精品解析:湖南省常德市沅澧共同体2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题
2024-06-22
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 湖南省 |
| 地区(市) | 常德市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 5.24 MB |
| 发布时间 | 2024-06-22 |
| 更新时间 | 2024-06-30 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2024-06-22 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/45910163.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
常德市普通高中沅澧共同体2024届高二期中
考试(试题卷)物理
时量:75分钟:满分:100分
一、选择题:本题共6小题,每小题4分,共24分.在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 如图是我们的校园一卡通,在校园内将一卡通靠近读卡器,读卡器向外发射某一特定频率的电磁波,一卡通内线圈产生感应电流,驱动卡内芯片进行数据处理和传输,读卡器感应电路中就会产生电流,从而识别卡内信息.与图中具有同一原理最近的是( )
A. B. C. D.
2. 如图是三根平行直导线的截面图,若它们的电流大小都相同,方向垂直纸面向里。每根通电直导线在距离导线为d处产生的磁感应强度为B,如果AB=AC=AD=d,则A点的磁感应强度的大小和方向,下列正确的是( )
A. 大小为B,方向向左;
B. 大小为B,方向向右;
C. 大小为,方向为左下方;
D. 大小为,方向向右下方。
3. 质量为m1和m2的两个物体在光滑的水平面上正碰,碰撞时间不计,其位移—时间图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 碰撞前的速率大于的速率
B. 碰撞后的速率大于的速率
C. 碰撞后的动量大于的动量
D. 碰撞后的动能小于的动能
4. 如图所示,电源内阻等于灯泡的电阻,当开关闭合.滑动变阻器滑片位于某位置时,水平放置的平行板电容器间一带电液滴恰好处于静止状态,灯泡L正常发光,现将滑动变阻器滑片由该位置向a端滑动,则( )
A. 灯泡将变亮,R中有电流流过,方向竖直向上
B. 液滴带正电,在滑片滑动过程中液滴将向下做匀加速运动
C. 电源的路端电压增大,输出功率也增大
D. 滑片滑动过程中,带电液滴电势能将减小
5. 如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压,负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户,两条输电线的总电阻用R0表示,变阻器R代表用户用电器的总电阻。如果变压器上的能量损失可以忽略,当用户的用电器增加时,图中各表的读数变化正确的是( )
A. A1增大,A2增大,V1不变,V2不变,V3减小;
B. A1增大,A2增大,V1增大,V2增大,V3减小;
C. A1减小,A2减小,V1不变,V2不变,V3增大;
D. A1减小,A2减小,V1增大,V2增大,V3减小;
6. 图为生活中常见的圆柱形茶壶。当茶壶中有水时,圆柱形滤网的水下部分和水上部分的观察效果如图所示;某研究兴趣小组根据图中所示的现象建构出合适的光学模型,并依据此图,利用刻度尺测量出水上和水下圆柱的直径分别为和,推导出水的折射率的表达式。下列正确的是( )
