
滿分100分??荚囉脮r(shí)90分鐘。
注意事項(xiàng):
1.答題前,考生務(wù)必用0.5毫米黑色簽字筆將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)、座號(hào)填寫(xiě)在規(guī)定的位置上。
2.回答選擇題時(shí),用2B鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑,如需改動(dòng),用橡皮擦干凈后,再選涂其它答案標(biāo)號(hào)。
3.回答非選擇題時(shí),必須用0.5毫米黑色簽字筆作答(作圖除外),答案必須寫(xiě)在答題卡各題目指定區(qū)域內(nèi)相應(yīng)的位置;如需改動(dòng),先劃掉原來(lái)的答案,然后再寫(xiě)上新的答案,不能使用涂改液,膠帶紙,修正帶和其他筆。
一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題,每小題3分,共24分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。)
1. 下列與電、磁相關(guān)的實(shí)例應(yīng)用中利用電磁感應(yīng)原理的是( )
①圖甲中揚(yáng)聲器把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音信號(hào)
②圖乙中磁電式電流表指針偏轉(zhuǎn)
③圖丙中利用電磁爐加熱鐵鍋內(nèi)食物
④圖丁中動(dòng)圈式話筒把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化成電流信號(hào)
A. ①②B. ②③C. ①④D. ③④
【答案】D
【解析】
【詳解】圖甲和圖乙都是利用磁場(chǎng)對(duì)電流的作用原理,圖丙和圖丁是利用電磁感應(yīng)原理。
故選D。
2. 如圖所示,某次短道速滑接力賽中,在水平冰面上“交棒”運(yùn)動(dòng)員用力推前方“接棒”運(yùn)動(dòng)員,不計(jì)冰面阻力和空氣阻力,兩運(yùn)動(dòng)員之間的相互作用力始終在同一水平線上,在兩運(yùn)動(dòng)員“交接棒”的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( )
A. 兩運(yùn)動(dòng)員速度變化量的大小一定相等
B. 兩運(yùn)動(dòng)員動(dòng)量變化量的大小一定相等
C. 兩運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能變化量的大小一定相等
D. 兩運(yùn)動(dòng)員的加速度一定始終等大反向
【答案】B
【解析】
【詳解】AD.兩運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量不一定相等,加速度不一定相等,相同時(shí)間內(nèi),加速度大的運(yùn)動(dòng)員速度變化量大,AD錯(cuò)誤;
B.由于不計(jì)冰面阻力和空氣阻力,兩運(yùn)動(dòng)員組成的系統(tǒng)在水平方向不受外力,動(dòng)量守恒,故兩運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)量變化量的大小一定相等,B正確;
C.“交棒”運(yùn)動(dòng)員用力推前方“接棒”運(yùn)動(dòng)員,要消耗體內(nèi)的化學(xué)能,轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的機(jī)械能,故系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒,兩運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能變化量大小不一定相等,D錯(cuò)誤。
故選B。
3. 如圖所示為“嫦娥六號(hào)”月球探測(cè)器沿橢圓軌道環(huán)月繞行的示意圖,,為橢圓軌道長(zhǎng)軸端點(diǎn),、為橢圓軌道短軸端點(diǎn),探測(cè)器沿圖中箭頭所示方向運(yùn)行。已知探測(cè)器繞行周期為,若只考慮月球?qū)μ綔y(cè)器的引力作用,下列說(shuō)法正確的是( )
A. 探測(cè)器在點(diǎn)和點(diǎn)的加速度相同
B. 探測(cè)器在點(diǎn)的速度小于在點(diǎn)的速度
C. 探測(cè)器在點(diǎn)的機(jī)械能等于在點(diǎn)的機(jī)械能
D. 探測(cè)器從點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)行時(shí)間為
【答案】C
【解析】
【詳解】A.探測(cè)器在點(diǎn)和點(diǎn)的受力方向不同,則加速度不相同,故A錯(cuò)誤;
B.根據(jù)開(kāi)普勒第二定律可知,探測(cè)器在點(diǎn)的速度大于在點(diǎn)的速度,故B錯(cuò)誤;
C.探測(cè)器只有引力做功,則探測(cè)器在點(diǎn)的機(jī)械能等于在點(diǎn)的機(jī)械能,故C正確;
D.探測(cè)器是c點(diǎn)的速度最小,則探測(cè)器從點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)行時(shí)間大于,故D錯(cuò)誤;
