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2017届河北省定州中学高三(高补班)上学期周练(三)(8.21)物理试题(解析版)


河北定州中学 2016-2017 学年第一学期高四物理周 练试题(三)
第 I 卷(选择题 44 分)
一. 选择题(共 44 分,本大题共 11 小题,每小题 4 分,在每小题给出的四个选项中,第 1 至 7 题只有一 项符合题目要求,第 8 至 11 题有多项符合题目要求. 全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错的 得 0 分) 1.我国最新研制的“长征六号”运载火箭与 2015 年 9 月 20 日发射,成功将 20 颗微小人造卫星送入预定 轨道,缔造了我国“一箭多星”的发射记录;已知地球半径为 R,地球表面的重力加速度为 g,假设某颗质 量为 m 的卫星运行在轨道半径为地球半径 n 倍的圆形轨道上,则() A.该卫星运行时的向心力大小为

mg n

B.该卫星运行时的向心加速度大小是地球表面重力加速度大小的 1/ n C.该卫星的运行速度大小为 gnR D.该卫星的运行速度大小是第一宇宙速度大小的

1 n

2.利用如图所示的试验装置可以测量磁场的磁感应强度的大小;用绝缘轻质细线把底边长为 L、电阻为 R、 质量为 m 的 U 形线框竖直悬挂在力敏传感器的挂钩上,将线框置于待测磁场中(可视为匀强磁场) ,线框平 面与磁场方向垂直,用轻质导线在连接线框与直流电源,电源电阻不计,电动势可调,导线的电阻忽略不 计;当外界拉力 F 作用于力敏传感器的挂钩上时,力敏传感器会显示拉力的大小为 F;当线框接电动势为 E1 时,力敏传感器显示拉力的大小为 F1; 当线框接电动势为 E2 时,力敏传感器显示拉力的大小为 F2;下列 说法正确的是( )

A.当线框接电动势为 E1 的电源时所受安培力的大小为 F1 B.当线框接电动势为 E2 的电源时力敏传感器显示的拉力大小为线框所受安培力大小与重力大小之差 C.待测磁场的磁感应强度为

( F1 ? F2 ) R ( E2 ? E1 ) L
1页

D.待测磁场的磁感应强度为

( F1 ? F2 ) R ( E1 ? E2 ) L

3.有一半径为 R 的均匀带电薄球壳,在通过球心的直线上,各点的场强为 E 随与球心的距离 x 变化的关系 如图所示;在球壳外空间,电场分布与电荷量全部集中在球心时相同,已知静电常数为 k,半径为 R 的球 面面积为 S ? 4? R2 ,则下列说法正确的是( )

A.均匀带电球壳带电密度为 B.图中 r=1.5R

E0 4? k

C.在 x 轴上各点中有且只有 x=R 处电势最高 D.球面与球心间电势差为 E0R 4.为了浴室用电安全,某同学用理想变压器降压给浴室供电;如图所示,理想变压器原线圈输入交变电压

u ? 311sin100? t (V ) ,变压器原副线圈匝数比为 5:1,已知照明灯额定功率为 66W,排气扇电动机内阻为 1
Ω ,电流表示数为 3A,各用电器均正常工作,电表均为理想电表,则()

A.电压表示数为 62V B.变压器的输入功率为 186W C.排气扇输出功率为 63.75W D.保险丝熔断电流不得低于 3A. 5.利用电容传感器可检测矿井渗水,及时发出安全警报,从而避免事故的发生;如图所示是一种通过测量 电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图, A 为固定的导体芯, B 为导体芯外面的一层绝缘物 质,c 为导电液体(矿井中含有杂质的水) ) ,A,C 构成电容器.已知灵敏电流表 G 的指针偏转方向与电流 方向的关系:电流从哪侧流入电流表则电流表指针向哪侧偏转.若矿井渗水(导电液体深度 A 增大) ,则电 流表( )

