【物理解析】郑州市2020年高中毕业班第一次质量预测.pdf

1/16新东方新东方 老师好老师好2020 届高中毕业年纪第一次质量预测届高中毕业年纪第一次质量预测物理测试卷（解析版）物理测试卷（解析版）（试卷整理与解析：张艳娟、闫新政、仲盼盼、郑天阳（试卷整理与解析：张艳娟、闫新政、仲盼盼、郑天阳吕文宇、石新拓、马琳、武文学）吕文宇、石新拓、马琳、武文学）本试卷分第 I 卷（选择题）和第卷（非选择题）两部分。考试时间 90 分钟，满分 100 分。考生应首先阅读答题卡上的文字信息,然后在答题卡上作答，在试题卷上作答无效。交卷时只交答题卡。第卷一、选择题：一、选择题：本题共 11 小题，每小题 4 分。在每小题给出的四个选项中，第 17 题只有一项符合题目要求，第 811 题有多项符合题目要求。全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。1.物理学是一门自然科学，源于对自然界的观察和研究，与生活有着紧密的联系。下列物理知识的应用，说法正确的是（）A.避雷针能够避免建筑物被雷击，是因为避雷针储存了云层中的电荷B.指南针 S 极指向地球南极方向，是因为指南针所在位置的地磁场方向指向地球南极方向C.电熨斗达到设定温度后就不再升温，是利用了压力传感器，将压力变化转换成电流变化D.电磁灶加热食物，是利用电磁感应产生的涡流使锅体发热【答案】D【解析】A 项：避雷针工作原理是利用尖端放电将电荷导入大地，所以 a 选项错误；B 项：地磁场的南北极与地理南北极相反，在磁体外部磁场由北指向南，所以 b 选项错误。C 项：电熨斗利用的是温度传感器，所以 c 选项错误。D 项：电磁炉是利用电流的磁效应，金属圆盘处在磁场中时，在金属圆盘内产生涡流。利用涡流的热效应对食物进行加热，所以 D 选项正确。【考查知识点】物理学常识。2.a、b 两个物体在同一时间、从同一地点开始，沿同一条直线运动，v-t 图象如图所示，a、b 两物体运动图线均为正弦(余弦)曲线的一部分。在 06s 时间内，关于两物体的运动，下列说法正确的是（）A.b 物体的加速度先增加后减小B.a 物体的位移大于 b 物体的位移C.2s 末 a 物体的加速度大于 b 物体的加速度D.3s 末 a、b 两物体之间的距离最大2/16新东方新东方 老师好老师好【答案】C【解析】A 项：b 的斜率先减小后增大，固 b 的加速度先减小后增大，A 错。B 项：由图可知曲线 a 在 06 秒内与时间轴所围上下面积之和小于曲线 b 与时间轴所围上下面积之和，固曲线 a 位移小于曲线 b 位移，B 错。C 项：2s 末曲线 a 的斜率大于曲线 b 的斜率，固两秒末曲线 a 的加速度大于曲线 b 的加速度，C 对。D 项：6s 末曲线 ab 所围面积之差最大，故 6s 末 ab 两物体之间距离最大。D 错【考查知识点】考点:v-t 图像基本知识点。如斜率代表加速度，斜率的绝对值代表加速度大小，斜率的正负代表加速度方向，与时间轴所围面积代表位移。3.当前，我国某些贫困地区的日常用水仍然依靠井水。某同学用水桶从水井里提水，井内水面到井口的高度为 20m。水桶离开水面时，桶和水的总质量为 10kg。由于水桶漏水，在被匀速提升至井口的过程中，桶和水的总质量随着上升距离的变化而变化，其关系如图所示。水桶可以看成质点，不计空气阻力，重力加速度 g 取 10m/s2。由图象可知，在提水的整个过程中，拉力对水桶做的功为（）A.2000JB.1800JC.200JD.180J【答案】B【解析】由于水桶匀速上升，故拉力等于水桶重力。由于水和水桶的质量随位移均匀减小。