2019-2020年高二第四次月考物理试题 含答案.doc
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2019-2020年高二第四次月考物理试题 含答案一、选择题:(1-6题单选,7-10题多选,每小题4分,共40分)1远距离输送一定功率的交流电,把输送电压提高到原来的n倍,则()A输电线上的电压损失减少到原来的倍B输电线上的电压损失减少到原来的C输电线上的电能损失减少到原来的D输电线上的电能损失不变2分别用波长为和的单色光照射同一金属板,发出的光电子的最大初动能之比为1:2,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,则此金属板的逸出功为()ABCD3如图所示,L为电感线圈,C为电容器,A、B为两只相同的灯泡,将它们接在电压为u的交流电源上,两只灯泡的亮度一样若保持电源电压不变,而将电源频率增大,下列说法中正确的是()A两灯泡的亮度不变BA灯泡亮度不变,B灯泡变亮CA灯泡变暗,B灯泡变亮DA灯泡变亮,B灯泡变暗4处于基态的氢原子受到某种单色光的照射时,只激发出波长为1、2、3的三种单色光,且123,则照射光的波长为()ABC2+3D15如图所示为理想变压器,三个灯泡L1、L2、L3都标有“4V,4W”,灯泡L4标有“4V,8W”,若它们都能正常发光,则变压器原、副线圈匝数比n1:n2和ab间输入电压为()A2:1,16VB2:1,20VC1:2,16VD1:2,20V6如图所示的电路中,a、b、c为三盏完全相同的灯泡,L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈,E为电源,S为开关关于三盏灯泡,下列说法正确的是()A合上开关,c、b先亮,a后亮B合上开关一会后,b比a亮C断开开关,b、c同时熄灭,a缓慢熄灭D断开开关,c马上熄灭,a闪一下后和b一起缓慢熄灭7如图所示,abcd为用粗细均匀的同种材料制成的金属线框,其中ab的长度只有bc长度的一半现将线框放在水平光滑绝缘的桌面上,在外力F的作用下让线框以速度”匀速穿过右边两个磁感应强度大小相等、方向相反的磁场区域若以图示位置开始计时,规定逆时针电流方向为正,磁感线向下穿过线框时的磁通量为正则下列关于回路电流i、外力F大小、c b间的电势差Ucb及穿过线框的磁通量随时间变化的图象正确的是()ABCD8甲、乙两球在光滑的水平面上,沿同一直线同一方向运动,它们的动量分别为p甲=5kgm/s,p乙=7kgm/s,已知甲的速度大于乙的速度,当甲追上乙发生碰撞后,乙球的动量变为10kgm/s,则甲、乙两球的质量m甲:m乙的关系可能是()ABCD9如图所示是小型交流发电机的示意图,线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动,线圈的匝数为n、电阻为r,外接电阻为R,交流电流表A线圈从图示位置(线圈平面平行于电场方向)开始转过时的感应电流为I下列说法中正确的有()A电流表的读数为2IB转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为C从图示位置开始转过的过程中,通过电阻R的电荷量为D线圈转动一周的过程中,电阻R产生的热量为10A、B两圆环置于同一水平面上,其中A均匀带电,B为导体环当A按如图所示的方向绕中心转动过程中,B环产生了如图所示方向的感应电流,则()AA可能带正电且转速减小BA可能带正电且转速增大CA可能带负电且转速减小DA可能带负电且转速增大二、填空题(每空3分,24分)11质量相同的两物体,并列地静止在光滑水平面上,今给其中甲物体以瞬时冲量I作用,同时以恒力F推动乙物体,I与F作用方向相同,则要经过时间,两物体再次相遇,在此过程中力F对乙的冲量大