A. B.
C. D.
二、选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
7. 人们对手机的依赖性越来越强,有些人喜欢躺着看手机,经常出现手机砸伤眼睛的情况。若手机质量为120g,从离人眼约20cm的高度无初速掉落,砸到眼睛后手机未反弹,眼睛受到手机的冲击时间约为0.2s,g取。下列说法不正确的是( )
A. 手机对眼睛的冲量方向竖直向下
B. 手机与眼睛作用过程中手机的动量变化量大小约为0.48kg·m/s
C. 手机对眼睛的平均作用力大小约为
D. 手机对眼睛的冲量大小约为0.24N·s
8. 如图,在匀强电场中有一虚线圆,和是圆的两条直径,其中与电场方向的夹角为,,与电场方向平行,a、b两点的电势差。则( )
A. 电场强度的大小
B. b点电势比d点的低
C. 将电子从c点移到d点,电场力做正功
D. 电子在a点的电势能大于在c点的电势能
9. 如图所示,一束带电粒子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中,穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ=60°,下列说法正确的是( )
A. 这束带电粒子带负电
B. 带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为
C. 带电粒子的比荷为
D. 这束带电粒子在磁场中运动时间为
10. 如图,绝缘水平面上四根完全相同的光滑金属杆围成矩形,彼此接触良好,匀强磁场方向竖直向下。金属杆2、3固定不动,1、4同时沿图箭头方向移动,移动过程中金属杆所围成的矩形周长保持不变。当金属杆移动到图位置时,金属杆所围面积与初始时相同。在此过程中( )
A. 金属杆所围回路中电流方向保持不变
B. 通过金属杆截面的电荷量随时间均匀增加
C. 金属杆1所受安培力方向与运动方向先相同后相反
D. 金属杆4所受安培力方向与运动方向先相反后相同
三、非选择题:本题共5小题,共56分。
11. 某同学用如图(a)所示实验装置来“验证动量守恒定律”,实验原理如图(b)所示。
图(b)中O点是小球抛出点在地面上垂直投影。实验时,先让入射球A多次从斜轨上同一位置静止释放,找到其平均落地点的位置P。然后,把被碰小球B静置于轨道的水平部分末端,再将入射小球A从斜轨上同一位置静止释放,与小球B相碰,并且多次重复。实验得到小球的落点的平均位置分别为M、N。
(1)为了确保两小球一样大,该同学实验开始前用游标卡尺测量了两小球的直径都如图(c)所示,则小球的直径为___________mm
(2)上述实验除需测量线段、、的长度外,还需要测量的物理量_________。
A. A、B两点间的高度差
B. B点离地面的高度
C. 小球A和小球B的质量、
D. 小球A和小球B离开轨道的速度、
(3)当所测物理量满足表达式________________(用第(2)小问中测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。
12. 某实验小组要测量一段粗细均匀的金属丝的电阻率。
(1)用螺旋测微器测待测金属丝的直径如图甲所示,可知该金属丝的直径__________mm。
(2)用多用电表粗测金属丝的阻值。当用电阻“”挡时,发现指针偏转角度过大,应换用倍率为__________(填“”或“”)挡,在进行一系列正确操作后,指针静止时位置如图乙所示,其读数为__________。
(3)为了更精确地测量金属丝的电阻率,实验室提供了下列器材:
A.电流表A(量程0.6A,内阻较小可忽略)
B.保护电阻
C.电源(输出电压恒为U)
D.开关S、导线若干
①实验小组设计的测量电路如图丙所示,调节接线夹在金属丝上的位置,测出接入电路中金属丝的长度L,闭合开关,记录电流表A的读数I。
②改变接线夹位置,重复①的步骤,测出多组L与I的值。根据测得的数据,作出如图丁所示的图线,横轴表示金属丝长度L(单位:m),则纵轴用表示;若纵轴截距为b,斜率为k,可得__________,金属丝的电阻率__________(用题中给出的已知物理量U、b、k、d等表示)。
13. 某健身者挥舞健身绳锻炼臂力,图甲为挥舞后绳中一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图,图乙为绳上质点M的振动图像。
(1)求该简谐横波传播速度的大小并判断其传播方向;
(2)已知质点Q平衡位置坐标为,写出质点Q的振动方程。
14. 如图所示,一圆心为O、半径为R的光滑半圆弧轨道固定在竖直平面内,其下端与光滑水平面在Q点相切。在水平面上,质量为m的小物块A以某一速度向质量也为m的静止小物块B运动。A、B发生正碰后,B到达半圆弧轨道最高点时对轨道压力恰好为零,A沿半圆弧轨道运动到与O点等高的C点时速度为零。已知重力加速度大小为g,忽略空气阻力。
(1)求B从半圆弧轨道飞出后落到水平面位置到Q点的距离;
(2)当A由C点沿半圆弧轨道下滑到D点时,OD与OQ夹角为θ,求此时重力对A做功的功率;
(3)求碰撞过程中A和B损失总动能。
15. 有一边长的正方形导线框abcd,质量m=10g,由高度h=0.2m处自由下落,如图所示。其下边ab进入匀强磁场区域后,线圈开始做匀速运动,直到其上边dc刚刚开始穿出匀强磁场为止,此匀强磁场区域宽度也是l。g取10m/s2
(1)求线框穿过匀强磁场过程中的速度大小v。
(2)求线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热。
(3)若匀强磁场的宽度变为d=3.5l,线框上边dc刚刚开始穿出磁场时的速度为1.35v,求线框穿过整个磁场区域的时间t?
