新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第二中學2023-2024學年高三上學期12月月考物理Word版含解析.docx

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物理試卷（卷面分值：100分；考試時間：100分鐘）注意：本試卷在計算時，重力加速度取g=10m/s2第Ⅰ卷（選擇題共40分）一、選擇題（本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，第1-6題只有一項符合題目要求，第7-10題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分）1.將托在手掌上石塊豎直向上拋出，石塊脫離手掌的瞬間，手掌的運動方向和加速度方向分別是（　?。〢.向上、向下B.向下、向上C.向上、向上D.向下、向下2.如圖所示為玻爾理論的氫原子能級圖，當一群處于激發(fā)態(tài)n=3能級的氫原子向低能級躍遷時，發(fā)出的光中有兩種頻率的光能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)。以下說法中正確的是（　?。〢.這群氫原子由n=3能級向低能級躍遷時能發(fā)出6種不同頻率的光B.用發(fā)出的波長最短的光照射該金屬，產(chǎn)生光電子的最大初動能一定大于3.4eVC.這種金屬的逸出功可能為10eVD.由n=3能級躍遷到n=2能級時產(chǎn)生的光一定能夠使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)3.已知電子的電荷量為1.6×10-19C，質(zhì)量為0.91×10-30kg，質(zhì)子質(zhì)量為電子質(zhì)量的1836倍。靜電力常量k=9×109N·m2/C2，引力常量G=6.67×10?11N·m2/kg2。氫原子中，電子和質(zhì)子間的庫侖力和萬有引力之比的量級為（　?。〢.1037B.1039C.1041D.10434.如圖，平行板電容器兩極板間有一負電荷（電量很?。┕潭ㄔ赑點。E表示兩極板間場強，EP表示負電荷在P點的電勢能。若將負極板向上移動少許。則（　　）A.Ep變小，E變小B.Ep變大，E變小C.Ep變小，E變大D.Ep變大，E變大 5.如圖是15kg的正棱臺形金磚，a、b側(cè)面與底面的夾角為78.5°。某大力士可用單手的食指和拇指按住金磚的a、b面，保持c面水平將其提起。已知手指與金磚之間的動摩擦因數(shù)為0.5，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，sin78.5°=0.98，cos78.5°=0.2，g取。提起金磚，手指施加給金磚單側(cè)的壓力至少為（　?。〢.150NB.259NC.300ND.518N6.如圖，A、B兩點固定等量同種點電荷。P點的電場強度方向所在直線延長線與直線AB交于C點（未標出）。若，則為（　?。〢.B.C.D.7.兩同學練習接力賽接棒技術(shù)，他們奔跑時的最大速度相同。乙從靜止勻加速全力奔跑，需跑25m才能達到最大速度?，F(xiàn)在甲持棒以最大速度向乙奔來，乙在接力區(qū)伺機全力奔出。若要乙接棒時的速度達到最大速度的80%。則（　?。〢.乙距甲16m開始起跑B.乙距甲24m開始起跑C.乙在接力區(qū)奔出的距離為32mD.乙在接力區(qū)奔出的距離為16m8.一質(zhì)量為1kg的物體靜止在粗糙水平面上，物體受到的水平拉力F與時間t的關(guān)系如圖所示。物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.4，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。下列說法正確的是（　?。?A.t=1s時，物體開始運動B.t=2s時，拉力的功率為16WC.前3s拉力的沖量大小為18N·sD.t=4s時，物體的動能為128J9.坐標原點處的波源從t=0開始沿y軸負方向振動，形成沿x軸正向傳播的簡諧橫波。