決勝2021年新高考物理核心素養(yǎng)卷（05） （河北專(zhuān)用解析版）

2021年河北省新高考綜合模擬

物理核心素養(yǎng)卷(05)

一、選擇題:本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求

的。

1.氫原子能級(jí)如圖所示，用光子能量為2.55eV的光照射大量處于〃=2能級(jí)的氫原子，氫原子向低能級(jí)躍

遷時(shí)輻射出的光照射到逸出功為9eV的金屬板時(shí)，射出光電子最大初動(dòng)能為()

4--------------------0.85eV

%----------------------1.51eV

町-----------------3.40eV

--------------------13.6eV

A.4.6eVB.3.75eVC.3.09eVD.1.2eV

【答案】B

【解析】

用光子能量為2.55eV的光照射大量處于鹿=2能級(jí)的氫原子，躍遷到

2.55eV-3.40eV=O.85eV

4能級(jí)，氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光最大能量

=(-0.85)-(-13.6)eV=12.75eV

照射到逸出功為9eV的金屬板時(shí)，射出光電子最大初動(dòng)能為

Ek=12.75-9eV=3.75eV

故選B。

2.質(zhì)點(diǎn)沿x軸運(yùn)動(dòng)的位置x隨時(shí)間t的變化圖像如下圖所示，規(guī)定x軸正方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的正方向。下列大致

反映該質(zhì)點(diǎn)的速度v與時(shí)間t關(guān)系的圖象是()

【解析】

圖像的斜率表示速度，所以在O~ls,斜率為負(fù)，則速度為負(fù)，ls~2s,斜率為正，速度為正。

故選Bo

3.某同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：如圖所示，把一塊橡皮用細(xì)線懸掛于。點(diǎn)，用鉛筆靠著線的左側(cè)水平向右勻速

移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持懸線豎直，同時(shí)用頻閃照相機(jī)（每隔一定時(shí)間對(duì)橡皮拍照一次）記錄橡皮的運(yùn)

動(dòng)軌跡。根據(jù)所學(xué)知識(shí)，請(qǐng)你推斷該同學(xué)在照片上看到的橡皮軌跡是（）

【答案】A

【解析】

橡皮在水平方向和豎直方向上均做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)合成原理可知其實(shí)際運(yùn)動(dòng)（合運(yùn)動(dòng)）仍是勻速

直線運(yùn)動(dòng)，因此在等時(shí)間間隔拍下的照片上觀察到的橡皮位置應(yīng)該分布在同一條直線上，且相鄰橡皮位置

間的距離相等。

故選A,

4.如圖是給墻壁粉刷涂料用的“涂料滾”的示意圖。使用時(shí)，用撐桿推著粘有涂料的涂料滾沿墻壁上下緩緩

滾動(dòng)，把涂料均勻地粉刷到墻上。撐竿的重量和墻壁的摩擦均不計(jì)，而且撐竿足夠長(zhǎng)，粉刷工人站在離墻

壁一定距離處緩緩上推涂料滾，關(guān)于該過(guò)程中撐竿對(duì)涂料滾的推力R,涂料滾對(duì)墻壁的壓力F2,以下說(shuō)法

中正確的是（）

A.Fi增大，F(xiàn)2減小B.Fi減小，F(xiàn)2增大

C.Fi、F2均增大D.Fi、F2均減小

【答案】D

【解析】

緩緩上推涂料滾時(shí)，由平行四邊形法則作圖，R與豎宜方向的夾角減小，平行四邊形變小，分力R、F2均

減小，D正確，ABC錯(cuò)誤。

故選D。

5.一帶正電的粒子只在電場(chǎng)力作用下沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，其電勢(shì)能J隨位移x變化的關(guān)系如圖所示，其中

0~用段是直線，西~13段是關(guān)于直線％=4對(duì)稱(chēng)的曲線，則下列說(shuō)法正確的是（）

A.在0、X］、4、與處，電勢(shì)必、91、。2、。3的關(guān)系為Go<0=。3<。2

B.粒子在0~*段做勻速直線運(yùn)動(dòng)