2页

A.指针向右偏转,A,C 构成的电容器充电 B.指针向左偏转,A,C 构成的电容器充电 C.指针向右偏转,A,C 构成的电容器放电 D.指针向左偏转,A,C 构成的电容器放电 6.一物体放在粗糙程度相同的水平面上,受到水平拉力的作用,由静止开始沿直线运动,物体的加速度 a 和速度的倒数

1 的关系如图所示。物体的质量为 m ? 1kg ,不计空气阻力,重力加速度 g ? 10m / s 2 ,下 v


列说法正确的是(

A.物体与水平面之间的动摩擦因数为 0.1 B.物体速度为 1.5m / s 时,加速度大小为 2m / s C.拉力的最大功率为 6W D.物体匀加速运动的时间为 1s 7.如图所示,圆弧形光滑轨道 ABC 固定在竖直平面内,O 是圆心,OC 竖直,OA 水平。A 点紧靠一足够长的 平台 MN,D 点位于 A 点正上方。如果从 D 点无初速度释放一个小球,从 A 点进入圆弧轨道,有可能从 C 点 飞出,做平抛运动,落到平台 MN 上,不计空气阻力,重力加速度为 g,下列说法正确的是( )
2

A.只要 D 点距 A 点的高度合适,小球可以落在 MN 上任意一点 B.在由 D 点运动到 A 点和由 C 点运动到 P 点的过程中重力功率都越来越小
3页

C.由 D 点经 A.B.C 三点到 P 点的过程中机械能守恒 D.如果 D.A 间的距离为 h,则小球经过圆弧轨道最低点 B 时对轨道的压力为 2mg ? 8.关于人造地球卫星,下列说法正确的是( )

2mgh R

A.在地球周围做匀速圆周运动的人造地球卫星的线速度不会超过 7.9km/s B.发射速度大于 7.9km/s 的人造地球卫星进入轨道后的线速度一定大于 7.9km/s C.做匀速圆周运动的人造地球卫星无论离地球远近,卫星内物体均处于失重状态 D.所有地球同步卫星的距地高度都是相同的,线速度大小也是相同的,与地球的自转方向相同,但同步卫 星质量不一定相同 9.如图是某交流发电机产生的交变电流的图象,根据图象可以判定( )

A.此交变电流的频率为 5Hz B.此交变电流的周期为 0.1s C.将标有“12V、3W”的灯泡接在此交变电流上,灯泡可以正常发光 D.图像上对应的 0.1s 时刻,发电机中的线圈刚好转至中性面 10.如图所示,一质量为 m,长为 L 的金属杆 ab,以一定的初速度 ?0 从一光滑平行金属轨道的底端向上滑 行,轨道平面与水平面成 ? 角,轨道平面处于磁感应强度为 B、方向垂直轨道平面向上的磁场中,两导轨 上端用一阻值为 R 的电阻相连, 轨道与金属杆 ab 的电阻均不计, 金属杆向上滑行到某一高度后又返回到底 端,则金属杆( )

A.在上滑过程中的平均速度小于

?0 2

B.在上滑过程中克服安培力做的功大于下滑过程中克服安培力做的功 C.在上滑过程中电阻 R 上产生的焦耳热等于减少的动能 D.在上滑过程中流过电阻 R 的电荷量大于下滑过程中流过电阻 R 的电荷量 11.两束单色光 a 和 b 沿如图所示方向射向等腰三棱镜的同一点 O,已知 b 光在底边界面处发生全反射, 两束光沿相同方向射出,则()
4页

A.在棱镜中 a 光的传播速度较大 B.用 a 光检查光学平面的平整度时,呈现的明暗相见条纹比 b 光呈现的条纹要密 C.若 a、b 两种色光以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,b 光侧移量大 D.用 a、b 光分别做单缝衍射实验时,b 光衍射条纹宽度更大