故選C。
4. 某物體在時(shí)刻由靜止開(kāi)始做直線運(yùn)動(dòng),其加速度與時(shí)間的關(guān)系圖像如圖所示,下列說(shuō)法正確的是( )
A. 第1s內(nèi),物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
B. 第2s內(nèi),物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)
C. 第3s末,物體運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變
D. 第5s末,物體的瞬時(shí)速度為零
【答案】D
【解析】
【詳解】A.第1s內(nèi),物體加速度逐漸增大,不是勻加速直線運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;
B.第2s內(nèi),物體加速度不變,做勻加速直線運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;
C.圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積代表速度的變化,可知0~3s速度一直沿正方向增大,故C錯(cuò)誤;
D.根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系可知5s末的加速度為-4,圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積代表速度的變化,則5s內(nèi)速度變化為
物體由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),則第5s末,物體的瞬時(shí)速度為零,故D正確;
故選D。
5. 如圖所示,粗糙斜面置于粗糙水平地面上,輕繩跨過(guò)光滑的定滑輪,一端懸掛物塊,另一端與斜面上的物塊相連,滑輪左側(cè)的輕繩與斜面平行,整個(gè)裝置保持靜止?fàn)顟B(tài)。已知物塊的質(zhì)量為,物塊的質(zhì)量為,斜面傾角,物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù),最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,,,下列說(shuō)法正確的是( )
A. 地面對(duì)斜面的摩擦力大小為12
B. 斜面對(duì)物塊的摩擦力大小為12
C. 若剪斷輕繩,則地面對(duì)斜面的摩擦力大小為0
D. 若剪斷輕繩,則斜面對(duì)物體摩擦力大小為6.4
【答案】C
【解析】
【詳解】A.對(duì)物體A受力分析,根據(jù)平衡條件可得輕繩的拉力為
BC整體受力分析,根據(jù)平衡條件可得,水平方向上,地面對(duì)C的摩擦力與輕繩在水平方向的分力平衡,即
A錯(cuò)誤;
B.對(duì)B受力分析可得
解得
B錯(cuò)誤;
D.剪斷輕繩,B受到的最大靜摩擦力
故物體B靜止在斜面上,此時(shí)受到的摩擦力為
D錯(cuò)誤。
C.剪斷輕繩,因B靜止在斜面上,BC整體受力分析,水平方向整體不受外力,故地面對(duì)C的摩擦力為零,C正確;
故選C。
6. 如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為,原線圈輸入交流電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為,、是阻值均為的定值電阻。則該理想變壓器的輸入功率為( )
A. 5B. C. 2.5D.
【答案】A
【解析】
【詳解】A.根據(jù)題意知輸入電壓為
根據(jù)理想變壓器原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系有
解得
根據(jù)歐姆定律
又
解得
該理想變壓器的輸入功率等于輸出功率
故選A。
7. 加速度計(jì)是無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)中不可或缺的傳感器之一。如圖所示為加速度計(jì)測(cè)量豎直軸向加速度的部件示意圖,質(zhì)量塊上下兩側(cè)與兩根豎直的輕彈簧連接,兩根彈簧的另一端分別固定在外殼上。固定在質(zhì)量塊上的指針可指示彈簧的形變情況,彈簧始終處于彈性限度內(nèi),通過(guò)信號(hào)系統(tǒng)顯示出質(zhì)量塊受到除重力外的力產(chǎn)生的加速度,加速度的方向豎直向上時(shí)為正值。下列說(shuō)法正確的是( )
A. 當(dāng)無(wú)人機(jī)懸停在空中時(shí),
B. 當(dāng)無(wú)人機(jī)自由下落時(shí),
C. 當(dāng)時(shí),無(wú)人機(jī)處于失重狀態(tài)
D. 當(dāng)時(shí),無(wú)人機(jī)處于失重狀態(tài)
【答案】C
【解析】
【詳解】A.當(dāng)無(wú)人機(jī)懸停在空中時(shí),彈簧的彈力的合力與重力平衡,故重力以外的力的合力
通過(guò)信號(hào)系統(tǒng)顯示出質(zhì)量塊受到除重力外的力產(chǎn)生的加速度
A錯(cuò)誤;
