高二物理
試卷滿(mǎn)分100分 考試時(shí)間75分鐘
一、單選題：本大題共4小題，共16分。
1.關(guān)于教材中的四幅插圖，下列說(shuō)法正確的是( )
A. 圖甲：當(dāng)搖動(dòng)手柄使得蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框會(huì)反向轉(zhuǎn)動(dòng)
B. 圖乙：給真空冶煉爐通入高頻交流電，金屬塊因?yàn)闇u流產(chǎn)生大量熱量，從而冶煉金屬
C. 圖丙：在蹄形磁鐵兩極間自由轉(zhuǎn)動(dòng)的銅盤(pán)，如果忽略摩擦，銅盤(pán)會(huì)一直轉(zhuǎn)動(dòng)下去
D. 圖丁：微安表的表頭在運(yùn)輸時(shí)要把兩個(gè)正、負(fù)接線(xiàn)柱用導(dǎo)線(xiàn)連在一起從而保護(hù)電表指針，這是利用了電磁驅(qū)動(dòng)原理
2.如圖所示，L是直流電阻可忽略的線(xiàn)圈，a、b、c是三個(gè)相同的小燈泡，下列說(shuō)法正確的是( )
A. 開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，c燈立即亮，a、b燈逐漸變亮
B. 開(kāi)關(guān)S閉合電路穩(wěn)定后，a、b燈都亮，c燈不亮
C. 開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，流過(guò)a燈的電流方向與原來(lái)相反
D. 開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，流過(guò)c燈的電流方向與原來(lái)相反
3.在水平地面上，兩個(gè)具有相同初動(dòng)量而質(zhì)量不同的物體在大小相等的阻力作用下最后停下來(lái)。則質(zhì)量大的物體( )
A. 滑行的距離小B. 滑行的時(shí)間長(zhǎng)
C. 滑行過(guò)程中的加速度大D. 滑行過(guò)程中的動(dòng)量變化快
4.如圖所示，絕緣水平面上固定兩根間距為3m的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的左端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)接有電動(dòng)勢(shì)E=15V、內(nèi)阻r=0.5Ω的直流電源和電阻箱R?，F(xiàn)把一均勻?qū)w棒PQ垂直放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒的質(zhì)量為0.4kg，接入電路的電阻為4.5Ω，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，兩者間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ= 33，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g=10m/s2。導(dǎo)軌間分布著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，將電阻箱的阻值調(diào)為R=2.5Ω時(shí)，改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向，使導(dǎo)體棒剛要向右運(yùn)動(dòng)，則此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的最小值及磁場(chǎng)方向與軌道平面的夾角分別為
A. 13T，與軌道平面成60°斜向左上方
B. 33T，與軌道平面成60°斜向左上方
C. 13T，與軌道平面成30°斜向左上方
D. 33T，與軌道平面成30°斜向左上方
二、多選題：本大題共4小題，共24分。
5.對(duì)一定質(zhì)量的物體，下列說(shuō)法正確的是( )
A. 物體的動(dòng)能發(fā)生變化，其動(dòng)量一定變化B. 物體的動(dòng)量發(fā)生變化，其動(dòng)能一定變化
C. 物體的動(dòng)能不變，其動(dòng)量一定不變D. 物體的動(dòng)量不變，其動(dòng)能一定不變
6.如圖甲所示的LC振蕩電路中，通過(guò)P點(diǎn)的電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，若把通過(guò)P點(diǎn)向右的電流規(guī)定為電流i的正方向，則( )
A. 1.5ms至2ms內(nèi)，由于電流在減小，可推斷磁場(chǎng)能在減小
B. 1ms至1.5ms內(nèi)，電容器極板上電荷量減小
C. 0至0.5ms內(nèi)，電容器C正在充電
D. 0.5ms至1ms內(nèi)，電容器上極板帶正電
7.如圖甲所示，L1、L2、L3是三個(gè)相同的燈泡，L1與理想變壓器的原線(xiàn)圈串聯(lián)接在電壓隨時(shí)間變化關(guān)系如圖乙所示的電源兩端，L2和L3并聯(lián)后與阻值R=50Ω的電阻串聯(lián)接在變壓器副線(xiàn)圈上，三個(gè)燈泡恰好都正常發(fā)光。理想交流電流表的示數(shù)為0.4A。下列說(shuō)法正確的是( )