某時刻在0≤x≤12m之間第一次出現(xiàn)如圖所示的波形，此時質(zhì)點P、Q的位移大小相等。從該時刻起，質(zhì)點P第一次回到平衡位置和質(zhì)點Q第一次回到平衡位置所用時間之比為。t=1.0s時，質(zhì)點Q恰好第一次到達波峰處。以下說法正確的是（　?。〢.質(zhì)點P的平衡位置位于x=1m處B.這列波的波速為14m/sC.這列波的周期為0.6sD.從t=0到t=1.0s，質(zhì)點P經(jīng)過的路程為12cm10.如圖，abcd是邊長為L的正方形導(dǎo)線框，線框上固定導(dǎo)線ef，。ab、fe、dc的電阻均為，ad、bc邊的電阻不計。線框處在磁感應(yīng)強度為B的有界勻強磁場中?，F(xiàn)用外力將線框向右勻速移出磁場，從cd邊開始離開磁場到ab邊離開磁場所用時間為t。整個過程中（　?。〢.外力對線框做的功為B.外力對線框做的功為C.cd導(dǎo)線中產(chǎn)生的熱量為D.cd導(dǎo)線中產(chǎn)生的熱量為第Ⅱ卷（非選擇題共60分）二、實驗題（本題共2小題，共14分）11.某實驗小組同時測量A、B兩個箱子質(zhì)量的裝置圖如圖甲所示，其中D為鐵架臺，E 為固定在鐵架臺上的輕質(zhì)光滑滑輪，F(xiàn)為光電門，C為固定在A上、寬度為d的細遮光條（質(zhì)量不計），另外，該實驗小組還準備了刻度尺和一套總質(zhì)量m0=0.5kg的砝碼。（1）在鐵架臺上標記一位置O，并測得該位置與光電門F之間的距離為h。取出質(zhì)量為m的砝碼放在A箱子中，剩余砝碼全部放在B箱子中，讓A從位置O由靜止開始下降，則A下落過程中，測得遮光條通過光電門的時間為Δt，下落過程中的加速度大小a=_________（用d、Δt、h表示）。（2）改變m，測得遮光條通過光電門對應(yīng)的時間，算出加速度a，得到多組m與a的數(shù)據(jù)，作出a-m圖像如圖乙所示，可得A的質(zhì)量mA=________kg，B的質(zhì)量mB=________kg。（均保留兩位有效數(shù)字，重力加速度g?。?2.用電流表和電壓表測定電池的電動勢E和內(nèi)阻r，所用的電路如圖甲所示，一位同學測得的六組數(shù)據(jù)如表所示：123456I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321241.181.101.05（1）根據(jù)實驗電路圖，完成圖乙中的實物連線。__________ （2）試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖丙中作出U-I圖像。________（3）根據(jù)圖像得出電池電動勢E=________V，電池的內(nèi)阻r=________Ω。（均保留兩位小數(shù)）（4）若不作圖線，只選用其中兩組U和I數(shù)據(jù)，選用第_______組和第______組的數(shù)據(jù)，求得的E和r誤差最大。三、計算題（本題共5小題，共46分。解答時，要有必要的步驟、公式和文字說明，只寫結(jié)果不得分）13.新疆的冬季有著豐富的冰雪資源。一個晴朗無風的周末，小華同學乘坐滑雪圈從靜止開始沿傾斜直雪道下滑，滑行到傾斜直雪道底端速度達到最大14m/s，然后平滑進入水平直雪道繼續(xù)滑行直至速度為零。已知小華同學和滑雪圈的總質(zhì)量為70kg，整個滑行過程時間為18s。兩個過程均可視為勻變速運動，水平雪道上滑行總長42m，斜直雪道傾角為37°，sin37°=0.6。求：（1）小華在斜直雪道上滑行的時間；（2）滑雪車在斜直雪道上受到的平均阻力（保留整數(shù)）。14.在研究某些問題時，可以把地球和月球系統(tǒng)視作雙星系統(tǒng)。它們在彼此間萬有引力作用下繞著共同的引力中心C點做勻速圓周運動。已知地月球心間的距離約為38萬公里，地球的質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍，地球半徑約為6370公里。（1）計算地球球心到C點的距離；（2）說明C點位置特點。15.如圖，MN、PQ為間距L，足夠長的平行金屬導(dǎo)軌，NQ⊥MN。