2020年度高二物理第二学期期末模拟试卷及答案(三)

2020年度高二物理第二学期期末模拟试卷及答案(三)

第 1页（共 25页） 2020 年高二物理第二学期期末模拟试卷及答案（三） 一、选择题（共 12 小题，其中 1-8 小题为单项选择，每小题 4 分； 9-12 小题为多项选择，选全得 4 分，少选得 2 分，错选得 0 分．） 1．若地球磁场是由于地球带电产生的， 则地球表面带电情况是 （ ） A．正电 B．负电 C．不带电 D．无法确定 2．将一个闭合金属环用丝线悬于 O 点，如图所示．虚线左边有垂直 于纸面向外的匀强磁场， 而右边没有磁场． 下列的现象能够发生的是 （ ） A．金属环的摆动不会停下来，一直做等幅摆动 B．金属环的摆动幅度越来越小，小到某一数值后做等幅摆动 C．金属环的摆动会很快停下来 D．金属环最后一次向左摆动时，最终停在平衡位置左侧某一点处 3．如图所示， L 为电阻很小的线圈， G1 和 G2 为内阻不计、零点在表 盘中央的电流计．当开关 K 处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右 方，那么，当 K 断开时，将出现（ ） A．G1 和 G2 的指针都立即回到零点 第 2页（共 25页） B．G1 的指针立即回到零点，而 G2 的指针缓慢地回到零点 C．G1 的指针缓慢地回到零点，而 G2 的指针先立即偏向左方，然后 缓慢地回到零点 D．G1 的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而 G2 的指针 缓慢地回到零点 4．如图所示， 一条形磁铁从左向右匀速穿过线圈，当磁铁经过 A、B 两位置时，线圈中（ ） A．感应电流方向相同，感应电流所受作用力的方向相同 B．感应电流方向相反，感应电流所受作用力的方向相反 C．感应电流方向相反，感应电流所受作用力的方向相同 D．感应电流方向相同，感应电流所受作用力的方向相反 5．矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴匀速转动时，线圈 平面跟中性面重合的瞬间，下面的说法中正确的是（ ） A．线圈中的磁通量为零 B．线圈中的感应电动势最大 C．线圈的每一边都不切割磁感线 D．线圈所受的磁场力不为零 6．如图，水平虚线 MN 的上方有一匀强磁场，矩形导线框 abcd 从某 处以 v0 的速度竖直上抛，向上运动高度 H 后进入与线圈平面垂直的 匀强磁场，此过程中导线框的 ab边始终与边界 MN 平行，在导线框 第 3页（共 25页） 从抛出到速度减为零的过程中， 以下四个图中能正确反映导线框的速 度与时间关系的是（ ） A． B． C． D． 7．如图所示，光滑金属导轨框架 MON 竖直放置，水平方向的匀强 磁场垂直 MON 平面．金属棒 ab 从∠abO=60°位置由静止释放．在重 力的作用下，金属棒 ab 的两端沿框架滑动．在金属棒 ab由图示位置 滑动到水平位置的过程中，金属棒 ab中感应电流的方向是（ ） A．始终由 a 到 b B．始终由 b 到 a C．先由 a 到 b，再由 b 到 a D．先由 b 到 a，再由 a 到 b 8．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 10：1，b 是原线圈 的中心抽头，电压表 V 和电流表 A 均为理想交流电表，除滑动变阻 器电阻 R 以外其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈 c、d 两端加 第 4页（共 25页） 上交变电压，其瞬时值表达式为 u1=220 sinπt（V）．下列说法中不 正确的是（ ） A．当单刀双掷开关与 a 连接时，电压表的示数为 22V B．t= s时， c、d 两点问的电压瞬时值为 110V C．单刀双掷开关与 a 连接，滑动变阻器触头向上移动的过程中，电 压表和电流表的示数均变小 D．当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时，电压表和电流表的示数均变小 9．