【物理】上海市徐汇区上海中学东校2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

【物理】上海市徐汇区上海中学东校2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

‎2019-2020学年上海中学东校高二（下）期中物理试卷 一、选择题（共40分．第1-8小题，每小题3分，第9-12小题，每小题3分．每小题只有一个正确答案）请不要在装订线内答题 ‎1．（3分）下列射线中，属于原子核内的高速电子流是（　　）‎ A．阴极射线 B．β射线 C．α射线 D．γ射线 ‎【考点】JA：原子核衰变及半衰期、衰变速度．‎ ‎【分析】本题较简单，根据三种射线的本质来判断即可。‎ ‎【解答】解：根据三种射线的本质可知，β射线是高速的电子流。故ACD错误，B正确。‎ 故选：B。‎ ‎【点评】本类问题要求对原子物理的基础知识能熟练掌握，题目难度一般不大。‎ ‎2．（3分）下列哪个实验揭示了原子具有核式结构？（　　）‎ A．阴极射线实验 B．光电效应实验 ‎ C．α粒子轰击氮核实验 D．α粒子散射实验 ‎【考点】J1：粒子散射实验．‎ ‎【分析】α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构。‎ ‎【解答】解：卢瑟福通过分析α粒子散射实验现象，提出来原子具有核式结构。故ABC错误，D正确 故选：D。‎ ‎【点评】本题比较简单，考查卢瑟福的核式结构，对于类似基础知识要注意平时加强理解与记忆。‎ ‎3．（3分）下列四种电磁波中，最容易表现衍射现象的是（　　）‎ A．红外线 B．紫外线 C．无线电波 D．γ射线 ‎【考点】G4：电磁波的发射、传播和接收．‎ ‎【分析】波长越长的波越容易发生衍射现象，题目四种射线的波长依次减小。‎ ‎【解答】解：波长观察到衍射现象，在题目的四种射线中，无线电波的波长最长，最容易发生明显的衍射现象，故C正确ABD错误。‎ 故选：C。‎ ‎【点评】牢记电磁波谱的组成和各种波的波长、频率的变化关系，同时明确发生明显衍射现象的条件。‎ ‎4．（3分）关于太阳，下列说法正确的是（　　）‎ A．是银河系的一个组成部分 ‎ B．是银河系中唯一发光的恒星 ‎ C．是一颗能发光、发热的液态星球 ‎ D．辐射能量主要来自于太阳内部的化学反应 ‎【考点】JL：轻核的聚变；KB：* 宇宙概观．‎ ‎【分析】对于太阳系中行星的运动规律，可根据开普勒三大定律进行研究；太阳内部发生的是热核反应，而不是化学反应。‎ ‎【解答】解：A、太阳系是以银河系为中心，所以太阳系是银河系的一个组成部分。故A正确；‎ ‎ B、太阳不是银河系中唯一发光的恒星，所有恒星均发光。故B错误；‎ ‎ C、太阳是一颗能发光、发热的星球，但不是液态，故C错误；‎ ‎ D、太阳内部在进行剧烈的热核反应，释放出巨大的核能，不是化学反应。故D错误；‎ 故选：A。‎ ‎【点评】本题考查了热核反应、宇宙、银河系、恒星的基本知识和运动规律，关键是要在平时学习的过程中结合地理知识，掌握天体运动的常识，再结合物理规律解答相关的问题。‎ ‎5．（3分）磁通量的单位Wb用基本单位可表示为（　　）‎ A． B． ‎ C． D．‎ ‎【考点】‎3A：力学单位制．‎ ‎【分析】在国际单位制中，磁通量单位的是韦伯，符号是Wb，1Wb＝1T•‎1m2‎，而：1T＝，由此分析即可．‎ ‎【解答】解：根据物理学的规定可知，在国际单位制中，磁通量单位的是韦伯，符号是Wb；‎ 根据磁通量的定义：Φ＝BS；‎ 根据磁感应强度的定义：B＝＝‎ 所以：Φ＝＝‎ 所以：1Wb＝＝1‎ 可知磁通量的单位Wb可以表示为．