上海市各地區(qū)2023年高考物理模擬（二模）題匯編-04解答題2

上海市各地區(qū)2023年高考物理模擬（二模）題按題型分類匯

編-04解答題2

一、解答題

1.（上海市徐匯區(qū)2022-2023學(xué)年高三下學(xué)期等級(jí)考模擬質(zhì)量調(diào)研（二模）物理試題）

如圖所示，平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌PQ固定在同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間距L=Im,左端

接有阻值R=4C的定值電阻。導(dǎo)軌間存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度8二0.5。

質(zhì)量〃?=0.5kg的導(dǎo)體棒"垂直導(dǎo)軌放置，以M=4m∕s的初速度沿導(dǎo)軌向右滑行S=I.5m

后減速到零?；羞^(guò)程中導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終接觸良好，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)

〃=0.5,不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌電阻，重力加速度g取IomzS2。

（1）求W=4m∕s時(shí)導(dǎo)體棒上電流/o的大小；

（2）定量分析H滑行過(guò)程中整個(gè)裝置內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化情況；

（3）求導(dǎo)體棒滑行過(guò)程中最大加速度〃的大小。

Ma__________N

X××××~

X××××

→v0

X×××X

R口B

X×××X

PbQ

2.（上海市徐匯區(qū)2022-2023學(xué)年高三下學(xué)期等級(jí)考模擬質(zhì)量調(diào)研（二模）物理試題）

如圖（i）所示，真空中兩正點(diǎn)電荷A、B固定在X軸上，其中A位于坐標(biāo)原點(diǎn)。一質(zhì)

量為小、電量為4（電量遠(yuǎn)小于A、B）的帶正電小球a僅在電場(chǎng)力作用下，以大小為

W的初速度從E/處沿X軸正方向運(yùn)動(dòng)。取無(wú)窮遠(yuǎn)處勢(shì)能為零，a在A、B間由于受A、

B的電場(chǎng)力作用而具有的電勢(shì)能場(chǎng)隨位置X變化關(guān)系如圖（ii）所示，圖中0、&均為

已知，且a在X=X2處受到的電場(chǎng)力為零。

（1）求A、B兩電荷電場(chǎng)在X=Xl與x=x?兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U/2；

（2）比較A、B兩電荷電量0八、QB的大小關(guān)系；

（3）求a在A、B間運(yùn)動(dòng)過(guò)程中最大速度V的大小；

（4）如圖Ciii）所示，若一探測(cè)器從地球飛往月球，僅考慮地球與月球?qū)μ綔y(cè)器的引

力作用，試從受力與能量的角度比較該探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)與a在A、B間的運(yùn)動(dòng)的類似之處

（至少寫(xiě)出三點(diǎn)）；并在圖（iv）中定性畫(huà)出探測(cè)器在地、月共同作用下所具有的勢(shì)能

EP隨探測(cè)器與月球間距離X變化的關(guān)系圖線（取無(wú)窮遠(yuǎn)處勢(shì)能為零）。

月球探測(cè)器地學(xué)

Ox↑EOt^

圖⑴

3.（上海市崇明區(qū)2022-2023學(xué)年高三下學(xué)期等級(jí)考第二次模擬考試物理試題）如圖所

示，豎直平面內(nèi)的固定軌道ABC由長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平軌道AB和光滑的四分之一圓弧軌道

BC組成，AB和BC在B處相切。一質(zhì)量為機(jī)的運(yùn)動(dòng)員踩著滑板從A端以初速度VO沖上

水平軌道A8,沿軌道恰滑至C端，又沿CB弧滑下后停在水平軌道AB的中點(diǎn)。不計(jì)空

氣阻力，重力加速度為g。求：

（1）運(yùn)動(dòng)員在水平軌道的加速度“大小；

（2）運(yùn)動(dòng)員滑到8處時(shí)的速度U大小；

（3）圓弧軌道的半徑R；

（4）若增大運(yùn)動(dòng)員的初速度，沖上軌道后可以達(dá)到的最大高度是1.5A,分析說(shuō)明他能

否停在水平軌道AB上。

4.（上海市崇明區(qū)2022-2023學(xué)年高三下學(xué)期等級(jí)考第二次模擬考試物理試題）如圖所

示，一傾角&=37。的光滑固定斜面的頂端放有質(zhì)量歷=0.06kg的電阻不計(jì)的U形導(dǎo)體

框。一阻值R=3Ω?質(zhì)量W=O.02kg的金屬棒CO的兩端置于導(dǎo)體框上，與導(dǎo)體框構(gòu)成

矩形回路CDER所與斜面底邊平行，長(zhǎng)度L=0.6m0初始時(shí)C。與所相距S（I=O4m,

金屬棒與導(dǎo)體框同時(shí)由靜止開(kāi)始下滑，金屬棒下滑距離s∣=2m后進(jìn)入一方向垂直于斜

面向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小8=1T的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)邊界（圖中虛線）與斜面底邊