目前中国南极考察队队员正在地球南极考察，设想考察队队员在 地球南极附近水平面上驾驶一辆冰车向前行进时，由于地磁场作用， 冰车两端会有电势差，设驾驶员左方电势为 U1，右方电势为 U2，则 以下说法正确的是（ ） A．向着南极点行进时， U1 比 U2 高 B．背着南极点行进时， U1 比 U2 低 C．在水平冰面上转圈时， U1 比 U2 高 D．无论怎样在水平冰面上行进， U1 总是低于 U2 10．如图所示为一正弦式电流通过一电子元件后的波形图， 则下列说 法正确的是（ ） 第 5页（共 25页） A．这也是一种交变电流 B．电流的变化周期是 0.02s C．电流的变化周期是 0.01s D．电流通过 100Ω的电阻时， 1s 内产生热量为 100J 11．机场、车站和重要活动场所的安检门都安装有金属探测器，其探 测金属物的原理简化为： 探测器中有一个通有交变电流的线圈， 当线 圈周围有金属物时， 金属物中会产生涡流， 涡流的磁场反过来影响线 圈中的电流，使探测器报警．设线圈中交变电流的大小为 I、频率为 f，要提高探测器的灵敏度，可采取的措施有（ ） A．增大 I B．减小 f C．增大 f D．同时减小 I 和 f 12．一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说 法正确的是（ ） A．只增大入射光频率，金属逸出功将减小 B．只延长入射光照射时间，光子的最大初动能不变 C．只增大入射光频率，光子的最大初动能增大 D．只增大入射光强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多 二、填空题（每空 3 分；共 12 分） 13．将金属热电阻、 数字电流表、 电源按图连接； 将烧杯装入 的水， 用铁架台固定在加热器上．闭合开关 S，当金属热电阻未放入热水中 时， 电流表示数为 I 1，将金属热电阻放入温水中， 电流表示数为 I 2．将 第 6页（共 25页） 金属热电阻放在热水中，电流表示数为 I3，则 I 1、I2、I 3 的大小关系 是 ________． 14．如图所示，是用来做电磁感应实验装置的示意图，当闭合开关 S 时，发现电流表的指针向左偏转一下后，又回到中央位置．现继续进 行实验：把原线圈插入副线圈的过程中，电流表的指针将 ________； 把原线圈插入副线圈后电流表的指针将 ________；原、副线圈保持不 动，把变阻器滑动片 P 向右移动过程中，电流表的指针将 ________． 三 .计算题：（本题共 4 个题，计 40 分，解答时写出必要的文字说明， 方程式和重要演算步骤， 只写出最后答案的不能得分， 有数值计算的 题，答案中必须明确写出数值和单位） 15．一个氢气球以 4m/s2 的加速度由静止从地面竖直上升， 10s末从 气球上掉下一重物， （1）此重物最高可上升到距地面多高处？ 第 7页（共 25页） （2）此重物从氢气球上掉下后，经多长时间落回到地面？（忽略空 气阻力， g 取 10m/s2） 16．两个质量都是 M=0.4kg 的砂箱 A?B 并排放在光滑的水平桌面上， 一颗质量为 m=0.1kg 的子弹以 v0=140m/s 的水平速度射向 A，如题 7 图所示．射穿 A 后，进入 B 并同 B 一起运动，测得 A、B 落点到桌 边缘的水平距离 SA：SB=1：2，求： （1）沙箱 A 离开桌面的瞬时速度； （2）子弹在砂箱 A?B 中穿行时系统一共产生的热量 Q． 17．竖直放置的光滑 U 形导轨宽 0.5m，电阻不计，置于很大的磁感 应强度是 1T 的匀强磁场中，磁场垂直于导轨平面，如图所示，质量 为 10g，电阻为 1Ω的金属杆 PQ 无初速度释放后， 紧贴导轨下滑 （始 终能处于水平位置） ．问： （1）到通过 PQ 的电量达到 0.2c 时， PQ 下落了多大高度？ （2）若此时 PQ 正好到达最大速度，此速度多大？ （3）以上过程产生了多少热量？ 