故B正确，ACD错误。‎ 故选：B。‎ ‎【点评】本题关键要掌握国际单位制中的基本单位：米、千克、秒、安培，能根据磁通量、磁感应强度的定义式和牛顿第二定律进行单位换算．‎ ‎6．（3分）已知天然放射现象放出α、β、γ三种射线。下列说法正确是（　　）‎ A．α、β、γ三种射线分别是氦原子核、电子和中子 ‎ B．三种射线中β射线电离作用最强、γ射线穿透能力最强 ‎ C．α射线轰击氮原子核可以产生质子，核反应方程为 He+N→O+H ‎ D．三种射线在真空中传播速度都是光速 ‎【考点】I6：X射线、α射线、β射线、γ射线及其特性；J9：天然放射现象；JA：原子核衰变及半衰期、衰变速度．‎ ‎【分析】α、β、γ三种射线分别是氦核、电子、电磁波，三种射线的穿透能力逐渐增强，电离能力逐渐减弱，γ射线的速度最快。α射线轰击氮原子核可以产生质子，根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程。‎ ‎【解答】解：A、α、β、γ三种射线分别是氦核、电子、电磁波，故A错误。‎ B、三种射线中α射线离作用最强、γ射线穿透能力最强。故B错误。‎ C、α射线轰击氮原子核可以产生质子，核反应方程为He+→+，故C正确。‎ D、α 射线和β射线不属于电磁波，则在真空中的传播速度与光速不相同，故D错误。‎ 故选：C。‎ ‎【点评】解决本题的关键知道三种射线的实质，以及知道三种射线的特点。‎ ‎7．（3分）查德威克用α粒子轰击铍核，核反应方程式是He+Be→X+C，其中X是（　　）‎ A．质子 B．中子 C．电子 D．正电子 ‎【考点】JF：原子核的人工转变．‎ ‎【分析】根据质量数和电荷数守恒可知x的质量数和中子数，从而确定其名称。‎ ‎【解答】解：根据质量数和电荷数守恒可知，x的质量数为4+9﹣12＝1，电荷数为0，故x为中子，故B正确，ACD错误。‎ 故选：B。‎ ‎【点评】本题考查核反应方程的认识，要注意明确核反应方程一定具有质量数和电荷数守恒的性质。‎ ‎8．（3分）如图A、B为a、b两束单色光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则（　　）‎ A．在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度 ‎ B．在相同条件下，a光比b光更容易发生明显的衍射现象 ‎ C．若a光照射某金属能发生光电效应，则b光照射该金属不一定能发生光电效应 ‎ D．两束光与声波本质上是相同的波，只是频率不同 ‎【考点】H9：光的干涉；HA：光的衍射；IC：光电效应．‎ ‎【分析】根据干涉条纹的宽度可以确定入射光的波长的大小关系来确定两列光的频率的大小关系，根据光电效应的特点来确定是否能够发生光电效应，发生明显衍射的条件是狭缝的宽度比波长小。‎ ‎【解答】解：A、在真空中，光传播的速度都相等，故A错误；‎ B、根据双缝干涉相邻条纹间距公式△x＝λ可得在其它条件不变的情况下，相干光的波长越大，条纹间距越大，由题图可知b光的波长大于a光的波长，若遇到相同的障碍物，b光更容易发生衍射，故B错误；‎ C、根据光在真空中的传播速度C＝λγ，故b光的频率小于a光的频率，若a光照在某金属上恰好能发生光电效应，则b光照在该金属上肯定不能发生光电效应，若a光照在某金属上能发生光电效应，则b光照在该金属上有可能发生光电效应，也可能不发生的，故C正确；‎ D、两束光属于电磁波，而声波属于机械波，它们两者在本质上是不相同的波，且频率也不同，故D错误。