北京市各地區(qū)2023年高考物理模擬（二模）題題型匯編-03解答題2

北京市各地區(qū)2023年高考物理模擬（二模）題按題型分類匯

編-03解答題2

一、解答題

1.（2023屆北京市朝陽區(qū)高三下學期二模物理試題）如圖所示，傾角6=37。、高度

∕z=0.6m的斜面與水平面平滑連接。小木塊從斜面頂端由靜止開始滑下，滑到水平面上

的A點停止。已知小木塊的質(zhì)量加=Ikg,它與斜面、水平面間的動摩擦因數(shù)均為〃=0.5,

重力加速度g=10m∕s20sin37°=0.6,cos37°=0.8?求：

（1）小木塊在斜面上運動時的加速度大小“；

（2）小木塊滑至斜面底端時的速度大小也

2.（2023屆北京市朝陽區(qū)高三下學期二模物理試題）如圖所示，。點左側(cè)水平面粗糙,

右側(cè)水平面光滑。過O點的豎直虛線右側(cè)有一水平向左、足夠大的勻強電場，場強大小

為E。一質(zhì)量為〃?、電荷量為+4的絕緣物塊，從O點以初速度%水平向右進入電場。

求：

（1）物塊向右運動離。點的最遠距離心

（2）物塊在整個運動過程中受到靜電力的沖量I的大小和方向；

（3）物塊在整個運動過程中產(chǎn)生的內(nèi)能。。

r<----------------

///////.

O

3.（2023屆北京市朝陽區(qū)高三下學期二模物理試題）利用物理模型對問題進行分析，

是重要的科學思維方法。

（1）原子中的電子繞原子核的運動可以等效為環(huán)形電流。設(shè)氫原子核外的電子以角速

度0繞核做勻速圓周運動，電子的電荷量為e,求等效電流/的大小。

（2）如圖所示，由絕緣材料制成的質(zhì)量為相、半徑為R的均勻細圓環(huán)，均勻分布總電

荷量為Q的正電荷。施加外力使圓環(huán)從靜止開始繞通過環(huán)心且垂直于環(huán)面的軸線加速轉(zhuǎn)