B.當(dāng)無(wú)人機(jī)自由下落時(shí),彈簧的合力為零,通過(guò)信號(hào)系統(tǒng)顯示出質(zhì)量塊受到除重力外的力產(chǎn)生的加速度為零,B錯(cuò)誤;
C.當(dāng)時(shí),彈簧彈力的合力為0.5mg,小于物體的重力,無(wú)人機(jī)處于失重狀態(tài),C正確;
D.當(dāng)時(shí),彈簧彈力的合力為1.5mg,大于物體的重力,無(wú)人機(jī)處于超重狀態(tài),D錯(cuò)誤。
故選C。
8. 如圖所示,傾角為的足夠長(zhǎng)斜面固定在水平地面上,點(diǎn)位于斜面上P點(diǎn)正上方處,可視為質(zhì)點(diǎn)的小球在豎直平面內(nèi)從點(diǎn)以大小為的速度向各個(gè)方向拋出時(shí),均能落在斜面上。重力加速度,,則小球從拋出到落在斜面上的最短時(shí)間為( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【詳解】點(diǎn)到斜面的距離恒為
分析可知,要使小球到達(dá)斜面的時(shí)間最短,應(yīng)將小球沿垂直斜面向下的方向拋出,設(shè)小球在垂直斜面方向的加速度為,根據(jù)牛頓第二定律
解得
方向垂直斜面向下,當(dāng)小球沿垂直斜面向下的方向拋出時(shí),歷時(shí)到達(dá)斜面,到達(dá)斜面時(shí)速度大小為,根據(jù)
解得
根據(jù)
解得
故選A。
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)但選不全的得2分,有錯(cuò)選或不答的得0分)
9. 如圖所示為處于靜電平衡狀態(tài)的金屬導(dǎo)體周?chē)碾妶?chǎng)分布示意圖,M為金屬導(dǎo)體內(nèi)的一點(diǎn),N、P為電場(chǎng)中的兩個(gè)點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是( )
A. M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度
B. M點(diǎn)的電勢(shì)高于P點(diǎn)的電勢(shì)
C. 帶負(fù)電的試探電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能
D. 帶負(fù)電的試探電荷在N點(diǎn)的電勢(shì)能大于在P點(diǎn)的電勢(shì)能
【答案】BC
【解析】
【詳解】A.處于靜電平衡狀態(tài)的金屬導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為0,則M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,故A錯(cuò)誤;
BCD.處于靜電平衡狀態(tài)的金屬導(dǎo)體為等勢(shì)體,根據(jù)沿電場(chǎng)方向電勢(shì)逐漸降低可知,M、N、P三點(diǎn)的電勢(shì)大小關(guān)系為
根據(jù),可知帶負(fù)電的試探電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能,帶負(fù)電的試探電荷在N點(diǎn)的電勢(shì)能小于在P點(diǎn)的電勢(shì)能,故BC正確,D錯(cuò)誤。
故選BC
10. 如圖甲所示,用材料和粗細(xì)均相同的金屬導(dǎo)線制成的單匝矩形線框固定在水平絕緣桌面上,線框兩長(zhǎng)邊中點(diǎn)所在直線一側(cè)區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),時(shí)磁場(chǎng)方向垂直于桌面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像如圖乙所示。已知線框長(zhǎng)為,寬為,單位長(zhǎng)度電阻為,則在時(shí)間內(nèi),下列說(shuō)法正確的是( )
A. 俯視桌面,線框中感應(yīng)電流的方向始終為逆時(shí)針?lè)较?br>B. 線框中感應(yīng)電流的大小為
C. 線框受到的安培力大小恒為
D. 通過(guò)導(dǎo)線某橫截面的電荷量為
【答案】ABD
【解析】
【詳解】A.由圖乙可知磁場(chǎng)先垂直桌面向上減小,后垂直于桌面向下增大,故磁通量先向上減小,后向下增大,由楞次定律定律可知,俯視桌面,線框中感應(yīng)電流的方向始終為逆時(shí)針?lè)较?,故A正確;
B.線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
感應(yīng)電流
故B正確;
C.左右兩邊線框受到的安培力大小相等,方向相反,故整個(gè)線框受到的安培力大小等于下邊線框所受的安培力,因?yàn)殡娏骱愣ú蛔?,磁感?yīng)強(qiáng)度大小在變化,故安培力為變力,故C錯(cuò)誤;
D.通過(guò)導(dǎo)線某橫截面的電荷量
故D正確。
故選ABD。
11. 如圖甲所示,輕質(zhì)彈簧的一端固定在傾角為θ的固定光滑斜面底端,另一端自然伸長(zhǎng)??梢暈橘|(zhì)點(diǎn)的物塊從斜面上離彈簧最上端一定距離處由靜止釋放,在下滑過(guò)程中,物塊的動(dòng)能Ek與位移x的關(guān)系如圖乙所示,0~x1之間的圖像為直線,x1~x3之間的圖像為曲線,其中x2對(duì)應(yīng)圖像最高點(diǎn),Ek0為已知量。已知彈簧的彈性勢(shì)能(k為彈簧的勁度系數(shù),x為彈簧的形變量),重力加速度為g,在物塊下滑過(guò)程中,彈簧始終在彈性限度內(nèi)。下列說(shuō)法正確的是( )
