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2023-2024学年江苏省新海高级中学高二（下）期中考试物理试卷（含答案）
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这是一份2023-2024学年江苏省新海高级中学高二（下）期中考试物理试卷（含答案），共12页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列说法正确的是( )
A. 紫外线可以杀菌消毒，有较高的能量，可以破坏细胞核中的物质
B. 雷达是利用无线电波中的短波来测定物体位置的无线装备
C. 无线电波接收过程中的“调谐”也叫“检波”
D. 赫兹提出了电磁场理论并用实验证实电磁波的存在
2.目前我国远距离输电干线已经采用500kV和750kV的超高压输电，西北电网甚至达到1100kV的特高压。若输送一定功率电能，原来采用220kV输电，由于输电线有电阻而损失的电压为ΔU，损失的电功率为ΔP，则采用1100kV特高压输电后，在输电线上损失的电压和电功率为(设输电线的电阻未变)( )
A. 0.2ΔU 5ΔPB. 5ΔU 25ΔPC. 0.2ΔU0.04ΔPD. 5ΔU2.5ΔP
3.如图，abcd是边长为L且对角线ac竖直的正方形区域，区域内既存在垂直于abcd平面的匀强磁场(图中未画出)，也存在平行于cb边斜向上的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的小球从a点正上方高ℎ处由静止释放，恰好能沿直线ac匀速穿过正方形区域。小球可视为质点，重力加速度大小为g。由此可知( )
A. 小球所带电荷为负电
B. 磁场方向垂直于abcd平面向里
C. 磁场的磁感应强度大小为mq g2ℎ
D. 从a到c的过程中，小球机械能变化量为−2mgL
4.图甲所示为扬声器的实物图，图乙为剖面图，线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动发出声音。俯视图丙表示处于辐射状磁场中的线圈，磁场方向如图中箭头所示。则下列说法正确的是( )
A. 线圈匝数对扬声效果无影响
B. 环形磁体产生的磁感线是不闭合的
C. 图丙中线圈上各点的磁感应强度相同
D. 图丙中当电流沿逆时针方向时，对应图乙中线圈所受安培力向下
5.如图所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则( )
A. 保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将减小
B. 保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗功率增大
C. 保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大
D. 保持U1及P的位置不变，K由a合到b处，原线圈输入功率将增大
6.下列关于教材中四幅插图的说法，正确的是( )
A. 图甲中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，铝框跟随旋转过程中会发热
B. 图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，导线中会产生大量热量，从而冶炼金属
C. 图丙中，当人对着话筒讲话时线圈中会产生强弱变化的电流，这利用了电流磁效应
D. 图丁是毫安表的表头，运输时要避免把正、负接线柱用导线连在一起，防止产生感应电流
7.某软件中运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图所示，电容M极板固定，N极板可运动，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R为定值电阻。下列对传感器的描述正确的是( )
A. 保持向前匀减速运动时，电路中存在恒定电流
B. 突然向前减速时，两极板间的场强将变大
C. 突然向前加速时，电流由a向b流过电流表
D. 由向前加速突然停下，电流由b向a流过电流表
8.图甲为LC振荡电路，通过P点的电流如图乙，P点电流向左为正，下列说法正确的是( )
A. 0∼t1时间内电容器在放电
B. t1∼t2电容器中的磁场能减小
C. 在t3时刻，回路中的电场能最大
D. 增加自感线圈的匝数，同时减小电容器两极板间距离，振荡电路的周期可能不变
9.连接电路如图所示，其中L是自感系数较大、直流电阻不计的线圈，L1、L2是规格相同的灯泡，D是理想二极管。则( )
A. 闭合开关S，L2逐渐变亮随后亮度保持不变
B. 断开开关S，L2突然亮起再逐渐变暗至熄灭
C. 闭合开关S，L1、L2都逐渐变亮，最后亮度相同
D. 断开开关S，L2一直不亮，L1逐渐变暗至熄灭
10.直放式电流传感器(开环式)工作原理如图。在通电直导线外套上一个留有气隙的开放磁芯(图1)，由于磁芯的作用，气隙处的磁场视为匀强磁场，其磁感应强度的大小与流过导线的电流成正比。现在气隙间放入载流子为正电荷的霍尔元件，霍尔元件上下表面垂直于磁感线(图2)，并接入图示电路(图3)。下列说法正确的是( )
A. 传感器的电源对电压表示数没有影响
B. 图3中霍尔元件感受到的磁场是由流经电流表中电流产生的
C. 保持电流表读数不变，电压表读数越大，说明通电直导线电流越小
D. 若图3中霍尔元件前表面电势高于后表面，则图2中通电直导线电流垂直于纸面向里
11.如图所示，在光滑水平面上，有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框abcd，t=0时刻，线框在水平外力的作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，bc边刚进入单边界匀强磁场(虚线为其边界)的时刻为t1，ad边刚进入磁场的时刻为t2，设线框中产生的感应电流的大小为i，ad边两端电压大小为U，水平拉力大小为F，感应电流的热功率为P，则关于i、U、F、P随运动时间t变化关系图像正确的是( )