動，角速度”隨時間，均勻增加，即0=力（2為已知量）。不計圓環(huán)上的電荷作加速運

動時所產(chǎn)生的電磁輻射。

a.求角速度為g時圓環(huán)上各點的線速度大小V以及此時整個圓環(huán)的總動能「；

b.圓環(huán)轉(zhuǎn)動同樣也形成等效的環(huán)形電流，已知該電流產(chǎn)生的磁場通過圓環(huán)的磁通量與

該電流成正比，比例系數(shù)為k（A為已知量）。由于環(huán)加速轉(zhuǎn)動形成的瞬時電流及其產(chǎn)生

的磁場不斷變化，圓環(huán)中會產(chǎn)生感應電動勢，求此感應電動勢的大小E；

c.設(shè)圓環(huán)轉(zhuǎn)一圈的初、末角速度分別為明和例，則有媛-就=4π4.請在a、b問的

基礎(chǔ)上，通過推導證明圓環(huán)每轉(zhuǎn)一圈外力所做的功W為定值。

4.（2023屆北京市朝陽區(qū)高三下學期二模物理試題）無處不在的引力場，構(gòu)建出一幅

和諧而神秘的宇宙圖景。

（1）地球附近的物體處在地球產(chǎn)生的引力場中。地球可視為質(zhì)量分布均勻的球體。已

知地球的質(zhì)量為引力常量為G。請類比電場強度的定義，寫出距地心r處的引力場

強度g的表達式。（已知，大于地球半徑，結(jié)果用M、G和r表示）

（2）物體處于引力場中，就像電荷在電場中具有電勢能一樣，具有引力勢能。

中國科學院南極天文中心的巡天望遠鏡追蹤到由孤立的雙中子星合并時產(chǎn)生的引力波。

已知該雙中子星的質(zhì)量分別為叫、m2,且保持不變。在短時間內(nèi)，可認為雙中子星繞

二者連線上的某一點做勻速圓周運動。請分析說明在合并過程中，該雙中子星系統(tǒng)的引

力勢能、運動的周期T如何變化。

（3）我們可以在無法獲知銀河系總質(zhì)量的情況下，研究太陽在銀河系中所具有的引力

勢能。通過天文觀測距銀心（即銀河系的中心）為r處的物質(zhì)繞銀心的旋轉(zhuǎn)速度為％

2

根據(jù)g=L,可得到銀河系在該處的引力場強度g的數(shù)值，并作出圖像，如圖所

r

示。已知太陽的質(zhì)量加=2.0xl0R>kg,太陽距離銀心4=2.5xl（）2°m°

2

a.某同學根據(jù)表達式g=L認為：引力場強度g的大小與物質(zhì)繞銀心的旋轉(zhuǎn)速度一成

r

試卷第2頁，共10頁

正比，與到銀心的距離;?成反比。請定性分析說明該同學的觀點是否正確。

b.將物質(zhì)距銀心無窮遠處的引力勢能規(guī)定為零，請利用題中信息估算太陽所具有的引

/(1020m)

5.（2023屆北京市西城區(qū)高三下學期二模物理試題）如圖所示，電子從燈絲K發(fā)出（初

速度不計），在KA間經(jīng)加速電壓Ul加速后，從A板中心小孔射出，進入由M、N兩個

水平極板構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電場，M、N兩板間的距離為d,電壓為U2,板長為L電子進入

偏轉(zhuǎn)電場時的速度與電場方向垂直，射出時沒有與極板相碰。已知電子的質(zhì)量為，"，電

荷量為e,不計電子的重力及它們之間的相互作用力。求：

（1）電子穿過A板小孔時的速度大小V；

（2）電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時垂直極板方向偏移的距離y；

（3）電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時的速度方向。

廠

o+

6.（2023屆北京市西城區(qū)高三下學期二模物理試題）圖1所示是一種叫“旋轉(zhuǎn)飛椅”的游

樂項目，將其結(jié)構(gòu)簡化為圖2所示的模型。長L=3m的鋼繩一端系著座椅，另一端固定

在半徑r=3m的水平轉(zhuǎn)盤邊緣。轉(zhuǎn)盤可繞穿過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)盤靜止時，鋼繩

沿豎直方向自由下垂；轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時，鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi)，與豎直方向的

夾角0=37。。將游客和座椅看作一個質(zhì)點，質(zhì)量m=50kg。不計鋼繩重力和空氣阻力，

重力加速度g=10m∕s2。（sin37=0.6,cos37=0.8）

（1）當轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時，求游客和座椅做圓周運動

a.向心力的大小E,;

b.線速度的大小v。

（2）求游客由靜止到隨轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動的過程中，鋼繩對游客和座椅做的功W。