第Ⅱ卷(非选择题,共 66 分)
二、计算题(6 小题,共 66 分) 12.如图所示,在直角坐标系的第Ⅱ象限中,一边长为 L 的正方形区域内存在磁感应强度大小为 B、方向 垂直 xoy 平面向里的匀强磁场,磁场的下边界与 x 轴重合,右边界与 y 轴重合,在第Ⅰ、Ⅳ象限 x<L 区域 内存在沿 y 轴负方向的匀强电场,电场强度大小为 E,在 x>L 区域内存在磁感应强度大小为 B 、方向垂直 纸面向里的矩形匀强磁场;一质量为 m、电荷量为 q 的带正电的粒子(重力不计)以沿 y 轴负方向的速度 进入第Ⅱ象限的匀强磁场区域,并从坐标原点 O 处沿 x 轴正方向射入匀强电场区域;
/

(1)求带电粒子射入第Ⅱ象限的匀强磁场时的速度大小; (2)求带电粒子从匀强电场区域射出时的位置坐标; (3) 若带电粒子进入 x>L 区域的匀强磁场时的速度方向与 x 轴正方向成 45 角, 要使带电粒子能够回到 x<L 区域,则 x>L 区域矩形匀强磁场的最小面积为多少? 13.如图甲所示,一对足够长的平行粗糙导轨固定在与水平面夹角为 37 的斜面上,两导轨间距为 l=1m, 下端接有 R=3Ω 的电阻,导轨的电阻忽略不计;一根质量 m=0.5kg、电阻 r=1Ω (导轨间部分)的导体杆 垂直静置与两导轨上,并与两导轨接触良好;整个装置处于磁感应强度大小 B=2T、 垂直于导轨平面向上 的匀强磁场中;现用平行于斜面向上的拉力 F 拉导体杆,拉力 F 与时间 t 的关系如图乙所示,导体杆恰好 做匀加速直线运动;重力加速度 g=10m/s ,sin37 =0.6,cos37 =0.8;求导体杆的加速度大小和导体杆 与导轨间的动摩擦因数μ 。
5页
2 0 0 0 0

14.如图所示,一块质量为 M=2kg、长为 L 的木板 B 放在光滑水平桌面上,B 的左端有一质量为 m=0.2kg 的物块 A(可视为质点) ,A 上连接一根很长的轻质细绳,细绳跨过位于桌面边缘的定滑轮挂上一质量为 m0=0.1kg 的重物,用手托住重物使细绳伸直但无张力,重物距离地面的高度为 h=1m;已知 A 与 B 之间的 动摩擦因数为μ =0.2,A 与滑轮间的细绳与桌面平行,B 右端距离桌边定滑轮足够远;释放重物后,A 相 对于 B 滑动;重力加速度 g=10m/s ;
2

(1)求重物落地前瞬间细绳上的拉力大小和 A 的速度大小; (2)当 AB 相对静止时,A 仍在 B 上,求从释放重物到 AB 相对静止的过程中 A 运动的时间. 15.某棱镜的横截面为直角三角形 ABC,其折射率为 3 ,已知 ?A ? 30 、 ?C ? 90 ,一束平行于 AC 的光射向棱镜的 AB 面,经 AC 面反射后从 BC 面射出。
0 0

①求光线从 BC 面射出时的折射角; ②判断光线在 AC 面是否发生了全反射。 16.如图所示,物体 A 与物体 B 置于光滑水平面 ab 上,bc 为半径为 R ? 0.1m 的光滑半圆形轨道,A.B 间有一细绳连接,且有与 A.B 不连接的被压缩锁定的轻弹簧,整个装置处于静止状态。长为 L ? 0.4m 的 传送带顺时针转动,速度为 v ? 2m / s ,忽略传送带的 d 端与轨道 c 点之间的缝隙宽度,物体 B 与传送带 之间的动摩擦因数为 ? ? 0.5 。已知物体 A.B 可以看成质点,质量分别为 2 m 、 m , g ? 10m / s 。解除
2

弹簧的锁定后,求:

6页

(1)为了使物体 B 在运动中不会从 e 端离开传送带或脱离轨道,解除弹簧锁定后,B 获得的速度必须满足 的条件; (2)如果 m ? 1.0kg ,开始时弹簧的弹性势能为 E p ? 6.75J ,解除弹簧锁定后, A 获得的速度大小为

v A ? 1.5m / s ,物体 B 再次落到水平轨道 ab 上的位置。
17.图中 ABCD 矩形区域内存在着竖直向上的匀强电场,一质量为 m、电荷量为 q 的带负电的粒子(不计重 力)从 A 点以速度 v0 水平射入电场,从 C 点飞出电场,飞出电场时速度方向与 CD 延长线成 60 角,电场 强度为 E,求:
0

(1)矩形区域的长 AB 和宽 BC 之比; (2)A.C 两点间的电势差和 AD 的长度。

7页

参考答案 1.D 【解析】 试题分析:在地面,重力等于万有引力,故有: mg ? G

Mm ;对卫星,万有引力提供向心力,故有: R2

F向 ? G

Mm mg ;其中:r=nR ;联立解得: F向 ? 2 故 A 错误;对卫星,万有引力提供向心力,故有: 2 r n

G

Mm v2 Mm g ? ma a ? G ? m ,联立解得: 故 B 错误;对卫星,万有引力提供向心力,故有: , n2 r2 r2 r

GM ? 解得 v ? r

gR Mm v2 ,故 C 错误;对卫星万有引力提供向心力,故有: G 2 ? m ;第一宇宙速 r r n
v12 Mm v 1 ? m ,联立解得: ,故 D 正确;故选 D. ? 2 R R v1 n

度是近地卫星的速度,故有: G 考点:万有引力定律的而应用

【名师点睛】本题以我国“一箭多星的新纪录”为背景,考查了人造卫星的相关知识,关键是明确卫星的 动力学原理,根据牛顿第二定律列式分析,不难. 2.D 【解析】 试题分析:由左手定则,结合装置图可知,当线框接电源时,传感器的读数 F 等于向下的安培力与重力之 和,选项 AB 错误;由平衡知识可知: mg ? B 选项 D 正确,C 错误;故选 D. 考点:安培力;物体的平衡 【名师点睛】此题考查了安培力及物体的平衡问题;关键是搞清装置的原理,根据左手定则判断线框所受 的安培力的方向,然后利用平衡知识列出方程解答. 3.A 【解析】 试题分析:由图线可知,距离球心 R 处的场强为 E0,则根据点电荷场强公式可知: E0 ?

E1 E ( F ? F2 ) R L ? F1 ; mg ? B 2 L ? F2 ,联立解得: B ? 1 R R ( E1 ? E2 ) L

kQ ,解得球壳带 R2

E0 R 2 E Q ? 0 , 选项 A 正确;根据点电荷场强公式 电量为 Q ? ,则均匀带电球壳带电密度为 2 4? R 4? k k
1 kQ E0 ? 2 ,解得 r ? 2 R ,选项 B 错误; 由题意可知在在 x 轴上各点中, 在 0-R 范围内各点的电势均相同, 2 r
球面与球心间的电势差为零,选项 CD 错误;故选 A.
8页

考点:点电荷场强公式;电势差 【名师点睛】考查带电球壳内部是等势体且电场强度处处为零,体外则是看成点电荷模型来处理;而电势 则由电荷从该点移到电势为零处电场力做功与电量的比值来确定。 4.C 【解析】 试题分析:变压器输入交变电压 u=311sin100π t(V),有效值 U=220V,变压器原、副线圈匝数比为 5:1, 所以副线圈电压 U2=44V,故 A 错误;电流表示数为 3A,所以输出功率 P=44×3W=132W,所以变压器的输入 功率为 132W,故 B 错误;照明灯的电流 I1 ?

66 A ? 1.5 A 则排气扇的电流为 I2=3A-1.5A=1.5A,则排气扇 44

2 2 输出功率为 P W ,选项 C 正确;变压器的初级电流为 出 =I 2U2 ? I 2 r ? 1.5 ? 44 ?1.5 ?1 ? 63.75

I?