A. B.
C. D.
二、实验题：本大题共1小题，共10分。
12.“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下：
A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓中的方格数(正方形小方格的边长为2cm)，求油膜面积S(如图所示)
B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在盘上，用彩笔将薄膜的形状画在玻璃板上
C.向浅盘中装入约2cm深的水，并撤上排子粉或细石膏粉
D.用所学公式求出油膜厚度，即油酸分子的直径
E.在1mL纯油酸中加入酒精．至油酸酒精溶液总体积为1000mL，
F.用注射器或滴管将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，测得80滴溶液体积为1mL。
(1)上述实验步骤的合理顺序是：E_______；
(2)根据上述数据，每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_______mL；(保留2位有效数字)
(3)根据上述数据及图中的面积，估测出油酸分子的直径是_______m；(保留2位有效数字)
(4)关于本实验下列说法正确的有_______；
A.选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，是为了节省油酸，降低成本
B.若油酸没有充分散开，油酸分子直径的计算结果将偏大
C.在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，油酸分子直径计算结果将偏大
D.结束实验时，需要将水从浅盘的一角倒出，在这个角的边缘会遗留少许油酸。为了保持浅盘的清洁，不影响下次使用，可以用适量清水消洗，并用脱脂棉擦去。
(5)本实验体现了理想化模型的思想，属于本实验的理想假设有_______。
A.把油酸分子视为球形 B.油酸在水面上充分散开形成单分子油膜
C.油酸分子是紧挨着的没有空隙 D.油酸不溶于水
三、计算题：本大题共4小题，共46分。
13.如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图。一个套在辐向永久磁铁槽中的半径为r=0.20m、匝数n=100匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)。在线圈所在位置磁感应强度的大小均为B=0.10πT，线圈的电阻为R1=0.5Ω，它的引出线按有R2=9.5Ω的小电珠L。外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做简谐运动，便有电流通过小电珠。当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)。求：
(1)电路中电流的最大值及电压表的示数；
(2)线圈受到的磁场力F随时间变化的关系式。
14.如图所示，AB、CD为两个同心半圆弧面，构成辐向型加速电场，电势差为U，共同圆心为O1，在加速电场右侧有一与直线CD相切于O1、半径为R的圆形区域，其圆心为O2，圆内(及圆周上)存在垂直于纸面向外的匀强磁场；质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从AB圆弧面由静止开始加速到CD后，从O1点进入磁场偏转，其中沿O1O2连线方向入射的粒子经磁场偏转后恰好从圆心O2的正下方G点射出磁场(不计重力的影响)。求：
(1)粒子到达O1点时速度v的大小及圆形磁场的磁感应强度B的大小；
(2)在图中P点(PO1与O1O2成30∘夹角)出发后在磁场中运动的时间。
15.如图所示，间距为L的两平行光滑长直金属导轨水平放置。abcd区域有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。细金属杆N静置于磁场中，磁场外的细金属杆M以速度v0向右运动，此后两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为v03。已知M杆的质量为2m，N杆质量为m。两杆在导轨间的电阻均为R，两金属杆与导轨接触良好且始终与导轨垂直，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。试求：
(1)N杆在磁场内运动过程中的最大加速度；
(2)从M杆进入磁场到N杆刚出磁场过程中通过M杆的感应电荷量q及M杆产生的焦耳热Q；
(3)N杆的初始位置到ab的最小距离d。