平行。金屬棒在磁場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)，直到離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域。當(dāng)金屬棒離開(kāi)磁場(chǎng)的瞬間，導(dǎo)

體框的E尸邊恰好進(jìn)入磁場(chǎng)，并在勻速運(yùn)動(dòng)一段距離后開(kāi)始加速。已知金屬棒與導(dǎo)體框

之間始終接觸良好。重力加速度g=10m∕s2,sin37o=0.6,cos37°=0.8o

（1）寫(xiě)出金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)棒中的感應(yīng)電流的方向；

（2）求金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的安培力；

（3）求金屬棒與導(dǎo)體框之間的動(dòng)摩擦因數(shù)；

（4）求導(dǎo)體框在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服安培力做的功。

試卷第2頁(yè)，共6頁(yè)

P,B

Ia?Xfc_x

5.（2023屆上海市寶山區(qū)高三下學(xué)期二模物理試題）在海濱游樂(lè)場(chǎng)有一種滑沙的娛樂(lè)

活動(dòng)。如圖所示，人坐在滑板上從斜坡上離地高24m的A點(diǎn)，由靜止開(kāi)始下滑，滑到

斜坡底端B點(diǎn)后，沿水平滑道BC繼續(xù)滑行。斜坡滑道與水平滑道間是平滑連接的，滑

板與兩滑道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5,斜坡傾角。=37。，不計(jì)空氣阻力，重力加速度g

=10m∕s2,sin37o=0.6,CoS37°=0.8。

（1）求人在斜坡上下滑時(shí)的加速度大??；

（2）若人和滑板的總質(zhì)量為60kg,求它們從A點(diǎn)滑到B點(diǎn)過(guò)程中損失的機(jī)械能；

（3）為了確保人身安全，水平滑道BC至少應(yīng)該多長(zhǎng)？

6.（2023屆上海市寶山區(qū)高三下學(xué)期二模物理試題）如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中水平

放置的兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN和PQ相距L=0?5m。導(dǎo)體棒。尻

Cd與軌道垂直并保持良好接觸，它們分別在大小相等、方向垂直導(dǎo)體棒的外力F作用

下，沿著導(dǎo)軌各自朝相反方向，以速度VO勻速運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌上接就有阻值為IC的電阻R,

在其兩端接有電壓表V,此時(shí)電壓表V的讀數(shù)為0.2V。已知導(dǎo)體棒“6、cd的電阻r均

為0.5Q,它們的質(zhì)量，”均為0.2kg,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小8=IT、方向與導(dǎo)軌平

面垂直。

（1）問(wèn)導(dǎo)體棒油中的感應(yīng)電流方向怎樣？

（2）求導(dǎo)體棒油兩端的電壓U；

（3）求外力F的功率尸；

（4）問(wèn)：若將作用在導(dǎo)體棒M、Cd上的外力F都撤去，則導(dǎo)體棒就通過(guò)的最大位移S

是多少？

7.（2023屆上海市閔行區(qū)高三下學(xué)期二模物理試題）如圖（a）,豎直平面內(nèi)有軌道A8C,

A8段是半徑為R=5m的光滑;圓弧,BC段是長(zhǎng)為s=25m的粗糙水平軌道。質(zhì)量機(jī)=0.5kg

的物塊由A點(diǎn)靜止釋放，恰好運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)停止。求：

（1）運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，物塊的速度vs的大小；

（2）離開(kāi)圓弧軌道前一瞬間，物塊對(duì)軌道的壓力大??；

（3）物塊和軌道BC段間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃;

（4）如圖（a）所示，以A點(diǎn)的水平位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,以水平向右為正方向，建立

OX軸。以BC為零勢(shì)能面，在圖（b）中畫(huà)出物塊機(jī)械能E隨水平位置X變化的E-X圖。

圖(a)圖(b)

