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（14分）如圖，兩足夠長平行光滑的金屬導軌MN、PQ相距為L，導軌放在水平面上，    導軌電阻不計．磁感應強度為B的勻強磁場垂直導軌平面向上，長為￡的金屬棒ab垂    直于MN、PQ放置在導軌上，且始終與導軌電接觸良好，金屬棒的質量為m、電阻為R．兩    金屬導軌的N、O端連接右端電路，燈泡的電阻RL=4R，定值電阻RL=2R，電阻箱電阻調到使R2=12R，重力加速度為g，現給金屬棒水平向左的垂直棒ab方向的恒力F作用，    使棒由靜止開始運動，試求：

   （1）金屬棒運動的最大速度為多大?

   （2）當金屬棒運動距離為S0時速度恰達到最大，求金屬棒由靜止開始運動2S0的過程中，  整個電路產生的電熱；

   （3）R2為何值時，其消耗的功率最大?消耗的最大功率為多少?
 
 


解：（1）當金屬棒勻速運動時速度最大，設最大速度為v，達到最大時則有

   （1分）

F安=ILB   （1分）

    （1分）

其中     所以（1分）

解得最大速度  （1分）

   （2）由能量守恒知，放出的電熱   （2分）

代入上面的值，可得

    （1分）

   （3）R2上消耗的功率     （1分）

其中   （1分）

   又（1分）

解以上方程組可得  （2分）

當時，R2消耗的功率最大 

最大功率   （1分）

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

水平固定的兩根足夠長的平行光滑桿MN、PQ，兩者之間的間距為L，兩光滑桿上分別穿有一個質量分別為MA=0.1kg和MB=0.2kg的小球A、B，兩小球之間用一根自然長度也為L的輕質橡皮繩相連接，開始時兩小球處于靜止狀態(tài)，輕質橡皮繩處于自然伸長狀態(tài)，如圖（a）所示．現給小球A一沿桿向右的水平瞬時沖量I，以向右為速度正方向，得到A球的速度-時間圖象如圖（b）所示．（以小球A獲得瞬時沖量開始計時，以后的運動中橡皮繩的伸長均不超過其彈性限度．）
（1）求瞬時沖量I的大�。�
（2）在圖（b）中大致畫出B球的速度-時間圖象；
（3）若在A球的左側較遠處還有另一質量為MC=0.1kg小球C，某一時刻給C球4m/s的速度向右勻速運動，它將遇到小球A，并與之結合在一起運動，試定量分析在各種可能的情況下橡皮繩的最大彈性勢能．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?龍江縣三模）如圖，板長為L間距為d的平行金屬板水平放置，兩板間所加電壓大小為U，足夠大光屏PQ與板的右端相距為a，且與板垂直．一帶正電的粒子以初速度v0沿兩板間的中心線射入，射出電場時粒子速度的偏轉角為37°．已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，不計粒子的重力．

（1）求粒子的比荷q/m；
（2）若在兩板右側MN、光屏PQ間加如圖所示的勻強磁場，要使粒子不打在光屏上，求磁場的磁感應強度大小B的取值范圍；
（3）若在兩板右側MN、光屏PQ間僅加電場強度大小為E0、方向垂直紙面向外的勻強電場．設初速度方向所在的直線與光屏交點為O點，取O點為坐標原點，水平向右為x正方向，垂直紙面向外為z軸的正方向，建立如圖所示的坐標系，求粒子打在光屏上的坐標（x，y，z）．

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科目：高中物理 來源： 題型：

水平固定的兩根足夠長的平行光滑桿AB和CD，兩桿之間的距離為d，兩桿上各穿有質量分別為m1=1kg和m2=2kg的小球，兩小球之間用一輕質彈簧連接，彈簧的自由長度也為d．開始時，彈簧處于自然伸長狀態(tài)，兩小球靜止，如圖（a）所示．現給小球m1一沿桿向右方向的瞬時初速度，以向右為速度的正方向，得到m1的v-t圖象為如圖（b）所示的周期性圖線（以小球m1獲得瞬時速度開始計時）．
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（1）求出在以后的過程中m2的速度范圍；    
（2）在圖（b）中作出小球m2的v-t圖象；
（3）若在光滑桿上小球m2右側較遠處還穿有另一質量為m3=3kg的小球，該小球在某一時刻開始向左勻速運動，速率為v=4m/s，它將遇到小球m2并與m2結合在一起運動，求：在以后的過程中，彈簧彈性勢能的最大值的范圍？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，a、b兩塊足夠長的平板玻璃磚平行放置，且折射率na＞nb＞
2
，現有一束單色光入射到a的上表面，則下列說法正確的是（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