‎ 故选：C。‎ ‎【点评】该部分题目难度不大，只要切实掌握了光电效应的条件以及特点等基础知识就能顺利解决此类题目，注意电磁波与机械波的不同。‎ ‎9．（4分）旅行时经常有游客购买小巧美观的冰箱贴作为纪念品，冰箱贴利用磁性贴在冰箱的竖直表面上。静止不动时，冰箱贴（　　）‎ A．受到的磁力大于受到的弹力 B．与冰箱间有四对作用力与反作用力 ‎ C．受到的磁力和弹力是一对平衡力 D．对冰箱的作用力一定竖直向上 ‎【考点】35：作用力和反作用力；38：牛顿第三定律；‎3C：共点力的平衡．‎ ‎【分析】磁性冰箱贴贴在冰箱的竖直表面上静止不动，受力平衡，根据平衡条件结合牛顿第三定律进行分析即可。‎ ‎【解答】解：AC、冰箱贴静止不动，受力平衡，它受到的磁力和受到的弹力是一对平衡力，大小相等，故A错误、C正确；‎ B、冰箱贴与冰箱间存在相互作用的弹力、摩擦力以及磁力三对相互作用力，故B错误；‎ D、根据平衡条件可知，水平方向冰箱对冰箱贴的磁力与弹力相互平衡，竖直方向上摩擦力与重力平衡，故冰箱贴受到冰箱的作用力一定竖直向上，根据牛顿第三定律可知冰箱贴对冰箱的作用力一定竖直向下，故D错误。‎ 故选：C。‎ ‎【点评】本题主要考查了平衡条件的直接应用，知道一磁性冰箱贴贴在冰箱的竖直表面上静止不动，受力平衡，弄清楚冰箱贴的受力情况是关键。‎ ‎10．（4分）如图，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直面内有一根通电导线ef，且ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过这个圆面的磁通量将（　　）‎ A．始终为零 ‎ B．逐渐变小 ‎ C．逐渐变大 ‎ D．不为零，但始终保持不变 ‎【考点】D7：磁通量．‎ ‎【分析】磁通量是穿过磁场中某一平面的磁感线的条数．当线圈面积不变，根据磁感线是闭合曲线，从穿进线圈后又穿出线圈，则可判断穿过线框的磁通量为零，从而即可求解．‎ ‎【解答】解：由题，通电直导线产生稳定的磁场，由于从线圈这面穿过，又从这面穿出，则穿过线框的磁感线的条数为零，磁通量为零，当ef竖直向上平移时，穿过这个圆面的磁通量将为零，故A正确，BCD错误。‎ 故选：A。‎ ‎【点评】对于非匀强磁场穿过线圈的磁通量不能定量计算，可以根据磁感线的条数定性判断其变化情况，注意分清磁感线穿过线圈的哪个面是解题的关键．‎ ‎11．（4分）已知两个共点力的合力F为10N，分力F1的大小为5N．则另一个分力F2（　　）‎ A．F2的大小是唯一的 ‎ B．F2的大小可以是任意值 ‎ C．F2的方向与合力F的方向一定成30°角 ‎ D．F2的方向与合力F的方向的最大夹角为30°角 ‎【考点】2B：力的合成．‎ ‎【分析】根据同一直线上两个力的合成方法分析解答：‎ ‎（1）两个力在同一直线上，方向相同时，合力大小等于两个分力大小之和，方向与分力方向相同；‎ ‎（2）两个力在同一直线上，方向相反时，合力大小等于两个分力大小之差，方向与较大的分力方向相同。‎ ‎【解答】解：ABC、有两个共点力的合力大小为10N，若其中一个分为大小为5N，另一个分力的大小应在5N≤F≤15N范围，所以F2的大小不是唯一的，F2的方向也不是唯一的。故ABC错误；‎ D、由几何关系可知，合力F为10N，分力F1的大小为5N，F2的方向与合力的方向之间的最大夹角是30°．故D正确 故选：D。‎ ‎【点评】本题考查了同一直线上力的合成，掌握同一直线上力的合成方法是解题的关键，解题时考虑问题要全面。