2018-2019学年浙江省“温州十五校联合体”高二下学期期中考试物理试题 解析版

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文档介绍

2018-2019学年浙江省“温州十五校联合体”高二下学期期中考试物理试题 解析版

‎2018学年第二学期“温州十五校联合体”期中考试联考 高二年级物理学科 试题 一、选择题 I(本题共13小题,每小题3分,共39分.每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)‎ ‎1.为了纪念物理学家的贡献,很多物理量的单位都以物理学家的名字作为单位,下列以物理学家名字作为单位的选项中,属于物理学基本单位的是( )‎ A. 牛顿 B. 库仑 C. 安培 D. 特斯拉 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】以物理学家名字作为单位,且属于物理学基本单位的是安培,故选C.‎ ‎2.如图喷出的水做斜抛运动,如果不计空气阻力,下列关于处于最高点水滴的速度与加速度说法正确的是( )‎ A. 速度大小和加速度大小均为零 B. 速度大小为零,加速度大小不为零 C. 速度大小不为零,加速度大小为零 D. 速度大小和加速度大小均不为零 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】处于最高点的水滴有水平速度,即速度不为零;加速度始终为g,不为零;故选D.‎ ‎3.物理量的正负号表示特定的物理意义,下列物理量中的正负号含义说法正确的是( )‎ A. 相对于同一零势点,电势能Ep=-7J比Ep=3J小 B. 磁通量有正负之分,磁通量是矢量 C. 力是矢量,-3 N比-5 N大 D. 功是标量,F1对物体做正功,F2对物体做负功,F1做功一定大于F2做的功 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A.电势能的正负号表示大小,则相对于同一零势点,电势能Ep=-7J比Ep=3J小,选项A正确;‎ B.磁通量无正负之分,磁通量是标量,选项B错误;‎ C.力是矢量,符号表示方向,则-3 N比-5 N小,选项C错误;‎ D.功是标量,符号只表示功的正负,不表示大小,若F1对物体做正功,F2对物体做负功,F1做的功不一定大于F2做的功,选项D错误.‎ ‎4.关于物理学史实,下列说法正确的是( )‎ A. 伽利略用理想实验方法研究得到,自由落体运动是一种匀加速直线运动 B. 奥斯特首先发现了电流的磁效应,打开了研究电与磁联系的大门 C. 牛顿发现了万有引力定律,并用实验得到了万有引力常数G D. 法拉弟发现了电磁感应现象,并预言了电磁波的存在 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.伽利略采用了一个巧妙的方法,用来“冲淡”重力。他让铜球沿阻力很小的斜面滚下,小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多,所以时间长,容易测量,伽利略将实验结论进行合理的外推,得到自由落体的运动规律,而不是直接得到自由落体运动的规律。故A错误;‎ B.奥斯特首先发现了电流的磁效应,打开了研究电与磁联系的大门,选项B正确;‎ C.牛顿发现了万有引力定律,卡文迪许用实验得到了万有引力常数G,选项C错误;‎ D.法拉弟发现了电磁感应现象,麦克斯韦预言了电磁波的存在,选项D错误.‎ ‎5.如图所示,自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的半径不一样,它们的边缘有三个点A、B、C,轮子转动时,下列说法正确的是( )‎ A. A点的线速度比C点的线速度大 B. A点的角速度比C点的角速度大 C. A点的向心加速度比B点的向心加速度大 D. A点的向心加速度比C点的向心加速度小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A. A点与B点是同缘转动,线速度相等;BC两点的角速度相等,根据v=ωr可知B点的线速度小于C点的线速度,则A点的线速度比C点的线速度小,选项A错误;‎ B.