第Ⅰ卷（選擇題　共31分）

一、單項選擇題．本題共5小題，每小題3分，共計15分．每小題只有一個選項符合題意．

1. 關于科學家和他們的貢獻，下列說法中正確的是[來源:Www..com]

A．安培首先發(fā)現了電流的磁效應

B．伽利略認為自由落體運動是速度隨位移均勻變化的運動

C．牛頓發(fā)現了萬有引力定律，并計算出太陽與地球間引力的大小

D．法拉第提出了電場的觀點，說明處于電場中電荷所受到的力是電場給予的

2．如圖為一種主動式光控報警器原理圖，圖中R1和R2為光敏電阻，R3和R4為定值電阻．當射向光敏電阻R1和R2的任何一束光線被遮擋時，都會引起警鈴發(fā)聲，則圖中虛線框內的電路是

A．與門                  B．或門               C．或非門                  D．與非門

 


3．如圖所示的交流電路中，理想變壓器原線圈輸入電壓為U1，輸入功率為P1，輸出功率為P2，各交流電表均為理想電表．當滑動變阻器R的滑動頭向下移動時

A．燈L變亮                                    B．各個電表讀數均變大

C．因為U1不變，所以P1不變                              D．P1變大，且始終有P1= P2

4．豎直平面內光滑圓軌道外側，一小球以某一水平速度v0從A點出發(fā)沿圓軌道運動，至B點時脫離軌道，最終落在水平面上的C點，不計空氣阻力．下列說法中不正確的是

A．在B點時，小球對圓軌道的壓力為零

B．B到C過程，小球做勻變速運動

C．在A點時，小球對圓軌道壓力大于其重力

D．A到B過程，小球水平方向的加速度先增加后減小

5．如圖所示，水平面上放置質量為M的三角形斜劈，斜劈頂端安裝光滑的定滑輪，細繩跨過定滑輪分別連接質量為m1和m2的物塊．m1在斜面上運動，三角形斜劈保持靜止狀態(tài)．下列說法中正確的是

A．若m2向下運動，則斜劈受到水平面向左摩擦力

B．若m1沿斜面向下加速運動，則斜劈受到水平面向右的摩擦力

C．若m1沿斜面向下運動，則斜劈受到水平面的支持力大于（m1+ m2+M）g

D．若m2向上運動，則輕繩的拉力一定大于m2g

二、多項選擇題．本題共4小題，每小題4分，共計16分．每小題有多個選項符合題意．全部選對的得4分，選對但不全的得2分，錯選或不答的得0分．

6．木星是太陽系中最大的行星，它有眾多衛(wèi)星．觀察測出：木星繞太陽作圓周運動的半徑為r1、 周期為T1；木星的某一衛(wèi)星繞木星作圓周運動的半徑為r2、 周期為T2．已知萬有引力常量為G，則根據題中給定條件

A．能求出木星的質量

B．能求出木星與衛(wèi)星間的萬有引力

C．能求出太陽與木星間的萬有引力

D．可以斷定

7．如圖所示，xOy坐標平面在豎直面內，x軸沿水平方向，y軸正方向豎直向上，在圖示空間內有垂直于xOy平面的水平勻強磁場．一帶電小球從O點由靜止釋放，運動軌跡如圖中曲線．關于帶電小球的運動，下列說法中正確的是

A．OAB軌跡為半圓

B．小球運動至最低點A時速度最大，且沿水平方向

C．小球在整個運動過程中機械能守恒

D．小球在A點時受到的洛倫茲力與重力大小相等

8．如圖所示，質量為M、長為L的木板置于光滑的水平面上，一質量為m的滑塊放置在木板左端，滑塊與木板間滑動摩擦力大小為f，用水平的恒定拉力F作用于滑塊．當滑塊運動到木板右端時，木板在地面上移動的距離為s，滑塊速度為v1，木板速度為v2，下列結論中正確的是

A．上述過程中，F做功大小為　　　　　　　　　　　　

B．其他條件不變的情況下，F越大，滑塊到達右端所用時間越長

C．其他條件不變的情況下，M越大，s越小

D．其他條件不變的情況下，f越大，滑塊與木板間產生的熱量越多

9．如圖所示，兩個固定的相同細環(huán)相距一定的距離，同軸放置，O1、O2分別為兩環(huán)的圓心，兩環(huán)分別帶有均勻分布的等量異種電荷．一帶正電的粒子從很遠處沿軸線飛來并穿過兩環(huán)．則在帶電粒子運動過程中

