2021-2022學年河南省商丘第一高級中學高三（上）期末物理模擬試卷（1）一．選擇題（共8小題，滿分48分，每小題6分）1．（6分）下列關(guān)于物理學史的說法，正確的是（）A．庫侖提出電荷周圍有電場，并用電場線描述它 B．安培發(fā)現(xiàn)了磁場對運動電荷有力的作用 C．楞次發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象 D．電流熱效應(yīng)的規(guī)律是英國物理學家焦耳通過一系列的實驗發(fā)現(xiàn)的2．（6分）小明想推動家里的衣櫥，但使出了很大的力氣也推不動，他回憶起物理課堂上學習的“力的分解”知識，便想了個妙招，如圖所示，用A、B兩塊木板，搭成一個底角較小的人字形架，然后往中央一站，衣櫥居然被推動了！下列說法中正確的是（）A．這是不可能的，因為小明根本沒有用力去推衣櫥 B．這是不可能的，因為無論如何小明的力氣也沒那么大 C．這有可能，A板對衣櫥的推力有可能大于小明的重力 D．這有可能，但A板對衣櫥的推力不可能大于小明的重力3．（6分）一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針的下方，并與磁針指向平行，如圖所示。此時小磁針的N極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)，則這束帶電粒子可能是（）A．向右飛行的正離子束 B．向右飛行的負離子束 C．向左飛行的電子 D．向左飛行的負離子束4．（6分）已知太陽系某行星繞太陽的運動可以看成是勻速圓周運動，運行的周期為T，線速度為v，引力常量為G，則太陽的質(zhì)量可表示為（）A． B． C． D．5．（6分）一物塊以4m/s的初速度從固定在水平地面上的斜面底端，在沿斜面向上的外力F作用下運動，物塊的動能Ek隨上滑位移x的關(guān)系如圖所示，x＝4m時撤去外力，以地面為重力勢能零勢能面，已知斜面傾角θ＝37°，重力加速度g＝10m/s2，則（）A．0～2m內(nèi)外力F大小為16N B．物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.75 C．0～6m內(nèi)物塊機械能最大為64J D．物塊的機械能先增大再不變后減小6．（6分）如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球在電場強度為E、區(qū)域足夠大的勻強電場中，以初速度v0沿ON在豎直面內(nèi)做勻變速直線運動。ON與水平面的夾角為30°，重力加速度為g，且mg＝qE，則（）A．電場方向豎直向上 B．小球運動的加速度大小為g C．小球上升的最大高度為 D．若小球在初始位置的電勢能為零，則小球電勢能的最大值為mv027．（6分）河北省張家口市風電裝機容量累計突破了千萬千瓦。草原天路景區(qū)風力發(fā)電機如圖所示，風力帶動葉片轉(zhuǎn)動，葉片再帶動轉(zhuǎn)子（磁極）轉(zhuǎn)動，使定子（線圈不計電阻）中產(chǎn)生電流，實現(xiàn)風能向電能的轉(zhuǎn)化。已知葉片長為l，風速為v，空氣的密度為ρ，空氣遇到葉片旋轉(zhuǎn)形成的圓面后一半減速為零，一半原速率穿過，下列說法正確的是（）A．一臺風力發(fā)電機獲得風能的功率為πρl2v3 B．一臺風力發(fā)電機獲得風能的功率為πρl2v3 C．空氣對一臺風力發(fā)電機的平均作用力為πρl2v2 D．空氣對一臺風力發(fā)電機的平均作用力為πρl2v28．（6分）下列說法正確的是（）A．若電量為q的帶電粒子在勻強電場中所受的電場力為F，則場強一定為E＝ B．若勻強電場中A、B兩點間的距離為d，兩點間電勢差為U，則場強一定為E＝ C．將長度為L、電流強度為I的通電直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，則導(dǎo)線所受的安培力可能為F＝BIL D．