小为12动能相等的两物体A、B在光滑水平面上沿同一直线相向而行,它们的速度大小之比vA:vB=4:1,则动量之比PA:PB=;两者碰后粘在一起运动,其总动量大小与A原来动量大小之比P:PA=13如图1所示的装置研究光电效应现象,当用光子能量为5eV的光照射到光电管上时,测得电流计上的示数随电压变化的图象如图2所示则光电子的最大初动能为J,金属的逸出功为J14质量为m=100kg的小船静止在水面上,水的阻力不计,船上左、右两端各站着质量分别为m甲=40kg,m乙=60kg的游泳者,当甲朝左,乙朝右,同时以相对河岸3m/s的速率跃入水中时,小船运动方向为(填“向左”或“向右”);运动速率为 m/s三、计算题(每题9分,共36分)15图(a)是一理想变压器的电路连接图,图(b)是原线圈两端所加的电压随时间变化的关系图象,已知电压表的示数为20V,两个定值电阻的阻值R均为10,则:(1)求原、副线圈的匝数比;(2)将开关S闭合,求原线圈的输入功率;(3)若将电流表A2换成一只具有单向导电性的二极管,求电压表示数16如图所示,水平地面上静止放置一辆小车A,质量mA=4kg,上表面光滑,小车与地面间的摩擦力极小,可以忽略不计,可视为质点的物块B置于A的最右端,B的质量mB=2kg,现对A施加一个水平向右的恒力F=10N,A运动一段时间后,小车左端固定的挡板与B发生碰撞,碰撞时间极短,碰后A、B粘合在一起,共同在F的作用下继续运动,碰撞后经时间t=0.6s,二者的速度达到vt=2m/s,求(1)A开始运动时加速度a的大小;(2)A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小;(3)A的上表面长度l17如图所示,一根粗细均匀的长为4L直杆竖直固定放置,其上套有A、B两个可看做质点的小圆环A、B,质量分别为mA=4m,mB=m,杆上P点上方是光滑的且长度为L;P点下方是粗糙的,杆对两环的滑动摩擦力大小均等于环各自的重力开始环A静止在P处,环B从杆的顶端由静止释放,B 与A发生碰撞的时间极短,碰后B的速度方向向上,速度大小为碰前的求:(1)B与A发生第一次碰撞过程是否有机械能损失(2)通过计算说明B与A能否在杆上发生第二次碰撞18如图,两根电阻不计的平行光滑金属导轨相距L=0.5m水平放置,一端与阻值R=0.3的电阻相连导轨x0一侧存在沿x方向变化的稳恒磁场,其方向与导轨平面垂直,x=0处磁场的磁感应强度B0=1T一根质量m=0.1kg、电阻r=0.1的金属棒垂直置于导轨上棒在外力作用下从x=0处以初速度v0=2m/s沿导轨向右运动,运动过程中速度v与位移x满足v=关系,通过电阻的电流保持不变求:(1)金属棒运动过程中通过电阻R的电流;(2)导轨x0一侧磁感应强度Bx随x变化关系;(3)金属棒从x=0运动到x=2m过程中电阻R上产生的热量;(4)金属棒从x=0运动到x=2m过程中外力的平均功率参考答案与试题解析一、选择题:(1-6题单选,7-10题多选,每小题4分,共40分)1远距离输送一定功率的交流电,把输送电压提高到原来的n倍,则()A输电线上的电压损失减少到原来的倍B输电线上的电压损失减少到原来的C输电线上的电能损失减少到原来的D输电线上的电能损失不变【考点】远距离输电【分析】输送的功率一定,根据P=UI和P损=I2R可知高压输电的电压、电流与电能变化情况【解答】解:A、输送的功率一定,根据P=UI,知输电电压越高,输电电流越小,若输送电压提高到原来的n倍,则电流减小到倍,输电线上的电压损失减少到原来的,故A错误,B正确;C、根据P损=I2R,可知,电线上损失的功率为原来的倍,则电线上电能即为原来的倍,故C错误,D也错误;故选:B2分别用波长为和的单色光照射同一金属板,发出的光电子的最大初动能之比为1:2,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,则此金属板的逸出功为()ABCD【考点】爱因斯坦光电效应方程【分析】根据光速、频率、波长之间的关系可知光子的能量为,然后根据爱因斯坦光电效应方程,即可求解【解答】解:光子能量为: 