湖北省云學(xué)名校聯(lián)盟2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期期中聯(lián)考物理 Word版含解析.docx

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2023年云學(xué)名校聯(lián)盟高二年級(jí)11月期中聯(lián)考物理試卷時(shí)長：75分鐘滿分：100分一、選擇題：本大題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1~7題只有一項(xiàng)是符合題目要求的，第8~10題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。1.下列說法中正確的是（）A.金屬內(nèi)部的正離子都靜止在自己的平衡位置，絕緣體中幾乎不存在能自由移動(dòng)的電荷B.電動(dòng)勢的定義式是，電動(dòng)勢E的大小與q的大小有關(guān)C.法拉第提出了“力線”的概念，并總結(jié)得出法拉第電磁感應(yīng)定律D.元電荷是最小的帶電單位，任何帶電體所帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍【答案】D【解析】【詳解】A．金屬內(nèi)部的正離子在自己的平衡位置附近振動(dòng)，而絕緣體中幾乎不存在能自由移動(dòng)的電荷，故A錯(cuò)誤；B．電動(dòng)勢的定義式是，電動(dòng)勢E的大小與q的大小無關(guān)，電動(dòng)勢的大小是由電源內(nèi)非靜電力的特性決定的，故B錯(cuò)誤；C．法拉第提出了“力線”的概念，紐曼和韋伯總結(jié)得出法拉第電磁感應(yīng)定律，故C錯(cuò)誤；D．元電荷是最小的帶電單位，任何帶電體所帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍，故D正確。故選D。2.如圖所示，光滑的水平地面上靜止放著質(zhì)量為M的小車，小車底邊長為L，質(zhì)量為m的小球從小車頂端靜止釋放，最終從小車上滑離，不計(jì)一切摩擦，下列說法正確的是（）A.M、m組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒B.M、m組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒C.小球從小車上滑離后，將做自由落體運(yùn)動(dòng) D.小球從小車上滑離時(shí)，小車向左運(yùn)動(dòng)的距離為【答案】D【解析】【詳解】A．對(duì)于M、m組成的系統(tǒng)，由于ｍ沿曲面加速下滑，有豎直向下的加速度，所以存在失重現(xiàn)象，系統(tǒng)豎直方向的合外力不為零，系統(tǒng)動(dòng)量不守恒，A錯(cuò)誤；B．對(duì)于M、m組成的系統(tǒng)，在滑塊下滑過程中只有重力做功，所以系統(tǒng)機(jī)械能守恒，B錯(cuò)誤；C．對(duì)系統(tǒng)，水平方向動(dòng)量守恒機(jī)械能守恒小球離開小車的速度不為零，因此小球做平拋運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；D．對(duì)系統(tǒng)，水平方向動(dòng)量守恒即有即又因?yàn)榻獾眠x項(xiàng)D正確。故選D。3.如圖所示，將平行板電容器接入恒壓電源，電容器的上極板與一個(gè)外殼接地的靜電計(jì)相連。一帶電油滴恰好靜止在電容器兩極板間的P點(diǎn)，現(xiàn)將M板緩慢上移，則（） A.平行板電容器的電勢差變大B.兩極板間的場強(qiáng)不變C.油滴將向下移動(dòng)D.P點(diǎn)的電勢增大【答案】C【解析】【詳解】A．平行板電容器接入恒壓電源，MN間的電勢差不變，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)可知，板間距變大則兩板間的場強(qiáng)變小，B錯(cuò)誤；C．電場強(qiáng)度變小，油滴受到的電場力小于重力，油滴將向下移動(dòng)，C正確；D．