將面積為S的矩形線框，放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，通過線框的磁通量一定為φ＝BS二．實驗題（共2小題，滿分12分，每小題6分）9．（6分）圖甲所示的裝置可以測量木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)。整個實驗裝置放在水平桌面上，跨過光滑定滑輪的細線兩端分別與放置在木板上的木塊和彈簧測力計相連，在木塊上放置砝碼。向右拉動木板，待彈簧測力計的示數(shù)穩(wěn)定后讀數(shù)。（1）下列三個因素中，會引起測量誤差的一項是（填序號）。①向右拉木板的速度未能保持恒定②木板與桌面間的摩擦力不能忽略③滑輪和木塊間的細線未保持水平（2）改變木塊上砝碼個數(shù)進行多次測量后，在圖乙中描出了木塊所受滑動摩擦力Ff與砝碼質(zhì)量m間的關(guān)系圖線。已知圖線的斜率為k，圖線在縱軸上的截距為a，則木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)μ＝，木塊的質(zhì)量為M＝。（用k、a及重力加速度g表示）10．（6分）某同學欲根據(jù)圖甲所示電路用伏安法描繪一個標有“2.5V0.6W”字樣的小燈泡的伏安特性曲線?？蛇x用的器材有：A．電壓表（量程為0～3V，內(nèi)阻約為3kΩ）B．電流表（量程為0～0.4A，內(nèi)阻約為0.15Ω）C．電流表（量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω）D．滑動變阻器（最大阻值為100Ω）E．滑動變阻器（最大阻值為10Ω）F．蓄電池、開關(guān)，導(dǎo)線若干（1）實驗中，電流表應(yīng)選用，滑動變阻器應(yīng)選用（均選填器材前的字母序號）。（2）根據(jù)圖甲電路將實物圖乙補充完整。（3）多次調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，獲得多組電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I的數(shù)據(jù)，得到I﹣U圖象如圖丙所示。當U＝2.00V時小燈泡的電阻為Ω，此時小燈泡消耗的電功率為W（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）。三．計算題（共3小題，滿分40分）11．（13分）如圖所示，在光滑絕緣水平桌面內(nèi)的MNPQ區(qū)域里分布著寬度為L、長度為d（d＜L）的矩形勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小B＝，方向垂直桌面向下。長為2d的絕緣桿左端連接邊長為d、電阻為R的正方形金屬線框，右端連接長為1.2L的導(dǎo)體棒ab，導(dǎo)體棒中始終通有電流強度為I0、方向由a到b的恒定電流，磁場、線框、導(dǎo)體棒關(guān)于軸OO′對稱。線框、絕緣桿、導(dǎo)體棒總質(zhì)量為m，整個裝置置于水平桌面內(nèi)，線框左邊恰與PQ邊重合。在線框上施加沿軸線水平向左的恒力F＝0.6mg后，裝置向左滑行，當導(dǎo)體棒ab將要運動到MN處時恰好第一次開始向右返回，此后，經(jīng)過若干次往返，最終整個裝置在桌面內(nèi)做周期恒定的往復(fù)運動。運動過程中空氣阻力不計，重力加速度為g，求：（1）從開始運動到ab棒第一次到達MN處的過程中線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱Q；（2）線框從開始運動到第一次剛穿越磁場區(qū)域所需的時間t；（3）裝置最終在水平面內(nèi)做往復(fù)運動的最大速率vm及運動周期T。12．（13分）如圖所示，水平地面上左側(cè)有一質(zhì)量為mC＝2kg的四分之一光滑圓弧斜槽C，斜槽末端切線水平，右側(cè)有一質(zhì)量為mB＝3kg的帶擋板P的木板B，木板上表面水平且光滑，木板與地面的動摩擦因數(shù)為μ＝0.25，斜槽末端和木板左端平滑過渡但不粘連。