第 8页（共 25页） 参考答案与试题解析 一、选择题（共 12 小题，其中 1-8 小题为单项选择，每小题 4 分； 9-12 小题为多项选择，选全得 4 分，少选得 2 分，错选得 0 分．） 1．若地球磁场是由于地球带电产生的， 则地球表面带电情况是 （ ） A．正电 B．负电 C．不带电 D．无法确定 【考点】 安培定则． 【分析】 地球内部磁感线由地磁 S 极指向地磁 N 极，地球自西向东 自转，根据右手定则判断电流方向，最后得到电荷的带电情况． 【解答】 解：地球内部磁感线由地磁 S 极指向地磁 N 极，地球自西 向东自转， 根据右手定则判断电流方向为顺时针方向（俯视） ； 而地球转动的方向为自西向东， 电流方向与转动的方向相反， 所以地 球带负电； 故选 B． 2．将一个闭合金属环用丝线悬于 O 点，如图所示．虚线左边有垂直 于纸面向外的匀强磁场， 而右边没有磁场． 下列的现象能够发生的是 （ ） 第 9页（共 25页） A．金属环的摆动不会停下来，一直做等幅摆动 B．金属环的摆动幅度越来越小，小到某一数值后做等幅摆动 C．金属环的摆动会很快停下来 D．金属环最后一次向左摆动时，最终停在平衡位置左侧某一点处 【考点】 电磁感应中的能量转化． 【分析】 首先分析环的运动， 据楞次定律的进行判断感应电流的方向； 从能量守恒的角度分析即可． 【解答】解：当金属环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产 生电流，根据楞次定律得出感应电流的方向，从而阻碍线圈运动，即 有机械能通过安培力做负功转化为内能；当环没有磁通量的变化时， 无感应电流，只有重力做功，环的机械能守恒；据以上可知，环在运 动过程中只有摆进或摆出磁场时有机械能转化为热能， 所以与没有磁 场相比，环会很快静止；故 ABD 错误， C 正确． 故选： C． 3．如图所示， L 为电阻很小的线圈， G1 和 G2 为内阻不计、零点在表 盘中央的电流计．当开关 K 处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右 方，那么，当 K 断开时，将出现（ ） 第10页（共 25页） A．G1 和 G2 的指针都立即回到零点 B．G1 的指针立即回到零点，而 G2 的指针缓慢地回到零点 C．G1 的指针缓慢地回到零点，而 G2 的指针先立即偏向左方，然后 缓慢地回到零点 D．G1 的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而 G2 的指针 缓慢地回到零点 【考点】 自感现象和自感系数． 【分析】 电感总是阻碍其变化．线圈中的电流增大时，产生自感电流 的方向跟原电流的方向相反，抑制增大；线圈中的电流减小时，产生 自感电流的方向跟原电流的方向相同， 抑制减小． 同时当开关闭合时， 两表指针均向右方偏，说明电流计指针向电流流进的方向偏 【解答】 解：当开关断开时，通过线圈的电流变小，导致线圈中产生 瞬间感应电动势，从而阻碍电流的变小，所以使得 G2 的指针缓慢地 回到零点，而 G1 的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点．故 D 正确； 故选： D 4．如图所示， 一条形磁铁从左向右匀速穿过线圈，当磁铁经过 A、B 两位置时，线圈中（ ） 第11页（共 25页） A．感应电流方向相同，感应电流所受作用力的方向相同 B．感应电流方向相反，感应电流所受作用力的方向相反 C．感应电流方向相反，感应电流所受作用力的方向相同 D．感应电流方向相同，感应电流所受作用力的方向相反 【考点】 楞次定律． 【分析】 因磁铁的运动， 导致线圈的磁通量变化， 根据楞次定律可知， 从而确定感应电流的方向．再由左手定则可知，安培力的方向，从而 判定感应电流受力的方向．即可求解． 【解答】 解：当磁铁从 A 到 B 时，导致线圈的磁通量先增加后减小， 由于穿过线圈的磁感线的方向不变， 所以由楞次定律可知， 产生感应 电流的方向必相反． 