根據(jù)可知，PN間的距離不變，場強(qiáng)減小，則變小，又由可知P點(diǎn)的電勢減小，D錯(cuò)誤。故選C。4.10月26日11時(shí)14分，搭載神舟十七號(hào)載人飛船的長征二號(hào)F遙十七運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，飛船入軌后，將按照預(yù)定程序與空間站組合體進(jìn)行自主快速交會(huì)對(duì)接，航天器對(duì)接時(shí)存在一定的相對(duì)速度，由于航天器的質(zhì)量大，對(duì)接時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能比較大，為了減少對(duì)接過程中產(chǎn)生的震動(dòng)和撞擊，對(duì)接機(jī)構(gòu)內(nèi)部采用了電磁阻尼器消耗對(duì)接能量。如圖為某電磁阻尼器的簡化原理圖，當(dāng)質(zhì)量塊上下移動(dòng)時(shí)會(huì)帶動(dòng)磁心一起運(yùn)動(dòng)，磁心下方為N極，下列說法正確的是（）A.當(dāng)質(zhì)量塊帶動(dòng)磁心下移時(shí)，線圈有擴(kuò)張趨勢B.當(dāng)質(zhì)量塊帶動(dòng)磁心下移時(shí)，通過電阻R的電流向上C.整個(gè)過程對(duì)應(yīng)的是電能向磁場能轉(zhuǎn)換 D.減小線圈匝數(shù)，阻尼效果增強(qiáng)【答案】B【解析】【詳解】A．當(dāng)質(zhì)量塊帶動(dòng)磁心下移時(shí)，線圈磁通量增大，根據(jù)“增縮減擴(kuò)”，線圈有收縮趨勢，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)楞次定律，線圈中磁場方向向下，磁通量增大，則通過電阻R的感應(yīng)電流向上，B正確；C．整個(gè)過程對(duì)應(yīng)的是動(dòng)能向電能轉(zhuǎn)換，C錯(cuò)誤；D．減小線圈匝數(shù)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流較小，阻尼效果減弱，D錯(cuò)誤。故選B。5.如圖所示，某型號(hào)霍爾元件（導(dǎo)電自由電荷為電子），勻強(qiáng)磁場B垂直于霍爾元件豎直向下，工作電源E給電路中提供的電流為I時(shí)，產(chǎn)生的霍爾電壓為U；元件厚度為d，閉合開關(guān)、，下列判斷中正確的是（）A.滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大，電壓表示數(shù)將減小B.增加磁感應(yīng)強(qiáng)度，電壓表示數(shù)將減小C.4點(diǎn)電勢比2點(diǎn)電勢高D.此霍爾元件可以把電學(xué)量轉(zhuǎn)化為磁學(xué)量【答案】A【解析】【詳解】A．霍爾元件中電子受到的洛倫茲力等于電場力，有電流微觀表達(dá)式設(shè)霍爾元件的寬度為，霍爾元件的電壓霍爾元件截面面積 解得滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大，閉合電路總電阻變大，由閉合電路歐姆定律，I減小。因此霍爾電壓減小，電壓表示數(shù)將減小。故A正確；B．由增加磁感應(yīng)強(qiáng)度，霍爾電壓增大，電壓表示數(shù)將增大。故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)左手定則可知，電子受到的洛倫茲力向4點(diǎn)一側(cè)方向，電子帶負(fù)電，故4點(diǎn)電勢低；2點(diǎn)感應(yīng)出正電荷，4點(diǎn)電勢比2點(diǎn)電勢低。故C錯(cuò)誤；D．此霍爾元件可以把磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量。故D錯(cuò)誤。故選A。6.熱敏電阻是一種能隨溫度變化而改變電阻值的電學(xué)元件，被廣泛用于溫度測量、溫度控制和電子設(shè)備保護(hù)等領(lǐng)域。如圖甲所示是某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的家用熱水器的控制電路，，的阻值隨溫度的升高而減小，其阻值隨溫度變化曲線如圖乙所示。