根据v=ωr可知A点的角速度小于B点,则A点的角速度比C点的角速度小,选项B错误;‎ C.根据可知,A点的向心加速度比B点的向心加速度小,选项C错误;‎ D.根据a=ω2r可知,C点的加速度大于B点的加速度,则 A点的向心加速度比C点的向心加速度小,选项D正确.‎ ‎6.如图所示为战士用头将四块砖顶在竖直墙上,苦练头功的照片。假设每块砖的质量均为m,砖与墙面、砖与砖、砖与头的动摩擦因数均为,每块砖均处于静止状态,下列说法正确的是( )‎ A. 墙壁对砖的摩擦力大小为 B. 砖对墙壁的摩擦力方向竖直向下 C. 当战士顶砖块的力增大时,墙壁对砖的摩擦力也增大 D. 保持其它条件不变,要让砖均保持静止,越大,战士顶砖块需要的力也越大。‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.对4块砖头受力分析可知:2f=4mg,可知墙壁对砖的摩擦力大小为f=2m g,选项A错误;‎ B.墙对砖头的摩擦力方向向上,则砖对墙壁的摩擦力方向竖直向下,选项B正确;‎ C.由上述分析可知,当战士顶砖块的力增大时,墙壁对砖的摩擦力不变,选项C错误;‎ D.保持其它条件不变,要让砖均保持静止,则需要最大静摩擦力等于砖头的重力,即需满足,越大,战士顶砖块需要的力也越小,选项D错误。‎ ‎7.如图所示,电路两端的电压为U,安培表内阻不计,定值电阻与电动机绕线电阻的阻值均为R,当开关S断开时,电流表的示数I1,此时定值电阻上消耗的功率为;当开关S合上后,电动机正常转动,电路两端的电压不变,此时电流表的示数和电动机的输入功率为,则下列关系式正确的是 ( ) ‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】当开关S断开时,电流表的示数,此时定值电阻上消耗的功率为;当开关S合上后,电阻R上的电流不变,仍为,而电动机上的电流,可知;,故选C.‎ ‎8.地球、木星、哈雷彗星绕太阳运行示意图如图所示,地球、木星的公转轨道可近似看作圆,哈雷彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆,它的半长轴约为地球公转半径的18倍,A点为它的近日点,B点为它的远日点。下列说法正确的是( )‎ A. 木星绕太阳的线速度大于地球绕太阳的线速度 B. 哈雷彗星最近出现的时间是1986年,下次飞近地球的时间约为2020年 C. 哈雷彗星在B点的线速度大于在A点的线速度 D. 木星绕太阳的加速度小于地球绕太阳的加速度 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.根据可知,木星绕太阳的线速度小于地球绕太阳的线速度,选项A错误;‎ B.根据开普勒第三定律:,解得,则哈雷彗星最近出现的时间是1986年,下次飞近地球的时间约为2062年,选项B错误;‎ C.根据开普勒第二定律可知,哈雷彗星在B点的线速度小于在A点的线速度,选项C错误;‎ D.根据可知木星绕太阳加速度小于地球绕太阳的加速度,选项D正确.‎ ‎9.交通部门常用测速仪来检测车速,如图所示,测速仪固定,一辆汽车正在向测速仪做匀速直线运动,某一时刻t=0时,测速仪发出一超声波脉冲,t=0.6s时测速仪接收到经汽车反射的超声波脉冲,t=1.8s时测速仪再次发出一超声波脉冲,t=2.2s时测速仪再次接收到经汽车反射的第二个超声波脉冲。假设超声波的速度为340m/s,根据以上测量数据,下列判断与计算正确是:( )‎ A. 被测汽车速度20m/s B. 被测汽车速度为21.25m/s C. 被测汽车第一次反射超声波脉冲时,离测速仪的距离为204m D. 被测汽车二次反射超声波脉冲的时间差为1.6s ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】汽车收到第一次信号时,经过的时间为,距测速仪s1=v波t1=340m/s×0.3s=102m;汽车收到第二次信号时,经过的时间为,距测速仪s2=v波t2=340m/s×0.2s=68m;汽车收到两次信号距离测速仪的距离差s=s1-s2=102m-68m=34m,经过时间t=2.0s-0.3s=1.7s,汽车的速度 ‎,选项A正确,B错误;由以上分析可知,被测汽车第一次反射超声波脉冲时,离测速仪的距离为102m;被测汽车二次反射超声波脉冲的时间差为1.7s,故CD错误。