導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角為θ，NQ間有阻值為R的電阻，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻均不計。磁感應(yīng)強度為B0的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面斜向上。將質(zhì)量為m的金屬棒ab緊靠NQ放置在導(dǎo)軌上，由靜止釋放。已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，當金屬棒滑行距離為s到達cd時，其速度達到最大值。（1）求金屬棒的最大速度；（2）若金屬棒滑行至cd處記作t=0，從此時刻起，磁感應(yīng)強度的大小開始變化，為使金屬棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，推導(dǎo)出磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系式。 16.16世紀末，湯姆孫的學生阿斯頓設(shè)計了如圖所示的質(zhì)譜儀。原子質(zhì)量為39和41的鉀的單價離子，先后從容器A下方的小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，然后經(jīng)過S3沿著與磁場垂直的方向進入勻強磁場，最后打到照相底片D上。求：（1）鉀39和鉀41被電場加速后的速度之比（已知x很小時，）（保留兩位小數(shù)）。（2）若加速電壓U=200V有的波動，為使鉀的這兩種同位素譜不發(fā)生覆蓋，確定的上限。17.一輛質(zhì)量m=2kg的平板車左端放有質(zhì)量M=3kg的小滑塊，滑塊與平板車之間的動摩擦因數(shù)μ=0.4。開始時平板車和滑塊以v0=2m/s的速度在光滑水平面上向右運動，并與豎直墻壁發(fā)生碰撞，碰撞時間極短且碰撞后平板車速度大小保持不變，但方向與原來相反。平板車足夠長，以至滑塊不會滑到平板車右端。（1）平板車最終停在何處？（2）為使滑塊不滑離平板車，平板車至少多長？（3）從平板車第一次與墻壁碰撞后算起，平板車運動的總時間是多少？ 第四次月考物理試卷（問卷）（卷面分值：100分；考試時間：100分鐘）注意：本試卷在計算時，重力加速度取g=10m/s2第Ⅰ卷（選擇題共40分）一、選擇題（本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，第1-6題只有一項符合題目要求，第7-10題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分）1.將托在手掌上的石塊豎直向上拋出，石塊脫離手掌的瞬間，手掌的運動方向和加速度方向分別是（　?。〢.向上、向下B.向下、向上C.向上、向上D.向下、向下【答案】A【解析】【詳解】物體的運動是由于手對物體的作用形成的，在物體和手掌分離的瞬間，物體的速度與手掌的速度相同，物體由于慣性繼續(xù)向上運動，則手掌的運動方向向上；在物體和手掌分離的瞬間，物體只受到重力作用，物體的加速度為重力加速度，方向向下，要使物體脫離，手掌的加速度的大小要大于，方向向下。故選A2.如圖所示為玻爾理論的氫原子能級圖，當一群處于激發(fā)態(tài)n=3能級的氫原子向低能級躍遷時，發(fā)出的光中有兩種頻率的光能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)。以下說法中正確的是（　?。〢.這群氫原子由n=3能級向低能級躍遷時能發(fā)出6種不同頻率的光B.用發(fā)出的波長最短的光照射該金屬，產(chǎn)生光電子的最大初動能一定大于3.4eVC.這種金屬的逸出功可能為10eVD.由n=3能級躍遷到n=2能級時產(chǎn)生的光一定能夠使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)【答案】C【解析】【詳解】AC．一群氫原子由能級向低能級躍遷時，根據(jù) 可知能發(fā)出3種不同頻率的光，光子的能量分別為12.09eV、10.2eV、1.89eV；由題意可知發(fā)出的光中有兩種頻率的光能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則這種金屬的逸出功一定小于10.2eV大于1.89eV，這種金屬的逸出功可能為10eV，故A錯誤，C正確；B．