圖1圖2

7.（2023屆北京市西城區(qū)高三下學期二模物理試題）電動機是第二次科技革命中的最

重要的發(fā)明之一，在生產(chǎn)、生活中起著極為重要的作用。

（1）直流電動機的工作原理可以簡化為圖1所示的模型。在豎直向下的磁感應強度為

8的勻強磁場中，兩根足夠長的平行金屬軌道PQ固定在水平面內(nèi)，相距為3電

阻不計。質(zhì)量為〃?、電阻為R的金屬導體棒H垂直于MMPQ放在軌道上，與軌道接

觸良好。軌道左端接有直流電源，電源電動勢為E、內(nèi)阻不計。閉合開關(guān)S,導體棒從

靜止開始運動。在導體棒運動過程中，導體棒上的電流/與速度V的大小關(guān)系滿足

/=J=,導體棒始終受到大小為了的阻力作用。求：

a、閉合S瞬間，導體棒受到的安培力的大小尸°；

b、導體棒速度為V時，導體棒加速度的大小

（2）某興趣小組根據(jù)直流電動機的工作原理設(shè)計了模型飛機的電磁彈射裝置。如圖2

所示，用于彈射模型飛機的線圈位于導軌間的輻向磁場中，其所在處的磁感應強度大小

均為B,線圈可沿導軌滑動。開關(guān)接通，電動勢為E、內(nèi)阻不計的電源與線圈連接，線

圈推動飛機從靜止開始加速，運動過程中線圈和飛機受到的總阻力恒為八線圈總電阻

為R,匝數(shù)為〃，每匝周長為

a、若導軌足夠長，求飛機能夠獲得的最大速度％。

b,為了讓線圈在模型飛機彈出后盡快停下來，該小組在圖2的基礎(chǔ)上改進了電路。如

圖3所示，單刀雙擲開關(guān)接通1,線圈推動飛機加速；飛機彈出后，將單刀雙擲開關(guān)接

通2,讓線圈減速。請說明這一設(shè)計的原理。

試卷第4頁，共10頁

8.（2023屆北京市西城區(qū)高三下學期二模物理試題）建立物理模型是解決實際問題的

重要方法。

（1）如圖1所示，圓和橢圓是分析衛(wèi)星運動時常用的模型。已知，地球質(zhì)量為半

徑為上萬有引力常量為G。

a、衛(wèi)星在近地軌道I上圍繞地球的運動，可視做勻速圓周運動，軌道半徑近似等于地

球半徑。求衛(wèi)星在近地軌道I上的運行速度大小丫。

b、在P點進行變軌操作，可使衛(wèi)星由近地軌道I進入橢圓軌道H、衛(wèi)星沿橢圓軌道運

動的情況較為復雜，研究時我們可以把橢圓分割為許多很短的小段，衛(wèi)星在每小段的運

動都可以看作是圓周運動的一部分（如圖2所示）。這樣，在分析衛(wèi)星經(jīng)過橢圓上某位

置的運動時，就可以按其等效的圓周運動來分析和處理。衛(wèi)星在橢圓軌道∏的近地點尸

的速度為W，在遠地點D的速度為v2,遠地點D到地心的距離為心根據(jù)開普勒第二定

律（對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等）可知

匕R=v2r,請你根據(jù)萬有引力定律和牛頓運動定律推導這一結(jié)論。

（2）在科幻電影《流浪地球》中有這樣一個場景：地球在木星的強大引力作用下，加

速向木星靠近，當?shù)厍蚺c木星球心之間的距離小于某個值d時，地球表面物體就會被木

星吸走，進而導致地球可能被撕裂。這個臨界距離d被稱為“洛希極限”。己知，木星和

地球的密度分別為生和夕，木星和地球的半徑分別為RO和R,且dR.請據(jù)此近似

推導木星使地球產(chǎn)生撕裂危險的臨界距離4—“洛希極限”的表達式?！咎崾荆寒擷很小

9.（2023屆北京市東城區(qū)高三下學期二模物理試題）一個質(zhì)量為機的物體，在光滑水

平面上向左做勻加速直線運動。某時刻物體的速度為盯，經(jīng)過一段時間加，速度變?yōu)閂2。

（1）求物體的加速度大小4；

（2）若物體所受合力為凡在?r時間內(nèi)動量的變化量為根據(jù)牛頓第二定律推導即

與尸的關(guān)系；

（3）若物體繼續(xù)向左運動與豎直墻壁發(fā)生碰撞。碰前瞬間物體的速度大小為7m∕s,碰

后物體以6m∕s的速度反向運動。碰撞時間為0.05s,已知w=0.5kg,求碰撞過程中墻壁

對物體的平均作用力。

10.（2023屆北京市東城區(qū)高三下學期二模物理試題）如圖所示，粗細均勻的導線制成

的單匝正方形閉合線框外〃，邊長為L,總電阻為R。將其置于磁感應強度大小為8、

方向垂直于紙面向里的水平勻強磁場上方〃處。線框由靜止開始自由下落，線框平面保

持在豎直平面內(nèi)，且Cd邊始終與水平的磁場邊界平行。當Cd邊剛進入磁場時，線框加

速度恰好為零。已知重力加速度為g。在線框進入磁場過程中，求：

（1）線框中產(chǎn)生的感應電動勢大小E,及〃兩點間的電勢差U；

（2）線框的質(zhì)量Mt;