C.此粒子從用處運(yùn)動(dòng)到與處，加速度變小，動(dòng)能也變小

D.若一個(gè)帶負(fù)電的粒子從々處運(yùn)動(dòng)到七處，則帶負(fù)電的粒子動(dòng)能將增加

【答案】D

【解析】

A.根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系有Ep=49,粒子帶正電，即夕>0,可知粒子的電勢(shì)能越大，粒子所在處

的電勢(shì)越高，所以有%>0=@〉/，故A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)及電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系E=坐得，b￡p=qEM,由數(shù)學(xué)知識(shí)可知垃-x圖像

△x

A￡

切線的斜率左=—―Eq,在0~/段，圖像是直線，說(shuō)明帶電粒子受到的電場(chǎng)力回不變，粒子在0~玉段

Ax

做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；

C.從玉到々，圖像是曲線，圖像切線斜率變小，電場(chǎng)力巨變小，帶電粒子的加速度變小，由圖像可知，

其電勢(shì)能減小，根據(jù)能量守恒定律知，其動(dòng)能將增加，c錯(cuò)誤；

D.如果粒子帶負(fù)電，則其所在位置的電勢(shì)越高，其電勢(shì)能越小，一個(gè)帶負(fù)電的粒子從W處運(yùn)動(dòng)到W處，

粒子的電勢(shì)能減小，根據(jù)能量守恒定律知其動(dòng)能將增加，D正確。

故選D。

6.已知通有電流大小為/的長(zhǎng)直導(dǎo)線在離長(zhǎng)直導(dǎo)線距離廠處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8=（k為

r

比例系數(shù)）。如圖所示，在紙面內(nèi)固定有一半徑為R的金屬圓環(huán)，圓環(huán)的圓心。處固定有一通有電流大小

為/。的長(zhǎng)直導(dǎo)線電流方向垂直紙面向外，紙面內(nèi)圓心。右側(cè)2R處固定有另一長(zhǎng)直導(dǎo)線導(dǎo)線人中的

電流大小也為方向如圖所示，N為圓心。到導(dǎo)線b距離的中點(diǎn)，其中導(dǎo)線。在N點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)

度大小為舔，下列說(shuō)法正確的是（）

A.導(dǎo)線a和h在N點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2為

B.若導(dǎo)線力水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則金屬圓環(huán)內(nèi)有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流

C.若垂直紙面抽動(dòng)導(dǎo)線”，則在金屬圓環(huán)內(nèi)有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流

D.若導(dǎo)線力水平向右做勻速運(yùn)動(dòng)，則金屬圓環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)對(duì)b產(chǎn)生向左的安培力且逐漸變小

【答案】D

【解析】

A.根據(jù)安培定則可知，導(dǎo)線。在N點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直。、N連線向上，導(dǎo)線b在N點(diǎn)的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪?/p>

紙面向外，大小均為穌，故N點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為、/5線.A錯(cuò)誤；

B.導(dǎo)線人如果向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則金屬圓環(huán)內(nèi)垂直紙面向外的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)

中有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，B錯(cuò)誤；

C.垂直紙面抽動(dòng)導(dǎo)線。時(shí)，穿過(guò)金屬圓環(huán)的磁通量沒(méi)有變化，故金屬圓環(huán)中沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，C錯(cuò)誤；

D.如果導(dǎo)線。水平向右做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)楞次定律可知，導(dǎo)線。所受安培力方向水平向左，導(dǎo)線。離金屬

圓環(huán)越來(lái)越遠(yuǎn)，則穿過(guò)金屬圓環(huán)的磁通量減小，磁通量的變化率也減小，故感應(yīng)電流減小，感應(yīng)電流在導(dǎo)

線人處的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，故感應(yīng)電流的磁場(chǎng)對(duì)〃產(chǎn)生的安培力變小，D正確。

故選D。

二、選擇題:本題共4小題，每小題6分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，每題有多項(xiàng)符合題目要求。

全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。

7.如圖所示，質(zhì)量為m的物塊A靜置在水平桌面上，通過(guò)足夠長(zhǎng)的輕繩和輕質(zhì)滑輪懸掛著質(zhì)量為4m的物

塊B?，F(xiàn)由靜止釋放物塊A、B,以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物塊A不與定滑輪發(fā)生碰撞。已知重力加速度大小為g,

不計(jì)所有摩擦阻力，下列說(shuō)法正確的是（）

/〃〃/〃〃

/?