用波長最短（即光子能量為12.09eV）的光照射該金屬時，其最大初動能滿足可知產(chǎn)生光電子的最大初動能不一定大于3.4eV，故B錯誤；D．由題意可知只有兩種頻率的光能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，由能級躍遷到能級時產(chǎn)生的光，不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯誤。故選C。3.已知電子的電荷量為1.6×10-19C，質(zhì)量為0.91×10-30kg，質(zhì)子質(zhì)量為電子質(zhì)量的1836倍。靜電力常量k=9×109N·m2/C2，引力常量G=6.67×10?11N·m2/kg2。氫原子中，電子和質(zhì)子間的庫侖力和萬有引力之比的量級為（　?。〢.1037B.1039C.1041D.1043【答案】B【解析】【詳解】設(shè)質(zhì)子和電子間的庫侖力為，萬有引力為，質(zhì)子所帶電荷量為，電子所帶電荷量為，則由庫侖定律和萬有引力定律分別可得，可得電子和質(zhì)子間的庫侖力和萬有引力大小之比為故選B。4.如圖，平行板電容器兩極板間有一負電荷（電量很小）固定在P點。E表示兩極板間的場強，EP表示負電荷在P點的電勢能。若將負極板向上移動少許。則（　?。〢.Ep變小，E變小B.Ep變大，E變小C.Ep變小，E變大D.Ep變大，E變大 【答案】D【解析】【詳解】由于電容器一直與電源相連，則極板間電壓不變，根據(jù)若將負極板向上移動少許，可知板間距離減小，則板間場強變大，由于負極板接地，電勢一直為0，則正極板電勢不變，由于P點與正極板距離不變，則正極板與P點的電勢差增大，P點電勢降低，根據(jù)由于電荷帶負電，則負電荷在P點的電勢能變大。故選D。5.如圖是15kg的正棱臺形金磚，a、b側(cè)面與底面的夾角為78.5°。某大力士可用單手的食指和拇指按住金磚的a、b面，保持c面水平將其提起。已知手指與金磚之間的動摩擦因數(shù)為0.5，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，sin78.5°=0.98，cos78.5°=0.2，g取。提起金磚，手指施加給金磚單側(cè)的壓力至少為（　?。〢.150NB.259NC.300ND.518N【答案】B【解析】【詳解】對金塊受力分析如圖所示由平衡條件可得又 聯(lián)立解得手指施加給金磚單側(cè)的壓力至少為故選B。6.如圖，A、B兩點固定等量同種點電荷。P點的電場強度方向所在直線延長線與直線AB交于C點（未標出）。若，則為（　　）A.B.C.D.【答案】C【解析】【詳解】設(shè)A、B兩點固定等量同種點電荷為正點電荷，P點的電場強度如圖所示則有，由圖可得 由正弦定理可得，可得故選C。7.兩同學練習接力賽接棒技術(shù)，他們奔跑時的最大速度相同。乙從靜止勻加速全力奔跑，需跑25m才能達到最大速度?，F(xiàn)在甲持棒以最大速度向乙奔來，乙在接力區(qū)伺機全力奔出。若要乙接棒時的速度達到最大速度的80%。則（　?。〢.乙距甲16m開始起跑B.乙距甲24m開始起跑C.乙在接力區(qū)奔出的距離為32mD.乙在接力區(qū)奔出的距離為16m【答案】BD【解析】【詳解】乙起跑后做初速度為零的勻加速直線運動，設(shè)最大速度為，為達到最大速度經(jīng)歷的位移；為乙接棒時的速度，為接棒時經(jīng)歷的位移；則有，又，聯(lián)立解得故乙在接力區(qū)奔出距離為16m；設(shè)乙加速至交接棒的時間為，則有甲的位移為則有故乙應(yīng)在距離甲24m處開始起跑。 故選BD。8.一質(zhì)量為1kg的物體靜止在粗糙水平面上，物體受到的水平拉力F與時間t的關(guān)系如圖所示。物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.4，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。