16.如图所示，空间中存在磁感应强度大小为B=0.5T、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为M=0.2kg的足够长绝缘木板静置在光滑水平面上，t=0时刻，一质量m=0.1kg、带电量为q=−1C的小物块以某一初速度从木板左侧滑上，小物块与木板间的动摩擦因数为μ=0.5，木板达到匀速运动状态后，与右侧一固定弹性挡板P碰撞，木板与挡板P碰撞后速度大小不变，方向相反。已知重力加速度为g=10m/s2。
(1)若小物块初速度v0=1m/s，求t=0时刻木板的加速度大小a；
(2)若小物块初速度v0=21m/s，求木板的最终速度大小；
(3)若小物块初速度v0=kk>0，写出整个过程中小物块与木板间因摩擦而产生的总热量Q与k的关系式。
参考答案
1.A
2.C
3.C
4.D
5.D
6.A
7.B
8.C
9.B
10.D
11.C
12.(1)FCBAD；(2) 1.3×10−5；(3) 5.4×10−10 ；(4)BC；(5)ABC
13.(1)由丙图可知，线圈运动速度v随t变化关系式为
v=vmsin2πTt= 2sin50πt(m/s)
线圈产生的感应电动势为
e=nB×2πr⋅v=4 2sin50πt (V)
电路中电流的最大值为
Im=EmR1+R2=0.4 2A
电压表测小电珠L两端电压的有效值，示数为
U=Im 2R2=3.8V
(2)电流
I=eR1+R2=0.4 2sin50πt(A)
线圈受到的磁场力
F=nB×2πr⋅I=1.6 2sin50πt(N)
14.(1)带正电的粒子从AB圆弧面由静止开始加速到CD圆弧面上过程，由动能定理得
qU=12mv2
解得
v= 2qUm
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
qvB=mv2r
粒子轨道半径
r=R
解得
B=1R 2mUq
(2)从P点出发的粒子运动轨迹如图所示，轨迹的圆心，磁场区域圆的圆心，及轨迹与磁场边界的两个交点共4个点，因r=R，则以此4个点为顶点的四边形为菱形，因此出射速度方向垂直O1O2连线，由几何关系可知：轨迹圆心角为120°，粒子在磁场中做圆周运动的周期
T=2πRv
粒子在磁场中的运动时间
t=120∘360∘T=2πR3v=πR3 2mqU
15.(1)根据题意可知，M进入磁场后，M做减速运动，N做加速运动，则M刚进入磁场时，N在磁场中的加速度最大，则有
E=BLv0 ， I=E2R ， F=BIL
联立可得
F=B2L2v02R
由牛顿第二定律有
F=mam
解得
am=B2L2v02mR
(2)根据题意，对N由动量定理有
BIL⋅Δt=m⋅v03−0
又
q=IΔt
联立可得
BLq=mv03
解得
q=mv03BL
根据题意可知，设此时M的速度为v，由动量守恒定律有
2mv0=2mv+m⋅v03
解得
v=5v06
由能量守恒定律可得，回路中产生的焦耳热为
Q=12⋅2mv02−12⋅2m5v062−12mv032=14mv02
则M中产生焦耳热的最小值为
QM=RR+RQ=18mv02
(3)设两杆在磁场中相对靠近的位移为 Δx ，有
E=ΔΦΔt ， I=E2R ， q=IΔt
联立解得
q=BLΔx2R
解得
Δx=2mv0R3B2L2
由于两杆在磁场内未相撞，则有N的初始位置到ab的最小距离为
d=Δx=2mv0R3B2L2
16.(1) t=0 时刻，对木板进行受力分析，由牛顿运动定律得
μ(mg+qv0B)=2ma
得
a=3.75 m/s2
(2)木板长度足够，当小物块与木板相对静止后，木板开始匀速运动，即在木板与挡板碰撞前能与小物块共速，此过程木板与小物块组成的系统动量守恒，则有
mv0=(M+m)v1
木板与挡板碰撞后速度等大反向，设其能与小物块共速，则有
M(−v1)+mv1=(M+m)v2
解得
v1=13v0 ， v2=−19v0=−73 m/s
则木板的最终速度大小为 73 m/s；
(3)若速度大小可调，则当初速度达到一定情况时，当小物块反向时，可能使小物块与木板间的压力为零，此后以不同的速度匀速运动，此时有
qv2B=mg
代入(2)中得到的 |v2|=v09 ，可得此时
v0≤18 m/s
即若 k≤18 m/s，则
Q=12mv 02−12(M+m)v 22
得
Q=5.227k2
若 k>18 m/s，则小滑块固定获得 v2=−v09 的末速度，根据
M(−v1)+mv1=Mv3+mv2
Q=12mv 02−12Mv 32−12mv 22
得
Q=17k2+6k−2790
1.下列说法正确的是( )
A. 紫外线可以杀菌消毒，有较高的能量，可以破坏细胞核中的物质
B. 雷达是利用无线电波中的短波来测定物体位置的无线装备
C. 无线电波接收过程中的“调谐”也叫“检波”
D. 赫兹提出了电磁场理论并用实验证实电磁波的存在
2.目前我国远距离输电干线已经采用500kV和750kV的超高压输电，西北电网甚至达到1100kV的特高压。若输送一定功率电能，原来采用220kV输电，由于输电线有电阻而损失的电压为ΔU，损失的电功率为ΔP，则采用1100kV特高压输电后，在输电线上损失的电压和电功率为(设输电线的电阻未变)( )