A.在相同時(shí)間內(nèi)物塊A、B運(yùn)動(dòng)的路程之比為1：2

B.物塊A、B的加速度之比為2：1

C.輕繩的拉力為整

2

D.B下落高度h時(shí)速度為向

【答案】BD

【解析】

A.根據(jù)動(dòng)滑輪的特點(diǎn)可知B下降s,A需要走動(dòng)2s,而%=2%,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;

B.因?yàn)槎际菑撵o止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的，故有

c1212

2x=2。/

解得

幺=2

aRT

選項(xiàng)B正確;

C.對(duì)A分析有

T=ma八

對(duì)B分析有

4mg-2T-

解得

T=mg

1

aH=~S

選項(xiàng)C錯(cuò)誤;

D.對(duì)B,加速度為

1

aB=28

根據(jù)速度位移公式，有

2

v—2anKh

解得

v=

選項(xiàng)D正確。

故選BD。

8.在2020年4月24日第五個(gè)中國(guó)航天日上，備受矚目的中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)命名揭曉?！疤靻?wèn)一號(hào)”火

星探測(cè)任務(wù)要一次性完成“繞、落、巡”三大任務(wù)?；鹦枪D(zhuǎn)軌道半徑是地球公轉(zhuǎn)軌道半徑的巳，火星的半

2

徑約為地球半徑的!，火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的火星探測(cè)器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

29

（探測(cè)器可視為火星的近地衛(wèi)星），探測(cè)器繞火星運(yùn)行周期為T(mén)。己知火星和地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道都可近

似為圓軌道，地球和火星可看作均勻球體，則（）

A.火星的公轉(zhuǎn)周期和地球的公轉(zhuǎn)周期之比為

——4

B.探測(cè)器在火星表面所受火星引力與在地球表面所受地球引力之比為一

9

C.探測(cè)器環(huán)繞火星表面運(yùn)行速度與環(huán)繞地球表面運(yùn)行速度之比為

3%

D.可知火星的平均密度為

GF

【答案】BD

【解析】

A.根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可知

火星的公轉(zhuǎn)周期和地球的公轉(zhuǎn)周期之比為選項(xiàng)A錯(cuò)誤;

B.探測(cè)器在星球表面受到的引力

Mm

F=G下

則探測(cè)器在火星表面所受火星引力與在地球表面所受地球引力之比為

/_M火R地_122)

-----------------------------------X

七M(jìn)地曝99

選項(xiàng)B正確;

C.根據(jù)

_Mmv2

G—h=m—

R?R

可得

探測(cè)器環(huán)繞火星表面運(yùn)行速度與環(huán)繞地球表面運(yùn)行速度之比為

匕火二也&=]x2=P

打地火

V地R\9V9

選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)

G誓*爭(zhēng)R火

R火T

M,火

方4,

鏟R火

解得火星的平均密度為

3〃

方聲

選項(xiàng)D正確。

故選BD。

9.如圖所示，。是正三角形ABC的中心，將電荷量均為Q的帶正電的小球a、b分別固定在A,B兩頂點(diǎn),

后將帶電荷量為-q(q?Q)的小球以沿CO方向的初速度%在C點(diǎn)釋放,取無(wú)窮遠(yuǎn)為電勢(shì)零點(diǎn)，不計(jì)帶

電小球的重力，則()

''、、、A啾：

A.未放c球前C點(diǎn)電勢(shì)為零

B.小球c釋放后從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)能減小

C.小球c釋放后沿CP運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)速度最大，加速度為零

D.小球c釋放后沿CP運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)P點(diǎn)后，加速度先增大后減小