下列說法正確的是（　?。〢.t=1s時，物體開始運動B.t=2s時，拉力的功率為16WC.前3s拉力的沖量大小為18N·sD.t=4s時，物體的動能為128J【答案】AB【解析】【詳解】A．物體受到的最大靜摩擦力大小為由圖像可知，時水平拉力增大到，則時，物體開始運動，故A正確；B．在內(nèi)，拉力的沖量大小為在內(nèi)，根據(jù)動量定理可得解得時，物體的速度為則時，拉力的功率為故B正確；C．根據(jù)圖像可知，前3s拉力的沖量大小為故C錯誤；D．在內(nèi)，拉力的沖量大小為 在內(nèi)，根據(jù)動量定理可得解得時，物體的速度為則時，物體的動能為故D錯誤。故選AB。9.坐標原點處的波源從t=0開始沿y軸負方向振動，形成沿x軸正向傳播的簡諧橫波。某時刻在0≤x≤12m之間第一次出現(xiàn)如圖所示的波形，此時質(zhì)點P、Q的位移大小相等。從該時刻起，質(zhì)點P第一次回到平衡位置和質(zhì)點Q第一次回到平衡位置所用時間之比為。t=1.0s時，質(zhì)點Q恰好第一次到達波峰處。以下說法正確的是（　?。〢.質(zhì)點P的平衡位置位于x=1m處B.這列波的波速為14m/sC.這列波的周期為0.6sD.從t=0到t=1.0s，質(zhì)點P經(jīng)過的路程為12cm【答案】AC【解析】【詳解】A．設(shè)質(zhì)點P的平衡位置坐標為，質(zhì)點Q的平衡位置坐標為，這列波的波速為，由圖中波形平移法可知又 聯(lián)立解得，故A正確；BC．根據(jù)，質(zhì)點Q開始起振的時刻為由于質(zhì)點Q開始起振時沿y軸負方向振動，則再經(jīng)過質(zhì)點Q第一次到達波峰，則有聯(lián)立解得，故B錯誤，C正確；D．質(zhì)點P開始起振時刻為則從t=0到t=1.0s，質(zhì)點P振動的時間為則從t=0到t=1.0s，質(zhì)點P經(jīng)過的路程滿足故D錯誤。故選AC。10.如圖，abcd是邊長為L的正方形導(dǎo)線框，線框上固定導(dǎo)線ef，。ab、fe、dc的電阻均為，ad、bc邊的電阻不計。線框處在磁感應(yīng)強度為B的有界勻強磁場中?，F(xiàn)用外力將線框向右勻速移出磁場，從cd邊開始離開磁場到ab邊離開磁場所用時間為t。整個過程中（　?。?A.外力對線框做的功為B.外力對線框做的功為C.cd導(dǎo)線中產(chǎn)生的熱量為D.cd導(dǎo)線中產(chǎn)生的熱量為【答案】AC【解析】【詳解】設(shè)線框向右勻速運動的速度為，根據(jù)題意可得在時間內(nèi)，和同時在磁場中切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢均為把和看成一等效電源，等效電源的電動勢和內(nèi)阻分別為，則通過導(dǎo)線的電流為此過程導(dǎo)線中產(chǎn)生的熱量為此過程整個線框產(chǎn)生的熱量為在時間內(nèi)，只有在磁場中切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢為 則回路的總電流為此過程導(dǎo)線中產(chǎn)生的熱量為此過程整個線框產(chǎn)生的熱量為則整個過程中，導(dǎo)線中產(chǎn)生的熱量為根據(jù)能量守恒可得整個過程中，外力對線框做的功為故選AC。第Ⅱ卷（非選擇題共60分）二、實驗題（本題共2小題，共14分）11.某實驗小組同時測量A、B兩個箱子質(zhì)量的裝置圖如圖甲所示，其中D為鐵架臺，E為固定在鐵架臺上的輕質(zhì)光滑滑輪，F(xiàn)為光電門，C為固定在A上、寬度為d的細遮光條（質(zhì)量不計），另外，該實驗小組還準備了刻度尺和一套總質(zhì)量m0=0.5kg的砝碼。（1）在鐵架臺上標記一位置O，并測得該位置與光電門F之間的距離為h。取出質(zhì)量為m的砝碼放在A 箱子中，剩余砝碼全部放在B箱子中，讓A從位置O由靜止開始下降，則A下落過程中，測得遮光條通過光電門的時間為Δt，下落過程中的加速度大小a=_________（用d、Δt、h表示）。