题目内容
19．
如图所示，足够长的光滑水平平行金属轨道宽l=0.4m，处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T．轨道右端接入一灯L，已知L上标有“2V、1W”字样（设灯电阻保持不变），左端有根金属棒搁在水平轨道上，金属棒质量m=0.2kg，在一平行于轨道平面的外力F作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，加速度a=2m/s2．除灯电阻外不考虑其他地方的电阻．（1）画出金属棒运动过程中流过灯L的电流方向；
（2）经过多长时间灯L达到正常发光？正常发光时外力F大小？
（3）当灯L达到正常发光后，撤去外力，则金属棒做什么运动？
分析 （1）根据右手定则确定回路中的感应电流，同时得到通过灯泡的电流并作图；
（2）根据灯正常发光的电压要求，再根据E=BLv求得导体棒的切割速度，再根据速度时间关系求得时间，当灯正常发光时，导体棒在拉力F和安培力作用下处于平衡状态，根据BIL求得安培力，即可得出外力F的大小；
（3）撤去外力后，导体棒在安培力作用下做减速运动，而随速度的减小，回路中感应电动势减小，导体棒所受安培力减小，加速度随之减小，故导体棒在撤去外力后做加速度减小的减速运动．
解答 解：
（1）根据右手定则，判定通过ab杆的电流方向由b到a，故流过灯L的电流方向由上而下，如下图所示
（2）灯正常发光时，灯两端电压为额定电压．
感应电动势E=U=2V
E=BLv
可得切割速度v=$\frac{E}{BL}=\frac{2}{0.5×0.4}m/s$=10m/s
因为导体棒做匀加速运动，根据v=at
可得导体棒运动时间t=$\frac{v}{a}=\frac{10}{2}s$=5s
正常发光时电流为额定电流I=$\frac{P}{U}$=0.5A
金属棒受到外力F和安培力FA的作用
FA=BIL=0.5×0.4×0.5N=0.1N
根据牛顿定律F-FA=ma
F=ma+FA=0.2×2+0.1N=0.5N
（3）当灯L达到正常发光后，撤去外力，对金属棒受力分析可得金属棒只受安培力作用，安培力大小为：
${F}_{A}=BIL=B\frac{BLv}{R}L=\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$
根据牛顿第二定律可得金属棒的加速度大小为
a=$\frac{{F}_{A}}{m}=\frac{{B}^{2}{L}^{2}}{mR}v$
因为安培力的方向与金属棒的运动方向相反，故金属棒做减速运动，由加速度表达式可知，随着速度的减小，金属棒的加速度随之减小，故金属棒做做加速度减小的减速运动，直到停止．
答：（1）金属棒运动过程中流过灯L的电流方向如解答图所示；
（2）经过5s时间灯L达到正常发光，正常发光时外力F大小为0.5N；
（3）当灯L达到正常发光后，撤去外力，则金属棒做加速度减小的减速运动，直到停止．
点评 解决本题的关键是掌握楞次定律可右手定则判定感应电流的方向，根据法拉第定律求得切割时感应电动势的表达式以及欧姆定律的运算，题目不难，涉及知识较多，稍有粗心都不易得全分．
| A． | 单摆振动的周期与摆球质量无关 | |
| B． | 发射无线电波时需要对电磁波进行调制和解调 | |
| C． | 光的偏振现象说明光波是横波 | |
| D． | 光纤通信和全息照相都利用了光的全反射原理 | |
| E． | 声源与观察者相互靠近时，观察者接收的频率大于声源振动的频率 |
| A． | 物块对斜面的压力大小为mgtanθ | B． | 物块对斜面的摩擦力大小为mgtanθ | ||
| C． | 斜面对物块的支持力大小为mgtanθ | D． | 斜面对物块间的动摩擦因素为tanθ |
如图所示，轻杆总长为3L，水平转轴固定于轻杆上O点，lOA：lOB=1：2，两端分别固定着小球A和B，A、B两球质量均为m，两者一起在竖直平面内绕水平轴O做圆周运动，转轴O处无摩擦，则下列说法中正确的是（ ）| A． | 当小球A经过最高点速度V＞$\sqrt{gL}$时，A球对杆的弹力向上 | |
| B． | 两小球能通过最高点的临界速度为V≥$\sqrt{gL}$ | |
| C． | 若小球A在最高点时受到杆的力为0N，则此时球B在最低点受到杆的力大小为3mg | |
| D． | 当小球A在最高点时受到杆的力的大小为$\frac{1}{2}$mg，则此时它的速度大小为$\sqrt{\frac{3}{2}gL}$ |
| A． | 当分子间距离增大时，分子间作用力减小，分子势能增大 | |
| B． | 某固体物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数为N′A，则该物质的分子体积为v0=$\frac{M}{{ρ}_{{N}_{A}}}$ | |
| C． | 液晶既具有液体的流动性，有具有单晶体的光学各向异性的特点 | |
| D． | 自然界发生的一切过程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏观过程都能自发进行 | |
| E． | 可根据固体是否有确定的熔点来区分晶体与非晶体 |
人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图所示．下列说法中正确的是（ ）| A． | α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关 | |
| B． | 科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型 | |
| C． | 科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型 | |
| D． | 科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型，建立了玻尔的原子模型 |
一质点从A点开始做初速度为零的匀加速直线运动，加速度的大小为a，B，C，D三点是质点运动路径上三点，且BC=x1，CD=x2．质点通过BC间所用时间与经过CD间所用时间相等，则质点经过C点的速度为（ ）| A． | $\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2}$$\sqrt{\frac{a}{{x}_{2}-{x}_{1}}}$ | B． | $\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{4}$$\sqrt{\frac{a}{{x}_{2}-{x}_{1}}}$ | ||
| C． | $\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{2}$$\sqrt{\frac{a}{{x}_{2}+{x}_{1}}}$ | D． | $\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{4}$$\sqrt{\frac{a}{{x}_{2}+{x}_{1}}}$ |
某同学利用如图所示的装置探究弹簧弹性势能的大小，将一根轻弹簧放置于光滑水平桌面上，左端与固定的挡板连接，右端有一质量为m的小物块但不连接，弹簧处于原长时右端刚好位于桌子边缘，实验时先推动小物块压缩弹簧秤（弹簧一直在弹性限度内），小物块不动后测出弹簧的压缩量d，然后释放小物块让其在弹簧的作用下弹出，最后落到水平地面上（小物块所受空气阻力可以忽略）．
如图所示，一细光束从O点射入上、下表面平行的玻璃砖，折射后分成a、b两束光由下表面上的M、N两点射出．已知入射光与玻璃砖上表面的夹角为θ，玻璃对a光、b光的折射率分别为na、nb（na＞nb），玻璃砖的厚度为d．求：