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  • 2021-05-22 发布

浙江省名校新高考研究联盟2020届高三上学期12月联考物理试题

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浙江省名校新髙考研宄联盟(Z20联盟)2020届第二次联考 物理试题卷 一、选择题I (本大题共10小题,每小题3分,共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)‎ ‎1.以下单位不属于能量单位的是( )‎ A. 电子伏特 B. 焦耳 C. 千瓦时 D. 毫安时 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.电子伏(eV)是电场对电荷做功的单位,是能量的单位,选项A不符合题意;‎ B.焦耳(J)是做功和能量的单位,选项B不符合题意;‎ C.千瓦时(kW•h)是电流做功的单位,是能量的单位,选项C不符合题意;‎ D.毫安时(mAh)是电荷量的单位,不是能量的单位,所以选项D符合题意;‎ 故选D。‎ ‎2.下列说法中正确是( )‎ A. 库仑最先准确地测量出了电子的电荷量 B. 牛顿通过对天体运动的长期观察,发现了行星运动三定律 C. 感应电流遵从楞次定律所描述的方向,这是能量守恒的必然结果 D. 汤姆逊提出了原子的核式结构学说,后来由卢瑟福用α粒子散射实验给予验证 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.密立根最先准确地测量出了电子的电荷量,选项A错误;‎ B.开普勒通过对天体运动的长期观察,发现了行星运动三定律,选项B错误;‎ C.感应电流遵从楞次定律所描述的方向,这是能量守恒的必然结果,选项C正确;‎ D.汤姆逊提出了原子“枣糕”式结构学说,后来由卢瑟福用α粒子散射实验给予否定,选项D错误。‎ 故选C.‎ ‎3.2016年9月15日22时04分,天宫二号在酒泉卫星发射中心被成 功发射到离地面393公里的轨道上;2019年10月17日23时21分,通信技术试验卫星在西昌卫星发射中心成功发射升空,卫星顺利进 入到地球同步轨道。以下说法正确的是( )‎ A. 通信技术试验卫星可以通过北京上空 B. 通信技术试验卫星的运行速度大于7.9km/s C. 天宫二号运行周期比通信技术试验卫星短 D. 天宫二号的运行速度比通信技术试验卫星小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.通信技术试验卫星是地球的同步卫星,只能定点在赤道上空,不可以通过北京上空,选项A错误;‎ B.根据可得 因卫星轨道半径大于地球的半径,可知通信技术试验卫星的运行速度小于7.9km/s,选项B错误;‎ C.根据可得 天宫二号轨道半径比通信技术试验卫星小,可知周期短,选项C正确;‎ D.根据可得 天宫二号轨道半径比通信技术试验卫星小,则天宫二号的运行速度比通信技术试验卫星大,选项D错误;‎ 故选C.‎ ‎4.中澳美“科瓦里-2019”特种兵联合演练于8月28日至9月4 日在澳大利亚举行,中国空军空降兵部队首次派员参加。一名特种兵从空中静止的直升飞机上,抓住一根竖直悬绳由静止开始下滑,运动的速度随时间变化的规律如图所示,t2时刻特种兵着地。下列说法正确的是( )‎ A. 在t1〜t2时间内,平均速度 B. 在t1〜t2时间内特种兵所受悬绳的阻力越来越大 C. 在0〜tl时间内加速度不变,在t1〜t2时间内加速度减小 D. 若第一个特种兵开始减速时第二个特种兵立即以同样的方式下滑,则他们在悬绳上的距离先减小后增大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.在t1~t2时间内,若特种兵做匀减速直线运动,由v1减速到v2,则平均速度为 ,根据图线与时间轴围成的面积表示位移,可知特种兵的位移大于匀减速直线运动的位移,则平均速度.故A错误。‎ B.在t1~t2时间内,根据牛顿第二定律得 f-mg=ma,得f=mg+ma,因为加速度a增大,则特种兵所受悬绳阻力增大,故B正确。‎ C.在0~t1时间内,图线的斜率不变,则加速度不变,在t1~t2时间内,图线切线的斜率绝对值逐渐增大,则加速度逐渐增大,故C错误。‎ D.若第一个特种兵开始减速时第二个特种兵立即以同样的方式下滑,由于第一个特种兵的速度先大于第二个特种兵的速度,然后又小于第二个特种兵的速度,所以空中的距离先增大后减小,故D错误。‎ 故选B.‎ ‎5.