‎ ‎12．（4分）平直公路上，一辆山地车以速度v沿公路作匀速直线运动，当它经过某处时，该处有一辆汽车由静止开始沿与同一方向作匀加速直线运动，追赶此山地车。由上述条件，以下物理量中可以求出的是（　　）‎ ‎①汽车追上山地车时，汽车的速度 ‎②汽车追上山地车时，汽车走过的路程 ‎③汽车追上山地车所历经的时间 ‎④汽车追上山地车前，两车相距最远时汽车的速度 A．①② B．③④ C．①④ D．②③‎ ‎【考点】‎1G：匀变速直线运动规律的综合运用．‎ ‎【分析】作出山地车和汽车的速度时间图线，根据速度﹣时间图线分析分析两车的距离最远时的物理量的特点；‎ 当辆车相遇时，汽车和山地车发生的位移相同，根据运动学公式列式求解相关的物理量。‎ ‎【解答】解：作出两车的速度﹣时间图线如图所示：‎ ‎，‎ 从图象可以看出，当汽车的速度等于山地车的速度v时，两车的距离是最远的，‎ 当汽车追上山地车时，两车位移相等，‎ 则有：vt＝，‎ 所以此时，汽车的速度为：v1＝at＝2v，‎ 由于题中不知道汽车的加速度，所以不能求解出汽车追上山地车所历经的时间，也不能求解出汽车追上山地车时，汽车走过的路程，‎ 所以可以求出的是①④，‎ 故C正确，ABD错误。‎ 故选：C。‎ ‎【点评】解决该题的关键是明确知道汽车是能追上山地车的，而在一定能够追上的情况下，两者的速度相等时，其距离是最远的。‎ 二、填空题（共20分）‎ ‎13．（4分）速度是描述质点　运动快慢　的物理量；平均速度，体现了　等效替代　思想方法。‎ ‎【考点】18：速度和速率．‎ ‎【分析】明确速度的定义和意义，知道速度是描述质点运动快慢的物理量，明确平均速度的意义和对应的物理方法。‎ ‎【解答】解：速度是用来描述质点运动快慢的物理量，而平均速度用来粗略描述这一段位移的运动快慢，等效替代瞬时速度，故采用了等效替代的物理思想方法。‎ 故答案为：运动快慢；等效替代。‎ ‎【点评】明确速度的意义以及平均速度的性质，明确等效替代法是在保证某种效果相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。‎ ‎14．（4分）从某一高度相隔1s先后释放两个相同的小球，不计空气阻力，它们在空中任一时刻的间距　越来越大　（选填“越来越大”、“越来越小”、“保持不变”），速度之差　保持不变　（选填“越来越大”、“越来越小”、“保持不变”）。‎ ‎【考点】1J：自由落体运动．‎ ‎【分析】两球均做自由落体运动，由速度﹣时间公式求出速度之差与时间的关系式。‎ ‎【解答】解：两球做自由落体运动，加速度都为重力加速度；以释放第二球开始计时，第一球的速度v1＝gt＝‎10m/s，经过t时间后，第一球的速度v＝v1+gt，第二球的速度v′＝gt，则两球的速度差为：△v＝v﹣v′＝‎10m/s。两球的速度之差保持不变。‎ 此后先释放的小球的位移为：‎ 后释放的小球的位移为：：‎ 它们之间的距离差为：△x＝x1﹣x2＝v1t 可知它们的间距越来越大 故答案为：越来越大；保持不变 ‎【点评】本题可以通过匀变速直线运动的速度﹣时间公式两球的速度之差，判断其如何变化 ‎15．（4分）如图所示，用很弱的红光做双缝实验，通过控制暴光时间记录现象，分别得到了图a、b和图c三张相片，其中暴光时间最长的相片是　图c　，最能说明光具有波动性的相片是　图c　，这三张相片共同说明了光具有　波粒二象　性。‎ ‎【考点】O4：用双缝干涉测光的波长．