1 3 I 次 = A ? 0.6 A ,故保险丝熔断电流不得低于 0.6A,选项 D 错误;故选 C. 5 5

考点:变压器;交流电 【名师点睛】此题是关于变压器及交流电的计算;理想变压器是理想化模型,一是不计线圈内阻;二是没 有出现漏磁现象.同时当电路中有变压器时,只要将变压器的有效值求出,则就相当于一个新的恒定电源, 其值就是刚才的有效值。 5.B 【解析】 试题分析:由图可知,液体与芯柱构成了电容器,由图可知,两板间距离不变;液面变化时只有正对面积 发生变化; 则由 C ?

?S Q 可知, 当液面升高时, 只能是正对面积 S 增大; 故可判断电容增大, 再依据 C ? , U 4? kd

因此电势差不变,那么电容的电荷量增大,因此电容器处于充电状态,因电流从哪侧流入电流表则电流表 指针向哪侧偏转,因此指针向左偏转;故 ACD 错误,B 正确;故选 B. 考点:电容器 【名师点睛】此题考查平行板电容器在生产生活中的应用,注意由题意找出我们常见的模型再时行分析; 掌握电容器的量度公式 C ? 【答案】A 【解析】

Q ?S 及决定式 C ? 是解题的基础。 U 4? kd

~ 1m / s 过程中做加速度为 2m / s 的匀加速直线运动,在速度为 试题分析:由图象可知物体速度为 0
2

1 ~ 3m / s 过程中,拉力以恒定的功率拉动物体,由牛顿第二定律有:

P ? f=ma ,从图中代入数据可得: v

1 P ? f ? 0 , P ? f ? 2 ,解得: P ? 3W , f ? 1N ,故 C 错误;又 f ? ? mg ,解得物体与水平面之 3
9页

间的动摩擦因数 ? ? 0.1 ,故 A 正确;将 P ? 3W , f ? 1N , m ? 1kg , v ? 1.5m / s 代入

P ? f=ma , v

可得 a ? 1m / s 2 ,即物体速度为 1.5m / s 时,加速度大小为 1m / s 2 ,故 B 错误;从图象可知物体速度为

0 ~ 1m / s 过程中做加速度为 2m / s 2 的匀加速直线运动,匀加速的时间为: t=v1= 0.5s ,故 D 错误。 a
考点:功率、平均功率和瞬时功率;牛顿第二定律 【名师点睛】本题难度较大,考查以恒定功率拉动物体加速运动的问题,解题的关键是分析图象,判断物 体的运动情况,结合牛顿第二定律,找到关系式 【答案】C 【解析】 试题分析:球恰好通过 C 点时,有 mg ? m v c ,得小球通过 C 点的最小速度为: vC ?
2

P ? f=ma 。 v

R

gR ,小球离开 C

点后做平抛运动,由 R ?

1 2 2R gt ,得: t ? ,小球离开 C 点做平抛运动的水平距离最小值为: 2 g

x ? vCt ? 2R ,所以小球只有落在平台 MN 上距 M 点距离为 ( 2 ?1 )R 的右侧位置上,故 A 错误;在由 D
运动到 M 的过程中,速度增大,由 P ? mgv 知,重力功率增大,由 C 运动到 P 的过程中,由 P ? mgvy , 知 vy 增大,则重力功率增大,故 B 错误;小球由 D 经 A,B.C 到 P 的过程中,轨道对小球不做功,只有重

(h ? R )? 力做功,机械能守恒,故 C 正确;小球从 D 运动到 B 的过程中,由机械能守恒得: mg
2

1 2 mv B , 2

2mgh 在 B 点,由牛顿第二定律得: N ? mg ? m v B ,解得: N ? 3mg ? ,由牛顿第三定律得知,小球经

R

R

过 B 点时对轨道的压力为: N ? ? N ? 3mg ?

2mgh ,故 D 错误。 R

考点:机械能守恒定律;向心力;功率、平均功率和瞬时功率 【名师点睛】根据小球恰好通过 C 点时的速度,求小球离开 C 点后平抛运动的最小距离.采用特殊位置法 分析小球从 A 运动到 B 的过程中,重力的功率如何变化.在小球运动的过程中,只有重力做功,遵守机械 能守恒定律.根据机械能守恒定律求出小球到达 B 点时的速度,再由牛顿运动定律求小球对轨道的压力。 8.ACD 【解析】 试题分析:根据 v ?