根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为: 根据题意:1=,Ek1:EK2=1:2 联立可得逸出,故ACD错误,B正确故选B3如图所示,L为电感线圈,C为电容器,A、B为两只相同的灯泡,将它们接在电压为u的交流电源上,两只灯泡的亮度一样若保持电源电压不变,而将电源频率增大,下列说法中正确的是()A两灯泡的亮度不变BA灯泡亮度不变,B灯泡变亮CA灯泡变暗,B灯泡变亮DA灯泡变亮,B灯泡变暗【考点】电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用【分析】对于电容器来说能通交流隔直流,而频率越高越容易通过对于线圈来讲通直流阻交流,通低频率交流阻高频率交流【解答】解:若保持交流电源的电压不变,使交变电流的频率增大,电容器对其阻碍变小,线圈对其阻碍变大所以A灯泡将变暗,B灯泡将变亮故选:C4处于基态的氢原子受到某种单色光的照射时,只激发出波长为1、2、3的三种单色光,且123,则照射光的波长为()ABC2+3D1【考点】氢原子的能级公式和跃迁【分析】根据氢原子能放出三种频率光,判断此时氢原子处在第几能级,然后计算从基态跃迁到该能级需要多少能量,计算能量时根据能级之简能量差和放出光子能量之间的关系计算同时明确频率、波长、光速之间关系【解答】解:能放出三种光,说明此时氢原子处在第3能级,从第三能级跃迁到基态时放出光子能量为:E=,或者E=+能使处于基态氢原子跃迁的光子能量和第三能级与基态之间能级差相等故有: =,=3,或者=+,此时=,故A正确,BCD错误故选:A5如图所示为理想变压器,三个灯泡L1、L2、L3都标有“4V,4W”,灯泡L4标有“4V,8W”,若它们都能正常发光,则变压器原、副线圈匝数比n1:n2和ab间输入电压为()A2:1,16VB2:1,20VC1:2,16VD1:2,20V【考点】变压器的构造和原理【分析】L2、L3并联后与L4串联,灯泡正常发光说明副线圈电压为10V,副线圈功率为20W,根据电压与匝数成正比,可以求得副线圈的匝数,根据变压器的输入的功率和输出的功率相等可以求得原线圈的输出功率,根据L1、正常发光得出电流,从而得出ab间电压,再求出原线圈电压,根据电压与匝数成正比,可以求得匝数比【解答】解:L2、L3并联后与L4串联,灯泡正常发光可知:U2=8V;P2=4+4+8W=16W,根据U1I1=P2得:U1=V=16V得:Uab=U1+UL1=16+4=20Vn1:n2=16:8=2:1故选:B6如图所示的电路中,a、b、c为三盏完全相同的灯泡,L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈,E为电源,S为开关关于三盏灯泡,下列说法正确的是()A合上开关,c、b先亮,a后亮B合上开关一会后,b比a亮C断开开关,b、c同时熄灭,a缓慢熄灭D断开开关,c马上熄灭,a闪一下后和b一起缓慢熄灭【考点】自感现象和自感系数【分析】根据线圈在电流发生变化会产生自感电动势,电流增大时自感电动势阻碍电流增大,电流减小时自感电动势阻碍电减小,相当于电源;并结合欧姆定律分析【解答】解:A、刚闭合S的瞬间,电源的电压同时加到三个灯上,由于L的自感作用,L瞬间相当于断路,所以电流通过bc两个灯,bc个灯同时亮随着电流的逐渐稳定,a灯后亮,故A正确;B、L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈,所以合上开关一会后,b和a一