高二物理第二学期 能力训练（40）.doc

物理能力训练（40）1如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2l的某矩形区域内（长度足够大），该区域的上下边界mn、ps是水平的。有一边长为l的正方形导线框abcd从距离磁场上边界mn的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域，已知当线框的ab边到达mn时线框刚好做匀速直线运动，（以此时开始计时）以mn处为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，则关于线框中的感应电流与ab边的位置坐标x间的以下图线中，可能正确的是-i03lxii0l2lc-i03lxii0l2ld3lxii0l2lb-i0-i03lxii0l2la2（4分）伽利略的自由落体实验和加速度实验均被选为最美的实验。在加速度实验中，伽利略将光滑直木板槽倾斜固定，让铜球从木槽顶端沿斜面由静止滑下，并用水钟测量铜球每次下滑的时间，研究铜球的运动路程和时间的关系。亚里士多德曾预言铜球的运动速度是不变的，伽利略却证明铜球运动的路程与时间的平方成正比。请将亚里士多德的预言和伽利略的结论分别用公式表示（其中路程用s，速度用v，加速度用a，时间用t表示）。亚里士多德的预言： ；伽利略的结论： ；伽利略的实验之所以成功，主要原因是抓住了主要因素，而忽略了次要因素。你认为他在加速度实验中，伽利略选用光滑直木槽和铜球进行实验来研究铜球的运动，是为了减小铜球运动过程中的摩擦阻力这一次要因素，同时抓住了 这一主要因素。若将此实验结论做合理外推，即可适用于自由落体运动，其原因是在实验误差范围内，铜球运动的加速度 （填序号即可）。a与铜球质量成正比b只与斜面倾角有关c与斜面倾角无关d与铜球质量和斜面倾角都有关3（11分）某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示。测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体质量成正比的输出电压u。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体质量的测量。受压面输出输入-+-+（l）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。（2）以下为简要的测量步骤，请将不完整处补充完整：a调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；b将 放在转换器上，记下输出电压u0；c将待测物放在转换器上，记下输出电压u1；（3）根据以上测量，可求出：比例系数k= ，待测物体的质量m= 。（4）请设想实验中可能会出现的一个问题： 。4.（13分）一水平的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为。初始时，传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a0开始运动，当其速度达到v0后，便以此速度做匀速运动。经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度。5.（19分）下图是某装置的垂直截面图，虚线a1a2是垂直截面与磁场区边界面的交线，匀强磁场分布在a1a2的右侧区域，磁感应强度b=0.4t，方向垂直纸面向外，a1a2与垂直截面上的水平线夹角为45。a1a2在左侧，固定的薄板和等大的挡板均水平放置，它们与垂直截面交线分别为s1、s2，相距l=0.2m。在薄板上p处开一小孔，p与a1a2线上点d的水平距离为l。在小孔处装一个电子快门。起初快门开启，一旦有带正电微粒通过小孔，快门立即关闭，此后每隔t=3.010-3s开启一此并瞬间关闭。从s1s2之间的某一位置水平发射一速度为v0的带正电微粒，它经过磁场区域后入射到p处小孔。通过小孔的微粒与档板发生碰撞而反弹，反弹速度大小是碰前的0.5倍。（1）经过一次反弹直接从小孔射出的微粒，其初速度v0应为多少？a1lls1s2a2电子快门dbp45固定挡板固定薄板v0（2）求上述微粒从最初水平射入磁场到第二次离开磁场的时间。（忽略微粒所受重力影响，碰撞过程无电荷转移。已知微粒的荷质比。只考虑纸面上带电微粒的运动）答案1d2.（4分，每空1分） ，（合理均可），重力，b3、（11分）（1）设计的电路图如图所示。（3分）（2）砝码（2分）（3）ku0/m0g，mm0u/u0。（4分）（4）因电源电压不够而输出电压调不到零；待测物体质量超出转换器量程。（2分，答出一个即可得2分）4（13分）解：根据“传送带上有黑色痕迹”可知，煤块与传送带之间发生了相对滑动，煤块的加速度a小于传送带的加速度a0。根据牛顿定律，可得a=g 设经历时间t，传送带由静止开始加速到速度等于v0，煤块则由静止加速到v，有v0=a0t v=at 由于aa0，故vv0，煤块继续受到滑动摩擦力的作用。再经过时间t，煤块的速度由v增加到v0，有 v0=v+at 此后，煤块与传送带运动速度相同，相对于传送带不再滑动，不再产生新的痕迹。设在煤块的速度从0增加到v0的整个过程中，传送带和煤块移动的距离分别为s0和s，有s0=a0t2+v0t s= 传送带上留下的黑色痕迹的长度 l=s0s 由以上各式得l=评分标准：每式2分，每式1分。（若用其他方法参照给分）5.（19分） 解：（1）如图所示，设带正电微粒在s1s2之间任意点q以水平速度v0进入磁场，微粒受到的洛仑兹力为f，在磁场中做圆周运动的半径为r，有： 得： 欲使微粒能进入小孔，半径r的取值范围为： 代入数据得：80m/sv0160m/s欲使进入小孔的微粒与挡板一次相碰返回后能通过小孔，还必须满足条件： 其中n=1,2,3, 由可知，只有n=2满足条件，即有：v0=100m/s （2）设微粒在磁场中做圆周运动的周期为t0