摘要:15.如图甲所示.两根光滑的金属导轨MN.PQ彼此平行.相距L=0.5m.与水平面成角放置.在导轨的上部接有一滑动变阻器.其最大阻值R=10Ω.一根质量为m=50g.电阻r=2Ω的直导体棒ab与导轨垂直放置且与导轨接触良好.在图示的矩形虚线区域内存在着垂直导轨平面向下.磁感应强度B=2T的匀强磁场.该磁场始终以速度v0在矩形虚线区域内沿着导轨匀速向上运动.当滑片滑至滑动变阻器的中点时.导体棒恰能在导轨上静止不动.金属导轨的电阻不计.运动的过程中总能保证金属棒处于磁场中.设轨道足够长.重力加速度g取10m/s2.sin370=0.6.cos370=0.8.(1) 求磁场运动的速度v0是多大?(2) 现将滑动变阻器接入电路的阻值迅速变为1Ω.求导体棒稳定运动时的速度大小及该过程中安培力的最大功率.

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一、单项选择题:本题共5小题,每小题3分,共15分

题   号

1

2

3

4

5

答   案

D

D

B

C

A

 

二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分.每题有多个选项符合题意,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不答的得0分.

题   号

6

7

8

9

答   案

AC

AD

ABC

CD

 

三、简答题:本题分必做题(第10、11题)和选做题(第12题)两部分,共计42分.请将解答填在答题卡相应的位置.

10、⑴ ab ⑵ 变大  ⑶4.4

11、  a~m′  3kg   1.5 kg

12选做题(请从A、B和C三小题中选定两小题作答,并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑.如都作答则按A、B两小题评分.)

A. (选修模块3-3) (12分)

    ⑴CD  ⑵低   1/2  ⑶0.07Kg

B. (选修模块3-4) (12分)

 ⑴图略   0.245τ2   9.47  ⑵BC   ⑶200m 53°

C. (选修模块3-5) (12分)

    ⑴AD  ⑵①BD  ②

四、计算题:本题共3小题,共47分.解答时请写出必要文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中须明确写出数值和单位.

13.(1)由动能定理,得

qU=mv02-0 ……①      ∴v0=……… ②

(2)粒子从A1点进入磁场后,在磁场中运动了四分之一周期后从B点出磁场,轨迹圆心为O1,速度方向改变了900,∵AC=0.6R,∴O点到A1O1距离为0.8R,

△OO1A≌△OO1B,∠A1O1O=∠BO1O=450,轨迹半径

r=0.6R+0.8R=1.4R……………③

由牛顿定律,得

qv0B = mv02/r……………④     ∴B = …………⑤

(3)电场中运动的时间为

t1 = = ……………⑥

在AA1之间做匀速直线运动,时间为

t2 = = ……………⑦

在磁场中运动,时间为

t3= ==………………-⑧

粒子从开始运动到出磁场过程的总时间

t = t1+t2+t3 = + +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.(1)本题要求小球停在O点或O点左方,必有:

   即:  此为μ的上限

设小球到达左方最远点距O点的距离为,因最后停止点不能越过O点,满足:

……………………………②

因B为最远点有:

………………………②

得:

代入(1)得:

令:

得:    

由此中知μ的取值范围为:

(2)要让小球在左方最远点B处停处,则必有:

……………………………③

由②③得

15.(1)释放小球A前,物体B处于平衡状态,

  得   故弹簧被拉长了0.1cm

(2)小球从杆顶端运动到C点的过程,由动能定理:

                                             ①

其中

物体B下降的高度                               ②

由此可知,此时弹簧被压缩了0.1m,则弹簧的弹性势能在初、末状态相同。

再以A、B和弹簧为系统,由机械能守恒:

                                      ③

对小球进行速度分解可知,小球运动到C点时物体B的速度       ④

由①②③④联立可得:

 

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