某時刻一質(zhì)量為mA＝1kg的可視為質(zhì)點的光滑小球A從斜槽頂端靜止?jié)L下，重力加速度為g＝10m/s2，求：（1）若光滑圓弧斜槽C不固定，圓弧半徑為R＝3m，且不計斜槽C與地面的摩擦，求小球滾動到斜槽末端時斜槽的動能；（2）若斜槽C固定在地面上，小球從斜槽末端滾上木板左端時的速度為v0＝1m/s，小球滾上木板上的同時，外界給木板施加大小為v0＝1m/s的水平向右初速度，并且同時分別在小球上和木板上施加水平向右的恒力F1與F2，且F1＝F2＝5N。當小球運動到木板右端時（與擋板碰前的瞬間），木板的速度剛好減為零，之后小球與木板的擋板發(fā)生第1次相碰，以后會發(fā)生多次磁撞。已知小球與擋板的碰撞都是彈性碰撞且碰撞時間極短，小球始終在木板上運動。求：①小球與擋板第1次碰撞后的瞬間，木板的速度大??；②小球與擋板第1次碰撞后至第2020次碰撞后瞬間的過程中F1與F2做功之和。13．（14分）回旋加速器是高能物理研究重要儀器，回旋加速器由兩半徑為R的D形金屬盒組成，盒內(nèi)存在垂直盒面的勻強磁場，感應(yīng)強度為B0．兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計．兩盒間加上如圖乙所示的交變電壓，幅值恒為U0，周期為T0＝在t＝0時刻，A處質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子從靜止開始加速，不計粒子間相互作用和重力．（1）求粒子從靜止開始加速到出口處所需的時間；（2）以發(fā)射點A為坐標原點，向左為正方向建立x軸．如圖所示第n次加速后進入磁場做圓周運動時的圓心在x軸上的位置應(yīng)如何表示？（3）若磁感應(yīng)強度的取值有微小波動，其值為B′時．若粒子仍至少要連續(xù)加速n次，則B′應(yīng)滿足什么條件？

2021-2022學年河南省商丘第一高級中學高三（上）期末物理模擬試卷（1）參考答案與試題解析一．選擇題（共8小題，滿分48分，每小題6分）1．（6分）下列關(guān)于物理學史的說法，正確的是（）A．庫侖提出電荷周圍有電場，并用電場線描述它 B．安培發(fā)現(xiàn)了磁場對運動電荷有力的作用 C．楞次發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象 D．電流熱效應(yīng)的規(guī)律是英國物理學家焦耳通過一系列的實驗發(fā)現(xiàn)的【解答】解：A、根據(jù)物理學史可知，法拉第首先提出電荷周圍有電場，并用電場線描述它，故A錯誤；B、洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場對運動電荷有力的作用，故B錯誤；C、法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故C錯誤；D、英國物理學家焦耳通過一系列實驗發(fā)現(xiàn)了電流熱效應(yīng)的規(guī)律，即焦耳定律Q＝I2Rt，故D正確。故選：D。2．（6分）小明想推動家里的衣櫥，但使出了很大的力氣也推不動，他回憶起物理課堂上學習的“力的分解”知識，便想了個妙招，如圖所示，用A、B兩塊木板，搭成一個底角較小的人字形架，然后往中央一站，衣櫥居然被推動了！下列說法中正確的是（）A．這是不可能的，因為小明根本沒有用力去推衣櫥 B．這是不可能的，因為無論如何小明的力氣也沒那么大 C．這有可能，A板對衣櫥的推力有可能大于小明的重力 D．這有可能，但A板對衣櫥的推力不可能大于小明的重力【解答】解：開始該同學是推不動衣櫥的，說明該同學的推力小于最大靜摩擦力；站在人字形架時，重力產(chǎn)生兩個效果，分別向左右兩側(cè)推墻壁和衣櫥，如圖；該同學的重力可以分解成沿A，B兩個方向的力，由于底角較小，所以A，B方向的力會很大。A對衣櫥的力可以分解成水平方向和豎直方向的力，而水平方向的力會遠大于該同學的重力，可能大于最大靜摩擦力，故ABD錯誤，C正確。故選：C。3．