（2）改變m，測得遮光條通過光電門對應(yīng)的時間，算出加速度a，得到多組m與a的數(shù)據(jù)，作出a-m圖像如圖乙所示，可得A的質(zhì)量mA=________kg，B的質(zhì)量mB=________kg。（均保留兩位有效數(shù)字，重力加速度g?。敬鸢浮竣?②.2.2③.0.67【解析】【詳解】（1）[1]A下落到F處的速率為由勻變速直線運動規(guī)律得v2=2ah解得下落過程中加速度為（2）[2][3]對箱子A、B及其中砝碼整體分析，由牛頓第二定律得解得由a-m圖像的斜率得由a-m圖像的縱截距得解得mA=2.2kgmB=0.67kg 12.用電流表和電壓表測定電池的電動勢E和內(nèi)阻r，所用的電路如圖甲所示，一位同學測得的六組數(shù)據(jù)如表所示：123456I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05（1）根據(jù)實驗電路圖，完成圖乙中的實物連線。__________（2）試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖丙中作出U-I圖像。________（3）根據(jù)圖像得出電池的電動勢E=________V，電池的內(nèi)阻r=________Ω。（均保留兩位小數(shù)）（4）若不作圖線，只選用其中兩組U和I數(shù)據(jù)，選用第_______組和第______組的數(shù)據(jù)，求得的E和r誤差最大?！敬鸢浮竣?見解析②.見解析③.1.45##1.44##1.46##1.47④.0.71##0.70##0.72##0.73##0.74⑤.3⑥.4【解析】【詳解】（1）[1]根據(jù)電路圖，實物連接如圖所示 （2）[2]根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點，作圖線時排除個別不合理的數(shù)據(jù)，并用直線進行擬合，所得圖像如圖所示（3）[3][4]根據(jù)閉合電路歐姆定律可得可知圖像的縱軸截距等于電動勢，則有圖像的斜率絕對值等于內(nèi)阻，則有（4）[5][6]由圖像可知，第3組和第4組數(shù)據(jù)連線偏離直線最大，若選取這兩組數(shù)據(jù)進行計算，求得E和r的誤差最大。三、計算題（本題共5小題，共46分。解答時，要有必要的步驟、公式和文字說明，只寫結(jié)果不得分）13.新疆的冬季有著豐富的冰雪資源。一個晴朗無風的周末，小華同學乘坐滑雪圈從靜止開始沿傾斜直雪道下滑，滑行到傾斜直雪道底端速度達到最大14m/s，然后平滑進入水平直雪道繼續(xù)滑行直至速度為零。已知小華同學和滑雪圈的總質(zhì)量為70kg，整個滑行過程時間為18s。兩個過程均可視為勻變速運動，水平雪道上滑行總長42m，斜直雪道傾角為37°，sin37°=0.6。求：（1）小華在斜直雪道上滑行的時間；（2）滑雪車在斜直雪道上受到的平均阻力（保留整數(shù)）。【答案】（1）12s；（2）338N 【解析】【詳解】（1）在水平直雪道上時解得小華在斜直雪道上運動的時間（2）小華在斜直雪道上時的加速度由牛頓第二定律解得=338N14.在研究某些問題時，可以把地球和月球系統(tǒng)視作雙星系統(tǒng)。它們在彼此間萬有引力作用下繞著共同的引力中心C點做勻速圓周運動。已知地月球心間的距離約為38萬公里，地球的質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍，地球半徑約為6370公里。（1）計算地球球心到C點的距離；（2）說明C點位置的特點?！敬鸢浮浚?）；（2）C點位于地球內(nèi)部【解析】【詳解】（1）設(shè)地心到C點的距離為，月心到C點距離為，地球質(zhì)量為M，月球質(zhì)量為m，地月球心間距為L，由牛頓第二定律可得又 聯(lián)立解得（2）由于可知C點位于地球內(nèi)部。15.如圖，MN、PQ為間距L，足夠長的平行金屬導(dǎo)軌，NQ⊥MN。導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角為θ，NQ間有阻值為R的電阻，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻均不計。