由楞次定律的相对运动角度来分析，则有： “近则斥，远则吸 ”，当磁 铁靠近时，线圈受到水平向右的安培力；当远离时，线圈受到水平向 右的安培力，故感应电流受的作用力方向相同，故 C 正确， ABD 错 误； 故选 C 5．矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴匀速转动时，线圈 平面跟中性面重合的瞬间，下面的说法中正确的是（ ） A．线圈中的磁通量为零 第12页（共 25页） B．线圈中的感应电动势最大 C．线圈的每一边都不切割磁感线 D．线圈所受的磁场力不为零 【考点】 法拉第电磁感应定律；磁通量． 【分析】 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时， 线圈中产生正弦式电流． 在中性面时， 线圈与磁场垂直， 磁通量最大， 感应电动势为零． 【解答】 解： A、在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大．故 A 错误． B、在中性面时，没有边切割磁感线，感应电动势为零．故 B 错 误． C、在中性面时， 没有边切割磁感线， 且每一边都不切割磁感线， 感应电动势为零，故 C 正确． D、在中性面时，没有边切割磁感线，感应电动势为零，没有感 应电流，则没有磁场力作用，故 D 错误． 故选： C． 6．如图，水平虚线 MN 的上方有一匀强磁场，矩形导线框 abcd 从某 处以 v0 的速度竖直上抛，向上运动高度 H 后进入与线圈平面垂直的 匀强磁场，此过程中导线框的 ab边始终与边界 MN 平行，在导线框 从抛出到速度减为零的过程中， 以下四个图中能正确反映导线框的速 度与时间关系的是（ ） 第13页（共 25页） A． B． C． D． 【考点】 电磁感应中的能量转化． 【分析】 线框进入磁场前做竖直上抛运动，是匀减速直线运动；进入 磁场后，产生感应电流，除重力外，还要受到向下的安培力，根据牛 顿第二定律列式求解出加速度的变化情况后再分析 v﹣t 图象． 【解答】 解：线框进入磁场前做竖直上抛运动，是匀减速直线运动， 其 v﹣t 图象是向下倾斜的直线； 进入磁场后，产生感应电流，除重力外，还要受到向下的安培力，根 据牛顿第二定律，有 mg+FA =ma 其中 FA =BIL I= E=BLv 解得： a=g+ 故进入磁场后做加速度减小的减速运动，故图线逐渐水平； 故选 C． 第14页（共 25页） 7．如图所示，光滑金属导轨框架 MON 竖直放置，水平方向的匀强 磁场垂直 MON 平面．金属棒 ab 从∠abO=60°位置由静止释放．在重 力的作用下，金属棒 ab 的两端沿框架滑动．在金属棒 ab由图示位置 滑动到水平位置的过程中，金属棒 ab中感应电流的方向是（ ） A．始终由 a 到 b B．始终由 b 到 a C．先由 a 到 b，再由 b 到 a D．先由 b 到 a，再由 a 到 b 【考点】 楞次定律． 【分析】 产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化， 对 照条件，分析磁通量是否变化，判断有无感应电流产生．若有，根据 楞次定律判断其方向． 【解答】 解：以 ab 棒与直角滑轨组成的回路为研究对象，当 ab 由图 示位置释放，直到滑到与直角滑轨夹角为 45°位置的过程中，穿过这 回路的磁通量在不断增大， 根据楞次定律可知， 感应电流方向逆时针， 即 b→a； 当越过此位置后，穿过的回路的磁通量在减小，由楞次定律可知，产 生的感应电流为顺时针，即为由 a→b，故 ABC 错误， D 正确． 第15页（共 25页） 故选： D 8．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 10：1，b 是原线圈 的中心抽头，电压表 V 和电流表 A 均为理想交流电表，除滑动变阻 器电阻 R 以外其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈 c、d 两端加 上交变电压，其瞬时值表达式为 u1=220 sinπt（V）．下列说法中不 正确的是（ ） A．