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- 2021-05-26 发布
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第 1页(共 25页)
2020 年高二物理第二学期期末模拟试卷及答案(三)
一、选择题(共 12 小题,其中 1-8 小题为单项选择,每小题 4 分;
9-12 小题为多项选择,选全得 4 分,少选得 2 分,错选得 0 分.)
1.若地球磁场是由于地球带电产生的, 则地球表面带电情况是 ( )
A.正电 B.负电 C.不带电 D.无法确定
2.将一个闭合金属环用丝线悬于 O 点,如图所示.虚线左边有垂直
于纸面向外的匀强磁场, 而右边没有磁场. 下列的现象能够发生的是
( )
A.金属环的摆动不会停下来,一直做等幅摆动
B.金属环的摆动幅度越来越小,小到某一数值后做等幅摆动
C.金属环的摆动会很快停下来
D.金属环最后一次向左摆动时,最终停在平衡位置左侧某一点处
3.如图所示, L 为电阻很小的线圈, G1 和 G2 为内阻不计、零点在表
盘中央的电流计.当开关 K 处于闭合状态时,两表的指针皆偏向右
方,那么,当 K 断开时,将出现( )
A.G1 和 G2 的指针都立即回到零点
第 2页(共 25页)
B.G1 的指针立即回到零点,而 G2 的指针缓慢地回到零点
C.G1 的指针缓慢地回到零点,而 G2 的指针先立即偏向左方,然后
缓慢地回到零点
D.G1 的指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点,而 G2 的指针
缓慢地回到零点
4.如图所示, 一条形磁铁从左向右匀速穿过线圈,当磁铁经过 A、B
两位置时,线圈中( )
A.感应电流方向相同,感应电流所受作用力的方向相同
B.感应电流方向相反,感应电流所受作用力的方向相反
C.感应电流方向相反,感应电流所受作用力的方向相同
D.感应电流方向相同,感应电流所受作用力的方向相反
5.矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直磁场方向的轴匀速转动时,线圈
平面跟中性面重合的瞬间,下面的说法中正确的是( )
A.线圈中的磁通量为零
B.线圈中的感应电动势最大
C.线圈的每一边都不切割磁感线
D.线圈所受的磁场力不为零
6.如图,水平虚线 MN 的上方有一匀强磁场,矩形导线框 abcd 从某
处以 v0 的速度竖直上抛,向上运动高度 H 后进入与线圈平面垂直的
匀强磁场,此过程中导线框的 ab边始终与边界 MN 平行,在导线框
第 3页(共 25页)
从抛出到速度减为零的过程中, 以下四个图中能正确反映导线框的速
度与时间关系的是( )
A. B. C. D.
7.如图所示,光滑金属导轨框架 MON 竖直放置,水平方向的匀强
磁场垂直 MON 平面.金属棒 ab 从∠abO=60°位置由静止释放.在重
力的作用下,金属棒 ab 的两端沿框架滑动.在金属棒 ab由图示位置
滑动到水平位置的过程中,金属棒 ab中感应电流的方向是( )
A.始终由 a 到 b B.始终由 b 到 a
C.先由 a 到 b,再由 b 到 a D.先由 b 到 a,再由 a 到 b
8.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为 10:1,b 是原线圈
的中心抽头,电压表 V 和电流表 A 均为理想交流电表,除滑动变阻
器电阻 R 以外其余电阻均不计,从某时刻开始在原线圈 c、d 两端加
第 4页(共 25页)
上交变电压,其瞬时值表达式为 u1=220 sinπt(V).下列说法中不
正确的是( )
A.当单刀双掷开关与 a 连接时,电压表的示数为 22V
B.t= s时, c、d 两点问的电压瞬时值为 110V
C.单刀双掷开关与 a 连接,滑动变阻器触头向上移动的过程中,电
压表和电流表的示数均变小
D.当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时,电压表和电流表的示数均变小