為調(diào)溫電阻，信號(hào)模塊通過監(jiān)測和兩端總電壓從而控制加熱電路通斷，，則下列說法正確的是（）A當(dāng)短路，信號(hào)模塊監(jiān)測電壓數(shù)值增大B.當(dāng)短路，和消耗總功率一定增大C.當(dāng)信號(hào)模塊臨界電壓不變時(shí)，要使熱水器內(nèi)水溫維持一個(gè)較高溫度，則的阻值應(yīng)調(diào)大一點(diǎn)D.當(dāng)阻值不變時(shí)，要使熱水器內(nèi)水溫維持一個(gè)較高水平，應(yīng)增大信號(hào)模塊臨界電壓【答案】C【解析】 【詳解】A．當(dāng)短路，阻值減小為零，根據(jù)“串反并同”，信號(hào)模塊監(jiān)測電壓數(shù)值減小，A錯(cuò)誤；B．將等效為電源內(nèi)阻。當(dāng)短路，外電路阻值減小，但無法判斷與電源等效內(nèi)阻的大小關(guān)系，和消耗總功率變化情況無法判斷，B錯(cuò)誤；C．當(dāng)信號(hào)模塊臨界電壓不變時(shí)，要使熱水器內(nèi)水溫維持一個(gè)較高溫度，則的阻值較小，則的阻值應(yīng)調(diào)大一點(diǎn)，C正確；D．當(dāng)阻值不變時(shí)，要使熱水器內(nèi)水溫維持一個(gè)較高水平，則的阻值較小，應(yīng)減小信號(hào)模塊臨界電壓，D錯(cuò)誤。故選C。7.如圖所示，水平桌面上放置一個(gè)壓力傳感器（已調(diào)零），重0.5N的容器放在傳感器上，容器上方有一個(gè)裝滿芝麻的大漏斗，打開閥門K芝麻可以從漏斗口無初速度的漏出，在空中做自由落體運(yùn)動(dòng)互不影響，落在容器后速度立即減為0，每秒漏出芝麻的質(zhì)量恒定為20g；10s末，關(guān)閉閥門K，此時(shí)落在芝麻堆頂?shù)闹ヂ樗俣葹?m/s，芝麻落在容器或芝麻堆上時(shí)受到彈力遠(yuǎn)大于自身重力，重力加速度為。則10s末傳感器的示數(shù)為（）A.2.50NB.2.52NC.2.54ND.2.56N【答案】A【解析】【詳解】取落到芝麻堆上一小部分在時(shí)間內(nèi)靜止，根據(jù)動(dòng)量定理設(shè)每秒漏出的質(zhì)量為，則芝麻對(duì)芝麻堆的沖擊力為設(shè)已經(jīng)靜止的芝麻質(zhì)量為，空中的芝麻質(zhì)量為，則 得在10s內(nèi)流出的芝麻總質(zhì)量為，芝麻對(duì)容器的壓力為則10s末傳感器承受的壓力即傳感器示數(shù)為故選A。8.下列有關(guān)物理知識(shí)和物理學(xué)史，正確的是（）A.高空建筑的避雷針利用了靜電屏蔽的原理B.醫(yī)生給肩頸酸痛病人貼的紅外線理療貼利用了紅外線的熱效應(yīng)C.赫茲通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了麥克斯韋電磁波理論的正確性D.愛因斯坦首先提出了能量量子化的概念【答案】BC【解析】【詳解】A．高空建筑的避雷針利用了尖端放電的原理，故A錯(cuò)誤；B．醫(yī)生給肩頸酸痛病人貼的紅外線理療貼利用了紅外線的熱效應(yīng)，故B正確；C．赫茲通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了麥克斯韋電磁波理論的正確性，故C正確；D．普朗克首先提出了能量量子化的概念，故D錯(cuò)誤。故選BC。9.如圖所示，水平桌面上固定放置一個(gè)絕緣光滑圓弧槽，長直導(dǎo)線MN平行于圓弧槽底邊放在圓弧槽上，導(dǎo)線中通有M→N的電流I，整個(gè)空間區(qū)域存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場（圖中未畫出），MN靜止時(shí)，MO連線與豎直方向的夾角為30°，圓弧槽對(duì)導(dǎo)線MN的支持力為，與圓心O等高。下列說法正確的是（　?。〢若僅將電流I緩慢增大一點(diǎn)，則導(dǎo)線MN沿圓弧槽向上運(yùn)動(dòng) B.若僅將磁感應(yīng)強(qiáng)度大小緩慢增大，導(dǎo)線MN將有可能沿圓弧槽緩慢運(yùn)動(dòng)到上方C.