（6分）一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針的下方，并與磁針指向平行，如圖所示。此時小磁針的N極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)，則這束帶電粒子可能是（）A．向右飛行的正離子束 B．向右飛行的負離子束 C．向左飛行的電子 D．向左飛行的負離子束【解答】解：A、向右飛行的正離子束形成的電流方向向右，根據(jù)安培定則可知，離子在上方產(chǎn)生的磁場方向向外，則N極轉(zhuǎn)向外，S極轉(zhuǎn)向里，不符合題意，故A錯誤；B、向右飛行的負離子束形成的電流方向向左，根據(jù)安培定則可知，離子在上方產(chǎn)生的磁場方向向里，則N極轉(zhuǎn)向里，S極轉(zhuǎn)向外，符合題意，故B正確；C、向左飛行的電子束形成的電流方向向右，根據(jù)安培定則可知，電子在上方產(chǎn)生的磁場方向向外，則N極轉(zhuǎn)向外，S極轉(zhuǎn)向里，不符合題意，故C錯誤；D、向左飛行的負離子束形成的電流方向向右，根據(jù)安培定則可知，離子在上方產(chǎn)生的磁場方向向外，則N極轉(zhuǎn)向外，S極轉(zhuǎn)向里，不符合題意，故D錯誤。故選：B。4．（6分）已知太陽系某行星繞太陽的運動可以看成是勻速圓周運動，運行的周期為T，線速度為v，引力常量為G，則太陽的質(zhì)量可表示為（）A． B． C． D．【解答】解：行星繞太陽做勻速圓周運動，設(shè)其軌道半徑為r，則v＝，得r＝根據(jù)萬有引力提供向心力，得：G＝m聯(lián)立解得太陽的質(zhì)量M＝，故B正確，ACD錯誤。故選：B。5．（6分）一物塊以4m/s的初速度從固定在水平地面上的斜面底端，在沿斜面向上的外力F作用下運動，物塊的動能Ek隨上滑位移x的關(guān)系如圖所示，x＝4m時撤去外力，以地面為重力勢能零勢能面，已知斜面傾角θ＝37°，重力加速度g＝10m/s2，則（）A．0～2m內(nèi)外力F大小為16N B．物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.75 C．0～6m內(nèi)物塊機械能最大為64J D．物塊的機械能先增大再不變后減小【解答】解：根據(jù)動能定理可得F合△x＝△Ek，則有：F合＝，說明Ek﹣x圖象的斜率表示合外力F合。物塊的初速度為v0＝4m/s，根據(jù)圖象可知Ek0＝8J，則有：Ek0＝＝8J，解得m＝1kg；x＝4m時撤去外力，則有mgsinθ+μmgcosθ＝＝N＝12N。A、0～2m內(nèi)，有：F﹣（mgsinθ+μmgcosθ）＝＝N＝8N，則F＝20N，故A錯誤；B、根據(jù)mgsinθ+μmgcosθ＝12N，解得：μ＝0.75，故B正確；C、拉力做正功期間物塊的機械能一直增大，撤去拉力機械能減小；物塊在4m時機械能最大，最大機械能為：Emax＝mgxsinθ+Ek＝1×10×4×0.6J+24J＝48J，故C錯誤；D、根據(jù)C選項的分析可知，物塊的機械能先增大后減小，故D錯誤。故選：B。6．（6分）如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球在電場強度為E、區(qū)域足夠大的勻強電場中，以初速度v0沿ON在豎直面內(nèi)做勻變速直線運動。ON與水平面的夾角為30°，重力加速度為g，且mg＝qE，則（）A．電場方向豎直向上 B．小球運動的加速度大小為g C．小球上升的最大高度為 D．若小球在初始位置的電勢能為零，則小球電勢能的最大值為mv02【解答】解：AB、小球做勻變速直線運動，合力應(yīng)與速度在同一直線上，即在ON直線上，因為mg＝qE，所以電場力qE與重力mg關(guān)于ON對稱，根據(jù)數(shù)學知識得；電場力qE與水平方向的夾角應(yīng)為30°，受力情況如圖所示，合力沿ON方向向下，大小為mg，所以加速度為g，方向沿ON向下，故A錯誤，B正確；C、小球做勻減速直線運動，由運動學公式可得最大位移為x＝則最大高度為h＝xsin30°＝故C正確；D、若小球在初始位置的電勢能為零，在減速運動至速度為零的過程中，小球克服電場力做功和克服重力做功是相等的，由能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律可知，小球的初動能一半轉(zhuǎn)化為電勢能，一半轉(zhuǎn)化為重力勢能，初動能為，則小球的最大電勢能為，故D錯誤。