【答案】BCD

【解析】

A.未放C球前C點(diǎn)電勢(shì)大于零，故A錯(cuò)誤；

B.小球C釋放后從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到尸點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，故B正確；

C.小球c釋放后沿CP運(yùn)動(dòng)到尸點(diǎn)的過(guò)程中，一直加速，過(guò)尸點(diǎn)后減速，P點(diǎn)電場(chǎng)力為零，加速度為零，

速度最大，故C正確；

D.如圖，經(jīng)過(guò)P點(diǎn)后，取連線PC'上三個(gè)特殊點(diǎn)S、N、C',其中角SAP等于30°,角N4P等于45°,

角CAP等于60°,求三個(gè)特殊點(diǎn)電場(chǎng)的矢量疊加，則可以發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小，加速度先增大后減

小，故D正確。

10.如圖所示，在空間中存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)子和某種粒子從磁場(chǎng)下邊界MN上的。點(diǎn)均

與MN或。角以相同的速度%（%在紙面內(nèi)，6為銳角）射入磁場(chǎng)中，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子從邊界上的F點(diǎn)離開(kāi)磁

場(chǎng)，另一粒子從E點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)。已知EF=2a,FO=a.不計(jì)粒子的重力和粒子間的相互作用力，下列說(shuō)法

正確的是（）

XXXXXXXX

XXXXXXXX

XXXXXX

XXXXXX

XXXXXX

ME

A.從E點(diǎn)飛出的可能是。粒子

B.從E點(diǎn)飛出的可能是某核

C.兩種粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等

D.兩種粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角相等

【答案】BD

【解析】

AB.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑

mv

r-——

qB

由幾何知識(shí)可知，粒子射出磁場(chǎng)時(shí)距離O點(diǎn)的距離

d=2rsin0=^^sin0

qB

質(zhì)子從F點(diǎn)射出，則

2mv.八

a=———Hsm0

從E點(diǎn)射出的粒子有

3a=------smJ

qB

可知

q4H

則從E點(diǎn)飛出的可能是瓶核，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；

CD.由幾何知識(shí)可知，兩種粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角均為

a=（2兀-2。）

故選項(xiàng)D正確;

根據(jù)

T2jun

1=-----

qB

可知，兩種粒子的周期不同，根據(jù)

t=—T

2兀

可知，兩種粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。

故選BD。

三、非選擇題:共52分。第11?14題為必考題，每個(gè)試題考生都必須作答。第15?16題為選考題，考生根

據(jù)要求作答。

(-)必考題:共43分。

II.某實(shí)驗(yàn)小組用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，氣墊導(dǎo)軌置于足夠高的水平桌面

上，在氣墊導(dǎo)軌的滑塊上固定一個(gè)寬度為d的擋光片和一個(gè)祛碼槽，測(cè)得滑塊、祛碼槽、遮光條的總質(zhì)量

為M；氣墊導(dǎo)軌的左端固定一個(gè)定滑輪，細(xì)線繞過(guò)定滑輪，一端與滑塊相連，另一端掛有6個(gè)鉤碼，每個(gè)

鉤碼的質(zhì)量均為m,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間。將滑塊從某一固定位置由靜止釋放，記錄滑塊通過(guò)光電門(mén)

的時(shí)間；而后每次移走1個(gè)懸掛的鉤碼放到滑塊上的祛碼槽中，滑塊均由同一位置由靜止釋放，重復(fù)實(shí)驗(yàn),

記錄每次實(shí)際懸掛鉤碼的個(gè)數(shù)n及擋光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間to

8

碼S

S

(1)實(shí)驗(yàn)前先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，方法是：取下懸掛的鉤碼，接通氣墊導(dǎo)軌裝置的電源，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌下面的螺

母，若滑塊放在氣墊導(dǎo)軌上任意位置都能,則導(dǎo)軌水平。

(2)如果滑塊上的擋光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為t,則滑塊通過(guò)光電門(mén)的速度大小為(用題中所給字