如图所示,平行板电容器充电后断开电源,板间有一点P,在P点固定一个试探电荷q,现将下极板向下平移一小段距离,如果用F表示试探电荷在P点所受电场力,用E表示极板间的电场强度,用φ表示P点的电势,用Ep表示试探电荷在P点的电势能,则下列物理量随两极板间距离d的变化关系的图线中,可能正确的是(   ) .‎ A. A B. B C. C D. D ‎【答案】C ‎【解析】‎ A、B项:电容器充电后,断开电源,电容器的电量保持不变,根据,和可知:,所以两板间的场强不变,试探电荷在P点所受的电场力也不变,故AB错误;‎ C、D项:P点与上板间的电势差:,由于上板接地,所以上板的电势为零,即,由以上的分析可知,P点电势不变,根据,所以P点电势能不变,故C正确,D错误.‎ ‎6.如图所示,长为L的通电指导体棒放在光滑水平绝缘轨道上,劲度系数为k的水平轻弹簧一端固定,另一端拴在棒的中点,且与棒垂直,整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中,弹簧伸长x,棒处于静止状态.则:( )‎ A. 导体棒中的电流方向从b流向a B. 导体棒中的电流大小为 C. 若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度,x变大 D. 若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度,x变大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.由于弹簧伸长,则安培力方向水平向右;由左手定则可得,导体棒中的电流方向从a流向b,故A错误。‎ B.由于弹簧伸长为x,根据胡克定律和平衡条件可得,kx=BIL,则有 ,故B正确;‎ C.若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度,则安培力也顺时针转动一小角度,设角度为α,因安培力大小不变,则有kx=BILcosα,可知,x变小,故C错误;‎ D.若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度,与C项同理,可知,弹力变小,导致x变小,故D错误;‎ 故选B。‎ ‎7.在卫生大扫除中,某同学用拖把拖地,沿推杆方向对拖把施加推力F,如图所示,此时推力与水平方向的夹角为,且拖把刚好做匀速直线运动.从某时刻开始保持力F的大小不变,减小F与水平方向的夹角,则( )‎ A. 拖把将做减速运动 B. 拖把继续做匀速运动 C. 减小的同时若减小F,拖把不一定做加速运动 D. 地面对拖把的支持力FN变小,地面对拖把的摩擦力Ff变大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】设拖把与地面之间的动摩擦因数为μ,则:拖把头受到重力、支持力、推力和摩擦力处于平衡,受力示意图如图所示。 ‎ ‎ 将推拖把的力沿竖直和水平方向分解,按平衡条件得:竖直方向上:‎ Fsinθ+mg=FN     ①‎ 水平方向上:‎ Fcosθ-Ff=0     ②‎ 式中FN和Ff分别为地板对拖把的正压力和摩擦力。按摩擦定律有 ‎ Ff=μFN    ③‎ AB.若F不变,减小F与水平方向的夹角θ时,Ff减小而Fcosθ增大,所以Fcosθ-Ff将大于0,所以拖把将做加速运动。故AB错误。‎ C.由①得:减小F与水平方向的夹角θ,sinθ减小,地面对拖把的支持力FN变小;由③可得地面对拖把的摩擦力Ff变小,而Fcosθ不能确定其增大还是减小,则Fcosθ-Ff是否大于零不能确定,即拖把不一定做加速运动,故C正确;‎ D.由AB选项的分析可知,若F不变,减小F与水平方向的夹角θ时,地面对拖把的支持力FN变小,地面对拖把的摩擦力Ff变小,故D错误。 故选C。‎ ‎8.如图所示表示LC振荡电路某时刻的情况,以下说法错误的是( )‎ A. 电容器正在充电 B. 电感线圈中的电流正在增加 C. 电感线圈中的磁场能正在增加 D. 此时刻自感电动势正在阻碍电流增大 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】图示时刻,电容器上极板带正电;由右手定则可知,此时电流正在增大;故可知电容器放电时,电流在增大,电容器上 电荷量减小,电容器两极板间的电压正在减小,电场能转化为磁场能,线圈中的感应电动势总是阻碍电流的增大。‎ A.电容器正在充电,与结论不相符,选项A错误,符合题意;‎ B.电感线圈中的电流正在增加,与结论相符,选项B正确,不符合题意;‎ C.电感线圈中的磁场能正在增加,与结论相符,选项C正确,不符合题意;‎ D.