A. 物塊的機(jī)械能守恒
B. 彈簧的勁度系數(shù)為
C. 物塊加速度的最大值為
D. 物塊動(dòng)能的最大值為
【答案】BD
【解析】
【詳解】A.物塊在下滑過(guò)程中當(dāng)受到彈簧的彈力作用時(shí),彈力對(duì)物塊做負(fù)功,所以物塊的機(jī)械能減少,故A錯(cuò)誤;
B.0~x1階段有
在x2位置有
所以彈簧的勁度系數(shù)為
故B正確;
C.當(dāng)物塊運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),彈簧壓縮到最短,加速度最大,則
根據(jù)牛頓第二定律可得
聯(lián)立可得
故C錯(cuò)誤;
D.當(dāng)物塊運(yùn)動(dòng)到x2位置時(shí),動(dòng)能最大,則
聯(lián)立解得
故D正確。
故選BD。
12. 如圖所示,圓心為,半徑為的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為。一帶正電的粒子以初速度從點(diǎn)射入磁場(chǎng),當(dāng)圓心到入射方向所在直線的垂直距離為時(shí),粒子離開(kāi)磁場(chǎng)的速度方向偏轉(zhuǎn)了,不計(jì)粒子重力,下列說(shuō)法正確的是( )
A. 該粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑為
B. 該粒子的比荷為
C. 該粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期為
D. 只改變粒子入射速度的方向,當(dāng)圓心到入射方向所在直線的垂直距離為時(shí),粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)
【答案】AD
【解析】
【詳解】A.作出粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示
由題可知
解得
由幾何知識(shí)可得
根據(jù)題意可知
所以
粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑為
A正確;
B.洛倫茲力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,則有
解得
B錯(cuò)誤;
C.根據(jù)周期公式
解得
C錯(cuò)誤;
D.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)時(shí),運(yùn)動(dòng)軌跡的弦最長(zhǎng),如圖所示
由正弦定理可得
解得
所以圓心到入射方向所在直線的垂直距離為
D正確。
故選AD。
三、非選擇題(本題共6小題,共60分)
13. 如圖甲所示為“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。其中小車(chē)與車(chē)中砝碼的質(zhì)量為,槽碼的質(zhì)量為m,重力加速度為。某同學(xué)在已經(jīng)平衡摩擦力的情況下,將槽碼所受的重力當(dāng)作細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力F,多次改變槽碼的質(zhì)量,測(cè)得多組拉力F與對(duì)應(yīng)的小車(chē)加速度,描繪出如圖乙所示的圖像。
(1)圖丙是某次實(shí)驗(yàn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶(部分)。A、B、、、E為紙帶上標(biāo)出的連續(xù)5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔均為0.10s,從圖中給定的數(shù)據(jù),可求出小車(chē)加速度的大小是________(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);
(2)圖乙中AB段出現(xiàn)彎曲的原因是________;
(3)圖乙中,該同學(xué)利用加速度較小的幾組數(shù)據(jù)擬合了一條直線,過(guò)點(diǎn)作橫軸的垂線,垂足為,垂線與段交于點(diǎn),則________(用、表示)。
【答案】(1)0.80
(2)小車(chē)和砝碼的質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)大于槽碼的質(zhì)量
(3)
【解析】
【小問(wèn)1詳解】
根據(jù)逐差法可知加速度為
【小問(wèn)2詳解】
根據(jù)牛頓第二定律有
解得
可知圖乙中AB段出現(xiàn)彎曲的原因是小車(chē)和砝碼的質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)大于槽碼的質(zhì)量。
【小問(wèn)3詳解】
圖中PN對(duì)應(yīng)小車(chē)合力為懸掛物的重力mg時(shí)的加速度a1,即mg=Ma1
解得
圖中QN對(duì)應(yīng)小車(chē)的實(shí)際加速度a2,設(shè)此時(shí)細(xì)線的拉力為T(mén);
