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1、选择题 重为50N的物体放在水平面上,物体与水平面的动摩擦因数为0.2,现用方向相反的水平力F1和F2拉物体,其中F1=15N,如图所示。要使物体做匀加速运动,则F2的大小可能为(?)

A.4N
B.10N
C.20N
D.30N
参考答案:AD
本题解析:根据牛顿第二定律:
, 要使物体做匀加速运动F2≤5N,或者
,F2≥25N,AD对。
本题难度:简单
2、选择题 如测图所示,在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下,当小车匀速向右运动时,物体A的受力情况是

A.绳的拉力小于A的重力
B.绳的拉力等于A的重力
C.绳的拉力大于A的重力
D.绳的拉力先大于A的重力,后变为小于重力
参考答案:C
本题解析::设和小车连接的绳子与水平面的夹角为
,小车的速度为v,则这个速度分解为沿绳方向向下和垂直绳方向向上的速度,根据平行四边形法则解三角形得绳方向的 速度为
,随着小车匀速向右运动,显然
逐渐减小,因为绳方向的速度越来越大,又知物体A的速度与绳子的速度大小一样,所以物体A向上做加速运动, 则由牛顿第二定律得:
,即
,因此,绳的拉力大于物体A的重力,故选项C正确,选项ABD错误.
故选:C.
点评:在分析合运动与分运动时要明确物体实际运动为合运动,因此,判断小车的运动为合运动是关键,同时要根据运动的效果分解合运动.
本题难度:一般
3、计算题 如图所示,水平面上固定着一个半径R=0.4m的 光滑环形轨道,在轨道内放入质量分别是M=0.2kg和m=0.1kg的小球A和 B(均可看成质点),两球间夹一短弹簧。

(1)开始时两球将弹簧压缩(弹簧的长度相对环形轨道半径和周长而言可忽略不计),弹簧弹开后不动,两球沿轨道反向运动一段时间后又相遇,在此过程中,A球转过的角度θ是多少?
(2)如果压缩弹簧在松手前的弹性势能E=1.2J,弹开后小球B在运动过程中受到光滑环轨道的水平侧压力是多大?
参考答案:(1)θ=120°(2)4N
本题解析:(1)在弹簧弹开的过程中系统动量守恒,假设A运动的方向为正方向,则
? Mv1-mv2=0? 2分
设从弹开到相遇所需时间为t,则有:
? v1t+v2t=2πR?2分
联立以上两式得:?
?
?2分
所以A球转过的角度为θ=120°? 2分
(2)以A、B及弹簧组成的系统为研究对象,在弹簧张开的过程中,系统机械能守恒,则有?
??2分
? Mv1-mv2=0? 2分
解得:?v1=2m/s,v2=4m/s? 2分
所以,小球B在运动过程中受到光滑轨道的侧压力是其所需向心力,即:
? 2分
点评:做本题的关键是对各个过程中小球的动量,机械能是否守恒的判断
本题难度:一般
4、简答题 如图甲所示,两平行金属板A、B的板长L=0.2m,板间距d=0.2m,两金属板间加如图乙所示的交变电压,并在两板间形成交变的匀强电场,忽略其边缘效应,在金属板上侧有一方向垂直于纸面向里的匀强磁场,其上下宽度D=0.4m,左右范围足够大,边界MN和PQ均与金属板垂直,匀强磁场的磁感应强度B=1×l0-2T.在极板下侧中点O处有一粒子源,从t=0时起不断地沿着OO’发射比荷
=1×l08?C/kg.初速度为v0=2×l05m/s的带正电粒子,忽略粒子重力、粒子间相互作用以及粒子在极板间飞行时极板间的电压变化.

(1)求粒子进入磁场时的最大速率;
(2)对于能从MN边界飞出磁场的粒子,其在磁场的入射点和出射点的间距s是否为定值?若?是,求出该值;若不是,求s与粒子由O出发的时刻t之间的关系式;
(3)定义在磁场中飞行时间最长的粒子为{A类粒子},求出{A类粒子}在磁场中飞行的时间,以及由O出发的可能时刻.
参考答案:

(1)设偏转的电压为U0时,粒子刚好能经过极板的右边缘射出.
12d=12?qU0md?(Lv0)2
解得:U0=400V.
知偏转电压为400V时,粒子恰好能射出电场,且速度最大.
根据动能定理得,
12mvm2-12mv02=qU02
解得:vm=2
本题解析:
本题难度:一般
5、简答题 如图甲所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成30°角,两导轨的间距l=0.50m,一端接有阻值R=1.0Ω的电阻.质量m=0.10kg的金属棒ab置于导轨上,与轨道垂直,电阻r=0.25Ω.整个装置处于磁感应强度B=1.0T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下.t=0时刻,对金属棒施加一平行于导轨向上的外力F,使之由静止开始运动,运动过程中电路中的电流随时间t变化的关系如图乙所示.电路中其他部分电阻忽略
不计,g取10m/s2,求:
(1)4.0s末金属棒ab瞬时速度的大小;
(2)3.0s末力F的瞬时功率;
(3)已知0~4.0s时间内电阻R上产生的热量为0.64J,试计算F对金属棒所做的功

参考答案:(1)导体棒切割磁感线产生感应电动势:E=Blv,
由闭合电路的欧姆定律可得,电路电流:I=ER+r=BlvR+r,
由图乙可得:t=4.0s时,I=0.8A,即:=BlvR+r=0.8A,
解得:v=2m/s;
(2)由于B、l、R、r是定值,由I=BlvR+r可知,I与v成正比,
由图乙可知,电流I与时间t成正比,由此可知,速度v与时间t成正比,
由此可知,导体棒做初速度为零的匀加速直线运动,
4.0s内金属棒的加速度a=△v△t=2m/s4s=0.5m/s2,
对金属棒由牛顿第二定律得:F-mgsin30°-F安=ma,
由图乙所示图象可知,t=3s时I=0.6A,此时F安=BIl=1T×0.6A×0.5m=0.3N,
则3s末,拉力F=mgsin30°+F安+ma=0.85N,
t=3s时I=0.6A,由I=BlvR+r可知,t=3s时,棒的速度v=1.5m/s,
3.0s末力F的瞬时功率P=Fv=0.85N×1.5m/s=1.275W;
(3)通过R与r的电流I相等,由焦耳定律得:
QrQR=I2rtI2Rt=rR=0.25Ω1Ω=14,则Qr=14QR=14×0.64J=0.16J,
在该过程中电路中产生的总热量为:Q总=Qr+QR=0.8J,
在导体棒运动的过程中,克服安培力做的功转化为焦耳热,
因此在该过程中,安培力做的功W安=-Q总=-0.8J,
对金属棒,在0~4.0s内,导体棒的位移:
x=12at2=12×0.5m/s2×(4s)2=4m,
重力做的功WG=-mgxsin30°=-0.1kg×10m/s2×4m×12=-2J,
t=4s时,v=2m/s,由动能定理得:
WF+W安+WG=12mv2-0,
解得,F对金属棒所做的功:WF=3.64J;
答:(1)4.0s末金属棒ab瞬时速度的是2m/s.
(2)3.0s末力F的瞬时功率是1.275W.
(3)0~4.0s时间内F对金属棒所做的功是3.64J.
本题解析:
本题难度:一般