A．在O1點粒子加速度方向向左

B．從O1到O2過程粒子電勢能一直增加

C．軸線上O1點右側存在一點，粒子在該點動能最小

D．軸線上O1點右側、O2點左側都存在場強為零的點，它們關于O1、O2連線中點對稱

 


第Ⅱ卷（非選擇題　共89分）

三、簡答題：本題分必做題（第lO、11題)和選做題(第12題)兩部分，共計42分．請將解答填寫在答題卡相應的位置．

必做題

10．測定木塊與長木板之間的動摩擦因數時，采用如圖所示的裝置，圖中長木板水平固定．

（1）實驗過程中，電火花計時器應接在  ▲  （選填“直流”或“交流”）電源上．調整定滑輪高度，使  ▲  ．

（2）已知重力加速度為g，測得木塊的質量為M，砝碼盤和砝碼的總質量為m，木塊的加速度為a，則木塊與長木板間動摩擦因數μ=  ▲  ．

（3）如圖為木塊在水平木板上帶動紙帶運動打出的一條紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6為計數點，相鄰兩計數點間還有4個打點未畫出．從紙帶上測出x1=3.20cm，x2=4.52cm，x5=8.42cm，x6=9.70cm．則木塊加速度大小a=  ▲  m/s2(保留兩位有效數字)．

 


11．為了測量某電池的電動勢 E（約為3V）和內阻 r，可供選擇的器材如下：

A．電流表G1（2mA  100Ω）             B．電流表G2（1mA  內阻未知）

C．電阻箱R1（0~999.9Ω）                      D．電阻箱R2（0~9999Ω）

E．滑動變阻器R3（0~10Ω  1A）         F．滑動變阻器R4（0~1000Ω  10mA）

G．定值電阻R0（800Ω  0.1A）               H．待測電池

I．導線、電鍵若干

（1）采用如圖甲所示的電路，測定電流表G2的內阻，得到電流表G1的示數I1、電流表G2的示數I2如下表所示：

I1（mA）

0.40

0.81

1.20

1.59

2.00

I2（mA）

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

 


根據測量數據，請在圖乙坐標中描點作出I1—I2圖線．由圖得到電流表G2的內阻等于

  ▲  Ω．

（2）在現有器材的條件下，測量該電池電動勢和內阻，采用如圖丙所示的電路，圖中滑動變阻器①應該選用給定的器材中  ▲  ，電阻箱②選  ▲  （均填寫器材代號）．

（3）根據圖丙所示電路，請在丁圖中用筆畫線代替導線，完成實物電路的連接．

 


12．選做題(請從A、B和C三小題中選定兩小題作答，并在答題卡上把所選題目對應字母后的方框涂滿涂黑．如都作答，則按A、B兩小題評分．)

A．(選修模塊3-3)(12分)

（1）下列說法中正確的是  ▲ 

A．液體表面層分子間距離大于液體內部分子間距離，液體表面存在張力

B．擴散運動就是布朗運動

C．蔗糖受潮后會粘在一起，沒有確定的幾何形狀，它是非晶體

D．對任何一類與熱現象有關的宏觀自然過程進行方向的說明，都可以作為熱力學第二定律的表述

（2）將1ml的純油酸加到500ml的酒精中，待均勻溶解后，用滴管取1ml油酸酒精溶液，讓其自然滴出，共200滴．現在讓其中一滴落到盛水的淺盤內，待油膜充分展開后，測得油膜的面積為200cm2，則估算油酸分子的大小是  ▲  m（保留一位有效數字）．

（3）如圖所示，一直立的汽缸用一質量為m的活塞封閉一定量的理想氣體，活塞橫截面積為S，汽缸內壁光滑且缸壁是導熱的，開始活塞被固定，打開固定螺栓K，活塞下落，經過足夠長時間后，活塞停在B點，已知AB=h，大氣壓強為p0，重力加速度為g．

①求活塞停在B點時缸內封閉氣體的壓強；

②設周圍環(huán)境溫度保持不變，求整個過程中通過缸壁傳遞的熱量Q（一定量理想氣體的內能僅由溫度決定）．

B．(選修模塊3-4)(12分)