9.目前中国南极考察队队员正在地球南极考察,设想考察队队员在
地球南极附近水平面上驾驶一辆冰车向前行进时,由于地磁场作用,
冰车两端会有电势差,设驾驶员左方电势为 U1,右方电势为 U2,则
以下说法正确的是( )
A.向着南极点行进时, U1 比 U2 高
B.背着南极点行进时, U1 比 U2 低
C.在水平冰面上转圈时, U1 比 U2 高
D.无论怎样在水平冰面上行进, U1 总是低于 U2
10.如图所示为一正弦式电流通过一电子元件后的波形图, 则下列说
法正确的是( )
第 5页(共 25页)
A.这也是一种交变电流
B.电流的变化周期是 0.02s
C.电流的变化周期是 0.01s
D.电流通过 100Ω的电阻时, 1s 内产生热量为 100J
11.机场、车站和重要活动场所的安检门都安装有金属探测器,其探
测金属物的原理简化为: 探测器中有一个通有交变电流的线圈, 当线
圈周围有金属物时, 金属物中会产生涡流, 涡流的磁场反过来影响线
圈中的电流,使探测器报警.设线圈中交变电流的大小为 I、频率为
f,要提高探测器的灵敏度,可采取的措施有( )
A.增大 I B.减小 f C.增大 f D.同时减小 I 和 f
12.一单色光照到某金属表面时,有光电子从金属表面逸出,下列说
法正确的是( )
A.只增大入射光频率,金属逸出功将减小
B.只延长入射光照射时间,光子的最大初动能不变
C.只增大入射光频率,光子的最大初动能增大
D.只增大入射光强度,单位时间内逸出的光电子数目将增多
二、填空题(每空 3 分;共 12 分)
13.将金属热电阻、 数字电流表、 电源按图连接; 将烧杯装入 的水,
用铁架台固定在加热器上.闭合开关 S,当金属热电阻未放入热水中
时, 电流表示数为 I 1,将金属热电阻放入温水中, 电流表示数为 I 2.将
第 6页(共 25页)
金属热电阻放在热水中,电流表示数为 I3,则 I 1、I2、I 3 的大小关系
是 ________.
14.如图所示,是用来做电磁感应实验装置的示意图,当闭合开关 S
时,发现电流表的指针向左偏转一下后,又回到中央位置.现继续进
行实验:把原线圈插入副线圈的过程中,电流表的指针将 ________;
把原线圈插入副线圈后电流表的指针将 ________;原、副线圈保持不
动,把变阻器滑动片 P 向右移动过程中,电流表的指针将 ________.
三 .计算题:(本题共 4 个题,计 40 分,解答时写出必要的文字说明,
方程式和重要演算步骤, 只写出最后答案的不能得分, 有数值计算的
题,答案中必须明确写出数值和单位)
15.一个氢气球以 4m/s2 的加速度由静止从地面竖直上升, 10s末从
气球上掉下一重物,
(1)此重物最高可上升到距地面多高处?
第 7页(共 25页)
(2)此重物从氢气球上掉下后,经多长时间落回到地面?(忽略空
气阻力, g 取 10m/s2)
16.两个质量都是 M=0.4kg 的砂箱 A?B 并排放在光滑的水平桌面上,
一颗质量为 m=0.1kg 的子弹以 v0=140m/s 的水平速度射向 A,如题 7
图所示.射穿 A 后,进入 B 并同 B 一起运动,测得 A、B 落点到桌
边缘的水平距离 SA:SB=1:2,求:
(1)沙箱 A 离开桌面的瞬时速度;
(2)子弹在砂箱 A?B 中穿行时系统一共产生的热量 Q.
17.竖直放置的光滑 U 形导轨宽 0.5m,电阻不计,置于很大的磁感
应强度是 1T 的匀强磁场中,磁场垂直于导轨平面,如图所示,质量
为 10g,电阻为 1Ω的金属杆 PQ 无初速度释放后, 紧贴导轨下滑 (始
终能处于水平位置) .问:
(1)到通过 PQ 的电量达到 0.2c 时, PQ 下落了多大高度?
(2)若此时 PQ 正好到达最大速度,此速度多大?
(3)以上过程产生了多少热量?
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参考答案与试题解析
一、选择题(共 12 小题,其中 1-8 小题为单项选择,每小题 4 分;
9-12 小题为多项选择,选全得 4 分,少选得 2 分,错选得 0 分.)