A. 0.2ΔU 5ΔPB. 5ΔU 25ΔPC. 0.2ΔU0.04ΔPD. 5ΔU2.5ΔP
3.如图，abcd是边长为L且对角线ac竖直的正方形区域，区域内既存在垂直于abcd平面的匀强磁场(图中未画出)，也存在平行于cb边斜向上的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的小球从a点正上方高ℎ处由静止释放，恰好能沿直线ac匀速穿过正方形区域。小球可视为质点，重力加速度大小为g。由此可知( )
A. 小球所带电荷为负电
B. 磁场方向垂直于abcd平面向里
C. 磁场的磁感应强度大小为mq g2ℎ
D. 从a到c的过程中，小球机械能变化量为−2mgL
4.图甲所示为扬声器的实物图，图乙为剖面图，线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动发出声音。俯视图丙表示处于辐射状磁场中的线圈，磁场方向如图中箭头所示。则下列说法正确的是( )
A. 线圈匝数对扬声效果无影响
B. 环形磁体产生的磁感线是不闭合的
C. 图丙中线圈上各点的磁感应强度相同
D. 图丙中当电流沿逆时针方向时，对应图乙中线圈所受安培力向下
5.如图所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则( )
A. 保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将减小
B. 保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗功率增大
C. 保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大
D. 保持U1及P的位置不变，K由a合到b处，原线圈输入功率将增大
6.下列关于教材中四幅插图的说法，正确的是( )
A. 图甲中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，铝框跟随旋转过程中会发热
B. 图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，导线中会产生大量热量，从而冶炼金属
C. 图丙中，当人对着话筒讲话时线圈中会产生强弱变化的电流，这利用了电流磁效应
D. 图丁是毫安表的表头，运输时要避免把正、负接线柱用导线连在一起，防止产生感应电流
7.某软件中运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图所示，电容M极板固定，N极板可运动，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R为定值电阻。下列对传感器的描述正确的是( )
A. 保持向前匀减速运动时，电路中存在恒定电流
B. 突然向前减速时，两极板间的场强将变大
C. 突然向前加速时，电流由a向b流过电流表
D. 由向前加速突然停下，电流由b向a流过电流表
8.图甲为LC振荡电路，通过P点的电流如图乙，P点电流向左为正，下列说法正确的是( )
A. 0∼t1时间内电容器在放电
B. t1∼t2电容器中的磁场能减小
C. 在t3时刻，回路中的电场能最大
D. 增加自感线圈的匝数，同时减小电容器两极板间距离，振荡电路的周期可能不变
9.连接电路如图所示，其中L是自感系数较大、直流电阻不计的线圈，L1、L2是规格相同的灯泡，D是理想二极管。则( )
A. 闭合开关S，L2逐渐变亮随后亮度保持不变
B. 断开开关S，L2突然亮起再逐渐变暗至熄灭
C. 闭合开关S，L1、L2都逐渐变亮，最后亮度相同
D. 断开开关S，L2一直不亮，L1逐渐变暗至熄灭
10.直放式电流传感器(开环式)工作原理如图。在通电直导线外套上一个留有气隙的开放磁芯(图1)，由于磁芯的作用，气隙处的磁场视为匀强磁场，其磁感应强度的大小与流过导线的电流成正比。现在气隙间放入载流子为正电荷的霍尔元件，霍尔元件上下表面垂直于磁感线(图2)，并接入图示电路(图3)。下列说法正确的是( )
A. 传感器的电源对电压表示数没有影响
B. 图3中霍尔元件感受到的磁场是由流经电流表中电流产生的
C. 保持电流表读数不变，电压表读数越大，说明通电直导线电流越小
D. 若图3中霍尔元件前表面电势高于后表面，则图2中通电直导线电流垂直于纸面向里
11.如图所示，在光滑水平面上，有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框abcd，t=0时刻，线框在水平外力的作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，bc边刚进入单边界匀强磁场(虚线为其边界)的时刻为t1，ad边刚进入磁场的时刻为t2，设线框中产生的感应电流的大小为i，ad边两端电压大小为U，水平拉力大小为F，感应电流的热功率为P，则关于i、U、F、P随运动时间t变化关系图像正确的是( )