此时刻自感电动势正在阻碍电流增大,与结论相符,选项D正确,不符合题意;‎ 故选A。‎ ‎9.超强台风“利奇马”在2019年8月10日凌晨在浙江省温岭市沿海登陆, 登陆时中心附近最大风力16级,对固定建筑物破坏程度非常大。假设某一建筑物垂直风速方向的受力面积为s,风速大小为v,空气吹到建筑物上后速度瞬间减为零,空气密度为ρ,则风力F与风速大小v关系式为( )‎ A. F =ρsv B. F =ρsv2 C. F =ρsv3 D. F=ρsv2‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】设t时间内吹到建筑物上的空气质量为m,则有:‎ m=ρsvt 根据动量定理有:‎ ‎-Ft=0-mv=0-ρsv2t 得:‎ F=ρsv2‎ A.F =ρsv,与结论不相符,选项A错误;‎ B.F =ρsv2,与结论相符,选项B正确;‎ C.F =ρsv3,与结论不相符,选项C错误;‎ D.F=ρsv2,与结论不相符,选项D错误;‎ 故选B。‎ ‎10.如图甲所示,一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端叠放两个质量均为M的物体A、B(B物体与弹簧连接),弹簧的劲度系数为k,初始时物体处于静止状态,现用竖直向上的拉力F用在物体A上,使物体A开始向上做加速度为a的匀加速运动,测得两个物体的v-t图象如图乙所示(重力加速度为g),则( )‎ A. A、B在t1时刻分离,此时弹簧弹力恰好为零 B. 弹簧恢复的原长时,物体B的速度达到最大值 C. 外力施加的瞬间,A、B间的弹力大小为M(g+a)‎ D. B与弹簧组成的系统的机械能先逐渐减小,后保持不变 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】C.施加F前,物体AB整体平衡,根据平衡条件,有:‎ ‎2Mg=F弹 施加外力F的瞬间,对B物体,根据牛顿第二定律,有:‎ F弹-Mg-FAB=Ma 解得:‎ FAB=M(g-a)‎ 故C错误。‎ A.物体A、B在t1时刻分离,此时A、B具有共同的v与a且FAB=0;对B:‎ F弹′-Mg=Ma 解得:‎ F弹′=M(g+a)‎ 即此时弹簧弹力不为零,故A错误。‎ B.当F弹′=Mg时,B达到最大速度,故B错误。‎ D.在AB分离前,物块A对B的压力对B做负功,则B与弹簧组成的系统的机械能减小;在AB分离后,B与弹簧组成的系统只有重力和弹力做功,则系统机械能保持不变,故选项D正确;‎ 故选D。‎ 二、选择题II (本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题列出的4个选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对得4分,选对但不全得的2分,有选错的得0分)‎ ‎11.如图所示,一光朿包含两种不间频率的单色光,从空气射向平行玻璃砖的上表面,玻璃砖下表面有反射层,光束经两次折射和一次反射后,从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出。下列说法正确的是( )‎ A. a光的频率大于b光的频率 B. 出射光束a、b一定相互平行 C. a、b两色光从同种玻璃射向空气时,a光发生全反射的临界角大 D. 用同一装置进行双缝干涉实验,a光的条纹间距大于b光的条纹间距 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A.作出光路图如图所示,可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大,则a光的折射率较大,频率较大,故A正确。‎ ‎ B.因为a、b两光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等,根据几何知识可知出射光束一定相互平行,故B正确。‎ C.因为a光的折射率较大,根据,则知a光的临界角小,故C错误。‎ D.a光的频率较大,则波长较小,根据干涉条纹间距公式知,a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距,故D错误。‎ 故选AB。‎ ‎12.2018年7月1日,由我国自行研制的全球最长高铁列车——16节长编组“复兴号”在北京南站正式上线运营。“复兴号”动车组由16节车厢组成,其中第1、2、5、6、9、10、13、14节车厢为动车,其余为拖车。假设动车组各车厢质量均为m,每节动车的额定功率均为P,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比(比例系数为k).