样亮故B错误;C、D、闭合S待电路达到稳定后,再将S断开,c灯立即熄灭,而L与a、b灯组成闭合回路,线圈产生自感电动势,相当于电源,a和b一起缓慢熄灭,由于稳定后a、b两个支路的电流值是相等的,所以b灯不会再闪亮一下故C错误,D错误故选:A7如图所示,abcd为用粗细均匀的同种材料制成的金属线框,其中ab的长度只有bc长度的一半现将线框放在水平光滑绝缘的桌面上,在外力F的作用下让线框以速度”匀速穿过右边两个磁感应强度大小相等、方向相反的磁场区域若以图示位置开始计时,规定逆时针电流方向为正,磁感线向下穿过线框时的磁通量为正则下列关于回路电流i、外力F大小、c b间的电势差Ucb及穿过线框的磁通量随时间变化的图象正确的是()ABCD【考点】导体切割磁感线时的感应电动势【分析】由线圈的运动可得出线圈中磁通量的变化;由则由法拉第电磁感应定律及E=BLV可得出电动势的变化;由欧姆定律可求得电路中的电流变化,根据U=IR可以知道电压变化,根据F=BIL可求得安培力的变化;【解答】解:A、当线圈进入第一个磁场时,由右手定则知电流为逆时针,开始进入第二个磁场时,电流方向为顺时针,出第二个磁场,电流为逆时针,故A错误;B、由E=BLV可知,E保持不变,而开始进入第二个磁场时,两端同时切割磁感线,电动势应为2BLV,电流加倍,故每根导体棒受到安培力加培,则F=2F安,将变为原来2倍,故B正确;C、根据U=IR和电流方向知刚进入磁场和出磁场时电压相等,b点电势高,故Ucb为负,两边同时切割磁感线时c电动势高,且电压为原来2倍,故C正确;D、当线框开始进入磁场,磁通量开始增加,当全部进入时达最大;此后向外的磁通量增加,总磁通减小;当运动到2.5L时,磁通量最小为零,故D错误;故选:BC8甲、乙两球在光滑的水平面上,沿同一直线同一方向运动,它们的动量分别为p甲=5kgm/s,p乙=7kgm/s,已知甲的速度大于乙的速度,当甲追上乙发生碰撞后,乙球的动量变为10kgm/s,则甲、乙两球的质量m甲:m乙的关系可能是()ABCD【考点】动量守恒定律【分析】两球碰撞过程遵守动量守恒定律,由动量守恒定律求出碰撞后甲的动量根据甲球速度大于乙球速度,以及碰撞过程中总动能不增加,列出不等式,求出甲与乙质量比值的范围,再进行选择【解答】解:因为碰撞前,甲球速度大于乙球速度,则有,得到=根据动量守恒得:p甲+p乙=p甲+p乙,代入解得 p甲=2kgm/s根据碰撞过程总动能不增加,得到: +代入解得:碰撞后两球同向运动,则甲的速度不大于乙的速度,应有:代入解得:综合有:故BD正确,AC错误故选:BD9如图所示是小型交流发电机的示意图,线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动,线圈的匝数为n、电阻为r,外接电阻为R,交流电流表A线圈从图示位置(线圈平面平行于电场方向)开始转过时的感应电流为I下列说法中正确的有()A电流表的读数为2IB转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为C从图示位置开始转过的过程中,通过电阻R的电荷量为D线圈转动一周的过程中,电阻R产生的热量为【考点】交流发电机及其产生正弦式电流的原理;焦耳定律;正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率【分析】根据感应电流瞬时值表达式求出最大值,再求解有效值,即可得到电流表的读数;磁通量的最大值 m=BS由闭合电路欧姆定律求出感应电动势的最大值Em,由公式Em=nBS求解m通过电阻R的电荷量根据公式q=n求解;热量根据焦耳定律求解【解答】解:A、由题有:I=Imcos,则得感应电流的最大值 Im=2I,有效值 I有=I,则电流表的读数为I,故A错误B、感应电动势的最大值Em=Im(R+r)=2I(R+r),又Em=nBS,磁通量的最大值 