（1）下列說法中正確的是  ▲ 

A．照相機、攝影機鏡頭表面涂有增透膜，利用了光的干涉原理

B．光照射遮擋物形成的影輪廓模糊，是光的衍射現象

C．太陽光是偏振光

D．為了有效地發(fā)射電磁波，應該采用長波發(fā)射

（2）甲、乙兩人站在地面上時身高都是L0, 甲、乙分別乘坐速度為0.6c和0.8c（c為光速）的飛船同向運動，如圖所示．此時乙觀察到甲的身高L  ▲  L0；若甲向乙揮手，動作時間為t0，乙觀察到甲動作時間為t1，則t1  ▲  t0（均選填“>”、“ =” 或“<”）．

（3）x=0的質點在t=0時刻開始振動，產生的波沿x軸正方向傳播，t1=0.14s時刻波的圖象如圖所示，質點A剛好開始振動．

①求波在介質中的傳播速度；

②求x=4m的質點在0.14s內運動的路程．

   C．(選修模塊3-5)(12分)

（1）下列說法中正確的是  ▲ 

A．康普頓效應進一步證實了光的波動特性

B．為了解釋黑體輻射規(guī)律，普朗克提出電磁輻射的能量是量子化的

C．經典物理學不能解釋原子的穩(wěn)定性和原子光譜的分立特征

D．天然放射性元素衰變的快慢與化學、物理狀態(tài)有關

（2）是不穩(wěn)定的，能自發(fā)的發(fā)生衰變．

①完成衰變反應方程    ▲  ．

②衰變?yōu)?img width=40 height=25 src="http://thumb.1010pic.com/pic1/1899/wl/3/40403.gif" >，經過  ▲  次α衰變，  ▲  次β衰變．

（3）1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現質子．科學研究表明其核反應過程是：α粒子轟擊靜止的氮核后形成了不穩(wěn)定的復核，復核發(fā)生衰變放出質子，變成氧核．設α粒子質量為m1，初速度為v0，氮核質量為m2，質子質量為m0, 氧核的質量為m3，不考慮相對論效應．

①α粒子轟擊氮核形成不穩(wěn)定復核的瞬間，復核的速度為多大？

②求此過程中釋放的核能．

四、計算題：本題共3小題，共計47分．解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位．

13．如圖所示，一質量為m的氫氣球用細繩拴在地面上，地面上空風速水平且恒為v0，球靜止時繩與水平方向夾角為α．某時刻繩突然斷裂，氫氣球飛走．已知氫氣球在空氣中運動時所受到的阻力f正比于其相對空氣的速度v，可以表示為f=kv（k為已知的常數）．則

（1）氫氣球受到的浮力為多大？

（2）繩斷裂瞬間，氫氣球加速度為多大？

（3）一段時間后氫氣球在空中做勻速直線運動，其水平方向上的速度與風速v0相等，求此時氣球速度大小（設空氣密度不發(fā)生變化，重力加速度為g）．

 


14．如圖所示，光滑絕緣水平面上放置一均勻導體制成的正方形線框abcd，線框質量為m，電阻為R，邊長為L．有一方向豎直向下的有界磁場，磁場的磁感應強度為B，磁場區(qū)寬度大于L，左邊界與ab邊平行．線框在水平向右的拉力作用下垂直于邊界線穿過磁場區(qū)．

（1）若線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)，求線框在離開磁場時ab兩點間的電勢差；

（2）若線框從靜止開始以恒定的加速度a運動，經過t1時間ab邊開始進入磁場，求cd邊將要進入磁場時刻回路的電功率；

（3）若線框以初速度v0進入磁場，且拉力的功率恒為P0．經過時間T，cd邊進入磁場，此過程中回路產生的電熱為Q．后來ab邊剛穿出磁場時，線框速度也為v0，求線框穿過磁場所用的時間t．

      

15．如圖所示，有界勻強磁場的磁感應強度為B，方向垂直紙面向里，MN為其左邊界，磁場中放置一半徑為R的圓柱形金屬圓筒，圓心O到MN的距離OO1=2R，圓筒軸線與磁場平行．圓筒用導線通過一個電阻r0接地，最初金屬圓筒不帶電．現有范圍足夠大的平行電子束以速度v0從很遠處沿垂直于左邊界MN向右射入磁場區(qū)，已知電子質量為m，電量為e．

（1）若電子初速度滿足，則在最初圓筒上沒有帶電時，能夠打到圓筒上的電子對應MN邊界上O1兩側的范圍是多大？

（2）當圓筒上電量達到相對穩(wěn)定時，測量得到通過電阻r0的電流恒為I，忽略運動電子間的相互作用，求此時金屬圓筒的電勢φ和電子到達圓筒時速度v（取無窮遠處或大地電勢為零）．

（3）在（2）的情況下，求金屬圓筒的發(fā)熱功率．

 


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