下列说法正确的是( )‎ A. “复兴号”行驶的最大速度v=‎ B. “复兴号”的配置如果改成12节动车和4节拖车,最大速度将提高到原来的1.5倍 C. “复兴号”进站做匀减速直线运动时,一位乘客单手持手机浏览网页,手对手机的力与车厢运动方向相反 D. “复兴号”做匀加速直线运动时,第13、14节车厢间作用力与第2、3节车厢间的作吊力之比为1:2‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.当牵引力等于阻力时,速度达到最大,根据P=Fv可知最大速度为:‎ 故A错误;‎ B.“复兴号”的配置如果改成12节动车和4节拖车,最大速度 则 即可将提高到原来的1.5倍,选项B正确;‎ C.“复兴号”列车做匀减速直线运动,一位乘客单手持手机浏览网页时,手对手机的作用力与重力的合力的方向与车厢运动的方向相反,故C错误;‎ D.设每节动车的动力为F,对16节车厢的整体:‎ ‎ ‎ 对第14、15、16节车厢的整体:‎ ‎ ‎ 解得 ‎;‎ 对1、2节车厢的整体:‎ ‎,‎ 解得 T2=F 即第13、14节车厢间作用力与第2、3节车厢间的作吊力之比为1:2,选项D正确;‎ 故选BD.‎ ‎13.下列几幅图的有关说法中正确的是( )‎ A. 图甲中的人用大锤连续敲打,小车能在光滑的水平面上持续向右运动 B. 图乙中射线c由β粒子组成,每个粒子带一个单位负电荷,射线b不带电,是高速运动的中子流 C. 图丙为氢原子能级示意图,一群氢原子处于n=4的激发态,当它们自发地跃迁到较低能级时,能使逸出功为2.21eV的金属钾发生光电效应的光子有4种 D. 图丁中若改用红光照射,验电器金属箔可能不张开 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.人与车组成的系统在水平方向所受合外力为零,系统在水平方向动量守恒,最初系统动量为零,人用大锤连续敲打车的左端,根据动量守恒可知,系统的总动量为零,车不会持续地向右驶去,故A错误。‎ B.根据带电粒子在磁场中偏转,结合左手定则可知,射线c由α粒子组成,每个粒子带两个单位正电荷,而射线b不偏转,说明其不带电,是高速运动的中子流,故B错误。‎ C.一群氢原子处于n=4的激发态,当它们自发地跃迁到较低能级时,从n=4跃迁到n=1辐射的光子能量为12.75eV,大于逸出功,能使金属钾发生光电效应;‎ 从n=3跃迁到n=1,辐射的光子能量为 12.09eV,大于逸出功,能使金属钾发生光电效应;‎ 从n=2跃迁到n=1,辐射的光子能量为10.2eV,大于逸出功,能使金属钾发生光电效应;‎ 从n=4跃迁到n=2,辐射的光子能量为2.55eV,大于逸出功,能使金属钾发生光电效应;‎ 从n=4跃迁到n=3,辐射的光子能量为0.66eV,小于逸出功,不能使金属钾发生光电效应;‎ 从n=3跃迁到n=2,辐射的光子能量为1.89eV,小于逸出功,不能使金属钾发生光电效应。可知能使金属钾发生光电效应的光谱线有4条。故C正确。‎ D.根据光电效应产生条件,当红光照射,则红光频率小于紫外线,因此可能不发生光电效应现象,则验电器金属箔不一定张开,故D正确;‎ 故选CD.‎ ‎14.图甲为某一列沿x轴正向传播的简谐横波在t=0.5s时刻的波形图,图乙为参与活动的某一质点的振动图像,则下列说法正确的是( ) ‎ A. 该简谐横波的传播速度为4 m/s B. 图乙可能是图甲M处质点的振动图像 C. 从此时刻起,P质点比Q质点先回到平衡位置 D. 从此时刻起,经过4s,P质点运动了16m的路程 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】A.由甲图可得:λ=4m,由乙图中可得:T=1.0s,所以该简谐横波的传播速度为:‎ 故A正确。‎ B.由甲图可知,在t=0.5s时刻,质点M在平衡位置向上振动,与振动图像乙符合,则图乙可能是图甲M处质点的振动图像,选项B正确;‎ C.在图示时刻质点Q向上振动,而质点P在最高点将要向下振动,可知从此时刻起,P质点比Q质点先回到平衡位置,选项C正确;‎ D.因为4s=4T,则从此时刻起,经过4s,P质点运动了4×4A=16A=16×0.2m=3.2m的路程,选项D错误;‎ 故选ABC.‎ 非选择题部分 三、实验题(每空2分,共16分)‎ ‎15.如图所示,将打点计时器固定在铁架台上,用重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置可“验证机械能守恒定律”。‎ ‎(1)实验中打点计时器应选择_________________较好(填“电火花式打点计时器”或“电磁式打点计时器”)。