母表示)。

(3)以每次懸掛鉤碼的個(gè)數(shù)n為縱坐標(biāo)，擋光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間平方的倒數(shù)"為橫坐標(biāo)建立平面直角坐標(biāo)

系，在坐標(biāo)紙上作出〃一《圖像，如圖2所示。要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，還需要測(cè)量的物理量是；

r

設(shè)此物理量的測(cè)量值為X,要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，在誤差允許的范圍內(nèi)，作出的圖像斜率為k=O

【答案】保持靜止(或輕推一下，滑塊近似做勻速運(yùn)動(dòng))-滑塊開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)擋光片到光電門(mén)的距

t

/(M+6Md2

'-j"

2mgx

【解析】

(1)”］調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌下面的螺母，使滑塊放在導(dǎo)軌上任意位置都能保持靜止，或輕推

一下，滑塊近似做勻速運(yùn)動(dòng)，則導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平；

⑵⑵滑塊通過(guò)光電門(mén)的速度v=-

t;

(3)［3］要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，還需要測(cè)量滑塊開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，擋光片到光電門(mén)的距離;

⑷根據(jù)機(jī)械能守恒定律

〃帆gx=g(M+6M

可得

(M+6〃?)屋1

n=----------------------7

2mgxt

因此若機(jī)械能守恒，〃-!圖像應(yīng)為一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線?？梢缘玫綀D像的斜率

,(M+6m)d2

k=---------------

2ingx

12.某學(xué)習(xí)小組利用圖甲電路測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r（約2。），其中R為電阻箱，&為定值電

阻，其實(shí)驗(yàn)步驟如下:

⑴測(cè)量用的阻值，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,先將多用電表選擇開(kāi)關(guān)旋至歐姆擋“xl”倍率，進(jìn)行,測(cè)量R1

時(shí)的示數(shù)如圖乙所示，則其讀數(shù)為Q；

（2）將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)旋至直流電壓擋，閉合開(kāi)關(guān)S,接電路中的。點(diǎn)的那支表筆不動(dòng)，另一支表筆接

電路中的（選填“?！被颉?）點(diǎn)，調(diào)節(jié)并記下電阻箱阻值R和電壓表的示數(shù)U,則接。點(diǎn)的那

支表筆是（選填“紅”或"黑”）表筆；

（3）多次改變電阻箱的阻值R,記錄下對(duì)應(yīng)的電壓U；

（4）以《為縱軸、3?為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出，、圖線如圖丙所示；

（5）若不考慮多用電表對(duì)電路的影響，結(jié)合圖丙可知，干電池的電動(dòng)勢(shì)￡=V,內(nèi)阻

廠=Q（計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）。若考慮多用電表內(nèi)阻的影響，則電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值

真實(shí)值（選填“大于”“小于”或“等于“）。

【答案】歐姆調(diào)零6b紅9.11.2小于

【解析】

(I)[I]多用電表每次換擋后均需進(jìn)行歐姆調(diào)零；

[2]讀數(shù)為6。：

(2)[3]⑷電路中的。點(diǎn)電勢(shì)最高，根據(jù)多用電表“紅進(jìn)黑出”原則可知，接。點(diǎn)的表筆應(yīng)當(dāng)是紅表筆。由丁"

較小，為了使路端電壓變化明顯，應(yīng)增大電源的等效內(nèi)阻，即另一支表筆接電路中的。點(diǎn)。

(5)[5]⑹接電路中的。點(diǎn)的那支表筆不動(dòng)，另一支表筆接電路中的b點(diǎn)，不考慮多用電表對(duì)電路的影響，由

閉合電路的歐姆定律有

E=U+.K+「)

即

1R,+r11

——――!---------------1—

UERE

結(jié)合圖象有

—=o.nv-'