GM 可知当 r=R 时速度最大,故在地球周围做匀速圆周运动的人造地球卫星的线速 r
10 页

度不会超过 7.9km/s,选项 A 正确;根据 v ?

GM ,发射速度大于 7.9km/s 的人造地球卫星进入轨道 r

后的线速度要小于 7.9km/s,选项 B 错误;做匀速圆周运动的人造地球卫星无论离地球远近,卫星内物体 均处于失重状态,选项 C 正确;所有地球同步卫星的距地高度都是相同的,线速度大小也是相同的,与地 球的自转方向相同,但同步卫星质量不一定相同,选项 D 正确;故选 ACD. 考点:人造卫星 【名师点睛】此题是对人造卫星的知识考查;要知道 7.9km/s 叫第一宇宙速度,是最小的发射速度,也是 最大的环绕速度;同步卫星具有:定轨道、定高度、定周期、定速率的特点. 9.AD 【解析】 试题分析:由图读出,周期为 T=0.2s,频率为 f ? 为 Um=12V,有效值 U ?

1 ? 5Hz .故 A 正确,B 错误.此交变电压的最大值 T

2 U m ? 6 2V < 12V ,灯泡的额定电压有效值为 12V.所以灯泡不能正常发光.故 2

C 错误.图象上对应的 0.1s 时刻,u=0,所以发电机中的线圈在中性面.故 D 正确;故选 AD. 考点:交流电 【名师点睛】此题中由交变电压的图象读出周期、电压的最大值是基本能力.要知道线圈经过中性面的电 动势为零,经过与中性面垂直位置时电动势最大;基本题。 10.AB 【解析】 试题分析:由于上滑过程中,物体做加速减小的变减速直线运动,故平均速度小于

?0 ;故 A 正确;经过 2

同一位置时:下滑的速度小于上滑的速度,下滑时棒受到的安培力小于上滑所受的安培力,则下滑过程安 培力的平均值小于上滑过程安培力的平均值,所以上滑导体棒克服安培力做功大于下滑过程克服安培力做 功;故 B 正确;上滑过程中,减小的动能转化为焦耳热和棒的重力势能;故上滑过程中电阻 R 上产生的焦 耳热小于减小的动能;故 C 错误;根据感应电量经验公式 q= 量相等,则通过电阻 R 的电量相等,故 D 错误.故选 AB. 考点:法拉第电磁感应定律;安培力;电量 【名师点睛】本题考查电磁感应的功能关系;解决这类问题的关键时分析受力,进一步确定运动性质,并 明确判断各个阶段及全过程的能量转化。 11.AC 【解析】
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?? 知,上滑过程和下滑过程磁通量的变化 R

试题分析:若两束单色光 a 和 b 都沿着出射光线方向入射,则 b 光将发生全反射,而 a 光发生折射,则知 a 光的临界角大于 b 光的临界角,由临界角公式 sinC ?

1 c 得知,玻璃对 a 光的折射率较小,由 n ? 分析 v n

得知,a 光的速度比 b 光大.故 A 正确;a 光的波长大于 b 光,故根据光的干涉知识可知,用 a 光检查光学 平面的平整度时,呈现的明暗相见条纹间距较大,即 a 光比 b 光呈现的条纹要疏,选项 B 错误;b 光的折 射率比 a 光大,则若 a、b 两种色光以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,b 光侧移量大,选项 C 正确;a 光的波长大于 b 光,则用 a、b 光分别做单缝衍射实验时,a 光衍射条纹宽度更大,选项 D 错误; 故选 AC. 考点:光的折射;光的干涉和衍射 【名师点睛】本题的解题关键是运用光路可逆性原理,分析折射率的大小,再进一步分析两光束波长、频 率关系,即可分析光的衍射和干涉现象。注意折射率大的光的频率较大,波长较小。 12. (1) 【解析】 试题分析: (1)根据题述可知带电粒子的第Ⅱ象限匀强磁场中运动的轨道半径等于正方形区域的边长 L, 由 qvB ? m 解得: v ?