A. 電阻R中電流方向每秒鐘變化5次B. 變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)之比為2:1
C. 燈泡L3中電流的最大值為 210AD. 電阻R兩端電壓的有效值為20V
8.如圖所示，“U”形光滑金屬直導(dǎo)軌傾斜放置，寬為L(zhǎng)，其所在平面與水平面的夾角為θ=30°；互相平行的矩形區(qū)域Ⅰ、Ⅱ的寬均為d，兩個(gè)區(qū)域邊界均垂直于導(dǎo)軌，區(qū)域Ⅰ下邊界與區(qū)域Ⅱ上邊界間的距離為2d；區(qū)域Ⅰ、Ⅱ內(nèi)均有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一質(zhì)量為m的金屬桿平行于區(qū)域Ⅰ邊界，在區(qū)域Ⅰ上方導(dǎo)軌上某位置由靜止釋放，進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ時(shí)的速度相等。已知金屬桿在導(dǎo)軌間的電阻為R，與導(dǎo)軌接觸良好，且始終與磁場(chǎng)邊界平行，其它電阻不計(jì)，重力加速度大小為g。則金屬桿
A. 穿過(guò)區(qū)域Ⅰ、Ⅱ過(guò)程中產(chǎn)生的總熱量為3mgd
B. 穿過(guò)區(qū)域Ⅰ、Ⅱ過(guò)程中產(chǎn)生的總熱量為6mgd
C. 靜止釋放時(shí)距區(qū)域Ⅰ上邊界的距離小于m2gR24B4L4
D. 靜止釋放時(shí)距區(qū)域Ⅰ上邊界的距離大于m2gR24B4L4
三、填空題：本大題共3小題，共12分。
9.一個(gè)質(zhì)量為0.15kg的壘球以15m/s的速度飛來(lái)，被球棒以30m/s的速度反向擊回．以壘球初速度方向?yàn)檎?，在球棒擊球過(guò)程中，壘球的末動(dòng)量為_(kāi)_____kg?m/s，球棒的動(dòng)量變化量為_(kāi)_____ kg?m/s．
10.回旋加速器工作原理如圖所示。已知兩個(gè)D形金屬扁盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于盒底面，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，離子源置于D形盒的中心附近，若離子源射出粒子的電量為q，質(zhì)量為m，最大回轉(zhuǎn)半徑為R，其運(yùn)動(dòng)軌道如圖所示。若π為已知量，則兩盒所加交流電的頻率為_(kāi)______________，粒子離開(kāi)回旋加速器時(shí)的動(dòng)能為_(kāi)___________。
11.如圖所示，在光滑的水平面上，有一靜止的小車(chē)，甲、乙兩人分別站在小車(chē)左、右兩端。當(dāng)他倆同時(shí)開(kāi)始相向而行時(shí)，發(fā)現(xiàn)小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)，乙的動(dòng)量______甲的動(dòng)量，乙對(duì)小車(chē)的作用力的沖量______甲對(duì)小車(chē)的作用力的沖量。(均選填“大于”“等于”或“小于”)
四、實(shí)驗(yàn)題：本大題共2小題，共13分。
12.我們可以通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)來(lái)探究“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”。
①接好電路后，合上開(kāi)關(guān)瞬間，電流表指針__________(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)；合上開(kāi)關(guān)，電路穩(wěn)定后，電流表指針__________(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)；
②如果合上開(kāi)關(guān)后，將原線(xiàn)圈A迅速插入副線(xiàn)圈B時(shí)，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)指針向右偏了一下。那么在原線(xiàn)圈插入副線(xiàn)圈后，將滑動(dòng)變阻器滑片迅速向右移動(dòng)時(shí)，電流計(jì)指針將向________偏(選填“右”或“左”)。
③A線(xiàn)圈插入B線(xiàn)圈后，閉合開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器觸頭從最左端滑到最右端，第一次快速滑動(dòng)，第二次滑動(dòng)較慢，兩情況下線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小關(guān)系是E1_______E2；通過(guò)線(xiàn)圈導(dǎo)線(xiàn)橫截面電荷量的大小關(guān)系是q1______q2。(均填“大于”、“等于”或“小于”)