A. B.
C. D.
二、实验题：本大题共1小题，共10分。
12.“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下：
A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓中的方格数(正方形小方格的边长为2cm)，求油膜面积S(如图所示)
B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在盘上，用彩笔将薄膜的形状画在玻璃板上
C.向浅盘中装入约2cm深的水，并撤上排子粉或细石膏粉
D.用所学公式求出油膜厚度，即油酸分子的直径
E.在1mL纯油酸中加入酒精．至油酸酒精溶液总体积为1000mL，
F.用注射器或滴管将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，测得80滴溶液体积为1mL。
(1)上述实验步骤的合理顺序是：E_______；
(2)根据上述数据，每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_______mL；(保留2位有效数字)
(3)根据上述数据及图中的面积，估测出油酸分子的直径是_______m；(保留2位有效数字)
(4)关于本实验下列说法正确的有_______；
A.选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，是为了节省油酸，降低成本
B.若油酸没有充分散开，油酸分子直径的计算结果将偏大
C.在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，油酸分子直径计算结果将偏大
D.结束实验时，需要将水从浅盘的一角倒出，在这个角的边缘会遗留少许油酸。为了保持浅盘的清洁，不影响下次使用，可以用适量清水消洗，并用脱脂棉擦去。
(5)本实验体现了理想化模型的思想，属于本实验的理想假设有_______。
A.把油酸分子视为球形 B.油酸在水面上充分散开形成单分子油膜
C.油酸分子是紧挨着的没有空隙 D.油酸不溶于水
三、计算题：本大题共4小题，共46分。
13.如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图。一个套在辐向永久磁铁槽中的半径为r=0.20m、匝数n=100匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)。在线圈所在位置磁感应强度的大小均为B=0.10πT，线圈的电阻为R1=0.5Ω，它的引出线按有R2=9.5Ω的小电珠L。外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做简谐运动，便有电流通过小电珠。当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)。求：
(1)电路中电流的最大值及电压表的示数；
(2)线圈受到的磁场力F随时间变化的关系式。
14.如图所示，AB、CD为两个同心半圆弧面，构成辐向型加速电场，电势差为U，共同圆心为O1，在加速电场右侧有一与直线CD相切于O1、半径为R的圆形区域，其圆心为O2，圆内(及圆周上)存在垂直于纸面向外的匀强磁场；质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从AB圆弧面由静止开始加速到CD后，从O1点进入磁场偏转，其中沿O1O2连线方向入射的粒子经磁场偏转后恰好从圆心O2的正下方G点射出磁场(不计重力的影响)。求：
(1)粒子到达O1点时速度v的大小及圆形磁场的磁感应强度B的大小；
(2)在图中P点(PO1与O1O2成30∘夹角)出发后在磁场中运动的时间。
15.如图所示，间距为L的两平行光滑长直金属导轨水平放置。abcd区域有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。细金属杆N静置于磁场中，磁场外的细金属杆M以速度v0向右运动，此后两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为v03。已知M杆的质量为2m，N杆质量为m。两杆在导轨间的电阻均为R，两金属杆与导轨接触良好且始终与导轨垂直，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。试求：
(1)N杆在磁场内运动过程中的最大加速度；
(2)从M杆进入磁场到N杆刚出磁场过程中通过M杆的感应电荷量q及M杆产生的焦耳热Q；
(3)N杆的初始位置到ab的最小距离d。