‎ ‎10.A、B二点放等量正负电荷,O为AB连线中点,ADB为以O为圆心的半圆,OD连线垂直AB,C点位于OB之间。下列说法正确的是( )‎ A. O点的电势大于D点的电势 B. O点的电场强度大于C点的电场强度 C. 保持正电荷A位置不变,负电荷从B点移到D点,O点的电场强度不变 D. 保持正电荷A位置不变,负电荷从B点移到D点,O点的电势保持不变 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.因OD是等量异种电荷连线的中垂线,可知OD是等势面,即O点的电势等于D点的电势,选项A错误;‎ B.因C点的电场线较O点密集,可知O点的电场强度小于C点的电场强度,选项B错误;‎ C.开始时O点的场强为,保持正电荷A位置不变,负电荷从B点移到D点,O点的电场强度变为,选项C错误;‎ D.开始时O点的电势为零;保持正电荷A位置不变,负电荷从B点移到D点,O点的电势仍为零,选项D正确;‎ ‎11.发光二极管简称为LED,它被称为第四代照明光源或绿色光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。如图为某LED的伏安特性曲线,根据此伏安特性曲线,下列说法错误的是( )‎ A. 当LED两端电压2V以下时,通过LED的电流几乎为零 B. 当LED两端电压为3.0V时,它消耗功率约为0.15W C. 如果把电压3V-3.5V段近似看作直线,那么这一电压范围内,电阻几乎保持不变,其电阻约为2.5Ω D. LED的电阻随接入两端电压的增大而减小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.由图像可知,当LED两端电压2V以下时,通过LED的电流几乎为零,选项A正确;‎ B.当LED两端电压为3.0V时,电流为50mA,则它消耗功率为P=IU=3×0.05W=0.15W,选项B正确;‎ C.如果把电压3V-3.5V段近似看作直线,那么这一电压范围内,电阻几乎保持不变,其电阻约为,选项C正确;‎ D.由图像可知,在电压3V-3.5V范围内,LED的电阻与接入两端电压的大小无关,选项D错误.‎ ‎12.如图所示,光滑绝缘细杆水平放置,通电长直导线竖直放置,稍稍错位但可近似认为在同一竖直平面上,一质量为m带正电的小环套在细杆上,以初速度v0向右沿细杆滑动依次经过A、O、B点(小环不会碰到通电直导线),O点为细杆与直导线交错点,A、B是细杆上以O点为对称的二点。已知通电长直导线中电流方向向上,它在周围产生的磁场的磁感应强度,式中k是常数、I是导线中的电流、r为点到导线的距离。下列说法正确的是(  ) ‎ A. 小球先做加速运动后做减速运动 B. 从A点向O点靠近过程中,小环对桌面的压力不断增大 C. 离开O点向B运动过程中,小环对桌面的压力不断增大 D. 小环在A、B两点对细杆压力大小相等,方向相反 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.由右手定则可知,直导线左侧的磁场向外,右侧磁场向里,当小球从A点向右运动时,在直导线左侧时受洛伦兹力向下,在直导线右侧时受洛伦兹力向上,可知小球做匀速运动,选项A错误;‎ B.从A点向O点靠近过程中,由于磁场逐渐增强,向下的洛伦兹力变大,可知小环对细杆的压力不断增大,选项B正确;‎ C.离开O点向B运动过程中,由于磁场逐渐减弱,向上的洛伦兹力逐渐减小,则小环对细杆的压力可能不断增大,也可能先减小后增大,选项C错误;‎ D.小环在A点时洛伦兹力向下,则球对杆的压力一定向下;在B点时洛伦兹力方向向上,则球对杆的压力可能向上,也可能向下,也可能为零,则选项D错误.‎ ‎13.如图所示,在匀速转动的电动机带动下,足够长的水平传送带以恒定速率v1匀速向右运动,一质量为m的滑块从传送带右端以水平向左的速率v2滑上传送带,最后滑块返回传送带的右端。关于这一过程的下列判断与计算,其中正确的是( )‎ A. 如果v2v1,此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为 D. 