13.某校物理學(xué)習(xí)小組在測(cè)某霍爾元件時(shí)，如圖甲所示，在一矩形金屬薄片的P、Q間通入電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B，在M、N兩側(cè)面間出現(xiàn)電壓UH，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)，UH稱(chēng)為霍爾電壓，且滿(mǎn)足UH=kIBd，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，將P、Q間通入電流I，同時(shí)把外加與薄片垂直向下的磁場(chǎng)B的霍爾元件當(dāng)成電源連接成如圖乙所示電路圖，則
(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)出霍爾元件厚度如圖丙所示，則d=_______mm；
(2)M面的電勢(shì)_________(填“高”“低”或“等”)于N面的電勢(shì)；
(3)按照?qǐng)D丁連接好實(shí)物圖：
改變電阻箱的阻值R。記錄相應(yīng)電壓表的讀數(shù)U，多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出1U?1R圖像如圖戊所示，截距為b，則霍爾電壓UH=_______，霍爾系數(shù)k=_______(用題中的符號(hào)表示)。
五、計(jì)算題：本大題共3小題，共35分。
14.如圖所示，空間存在豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，一單匝邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的正方形線(xiàn)框abcd放在水平桌面上，在水平外力作用下從左邊界以速度v勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，當(dāng)cd邊剛好進(jìn)入磁場(chǎng)后立刻撤去外力，線(xiàn)框ab邊恰好到達(dá)磁場(chǎng)的右邊界，然后將線(xiàn)框以ab邊為軸，以角速度ω勻速翻轉(zhuǎn)到圖示虛線(xiàn)位置．已知線(xiàn)框與桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，磁場(chǎng)寬度大于L，線(xiàn)框電阻為R，重力加速度為g，求：
(1)當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，ab兩端的電壓Uab；
(2)水平拉力F的大小和磁場(chǎng)的寬度d；
(3)勻速翻轉(zhuǎn)過(guò)程中線(xiàn)框產(chǎn)生的熱量Q．
15.如圖所示，一質(zhì)量m=2kg的物塊在水平地面上運(yùn)動(dòng)，物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1．t=0時(shí)，物塊的速度大小v0=4m/s，方向水平向右．此時(shí)對(duì)物體施加一外力F，F(xiàn)隨時(shí)間t的變化關(guān)系滿(mǎn)足F=3?0.5t(N).規(guī)定向右為正方向，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g=10m/s2，求：
(1)0～6s外力F的沖量大小I；
(2)物塊向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度的最大值v；
(3)從零時(shí)刻到速度為零所用的時(shí)間t．
16.如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在輻向電場(chǎng)，電場(chǎng)方向由圓心沿半徑向外，電場(chǎng)強(qiáng)度大小E隨距離x的變化如圖乙所示。圓形區(qū)域外存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一質(zhì)量為m，電荷量為+q的帶電粒子，從圓心O點(diǎn)由靜止釋放，粒子沿半徑OP運(yùn)動(dòng)至虛線(xiàn)邊界上的P點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)再返回電場(chǎng)，粒子每次到達(dá)O點(diǎn)后沿進(jìn)入電場(chǎng)的路徑返回磁場(chǎng)，最后剛好沿PO方向回到O點(diǎn)，這個(gè)過(guò)程中粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間記為t0(未知)。已知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B= E0m3Rq，不計(jì)帶電粒子的重力。求：
(1)帶電粒子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度v0大小;
(2)t0的大小;