1.若地球磁场是由于地球带电产生的, 则地球表面带电情况是 ( )
A.正电 B.负电 C.不带电 D.无法确定
【考点】 安培定则.
【分析】 地球内部磁感线由地磁 S 极指向地磁 N 极,地球自西向东
自转,根据右手定则判断电流方向,最后得到电荷的带电情况.
【解答】 解:地球内部磁感线由地磁 S 极指向地磁 N 极,地球自西
向东自转,
根据右手定则判断电流方向为顺时针方向(俯视) ;
而地球转动的方向为自西向东, 电流方向与转动的方向相反, 所以地
球带负电;
故选 B.
2.将一个闭合金属环用丝线悬于 O 点,如图所示.虚线左边有垂直
于纸面向外的匀强磁场, 而右边没有磁场. 下列的现象能够发生的是
( )
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A.金属环的摆动不会停下来,一直做等幅摆动
B.金属环的摆动幅度越来越小,小到某一数值后做等幅摆动
C.金属环的摆动会很快停下来
D.金属环最后一次向左摆动时,最终停在平衡位置左侧某一点处
【考点】 电磁感应中的能量转化.
【分析】 首先分析环的运动, 据楞次定律的进行判断感应电流的方向;
从能量守恒的角度分析即可.
【解答】解:当金属环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化,会产
生电流,根据楞次定律得出感应电流的方向,从而阻碍线圈运动,即
有机械能通过安培力做负功转化为内能;当环没有磁通量的变化时,
无感应电流,只有重力做功,环的机械能守恒;据以上可知,环在运
动过程中只有摆进或摆出磁场时有机械能转化为热能, 所以与没有磁
场相比,环会很快静止;故 ABD 错误, C 正确.
故选: C.
3.如图所示, L 为电阻很小的线圈, G1 和 G2 为内阻不计、零点在表
盘中央的电流计.当开关 K 处于闭合状态时,两表的指针皆偏向右
方,那么,当 K 断开时,将出现( )
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A.G1 和 G2 的指针都立即回到零点
B.G1 的指针立即回到零点,而 G2 的指针缓慢地回到零点
C.G1 的指针缓慢地回到零点,而 G2 的指针先立即偏向左方,然后
缓慢地回到零点
D.G1 的指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点,而 G2 的指针
缓慢地回到零点
【考点】 自感现象和自感系数.
【分析】 电感总是阻碍其变化.线圈中的电流增大时,产生自感电流
的方向跟原电流的方向相反,抑制增大;线圈中的电流减小时,产生
自感电流的方向跟原电流的方向相同, 抑制减小. 同时当开关闭合时,
两表指针均向右方偏,说明电流计指针向电流流进的方向偏
【解答】 解:当开关断开时,通过线圈的电流变小,导致线圈中产生
瞬间感应电动势,从而阻碍电流的变小,所以使得 G2 的指针缓慢地
回到零点,而 G1 的指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点.故
D 正确;
故选: D
4.如图所示, 一条形磁铁从左向右匀速穿过线圈,当磁铁经过 A、B
两位置时,线圈中( )
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A.感应电流方向相同,感应电流所受作用力的方向相同
B.感应电流方向相反,感应电流所受作用力的方向相反
C.感应电流方向相反,感应电流所受作用力的方向相同
D.感应电流方向相同,感应电流所受作用力的方向相反
【考点】 楞次定律.
【分析】 因磁铁的运动, 导致线圈的磁通量变化, 根据楞次定律可知,
从而确定感应电流的方向.再由左手定则可知,安培力的方向,从而
判定感应电流受力的方向.即可求解.
【解答】 解:当磁铁从 A 到 B 时,导致线圈的磁通量先增加后减小,
由于穿过线圈的磁感线的方向不变, 所以由楞次定律可知, 产生感应
电流的方向必相反.
由楞次定律的相对运动角度来分析,则有: “近则斥,远则吸 ”,当磁
铁靠近时,线圈受到水平向右的安培力;当远离时,线圈受到水平向
右的安培力,故感应电流受的作用力方向相同,故 C 正确, ABD 错
误;
故选 C
5.矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直磁场方向的轴匀速转动时,线圈
平面跟中性面重合的瞬间,下面的说法中正确的是( )
A.线圈中的磁通量为零
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B.线圈中的感应电动势最大
C.线圈的每一边都不切割磁感线
D.线圈所受的磁场力不为零
【考点】 法拉第电磁感应定律;磁通量.