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常德市普通高中沅澧共同体2024届高二期中
考试(试题卷)物理
时量:75分钟:满分:100分
一、选择题:本题共6小题,每小题4分,共24分.在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 如图是我们的校园一卡通,在校园内将一卡通靠近读卡器,读卡器向外发射某一特定频率的电磁波,一卡通内线圈产生感应电流,驱动卡内芯片进行数据处理和传输,读卡器感应电路中就会产生电流,从而识别卡内信息.与图中具有同一原理最近的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】一卡通属于电磁感应现象;则AB都属于电流的磁效应现象;C是电磁感应现象;D是通电导线在磁场中受力运动。故选项C正确,ABD错误。
故选C。
2. 如图是三根平行直导线的截面图,若它们的电流大小都相同,方向垂直纸面向里。每根通电直导线在距离导线为d处产生的磁感应强度为B,如果AB=AC=AD=d,则A点的磁感应强度的大小和方向,下列正确的是( )
A. 大小为B,方向向左;
B. 大小为B,方向向右;
C. 大小为,方向为左下方;
D. 大小为,方向向右下方。
【答案】B
【解析】
【详解】根据右手螺旋定则可知BDC三处的导线在A点产生的磁场方向分别为竖直向下、竖直向上、水平向右,大小相等,根据磁场的叠加法则可知A点的磁感应强度的大小B,方向向右。
故选B。
3. 质量为m1和m2的两个物体在光滑的水平面上正碰,碰撞时间不计,其位移—时间图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 碰撞前的速率大于的速率
B. 碰撞后的速率大于的速率
C. 碰撞后的动量大于的动量
D. 碰撞后的动能小于的动能
【答案】C
【解析】
【详解】A.图像的斜率表示物体的速度,根据图像可知碰前的速度大小为
碰前速度为0,故A错误;
B.两物体正碰后,碰后速度反向,大小为
碰后的速度大小为
碰后两物体的速率相等,故B错误;
C.两小球碰撞过程中满足动量守恒定律,即
解得两物体质量的关系为
根据动量的表达式可知碰后的动量大于的动量,故C正确;
D.根据动能的表达式可知碰后的动能大于的动能,故D错误。
故选C。
4. 如图所示,电源内阻等于灯泡的电阻,当开关闭合.滑动变阻器滑片位于某位置时,水平放置的平行板电容器间一带电液滴恰好处于静止状态,灯泡L正常发光,现将滑动变阻器滑片由该位置向a端滑动,则( )
A. 灯泡将变亮,R中有电流流过,方向竖直向上
B. 液滴带正电,在滑片滑动过程中液滴将向下做匀加速运动
C. 电源的路端电压增大,输出功率也增大
D. 滑片滑动过程中,带电液滴电势能将减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.滑动变阻器滑片向a端滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的阻值增加,流过灯泡的电流减小,灯泡变暗;电源内电压降低,灯泡两端的电压降低,滑动变阻器两端的电压升高,电容器与滑动变阻器并联,加在电容器两端的电压升高,电容器继续充电,R中有电流流过,方向竖直向上,A错误;
BD.液滴受电场力竖直向上,电容器下极板带正电,因此液滴带正电,由于电容器两端的电压升高,内部电场强度增加,液滴加速向上运动,电场力做正功,电势能减小,B错误,D正确;
C.由于外电阻大于内电阻,当外电阻增加时,电源的输出功率减小,C错误。
故选D
5. 如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压,负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户,两条输电线的总电阻用R0表示,变阻器R代表用户用电器的总电阻。如果变压器上的能量损失可以忽略,当用户的用电器增加时,图中各表的读数变化正确的是( )
A. A1增大,A2增大,V1不变,V2不变,V3减小;