故拉力与位移满足线性关系，所以可用平均力法进行求解变力做功。?初?g100N?末?g80N?拉?初?末?x1800J故 B 选项正确【考查知识点】二力平衡，变力做功4.某理想变压器有两个副线圈，原线图匝数为 n，两个副线图匝数分别为 n1和 n2，如图所示。所接电阻 R1R2，电流表为理想交流电表，D 为理想二极管，原线圈接正弦交流电源，下3/16新东方新东方 老师好老师好列说法正确的是（）A.滑动变阻器 R 滑片向上滑动时，电流表示数变小B.滑动变阻器 R 滑片向上滑动时，副线圈 n2的输出电压变大C.R2两端的电压与 R1两端的电压之比为?D.R2的功率与 R1的功率之比为?【答案】A【解析】一组原线圈对应多组副线圈同样符合11UUnn，22UUnn，221121IUIUPPP,R 增大，n，n1，n2不变，不影响 U，U1和 U2，所以 I1减小，P1减小，所以原线圈功率 P 减小，故原线圈电流减小，A 正确，B 错误。R1两端电压等于 U1，第二个副线圈由于二极管的存在，使得 R2电压不等于 U2，所以两电阻电压值比不等于 n1:n2，功率根据RU2可知，两电阻相等，但是两电阻的电压之比不是 n1:n2，所以电压值比也不是2221:nn，CD 错误。【考查知识点】变压器的动态分析，原副线圈电流电压功率的关系，二极管单向导电性的应用。5.如图所示，互相垂直的两组平行金属板 P、Q 和 M、N，板 P、Q 水平，板 M、N 竖直，板 P、Q 长度为板 M、N 长度的 2 倍。其间有一矩形区域 ABCD，AB 长度?0.6m，AD长度为?0.2m。仅在板 M、N 的两极加上电压 UMN时，将带正电的小球从 A 点由静止释放，小球恰好沿直线 AC 运动；仅在板 P、Q 的两极加上电压 UPQ时，将该小球从 A 点沿AB 方向水平抛出，小球也能经过 C 点。已知 UMNUPQ0，重力加速度 g 取 10m/s2，板端彼此绝缘靠在一起，不考虑板间的静电效应，两次运动中小球的电荷量相同关于小球的运动，下列说法正确的是（）A.仅在板 M、N 上加上电压时，小球做的是匀加速直线运动，加速度为 30m/s2B.仅在板 P、Q 上加上电压时，小球做的是匀变速曲线运动，加速度为 70m/s2C.仅在板 M、N 上加上电压时，小球沿直线 AC 运动的时间为 0.3sD.仅在板 P、Q 上加上电压时，小球从 A 点沿 AB 方向水平抛出的初速度为 3m/s4/16新东方新东方 老师好老师好【答案】B【解析】由题可知，MNPQUU,PQMNPQPQdEdE，PQPQdd2，所以MNPQEE2，只在 MN加电压时，小球受到水平向右的电场力和竖直向下的重力，合力沿 AC 方向，且,6,3,321mgqEmgqEllmgqEPQMNMN故A 选项加速度ggga10)3(22，A错误。A 到 C 的时间根据竖直方向的匀加速直线运动，stgtl2.0,2122，C 错误。只在PQ 加电压时，小球受到向下的 mg 和 6mg，所以加速度为 7g=70m/s2,B 正确。D 选项小球在竖直方向上运动时间为stlvglt73,72102，D 错误。故选 B。【考查知识点】带电物体在复合场中的运动匀变速直线运动和类平抛运动。6.如图所示，ABCD-ABCD为一立方体木箱，O 点为底面 ABCD中心，M 点为 DD中点，N 点为 BCCB面的中心。AO、MO、NO 为三个光滑轻杆，三个完全相同的小球套在轻杆上，分别从 A、M、N 三点由静止沿轻杆滑下。关于三个小球的运动，下列说法正确的是（）A.三个小球滑到 O 点时的速度大小相等B.三个小球滑到 O 点所用的时间相等C.