（3）通過線框的電荷量如

××××X

XXXXX

×××××

×××X×

11.（2023屆北京市東城區(qū)高三下學期二模物理試題）利用物理模型對問題進行分析，

是重要的科學思維方法。

如圖所示，長為L的均勻細桿的一端固定一個小球，另一端可繞垂直于桿的光滑水平軸

O轉(zhuǎn)動。已知小球質(zhì)量為w,桿的質(zhì)量為血2。小球可視為質(zhì)點。

（1）若桿的質(zhì)量與小球質(zhì)量相比可以忽略。把桿拉到水平位置后，將小球無初速度釋

放。

a.當桿轉(zhuǎn)動至與水平方向成6?角時（夕＜90）,求小球的角速度3。

b.若只增加桿的長度，小球由靜止開始運動到最低點的過程中，所用時間是變長還是

變短，通過分析定性說明。

（2）若桿的質(zhì)量與小球質(zhì)量相比不能忽略。已知桿在繞。點轉(zhuǎn)動時，其動能的表達式

試卷第6頁，共10頁

為

E=-nfωβU.

k6

a.請你利用單位制的知識，判斷a、8、y的數(shù)值。

b.把桿拉到水平位置后，將小球無初速度釋放，當桿轉(zhuǎn)動至與水平方向成。角時

（”90）,求小球的角速度

12.（2023屆北京市東城區(qū)高三下學期二模物理試題）在勻強磁場中放置一個截面為矩

形的通電導體或半導體薄片，當磁場方向與電流方向垂直時，在與磁場、電流方向都垂

直的方向上出現(xiàn)電勢差，這個現(xiàn)象稱為霍爾效應，產(chǎn)生的電勢差稱為霍爾電勢差或霍爾

電壓UH?；魻栯妷号c電流之比稱為霍爾電阻R”。

（1）圖中所示的半導體薄片的厚度為d，薄片中自由電荷的電荷量為4，單位體積內(nèi)的

自由電荷數(shù)為〃。磁感應強度大小為瓦請你推導霍爾電阻RH的表達式。

（2）在發(fā)現(xiàn)霍爾效應約100年后，科學家又發(fā)現(xiàn)某些半導體材料的霍爾電阻，在低溫

和強磁場下，與外加磁場的關(guān)系出現(xiàn)一個個的“平臺”，在平臺處霍爾電阻嚴格等于一個

即RH=J

常數(shù)除以正整數(shù),，其中〃為普朗克常數(shù)，e為電子電荷量，i為正整數(shù)，這

個現(xiàn)象被稱為整數(shù)量子霍爾效應。在環(huán)境溫度小于4K時，霍爾電阻HH與外加磁場的磁

感應強度8的關(guān)系圖像如圖乙所示。由于量子霍爾電阻只與基本物理常數(shù)有關(guān)，國際計

量委員會推薦在世界范圍內(nèi)用量子電阻標準替代實物電阻標準，以避免實物電阻阻值因

環(huán)境影響而變化。由于霍爾電阻與實物電阻的定義并不相同，因此需要利用一些方法才

可以將量子霍爾電阻標準電阻值“傳遞”給實物電阻?！皞鬟f”的一種方法叫“電位差計比

較法”，其原理可簡化為圖丙所示電路，把可調(diào)實物電阻與量子霍爾電阻串聯(lián)，用同一

個電源供電，以保證通過兩個電阻的電流相等。通過比較霍爾電勢差與實物電阻兩端的

電勢差，即可達到比較霍爾電阻與實物電阻阻值的目的。

某次實驗時，霍爾元件所處環(huán)境溫度為L5K,磁感應強度大小為8T,此時a、b兩

點間的霍爾電勢差與c、d兩點間的電勢差相等。若九=6.63XlO"J?s,e=1.6×10'9Co

通過分析，計算該實物電阻的阻值RS（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

h

b.如果要通過量子霍爾效應“傳遞”出一個阻值為的標準實物電阻，請你說明操作思

37

路。

13.（2023屆北京市豐臺區(qū)高三下學期二模物理試題）如圖所示，質(zhì)量為，〃的物體在水

平恒力尸的作用下，沿水平面從A點加速運動至B點，A、B兩點間的距離為物體與

水平面間的動摩擦因數(shù)為〃，重力加速度為g。在物體從A點運動到B點的過程中，求:

（1）物體的加速度大小4；

（2）恒力F對物體做的功W；

（3）此過程中物體速度由W變化到匕，請根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式，推導合力

對物體做的功與物體動能變化的關(guān)系。

14.（2023屆北京市豐臺區(qū)高三下學期二模物理試題）如圖所示，兩根間距為/的平行

金屬導軌在同一水平面內(nèi)，質(zhì)量為加的金屬桿匕垂直放在導軌上。整個裝置處于磁感應

強度為8的勻強磁場中，磁場方向與金屬桿垂直且與導軌平面成。角斜向上。閉合開關(guān)

S,當電路電流為/時，金屬桿仍處于靜止狀態(tài)，重力加速度為g。求：

（1）金屬桿時受到的安培力大小F；

（2）導軌對金屬桿功的支持力大小N；

（3）滑動變阻器的滑片P向右移動，金屬桿浦受到的支持力減小，金屬桿H仍保持

靜止。某同學認為：由于金屬桿仍受到的支持力減小，所以它受到的摩擦力減小。你

是否同意該同學的說法，請分析說明。

15.（2023屆北京市豐臺區(qū)高三下學期二模物理試題）如圖所示，真空中4、B兩點分

別固定電荷量均為+Q的兩個點電荷，。為4、8連線的中點，C為A、B連線中垂線上

試卷第8頁，共10頁

的一點，C點與A點的距離為r,AC與AB的夾角為。，中垂線上距離A點為X的點的

電勢為*=2&2（以無窮遠處為零電勢點）。一個質(zhì)量為機的點電荷（其電荷量遠小于

X

Q）,以某一速度經(jīng)過C點，不計點電荷的重力，靜電力常量為A。

（1）畫出C點的電場強度方向；

（2）若經(jīng)過C點的點電荷的電荷量為+4,速度方向由C指向0,要讓此點電荷能夠到

達。點，求其在C點的速度最小值%；

（3）若經(jīng)過C點的點電荷的電荷量為一＜7,要讓此點電荷能夠做過C點的勻速圓周運動,

求其在C點的速度V的大小和方向。

16.（2023屆北京市豐臺區(qū)高三下學期二模物理試題）物理源自生活，生活中處處有物

理。

清洗玻璃杯外表面時，水流與玻璃杯表面的粘滯力會影響水流下落的速度，并使水流沿

著玻璃杯的外表面流動，如圖所示。已知該水龍頭水流的流量為。（單位時間內(nèi)流出水

的體積），水龍頭內(nèi)徑為。。

（1）求水流出水龍頭的速度%；

（2）現(xiàn)用該水龍頭清洗水平放置的圓柱形玻璃杯，柱狀水流離開水龍頭，下落高度為

h,與玻璃杯橫截面圓心。處于同一水平面時，開始貼著玻璃杯外表面流動，經(jīng)過一段

時間后達到如圖所示的穩(wěn)定狀態(tài)。水流經(jīng)過玻璃杯的最低點A時，垂直于速度方向的橫

截面可認為是寬度為d的矩形。水流在A點沿水平方向離開玻璃杯，落至水池底部B點,

落點B到A點正下方C點的距離為X,Ae豎直高度為“（，遠大于玻璃杯表面水流厚

度）。已知水池底面為水平面，不考慮空氣阻力的影響，且認為下落過程水不散開，水

的密度為。，玻璃杯的外半徑為R,重力加速度為g,求：

a水流在A點還未離開玻璃杯時，豎直方向上單位面積受到的合力大小Fi

員達到穩(wěn)定狀態(tài)后，f時間內(nèi)玻璃杯對水流的作用力所做的功W。

試卷第10頁，共10頁

參考答案:

1.(1)2m∕s2;(2)2m/s；(3)0.4m

【詳解】（1）小木塊在斜面上運動時，由牛頓第二定律可知

mgSine-μmgcosθ=ma

解得加速度大小

a-2m∕s2

（2）根據(jù)