B. A1增大,A2增大,V1增大,V2增大,V3减小;
C. A1减小,A2减小,V1不变,V2不变,V3增大;
D. A1减小,A2减小,V1增大,V2增大,V3减小;
【答案】A
【解析】
【详解】理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的,由于输入电压V1和匝数比不变,根据
可知副线圈的输出的电压也不变,所以的V2示数不变;
当用电器增加时,相当于R的值减小,电路中的总的电阻减小,所以电流要变大,即A2的示数变大;
由于副线圈的电流变大,电阻R0的电压变大,又因为V2的示数不变,所以V3的示数变小;
由于变压器的输入的功率和输出的功率相等,由于副线圈的电阻减小了,输出的功率变大了,所以原线圈的输入的功率也要变大,因为输入的电压不变,所以输入的电流要变大,所以A1的示数变大。
故选A。
6. 图为生活中常见的圆柱形茶壶。当茶壶中有水时,圆柱形滤网的水下部分和水上部分的观察效果如图所示;某研究兴趣小组根据图中所示的现象建构出合适的光学模型,并依据此图,利用刻度尺测量出水上和水下圆柱的直径分别为和,推导出水的折射率的表达式。下列正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】滤网的水下部分要比水上部分宽是因为光线发生了折射现象,设茶壶的半径为R,根据几何知识
,
故折射率为
故选B。
二、选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
7. 人们对手机的依赖性越来越强,有些人喜欢躺着看手机,经常出现手机砸伤眼睛的情况。若手机质量为120g,从离人眼约20cm的高度无初速掉落,砸到眼睛后手机未反弹,眼睛受到手机的冲击时间约为0.2s,g取。下列说法不正确的是( )
A. 手机对眼睛的冲量方向竖直向下
B. 手机与眼睛作用过程中手机动量变化量大小约为0.48kg·m/s
C. 手机对眼睛的平均作用力大小约为
D. 手机对眼睛的冲量大小约为0.24N·s
【答案】BD
【解析】
【详解】B.设手机在与人的眼睛接触前瞬间的速度为,由自由落体公式可得
代入数据解得
m/s
当手机砸到眼睛后未反弹,即手机的速度减为零,取向上为正方向,则可知手机动量的变化量为
故B错误;
AD.手机与眼睛作用的过程中,受到重力与眼睛对它的作用力,选取向上为正方向,设眼睛对手机的冲量为,可知其方向向上,由动量定理可得
代入数据得
手机对眼睛的作用力与眼睛对手机的作用力大小相等,方向相反,作用时间相等,所以手机对眼睛的冲量大小约为,方向竖直向下,故A正确,D错误;
C.由冲量的定义
代入数据可得眼睛对手机的平均作用力为
N
由牛顿第三定律可知,眼睛对手机的作用力和手机对眼睛的作用力大小相等、方向相反,因此可知手机对眼睛的平均作用力大小也约为2.4N,故C正确。
本题选择错误选项;
故选BD。
8. 如图,在匀强电场中有一虚线圆,和是圆的两条直径,其中与电场方向的夹角为,,与电场方向平行,a、b两点的电势差。则( )
A. 电场强度的大小
B. b点的电势比d点的低
C. 将电子从c点移到d点,电场力做正功
D. 电子在a点的电势能大于在c点的电势能
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】A.根据
可得电场强度的大小
选项A正确;
B.沿电场线电势逐渐降低,可知b点的电势比d点的电势高,选项B错误;
C.将电子从c点移到d点,因电子所受的电场力与位移反向,可知电场力做负功,选项C错误;
D.因a点的电势低于c点电势,则电子在a点的电势能大于在c点的电势能,选项D正确。
故选AD。
9. 如图所示,一束带电粒子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中,穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ=60°,下列说法正确的是( )
A. 这束带电粒子带负电
B. 带电粒子在磁场中做圆周运动半径为
C. 带电粒子的比荷为
