15．(江苏卷)(16分)制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板，如图甲所示，加在极板A、B间的电压作周期性变化，其正向电压为，反向电压为，电压变化的周期为2r，如图乙所示。在t=0时，极板B附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场作用由静止开始运动。若整个运动过程中，电子未碰到极板A，且不考虑重力作用。

(1)若，电子在0-2r时间内不能到达极板A，求d应满足的条件；

(2)若电子在0-2r时间未碰到极板B，求此运动过程中电子速度随时间t变化的关系；

(3)若电子在第N个周期内的位移为零，求k的值。

解析：

(1)电子在0~T时间内做匀加速运动

加速度的大小 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　①

位移　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　②　

在T-2T时间内先做匀减速运动，后反向作匀加速运动

加速度的大小 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　③

初速度的大小　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　④

匀减速运动阶段的位移 　　　　　　　　　　　　　　　　⑤

依据题意　　 ＞　　　 解得＞　　　　　　　 ⑥

(2)在2nT~(2n+1)T,(n=0,1,2, ……,99)时间内　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ⑦

　　　　 加速度的大小　　　　　　　　　　　　　　 a′2=

　　　　 速度增量　　　　　　　　　　　　　　　　　　 △v₂=-a′₂T　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ⑧

　　　　 (a)当0≤t-2nt<T时

　　　　 电子的运动速度　　 v=n△v₁+n△v₂+a₁(t-2nT)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ⑨

　　　　 解得　　　　 v=[t-(k+1)nT] ,(n=0,1,2, ……,99)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ⑩

　　　　 (b)当0≤t-(2n+1)T<T时

　　　　 电子的运动速度　　 v=(n+1) △v_1+n△v₂-a′₂[t-(2n+1)T]　　　　　　　　　　　　　　　　　　 11

　　　　 解得v=[(n+1)(k+1)T-kl],(n=0,1,2, ……,99)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 12

　　　　 (3)电子在2(N-1)T~(2N-1)T时间内的位移x_2N-1=v2_N-2T+a₁T²

　　　　 电子在(2N-1)T~2N_T时间内的位移x_2N=v2_N-1T-a′₂T²

　　　 由10式可知　　 v_2N-2=(N-1)(1-k)T

由12式可知 v_2N-1=(N-Nk+k)T

依据题意　　 x_2N-1+ x_2N=0

解得

本题考查牛顿运动定律、运动学公式应用和归纳法解题。

难度：难。

32.(上海物理)(14分)如图，宽度L=0.5m的光滑金属框架MNPQ固定板个与水平面内，并处在磁感应强度大小B=0.4T，方向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非均匀分布，将质量m=0.1kg，电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上，并且框架接触良好，以P为坐标原点，PQ方向为x轴正方向建立坐标，金属棒从处以的初速度，沿x轴负方向做的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用。求：

(1)金属棒ab运动0.5m，框架产生的焦耳热Q；

(2)框架中aNPb部分的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函数关系；

(3)为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4s过程中通过ab的电量q，某同学解法为：先算出金属棒的运动距离s，以及0.4s时回路内的电阻R，然后代入

q=求解。指出该同学解法的错误之处，并用正确的方法解出结果。

解析：

(1)，

因为运动中金属棒仅受安培力作用，所以F=BIL

又，所以

且，得

所以

(2)，得，所以。

(3)错误之处：因框架的电阻非均匀分布，所求是0.4s时回路内的电阻R，不是平均值。

正确解法：因电流不变，所以。

本题考查电磁感应、电路与牛顿定律、运动学公式的综合应用。难度：难。

11.(上海物理) 将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变，则物体

(A)刚抛出时的速度最大　　　　　　 (B)在最高点的加速度为零

(C)上升时间大于下落时间　　　　　 (D)上升时的加速度等于下落时的加速度

解析：，，所以上升时的加速度大于下落时的加速度，D错误；

根据，上升时间小于下落时间，C错误，B也错误，本题选A。

本题考查牛顿运动定律和运动学公式。难度：中。

24.(安徽卷)(20分)如图，ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB段是水平的，BD段为半径R=0.2m的半圆，两段轨道相切于B点，整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，场强大小E=5.0×10³V/m。一不带电的绝缘小球甲，以速度υ₀沿水平轨道向右运动，与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞。已知甲、乙两球的质量均为m=1.0×10^-2kg，乙所带电荷量q=2.0×10^-5C，g取10m/s²。(水平轨道足够长，甲、乙两球可视为质点，整个运动过程无电荷转移)

(1) 甲乙两球碰撞后，乙恰能通过轨道的最高点D，求乙在轨道上的首次落点到B点的距离；

(2)在满足(1)的条件下。求的甲的速度υ₀；

(3)若甲仍以速度υ₀向右运动，增大甲的质量，保持乙的质量不变，求乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围。

答案：(1)0.4m　　 (2)　　 (3)＜＜

解析：

(1)在乙恰好能通过轨道的最高点的情况下，设乙到达最高点的速度为，乙离开D点达到水平轨道的时间为t，乙的落点到B点的距离为，则

　　　　　　　　　　　　　　　　　 ①

　　　　　　　　　　　　　　　　 ②

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ③

联立①②③得：　　　　　　　　　　　　　　 ④

(2)设碰撞后甲、乙的速度分别为、，根据动量守恒和机械能守恒定律有：

　　 　　　　　　　　　　　　　　　　⑤

　　 　　　　　　　　　　　　⑥

联立⑤⑥得：　　　　　　　　　　　　　　　　 ⑦

由动能定理得：　 ⑧

联立①⑦⑧得：　　　　　 ⑨

(3)设甲的质量为M，碰撞后甲、乙的速度分别为、，根据动量守恒和机械能守恒定律有：

　　 　　　　　　　　　　　　　　　　(10)

