2019-2020学年高二物理6月学生学业能力调研试题许

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1、2019-2020学年高二物理6月学生学业能力调研试题许说明：本试卷满分为30分，考试时间30分钟。　1.如图1所示，间距l＝0.3m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内，在水平面a1b1b2a2区域内和倾角θ＝37°的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1＝0.4T、方向竖直向上和B2＝1T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场。电阻R＝0.3Ω、质量m1＝0.1kg、长为l的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在b1、b2点，K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好。一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂，绳上穿

2、有质量m2＝0.05kg的小环。已知小环以a＝6m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动。不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长。取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：(1)小环所受摩擦力的大小。(2)Q杆所受拉力的瞬时功率。2.如图甲所示，表面绝缘、倾角θ=30°的斜面固定在水平地面上，斜面的顶端固定有弹性挡板，挡板垂直于斜面，并与斜面底边平行．斜面所在空间有一宽度D=0.40m的匀强磁场区域，其边界与斜面底边平行，磁场方向垂直斜面向上，磁场上边界到挡板的跑离s=0.55m．一个质量m=0.10kg

3、、总电阻R=0.25Ω的单匝矩形闭合金属框abcd，放在斜面的底端，其屮ab边与斜面底边重合，ab边长L=0.50m，从t=0时刻开始．线框在垂直cd边沿斜面向上大小恒定的拉力F作用下，从静止开始运动，当线框的ab边离开磁场区域时撤去拉力F，线框继续向上运动，并与挡板发生碰撞，碰撞过程的时间可忽略不计，且碰撞前后速度大小相等，方向相反．线框向上运动过程中速度与时间的v-t关系图象如图乙所示．已知线框在整个运动过程中始终未脱离斜面，且保持ab边与斜面底边平行，线框与斜面之间的动摩擦因数μ=/3，重力加速度g取10 m/s2（1）求线框受到的拉力F大小；（2）求匀强磁场的磁感应

4、强度B的大小；（3）已知线框沿斜而向下运动通过磁场区域过程中的速度v随位移x的变化关系满足v＝v0-（式中v0为线框向下运动ab边刚进人磁场时的速度大小，x为线框进人磁场后ab边相对磁场上边界的位移大小），求线框向下运动进人磁场区域过程中产生的焦耳热Q．答案1.[解析]　(1)设小环受到的摩擦力大小为Ff，由牛顿第二定律，有m2g－Ff＝m2a代入数据，得Ff＝0.2N(2)设通过K杆的电流为I1，K杆受力平衡，有Ff＝B1I1l设回路总电流为I，总电阻为R总，有I＝2I1R总＝R设Q杆下滑速度大小为v，产生的感应电动势为E，有I＝E＝B2lvF＋m1gsinθ＝B2Il拉

5、力的瞬时功率为P＝Fv联立以上方程，代入数据得P＝2W。[答案]　(1)0.2N　(2)2W2.由v-t图象可知，在0～0.4s时间内线框做匀加速直线运动，进入磁场时的速度为v1=2.0m/s，所以在此过程中的加速度a==5.0m/s2由牛顿第二定律F-mgsinθ-μmgcosθ=ma解得F=1.5N（2）由v-t图象可知，线框进入磁场区域后以速度v1做匀速直线运动产生的感应电动势E=BLv1通过线框的电流I== 线框所受安培力F安=BIL= 对于线框匀速运动的过程，由力的平衡条件，有F=mgsinθ+μmgcosθ+解得B=0.50T（3）由v-t图象可知，线框进入磁场

6、区域后做匀速直线运动，并以速度v1匀速穿出磁场，说明线框的宽度等于磁场的宽度D=0.40m 线框ab边离开磁场后做匀减速直线运动，到达档板时的位移为s-D=0.15m设线框与挡板碰撞前的速度为v2 由动能定理，有-mg(s-D)sinθ-μmg(s-D)cosθ=解得v2==1.0m/s线框碰档板后速度大小仍为v2，线框下滑过程中，由于重力沿斜面方向的分力与滑动摩擦力大小相等，即mgsinθ=μmgcosθ=0.50N，因此线框与挡板碰撞后向下做匀速运动，ab边刚进入磁场时的速度为v2=1.0m/s；进入磁场后因为又受到安培力作用而减速，做加速度逐渐变小的减速运动，设线框全

7、部离开磁场区域时的速度为v3由v＝v0-得v3=v2-=-1.0m/s因v3<0，说明线框在离开磁场前速度已经减为零，这时安培力消失，线框受力平衡，所以线框将静止在磁场中某位置线框向上运动通过磁场区域产生的焦耳热Q1=I2Rt==0.40J线框向下运动进入磁场的过程中产生的焦耳热Q2= =0.05J