故選：BC。7．（6分）河北省張家口市風電裝機容量累計突破了千萬千瓦。草原天路景區(qū)風力發(fā)電機如圖所示，風力帶動葉片轉(zhuǎn)動，葉片再帶動轉(zhuǎn)子（磁極）轉(zhuǎn)動，使定子（線圈不計電阻）中產(chǎn)生電流，實現(xiàn)風能向電能的轉(zhuǎn)化。已知葉片長為l，風速為v，空氣的密度為ρ，空氣遇到葉片旋轉(zhuǎn)形成的圓面后一半減速為零，一半原速率穿過，下列說法正確的是（）A．一臺風力發(fā)電機獲得風能的功率為πρl2v3 B．一臺風力發(fā)電機獲得風能的功率為πρl2v3 C．空氣對一臺風力發(fā)電機的平均作用力為πρl2v2 D．空氣對一臺風力發(fā)電機的平均作用力為πρl2v2【解答】解：AB、建立一個“風柱”模型如圖所示：風柱的橫截面積為葉片旋轉(zhuǎn)掃出的面積S＝πl(wèi)2經(jīng)過t風柱長度x＝vt，所形成的風柱體積V＝πl(wèi)2vt空氣遇到葉片旋轉(zhuǎn)形成的圓面后一半減速為零，一半原速率穿過，所以與葉片發(fā)生相互作用的風柱質(zhì)量m＝ρV＝ρπl(wèi)2vt，根據(jù)動能定理，風力在這一段位移做的功W＝Ek＝mv2＝ρπl(wèi)2vt?v2＝ρπl(wèi)2v3t一臺風力發(fā)電機獲得風能的功率為：P風＝＝ρπl(wèi)2v3，故A錯誤，B正確；CD、對與葉片發(fā)生相互作用的那部分空氣為研究對象，規(guī)定空氣流動的方向為正方向，根據(jù)動量定理得：﹣F?t＝0﹣mv代入數(shù)據(jù)解得：F＝πρl2v2根據(jù)牛頓第三定律，可知空氣對一臺風力發(fā)電機的平均作用力為：F′＝F＝πρl2v2，故C正確，D錯誤。故選：BC。8．（6分）下列說法正確的是（）A．若電量為q的帶電粒子在勻強電場中所受的電場力為F，則場強一定為E＝ B．若勻強電場中A、B兩點間的距離為d，兩點間電勢差為U，則場強一定為E＝C．將長度為L、電流強度為I的通電直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，則導(dǎo)線所受的安培力可能為F＝BIL D．將面積為S的矩形線框，放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，通過線框的磁通量一定為φ＝BS【解答】解：A、根據(jù)電場強度的定義式，若電量為q的帶電粒子在勻強電場中所受的電場力為F，則場強一定為E＝，A正確；B、若勻強電場中A、B兩點間的距離為d，兩點間電勢差為U，且d是沿著電場線方向的距離，才有E＝，B錯誤；C、將長度為L、電流強度為I的通電直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，若B⊥I，才有F＝BIL，C正確；D、將面積為S的矩形線框，放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，只有當B⊥S時，通過線框的磁通量φ＝BS，D錯誤；故選：AC。二．實驗題（共2小題，滿分12分，每小題6分）9．（6分）圖甲所示的裝置可以測量木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)。整個實驗裝置放在水平桌面上，跨過光滑定滑輪的細線兩端分別與放置在木板上的木塊和彈簧測力計相連，在木塊上放置砝碼。向右拉動木板，待彈簧測力計的示數(shù)穩(wěn)定后讀數(shù)。（1）下列三個因素中，會引起測量誤差的一項是③（填序號）。