m=BS,联立解得:m=BS=,故B正确C、从图示位置开始转过的过程中,通过电阻R的电荷量 q=n=n=n=,故C正确D、线圈转动一周的过程中,电阻R产生的热量 Q=(I)2R=,故D正确故选:BCD10A、B两圆环置于同一水平面上,其中A均匀带电,B为导体环当A按如图所示的方向绕中心转动过程中,B环产生了如图所示方向的感应电流,则()AA可能带正电且转速减小BA可能带正电且转速增大CA可能带负电且转速减小DA可能带负电且转速增大【考点】楞次定律【分析】A环转动时产生等效电流,若电流产生的磁场使B中的磁通量发生变化,则可以在B中产生感应电流;根据楞次定律可判断A中带电及转动情况【解答】解:由图可知,B中电流为逆时针,由右手螺旋定则可知,感应电流的磁场向外;由楞次定律可知,引起感应电流的磁场可能为:向外减小或向里增大;A、若原磁场向里,则A中电流应为顺时针,故A应带正电,因磁场变强,故A中电流应增大,即A的转速应增大,故A错误,B正确;C、若原磁场向外,则A中电流应为逆时针,即A应带负电,且电流应减小,即A的转速应减小,故C正确,D错误;故选:BC二、填空题(每空3分,24分)11质量相同的两物体,并列地静止在光滑水平面上,今给其中甲物体以瞬时冲量I作用,同时以恒力F推动乙物体,I与F作用方向相同,则要经过时间,两物体再次相遇,在此过程中力F对乙的冲量大小为2I【考点】动量定理【分析】相遇时两物位移相同,分别应用运动学公式和动量定理公式表示出位移,可以求得时间和在此过程中力F对乙的冲量大小【解答】解:设甲乙的质量都为m,经过时间t,甲乙再次相遇,相遇时两物位移相同,对甲:x=vt=,对乙:x=,联立得t=,在此过程中力F对乙的冲量大小为Ft=2I故答案为:;2I12动能相等的两物体A、B在光滑水平面上沿同一直线相向而行,它们的速度大小之比vA:vB=4:1,则动量之比PA:PB=1:4;两者碰后粘在一起运动,其总动量大小与A原来动量大小之比P:PA=3:1【考点】动量定理【分析】抓住动能相等,结合速度之比求出质量之比结合动量和动能的关系求出动量之比根据动量守恒定律求出碰后粘在一起后的总动量,从而得出总动量大小与A原来动量大小之比【解答】解:根据知,动能相等,A、B的速度大小之比为4:1,则质量之比为1:16,根据P=知,PA:PB=1:4,由于A、B相向而行,规定B的方向为正方向,则碰前总动量P=PBPA=3PA,碰撞前后动量守恒,则碰撞总动量的大小为3PA,其总动量大小与A原来动量大小之比P:PA=3:1故答案为:1:4;3:113如图1所示的装置研究光电效应现象,当用光子能量为5eV的光照射到光电管上时,测得电流计上的示数随电压变化的图象如图2所示则光电子的最大初动能为3.21019J,金属的逸出功为4.81019J【考点】光电效应【分析】该装置所加的电压为反向电压,发现当电压表的示数大于或等于2V时,电流表示数为0,知道光电子点的最大初动能为2eV,根据光电效应方程EKm=hW0,求出逸出功光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系,而光的强度不会改变光电子的最大初动能,从而判断是否电流表是否有示数【解答】解:由图2可知,当该装置所加的电压为反向电压,当电压是2V时,电流表示数为0,知道光电子点的最大初动能为:2eV=3.21019J,根据光电效应方程EKm=hW0,W0=3eV=4.81019J故答案为:3.21019; 4.8101914质量为m=100kg的小船静止在水面上,水的阻力不计,船上左、右两端各站着质量分别为m甲=40kg,m乙=60kg的游泳者,当甲朝左,乙朝右,同时以相对河岸3m/s的速率跃入水中时,小船运动方向为向左(填“向左”或“向右”);运动速率为0.6 