若僅將磁場方向沿順時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)45°過程中，則先減小后增大D.若僅將磁場方向沿逆時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)60°過程中，則MO連線與豎直方向夾角的最大正切值為【答案】AD【解析】【詳解】A．由題意，對(duì)長直導(dǎo)線MN受力分析，受重力mg，支持力，安培力F，由左手定則可知安培力方向水平向右，由平衡條件，順M到N方向看，受力圖如圖所示，由解析圖可知，將電流I緩慢增大一點(diǎn)，由安培力公式，可知安培力增大，支持力增大，θ角增大，即導(dǎo)線MN沿圓弧槽向上運(yùn)動(dòng)，A正確；B．由A選項(xiàng)分析可知，若僅將磁感應(yīng)強(qiáng)度大小緩慢增大，由安培力公式，可知安培力增大，方向不變，支持力增大，θ角增大，導(dǎo)線向上移動(dòng)，可當(dāng)θ角增大到一定值時(shí)，若再增大，長直導(dǎo)線就不會(huì)再處于平衡狀態(tài)，可知θ角不可能達(dá)到90°，只有θ<90°時(shí)，長直導(dǎo)線有可能受力平衡，因此導(dǎo)線MN不可能沿圓弧槽緩慢運(yùn)動(dòng)到位置，更不可能運(yùn)動(dòng)到上方，B錯(cuò)誤；C．若僅將磁場方向沿順時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)45°過程中，安培力大小不變，方向由水平以導(dǎo)線為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由水平方向轉(zhuǎn)到右下方，則安培力在豎直向下方向的分力逐漸增大，若導(dǎo)線仍處于平衡狀態(tài)，則支持力為，會(huì)逐漸增大，因此若僅將磁場方向沿順時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)45°過程中，則一直增大，C錯(cuò)誤；D．由A選項(xiàng)解析圖可知，MN靜止時(shí)，由平衡條件可得導(dǎo)線受安培力大小為若僅將磁場方向沿逆時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)60°過程中，可知安培力的大小不變，方向沿逆時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)60°，由力的平衡條件，可得導(dǎo)線受力的三角形定則平衡圖，如圖所示，由解析圖可知，當(dāng)安培力F的方向與支持力為的方向垂直時(shí)，MO連線與豎直方向的夾角最大，則該角的正切值為最大，此時(shí)支持力為 解得D正確。故選AD。10.如圖所示，水平固定一半徑為r的金屬圓環(huán)，圓環(huán)關(guān)于中軸線AB對(duì)稱兩側(cè)分布大小均為B，方向垂直于圓環(huán)平面向上和向下的磁場。一長為r的金屬棒沿半徑放置，一端固定在圓心O處，另一端與圓環(huán)接觸良好，并以角速度繞圓心O順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。圓環(huán)邊緣和圓心處通過接觸良好電刷分別與兩平行金屬板C、D相連，C、D板長為，間距為d。若以金屬棒剛經(jīng)過A點(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，C、D左端中心位置有一粒子源，水平向右源源不斷地發(fā)射初速度為正電粒子，粒子比荷為，粒子間互不影響，且不計(jì)重力。下列說法正確的是（）A.帶電粒子在電場中的加速度為B.所有從金屬板右側(cè)射出的粒子動(dòng)能都為C.只有從（、2、3…）時(shí)刻進(jìn)入的粒子才能從右側(cè)水平射出D.若帶電粒子從時(shí)刻進(jìn)入兩平行金屬板，要使粒子能夠從右側(cè)射出，則d應(yīng)大于等于【答案】CD【解析】 【詳解】A．金屬棒轉(zhuǎn)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)勢即電容器電勢差為則帶電粒子在電場中的加速度為A錯(cuò)誤；B．