2020学年高二物理6月学生学业能力调研试题（小卷） 人教 目标版

2020学年高二物理6月学生学业能力调研试题（小卷） 人教 目标版

‎2019第二学期高二物理（6月附加题）‎ ‎ 学生学业能力调研卷 ‎ 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＝0.3 m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＝0.4 T、方向竖直向上和B2＝1 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场。电阻R＝0.3 Ω、质量m1＝0.1 kg、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，绳上穿有质量m2＝0.05 kg的小环。已知小环以a＝6 m/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＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝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。‎ - 4 -‎ ‎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、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．‎ - 4 -‎ ‎2019第二学期高二物理（6月附加题）‎ 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＝0.2 N ‎(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＝2I1‎ R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＝B2lv F＋m1gsin θ＝B2Il 拉力的瞬时功率为P＝Fv 联立以上方程，代入数据得P＝2 W。‎ ‎[答案]　(1)0.2 N　(2)2 W ‎2.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=1.5 N （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 ‎ - 4 -‎ ‎（3）由v-t图象可知，线框进入磁场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==1.0 m/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=1.0 m/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，设线框全部离开磁场区域时的速度为v3 由v＝v0-得v3= v2-=-1.0 m/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==0.40 J 线框向下运动进入磁场的过程中产生的焦耳热Q2= =0.05 J - 4 -‎