對(duì)小車(chē)有T=Ma2
對(duì)懸掛物有mg-T=Ma2
解得
聯(lián)立解得
結(jié)合圖像斜率的含義,可得
則
14. 電子體溫計(jì)中常用的測(cè)溫元器件是熱敏電阻。某物理興趣小組利用熱敏電阻隨溫度變化的規(guī)律,設(shè)計(jì)制作了一個(gè)簡(jiǎn)易電子體溫計(jì),其原理圖如圖甲所示,所用熱敏電阻Rt的阻值隨溫度t變化的規(guī)律如圖乙所示。還準(zhǔn)備了如下器材:
A.干電池組(電動(dòng)勢(shì)E=3.0V,內(nèi)阻r=1.2Ω)
B.表頭G(滿偏電流6.0mA,內(nèi)阻Rg=36Ω)
C.電阻箱R1(最大阻值9999.9Ω)
D.電阻箱R2(最大阻值9999.9Ω)
E.開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線若干
(1)要將表頭G量程擴(kuò)大為60mA,則電阻箱R1接入的阻值為_(kāi)_______Ω;
(2)現(xiàn)保持電阻箱R1的阻值不變,如圖丙所示,在表頭上4mA處標(biāo)注38℃,則應(yīng)將電阻箱R2的阻值調(diào)為_(kāi)_______Ω;
(3)按照表頭上的刻線標(biāo)注的溫度值是________(選填“均勻”或“不均勻”)的;
(4)若電子體溫計(jì)使用一段時(shí)間后,干電池組電動(dòng)勢(shì)不變,內(nèi)阻增大,則體溫的測(cè)量值將________(選填“大于”、“小于”或“等于”)真實(shí)值。
【答案】(1)4.0 (2)30.2
(3)不均勻 (4)小于
【解析】
【小問(wèn)1詳解】
根據(jù)電流表改裝特點(diǎn)可知
代入數(shù)據(jù)解得
【小問(wèn)2詳解】
保持電阻箱R1的阻值不變,在表頭上4mA處標(biāo)注38℃,此時(shí)回路中電流為40mA,由圖可知,Rt阻值為40Ω,根據(jù)閉合電路歐姆定律有
代入數(shù)據(jù)解得
【小問(wèn)3詳解】
由于Rt隨溫度變化不是均勻變化,所以按照表頭上的刻線標(biāo)注的溫度值是不均勻的。
【小問(wèn)4詳解】
若電子體溫計(jì)使用一段時(shí)間后,干電池組電動(dòng)勢(shì)不變,內(nèi)阻增大,根據(jù)
可知,Rt的真實(shí)值偏小,則溫度偏大,所以體溫的測(cè)量值將小于真實(shí)值。
15. 如圖甲所示為“襄陽(yáng)炮”的示意圖,其工作原理簡(jiǎn)化為圖乙所示。支架固定在水平地面上,輕桿AB可繞水平軸在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng),AO和BO的長(zhǎng)度分別為和L。A端石袋內(nèi)裝有石塊,B端固定重物。發(fā)射前在外力作用下輕桿與水平方向夾角為,并保持靜止。解除外力后,當(dāng)輕桿自由轉(zhuǎn)到豎直時(shí)石塊被水平拋出,石塊擊中墻壁時(shí)的速度方向與水平方向夾角為。已知重力加速度為,石塊在最高點(diǎn)被水平拋出的速度大小為,不計(jì)石袋質(zhì)量,忽略空氣阻力及轉(zhuǎn)軸的摩擦,求
(1)石塊拋出后在空中運(yùn)動(dòng)的水平距離;
(2)石塊與重物的質(zhì)量之比。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小問(wèn)1詳解】
擊中墻壁時(shí)的豎直速度
可得
根據(jù)
可得
石塊拋出后在空中運(yùn)動(dòng)的水平距離
【小問(wèn)2詳解】
由機(jī)械能守恒定律
其中
解得石塊與重物的質(zhì)量之比為
16. 如圖所示,“日”字型線框水平放置在光滑絕緣水平面上,、、、、、、的長(zhǎng)度均為,、、三條邊的電阻均為,其余邊的電阻不計(jì)。線框在外力的作用下以速度勻速向右進(jìn)入一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域(足夠大),線框邊與磁場(chǎng)邊界平行,磁場(chǎng)方向垂直于水平面向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為。從邊開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)到邊剛要進(jìn)入磁場(chǎng)之前的過(guò)程中,求
(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大??;
(2)線框所受安培力的大??;
(3)邊上產(chǎn)生的焦耳熱。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小問(wèn)1詳解】
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有
解得
小問(wèn)2詳解】
線框的總電阻為
根據(jù)歐姆定律有
根據(jù)安培力公式為
解得
【小問(wèn)3詳解】
根據(jù)串并聯(lián)電路電流關(guān)系有
線框運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
根據(jù)焦耳定律有
解得