【分析】 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,
线圈中产生正弦式电流. 在中性面时, 线圈与磁场垂直, 磁通量最大,
感应电动势为零.
【解答】 解: A、在中性面时,线圈与磁场垂直,磁通量最大.故 A
错误.
B、在中性面时,没有边切割磁感线,感应电动势为零.故 B 错
误.
C、在中性面时, 没有边切割磁感线, 且每一边都不切割磁感线,
感应电动势为零,故 C 正确.
D、在中性面时,没有边切割磁感线,感应电动势为零,没有感
应电流,则没有磁场力作用,故 D 错误.
故选: C.
6.如图,水平虚线 MN 的上方有一匀强磁场,矩形导线框 abcd 从某
处以 v0 的速度竖直上抛,向上运动高度 H 后进入与线圈平面垂直的
匀强磁场,此过程中导线框的 ab边始终与边界 MN 平行,在导线框
从抛出到速度减为零的过程中, 以下四个图中能正确反映导线框的速
度与时间关系的是( )
第13页(共 25页)
A. B. C. D.
【考点】 电磁感应中的能量转化.
【分析】 线框进入磁场前做竖直上抛运动,是匀减速直线运动;进入
磁场后,产生感应电流,除重力外,还要受到向下的安培力,根据牛
顿第二定律列式求解出加速度的变化情况后再分析 v﹣t 图象.
【解答】 解:线框进入磁场前做竖直上抛运动,是匀减速直线运动,
其 v﹣t 图象是向下倾斜的直线;
进入磁场后,产生感应电流,除重力外,还要受到向下的安培力,根
据牛顿第二定律,有
mg+FA =ma
其中
FA =BIL
I=
E=BLv
解得: a=g+
故进入磁场后做加速度减小的减速运动,故图线逐渐水平;
故选 C.
第14页(共 25页)
7.如图所示,光滑金属导轨框架 MON 竖直放置,水平方向的匀强
磁场垂直 MON 平面.金属棒 ab 从∠abO=60°位置由静止释放.在重
力的作用下,金属棒 ab 的两端沿框架滑动.在金属棒 ab由图示位置
滑动到水平位置的过程中,金属棒 ab中感应电流的方向是( )
A.始终由 a 到 b B.始终由 b 到 a
C.先由 a 到 b,再由 b 到 a D.先由 b 到 a,再由 a 到 b
【考点】 楞次定律.
【分析】 产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化, 对
照条件,分析磁通量是否变化,判断有无感应电流产生.若有,根据
楞次定律判断其方向.
【解答】 解:以 ab 棒与直角滑轨组成的回路为研究对象,当 ab 由图
示位置释放,直到滑到与直角滑轨夹角为 45°位置的过程中,穿过这
回路的磁通量在不断增大, 根据楞次定律可知, 感应电流方向逆时针,
即 b→a;
当越过此位置后,穿过的回路的磁通量在减小,由楞次定律可知,产
生的感应电流为顺时针,即为由 a→b,故 ABC 错误, D 正确.
第15页(共 25页)
故选: D
8.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为 10:1,b 是原线圈
的中心抽头,电压表 V 和电流表 A 均为理想交流电表,除滑动变阻
器电阻 R 以外其余电阻均不计,从某时刻开始在原线圈 c、d 两端加
上交变电压,其瞬时值表达式为 u1=220 sinπt(V).下列说法中不
正确的是( )
A.当单刀双掷开关与 a 连接时,电压表的示数为 22V
B.t= s时, c、d 两点问的电压瞬时值为 110V
C.单刀双掷开关与 a 连接,滑动变阻器触头向上移动的过程中,电
压表和电流表的示数均变小
D.当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时,电压表和电流表的示数均变小
【考点】 变压器的构造和原理.
【分析】 变压器的特点:匝数与电压成正比,与电流成反比,输入功
率等于输出功率,结合欧姆定律分析.
