高二下学期期末考试物理试题
(2)要使小车能够返回AB面上，则其在BD面上运动的最短时间tmin；
(3)要使小车不脱离轨道，则小车开始运动时，外力在AB面上作用的距离x满足的条件。 【答案】(1)右方可得??0.5 (2)tmin?51????2?2??s (3) x?6.25m或??1.25m?x?2.5m
【解析】
(1)以小车为研究对象可知，【详解】小车受重力，摩擦力，由牛顿第二定律a?可知，小车的加速度大于gsin?，
以振子为研究对象，只有当振子右方弹簧处于压缩状态，左方弹簧处于拉伸状态时，振子的加速度大于gsin?，所以显示器指针位于“0”刻度的右方； 以振子为研究对象mgsin??2k?x?ma1
mgsin??fma1?gsin??2k?x m以小车为研究对象Mgsin???Mgcos??Ma1 可得??0.5；
Mvc?2(2)恰能返回AB面，则返回时Mg?，vc??gR?1m/s
R则返回时过B得速度
11Mg?2R?Mvc?2?MvB?2，vB??5m/s
222沿斜面下滑的加速度a2?gsin???gcos?,a2?2m/s
15vB?5?s，xBD?a2t12?m 下滑t1?24a222解得a1?10m/s，t2?2xBD1?s a12tmin?51????2?2??s ??(3)情况一：冲上斜面后能回到AB面，知vB??5m/s
??Mgcos37?2xBD?
11MvB?2?MvB2，vB?5m/s 2211
高二下学期期末考试物理试题
Max?1MvB2 , x?6.25m 2所以x?6.25m
情况二：冲上斜面后回到与圆心等高处： 能过最高点C Max?1MvC2?Mg?2R ,x?1.25m 2vB?211?2??m 恰好回到与圆心等高处：MgR?MvB，vB?2m/s，xBD?2a2222则第一次到达B点时2xBDa1?vBvB?10m/s
由Max?1MvB2得x?2.5m 2所以1.25m?x?2.5m
13.如图所示，竖直平面内有一边长为L、质量为m、电阻为R的正方形线框在水平方向的磁场中以初速度v0水平抛出（忽略空气阻力）。磁场方向与线框平面始终垂直，磁场的磁感应强度随竖直向下的z轴按B=B0+kz的规律均匀增大。已知重力加速度为g。求：
(1)线框竖直方向速度为vz时，线框中瞬时电流的大小及方向（填“顺时针”或“逆时针”）； (2)线框在复合场中运动的最大电功率P；
(3)若线框从开始抛出到瞬时速度大小达到vt所经历时间为t，则线框在时间t内沿竖直方向的位移大小。
22kL2vzm2g2R(mgt?mv?v20)R (3)【答案】(1)I?逆时针 (2)Pm?xz?Rk2L4k2L4【解析】
2【详解】(1)当线框竖直方向速度为vz时，感应电动势E??BLvz?kLvz
EkL2vz 此时，线框中瞬时电流的大小I??RR电流方向：逆时针
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高二下学期期末考试物理试题
(2)当线框所受的安培力等于重力时，线框竖直方向速度最大，电功率最大， 则?B?IL?mg 解得：vm?mgR 24kL由能量守恒可知，线框的最大电功率等于重力的功
m2g2RPm?mgvm?24
kL(3)线框从开始抛出到瞬时速度大小达到vt的过程中，取?t时间，在竖直方向
mg??t??B??BLvzL??t?m?vz Rk2L4求和得mgt?xz?mvz
R根据运动的分解，vz?vt2?v02 可得x?z22(mgt?mv2?v0)R
k2L414.如图所示，在平面直角坐标系x轴的上方（?2.74a?x?2.74a，y≥0）区域范围内
存在着匀强磁场，磁感应强度为B。在空间（x??13y?a）处有一粒子源P，能，a22mv0，答qB向平面内各个方向发射质量为m、带电量为-q，速度为v0的带电粒子。（已知a?案涉及位置或长度的均用a表示），求：
(1)x轴上能接收到粒子的区域长度L1；
(2)x上能被不同角度射出的两个粒子打中的区域长度L2；
(3)若在x轴的正半轴上铺设挡板，且粒子源P打出的部分粒子恰好垂直打在挡板上并反弹，每次反弹后速度方向相反，大小为原来的0.6倍，则求这些粒子出磁场时的纵坐标y及粒子
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高二下学期期末考试物理试题 在磁场中运动的时间。 【答案】(1)L1?【解析】
15315393t?5?m (2) (3) a?aL2?a?ay?a2qB222250v2R?mv0?a 【详解】(1)根据题意，粒子在磁场中运动的半径Bqv?m，
qBR粒子打在MN上的范围如图1所示
最右侧：PD?2R?2a
?1?ED??2a???a??2?22?15 a222最左侧：F与MN相切，由几何关系知EF?a??1a????2?解得L1??3 a2153a?a 22(2)如图1所示，有不同角度射出的两个粒子打中的长度为OD,
OE?EF?3a 2153a?a 22得L2?OD?(3)粒子垂直打在挡板上，由几何关系可知OG?a，?POG?150
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高二下学期期末考试物理试题
粒子打在G点后反弹，R??0.6mv0?0.6a，GH?1.2a qB再反弹R???0.36a，之后从磁场右边界出去，由几何关系可知
cos??2.74a?a?1.2a?0.36a1?，??60
0.36a293a 50y?R??sin60??POG?150T?2?m所有粒子周期相同 qB粒子走过的圆心角为??150?180?120?450 所以t?4505?mT? 3602qB 15
2024-2024学年浙江省嘉兴市高二下学期期末考试物理试题(答案+解析)