8.（2023屆上海市閔行區(qū)高三下學(xué)期二模物理試題）如圖（a）,豎直放置足夠長(zhǎng)的光

滑平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距L=Im,上端用阻值為R=IOC的電阻相連。整個(gè)裝置處于磁

感應(yīng)強(qiáng)度B=IT的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向內(nèi)。質(zhì)量為m=0.5kg,電阻不

計(jì)的金屬棒ab從軌道底部以v0=10m∕s開(kāi)始豎直向上運(yùn)動(dòng)，然后又向下返回直至勻速運(yùn)

動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中成始終與導(dǎo)軌垂直且良好接觸，空氣阻力不計(jì)。求：

（1）M剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)R中的電流大小和方向；

（2）岫剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度αo和勻速下滑時(shí)的速度vl;

（3）比較ab上升過(guò)程的時(shí)間Q與下落返回至出發(fā)點(diǎn)的時(shí)間t,的長(zhǎng)短；

（4）以H的出發(fā)點(diǎn)為原點(diǎn)，豎直向上建立X軸，若必在上升過(guò)程中的V-X圖像如圖（b）

所示，求圖像與坐標(biāo)軸所包圍的面積S。

試卷第4頁(yè)，共6頁(yè)

9.（上海市楊浦區(qū)2022-2023學(xué)年高三下學(xué)期等級(jí)考模擬質(zhì)量調(diào)研（二模）物理試題）

風(fēng)洞訓(xùn)練可以模擬高空跳傘下落過(guò)程中人體所承受氣流的狀態(tài)，是跳傘初學(xué)者學(xué)習(xí)跳傘

的必要項(xiàng)目。在空中運(yùn)動(dòng)的物體受到的空氣阻力尸=；CWSF,式中S為迎風(fēng)面積，Cd

為風(fēng)阻系數(shù)，與物體的迎風(fēng)面積、光滑程度和整體形狀等有關(guān)?？諝饷芏?。取

1.29kg∕m二已知跳傘運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量約為65kg。重力加速度g取IOm/s?。

（1）如圖，風(fēng)洞豎直向上送風(fēng)，當(dāng)風(fēng)速達(dá)65m∕s時(shí)該運(yùn)動(dòng)員懸浮在風(fēng)洞內(nèi)，Q取0.326,

求其身體的迎風(fēng)面積S；

（2）在室外高空跳傘時(shí)，G取1.26,跳傘總裝備的質(zhì)量為20kg,打開(kāi)的降落傘傘面

面積為56π√.運(yùn)動(dòng)員身上的傳感器記錄了運(yùn)動(dòng)員由靜止起在空中豎直下落的加速度”

與速度V并繪制圖（2）的圖像，分析并求出圖中坐標(biāo)值%和運(yùn)動(dòng)員落地時(shí)的速率。

10.（上海市楊浦區(qū)2022-2023學(xué)年高三下學(xué)期等級(jí)考模擬質(zhì)量調(diào)研（二模）物理試題）

如圖所示，兩根相互平行的光滑金屬軌道相距為L(zhǎng)其右側(cè)軌道在同一水平面內(nèi)，其左

側(cè)軌道為曲面，與右側(cè)水平軌道平滑連接，電阻均不計(jì)。水平軌道上有寬度為2d、方

向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。金屬棒.、人均與軌道垂直放置，與軌

道接觸的兩點(diǎn)間的電阻值均為R，方棒放置在磁場(chǎng)中間位置。α棒質(zhì)量為小、人棒質(zhì)量為

2,〃。將。棒從左側(cè)軌道某處?kù)o止釋放，下滑過(guò)程中始終保持水平，當(dāng)a棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)

測(cè)得流過(guò)6棒的電流為L(zhǎng)重力加速度為g。

（1）求4棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)6棒的加速度；

（2）求4棒在左側(cè)軌道靜止釋放時(shí)距水平軌道的高度〃；

(3)若α棒滑到磁場(chǎng)中間位置(原6棒位置)時(shí)速率為剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的求此時(shí)％棒

的速率并分析判斷b棒是否已經(jīng)離開(kāi)磁場(chǎng)。

試卷第6頁(yè)，共6頁(yè)

參考答案：

1.(1)0.5A；(2)見(jiàn)解析；(3)5.5m∕s2

【詳解】(1)當(dāng)vo=4m∕s時(shí)導(dǎo)體棒ab上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