【解答】 解: A、当单刀双掷开关与 a 连接时,匝数之比为 10:1,
原线圈两端有效值为 =220V,所以副线圈电压有效值为 22V,
故 A 正确;
B、把时间 t 代入瞬时值表达式得电压瞬时值为 155.5V,故 B 错误;
第16页(共 25页)
C、滑动变阻器触头向上移动的过程中,电阻增大,电压不变电流减
小,电流表的示数变小,故 C 错误;
D、当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时, 匝数之比为 5:1,输出电压增大,
电压表和电流表的示数均变大,故 D 错误;
故选: A
9.目前中国南极考察队队员正在地球南极考察,设想考察队队员在
地球南极附近水平面上驾驶一辆冰车向前行进时,由于地磁场作用,
冰车两端会有电势差,设驾驶员左方电势为 U1,右方电势为 U2,则
以下说法正确的是( )
A.向着南极点行进时, U1 比 U2 高
B.背着南极点行进时, U1 比 U2 低
C.在水平冰面上转圈时, U1 比 U2 高
D.无论怎样在水平冰面上行进, U1 总是低于 U2
【考点】 导体切割磁感线时的感应电动势.
【分析】 由于地磁场的存在, 当地球南极附近水平面上驾驶一辆冰车
向前行进时,由于地磁场作用,冰车两端会有电势差,相当于金属棒
在切割磁感线一样. 从驾驶员角度看, 磁场向上则由右手定则可判定
冰车左端的电势比右端的电势低.
【解答】 解:根据金属棒在切割磁感线一样.从驾驶员角度看,磁场
向上则由右手定则可判定冰车左端的电势总是比右端的电势低. 无论
冰车向何方向行进,左端总是比右端低.
第17页(共 25页)
故选: BD
10.如图所示为一正弦式电流通过一电子元件后的波形图, 则下列说
法正确的是( )
A.这也是一种交变电流
B.电流的变化周期是 0.02s
C.电流的变化周期是 0.01s
D.电流通过 100Ω的电阻时, 1s 内产生热量为 100J
【考点】 交流的峰值、有效值以及它们的关系;正弦式电流的图象和
三角函数表达式.
【分析】 根据方向的变化来确定直流还是交流; 从正弦电流的波形图
直接读出周期,根据 Q=I 2Rt 来求解电流的有效值.
【解答】 解:A、由图象可知,电流大小变化,但方向没有变化,因
此这是直流电,故 A 错误;
B、由正弦电流的波形图可知,周期 T=0.02s,故 B 正确, C 错误;
D、根据电流的热效应, 电流的有效值为 1A;则通过 100Ω的电阻时,
1s 内产生热量为 Q=I2Rt=100J,故 D 正确;
故选: BD.
第18页(共 25页)
11.机场、车站和重要活动场所的安检门都安装有金属探测器,其探
测金属物的原理简化为: 探测器中有一个通有交变电流的线圈, 当线
圈周围有金属物时, 金属物中会产生涡流, 涡流的磁场反过来影响线
圈中的电流,使探测器报警.设线圈中交变电流的大小为 I、频率为
f,要提高探测器的灵敏度,可采取的措施有( )
A.增大 I B.减小 f C.增大 f D.同时减小 I 和 f
【考点】 * 涡流现象及其应用.
【分析】 要提高探测器的灵敏度,可增大 I,根据法拉第电磁感应定
律分析探测器的灵敏度与频率的关系.
【解答】 解:增大 I,探测器中产生的感应电流增大,灵活度提高;
增大 f,线圈中交变电流变化加快,根据法拉第电磁感应定律可知,
探测器中产生的感应电流增大,灵活度提高. 故 AC 正确, BD 错误.
故选: AC.
12.一单色光照到某金属表面时,有光电子从金属表面逸出,下列说
法正确的是( )
A.只增大入射光频率,金属逸出功将减小
B.只延长入射光照射时间,光子的最大初动能不变
C.只增大入射光频率,光子的最大初动能增大
D.只增大入射光强度,单位时间内逸出的光电子数目将增多
【考点】 光电效应.
【分析】 金属的逸出功不会随着入射光的频率变化而变化;
第19页(共 25页)
发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率.
