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如圖所示，在坐標xoy平面內(nèi)存在B=2.0T的勻強磁場，OA與OCA為置于豎直平面內(nèi)的光滑金屬導軌，其中OCA滿足曲線方程x=0.50sin

π

5

y(m)，C為導軌的最右端，導軌OA與OCA相交處的O點和A點分別接有體積可忽略的定值電阻R₁和R₂，其R₁=4.0Ω、R₂=12.0Ω．現(xiàn)有一足夠長、質(zhì)量m=0.10kg的金屬棒MN在豎直向上的外力F作用下，以v=3.0m/s的速度向上勻速運動，設(shè)棒與兩導軌接觸良好，除電阻R₁、R₂外其余電阻不計，g取10m/s²．
求：
（1）金屬棒MN在導軌上運動時感應電流的最大值；
（2）外力F的最大值；
（3）金屬棒MN滑過導軌OC段，整個回路產(chǎn)生的熱量．

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如圖所示，在坐標xoy平面內(nèi)存在B=2.0T的勻強磁場，OA與OCA為置于豎直平面內(nèi)的光滑金屬導軌，其中OCA滿足曲線方程x=0.50sin

π

5

y(m)，C為導軌的最右端，導軌OA與OCA相交處的O點和A點分別接有體積可忽略的定值電阻R₁和R₂，其R₁=4.0Ω、R₂=12.0Ω．現(xiàn)有一足夠長、質(zhì)量m=0.10kg的金屬棒MN在豎直向上的外力F作用下，以v=3.0m/s的速度向上勻速運動，設(shè)棒與兩導軌接觸良好，除電阻R₁、R₂外其余電阻不計，g取10m/s²．
求：
（1）金屬棒MN在導軌上運動時感應電流的最大值；
（2）外力F的最大值；
（3）金屬棒MN滑過導軌OC段，整個回路產(chǎn)生的熱量．

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Ⅰ卷：共40分，每小題4分。每小題全選對的得4分，錯選或不選的得0分。

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

B

B

B

D

A

A

C

A

C

D

Ⅱ卷：共60分。

11――13題16分，答案正確的按各題分數(shù)得分，答錯或不答的均得0分。

題號

答案

分數(shù)

11

ACGEF

3分

12

（1）0―0.6A；0―3V；R₁

每空1分，共3分

(2) 圖略

2分

(3)1.5；0.50

每空1分，共2分

13

（1）0.600

2分

（2）

2分

（3）

2分

14――18題共44分。

題號

答案及評分標準

分數(shù)

14

(7分)

（1）物塊沿斜面下滑受到重力和斜面支持力，由牛頓第二定律。得小滑塊沿斜面運動的加速度a

a=F/m      a=m/s²

滑塊沿斜面由A到B的位移為 =10m

滑塊由A到B做勻加速運動的時間為t

   得s

（2）滑塊到達斜面底端時速度達到最大

=10m/s

重力的最大功率為   

P_m=100W

2分

2分

1分

1分

1分

15

（8分）

（1）飛船繞地球做勻速圓周運動的加速度為a，飛船質(zhì)量為m₁,由萬有引力定律和牛頓第二定律得

          ①

 由物體在地球表明受到的萬有引力近似等于物體重力得

         ②

由①②式得 

（2）大西洋星繞地球做勻速圓周運動的速度為v、質(zhì)量為m₂，由萬有引力定律和牛頓第二定律，得

   ③

=6R

由②③式得

2分

1分

1分

2分

2分

16

(9分)

⑴帶電微粒經(jīng)加速電場加速后速度為v，根據(jù)動能定理

=1.0×10⁴m/s

⑵帶電微粒在偏轉(zhuǎn)電場中只受電場力作用，做類平拋運動。在水平方向微粒做勻速直線運動

水平方向：

帶電微粒在豎直方向做勻加速直線運動，加速度為a，出電場時豎直方向速度為v₂

豎直方向：

由幾何關(guān)系

     得U₂ =100V

⑶帶電微粒進入磁場做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，設(shè)微粒軌道半徑為R，由幾何關(guān)系知

設(shè)微粒進入磁場時的速度為v^/

由牛頓運動定律及運動學規(guī)律

    得 ，

B=0.1T

若帶電粒子不射出磁場，磁感應強度B至少為0.1T。

1分

1分

1分

1分

1分

1分

1分

1分

1分

17

(9分)

（1）金屬棒MN沿導軌豎直向上運動，進入磁場中切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢。當金屬棒MN勻速運動到C點時，電路中感應電動勢最大，產(chǎn)生的感應電流最大。

金屬棒MN接入電路的有效長度為導軌OCA形狀滿足的曲線方程中的x值。因此接入電路的金屬棒的有效長度為

     L_m=x_m=0.5m

      E_m=3.0V

      且            

A

(2)金屬棒MN勻速運動中受重力mg、安培力F_安、外力F_外作用

N

N

（3）金屬棒MN在運動過程中，產(chǎn)生的感應電動勢

有效值為 

金屬棒MN滑過導軌OC段的時間為t

      m

s 

滑過OC段產(chǎn)生的熱量       J

1分

1分

1分

1分

1分

1分

1分

1分

1分

18

(11分)

(1)子彈射穿物塊A后，A以速度v_A沿桌面水平向右勻速運動，離開桌面后做平拋運動

      t=0.40s

A離開桌邊的速度      

=5.0m/s

設(shè)子彈射入物塊B后，子彈與B的共同速度為v_B，子彈與兩物塊作用過程系統(tǒng)動量守恒：

B離開桌邊的速度=10m/s

（2）設(shè)子彈離開A時的速度為，子彈與物塊A作用過程系統(tǒng)動量守恒：

m/s

子彈在物塊B中穿行的過程中，由能量守恒

         ①

子彈在物塊A中穿行的過程中，由能量守恒

          ②

由①②解得m

（3）子彈在物塊A中穿行的過程中，物塊A在水平桌面上的位移為s₁,根據(jù)動能定理

                         ③

子彈在物塊B中穿行的過程中，物塊B在水平桌面上的位移為s₂，根據(jù)動能定理

                          ④

由②③④解得物塊B到桌邊的最小距離

s_min=2.5×10^-2m

1分

1分

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1分

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