E=BLVO=2V

外上電流

E

/=-=0.5A

0R

(2)整個(gè)過(guò)程中摩擦力做功轉(zhuǎn)化為摩擦生熱

Ql=μmgs=3.75J

轉(zhuǎn)化為焦耳熱的量

Q=；mvθ-μtngx=0.25J

(3)導(dǎo)體棒剛開(kāi)始滑行時(shí)安培力向左最大，此時(shí)加速度最大，則滑行過(guò)程中最大加速度

a「F"g=Bl…mg=556

mm

2.(1)t∕12=^-(2)QA>Qe；(3)”=儲(chǔ)2三亙；(4)見(jiàn)解析

qVm

【詳解】(1)由能量關(guān)系可知

Unq=Ex-E2

解得

4=生”

q

(2)因X2點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零，則

k4=k"

不4

因

r∣>r2

則

QA>QII

(3)a運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有電場(chǎng)力做功，動(dòng)能和電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，總量不變，則在x=X2位置電

勢(shì)能最小，動(dòng)能最大

3機(jī)巧_；〃*=El-K?

答案第1頁(yè)，共12頁(yè)

、：+空凸2

(4)類似之處：

a.同時(shí)受到兩個(gè)場(chǎng)源的作用；

b.單個(gè)場(chǎng)源的作用力都與物體到場(chǎng)源距離的平方成正比；

c.勢(shì)能變化都由克服場(chǎng)力做功量度：

探測(cè)器在地、月共同作用下所具有的勢(shì)能Ep隨探測(cè)器與月球間距離X變化的關(guān)系圖線如圖

3.(1)“=或；(2)如；(3)?；(4)能，理由見(jiàn)解析

3L36g

【詳解】(1)根據(jù)題意，設(shè)運(yùn)動(dòng)員和滑板整體的質(zhì)量為色，在水平面上受到的摩擦力為了,

對(duì)整個(gè)過(guò)程，由動(dòng)能定理有

在水平面上，由牛頓第二定律有

(2)根據(jù)題意，從A→8過(guò)程中，由動(dòng)能定理有

-Λ=-^,v^--w1v,-

(3)根據(jù)題意可知，從B→C過(guò)程中機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律有

答案第2頁(yè)，共12頁(yè)

解得

(4)根據(jù)題意，設(shè)經(jīng)過(guò)B點(diǎn)速度為匕，由機(jī)械能守恒定律有

^∕w∣Vj=mig1.5/?

假設(shè)運(yùn)動(dòng)員能停在水平軌道上，由動(dòng)能定理有

1,

-Λ=θ--w>v2

聯(lián)立解得

L=-L<L

4

可見(jiàn)他能停在水平軌道上。

4.(1)4到C；(2)0.18N,方向沿斜面向上；(3)0.375；(4)0.083J

【詳解】(1)金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)棒中的感應(yīng)電流的方向由。到C。

(2)由于斜面光滑，所以導(dǎo)體框與金屬棒由靜止開(kāi)始同步勻加速下滑，以整體為研究對(duì)象,

則由牛頓第二定律

m.figsma=m,eia1

α∕=gsinα=10×0.6m∕s2=6m∕s2

當(dāng)金屬棒Co進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，速度達(dá)到

Vi=j24∣S]=小2-6X尚m/s=1.5m∕s

此時(shí)。棒切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

Ei=BLvl=↑×0.6×1.5V=0.9V

回路中的感應(yīng)電流為

/產(chǎn)”=0.3A

R

CD棒受到的安培力

F∣=BhL=1×O.3×O.6N=O.18N

方向沿斜面向上。

(3)由于CO棒與導(dǎo)體框原來(lái)同步向下勻加速，現(xiàn)CO棒進(jìn)入磁場(chǎng)受到沿斜面向上的安培

力，且做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此CO棒必定相對(duì)導(dǎo)體框向上運(yùn)動(dòng)，受導(dǎo)體框?qū)λ匦泵嫦蛳碌?/p>

滑動(dòng)摩擦力，設(shè)CD的質(zhì)量為相，CQ勻速穿過(guò)磁場(chǎng)時(shí)受到導(dǎo)體框的滑動(dòng)摩擦力為力則此過(guò)

答案第3頁(yè)，共12頁(yè)