mE qBL 2(2 ? 2) B 2 L2 (2) (L, ) ( 3 ) m 2qB 2 B '2

v2 L

qBL m 1 2 at 2

(2) 设带电粒子从匀强电场区域射出时的纵坐标为-y, 带电粒子从坐标原点 O 沿 x 轴正方向射入匀强电场 区域做类平抛运动,有:L=vt 联立解得: y ?

y?

qE=ma

mE 2qB 2
mE ) 2qB 2
2v ? 2qBL m

带电粒子从匀强电场区域射出时的位置坐标为(L, -

(3)带电粒子以与 x 轴正方向成 45 角进入匀强磁场,其速度 v ' ?
0

由 qv B ? m
' '

v'2 2 BL 解得: R ' ? ' R B'

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画 出 运 动 轨 迹 如 图 所 示 , 由 几 何 关 系 可 知 x>L 区 域 匀 强 磁 场 的 最 小 宽 度 为 :

d ? (1 ? cos 45? ) R ' ?

(1 ? 2) BL B' 2(2 ? 2) B 2 L2 B '2

x>L 区域矩形匀强磁场的最小面积为 S ? 2 R ' d ? 考点:带电粒子在电场及磁场中的运动

【名师点睛】此题是关于带电粒子在电场及磁场中的运动问题;关键是分析粒子在场中的受力情况,搞清 运动特点,熟练掌握处理平抛运动及圆周运动的基本方法,并能联系运动草图分析解答. 13.2m/s , 0.5 【解析】 试题分析:设导体杆的加速度大小为 a,则 t 时刻导体杆的速度大小为 v=at 产生的感应电动势为 E=Blv 电路中的感应电流为 I ?
2

Blv R?r

导体杆上所受的安培力大小为 F安 =BIl ?

B 2l 2 at R?r
?

B 2l 2 at ? ma 由牛顿第二定律可知: F ? mg sin 37 ? ? mg cos 37 ? R?r
?

代入数据解得: F ? 3 ?

1 a ? 4 ? ? at (N) 2

由题图乙有 F=6+2t(N) 比较两式可知:a=2m/s , μ =0.5 考点:法拉第电磁感应定律;牛顿定律 【名师点睛】此题是电磁感应的力学问题,主要考查法拉第电磁感应定律及牛顿第二定律的应用;解题时 要根据物理情景找到力 F 与时间的函数关系,再与所给的图像对比斜率及截距等数据求解未知量. 14. (1)0.8N 【解析】
13 页
2

2m/s(2)

20 s 11

试题分析: (1)设释放重物后重物的加速度为 a1,细绳的张力大小为 F,对重物,由牛顿第二定律可得: m0g-F=m0a1 对 A,由牛顿定律:F-μ mg=ma1 联立解得:F=0.8N
2

a1=2m/s

2

由 v1 =2a1h 解得重物落地前瞬间 A 的速度大小为 v1=2m/s (2)重物落地前,A 运动的时间 t1 ? B 的加速度 a2 ?

v1 ? 1s a1

? mg
M

? 0.2m / s 2

重物落地时 B 的速度 v2=a2t1=0.2m/s 落地后,A 开始做减速运动,加速度大小为 a3=μ g=2m/s 设经过时间 t2,AB 速度相等,则有 v1-a3t2=v2+a2t2 解得: t2 ?
2

9 s 11 20 s 11

从释放重物到 AB 相对静止的过程中 A 运动的时间为: t ? t1 ? t2 ? 考点:牛顿第二定律的综合应用

【名师点睛】此题是关于牛顿第二定律的综合应用习题;解题时要弄清两个物体运动的物理过程,认真分 析物体的受力, 根据牛顿定律首先求出物体的加速度, 并能关联两个物体运动的位移及时间关系联立解答. 【答案】① r ? 60? ;②光线在 AC 面发生了全反射 【解析】 试题分析:①根据题意,画出光路图如图所示:

由几何关系有: ? ? 60? ,根据折射定律有: n ? 由几何关系可得: ? ? 60? , i ? 30? 在 BC 面上,由折射定律有: n ?

sin? ,解得: ? ? 30? sin?

sinr sini

解得,光线从 BC 射出时的折射角为: r ? 60? 。

14 页

②由全反射临界角公式 sinC ?