以金屬棒剛經(jīng)過A點(diǎn)或B點(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，電勢差變化的周期為粒子通過電容器的時(shí)間為說明粒子在電容器中做類平拋后再恢復(fù)水平，共重復(fù)8次，最后以的動(dòng)能水平射出。同理，以在A點(diǎn)和B點(diǎn)間兩個(gè)半圓中點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，粒子動(dòng)能也為。其它計(jì)時(shí)起點(diǎn)則不是，B錯(cuò)誤；C．結(jié)合選項(xiàng)B，每時(shí)刻即（、2、3…）時(shí)刻進(jìn)入的粒子才能從右側(cè)水平射出，C正確；D．若帶電粒子從時(shí)刻進(jìn)入兩平行金屬板，則一個(gè)周期每粒子的側(cè)向位移為粒子入射點(diǎn)在兩板中間且經(jīng)歷8個(gè)周期，則解得d的最小值為D正確。故選CD。二、實(shí)驗(yàn)題：本大題共2小題，共17分。11.某同學(xué)用如圖所示氣墊導(dǎo)軌和壓力傳感器驗(yàn)證動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①用托盤天平測出兩滑塊的質(zhì)量、②將右移，壓縮右側(cè)彈簧至一定長度，然后由靜止釋放，使得與碰撞后反彈 ③記錄下釋放時(shí)右側(cè)壓力傳感器初始讀數(shù)和與碰撞后左側(cè)壓力傳感器最大示數(shù)和右側(cè)壓力傳感器最大示數(shù)兩側(cè)彈簧的勁度系數(shù)都為k，彈簧彈性勢能的表達(dá)式為，其中k、x分別為彈簧的勁度系數(shù)和形變量。（1）在實(shí)驗(yàn)之前還需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作有（）A．測量彈簧的原長B．在使用之前將壓力傳感器調(diào)零C．測出初始時(shí)、到左右兩側(cè)壓力傳感器的距離D．記錄下、碰撞后到壓縮左右兩側(cè)壓力傳感器到最大示數(shù)的時(shí)間（2）為使與碰撞后反彈，需保證________（填“>”“=”“<”）（3）碰前初速度為________（用題目所給字母表示）（4）實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的動(dòng)量守恒表達(dá)式為（）A．B．C．D．【答案】①.B②.<③.④.D【解析】【詳解】（1）[1]A．不需要測量彈簧原長，A錯(cuò)誤；B．在使用之前將壓力傳感器調(diào)零，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)和測量工作打下基礎(chǔ)，B正確；C．、在氣墊導(dǎo)軌上做勻速運(yùn)動(dòng)，不需要測出初始時(shí)、到左右兩側(cè)壓力傳感器的距離，C錯(cuò)誤；D．壓縮彈簧所需時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有影響，不需要測量，D錯(cuò)誤。故選B。（2）[2]為使與碰撞后反彈，需保證<。 （3）[3]釋放前，彈簧的彈性勢能為彈性勢能轉(zhuǎn)化動(dòng)能，即碰前初速度為（4）[4]同理（3）可求出碰撞后，兩球速度。根據(jù)動(dòng)量守恒得需要驗(yàn)證的表達(dá)式為故選D。12.某同學(xué)要測量一新材料制成的勻質(zhì)圓柱體的電阻率。（1）用游標(biāo)卡尺測量其長度如圖甲，測量其長度為________mm；（2）用螺旋測微器測量其直徑如圖乙，測量其直徑為________mm；（3）將多用電表調(diào)至“×10”擋，需先________，再將兩表筆接在新材料兩端，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)太大，需將多用電表調(diào)至________（填“×1”或“×100”）擋，重復(fù)上述操作，指針靜止時(shí)如圖丙所示，讀數(shù)為________； （4）小明同學(xué)選擇了合適的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了圖丁所示電路，再次對(duì)新材料電阻進(jìn)行了測量，操作如下：①連接電路，將兩滑動(dòng)變阻器調(diào)至合適位置；②閉合開關(guān)，斷開開關(guān)，讀出電流表的讀數(shù)、；③保持滑片位置不變，閉合，調(diào)節(jié)至合適位置，分別讀出電流表讀數(shù)和電壓表讀數(shù)U；④斷開所有開關(guān)，整理實(shí)驗(yàn)器材。