(3)若改變帶電粒子的釋放位置，將帶電粒子在OP之間的某點(diǎn)Q(圖中未標(biāo)出)釋放，粒子經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后沿PQ方向第一次回到釋放點(diǎn)Q，該過(guò)程粒子在磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為4t0。求粒子釋放點(diǎn)Q到P點(diǎn)的可能距離。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A、圖甲：當(dāng)搖動(dòng)手柄使得蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致鋁框的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力，鋁框會(huì)同向轉(zhuǎn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B、圖乙：給真空冶煉爐通入高頻交流電，爐內(nèi)的金屬中會(huì)產(chǎn)生渦流，會(huì)產(chǎn)生大量熱量，從而冶煉金屬，故B正確；
C、圖丙：在蹄形磁鐵兩極間自由轉(zhuǎn)動(dòng)的銅盤(pán)，就算摩擦極小，也會(huì)因產(chǎn)生感應(yīng)電流，在電磁阻尼的作用下很快停下，故C錯(cuò)誤；
D、圖?。何脖淼谋眍^在運(yùn)輸時(shí)要把兩個(gè)正、負(fù)接線(xiàn)柱用導(dǎo)線(xiàn)連在一起，運(yùn)輸過(guò)程中導(dǎo)線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感應(yīng)線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流，線(xiàn)圈受到的安培力會(huì)阻礙線(xiàn)框的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以保護(hù)電表指針，這是利用了電磁阻尼原理，故D錯(cuò)誤。
故選：B。
首先明確題目考查的知識(shí)點(diǎn)，然后逐一分析每個(gè)選項(xiàng)，根據(jù)電磁感應(yīng)、渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)等電磁學(xué)的基本概念和應(yīng)用來(lái)判斷每個(gè)選項(xiàng)的正確性。
本題主要考查電磁感應(yīng)、渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)等電磁學(xué)的基本概念和應(yīng)用。
2.【答案】C
【解析】解：A、開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，a、b燈立即亮，線(xiàn)圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增大，使得c燈逐漸變亮，故A錯(cuò)誤；
B、開(kāi)關(guān)S閉合至電路穩(wěn)定后，L相當(dāng)于導(dǎo)線(xiàn)，則三燈都亮，故B錯(cuò)誤；
CD、開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，b燈立即熄滅，線(xiàn)圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原電流的減小，則電流將在線(xiàn)圈與a、c燈之間形成新的回路，流過(guò)a燈的電流方向與原來(lái)相反，流過(guò)c燈的電流方向與原來(lái)相同，故C正確、D錯(cuò)誤。
故選：C。
當(dāng)S閉合或斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)線(xiàn)圈L的電流發(fā)生變化，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化，根據(jù)楞次定律，線(xiàn)圈將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，阻礙原電流的變化，據(jù)此分析燈的亮暗變化。
本題考查通斷電自感。自感現(xiàn)象，是特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，基本解題思路仍是應(yīng)用楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行求解。
3.【答案】A
【解析】解：A、根據(jù)P=mv，EK=12mv2可知，EK=P22m，則可知，初動(dòng)量相同，質(zhì)量大的物體速度小；根據(jù)動(dòng)能定理可知：?fL=0?EK=P22m，則可知，質(zhì)量大的物體滑行的距離小；故A正確；
B、根據(jù)動(dòng)量定理可知，?ft=0?P，因動(dòng)量相同，故滑行時(shí)間相同，故B錯(cuò)誤；
C、因阻力相同，由牛頓第二定律可知，質(zhì)量大的加速度小，故C錯(cuò)誤；