‎ ‎【分析】因为单个光子所能到达的位置不能确定，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，单个光子所到达哪个位置是个概率问题，大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故此实验表明了光是一种概率波。‎ ‎【解答】解：图b和图c，相比较，图c衍射现象较明显，曝光时间最长；‎ 图象（c）有明显的明暗相间的干涉条纹，而干涉是波特有的性质，故表明光具有波动性，‎ 图象（a）以一个个的亮点，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，‎ 因此这三张相片共同说明了光具有波粒二象性。‎ 故答案为：图c，图c，波粒二象。‎ ‎【点评】只要多读课本，掌握了基础知识，就能顺利解决此类问题，同时理解光的波粒二象性的内测。‎ ‎16．（4分）如图所示，在演示光电效应的实验中，用弧光灯发出的紫外光照射锌板，发现与锌板导线相连接的验电器的指针张开一个角度，此时锌板带　正电　（选填“正电”、“负电”），若用下列电磁波照射锌板也一定能使验电器指针张开的是　γ射线　（选填“红外光”、“γ射线”、“无线电波”）。‎ ‎【考点】IC：光电效应．‎ ‎【分析】当入射光的频率大于金属的极限频率，可以使金属发生光电效应，锌板因失去电子而带正电，从而使验电器的指针张开一个角度；依据γ射线频率大于紫外光，而红外光与无线电波的频率小于紫外光，进而即可求解。‎ ‎【解答】解：当入射光的频率大于金属的极限频率，可以发生光电效应，用紫外线照射锌板，使锌板失去电子，发生光电效应，因锌板失去电子，使其带正电，‎ 由于γ射线的频率大于紫外线的频率，用γ射线照射锌板能够使验电器指针张开。‎ 红外线、无线电波的频率小于紫外线，不能发生光电效应。‎ 故答案为：正电；γ射线。‎ ‎【点评】解决本题的关键知道光电效应的条件，以及知道各种电磁波的频率大小，注意理解光电效应发生的原理。‎ ‎17．（4分）如图所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘。当MN中电流突然减小时，线圈产生的感应电流I的方向为　顺时针　（选填“顺时针”、“逆时针”、“无感应电流”），线圈所受安培力的合力为F，的方向为　向右　（选填“向左”、“向右”、“F为零”）。‎ ‎【考点】DB：楞次定律．‎ ‎【分析】金属线框abcd放在导线MN上，导线中电流产生磁场，当导线中电流减小时，穿过线框abcd的磁通量减小，根据安培定则与楞次定律判断线框abcd感应电流，再由左手定则来确定所受有安培力方向。‎ ‎【解答】解：金属线框abcd放在导线MN上，导线中电流产生磁场，‎ 根据安培定则判断可知，线框abcd左右两侧磁场方向相反，线框左侧的磁通量小于线框右侧的磁通量，磁通量存在抵消的情况，总磁通量的方向与MN右侧磁场的方向相同，为垂直于纸面向里。‎ 若MN中电流突然减小时，穿过线框的磁通量将减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化，则线框abcd感应电流方向为顺时针，‎ 再由左手定则可知，线圈左边受到的安培力水平向右，而线圈右边的安培力方向也水平向右，故线圈所受安培力的合力F向右。‎ 故答案为：顺时针，向右。‎ ‎【点评】本题根据因果关系，运用安培定则、楞次定律和左手定则按部就班进行分析判断，也可以运用楞次定律判断电磁感应中导体的运动方向，注意安培定则也称右手螺旋定则，同时理解左手定则与右手定则的区别。