当单刀双掷开关与 a 连接时，电压表的示数为 22V B．t= s时， c、d 两点问的电压瞬时值为 110V C．单刀双掷开关与 a 连接，滑动变阻器触头向上移动的过程中，电 压表和电流表的示数均变小 D．当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时，电压表和电流表的示数均变小 【考点】 变压器的构造和原理． 【分析】 变压器的特点：匝数与电压成正比，与电流成反比，输入功 率等于输出功率，结合欧姆定律分析． 【解答】 解： A、当单刀双掷开关与 a 连接时，匝数之比为 10：1， 原线圈两端有效值为 =220V，所以副线圈电压有效值为 22V， 故 A 正确； B、把时间 t 代入瞬时值表达式得电压瞬时值为 155.5V，故 B 错误； 第16页（共 25页） C、滑动变阻器触头向上移动的过程中，电阻增大，电压不变电流减 小，电流表的示数变小，故 C 错误； D、当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时， 匝数之比为 5：1，输出电压增大， 电压表和电流表的示数均变大，故 D 错误； 故选： A 9．目前中国南极考察队队员正在地球南极考察，设想考察队队员在 地球南极附近水平面上驾驶一辆冰车向前行进时，由于地磁场作用， 冰车两端会有电势差，设驾驶员左方电势为 U1，右方电势为 U2，则 以下说法正确的是（ ） A．向着南极点行进时， U1 比 U2 高 B．背着南极点行进时， U1 比 U2 低 C．在水平冰面上转圈时， U1 比 U2 高 D．无论怎样在水平冰面上行进， U1 总是低于 U2 【考点】 导体切割磁感线时的感应电动势． 【分析】 由于地磁场的存在， 当地球南极附近水平面上驾驶一辆冰车 向前行进时，由于地磁场作用，冰车两端会有电势差，相当于金属棒 在切割磁感线一样． 从驾驶员角度看， 磁场向上则由右手定则可判定 冰车左端的电势比右端的电势低． 【解答】 解：根据金属棒在切割磁感线一样．从驾驶员角度看，磁场 向上则由右手定则可判定冰车左端的电势总是比右端的电势低． 无论 冰车向何方向行进，左端总是比右端低． 第17页（共 25页） 故选： BD 10．如图所示为一正弦式电流通过一电子元件后的波形图， 则下列说 法正确的是（ ） A．这也是一种交变电流 B．电流的变化周期是 0.02s C．电流的变化周期是 0.01s D．电流通过 100Ω的电阻时， 1s 内产生热量为 100J 【考点】 交流的峰值、有效值以及它们的关系；正弦式电流的图象和 三角函数表达式． 【分析】 根据方向的变化来确定直流还是交流； 从正弦电流的波形图 直接读出周期，根据 Q=I 2Rt 来求解电流的有效值． 【解答】 解：A、由图象可知，电流大小变化，但方向没有变化，因 此这是直流电，故 A 错误； B、由正弦电流的波形图可知，周期 T=0.02s，故 B 正确， C 错误； D、根据电流的热效应， 电流的有效值为 1A；则通过 100Ω的电阻时， 1s 内产生热量为 Q=I2Rt=100J，故 D 正确； 故选： BD． 第18页（共 25页） 11．机场、车站和重要活动场所的安检门都安装有金属探测器，其探 测金属物的原理简化为： 探测器中有一个通有交变电流的线圈， 当线 圈周围有金属物时， 金属物中会产生涡流， 涡流的磁场反过来影响线 圈中的电流，使探测器报警．设线圈中交变电流的大小为 I、频率为 f，要提高探测器的灵敏度，可采取的措施有（ ） A．增大 I B．减小 f C．增大 f D．同时减小 I 和 f 【考点】 * 涡流现象及其应用． 【分析】 要提高探测器的灵敏度，可增大 I，根据法拉第电磁感应定 律分析探测器的灵敏度与频率的关系． 【解答】 解：增大 I，探测器中产生的感应电流增大，灵活度提高； 增大 f，线圈中交变电流变化加快，根据法拉第电磁感应定律可知， 探测器中产生的感应电流增大，灵活度提高． 故 AC 正确， BD 错误． 故选： AC． 12．