‎ ‎(2)安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图所示。图中0点为打出的起始点,且速度为零。选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E作为计数点。其中测出A、B、C、D、E点距起始点0的距离如图所示。已知打点计时器打点周期为T=0.02s。由此可计算出物体下落到C点时的瞬时速度vC=____________m/s.(结果 保留三位有效数字)‎ ‎(3)实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量,关于此误差,下列说法中正确的是_____________。‎ A.该误差属于偶然误差,可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差 B.该误差属于偶然误差,可以通过挂一个小物块来平衡阻力进而消除该误差 C.该误差属于系统误差,可以通过多次测量取平均值的方法来消除该误差 D.该误差属于系统误差,可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差 ‎(4)某同学在纸带上选取计数点后,测量它们到起始点0的距离L 并计算出打相应计数点时重锤的速度v,通过描绘v2 -h图象去研究机械能是否守恒。若实验中重锤所受阻力不可忽略,且阻力大小保持不变,从理论上分析,合理的v2 -h图象是下图中的哪一个____________。 (填选填图下对应的字母)‎ A.‎ ‎ ‎ B.‎ C.‎ D.‎ ‎ ‎ ‎【答案】 (1). 电火花式打点计时器 (2). 1.90-1.92 (3). D (4). A ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1].电火花计时器对纸带的阻力较小,则实验中打点计时器应选择电火花式打点计时器较好。‎ ‎(2)[2].物体下落到C点时的瞬时速度 ‎ ‎ ‎(3)[3].实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量,该误差属于系统误差,可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差,故选D.‎ ‎(4)[4].下落时阻力大小不变,则 即 则v2-h图像是过原点的直线,故选A.‎ ‎16.某中学生课外科技活动小组利用铜片,锌片和橙汁制作了橙汁电池,他们用如图所示的实验电路测量这种电池的电动势E和内阻r。图中电流表的内阻为100Ω,量程为0—300mA;电阻箱阻值的变化范围为0—9999Ω。‎ ‎(1)连接电路后,开关闭合前电阻箱及的阻值应调节到__________(填“最大”,“最小”,“任意值”)‎ ‎(2)闭合开关,调节电阻箱R的阻值,得到的测量数据如表格所示。请作出本实验的IR-I图象_____。‎ 表格:电阻箱示数R和电流表的读数I R/KΩ ‎12.10‎ ‎8.00‎ ‎7.00‎ ‎6.00‎ ‎5.00‎ ‎4.18‎ ‎3.03‎ I/μA ‎71‎ ‎102‎ ‎115‎ ‎131‎ ‎152‎ ‎170‎ ‎230‎ IR/mV ‎850‎ ‎816‎ ‎805‎ ‎786‎ ‎760‎ ‎716‎ ‎696‎ ‎(3)根据图像得出该橙汁电池的电动势为__________V,内阻为__________Ω ‎【答案】 (1). 最大 (2). (3). 0.900-0.950 (4). 850-900‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1].连接电路后,开关闭合前电阻箱及阻值应调节到最大;‎ ‎(2)[2].作出本实验的IR-I图象如图:‎ ‎(3)[3][4].由闭合电路的欧姆定律:‎ 即 由图像可知:‎ ‎ ‎ 则 r=1000Ω-100Ω=900Ω.‎ 四、计算题(17题10分,8题12分,19题16分,共38分) ‎ ‎17.如图所示,光滑四分之一圆弧形轨道AB与粗糙水平轨道BD的B端平滑连接,圆弧轨道半径R=0.40m,整个装置处理在竖直平面内。有一质量m=0.10kg的物块P(可视为质点)放在与圆心等高的A点,从静止开始滑下,与水平轨道上C点质量也为m的静止物块Q发生弹性碰撞,BC的距离L=1.0m,水平地面BD与物块P、Q之间的动摩擦因数μ=0.2,求 ‎(1)物块P运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨的压力;‎ ‎(2)碰撞后瞬间物块Q的速度大小;‎ ‎(3)若在D处放上一竖直的弹性挡板,CD间距也为L=1.0m,P物块释放点离水平轨道的高度为h,要使PQ之间只发生一次碰撞,求h的取值范围。