m/s【考点】运动的合成和分解【分析】船以及两个人组成的系统在水平方向上不受外力,动量守恒,根据动量守恒定律求出小船的速度大小和方向【解答】解:规定向左为正方向,根据动量守恒定律得:0=m甲v甲+m乙v乙+mv代入数据得:0=403+60(3)+100v解得:v=0.6m/s知方向向左,大小为0.6m/s故答案为:向左,0.6三、计算题(每题9分,共36分)15图(a)是一理想变压器的电路连接图,图(b)是原线圈两端所加的电压随时间变化的关系图象,已知电压表的示数为20V,两个定值电阻的阻值R均为10,则:(1)求原、副线圈的匝数比;(2)将开关S闭合,求原线圈的输入功率;(3)若将电流表A2换成一只具有单向导电性的二极管,求电压表示数【考点】变压器的构造和原理【分析】根据图b得到输入电压的最大值和频率,求解出有效值,根据变压比与匝数成正比,变流比与匝数成反比求解二极管是一种具有单向导电性能的器材,根据有效值的定义求解【解答】解:(1)由图象知原线圈电压有效值为: =200V,已知电压表的示数为20V,根据电压与匝数成正比知原、副线圈的匝数比是: =,(2)将开关S闭合,副线圈总电阻是5,所以输出功:P2=80W输入功率等于输出功率,所以原线圈的输入功率是80W(3)换成二极管后,电压表两端的电压时间图象如图:设电压表的读数是U,根据有效值定义得:Q=T解得:U=10V答:(1)原、副线圈的匝数比是;(2)将开关S闭合,原线圈的输入功率是80W;(3)若将电流表A2换成一只具有单向导电性的二极管,电压表示数是10V16如图所示,水平地面上静止放置一辆小车A,质量mA=4kg,上表面光滑,小车与地面间的摩擦力极小,可以忽略不计,可视为质点的物块B置于A的最右端,B的质量mB=2kg,现对A施加一个水平向右的恒力F=10N,A运动一段时间后,小车左端固定的挡板与B发生碰撞,碰撞时间极短,碰后A、B粘合在一起,共同在F的作用下继续运动,碰撞后经时间t=0.6s,二者的速度达到vt=2m/s,求(1)A开始运动时加速度a的大小;(2)A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小;(3)A的上表面长度l【考点】动量守恒定律;动量定理【分析】(1)由牛顿第二定律可以求出加速度;(2)由动量定理求出碰撞后的速度;(3)由动量守恒定律与动能定理可以求出A上表面的长度【解答】解:(1)以A为研究对象,由牛顿第二定律得:F=mAa,代入数据得:a=2.5m/s2;(2)A、B碰撞后共同运动过程中,选向右的方向为正,由动量定理得:Ft=(mA+mB)vt(mA+mB)v,代入数据解得:v=1m/s;(3)A、B碰撞过程动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mAvA=(mA+mB)v,A从开始运动到与B发生碰撞前,由动能定理得:Fl=mAvA20,联立并代入数据得:l=0.45m;答:(1)A开始运动时加速度a的大小为2.5m/s2;(2)A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小为1m/s;(3)A的上表面长度为0.45m17如图所示,一根粗细均匀的长为4L直杆竖直固定放置,其上套有A、B两个可看做质点的小圆环A、B,质量分别为mA=4m,mB=m,杆上P点上方是光滑的且长度为L;P点下方是粗糙的,杆对两环的滑动摩擦力大小均等于环各自的重力开始环A静止在P处,环B从杆的顶端由静止释放,B 