根据光电效应方程可知, Ek=hγ﹣W;可知,光电子的最大初动能由
入射光的频率决定,
光的强弱不影响光电子的能量,只影响单位时间内发出光电子的数
目.
【解答】 解:A、逸出功的大小与金属本身有关,即使增大入射光的
频率,金属逸出功也将不变,故 A 错误;
B、根据光电效应方程可知, Ek=hγ﹣W;可知当只延长入射光照射时
间,光子的最大初动能不变.故 B 正确;
C、根据光电效应方程可知, Ek=hγ﹣W;增大入射光频率,光子的最
大初动能增大,故 C 正确;
D、当能够发生光电效应时,增大入射光强度,单位时间内逸出的光
电子数目将增多,故 D 正确.
故选: BCD
二、填空题(每空 3 分;共 12 分)
13.将金属热电阻、 数字电流表、 电源按图连接; 将烧杯装入 的水,
用铁架台固定在加热器上.闭合开关 S,当金属热电阻未放入热水中
时, 电流表示数为 I 1,将金属热电阻放入温水中, 电流表示数为 I 2.将
金属热电阻放在热水中,电流表示数为 I3,则 I 1、I2、I 3 的大小关系
是 I 1>I2>I 3 .
第20页(共 25页)
【考点】 闭合电路的欧姆定律.
【分析】 金属热电阻的阻值随着温度的升高而增大, 根据闭合电路欧
姆定律即可求解.
【解答】解:金属热电阻的阻值随着温度的升高而增大,可知电阻增
大,根据闭合电路欧姆定律知电流减小,所以有: I1>I 2>I3.
故答案为: I1>I 2>I 3.
14.如图所示,是用来做电磁感应实验装置的示意图,当闭合开关 S
时,发现电流表的指针向左偏转一下后,又回到中央位置.现继续进
行实验: 把原线圈插入副线圈的过程中, 电流表的指针将 向左偏 ;
把原线圈插入副线圈后电流表的指针将 在中央位置 ;原、副线圈
保持不动, 把变阻器滑动片 P 向右移动过程中, 电流表的指针将 向
左偏 .
【考点】 研究电磁感应现象.
第21页(共 25页)
【分析】 根据题意确定电流表指针偏转方向与磁通量变化的关系, 然
后根据磁通量的变化判断指针的偏转方向.
【解答】 解:当闭合开关 s 时,穿过线圈的磁通量增加,电流表的指
针向左偏转,说明穿过线圈的磁通量增加时,指针向左偏转;
(1)把原线圈插入副线圈的过程中,穿过线圈的磁通量增加,电流
表的指针将向左偏;
(2)把原线圈插入副线圈后,穿过线圈的磁通量不变,不产生感应
电流,电流表的指针将在中央位置.
(3)原、副线圈保持不动,把变阻器滑动片 P向右移动过程中,通
过原线圈的电流增大,磁场变大,穿过副线圈的磁通量增加,电流表
的指针将向左偏.
故答案为: (1)向左偏; (2)在中央位置; (3)向左偏.
三 .计算题:(本题共 4 个题,计 40 分,解答时写出必要的文字说明,
方程式和重要演算步骤, 只写出最后答案的不能得分, 有数值计算的
题,答案中必须明确写出数值和单位)
15.一个氢气球以 4m/s2 的加速度由静止从地面竖直上升, 10s末从
气球上掉下一重物,
(1)此重物最高可上升到距地面多高处?
(2)此重物从氢气球上掉下后,经多长时间落回到地面?(忽略空
气阻力, g 取 10m/s2)
【考点】 竖直上抛运动.
第22页(共 25页)
【分析】 (1)先求出 10s末重物的速度, 重物脱离气球后加速度为 g,
根据速度位移公式求可以上升的高度, 距地面的高度为匀加速上升的
高度与匀减速上升的高度之和;
(2)所求时间为重物匀减速上升的时间与匀加速下降的时间之和.