E

6.0Q+r0.90-0.11

----------=--------------￡2/yVx7

E1.0

解得E=9.1V,r=1.2。；

⑺考慮到多用電表的分流，設(shè)直流電壓擋的內(nèi)阻為&,，電動(dòng)勢(shì)的真實(shí)值為舔，測(cè)量值為E，則

(JITI\11

或=。+—+—+r)>f=+—(/?,+r)

K\JK

即測(cè)量值小于真實(shí)值。

13.如圖，傾角夕=30。的絕緣光滑斜面固定，斜面上寬度L=0.5m的矩形區(qū)域MNQP存在方向垂直斜面、

磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)給一平放在斜面上的正方形閉合導(dǎo)線框施加一個(gè)作用于線框上邊中點(diǎn)、方

向始終平行于線框側(cè)邊的力F(圖中未畫(huà)出)，使線框從虛線ab處由靜止向下做加速度a=2m/s2的勻加速

直線運(yùn)動(dòng)直到穿過(guò)磁場(chǎng)。已知線框質(zhì)量m=#kg、電阻R=0.5C、邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)=0.5m,ab〃MP〃NQ〃斜面

底邊，且ab與MP的間距s=lm,重力加速度g=10m/s2。求：

(1)線框下邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)導(dǎo)線框的熱功率；

(2)線框上邊即將離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的外力F。

【答案】(1)2W；(2)述N

5

【解析】

(1)線框下邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)導(dǎo)線框的速度

v,=12as=2m/s

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

Et=BLv[=1V

導(dǎo)線框的熱功率

E2I2

6=，=一W=2W

1R0.5

(2)線框上邊即將離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度

v2=J2a(s+2L)=J2x2(1+2x0.5)m/s=20m/s

安培力

BBLY?.B'2

RR

方向向上；

由牛頓第二定律

尸+初gsin30°—七

解得

272

F=-^—N

5

14.如圖所示，一豎直光滑絕緣的管內(nèi)有一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)絕緣彈簧，其下端固定于地面，上端與一

質(zhì)量為m,帶電量為+q的小球A相連，整個(gè)空間存在一豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，小球A靜止時(shí)彈簧恰為原長(zhǎng),

另一質(zhì)量也為m的不帶電的絕緣小球B從管內(nèi)距A高為％處由靜止開(kāi)始下落，與A發(fā)生碰撞后一起向下

運(yùn)動(dòng).若全過(guò)程中小球A的電量不發(fā)生變化，重力加速度為g.

(1)若己知，試求B與A碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能△￡；

(2)若無(wú)。未知，且B與A一起向上運(yùn)動(dòng)在最高點(diǎn)時(shí)恰未分離，試求A,B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)彈簧的形變量x；

(3)在滿(mǎn)足第(2)問(wèn)的情況下，試求A,B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度心.

【答案】(1)1mgx0(2)詈(3)g杼

【解析】

解：(1)設(shè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E,在碰撞前A靜止時(shí)有qE=mg①

解得：E

q

在與A碰撞前B的速度為V0,由機(jī)械能守恒定律得mg%=gww；②

%;7^

B與A碰撞后共同速度為V”由動(dòng)量守恒定律得mvo=2mvi③

12

1,1,1

B與A碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能△E為AE二—mvj--x2mv~=—mgx():

(2)A,B在最高點(diǎn)恰不分離，此時(shí)A,B加速度相等，且它們間的彈力為零，設(shè)此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為X”

則

對(duì)B：mg=ma⑤

對(duì)A：mg+kxi-qE=ma?

所以彈簧的伸長(zhǎng)量為

k

(3)A,B一起運(yùn)動(dòng)過(guò)程中合外力為零時(shí)，具有最大速度Vm,設(shè)此時(shí)彈簧的壓縮量為X2,則

2mg-(qE+kx2)=0⑦

由于X|=X2,說(shuō)明A,B在最高點(diǎn)處與合外力為零處彈簧的彈性勢(shì)能相等，對(duì)此過(guò)程由能量守恒定律得

12

Qmg-qE)&+x2)=-x2mvin

解得:1氏點(diǎn)

(二)選考題:共9分。請(qǐng)考生從2