程中C。棒受力如圖

由共點(diǎn)力的平衡條件有

Fι=tngs↑na+f

即

0.18=6???+/

再由

N∣=mgcosα=0.02×10×0.8N=0.16N,

解得金屬棒與導(dǎo)體框之間的動(dòng)摩擦因數(shù)

4理工

N?0.168

(4)當(dāng)導(dǎo)體框E尸未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，其受力如圖

Mgsma-f=Mai

即CC棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，導(dǎo)體框以初速度

V/=1.5m∕s

加速度

f'f'

^2=^sinα--=（6-—一）m∕s2=5m∕s2

M0.06

繼續(xù)沿斜面向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)So后，E尸邊恰好進(jìn)入磁場(chǎng)，此時(shí)E尸邊的速度為

22

V2=Jvl+2a2s0=Vl.5+2×5×0.4m∕s=2.5m/s

而此時(shí)CQ棒的速度為

答案第4頁(yè)，共12頁(yè)

vι=1.5m∕s<V2

CO棒的受力如圖

由牛頓第二定律，CQ棒有加速度

mgsina+ff?_0.06、「八「

。3=---------------=gsιnα+-=(z110×0.6x+------)m∕s2=9m∕s2

mm0.02

則Cz)棒加速到U2需要時(shí)間

Vy—V.2.5—1.51

'產(chǎn)丁=-T^s=,s

即導(dǎo)體框勻速運(yùn)動(dòng)的距離

CkI5

S2=V2f3=2.5xgm=Rm

此時(shí)EF邊切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

E2=SLv2=l×0.6×2.5V=1.5V

感應(yīng)電流為

∕2=0.5A

EF邊受到的安培力

F2=BhL=l×0.5×0.6N=0.3N

方向沿斜面向上，導(dǎo)體棒克服安培力做的功為

W=F2.v=0.3×?J=0.083J

5.(1)2m∕s2;(2)96∞J;(3)16m

【詳解】(1)對(duì)人受力分析，根據(jù)共點(diǎn)力平衡和牛頓第二定律，有

N="ZgCoS370

“Zgsin37°一力=max

又因?yàn)?/p>

工=〃N

聯(lián)立解得

答案第5頁(yè)，共12頁(yè)

o2

ai=gsin37-μgcos37°=2m∕s

(2)根據(jù)幾何關(guān)系，人下滑的位移

"m=40m

sin3700.6

又因?yàn)?/p>

/=χzwgcos37°=0.5×60×10×0.8N=240N

人和滑板A點(diǎn)滑到B點(diǎn)過(guò)程中損失的機(jī)械能等于克服摩擦力做的功，

%=∕1SAB=240×40J=9600J

(3)為了確保人身安全，人在水平滑道BC上要能靜止下來(lái)，由牛頓第二定律，有

f2=ma2

又因?yàn)?/p>

Λ=Hmg

聯(lián)立解得

4=〃g=0.5xI0m∕s2=5m∕s2

由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律，得

年=2qSW

VR=2a【sBc

聯(lián)立得

a.s,κ2×40

SBC=-------=-；-m=16m

a25

6.(1)由α指向b；(2)0.1V；(3)0.()4W；(4)0.32m

【詳解】(1)根據(jù)右手定則可知，導(dǎo)體棒H中的感應(yīng)電流方向由“指向6；

(2)對(duì)于R,根據(jù)歐姆定律，有

,U0.2?…

I=—=——A=0.2A

R1

對(duì)于。尻由回路，根據(jù)閉合電路歐姆定律，有

2r+R

代入數(shù)據(jù)解得

答案第6頁(yè)，共12頁(yè)

Ellb=°?2V

對(duì)于導(dǎo)體棒岫，有

=Eui-/r=0.2-0.2×0.5V=0.1V

(3)因?yàn)閷?dǎo)體棒外做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)共點(diǎn)力平衡，有

F=%

又因?yàn)?/p>

F,.=BIL=?×0.2×0.5N=0.1N

所以

F=O.IN

對(duì)于導(dǎo)體棒而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，有

%=BLvo

代入數(shù)據(jù)

%=0.4m/s

所以外力尸的功率

P=Fv0=0.1×0.4W=0.04W

(4)撤去F后，M棒僅受安培力F.作用

2

廣?2BLv,1Bl3v

F*=B------L=------

安R+2rR+2r

對(duì)于外棒在減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的任一時(shí)刻，有

F次=ma

即

2B2L2V

=ma

R+2r

設(shè)從這一時(shí)刻起，加棒運(yùn)動(dòng)了極短的時(shí)間加，則有

2B-I3v?t

=tna??t

R+2r

因?yàn)?/p>

?s=v??t,?v=??Δ/

推得

答案第7頁(yè)，共12頁(yè)

2B2I}?S

-----------=m?v

R+2r

對(duì)于油棒作減速運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程，可以分割成一系列連續(xù)的在加|、加2、?r3時(shí)間內(nèi)的運(yùn)

動(dòng)，則有

2B2I3?S.2B2I}-ΔS,“2B2I}-ΔS.