1 3 3 ,得: sinC ? < n 3 2

< 60? ,则有: ?> C ,所以光线在 AC 面发生了全反射。 可得临界角为: C
考点:光的折射定律 【名师点睛】本题是折射定律的基本运用,关键作出光路图,运用折射定律和全反射条件、几何关系结合 进行研究。 【答案】(1) 5m / s ? v B ? 2 2m / s 或 v B ? 2m / s (2) 0.2 m 【解析】 试题分析:(1)设物体 B 刚好能通过轨道的 c 点时速度为 v c ,由 mg ? m v c ,
2

R

得到: v c ?

gR ? 1m / s
1 1 2 2 mv c ? mv B1 2 2

物体 B 从弹簧解除锁定到运动至 c 点,由动能定理得到: ?mg ? 2 R ? 得到: v B1 ? 5m / s

设解除锁定后物体 B 的速度为 v B 2 时,刚好能运动到传送带的 e 端,从 d 到 e 的过程中有:

1 2 ? ? mgL ? 0 ? mv d ,得到: v d ? 2m / s 2 1 1 2 2 从 b 到 d 的过程中有: ?mg ? 2 R ? mv d ? mv B 2 ,得到: v B 2 ? 2 2m / s 。 2 2
设解除锁定后物体 B 的速度为 v B 3 时,刚好能运动到圆弧轨道上与圆心等高处,根据动能定理 有: ? mg ? R ? 0 ?

1 2 mv B 3 ,得到: v B3 ? 2m / s 2

所以 B 的速度必须满足 5m / s ? v B ? 2 2m / s 或 v B ? 2m / s 。 (2)解除锁定后,A 获得的速度大小为 v A ? 1.5m / s ,设 B 获得的速度大小为 v B ,则:

E p ? 2 mv B ? 2 ? 2mv A
解得: v B ? 3m / s ? 2 2m / s ,所以 B 将越过 e 点。 设物体 B 从弹簧解除锁定到运动至 e 点的速度为 v e ,则由动能定理可得:

1

2

1

2

?mg ? 2 R ? ? mgL ?

1 1 2 2 mv e ? mv B ,得到: v e ? 1m / s 2 2

15 页

物体 B 离开 e 点后做平抛运动,有: 2 R ?

1 2 g t , x ? v et 2

得到: x ? 0.2 m ,物体 B 再次落到水平轨道 ab 上时在 e 点左侧 0.2 m 处。 考点:动量守恒定律、功能关系 【名师点睛】物体 B 刚好到达圆形轨道最高点的临界条件是:重力等于向心力;弹簧释放的过程遵守动量 守恒定律,B 恰好运动到 e 点的临界速度为 0,把握这些条件和规律是解答本题的关键。

3mv 0 【答案】(1) AB : BC ? 2 : 3 ;(2) 2qE
【解析】

2

试题分析: (1) 将粒子在 C 点的速度进行分解, 可得粒子在 C 点的竖直速度为 v y ?

3v0 , 合速度为 v C ? 2v0 ,

粒子在水平方向上做匀速运动因此 AB ? v0t ,粒子在竖直方向上做匀加速直线运动,因此 BC ? 立可以得到: AB : BC ? 2 : 3 。 (2)根据动能定理得到: ? qU 解得: U AC ? ?
AC

v y t ,联
2

?

1 1 2 2 mv C ? mv 0 2 2

3mv 0 2q

2

设粒子在电场中运动时间为 t,加速度为 a,则有: qE ? ma , v y ? at

3mv0 1 2 3mv 0 解得: t ? ,AD 长度为 L ? at ? 。 2 2qE qE
考点:带电粒子在匀强电场中的运动

2

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