①向右拉木板的速度未能保持恒定②木板與桌面間的摩擦力不能忽略③滑輪和木塊間的細線未保持水平（2）改變木塊上砝碼個數(shù)進行多次測量后，在圖乙中描出了木塊所受滑動摩擦力Ff與砝碼質(zhì)量m間的關(guān)系圖線。已知圖線的斜率為k，圖線在縱軸上的截距為a，則木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)μ＝，木塊的質(zhì)量為M＝。（用k、a及重力加速度g表示）【解答】解：（1）①實驗時，應(yīng)將木塊勻速拉動，和木板有相對運動即可，這樣細線的拉力大小等于摩擦力的大小，木板是否勻速拉動對實驗無關(guān)，不會造成誤差；②彈簧測力計的示數(shù)等于木塊與木板間的摩擦力大小，與木板和桌面間有無摩擦無關(guān)，不會造成誤差；③應(yīng)保持與木塊相連的細線水平，否則木塊與木板之間的正壓力不等于木塊的重力會造成誤差故選：③（2）設(shè)木塊的質(zhì)量為M，則木塊與砝碼處于平衡狀態(tài)，則有：Ff＝μ（M+m）g解得：Ff＝μMg+μgm故a＝μMg，k＝μg解得，M＝故答案為：（1）③；（2）；10．（6分）某同學欲根據(jù)圖甲所示電路用伏安法描繪一個標有“2.5V0.6W”字樣的小燈泡的伏安特性曲線。可選用的器材有：A．電壓表（量程為0～3V，內(nèi)阻約為3kΩ）B．電流表（量程為0～0.4A，內(nèi)阻約為0.15Ω）C．電流表（量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω）D．滑動變阻器（最大阻值為100Ω）E．滑動變阻器（最大阻值為10Ω）F．蓄電池、開關(guān)，導(dǎo)線若干（1）實驗中，電流表應(yīng)選用B，滑動變阻器應(yīng)選用E（均選填器材前的字母序號）。（2）根據(jù)圖甲電路將實物圖乙補充完整。（3）多次調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，獲得多組電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I的數(shù)據(jù)，得到I﹣U圖象如圖丙所示。當U＝2.00V時小燈泡的電阻為8.7Ω，此時小燈泡消耗的電功率為0.46W（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）。【解答】解：（1）燈泡的額定工作電流I＝，所以選擇量程為0.4A的電流表即可；由于電壓變化范圍從零到最大，所以滑動變阻器采用分壓接法，為調(diào)節(jié)方便，選擇最大阻值小的滑動變阻器E；（2）按照圖甲連接實物圖，注意順著電流方向或逆著電流方向進行，不能交叉，如圖所示；（3）從圖象可以看出，當U＝2.00V時，電流I＝0.23A，所以此時燈泡的電阻R＝，功率P＝UI＝2.0×0.23W＝0.46W。故答案為：（1）B、E；（2）如圖所示；（3）8.7（8.6～8.8均正確）、0.46（0.45～0.47均正確）三．計算題（共3小題，滿分40分）11．（13分）如圖所示，在光滑絕緣水平桌面內(nèi)的MNPQ區(qū)域里分布著寬度為L、長度為d（d＜L）的矩形勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小B＝，方向垂直桌面向下。長為2d的絕緣桿左端連接邊長為d、電阻為R的正方形金屬線框，右端連接長為1.2L的導(dǎo)體棒ab，導(dǎo)體棒中始終通有電流強度為I0、方向由a到b的恒定電流，磁場、線框、導(dǎo)體棒關(guān)于軸OO′對稱。線框、絕緣桿、導(dǎo)體棒總質(zhì)量為m，整個裝置置于水平桌面內(nèi)，線框左邊恰與PQ邊重合。在線框上施加沿軸線水平向左的恒力F＝0.6mg后，裝置向左滑行，當導(dǎo)體棒ab將要運動到MN處時恰好第一次開始向右返回，此后，經(jīng)過若干次往返，最終整個裝置在桌面內(nèi)做周期恒定的往復(fù)運動。