磁感應(yīng)強度為B0的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面斜向上。將質(zhì)量為m的金屬棒ab緊靠NQ放置在導(dǎo)軌上，由靜止釋放。已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，當金屬棒滑行距離為s到達cd時，其速度達到最大值。（1）求金屬棒的最大速度；（2）若金屬棒滑行至cd處記作t=0，從此時刻起，磁感應(yīng)強度的大小開始變化，為使金屬棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，推導(dǎo)出磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系式?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】【詳解】（1）設(shè)金屬棒的最大速度為，此時感應(yīng)電動勢為金屬棒受到的安培力為 金屬棒中通過的電流為金屬棒速度最大時，由平衡條件可得聯(lián)立解得金屬棒最大速度為（2）金屬棒不產(chǎn)生感應(yīng)電流時做勻加速直線運動，時刻位移為由牛頓第二定律可得閉合電路磁通量不變，則有聯(lián)立解得磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系為16.16世紀末，湯姆孫的學生阿斯頓設(shè)計了如圖所示的質(zhì)譜儀。原子質(zhì)量為39和41的鉀的單價離子，先后從容器A下方的小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，然后經(jīng)過S3沿著與磁場垂直的方向進入勻強磁場，最后打到照相底片D上。求：（1）鉀39和鉀41被電場加速后的速度之比（已知x很小時，）（保留兩位小數(shù)）。（2）若加速電壓U=200V有的波動，為使鉀的這兩種同位素譜不發(fā)生覆蓋，確定的上限。 【答案】（1）；（2）5V【解析】【詳解】（1）離子在電場中加速的過程中，由動能定理得可得離子被電場加速后的速度為鉀39和鉀41被電場加速后的速度之比為可得（2）因為離子進入磁場后做勻速圓周運動，則有聯(lián)立可得電壓為時，鉀39離子在磁場中運動的最大半徑為 設(shè)為鉀41的離子質(zhì)量，鉀41離子在磁場中運動的最小半徑為兩種離子在磁場中運動的軌跡不發(fā)生覆蓋的條件為解得所以的上限為5V。17.一輛質(zhì)量m=2kg的平板車左端放有質(zhì)量M=3kg的小滑塊，滑塊與平板車之間的動摩擦因數(shù)μ=0.4。開始時平板車和滑塊以v0=2m/s的速度在光滑水平面上向右運動，并與豎直墻壁發(fā)生碰撞，碰撞時間極短且碰撞后平板車速度大小保持不變，但方向與原來相反。平板車足夠長，以至滑塊不會滑到平板車右端。（1）平板車最終停在何處？（2）為使滑塊不滑離平板車，平板車至少多長？（3）從平板車第一次與墻壁碰撞后算起，平板車運動的總時間是多少？【答案】（1）平板車最終停在右側(cè)緊靠墻壁處；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）平板車每次碰撞后速度大小保持不變，方向相反，由于小滑塊的質(zhì)量大于平板車的質(zhì)量，可知每次碰撞后，系統(tǒng)的總動量一直向右，所以經(jīng)過多次碰撞后，平板車最終停在右側(cè)緊靠墻壁處。（2）平板車與墻壁碰撞無能量損失，滑塊與平板車動能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則有解得平板車至少長為（3）設(shè)平板車做變速運動的總時間為，該時間與小滑塊勻減速的時間相等；根據(jù)牛頓第二定律得又 解得平板車第一次與墻壁碰撞后，與滑塊以共同速向右勻速運動，由動量守恒可得第一次碰后至平板車與滑塊共速，平板車的位移為，對平板車由功能關(guān)系解得共速后平板車與滑塊勻速直線運動至第二次碰撞時間為，則有可得同理第二次碰撞后至平板車與滑塊共速，平板車勻速時間，則有可得第次碰撞，小車速度平板車與滑塊勻速運動的時間為 可得當時解得=1s平板車運動的總時間