D. 这束带电粒子在磁场中运动的时间为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据题意结合题图可知,粒子进入磁场时,洛伦兹力竖直向下,由左手定则可知,粒子带负电,故A正确;
B.根据题意,做出粒子轨迹的圆心,如图所示
由几何关系可得
故B错误;
C.由牛顿第二定律有
可得
故C正确;
D.根据题意可知,粒子运动的周期为
则粒子的运动时间为
故D错误。
故选AC。
10. 如图,绝缘水平面上四根完全相同的光滑金属杆围成矩形,彼此接触良好,匀强磁场方向竖直向下。金属杆2、3固定不动,1、4同时沿图箭头方向移动,移动过程中金属杆所围成的矩形周长保持不变。当金属杆移动到图位置时,金属杆所围面积与初始时相同。在此过程中( )
A 金属杆所围回路中电流方向保持不变
B. 通过金属杆截面的电荷量随时间均匀增加
C. 金属杆1所受安培力方向与运动方向先相同后相反
D. 金属杆4所受安培力方向与运动方向先相反后相同
【答案】CD
【解析】
【详解】A.由数学知识可知金属杆所围回路的面积先增大后减小,金属杆所围回路内磁通量先增大后减小,根据楞次定律可知电流方向先沿逆时针方向,后沿顺时针方向,故A错误;
B.由于金属杆所围回路的面积非均匀变化,故感应电流的大小不恒定,故通过金属杆截面的电荷量随时间不是均匀增加的,故B错误;
CD.由上述分析,再根据左手定则,可知金属杆1所受安培力方向与运动方向先相同后相反,金属杆4所受安培力方向与运动方向先相反后相同,故CD正确。
故选CD。
三、非选择题:本题共5小题,共56分。
11. 某同学用如图(a)所示实验装置来“验证动量守恒定律”,实验原理如图(b)所示。
图(b)中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球A多次从斜轨上同一位置静止释放,找到其平均落地点的位置P。然后,把被碰小球B静置于轨道的水平部分末端,再将入射小球A从斜轨上同一位置静止释放,与小球B相碰,并且多次重复。实验得到小球的落点的平均位置分别为M、N。
(1)为了确保两小球一样大,该同学实验开始前用游标卡尺测量了两小球的直径都如图(c)所示,则小球的直径为___________mm
(2)上述实验除需测量线段、、的长度外,还需要测量的物理量_________。
A. A、B两点间的高度差
B. B点离地面的高度
C. 小球A和小球B的质量、
D. 小球A和小球B离开轨道的速度、
(3)当所测物理量满足表达式________________(用第(2)小问中测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。
【答案】(1)12.45
(2)C (3)
【解析】
【小问1详解】
20分度游标卡尺的精确值为,由图可知小球的直径为
【小问2详解】
设小球A碰撞前瞬间的速度为,碰撞后瞬间小球A、B的速度分别为、,根据动量守恒可得
由于两球在空中下落高度相等,则两球在空中运动时间相等,则有
,,
联立可得
可知实验除需测量线段、、的长度外,还需要测量的物理量是小球A和小球B的质量、。
故选C。
【小问3详解】
根据(2)分析可知当所测物理量满足表达式
即说明两球碰撞遵守动量守恒定律
12. 某实验小组要测量一段粗细均匀的金属丝的电阻率。
(1)用螺旋测微器测待测金属丝的直径如图甲所示,可知该金属丝的直径__________mm。
(2)用多用电表粗测金属丝的阻值。当用电阻“”挡时,发现指针偏转角度过大,应换用倍率为__________(填“”或“”)挡,在进行一系列正确操作后,指针静止时位置如图乙所示,其读数为__________。
(3)为了更精确地测量金属丝的电阻率,实验室提供了下列器材:
A.电流表A(量程0.6A,内阻较小可忽略)
B.保护电阻
C.电源(输出电压恒为U)
D.开关S、导线若干
①实验小组设计的测量电路如图丙所示,调节接线夹在金属丝上的位置,测出接入电路中金属丝的长度L,闭合开关,记录电流表A的读数I。