　　 　　　　　　　　　　　　(11)

联立(10)(11)得：　　　　　　 　　　　　(12)

由(12)和，可得：＜　　　　　　　　 (13)

设乙球过D点的速度为，由动能定理得

　　 　　　　　　　　　(14)

联立⑨(13)(14)得：＜　　　　　　　　　 (15)

设乙在水平轨道上的落点到B点的距离为，则有

　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(16)

联立②(15)(16)得：＜＜

23.(安徽卷)(16分)如图1所示，宽度为的竖直狭长区域内(边界为)，存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图2所示)，电场强度的大小为，表示电场方向竖直向上。时，一带正电、质量为的微粒从左边界上的点以水平速度射入该区域，沿直线运动到点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的点。为线段的中点，重力加速度为g。上述、、、、为已知量。

(1)求微粒所带电荷量和磁感应强度的大小；

(2)求电场变化的周期；

(3)改变宽度，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求的最小值。

解析：

(1)微粒作直线运动，则

　　　　　　　　　　　　　　　 ①

微粒作圆周运动，则　　 　　　　　　　②

联立①②得

　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　③

　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　④

(2)设粒子从N₁运动到Q的时间为t₁，作圆周运动的周期为t₂，则

　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　⑤

　　　　 　　　　　　　　　　　　　　⑥

　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　⑦

联立③④⑤⑥⑦得

　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ⑧

电场变化的周期

　　　　 　　　　　　　　　　　　⑨

(3)若粒子能完成题述的运动过程，要求

　　　　　 d≥2R　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (10)

联立③④⑥得

　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　(11)

设N₁Q段直线运动的最短时间为t_min，由⑤(10)(11)得

因t₂不变，T的最小值

18．(安徽卷)如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，为定值电阻，、为可调电阻，用绝缘细线将质量为、带正电的小球悬于电容器内部。闭合电键S，小球静止时受到悬线的拉力为F。调节、，关于F的大小判断正确的是

A．保持不变，缓慢增大时，F将变大

B．保持不变，缓慢增大时，F将变小

C．保持不变，缓慢增大时，F将变大

D．保持不变，缓慢增大时，F将变小

答案：B

解析：保持R₁不变，缓慢增大R₂时，由于R₀和R₂串联，R₀两端的电压减小，即平行板电容器的两个极板的电压U减小，带电小球受到的电场力减小, 悬线的拉力为将减小，选项B正确，A错误。保持R₂不变，缓慢增大R₁时，R₀两端的电压不变，F_电不变，悬线的拉力为F不变，C、D错误。

16.(安徽卷)如图所示，在平面内有一个以为圆心、半径R=0.1m的圆，P为圆周上的一点，、两点连线与轴正方向的夹角为。若空间存在沿轴负方向的匀强电场，场强大小，则、两点的电势差可表示为

A.

B.

C.

D.

答案：A

解析：在匀强电场中，两点间的电势差U=Ed，而d是沿场强方向上的距离，所以，故：，选项A正确。

15.(浙江卷) 请用学过的电学知识判断下列说法正确的是

A. 电工穿绝缘衣比穿金属衣安全

B. 制作汽油桶的材料用金属比用塑料好

C. 小鸟停在单要高压输电线上会被电死

D. 打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险

答案：B

19.(浙江卷) 半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图(上)所示。有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图(下)所示。在t=0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q的静止微粒，则以下说法正确的是

A. 第2秒内上极板为正极

B. 第3秒内上极板为负极

C. 第2秒末微粒回到了原来位置

D. 第3秒末两极板之间的电场强度大小为0.2

答案：A

23.(北京卷)(18分)利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。

如图1，将一金属或半导体薄片垂直至于磁场B中，在薄片的两个侧面、间通以电流时，另外两侧、间产生电势差，这一现象称霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用相一侧偏转和积累，于是、间建立起电场E_H，同时产生霍尔电势差U_H。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，E_H和U_H达到稳定值，U_H的大小与和以及霍尔元件厚度之间满足关系式，其中比例系数R_H称为霍尔系数，仅与材料性质有关。

(1)设半导体薄片的宽度(、间距)为，请写出U_H和E_H的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图1中、哪端的电势高；

(2)已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n，电子的电荷量为e，请导出霍尔系数R_H的表达式。(通过横截面积S的电流，其中是导电电子定向移动的平均速率)；

(3)图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体，相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示。

a.若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为，请导出圆盘转速的表达式。

b.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除除此之外，请你展开“智慧的翅膀”，提出另一个实例或设想。

解析：

(1)由　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　①

得　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　②

当电场力与洛伦兹力相等时　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　③

得　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　④　　　

将　 ③、④代入②，

得　　　　

(2) a.由于在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，则

　　　　　　　　　　 P=mNt

圆盘转速为　　　　　 N=

b.提出的实例或设想