一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说 法正确的是（ ） A．只增大入射光频率，金属逸出功将减小 B．只延长入射光照射时间，光子的最大初动能不变 C．只增大入射光频率，光子的最大初动能增大 D．只增大入射光强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多 【考点】 光电效应． 【分析】 金属的逸出功不会随着入射光的频率变化而变化； 第19页（共 25页） 发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率． 根据光电效应方程可知， Ek=hγ﹣W；可知，光电子的最大初动能由 入射光的频率决定， 光的强弱不影响光电子的能量，只影响单位时间内发出光电子的数 目． 【解答】 解：A、逸出功的大小与金属本身有关，即使增大入射光的 频率，金属逸出功也将不变，故 A 错误； B、根据光电效应方程可知， Ek=hγ﹣W；可知当只延长入射光照射时 间，光子的最大初动能不变．故 B 正确； C、根据光电效应方程可知， Ek=hγ﹣W；增大入射光频率，光子的最 大初动能增大，故 C 正确； D、当能够发生光电效应时，增大入射光强度，单位时间内逸出的光 电子数目将增多，故 D 正确． 故选： BCD 二、填空题（每空 3 分；共 12 分） 13．将金属热电阻、 数字电流表、 电源按图连接； 将烧杯装入 的水， 用铁架台固定在加热器上．闭合开关 S，当金属热电阻未放入热水中 时， 电流表示数为 I 1，将金属热电阻放入温水中， 电流表示数为 I 2．将 金属热电阻放在热水中，电流表示数为 I3，则 I 1、I2、I 3 的大小关系 是 I 1＞I2＞I 3 ． 第20页（共 25页） 【考点】 闭合电路的欧姆定律． 【分析】 金属热电阻的阻值随着温度的升高而增大， 根据闭合电路欧 姆定律即可求解． 【解答】解：金属热电阻的阻值随着温度的升高而增大，可知电阻增 大，根据闭合电路欧姆定律知电流减小，所以有： I1＞I 2＞I3． 故答案为： I1＞I 2＞I 3． 14．如图所示，是用来做电磁感应实验装置的示意图，当闭合开关 S 时，发现电流表的指针向左偏转一下后，又回到中央位置．现继续进 行实验： 把原线圈插入副线圈的过程中， 电流表的指针将 向左偏 ； 把原线圈插入副线圈后电流表的指针将 在中央位置 ；原、副线圈 保持不动， 把变阻器滑动片 P 向右移动过程中， 电流表的指针将 向 左偏 ． 【考点】 研究电磁感应现象． 第21页（共 25页） 【分析】 根据题意确定电流表指针偏转方向与磁通量变化的关系， 然 后根据磁通量的变化判断指针的偏转方向． 【解答】 解：当闭合开关 s 时，穿过线圈的磁通量增加，电流表的指 针向左偏转，说明穿过线圈的磁通量增加时，指针向左偏转； （1）把原线圈插入副线圈的过程中，穿过线圈的磁通量增加，电流 表的指针将向左偏； （2）把原线圈插入副线圈后，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应 电流，电流表的指针将在中央位置． （3）原、副线圈保持不动，把变阻器滑动片 P向右移动过程中，通 过原线圈的电流增大，磁场变大，穿过副线圈的磁通量增加，电流表 的指针将向左偏． 故答案为： （1）向左偏； （2）在中央位置； （3）向左偏． 三 .计算题：（本题共 4 个题，计 40 分，解答时写出必要的文字说明， 方程式和重要演算步骤， 只写出最后答案的不能得分， 有数值计算的 题，答案中必须明确写出数值和单位） 15．一个氢气球以 4m/s2 的加速度由静止从地面竖直上升， 10s末从 气球上掉下一重物， （1）此重物最高可上升到距地面多高处？ （2）此重物从氢气球上掉下后，经多长时间落回到地面？（忽略空 气阻力， g 取 10m/s2） 【考点】 竖直上抛运动． 第22页（共 25页） 【分析】 （1）先求出 10s末重物的速度， 重物脱离气球后加速度为 g， 根据速度位移公式求可以上升的高度， 距地面的高度为匀加速上升的 高度与匀减速上升的高度之和； （2）所求时间为重物匀减速上升的时间与匀加速下降的时间之和． 