【解答】 解:(1)气球向上加速阶段,有 a1=4 m/s2,t1=10 s,
则上升的高度 H1= a1t = ×4×102 m=200 m
10s末速度 vt=a1t1=4×10 m/s=40 m/s
物体的竖直上抛阶段: a2=﹣g=﹣10 m/s2,v0=vt=40 m/s
上升的高度: H2= = m=80 m
所用时间: t2= = s=4 s
所以重物距地面的最大高度为: Hmax=H1+H2=200 m+80 m=280 m
(2)自由下落阶段:加速度 a3=10 m/s2,下落的高度 H3=280 m
下落所用的时间: t3= = s= s≈7.48 s
所以重物从氢气球上掉下后,落回地面所用的时间为:
t=t2+t3=4 s+7.48 s=11.48 s.
答:(1)此重物最高可上升到距地面 280m 高处.(2)此重物从氢气
球上掉下后,经 11.48 s时间落回到地面.
16.两个质量都是 M=0.4kg 的砂箱 A?B 并排放在光滑的水平桌面上,
一颗质量为 m=0.1kg 的子弹以 v0=140m/s 的水平速度射向 A,如题 7
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图所示.射穿 A 后,进入 B 并同 B 一起运动,测得 A、B 落点到桌
边缘的水平距离 SA:SB=1:2,求:
(1)沙箱 A 离开桌面的瞬时速度;
(2)子弹在砂箱 A?B 中穿行时系统一共产生的热量 Q.
【考点】 动量守恒定律;功能关系.
【分析】 (1)子弹在与 AB 木块作用时,不受外力,动量守恒,根据
动量守恒定律列出方程, AB 两木块离开桌面后做平抛运动,根据平
抛运动的规律得到两个初速度的关系,联立求解即可.
(2)根据能量的转化和守恒关系得子弹在穿过 A 和射进 B 时产生的
热量.
【解答】 解:(1)在子弹穿过 A 进入 B 的过程中, AB 和子弹组成的
系统满足动量守恒定律, 设 A、B 离开桌面的瞬时速度分别为 vA、vB,
规定子弹初速度方向为正,则有:
mv0=Mv A+(m+M)vB⋯①
离开桌面后, A、B 分别做平抛运动,则 vA:vB=SA:SB⋯②
联立 ①② 并代入数据解得: vA =10m/s,vB=20m/s
(2)子弹在砂箱 A?B 中穿行的过程,系统满足能量守恒则:
⋯③
代入数据解得: Q=860J
答:(1)沙箱 A 离开桌面的瞬时速度为 10m/s;
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(2)子弹在砂箱 A?B 中穿行时系统一共产生的热量 Q 为 860J.
17.竖直放置的光滑 U 形导轨宽 0.5m,电阻不计,置于很大的磁感
应强度是 1T 的匀强磁场中,磁场垂直于导轨平面,如图所示,质量
为 10g,电阻为 1Ω的金属杆 PQ 无初速度释放后, 紧贴导轨下滑 (始
终能处于水平位置) .问:
(1)到通过 PQ 的电量达到 0.2c 时, PQ 下落了多大高度?
(2)若此时 PQ 正好到达最大速度,此速度多大?
(3)以上过程产生了多少热量?
【考点】 导体切割磁感线时的感应电动势.
【分析】 (1)应用二级结论 q= 可以直接得到通过 PQ 的电量达
到 0.2C 时, PQ 下落高度.
(2)PQ 在下落中受到安培力和重力,安培力与速度有关,方向向上
且逐渐增大,故当安培力等于重力时 PQ 速度最大,由此可得 PQ 的
最大速度.
(3)PQ 下落过程中重力势能转化为动能和电热, 故由能量守恒可得
PQ 下落过程产生的热量.
【解答】 解:(1)由电量 q= = = ,解得: h= =
m=0.4m.
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(2)安培力等于重力时 PQ 速度最大,即: =mg,
解得: v= = m/s=0.4m/s.
(3)由能量守恒定律,产生的热量为:
Q=mgh﹣ mv2=10×10﹣3×10×0.4﹣ ×10×10﹣ 3×0.42=0.0392(J).
答:
(1)到通过 PQ 的电量达到 0.2c 时, PQ 下落了 0.4m.
(2)若此时 PQ 正好到达最大速度,此速度为 0.4m/s.
(3)以上过程产生了 0.0392J的热量.