滑块与传送带间摩擦产生的热量跟滑块与传送带的动摩擦因素有关, 在保持v1、 v2不变的条件下,动摩擦因素越大,产生的热量也越多 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由于传送带足够长,滑块减速向左滑行,直到速度减为零,然后物体会在滑动摩擦力的作用下向右加速,由于v2v1,滑块减速向左运动的时间,此过程中与传送带的相对位移:;向右运动当速度与传送带共速时的时间为,此过程中与传送带的相对位移:,则此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为:,选项C错误;由以上的分析可知,选项D错误.‎ 二、选择题II(本题共3小题,每小题2分,共6分。每小题列出四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得2分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)‎ ‎14.下列说法正确的是(   )‎ A. 医学诊断时用“B 超”仪器探测人体内脏,是利用超声波的多普勒效应 B. 图(a)中如果灯泡灯丝突然烧断,会引起原线圈电流突然增大 C. 图(b)中磁铁上下振动时,磁铁下端放一金属线圈,让磁铁振动时穿过它,它将对磁铁产生明显的阻尼 D. 图(c)中LC振荡电路中,如果磁场在增大,那么电容器在放电且电容器上极板带负电 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.医学诊断时的“彩超”是利用超声波的多普勒效应,与探测人体内脏用的“B 超”仪器是不同的,选项A错误;‎ B.图(a)中如果灯泡灯丝突然烧断,变压器的次级电流变为零,则原线圈电流也会变为零,选项B错误;‎ C.图(b ‎)中磁铁上下振动时,根据楞次定律,线圈中产生感应电流,使磁铁始终受到阻碍,时而体现引力,时而体现斥力,导致电流做功,从而使系统的机械能转化为内能;下面的线圈会阻碍磁铁运动,对磁铁产生明显的阻尼,选项C正确;‎ D.图(c)中LC振荡电路中,如果磁场在增大,则电流在增大,那么电容器在放电且电容器上极板带负电,选项D正确。‎ ‎15.如图所示是一玻璃球体,O为球心,cO水平,入射光线ab与cO平行,入射光线ab包含a、b两种单色光,经玻璃球折射后色散为a、b两束单色光。下列说法正确的是(   )‎ A. a光在玻璃球体内的波长大于b光在玻璃球体内的波长 B. 上下平移入射光线ab,当入射点恰当时,折射光线a或b光可能在球界面发生全反射 C. a光在玻璃球内的传播速度大于b光在玻璃球内的传播速度 D. 在同一双缝干涉实验中,仅把a光照射换用b光,观察到的条纹间距变大 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A.由图可知,b光的折射程度比a光大,可知玻璃对b光的折射率比a光大,b光的频率较大,则b光的波长较小,选项A正确;‎ B.因光线ab从玻璃球中出射时的入射角等于进入玻璃球中的折射角,可知此角总小于临界角,则折射光线a或b光不可能在球界面发生全反射,选项B错误;‎ C.根据v=c/n可知,因为玻璃对b光的折射率比a光大,则a光在玻璃球内的传播速度大于b光在玻璃球内的传播速度,选项C正确;‎ D.根据可知,因b光的波长较小,则在同一双缝干涉实验中,仅把a光照射换用b光,观察到的条纹间距变小,选项D错误。‎ ‎16.S1和S2为同一均匀介质中的两个振源,S1位于坐标原点,S2位于x=10m处,t=0时振源S1从平衡位置开始向上做简谐运动,形成的简谐波向+x方向传播,振幅为10cm,振源频率为0.5Hz。1秒后,振源S2也做同样的简谐运动,形成的简谐波向-x方向传播,t=6s时两波的波峰首次相遇。则下列说法正确的是( )‎ A. 由于不是同时起振的,所以这两列波相遇时不会发生干涉现象 B. 这两列波在介质中的波长为0.5m C. 这两列波在介质中的传播速度均为1m/s D. t=10s时,x=2m处质点的位移为0‎ ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.