框的上邊界與磁場區(qū)域的中間線重合?，F(xiàn)給滑塊施加一水平向右的外力，使整個裝置以恒定的速度通過磁場區(qū)域，從線框進(jìn)入磁場瞬間開始計時，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，重力加速度為。求：
（1）正方形線框進(jìn)入磁場時，線框中的電流是多少？
（2）正方形線框剛要全部進(jìn)入磁場時滑塊與地面間摩擦力應(yīng)為多大？
（3）正方形線框從剛進(jìn)入磁場到剛好離開磁場的過程中，外力做的功為多少？
【答案】（1）1A；（2）10.5N；（3）10.1J
【解析】
【詳解】（1）正方形線框剛進(jìn)入磁場時，線框切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢
由閉合電路的歐姆定律可知，線框中的電流
代入數(shù)據(jù)解得
（2）正方形線框全部進(jìn)入磁場所用的時間為
在此時間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，均為；線框?qū)⒁窟M(jìn)入磁場時，右邊導(dǎo)線受到向左的安培力，大小為
線框的上邊所受的安培力向下，大小為
滑塊所受滑動摩擦力為
代入數(shù)據(jù)解得
（3）正方形線框剛進(jìn)入磁場時的外力大小為
代入數(shù)據(jù)解得
線框全部進(jìn)入過程中外力所做的功為
線框整體在磁場中運(yùn)動的時間為
則內(nèi)有
代入數(shù)據(jù)解得
線框中有沿順時針方向的電流，電流大小為
線框完全進(jìn)入磁場瞬間，磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，線框的上邊受到向上的安培力，大小為
則內(nèi)外力做的功
代入數(shù)據(jù)解得
3s后線框中無電流，此時直到線框完全離開磁場，外力做的功
代入數(shù)據(jù)解得
故整個過程外力做的總功為

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