D、因兩物體均停止，所以滑行過(guò)程中動(dòng)量變化相同，因滑行時(shí)間相同，故動(dòng)量變化相同，故D錯(cuò)誤。
故選：A。
明確動(dòng)量和動(dòng)能的關(guān)系對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理直接列式，求出位移表達(dá)式分析；也可以先對(duì)木塊受力分析，求出合力，再根據(jù)牛頓第二定律求得加速度，再結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出位移表達(dá)式分析。
對(duì)于動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，有時(shí)既可以用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解，也可以用動(dòng)能定理和動(dòng)量定理求解，選擇動(dòng)能定理求解可以不涉及加速度和時(shí)間，較為簡(jiǎn)潔。
4.【答案】A
【解析】設(shè)安培力F的方向與導(dǎo)軌平面成α角度時(shí)斜向右上時(shí)，安培力具有最小值，F(xiàn)=BIL，I=Er+R棒+R=2A，
根據(jù)平衡條件有Fcsα=μ(mg?Fsinα)，整理得F=μmgμsinα+csα=μmg μ2+1sinα+60°，
當(dāng)α=30°時(shí)，F(xiàn)最小，為F=2N，
可得B=13T，根據(jù)左手定則，B的方向與軌道平面成60°斜向左上方。
故選A。
5.【答案】AD
【解析】解：A、對(duì)于一定質(zhì)量的物體，物體的動(dòng)能發(fā)生變化，則速度的大小一定變化，則動(dòng)量一定變化．故A正確．
B、物體的動(dòng)量發(fā)生變化，可能是速度的方向發(fā)生變化，若大小不變，則動(dòng)能不變．故B錯(cuò)誤．
C、物體的動(dòng)能不變，可能速度大小不變，方向在改變，則動(dòng)量在變化．故C錯(cuò)誤．
D、物體的動(dòng)量不變，則速度不變，可知?jiǎng)幽芤欢ú蛔儯蔇正確．
故選：AD．
動(dòng)量P=mv，是矢量，有大小有方向；動(dòng)能Ek=12mv2，是標(biāo)量，只有大小沒(méi)有方向．
解決本題的關(guān)鍵知道速度變化時(shí)，可能是速度方向變化，可能是速度大小變化，可能是速度大小和方向都改變．知道動(dòng)量是矢量，動(dòng)能是標(biāo)量．
6.【答案】AB
【解析】解：A.從1.5ms到2ms，電流減小，是充電過(guò)程，磁場(chǎng)能減小轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，故A正確；
B.從1ms到1.5ms，電流增大，是放電過(guò)程，電容器極板上電荷量減小，故B正確；
C.從0到0.5ms，電流增大，為放電過(guò)程，故C錯(cuò)誤；
D.從0.5ms到1ms，電流減小，應(yīng)為充電過(guò)程，電流方向不變，電容器上極板帶負(fù)電，故D錯(cuò)誤。
故選：AB。
A、充電過(guò)程，磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能；
B、放電過(guò)程，電容器極板上電荷量減?。?br>CD、根據(jù)電流的變化判斷充電還是放電。
本題主要考查學(xué)生對(duì)于電磁振蕩圖像的理解。
7.【答案】BD
【解析】A、由題圖乙可知，交變電流的周期為0.2s，頻率為5Hz，電阻R中電流方向每秒鐘變化10次，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;
B、由于三個(gè)燈泡中的電流相等，所以變壓器原、副線(xiàn)圈中的電流之比為1:2，
變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)之比n1:n2=2:1，選項(xiàng)B正確;
C、由燈泡L3中電流為0.2A可知，燈泡L3中電流的最大值為 25A，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;
D.電阻R兩端電壓的有效值為U2=I2R=0.4×50V=20V故D正確。故選BD。
8.【答案】AD
【解析】由題意可知，金屬桿進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ時(shí)的速度相等，在區(qū)域Ⅰ、Ⅱ運(yùn)動(dòng)情況相同，穿過(guò)區(qū)域Ⅰ、Ⅱ過(guò)程中產(chǎn)生的熱量相同。從區(qū)域Ⅰ的上邊界運(yùn)動(dòng)到區(qū)域Ⅱ的上邊界過(guò)程，減少的重力勢(shì)能等于增加的熱量，Q1=mg?3dsinθ=32mgd，總熱量為3mgd，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤;