八20

Sine

可得小木塊滑至斜面底端時的速度大小

v=2m∕s

（3）小木塊在水平面上運動時的加速度

G=ZZg=5rn∕s2

運動的距離

X=?v=0.4m

2a

2.（1）L=p?;（2）/=-2∕wv0,其方向與%方向相反；（3）Q=^-mvl

2qE2

【詳解】（1）物塊向右減速運動，根據(jù)動能定理有

12

-qEL=0--mv^

得

T

（2）?。シ较驗檎较?，由于物塊從出發(fā)到返回出發(fā)點的過程中，靜電力做功為零，所以返

回出發(fā)點時的速度

V=-V0

根據(jù)動量定理有

I=mv-mv｛）

得

1=-2ΛWV0

答案第1頁，共13頁

負號表示其方向與％方向相反。

(3)在物塊運動的全過程中，根據(jù)能量守恒有

12

3.(1)—；(2)a.V=Rco,-ιnR2co''；b..°.；c.見解析

2π22π

【詳解】(1)等效電流的大小為

eeeω

1r=—=——=—

T網(wǎng)2兀

ω

(2)a.角速度為例時圓環(huán)上各點的線速度大小為

V=R(V

整個圓環(huán)的總動能為

Ek=—mv1=?mR1ω1

*22

b.角速度。隨時間/均勻增加，即。=加，則等效電流為

7,QR

I=-------

2π

磁通量與該電流成正比，比例系數(shù)為上根據(jù)法拉第電磁感應定律有

E_ΔΦ_kQλt_kQλ

?r2πt2π

c.圓環(huán)轉(zhuǎn)一圈的初、末動能分別為

222

EH=?mRω0,Ek2=?mRω,'

根據(jù)動能定理有

W=-mR2ω;--mR1ωT=1πλmRi

2'2。l

可知圓環(huán)每轉(zhuǎn)一圈外力所做的功W為定值。

4.(1)g=絲；(2)系統(tǒng)的引力勢能減小,運動的周期減??；(3)a.見解析；b.Ep≈6.25×10*J

rp

【詳解】(1)根據(jù)類比，有

Mm

F0^√^GM

g=—=--------=~~

mm廠

(2)在電場中，在只有電場力做功時，當電場力做正功，電荷的電勢能減小，動能增加，

二者之和保持不變；當電場力做負功，電荷的電勢能增加，動能減小，二者之和保持不變。

類比可知，在合并過程中，中子星受到的引力做了正功，則該中子星系統(tǒng)的引力勢能將減小,

答案第2頁，共13頁

由于引力勢能和動能之和保持不變，則中子星的動能將增加，線速度將增大，同時由于運動

半徑的減小，所以運動的周期T將減小。

(3)a.根據(jù)引力場強度的定義及萬有引力提供向心力可得

CMmV2

Fg-,n~

g=-==

mmm

整理得

V2

S=G-=—

rr

由上式可知，引力場強度g的大小與銀心質(zhì)量M成正比，與到銀心的距離平方產(chǎn)成反比。

2

表達式g=匕只能作為一個替換的計算式使用，不能用于定性分析引力場強度g的變化性

質(zhì)，因為它沒有表達出引力場強度g的產(chǎn)生原因。

b?根據(jù)引力勢能與動能之和保持不變可知，如果將物質(zhì)距銀心無窮遠處的引力勢能規(guī)定為

零，則太陽在當前位置所具有的動能，就等于太陽在銀河系中所具有的引力勢能穌。由公

式

V2

S=-

r

可得太陽的速度平方為

/=Sra

由圖可知，在"=2.5χl()2°m時，?≈2.5xlO-'om∕s2,所以太陽的引力勢能為

240

En=￡,=?wv≈6.25×10J

pk2

5.(1)J攻；(2)(3)速度方向與水平方向夾角6=arctan咨y,斜向右下方

Vm4U∕2U?d

【詳解】(1)根據(jù)動能定理

,,1

U.e=-mv2

12

解得

V=蹤

(2)進入偏轉(zhuǎn)電場后做類平拋運動

L=Vt

答案第3頁，共13頁

U.e

——二ma

d

聯(lián)立解得

UI3

y=—2-

?4U、d

(3)設(shè)速度與水平方向夾角為仇則

U2eL

tan.=生=血」=〃絲=UJ

VVdmv2ZU，

則

UL

θzι-arctan-=2-

2U、d

斜向右下方。

6.(1)a,375N,b.6m/s；(2)12(X)J

【詳解】(1)對游客和座椅一起受力分析如下圖所示

根據(jù)受力分子可知游客和座椅做圓周運動所需要的向心力為

Fn=∕ngtan6>=50×10×∣N=375N

從根據(jù)幾何關(guān)系可知游客和座椅zuo2圓周運動的半徑為

R=r+Lsinθ=3×0.6m=4.8m

由

2

匕=加一

r

代入數(shù)據(jù)得

v=6m∕s

(2)游客和座椅由靜止到隨轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動得過程，根據(jù)功能關(guān)系有