两列波的频率相同,则这两列波相遇时会发生干涉现象,选项A错误;‎ BC.由,且,解得v=1m/s,λ=2m,选项B错误,C正确;‎ D.t=10s时,由s1产生的波向右传播的距离为10m=5λ;由s2产生的波向左传播的距离为9m=4λ;则由两列波在x=2m处引起的振动位移均为零且方向相反,可知此时在x=2m处质点的位移为0,选项D正确.‎ 三、实验题(本题共3小题,共14分)‎ ‎17.(1)如图,下列实验器材中,在“探究加速度与力、质量的关系”、“探究做功与速度变化的关系”、“验证机械能守恒定律”三个学生实验中都必须要选用的是___________(填器材编号)‎ ‎(2)如图所示为实验过程中得到的其中一条纸带,所用电源频率为50Hz,纸带上的点为实际打出的点,则打点计时器打F点时纸带的瞬时速度为___________m/s,此纸带最有可能是以下三个实验中的______ 实验得到的。 ‎ A.探究加速度与力、质量的关系 ‎ B.探究做功与速度变化的关系 C.验证机械能守恒定律 ‎(3)“探究做功与速度变化的关系”实验中,图中橡皮条与小车连接方式正确的是______; (左右二图为A、B连接方式的放大图)实验操作中需平衡小车受到的摩擦力,其目的是___________ ‎ A.防止小车不能被橡皮筋拉动 B.保证橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功 C.防止纸带上打点不清晰 ‎【答案】 (1). BC (2). 1.15m/s (3). C (4). A (5). B ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)三个学生实验中都必须要选用的是电火花打点计时器和刻度尺,故选BC.‎ ‎(2)打点计时器打F点时纸带的瞬时速度为;因,则可知, 此纸带最有可能是验证机械能守恒定律时得到的纸带,故选C.‎ ‎(3)此实验中的橡皮条不能与小车一端固定住,必须要使得小车能脱离橡皮条,所以图A是正确的。实验操作中需平衡小车受到的摩擦力,其目的是保证橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功,故选B.‎ ‎18.(1)在 “描绘小灯泡伏安特性曲线”‎ ‎ 实验中,某同学为了更准确选取电压表和电流表的合适量程,决定先用多用电表测量小灯泡的阻值。在使用前发现多用电表指针位置如图A所示,该同学应该调节哪个旋钮_____(选“①”或者“②”);开关闭合前,小宇、小杰两位同学的电路连接分别如图B、C所示,其中连线正确的是____(填“B”或“C”)。‎ ‎(2)某实验小组做“测定电池的电动势和内阻”的实验电路如图所示,已知保护电阻R0=2 Ω。根据实验数据获得U-I图象如图所示,则电动势E=______V,内阻r=______Ω。(保留二位有效数字)该实验小组又将锌、铜两电极插入水果中,制作成一个“水果电池”,如图,他们直接使用多用电表直流“2.5 V”挡测量,多用电表指针的位置如图所示,则测量结果为________V。‎ ‎【答案】 (1). ① (2). C (3). 3.0 (4). 1.6~1.8 均可 (5). 0.70‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由A图可知,使用前指针不指零,应调机械调零旋钮①进行机械调零;此实验中要得到多组测量数据,滑动变阻器要采用分压电路,故应该选择C;‎ ‎(2)由图像可知,E=3.0V; ;由图可知水果电池的测量结果为0.70V.‎ ‎19.在学校实验周中,某实验小组同学对以前做过的部分实验做复习与拓展。‎ ‎(1)他们选用如图(a)可拆变压器做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验,实验电路图如图(b),实验时n1=800匝,n2=400匝,断开K,接通电源,观察电压表的读数为6V,则下列哪一选项,可能是可拆变压器的输入电压有效值______ 。‎ A.3V B. V C.12 V D.15 V 灯泡的额定电压也为6V,闭合K,灯泡能否正常发光________。