運動過程中空氣阻力不計，重力加速度為g，求：（1）從開始運動到ab棒第一次到達MN處的過程中線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱Q；（2）線框從開始運動到第一次剛穿越磁場區(qū)域所需的時間t；（3）裝置最終在水平面內(nèi)做往復(fù)運動的最大速率vm及運動周期T?！窘獯稹拷猓海?）導(dǎo)線框運動情況如圖1所示圖1從①到④根據(jù)動能定理有：0.6mg?4d﹣Q﹣BI0L?d＝0解得Q＝0.4mgd（2）從①到②根據(jù)動量定理有：0.6mgt﹣2Bd＝mv2﹣0從②到④根據(jù)動能定理得：0.6mg?2d﹣BI0L?d＝0﹣解得v2＝t＝＝（3）如圖2，裝置最終會在⑦到⑨位置間往復(fù)運動，⑦為最右位置，⑨為最左位置，⑧為最大速度位置。圖2從⑦到⑧過程中，向左勻加速運動，設(shè)加速度為a1；a1＝從⑧到⑨過程中，向左勻減速運動，設(shè)加速度大小為a2；a2＝向左勻加速時間：t1＝向左勻減速時間：裝置最終在水平面內(nèi)做往復(fù)運動的周期：T＝2（t1+t2）＝答：（1）從開始運動到ab棒第一次到達MN處的過程中線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為0.4mgd；（2）線框從開始運動到第一次剛穿越磁場區(qū)域所需的時間為；（3）裝置最終在水平面內(nèi)做往復(fù)運動的最大速率為，運動周期為。12．（13分）如圖所示，水平地面上左側(cè)有一質(zhì)量為mC＝2kg的四分之一光滑圓弧斜槽C，斜槽末端切線水平，右側(cè)有一質(zhì)量為mB＝3kg的帶擋板P的木板B，木板上表面水平且光滑，木板與地面的動摩擦因數(shù)為μ＝0.25，斜槽末端和木板左端平滑過渡但不粘連。某時刻一質(zhì)量為mA＝1kg的可視為質(zhì)點的光滑小球A從斜槽頂端靜止?jié)L下，重力加速度為g＝10m/s2，求：（1）若光滑圓弧斜槽C不固定，圓弧半徑為R＝3m，且不計斜槽C與地面的摩擦，求小球滾動到斜槽末端時斜槽的動能；（2）若斜槽C固定在地面上，小球從斜槽末端滾上木板左端時的速度為v0＝1m/s，小球滾上木板上的同時，外界給木板施加大小為v0＝1m/s的水平向右初速度，并且同時分別在小球上和木板上施加水平向右的恒力F1與F2，且F1＝F2＝5N。當小球運動到木板右端時（與擋板碰前的瞬間），木板的速度剛好減為零，之后小球與木板的擋板發(fā)生第1次相碰，以后會發(fā)生多次磁撞。已知小球與擋板的碰撞都是彈性碰撞且碰撞時間極短，小球始終在木板上運動。求：①小球與擋板第1次碰撞后的瞬間，木板的速度大??；②小球與擋板第1次碰撞后至第2020次碰撞后瞬間的過程中F1與F2做功之和。【解答】解：（1）由題可知，設(shè)小球滾到斜槽末端時，A與C的速度大小分別為vA、vC。A與C系統(tǒng)水平方向動量守恒，取水平向右為正方向，則mAvA﹣mCvC＝0A與C系統(tǒng)的機械能守恒，則mAgR＝mAvA2+mCvC2小球滾動到斜槽末端時斜槽的動能Ek＝mCvC2代入數(shù)據(jù)解得：Ek＝10J（2）①小球滾到木板上后，小球與木板的加速度大小分別為a1和a2。則a1＝，a2＝代入數(shù)據(jù)解得：a1＝5m/s2，a2＝m/s2木板開始運動到速度第一減為零的時間為t0＝代入數(shù)據(jù)解得：v1＝4m/s小球第一次與擋板碰撞前瞬間的速度為v1＝v0+a1t0⑦另設(shè)小球與擋板第1次碰撞后的瞬間，小球與木板的速度分別為vA1、vB1。取向右為正方向，A與B動量守恒，以向右為正方向，由動量守恒定律得：mAv1＝mAvA1+mBvB1A與B系統(tǒng)，由機械能守恒定律得：mAv1＝mAvA12+mBvB12代入數(shù)據(jù)解得：vA1＝﹣2m/s，vB1＝2m/s②由題可知，第一次碰撞后，小球以2v0＝2m/s沿木板向左勻減速運動再反向勻加速，木板以2v0向右勻減速運動，木板速度再次減為零的時間：t＝小球的速度：vA2＝﹣2v0+a1t＝4v0此時，小球的位移：x1＝