12

W-mgL(↑-cos0)=-mv^

代入數(shù)據(jù)解得

答案第4頁，共13頁

W=I200J

BLEBL(E-BLy)

7.(Da.片=----；b.a

RmR』⑵a?'=M-島;b-見解析

【詳解】（1）a.閉合S瞬間,根據(jù)閉合電路歐姆定律有

0R

導體棒受到的安培力的大小

口,.BLE

FO=BrIOL=-

Kir

b.導體棒速度為U時，反電動勢為

E=BLv

導體棒受到的安培力的大小

F=BIL

由牛頓第二定律可得導體棒加速度的大小

F-fBL（E-BLV）f

a=-----=---------------

mmRm

（2）a.當飛機與線圈組成的系統(tǒng)受到的安培力與阻力大小相等時，飛機的速度達到最大,

則有

E-nBLv

1—m

R

線圈受到的安培力為

F=nBΓL

由

F=f

可得

EfR

%=嬴一凝F

b.飛機彈出后，開關(guān)接通2,線圈和電阻組成閉合回路，線圈在磁場中做切割磁感線的運

動，產(chǎn)生感應電流，受到與運動方向相反的安培力，安培力使線圈做減速運動。

8.（1）a、b、見解析；（2）d=

【詳解】（1）a、衛(wèi)星在近地軌道I上的運行時，根據(jù)萬有引力提供向心力，有

G不

解得衛(wèi)星在近地軌道I上的運行速度大小為

答案第5頁，共13頁

V=

b、設(shè)衛(wèi)星在橢圓軌道I［上運行，近地點P和遠地點力的等效圓周運動的半徑分別為4和￡

根據(jù)牛頓第二定律可得，衛(wèi)星在近地點時

Mniq

G萬=々

衛(wèi)星在遠地點時

MinV

ɑ-=w÷2

r~I2

由橢圓的對稱性可知

\=12

聯(lián)立以上各式可得

vlR=v2r

(2)設(shè)木星質(zhì)量為M。，地球質(zhì)量為M,地球表面上距離木星最近的地方有一質(zhì)量為加的

物體，地球在木星引力作用下向木星靠近，根據(jù)牛頓第二定律，有

Ma

物體，"在木星引力和地球引力作用下，有

MtnMm，

G----0--7-G―T-=ma

(d-RyR1

其中

44

Mo=R)與乃咫，M=p--τιRy

當α'>α時，地球?qū)⒈凰毫?/p>

由"=α可得

,M>,M

0-?

(d—R)2R2

整理得

M

〃2

因為dR，所吟很小

入1+生

d

答案第6頁，共13頁

代入得

M0IRM

~dr'd~R2

推得“洛希極限''的表達式為

"=R?？?/p>

9.（1）士二乜；（2）見解析；（3）130N,方向水平向右

【詳解】（1）根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律

v2=vl+ClNt

可得

V-V

a=-2---1l

?t

（2）根據(jù)牛頓第二定律

F=ma

Vo-V

a=----l1

?t

DP=mv2-mvx

所以

2=FZ

（3）由（2）分析可知

FN=Np=mv,-mv

解得

F=130N

方向水平向右。

10.（1）BL；典

歷,3BL師;（2）屈（3）

Y4gRR

【詳解】（1）線框自由下落過程中，由動能定理得

fngh=^mv2

解得

v=y∣2gh

由法拉第電磁感應定律感應電動勢為

答案第7頁，共13頁

E=BLv=BLy∣2gh

Cd兩點間的電勢差

（2）線框中電流

.EBL屈

1=—=--------

RR

則Cd邊所受安培力

F=BIL=

sR

Cd邊剛進入磁場時，線框加速度恰好為零，則

解得線框的質(zhì)量

1廿國

（3）在線框進入磁場過程中，通過線框的電荷量

q=It

又

-￡—?φ

/=—，E=—■—,?φ=BAS=Bl?