‎ 三、综合题（共40分）注意：第19、20题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等．‎ ‎18．（12分）在研究电磁感应现象的实验中，‎ ‎（1）为了能明显地观察到感应电流，请在右图中用实线代替导线，补充完成实验电路。‎ ‎（2）电路正确连接，闭合开关后，请写出一种能产生感应电流的做法：　将原线圈从副线圈B中移出，或移动滑动变阻器滑片　。‎ ‎（3）将线圈A插在线圈B中，闭合开关的瞬间，线圈B中感应电流与线圈A中电流的绕行方向　相反　（选填“相同”或“相 反”），若此瞬间检流计的指针向左偏转，则可使检流计指针向右偏转的其他做法有　滑动变阻器滑片向左滑动或断开开关　。‎ ‎（4）某同学猜想产生感应电流的条件是线圈在磁场中产生相对运动，请判断这一说法是否正确并简述进一步的设计方案：　正确　，　闭合开关，保证滑片不动，插入或拔出铁芯或线圈A，通过观察检流计的指针来判定即可　。‎ ‎【考点】NF：研究电磁感应现象．‎ ‎【分析】（1）注意该实验中有两个回路，一是电源、电键、变阻器（上、下各连一个接线柱）、小螺线管串联成的回路，二是电流计与大螺线管串联成的回路，据此可正确解答；‎ ‎（2）依据感应电流产生的条件，即可分析答题；‎ ‎（3）根据楞次定律，再依据开关接通的瞬间电流计指针向右偏转，结合磁通量的变化情况，从而即可求解；‎ ‎（4）依据线圈相对磁场产生相对运动的原理来设计方案即可。‎ ‎【解答】解：（1）将电源、电键、变阻器（上、下各连一个接线柱）、小螺线管A串联成一个回路，再将电流计与大螺线管B串联成另一个回路，电路图如图所示。‎ ‎（2）电路正确连接，闭合开关后，能产生感应电流的做法有：‎ 将原线圈从副线圈B中移出，或移动滑动变阻器滑片；‎ 这些做法都能产生感应电流，其本质原因是：穿过副线圈（或B线圈）磁通量变化。‎ ‎（3）将原线圈A插入副线圈B中，闭合开关瞬间，穿过副线圈B的磁通量增大，由楞次定律可知，副线圈B中感应电流与原线圈中电流的方向相反。‎ 将线圈A插在线圈B中，闭合开关的瞬间，此瞬间检流计的指针向左偏转，‎ 若要使电流计指针向右偏，穿过副线圈的磁通量应减小，由电路图可知，此时应该：滑动变阻器滑片向左滑动或断开开关。‎ ‎（4）猜想产生感应电流的条件是线圈在磁场中产生相对运动正确的，其设计方案是：闭合开关，保证滑片不动，插入或拔出铁芯或线圈A，通过观察检流计的指针来判定即可，‎ 故答案为：（1）如上图所示；（2）断开开关，或将原线圈从副线圈B中移出，或移动滑动变阻器滑片；（3）相反；滑动变阻器滑片向左滑动或断开开关；‎ ‎（4）正确，闭合开关，保证滑片不动，插入或拔出铁芯或线圈A，通过观察检流计的指针来判定即可。‎ ‎【点评】本题无法直接利用楞次定律进行判断，但是可以根据题意得出产生使电流表指针偏转的条件，即可不根据绕向判出各项中应该出现的现象。‎ ‎19．（12分）如图所示，水平细杆上套有一质量为‎0.42kg的小环A，用轻绳将质量为‎0.5kg的小球B与A相连，B受到始终与水平方向成53°角的风力作用，与A一起向右匀速运动，此时轻绳与水平方向夹角为37°，运动过程中B球始终在水平细杆的下方，重力加速度g取‎10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．求：‎ ‎（1）B受到的风力大小；‎ ‎（2）A与杆间的动摩擦因数。‎ ‎【考点】‎2G：力的合成与分解的运用；‎3C：共点力的平衡．‎ ‎【分析】（1）先对B球受力分析，B球受重力、风力和绳子的拉力，根据平衡条件求解出风力；‎ ‎（2）再对环研究，受重力、绳子的拉力、支持力和滑动摩擦力，根据平衡条件和摩擦力公式列式求解A与杆间的动摩擦因数。