与A发生碰撞的时间极短,碰后B的速度方向向上,速度大小为碰前的求:(1)B与A发生第一次碰撞过程是否有机械能损失(2)通过计算说明B与A能否在杆上发生第二次碰撞【考点】动量守恒定律;机械能守恒定律【分析】(1)由机械能守恒定律求出B自由下落L时速度,A,B组成的系统动量守恒列出等式求出AB碰撞后的速度大小,从而判断发生第一次碰撞过程是否有机械能损失(2)碰撞后A匀速下滑,B做竖直上抛运动,B返回到P点时,速度大小仍然为vB,此后,B也做匀速运动,由于vBvA,所以B与A可能会发生第二次碰撞,对物体进行运动分析,运用运动学公式求解碰撞的位置【解答】解:(1)设B自由下落L时速度为v0,由机械能守恒定律得:设B与A碰撞后瞬间,B的速度大小为vB,A的速度大小为vA,A、B组成的系统动量守恒,规定向下的方向为正mBv0=mBvB+mAvA将代入上式解得:损失的机械能: =0,则机械能守恒,(2)碰撞后A匀速下滑,B做竖直上抛运动,B返回到P点时,速度大小仍然为vB,此后,B也做匀速运动,由于vBvA,所以B与A可能会发生第二次碰撞设A、B第一次碰撞后经时间t发生第二次碰撞,B做竖直上抛运动返回到P点经历的时间为t1,则:A的位移:sA=vAtB匀速运动的位移:sB=vB(tt1)由sA=sB解得:因sA3L所以,A、B能发生第二次碰撞,碰撞的位置在P点下方答:(1)B与A发生第一次碰撞过程没有机械能损失(2)B与A能在杆上发生第二次碰撞,碰撞的位置在P点下方18如图,两根电阻不计的平行光滑金属导轨相距L=0.5m水平放置,一端与阻值R=0.3的电阻相连导轨x0一侧存在沿x方向变化的稳恒磁场,其方向与导轨平面垂直,x=0处磁场的磁感应强度B0=1T一根质量m=0.1kg、电阻r=0.1的金属棒垂直置于导轨上棒在外力作用下从x=0处以初速度v0=2m/s沿导轨向右运动,运动过程中速度v与位移x满足v=关系,通过电阻的电流保持不变求:(1)金属棒运动过程中通过电阻R的电流;(2)导轨x0一侧磁感应强度Bx随x变化关系;(3)金属棒从x=0运动到x=2m过程中电阻R上产生的热量;(4)金属棒从x=0运动到x=2m过程中外力的平均功率【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;功率、平均功率和瞬时功率;闭合电路的欧姆定律【分析】(1)由法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律相结合,来计算感应电流的大小;(2)由通过电阻的电流保持不变,可知金属棒切割磁感线产生的感应电动势始终相等,即可求解;(3)由位移时间公式求出02s内棒通过的位移大小,由法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电量公式求解电荷量(4)依据功能关系,及动能定理可求出外力在过程中的平均功率【解答】解:(1)开始时棒产生的电动势为:E=B0Lv0=10.52=1V 由闭合电路欧姆定律得回路中的感应电流为:I=A=2.5A (2)由通过电阻的电流保持不变,可知金属棒切割磁感线产生的感应电动势始终相等,所以有:B0Lv0=BxLvx,解得:(3)金属棒在x处所受安培力的大小为:F=BxIL=(x+1)IL=1.25+1.25x由于安培力与x成线性变化,所以在x=0到x=2m过程中克服安培力做功为:J 克服安培力做功等于在此过程中回路中产生的热量:Q=W=5J 因此电阻R上产生的热量: J(4)设x=0到x=2m过程外力的平均功率为,x=2m时金属棒的速度为:m/s通过电阻的电流保持不变,有:因此x=0到x=2m过程用时: s 由动能定理有:因此W答:(1)金属棒运动过程中通过电阻R的电流是2.5A;(2)导轨x0一侧磁感应强度Bx随x变化关系为Bx=x+1;(3)金属棒从x=0运动到x=2m过程中电阻R上产生的热量是3.75J;(4)金属棒从x=0运动到x=2m过程中外力的平均功率是2.41W- 配套讲稿:
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