進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ時(shí)的速度相等，說(shuō)明金屬桿剛進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ時(shí)一定是減速運(yùn)動(dòng)，故BIL>mgsinθ，設(shè)剛進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ時(shí)的速度大小為v，由I=BLυR，
則v >mgR2B2L2。設(shè)自由釋放時(shí)距區(qū)域Ⅰ上邊界的距離為x，mgxsinθ=12mv2，解得x>m2gR24B4L4，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。
填空題：每空2分
9.【答案】?4.5；?6.75
10.【答案】Bq2πm； q2B2R22m。
11.【答案】大于 大于
每空1分，共5分
【答案】①偏轉(zhuǎn)；不偏轉(zhuǎn)；
②右；
③大于；等于
13.每空2分，共8分
【答案】(1)0.520；(2)低；(3)1b；dBIb。
14.（10分=3分+3分+4分）
【答案】解：(1)ab邊相當(dāng)于電源，根據(jù)切割公式，有：
E=BLv
根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：
I=ER=BLvR
根據(jù)歐姆定律，有：
Uab=I×34R=34BLv
(2)根據(jù)平衡條件，有：
F=FA+μmg=B2L2vR+μmg
撤去拉力后，線(xiàn)框勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度為?μg，根據(jù)速度位移關(guān)系公式，有：
x1=v22μg
所以：d=L+v22μg
(3)
線(xiàn)框在繞ab軸翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，Em=BL2ω，有效值：
E= 22BL2ω
時(shí)間t=14T=π2ω
產(chǎn)生焦耳熱：
Q=I2Rt=E2Rt=πB2L4ω4R；
答：
(1)當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，ab兩端的電壓Uab為34BLv；
(2)水平拉力F的大小為B2L2vR+μmg，磁場(chǎng)的寬度d為L(zhǎng)+v22μg；
(3)整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的總熱量Q為πB2L4ω4R；
15.（10分=2分+4分+4分）
【答案】解：(1)當(dāng)t=6s時(shí)，F(xiàn)=0N，
外力F的沖量是圖示三角形面積，I=3×6×12=9 N·s．
(2)物塊合外力為零時(shí)，速度最大， F=μmg，
將F=3?0.5t代入解得： t1=2s，
從t=0到速度最大，t=0時(shí) F0=3N，t1=2s時(shí)F1=2N，
由動(dòng)量定理， F0+F12t1?μmgt1=mv?mv0，
解得：v=4.5m/s。
(3)從零時(shí)刻到速度為零，外力F的沖量I=F0+F22t=3t?14t2 (N·s)
由動(dòng)量定理I?μmgt =0?mv0
解得：t =8s
16.（15分=3分+6分+6分）
【答案】解：(1)根據(jù)乙圖，圖中圖線(xiàn)所圍成面積代表電勢(shì)差，則UOP=E0R2 1分
由動(dòng)能定理可得qUOP=12mv02 1分
解得v0= E0Rqm 1分
(2)設(shè)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，由向心力公式得qv0B=mv02r 解得r= 3R， 1分
根據(jù)題意作軌跡圖，
設(shè)∠O1OP= θ ，由幾何關(guān)系可知tanθ=rR 1分
解得 θ=π3
所以∠MOP=2π3，
粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程所轉(zhuǎn)過(guò)的角度為θ0=3×[2π?(π?2π3)]=5π 1分
粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)總時(shí)間t0=θ02πT 1分
粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期為T(mén)=2πrv 1分
解得t0=5π 3mRqE0 1分
(3)如圖，
設(shè)改變釋放位置后，粒子在磁場(chǎng)中第一次從S點(diǎn)回到電場(chǎng)區(qū)域，令∠SOP=β，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓弧所對(duì)圓心角為α，根據(jù)題意可知：
nβ=m×2π
α=2π?(π?β)
聯(lián)立以上公式得：n(α?π)=m×2π 1分
粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)總時(shí)間為4t0，所以:nα=20π 1分
將nα=20π帶入n(α?π)=m2π，可得：20?n=2m
其中n和m均為正整數(shù)，由題意可知π

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