【解答】 解：（1）气球向上加速阶段，有 a1=4 m/s2，t1=10 s， 则上升的高度 H1= a1t = ×4×102 m=200 m 10s末速度 vt=a1t1=4×10 m/s=40 m/s 物体的竖直上抛阶段： a2=﹣g=﹣10 m/s2，v0=vt=40 m/s 上升的高度： H2= = m=80 m 所用时间： t2= = s=4 s 所以重物距地面的最大高度为： Hmax=H1+H2=200 m+80 m=280 m （2）自由下落阶段：加速度 a3=10 m/s2，下落的高度 H3=280 m 下落所用的时间： t3= = s= s≈7.48 s 所以重物从氢气球上掉下后，落回地面所用的时间为： t=t2+t3=4 s+7.48 s=11.48 s． 答：（1）此重物最高可上升到距地面 280m 高处．（2）此重物从氢气 球上掉下后，经 11.48 s时间落回到地面． 16．两个质量都是 M=0.4kg 的砂箱 A?B 并排放在光滑的水平桌面上， 一颗质量为 m=0.1kg 的子弹以 v0=140m/s 的水平速度射向 A，如题 7 第23页（共 25页） 图所示．射穿 A 后，进入 B 并同 B 一起运动，测得 A、B 落点到桌 边缘的水平距离 SA：SB=1：2，求： （1）沙箱 A 离开桌面的瞬时速度； （2）子弹在砂箱 A?B 中穿行时系统一共产生的热量 Q． 【考点】 动量守恒定律；功能关系． 【分析】 （1）子弹在与 AB 木块作用时，不受外力，动量守恒，根据 动量守恒定律列出方程， AB 两木块离开桌面后做平抛运动，根据平 抛运动的规律得到两个初速度的关系，联立求解即可． （2）根据能量的转化和守恒关系得子弹在穿过 A 和射进 B 时产生的 热量． 【解答】 解：（1）在子弹穿过 A 进入 B 的过程中， AB 和子弹组成的 系统满足动量守恒定律， 设 A、B 离开桌面的瞬时速度分别为 vA、vB， 规定子弹初速度方向为正，则有： mv0=Mv A+（m+M）vB⋯① 离开桌面后， A、B 分别做平抛运动，则 vA：vB=SA：SB⋯② 联立 ①② 并代入数据解得： vA =10m/s，vB=20m/s （2）子弹在砂箱 A?B 中穿行的过程，系统满足能量守恒则： ⋯③ 代入数据解得： Q=860J 答：（1）沙箱 A 离开桌面的瞬时速度为 10m/s； 第24页（共 25页） （2）子弹在砂箱 A?B 中穿行时系统一共产生的热量 Q 为 860J． 17．竖直放置的光滑 U 形导轨宽 0.5m，电阻不计，置于很大的磁感 应强度是 1T 的匀强磁场中，磁场垂直于导轨平面，如图所示，质量 为 10g，电阻为 1Ω的金属杆 PQ 无初速度释放后， 紧贴导轨下滑 （始 终能处于水平位置） ．问： （1）到通过 PQ 的电量达到 0.2c 时， PQ 下落了多大高度？ （2）若此时 PQ 正好到达最大速度，此速度多大？ （3）以上过程产生了多少热量？ 【考点】 导体切割磁感线时的感应电动势． 【分析】 （1）应用二级结论 q= 可以直接得到通过 PQ 的电量达 到 0.2C 时， PQ 下落高度． （2）PQ 在下落中受到安培力和重力，安培力与速度有关，方向向上 且逐渐增大，故当安培力等于重力时 PQ 速度最大，由此可得 PQ 的 最大速度． （3）PQ 下落过程中重力势能转化为动能和电热， 故由能量守恒可得 PQ 下落过程产生的热量． 【解答】 解：（1）由电量 q= = = ，解得： h= = m=0.4m． 第25页（共 25页） （2）安培力等于重力时 PQ 速度最大，即： =mg， 解得： v= = m/s=0.4m/s． （3）由能量守恒定律，产生的热量为： Q=mgh﹣ mv2=10×10﹣3×10×0.4﹣ ×10×10﹣ 3×0.42=0.0392（J）． 答： （1）到通过 PQ 的电量达到 0.2c 时， PQ 下落了 0.4m． （2）若此时 PQ 正好到达最大速度，此速度为 0.4m/s． （3）以上过程产生了 0.0392J的热量．