(P可以从圆轨道上或A点正上方某位置释放)‎ ‎【答案】(1)FN = 3N(2) (3) 0.2m≤h ≤0.6m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)物块P从A到B动能定理有:‎ mgR= ‎ 在B点有:‎ FN- mg= ‎ 得:‎ FN = 3N ‎ 根椐牛顿第三定律有F压=3N,方向向下 ‎ ‎(2)由(1)问可得: vB=2m /s ,P 从 B 到 C 有:‎ ‎-μmgL= - ‎ 得 ‎ vC= 2m/s ‎ P与Q碰撞瞬间动量守恒,又因质量相等,所以速度互换:‎ vQC=2m/s ‎ ‎(3)设最低点离B点高为h1,P到Q处恰好碰撞速度为0,有 :‎ mgh1 -μmgL = 0 ‎ 得 ‎ h1 = 0.2m ‎ 设最高点离B点高为h2 有 mgh2 -μmg 3L = 0 ‎ 得:‎ h2 = 0.6m ‎ 故:‎ ‎0.2m≤h ≤0.6m ‎18.在xOy坐标中,有随时间周期性变化的电场和磁场(磁场持续t1后消失;紧接着电场出现,持续t2时间后消失,接着磁场如此反复),如图所示,磁感应强度方向垂直纸面向里,电场强度方向沿y轴向下,有一质量为m,带电量为+q的带电粒子,在t=0时刻,以初速v0从0点沿x轴正方向出发,在t1时刻第一次到达y轴上的M (0,L)点,t1+t2时刻第一次回到x轴上的 N(-2L,0)点,不计粒子重力,t1、t2均未知。求:‎ ‎(1)磁感应强度B和电场强度E的大小;‎ ‎(2)粒子从0点出发到第二次回到x轴所用的时间;‎ ‎(3)粒子第n次回到x轴的坐标。 ‎ ‎【答案】(1) E=(2) t总=(3) (-2L+L,0)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)粒子从O到M做圆周运动,半径:‎ R0=‎ qBv0=‎ B=‎ M到N粒子在电场中运动:‎ ‎2L=v0t2‎ L=‎ a=‎ ‎(2)粒子从N做圆周运动,在N点vNy=at2,vNy=v0,速度方向与—x轴夹角为45°,vN=,所以做圆周运动的半径为:‎ R1=‎ ‎ 而粒子在磁场中运动周期:T=与粒子速度无关,故经过时间t1粒子做半圆到P点,接下来只在电场力的作用下运动,P点速度方向与N点相反,所以从P到Q是M到N 的逆运动,有,得Q点刚好在x轴上(L,0)则从O点出发到第二次回到轴所需时间:‎ t总= 2(t1+t2)‎ 又 t1=‎ t2=‎ 得:‎ t总= ‎ ‎(3)如图所示,粒子接下来做有规律的运动,到达x轴的横坐标依次为: ‎ 第一次:-2L ‎ 第二次:-2L+3L 第三次:-2L+3L-2L ‎…………‎ 若n取偶数2,4,6有:‎ ‎,‎ 坐标为(,0)‎ 若n取奇数1,3,5..有:‎ ‎-2L+(-2L+3L)=-2L+L,‎ 坐标为(-2L+L,0)‎ ‎19.间距为L的倒U型金属导轨竖直放置,导轨光滑且电阻忽略不计,上端接一阻值为及的电阻,如图所示。垂直导轨平面分布着2019个场强为B的条形匀强磁场,磁场区域的宽度为a,相邻磁场距离为b。一根质量为m、长为2L、电阻为2r的金属棒对称放置在导轨上且与导轨始终良好接触,金属棒从距离第一磁场区域上端2a位置静止释放(设重力加速度为g),发现每次进入磁场时的速度相同。‎ ‎(1)求刚进入第1磁场区域时金属棒的感应电流大小和方向;‎ ‎(2)求金属棒穿出第1个磁场区域时的速度;‎ ‎(3)求金属棒在穿过2019个磁场区域过程中产生的热量;‎ ‎(4)求金属棒从静止开始到穿过2019个磁场区域的时间。‎ ‎【答案】(1) (2) v出= (3) Q棒=2019mg(a+ b)(4) t=2019‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由于 E =BLv ‎ v=‎ I= ‎ 得 ‎ ‎ 方向沿棒向右或逆时针方向。 ‎ ‎(2)金属棒进入每个磁场时的速度必定相同,则出每个磁场的速度也相同:‎ v进= 2‎ v进2-v出2=2gb ‎ v出= ‎ ‎(3)回路在金属棒进入每个磁场中产生热量相同,由动能定理得:‎ Q总=20190 Q ‎ Q= mg(a+ b)‎ Q总= 2019mg (a+ b)‎ Q棒=2019mg(a+ b)‎ ‎(4)设由动量定理:‎ mgt -I安=△p =mv出 -0 ‎ I安=‎ i=‎ I安= ‎ t=2019‎ ‎ ‎