(填:“能”或“不能”)‎ ‎(2)他们在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中,实验小组又利用单摆周期公式来测量当地的重力加速度g。为使测量结果更准确,利用多组数据求平均值的办法来测定g值。小组二位成员分别设计了如下的记录表格,你认为表_______(填“A”或“B”)设计得比较合理。‎ 完成单摆实验后,他们又做了“探究弹簧振子周期与振子质量关系”的拓展实验。他们将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂,下端系上质量为m 的小球,将小球向下拉离平衡位置后松开,小球上下做简谐运动,用停表测量周期T,在图所示的_______位置作为计时的开始与终止更好。[选填“(a)”、“(b)”或“(c)”] ‎ ‎【答案】 (1). D (2). 不能 (3). B (4). (b)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据解得,考虑到可拆变压器漏磁等问题,则可拆变压器的输入电压有效值应该大于12V,故选D.若灯泡的额定电压也为6V,闭合K,灯泡两端的电压也会小于6V,不能正常发光;‎ ‎(2)此实验中不能取摆长和周期的平均值来计算重力加速度,只能通过每次的摆长和周期求解每次的重力加速度的值,然后取重力加速度的平均值,故选B;振子通过平衡位置时作为计时的起点最好,故选(b)。‎ 四、计算题(本题共4小题,共41分)‎ ‎20.如图所示为四旋翼无人机,它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,目前正得到越来越广泛的应用。一架质量m=2kg的无人机,能提供向上最大的升力为32N。现让无人机在地面上从静止开始竖直向上运动,25s后悬停在空中,执行拍摄任务。前25s内运动的v - t图像如图所示,在运动时所受阻力大小恒为无人机重的0.2倍,g取10 m/s2。求:‎ ‎(1)从静止开始竖直向上运动,25秒内运动的位移 ‎(2)加速和减速上升过程中提供的升力 ‎(3)25s后悬停在空中,完成拍摄任务后,关闭升力一段时间,之后又重新启动提供向上最大升力.为保证安全着地,求无人机从开始下落到恢复升力的最长时间t(设无人机只做直线下落)‎ ‎【答案】(1)70m。(2)加速过程升力为25.6N 减速过程升力为F2=23.2N (3)s ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由v - t图像面积可得,无人机从静止开始竖直向上运动,25秒内运动的位移为70m。 ‎ ‎(2)由图象知,加速过程加速度为m/s2,加速过程升力为 ,有:‎ ‎,‎ 得:25.6N ‎ 由图象知,减速过程中加速度大小为: m/s2,减速过程升力为F2,‎ 有:,‎ 得:F2=23.2N ‎ ‎(3)设失去升力下降阶段加速度为a3,mg-f=ma3,得:a3=8m/s2;‎ 恢复最大升力后加速度为a4,则:‎ ‎,‎ 得:a4=8m/s2;‎ 根据对称性可知,应在下落过程的中间位置恢复升力,‎ 由,得:s ‎21.如图所示,一轨道由半径为0.8m的四分之一竖直圆弧轨道AB和水平直轨道BC在B点平滑连接而成,现有一质量为0.2kg的小物块从A点无初速度释放,BC 段长L BC =0.50m,小物块与BC 段的动摩擦因数为 μ=0.5,小物块滑离C点后恰好落在半径也为0.8m的凹形半圆面上的最底点D处,CE为凹形半圆直径且水平。求 ‎(1)小物块运动至C点的速度大小;‎ ‎(2)经过圆弧上的B点时,小物块对B点的压力大小。‎ ‎(3)小物块在圆弧轨道上克服摩擦力所做的功 ‎(4)若小物块在A点下落时给它一个向下的速度,小物块能否垂直打在凹形半圆面时(速度方向与凹形半圆面垂直)?如能请求出该情形小物块经过B点的速度大小,如不能请说明原因。‎ ‎【答案】(1)(2)4.25N (3)(4)不能 如能垂直落在凹形半圆面上,速度方向与凹形半圆面垂直,那么速度的反方向延长线会经过凹形半圆面圆心,而根据平抛运动的特点,速度的反方向延长线应与水平位移的中点相交,二者矛盾,所以小物块不可能垂直落在凹形半圆面。