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(17分)在如图所示的竖直平面内。水平轨道CD和倾斜轨道GH与半径r =m的光滑...

(17分)在如图所示的竖直平面内。水平轨道CD和倾斜轨道GH与半径r =满分5 manfen5.comm的光滑圆弧轨道分别相切于D点和G点,GH与水平面的夹角θ = 37°。过G点、垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度B = 1.25T;过D点、垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场,电场方向水平向右,电场强度E = 1×104N/C。小物体P1质量m = 2×10-3kg、电荷量q = +8×10-6C,受到水平向右的推力F = 9.98×10-3N的作用,沿CD向右做匀速直线运动,到达D点后撤去推力。当P1到达倾斜轨道底端G点时,不带电的小物体P2在GH顶端静止释放,经过时间t = 0.1s与P1相遇。P1和P2与轨道CD、GH间的动摩擦因数均为满分5 manfen5.com= 0. 5,取g = 10m/s2sin37° = 0.6,cos37°= 0.8,物体电荷量保持不变,不计空气阻力。求:

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(1)小物体P1在水平轨道CD上运动速度v的大小;

(2)倾斜轨道GH的长度s。

 

(1)4m/s(2)0.56m 【解析】试题分析: (1)设小物体P1在匀强磁场中运动的速度为v,受到水平外力F,重力mg,支持力N,竖直向上的洛伦兹力F1,滑动摩擦力f 则F1=qvB① ,② 匀速直线运动,物体处于平衡状态;③ 解得m/s④ 说明:①③各1分,②④各2分 (2)设物体P1在G点的速度为,由于洛伦兹力不做功 由动能定理知⑤ 解得速度m/s 小物体P1在GH上运动受到水平向右的电场力qE,重力mg,垂直斜面支持力N1,沿斜面向下的滑动摩擦力f1设加速度为 由牛顿第二定律有, ,⑥ 解得m/s2 小物体P1在GH上匀加速向上运动=0.55m⑦ 小物体P2在GH上运动受到重力m2g,垂直斜面支持力N2,沿斜面向上的滑动摩擦力f2,加速度为 则⑧ 解得m/s2 小物体P2在GH上匀加速向下运动=0.01m⑨ 故轨道长⑩ 所以s=0.56m ⑾ 说明:⑦⑧⑨⑩各1分,⑥⑾各2分,⑤式3分 考点:物体平衡 动能定理 牛顿第二定律 匀变速直线运动规律  
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考点分析:
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(15分)石墨烯是近些年发现的一种新材料,其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使21世纪的世界发生革命性的变化,其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖。用石墨烯制作超级缆绳,人类搭建太空电梯的梦想有望在本世纪实现。科学家们设想,通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站,电梯仓沿着这条缆绳运行,实现外太空和地球之间便捷的物资交换。

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(1)太空电梯将货物从赤道基站运到距地面高度为h1的同步轨道站,求轨道站内质量为m1的货物相对地心运动的动能。设地球自转角速度为ω,地球半径为R。

(2)当电梯仓停在距地面高度h2 = 4R的站点时,求仓内质量m2 = 50kg的人对水平地板的压力大小。取地面附近重力加速度g = 10m/s2,地球自转角速度ω = 7.3×10-5rad/s,地球半径R = 6.4×103km。

 

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(11分)如图是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图,图中R0是保护电阻(10Ω),R1 是电阻箱(0~99.9Ω),R是滑动变阻器,A1和A2是电流表,E是电源(电动势10V,内阻很小)。

在保证安全和满足要求的情况下,使测量范围尽可能大。实验具体步骤如下:

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(i)连接好电路,将滑动变阻器R调到最大;

(ii)闭合S,从最大值开始调节电阻箱R1,先调R1为适当值,再调滑动变阻器R,使A1示数I1 = 0.15A,记下此时电阻箱的阻值R1和A2示数I2

(iii)重复步骤(ii),再侧量6组R1和I2

(iv)将实验洲得的7组数据在坐标纸上描点。

根据实验回答以下问题:

现有四只供选用的电流表:

A.电流表(0~3mA,内阻为2.0Ω)

B.电流表(0~3mA,内阻未知)

C.电流表(0~0.3A,内阻为5.0Ω

D.电流表(0~0.3A,内阻未知)

A1应选用        ,A2应选用        

测得一组R1和I2值后,调整电阻箱R1,使其阻值变小,要使A1示数I1 = 0.15A,应让滑动变阻器R接入电路的阻值         (选填不变变大变小)。

在坐标纸上画出R1与I2的关系图。

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④ 根据以上实验得出Rx =          Ω。

 

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(6分)小文同学在探究物体做曲线运动的条件时,将一条形磁铁放在桌面的不同位置,让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动,得到不同轨迹。图中a、b、c、d为其中四条运动轨迹,磁铁放在位置A时,小钢珠的运动轨迹是       (填轨迹字母代号),磁铁放在位置B时,小钢珠的运动轨迹是      (填轨迹字母代号)。实验表明,当物体所受合外力的方向跟它的速度方向      (选填不在)同一直线上时,物体做曲线运动。

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如图所示,水平传送带以速度v1匀速运动,小物体P、Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连,t = 0时刻P在传送带左端具有速度v2,P与定滑轮间的绳水平,t = t0时刻P离开传送带。不计定滑轮质量和摩擦,绳足够长。正确描述小物体P速度随时间变化的图象可能是(   )

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如图所示,不计电阻的光滑U形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上,H、P的间距很小。质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形,其有效电阻为0.1Ω。此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B =(0.4 -0.2t)T,图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则:

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A.t = 1s时,金属杆中感应电流方向从C至D

B.t = 3s时,金属杆中感应电流方向从D至C

C.t = 1s时,金属杆对挡板P的压力大小为0.1N

D.t = 3s时,金属杆对挡板H的压力大小为l.2N

 

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