R?r

解得

ΔΦBLr

q-----=-----

RR

包普，b.變長，見解析；（2）a.α=l,β=2,7=2,

11.(1)a.0)=

(6m+3∕Π)gsin0

b.ωt12

V(3ml-??m1)L

【詳解】（1）a.設(shè)當桿由水平位置轉(zhuǎn)動至與水平方向成e角時（e<90）由線速度與角速

度的關(guān)系公式U=Gr和動能定理可得

mgLSine=；(ωL?

解得小球的角速度

2gsin6

^~L-

答案第8頁，共13頁

b.變長。若只增加桿的長度，當桿轉(zhuǎn)動至與水平方向成e角時，由a中結(jié)論可知，小球的

TrIT

角速度變小，由于?？蔀镺彳的任意值，所以運動到各處的角速度都變小，所以桿轉(zhuǎn)動；所

用時間變長。

(2)a.桿的動能的表達式為紇=，根由動能的計算公式Ek=1機丫2和線速度與角速

62

度的關(guān)系公式V=W可知，a=l、6=2、7=2。

b.由線速度與角速度的關(guān)系公式V.和動能定理可得

]1212

町g￡sin8+”g?]Lsin6=5町(GZy+-nι2ωl}

解得

zl(6∕7∕l+3AΠ2)sin

V(3叫+色)￡

B

12.(1)-----；(2)a.1.3×104Ω;b.見解析

nqd

【詳解】(1)當半導體兩端的霍爾電壓穩(wěn)定時，對于半導體內(nèi)部電荷來說其所受電場力與洛

倫茲力的合力為零，有

qE=qvB

半導體內(nèi)的電流為/,有

I=nqSv

設(shè)半導體的長為。，寬為A半導體的通電流方向的橫截面積為

S=db

其半導體兩端的霍爾電壓為

UH=Eb

整理有

UH=—

nqd

根據(jù)霍爾電阻定義有

R一4

RH-7

解得

(2)a.根據(jù)題意此時的霍爾電阻為

答案第9頁，共13頁

環(huán)境溫度為1.5K,磁感應強度為8T,結(jié)合題意，帶入數(shù)據(jù)有

RH≈1.3×104Ω

因為通過霍爾元件的電流與通過實物電阻的電流相等,霍爾電勢差與實物電阻兩端的電勢差

相同，所以實物電阻的電阻等于此時霍爾元件的霍爾電阻，所以有

RS=RH=I.3χlO*Ω

b.實驗時，利用圖丙所示電路，把可調(diào)實物電阻與量子霍爾電阻串聯(lián)，用同一個電源供電,

以保證通過兩個電阻的電流相等。讓霍爾元件所處環(huán)境溫度低于4K,磁感應強度大小為5T,

調(diào)節(jié)人兩點間的霍爾電勢差與c、4兩點間的電勢差相等，則此時通過量子效應“傳遞”

出的即為阻值白的標準實物電阻。

P11

13.(1)a=--μg；(2)W=Fh(3)(F-μmg)l=-mv^——mvf

m2^2

【詳解】(1)由牛頓第二定律

f=Hmg

聯(lián)立解得

F

a=μg

m

(2)從A到B的過程中，產(chǎn)為恒力，根據(jù)功的公式得

W=FI

(3)在A到8的過程中，由牛頓第二定律和運動學公式得

F-μmg=ma

聯(lián)立解得

I2I2

(F-μmg)l=-mv,--mvl

即合力對物體做的功等于物體動能的變化量。

14.(1)F=BIh(2)N=Wg-B//cos，；(3)不同意，分析見解析

【詳解】(1)金屬桿H受力示意圖如圖所示

答案第10頁，共13頁

N

F

mg

磁場對金屬桿ab的安培力大小為

F=Bll

(2)豎直方向根據(jù)受力平衡可得