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)从C到D平抛分析,由,,‎ 代入数据解得:m/s ‎(2)从B到C分析:‎ ‎ ,,‎ 代入数据解得:m/s B点分析:,‎ 代入数据解得:N,‎ 根据牛顿第三定律小物块对B点的压力大小为4.25N ‎(3)从A到B分析:,‎ 代入数据解得:J ‎(4)不能;如能垂直落在凹形半圆面上,速度方向与凹形半圆面垂直,那么速度的反方向延长线会经过凹形半圆面圆心,而根据平抛运动的特点,速度的反方向延长线应与水平位移的中点相交,二者矛盾,所以小物块不可能垂直落在凹形半圆面。‎ ‎22.如图半径为l=0.5m的圆形金属导轨固定在水平面上,一根长也为l=0.5m,电阻R=1Ω的金属棒ab一端与导轨接触良好,另一端固定在圆心处的导电转轴上,由电动机A带动以角速度旋转,在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面,大小为B1=0.6T、方向竖直向下的匀强磁场。另有一质量为m=0.1kg、电阻R=1Ω的金属棒cd搁置在等高的挡条上,并与固定在竖直平面内的两直导轨保持良好接触,导轨间距也为l=0.5m,两直导轨上端接有阻值R=1Ω的电阻,在竖直导轨间的区域存在大小B2=1T,方向垂直导轨平面的匀强磁场。接通开关S后,棒对挡条的压力恰好为零。不计摩擦阻力和导轨电阻。‎ ‎(1)指出磁场B2方向 ‎(2)求金属棒ab旋转角速度大小 ‎(3)断开开关S后撤去挡条,棒开始下滑,假设导轨足够长,棒下落过程中始终与导轨垂直,且与导轨接触良好,从金属棒cd开始下落到刚好达到最大速度的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q=0.6 J,求这一过程金属棒下落的高度。‎ ‎(4)从金属杆开始下落到刚好达到最大速度的过程中,通过金属杆的电荷量q。‎ ‎【答案】(1)垂直导轨平面向外(2)80rad/s (3)4.4m(4)1.1C ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由右手定则可知,导体棒ab的电流方向由a到b,通过cd的电流由d到c,因cd受安培力向上,由左手定则可知,B2的垂直导轨平面向外。 ‎ ‎(2)对ab棒,有:;对cd棒,有:,‎ 代入数据解得:ω=80rad/s ‎ ‎(3)下落过程中,有:,‎ 稳定时:‎ 代入数据解得:h=4.4m ‎ ‎(4)从金属杆开始下落到刚好达到最大速度的过程中,通过金属杆的电荷量:‎ ‎;代入数据解得q=1.1C ‎23.如图所示,在y轴上A点沿平行x轴正方向以v0发射一个带正电的粒子,A点的坐标为(0,),第一象限充满沿y轴负方向的匀强电场,第四象限充满方向垂直纸面的匀强磁场(未画出)。带电粒子从x轴上C点离开第一象限进入第四象限,C点的坐标为(2a,0)。已知带电粒子的电量为q,质量为m,粒子的重力忽略不计。求:‎ ‎(1)所加匀强电场E的大小 ‎(2)若带正电的粒子经过磁场偏转后恰好能水平向左垂直打在-y轴上D点(未画出),求第四象限中所加磁场的大小与方向以及D点的坐标。‎ ‎(3)若在第四象限只是某区域中存在大小为,方向垂直纸面向外的圆形匀强磁场,要使带电粒子仍能水平向左垂直打在-y轴上的D点,求该圆形磁场区域的最小面积。‎ ‎【答案】(1)(2)磁场方向垂直纸面向外。D点的坐标为(0,-)(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动:‎ y轴负方向: x轴正方向: ‎ 得: ‎ ‎(2)磁场方向垂直纸面向外。‎ 设带电粒子离开C点时速度方向与x轴正方向的夹角为α ‎,所以 ,带正电的粒子在C点速度大小为 ‎ 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,设半径R,由几何关系得:‎ ‎ 即 D点的坐标为(0,-) ‎ 由得:‎ ‎(3)由于匀强磁场强度变为,在磁场中运动的半径将变为a,要使带电粒子仍能水平向左垂直打在-y轴上的D点,带电粒子运动轨迹如图。‎ 所以圆形磁场区域的最小半径为,最小面积为 ‎ ‎ ‎ ‎
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