根據(jù)上述的測量，可得待測新材料的電阻率為________（用、、、U、d、L表示）?！敬鸢浮竣?10.55②.1.990③.歐姆調(diào)零④.×1⑤.10⑥.【解析】【詳解】（1）[1]長度為（2）[2]直徑為（3）[3][4][5]需先將紅、黑表筆短接，進(jìn)行歐姆調(diào)零，再將兩表筆接在新材料兩端，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)太大，則讀數(shù)太小，倍率太高，需將多用電表調(diào)至×1擋，重復(fù)上述操作，指針靜止時(shí)如圖丙所示，讀數(shù)為。（4）[6]待測電阻與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)。當(dāng)閉合開關(guān)，斷開開關(guān)，有閉合時(shí)，有聯(lián)立得 電阻率為13.秉持“綠色、智能、節(jié)儉、文明”的辦賽理念，杭州亞運(yùn)會(huì)所有亞運(yùn)會(huì)官方指定用車均為新能源汽車，某新能源車所采用三元鋰電池容量為80kwh。該新能源汽車滿載時(shí)總重2.5t，在汽車性能測試的水平公路上行駛時(shí)，所受阻力為車總重的0.01倍，能夠達(dá)到的最大時(shí)速為180km/h，當(dāng)該新能源汽車在水平測試公路上以最大時(shí)速行駛時(shí)，續(xù)航里程為720km，重力加速度。求：（1）該發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率P；（2）若電池的利用效率為85%，則新能源汽車以最大時(shí)速勻速行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】【詳解】（1）發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率為（2）運(yùn)動(dòng)時(shí)間為電動(dòng)機(jī)的輸入功率為則發(fā)熱功率為14.如圖所示，MN、PQ為足夠長平行光滑水平金屬導(dǎo)軌，處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，左端M、P間接有電動(dòng)勢的電源，右端N、Q放置有質(zhì)量為、電阻為的金屬棒，P、Q上接有開關(guān)、，MN、PQ兩導(dǎo)軌間接有的電容器。GH、JK為足夠長傾斜粗糙平行金屬導(dǎo)軌，處于垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場中，下端接有阻值為的定值電阻。NQ端與GJ端高度差，水平距離。初始，電容器C不帶電，閉合開關(guān)，斷開開關(guān) ，電容器充電完畢后，斷開開關(guān)，閉合開關(guān)，金屬棒從NQ端水平拋出，恰能無碰撞從GJ端進(jìn)入傾斜導(dǎo)軌。已知導(dǎo)軌間距均為，兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，棒與傾斜導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度g取。求：（1）金屬棒從NQ端拋出時(shí)的速度大小；（2）最終電容器存儲(chǔ)的電荷量q；（3）定值電阻的最大電功率?！敬鸢浮浚?）4m/s；（2）；（3）25W【解析】【詳解】（1）對(duì)金屬棒由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)得，聯(lián)立解得，金屬棒從NQ端拋出時(shí)的速度大小為（2）斷開開關(guān)，閉合開關(guān)，對(duì)金屬棒由動(dòng)量定理得其中解得，通過金屬棒的電荷量為電容器原來的電荷量為最終電容器存儲(chǔ)的電荷量為 （3）對(duì)金屬棒由動(dòng)能定理解得，金屬棒到達(dá)斜面軌道的速度為所以斜面的傾角滿足即由于所以金屬棒在斜面軌道上所受的合外力為安培力，即當(dāng)金屬棒剛到達(dá)斜面軌道時(shí)，定值電阻的電功率有最大值，則15.