16.如图所示，空间中存在磁感应强度大小为B=0.5T、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为M=0.2kg的足够长绝缘木板静置在光滑水平面上，t=0时刻，一质量m=0.1kg、带电量为q=−1C的小物块以某一初速度从木板左侧滑上，小物块与木板间的动摩擦因数为μ=0.5，木板达到匀速运动状态后，与右侧一固定弹性挡板P碰撞，木板与挡板P碰撞后速度大小不变，方向相反。已知重力加速度为g=10m/s2。
(1)若小物块初速度v0=1m/s，求t=0时刻木板的加速度大小a；
(2)若小物块初速度v0=21m/s，求木板的最终速度大小；
(3)若小物块初速度v0=kk>0，写出整个过程中小物块与木板间因摩擦而产生的总热量Q与k的关系式。
参考答案
1.A
2.C
3.C
4.D
5.D
6.A
7.B
8.C
9.B
10.D
11.C
12.(1)FCBAD；(2) 1.3×10−5；(3) 5.4×10−10 ；(4)BC；(5)ABC
13.(1)由丙图可知，线圈运动速度v随t变化关系式为
v=vmsin2πTt= 2sin50πt(m/s)
线圈产生的感应电动势为
e=nB×2πr⋅v=4 2sin50πt (V)
电路中电流的最大值为
Im=EmR1+R2=0.4 2A
电压表测小电珠L两端电压的有效值，示数为
U=Im 2R2=3.8V
(2)电流
I=eR1+R2=0.4 2sin50πt(A)
线圈受到的磁场力
F=nB×2πr⋅I=1.6 2sin50πt(N)
14.(1)带正电的粒子从AB圆弧面由静止开始加速到CD圆弧面上过程，由动能定理得
qU=12mv2
解得
v= 2qUm
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
qvB=mv2r
粒子轨道半径
r=R
解得
B=1R 2mUq
(2)从P点出发的粒子运动轨迹如图所示，轨迹的圆心，磁场区域圆的圆心，及轨迹与磁场边界的两个交点共4个点，因r=R，则以此4个点为顶点的四边形为菱形，因此出射速度方向垂直O1O2连线，由几何关系可知：轨迹圆心角为120°，粒子在磁场中做圆周运动的周期
T=2πRv
粒子在磁场中的运动时间
t=120∘360∘T=2πR3v=πR3 2mqU
15.(1)根据题意可知，M进入磁场后，M做减速运动，N做加速运动，则M刚进入磁场时，N在磁场中的加速度最大，则有
E=BLv0 ， I=E2R ， F=BIL
联立可得
F=B2L2v02R
由牛顿第二定律有
F=mam
解得
am=B2L2v02mR
(2)根据题意，对N由动量定理有
BIL⋅Δt=m⋅v03−0
又
q=IΔt
联立可得
BLq=mv03
解得
q=mv03BL
根据题意可知，设此时M的速度为v，由动量守恒定律有
2mv0=2mv+m⋅v03
解得
v=5v06
由能量守恒定律可得，回路中产生的焦耳热为
Q=12⋅2mv02−12⋅2m5v062−12mv032=14mv02
则M中产生焦耳热的最小值为
QM=RR+RQ=18mv02
(3)设两杆在磁场中相对靠近的位移为 Δx ，有
E=ΔΦΔt ， I=E2R ， q=IΔt
联立解得
q=BLΔx2R
解得
Δx=2mv0R3B2L2
由于两杆在磁场内未相撞，则有N的初始位置到ab的最小距离为
d=Δx=2mv0R3B2L2
16.(1) t=0 时刻，对木板进行受力分析，由牛顿运动定律得
μ(mg+qv0B)=2ma
得
a=3.75 m/s2
(2)木板长度足够，当小物块与木板相对静止后，木板开始匀速运动，即在木板与挡板碰撞前能与小物块共速，此过程木板与小物块组成的系统动量守恒，则有
mv0=(M+m)v1
木板与挡板碰撞后速度等大反向，设其能与小物块共速，则有
M(−v1)+mv1=(M+m)v2
解得
v1=13v0 ， v2=−19v0=−73 m/s
则木板的最终速度大小为 73 m/s；
(3)若速度大小可调，则当初速度达到一定情况时，当小物块反向时，可能使小物块与木板间的压力为零，此后以不同的速度匀速运动，此时有
qv2B=mg
代入(2)中得到的 |v2|=v09 ，可得此时
v0≤18 m/s
即若 k≤18 m/s，则
Q=12mv 02−12(M+m)v 22
得
Q=5.227k2
若 k>18 m/s，则小滑块固定获得 v2=−v09 的末速度，根据
M(−v1)+mv1=Mv3+mv2
Q=12mv 02−12Mv 32−12mv 22
得
Q=17k2+6k−2790
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