‎ ‎【解答】解：（1）对B球受力分析，受重力G、风力F和绳子的拉力T，如图所示：‎ 根据平衡条件，有：‎ T＝mgsin37°‎ F＝mgcos37°‎ 已知m＝‎‎0.5kg 联立解得：F＝4N，T＝3N；‎ ‎（3）再对小环A受力分析，重力G′、绳子的拉力T、支持力N和滑动摩擦力f，如图所示：‎ 根据平衡条件，有：‎ f＝Tcos37°‎ N＝G′+Tsin37°‎ 又G′＝m′g＝4.2N 联立解得：N＝6N，f＝2.4N 故A与杆间的动摩擦因数：μ＝＝＝0.4。‎ 答：（1）B受到的风力大小为4N；‎ ‎（2）A与杆间的动摩擦因数是0.4。‎ ‎【点评】本题关键灵活地选择研究对象，采用隔离法，根据共点力平衡条件列式求解出各个力，也可以运用整体法求N和f。‎ ‎20．（16分）如图a所示，光滑水平直金属轨道宽L＝‎0.4m，左端连接定值电阻R，轨道电阻不计．轨道内存在有界匀强磁场，磁感应强度B＝0.5T．一根质量m＝‎0.2kg、不计电阻的金属杆垂直轨道放置，在轨道上以初速度v0进入磁场向右运动，通过施加一个水平拉力F使金属杆做加速度大小a＝‎1m/s2的匀减速运动直至速度为零．若以F向右为正，金属杆在磁场中运动的过程中F和金属杆运动速度v的关系如图b所示．‎ ‎（1）试分析当v＝‎1m/s时金属杆在水平方向的受力情况；‎ ‎（2）求当v＝‎1m/s时金属杆所受安培力FA的大小；‎ ‎（3）求定值电阻R的大小；‎ ‎（4）若金属杆以v0＝‎2m/s进入磁场，恰好运动到磁场右边界时速度为0，试讨论若金属杆以v0＜‎2m/s的不同数值进入磁场，金属杆从进入磁场到速度为零的过程中，拉力F的大小和方向变化情况．‎ ‎【考点】BB：闭合电路的欧姆定律；CC：安培力；D9：导体切割磁感线时的感应电动势．‎ ‎【分析】（1）当v＝‎1m/s时，由图b知F等于零，由此分析金属杆在水平方向的受力情况；‎ ‎（2）根据牛顿第二定律求解属杆所受安培力FA的大小；‎ ‎（3）根据安培力的计算公式求出定值电阻的大小；‎ ‎（4）若金属杆以v0＝‎2m/s进入磁场，根据图象b确定不同速度范围内拉力F的大小和方向变化情况．‎ ‎【解答】解：（1）当v＝‎1m/s时，由图b可知拉力F＝0，金属杆只受水平向左的安培力FA作用；‎ ‎（2）当v＝‎1m/s时，金属杆仅受安培力做匀减速运动，根据牛顿第二定律有：‎ FA＝ma＝0.2×1N＝0.2N；‎ ‎（3）由FA＝BIL，I＝可得：FA＝；‎ 所以R＝＝＝0.2Ω；‎ ‎（4）若金属杆以v0＝‎2m/s进入磁场，恰好运动到磁场右边界时速度为0，根据图象b可知：‎ 当‎1m/s＜v0≤‎2 m/s时，F先向右不断减小为零，然后向左不断增大；‎ 当v0≤‎1 m/s时，F不断增大，方向始终向左．‎ 答：（1）当v＝‎1m/s时金属杆只受水平向左的安培力FA作用；‎ ‎（2）当v＝‎1m/s时金属杆所受安培力FA的大小为0.2N；‎ ‎（3）定值电阻R的大小为0.2Ω；‎ ‎（4）当‎1m/s＜v0≤‎2 m/s时，F先向右不断减小为零，然后向左不断增大；当v0≤‎1 m/s时，F不断增大，方向始终向左．‎ ‎【点评】对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，重点是分析安培力作用下导体棒的平衡问题，根据平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解．‎