②改变接线夹位置,重复①的步骤,测出多组L与I的值。根据测得的数据,作出如图丁所示的图线,横轴表示金属丝长度L(单位:m),则纵轴用表示;若纵轴截距为b,斜率为k,可得__________,金属丝的电阻率__________(用题中给出的已知物理量U、b、k、d等表示)。
【答案】(1)0.720##0.719##0.721
(2) ①. ②. 11.0##11
(3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
根据螺旋测微器的读数规律,该读数为
【小问2详解】
[1][2]当用电阻“”挡时,发现指针偏转角度过大,表明电阻过小,为了减小误差,换用“”挡,则指针静止时位置的读数为
【小问3详解】
[1][2]根据欧姆定律有
根据电阻定律有
解得
根据图像有
,
解得
,
13. 某健身者挥舞健身绳锻炼臂力,图甲为挥舞后绳中一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图,图乙为绳上质点M的振动图像。
(1)求该简谐横波传播速度的大小并判断其传播方向;
(2)已知质点Q平衡位置坐标为,写出质点Q的振动方程。
【答案】(1),简谐波向x轴负方向传播;(2)
【解析】
【详解】(1)根据图甲可知道简谐横波的波长为
同时根据图乙可知周期
则可得
根据图乙质点M的振动图像可知,在后开始向y轴负方向运动,则根据图甲简谐波的传播图像在时刻可知简谐波在向x轴负方向传播;
(2)已知质点Q平衡位置坐标为,根据简谐横波在时刻的波形图,可周期,故此时Q的y轴位置为其初始振动位置,可得振动方程为
14. 如图所示,一圆心为O、半径为R的光滑半圆弧轨道固定在竖直平面内,其下端与光滑水平面在Q点相切。在水平面上,质量为m的小物块A以某一速度向质量也为m的静止小物块B运动。A、B发生正碰后,B到达半圆弧轨道最高点时对轨道压力恰好为零,A沿半圆弧轨道运动到与O点等高的C点时速度为零。已知重力加速度大小为g,忽略空气阻力。
(1)求B从半圆弧轨道飞出后落到水平面的位置到Q点的距离;
(2)当A由C点沿半圆弧轨道下滑到D点时,OD与OQ夹角为θ,求此时重力对A做功的功率;
(3)求碰撞过程中A和B损失的总动能。
【答案】(1)2R;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)设 B到半圆弧轨道最高点时速度为,由于B对轨道最高点的压力为零,则由牛顿第二定律得
B离开最高点后做平抛运动,则在竖直方向上有
在水平方向上有
联立解得
x=2R
(2)对A由C到D的过程,由机械能守恒定律得
由于对A做功的力只有重力,则此时重力对A做功的功率为
解得
(3)设A、B碰后瞬间的速度分别为v1,v2,对B由Q到最高点的过程,由机械能守恒定律得
解得
对A由Q到C的过程,由机械能守恒定律得
解得
设碰前瞬间A的速度为v0,对A、B碰撞的过程,由动量守恒定律得
解得
碰撞过程中A和B损失的总动能为
解得
15. 有一边长的正方形导线框abcd,质量m=10g,由高度h=0.2m处自由下落,如图所示。其下边ab进入匀强磁场区域后,线圈开始做匀速运动,直到其上边dc刚刚开始穿出匀强磁场为止,此匀强磁场区域宽度也是l。g取10m/s2
(1)求线框穿过匀强磁场过程中的速度大小v。
(2)求线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热。
(3)若匀强磁场的宽度变为d=3.5l,线框上边dc刚刚开始穿出磁场时的速度为1.35v,求线框穿过整个磁场区域的时间t?
【答案】(1);(2);(3)0.17s
【解析】
【详解】(1)线框进入磁场前,做自由落体运动,有
解得
(2)由能量守恒,可知
(3)依题意,从ab边进入磁场到dc边进入磁场过程,线框仍做匀速直线运动,有
速度大小为2m/s,所需时间为
从dc边进入磁场到ab边穿出磁场过程,线框做匀加速直线运动,加速度为g,有
解得
该过程线框的末速度为
从ab边穿出磁场到dc穿出磁场过程,取竖直向下为正方向,根据动量定理,有
又
联立,解得
综上所述,线框穿过整个磁场区域的时间为
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