=tn?Δ??，-=m?Zlv,-------------=tn`?v..

R+2r----------------R+2r------------~0R+2r

推得

2B2l3?(4S[++?s+L)

i=m?(?v+Jv+Jv+L)

R+2rl23

s∕%(R+加

R+2r°2B2l3

代入數(shù)據(jù),解得

7.(1)10m∕si(2)15N；(3)

【詳解】（1）物體在AB下滑過(guò)程中只有重力做功，根據(jù)動(dòng)能定理可

得

mgR=^mVg-0

解得

VB=y∣2gR=J2χlθχ5m/S=Iom/s

（2）離開(kāi)圓弧軌道前一瞬間，以物塊為對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律得

χ7Vn

/V-i∏g="?比^

解得

2

N=mg+=3mg=3×0.5×10N=15N

根據(jù)牛頓第三定律，物塊對(duì)軌道的壓力大小為

N'=N=15N

（3）由于物體從B點(diǎn)到C點(diǎn)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理可得

答案第8頁(yè)，共12頁(yè)

-μmgs=O-^mvl

解得

vlIO2”

μ=-----=-------------=0.2

2gs2×10×25

(4)當(dāng)0≤x45m時(shí)，由于機(jī)械能守恒，則有

E=En=mgR=25J

如圖曲線①所示；

當(dāng)5m≤x≤30m時(shí)

E=Ek

摩擦力做功使得機(jī)械能減小,由功能關(guān)系得

-μmg(x-R)=Ek-En

代入數(shù)據(jù)可得

-0.2×0.5×10×(x-5)=fi-25

解得

E=30-x(單位為焦耳)

如圖曲線②。

22

8.(I)IA,方向由左向右；(2)12m∕s,方向豎直向下，v1=50m∕sj(3)<?;(4)30m/s

【詳解】(1)棒時(shí)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為

E=Bso=ITXlmXlOm∕s=10V

流過(guò)電阻R的電流強(qiáng)度為:

JW=IA

RIOΩ

電流方向由左向右

(2)對(duì)初始時(shí)刻而進(jìn)行受力分析:

答案第9頁(yè)，共12頁(yè)

b

mgF安

根據(jù)牛頓第二定律得

mg+F長(zhǎng)=Inao

其中

Fli=BlL

代入數(shù)據(jù)解得

2

a0=12m∕s

方向豎直向下；

對(duì)勻速下滑時(shí)的必進(jìn)行受力分析，如圖所示

mg=F's,=BΓL

電動(dòng)勢(shì)為

E=BLvl

電流為

代入數(shù)據(jù)解得

V1=50m/s

（3）由于在上升和下降過(guò)程中安培力一直做負(fù)功，所以上升和下降經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)，上升

的速度大于下降的速度，可知上升過(guò)程的平均速度大于下降過(guò)程的平均速度，而上升和下降

的位移大小相同，根據(jù)

答案第10頁(yè)，共12頁(yè)

X

/=—

V

可得

(4)由能量守恒知道，曲的初動(dòng)能在上升過(guò)程中轉(zhuǎn)化為"重力勢(shì)能的增量和電阻R產(chǎn)生

的焦耳熱，即

1,

—ιnvg=mgn+Q

代入數(shù)據(jù)解得

Q=3J

由功能關(guān)系知，物體克服安培力做功等于電能的增加量，也就是全電路的焦耳熱，即

/安=Q

克服安培力做功大小即為G-X圖中曲線和坐標(biāo)軸所圍成的面積，而安培力大小為

22

r,BI

r.,?.=--------V

安R

D2J2

每時(shí)每刻都是速度V的皇倍，因此展-X圖中曲線和坐標(biāo)軸所圍成的面積是V-X圖與坐

R2T2

標(biāo)軸所包圍的面積S的幺土倍，那么

R

fi2∕2

Q=W/=TS

可得