17. 如圖甲所示的空間直角坐標(biāo)系中,均與軸垂直的平面和平面把空間分為I,II,III三個(gè)區(qū)域,平面與軸交于點(diǎn),區(qū)域I內(nèi)存在沿軸正向的勻強(qiáng)電場(chǎng)(大小未知),區(qū)域II內(nèi)存在沿軸方向交替變化的磁場(chǎng),區(qū)域III內(nèi)同時(shí)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向與軸垂直,且與軸正向和軸正向的夾角均為,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向與軸垂直,且與軸正向和軸負(fù)向的夾角均為。質(zhì)量為,電荷量為的帶正電粒子從負(fù)半軸上的點(diǎn)由靜止釋放,點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離為,粒子經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)的速度大小為。區(qū)域II內(nèi)當(dāng)磁場(chǎng)沿軸負(fù)向時(shí)取為正值,以粒子經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)為時(shí)刻,交替變化的磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示(為已知量),區(qū)域III內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。不計(jì)粒子的重力,不考慮場(chǎng)的邊緣效應(yīng),求
(1)區(qū)域I內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大??;
(2)若帶電粒子在時(shí)刻恰好到達(dá)分界面,求
①,之間的距離;
②時(shí)刻,帶電粒子與分界面之間的距離。
【答案】(1)
(2)①②(或)
【解析】
【小問(wèn)1詳解】
由動(dòng)能定理
解得
【小問(wèn)2詳解】
洛倫茲力提供向心力或
解得
由于
粒子經(jīng)過(guò)后的運(yùn)動(dòng)可分解為沿軸正方向的速度為的勻速直線運(yùn)動(dòng)和速度為的勻速圓周運(yùn)動(dòng)
,
根據(jù),
可得
解得(或)
18. 如圖所示為某軌道示意圖,圓心為的四分之一圓弧軌道的下端與水平軌道相制于點(diǎn),圓心為的四分之一圓弧軌道的上端與水平軌道相切于點(diǎn),軌道、之間為一水平傳送帶,兩端分別與水平軌道和平滑連接,段水平。軌道的半徑為,軌道的半徑為,、之間傳送帶的長(zhǎng)度為,表面粗糙,軌道其余部分均光滑。將質(zhì)量為的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從點(diǎn)由靜止釋放,當(dāng)傳送帶不動(dòng)時(shí),滑塊運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力恰好為零。重力加速度,不計(jì)空氣阻力,求
(1)滑塊經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)速度的大??;
(2)滑塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù);
(3)若傳送帶以大小為的速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),滑塊從點(diǎn)由靜止釋放后,試討論:
①滑塊在段的落點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離與的關(guān)系;
②滑塊與傳送帶之間因摩擦而產(chǎn)生的熱量與的關(guān)系。
【答案】(1)
(2) (3)見(jiàn)解析
【解析】
【小問(wèn)1詳解】
根據(jù)題意可知滑塊經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)重力提供向心力有
解得
【小問(wèn)2詳解】
滑塊從點(diǎn)到點(diǎn),由動(dòng)能定理可得
解得
【小問(wèn)3詳解】
滑塊從點(diǎn)到點(diǎn),由動(dòng)能定理可得
解得
若滑塊在傳送帶上一直加速,根據(jù)動(dòng)能定理
解得
①i若,滑塊在傳送帶上一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
可得
則
解得
ii若,滑塊在傳送帶上先做勻加速直線運(yùn)動(dòng),和傳送帶共速后做勻速直線運(yùn)動(dòng)
解得
iii若,滑塊傳送帶上先做勻減速直線運(yùn)動(dòng),和傳送帶共速后做勻速直線運(yùn)動(dòng)
解得
iv若,滑塊在傳送帶上一直做勻減速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)
解得
②i若
對(duì)滑塊根據(jù)牛頓第二定律
解得
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式
解得
物塊和傳送帶的相對(duì)位移為
則
熱量
可得
ii若
根據(jù)
可得
則,
熱量,
iii若
,
,
,
iv若
,
,
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