如圖所示，MN、PQ間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度，MN與PQ，PQ與FG間距均為，F(xiàn)G右側(cè)區(qū)域存在豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向外勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度依次為、，磁場間距為d，電場和磁場邊界相互平行且豎直。質(zhì)量的不帶電絕緣小球甲從高的固定斜面頂端靜止釋放，在絕緣水平面上與帶正電的靜止小球乙發(fā)生彈性正碰，不計(jì)一切摩擦，小球乙的電荷量，質(zhì)量，重力加速度。電場和磁場豎直空間足夠大，整個(gè)過程中小球運(yùn)動(dòng)平面與紙面平行，小球乙在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)大小不計(jì)，求：（1）小球乙進(jìn)入磁場區(qū)域I的初速度；（2）小球乙在MN、FG間運(yùn)動(dòng)過程中最高點(diǎn)與最低點(diǎn)在豎直方向的間距y； （3）若滿足，求小球乙在區(qū)域I后續(xù)磁場空間中運(yùn)動(dòng)的最大水平位移。【答案】（1），方向水平向右；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）小球甲從高的固定斜面頂端靜止釋放，根據(jù)動(dòng)能定理可得解得小球甲與小球乙發(fā)生彈性正碰，根據(jù)動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒可得解得碰后瞬間小球乙的速度為小球乙進(jìn)入電場強(qiáng)度區(qū)域內(nèi)，向上做類平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律可知，豎直向上的加速度為小球乙離開電場強(qiáng)度進(jìn)入PQ、FG區(qū)域，小球乙只受重力作用，加速度方向豎直向下，大小為根據(jù)對(duì)稱性可知，小球乙進(jìn)入磁場區(qū)域I時(shí)的豎直分速度剛好為0，則小球乙進(jìn)入磁場區(qū)域I的初速度大小為方向水平向右。 （2）小球在電場強(qiáng)度區(qū)域內(nèi)，向上做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向有豎直方向有根據(jù)對(duì)稱性可知，小球乙離開電場強(qiáng)度進(jìn)入PQ、FG區(qū)域，豎直向上通過的位移為則小球乙在MN、FG間運(yùn)動(dòng)過程中最高點(diǎn)與最低點(diǎn)在豎直方向的間距為聯(lián)立解得（3）小球乙進(jìn)入FG右側(cè)區(qū)域，由于可知電場力與重力剛好平衡，則小球乙在每個(gè)磁場中相當(dāng)于只受洛倫茲力作用；由于洛倫茲力總是不做功，則小球乙的速度大小一直等于，保持不變；當(dāng)小球乙的速度剛好為豎直方向時(shí)，此時(shí)小球乙在區(qū)域I后續(xù)磁場空間中運(yùn)動(dòng)的水平位移最大。小球乙在第1個(gè)磁場中，沿豎直方向，根據(jù)動(dòng)量定理可得同理可得小球乙在第2個(gè)磁場中，沿豎直方向，根據(jù)動(dòng)量定理可得小球乙在第3個(gè)磁場中，有小球乙在第n個(gè)磁場中，有則小球乙經(jīng)過n個(gè)磁場后，豎直方向有可得 當(dāng)時(shí)，可得當(dāng)時(shí)，可得可知小球乙在第個(gè)磁場中速度方向變?yōu)樨Q直方向，設(shè)此時(shí)在第個(gè)磁場中沿水平方向通過的位移為，則有解得則小球乙在區(qū)域I后續(xù)磁場空間中運(yùn)動(dòng)的最大水平位移為