从 A 点滑下的小球到达 O 点时的速度最大D.从 M 点滑下的小球到达 O 点所用时间最短【答案】C【解析】根据题意，分别将 AO,NO,MO 看做直角三角形的三个斜边，由图可知，A,M,N 三点高度之比为 2：1:1，由动能定理221mvmgh 可知，三者落地速度不同，1:1:2:NMAvvv，NMAvvv,A 错误，C 正确。A,M,N 三个小球水平位移之比为1:2:2，A,M,N 三个小球加速度分别为NMANMAtttatvaaa可得再由,21,31,62,故BD错误。【考查知识点】考查空间立体几何，初速度为零的匀加速直线运动的应用。5/16新东方新东方 老师好老师好7.如图所示，b 球在水平面内做半径为 R 的匀速圆周运动，BC 为圆周运动的直径，竖直平台与 b 球运动轨迹相切于 B 点且高度为 R。当 b 球运动到切点 B 时，将 a 球从切点正上方的 A 点水平抛出，重力加速度大小为 g，从 a 球水平抛出开始计时，为使 b 球在运动一周的时间内与 a 球相遇(a 球与水平面接触后不反弹)，则下列说法正确的是（）A.a 球在 C 点与 b 球相遇时，a 球的运动时间最短B.a 球在 C 点与 b 球相遇时，a 球的初始速度最小C.若 a 球在 C 点与 b 球相遇，则 a 球抛出时的速率为?D.若 a 球在 C 点与 b 球相遇，则 b 球做匀速圆周运动的周期为?【答案】C【解析】A.平抛时间只取决于竖直高度，高度 R 不变，时间均为：2Rtg，故 A 错误；B.平抛初速度：0 xvt，时间相等，在 C 点相遇时，水平位移最大：max2xR，初始速度最大：max22RvgRt，故 B 错误，C 正确；D.在 C 点相遇时，b 球运动半个周期，故 b 球做匀速圆周运动的周期为：222bRTtg，故 D 错误。【考点】平抛运动8、如图所示，在范围足够大的空间存在一个磁场，磁感线呈辐状分布，其中磁感线 O 竖直向上，磁场中竖直固定一个轻质弹簧。在距离弹簧某一高度处，将一个金属圆盘由静止释放，圆盘下落的过程中盘面始终保持水平，且圆盘的中轴线始终与弹簧的轴线、磁感线 O 重合。从圆盘开始下落，到弹簧被压缩至最短的过程中，下列说法正确的是（）A.在圆盘内磁通量逐渐增大B.从上往下看，在圆盘内会产生顺时针方向的涡流C.在接触弹簧之前，圆盘做自由落体运动D.圆盘的重力势能减少量等于弹簧弾性势能的增加量6/16新东方新东方 老师好老师好【答案】AB【解析】A.磁通量：BS，S 不变，B 增大，故磁通量增大，A 正确；B.根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向竖直向下，由右手定则可知：自上而下看，圆盘会产生顺时针方向的涡旋电流，B 正确；C.根据楞次定律，接触弹簧之前，除重力外，下落过程中圆盘会受到向上的阻碍磁通量增大的力，故 C 错误；D.根据能量守恒定律可知，接触弹簧下落过程中，圆盘的重力势能转化为弹簧的弹性势能、圆盘的动能以及因涡流效应产生的内能，故 D 错误。【考点】楞次定律，能量守恒9、三根通电长直导线 a、b、c 相互平行，水平放置，其横截面恰好位于等边三角形的三个顶点，如图所示。导线 a、b 固定在同一竖直面内，导线 a 中的电流方向垂直纸面向里，导线 b 中的电流方向垂直纸面向外。已知导线 a、b 中的电流在导线 c 处产生磁场的磁感应强度大小均为 B0。导线 c 中的电流方向垂直纸面向里，电流大小为 I。导线 c 长度为 L，质量为 m，在粗糙水平面上处于静止状态，重力加速度为 g，下列说法正确的是（）A.导线 c 所受安培力的大小为?B.导线 c 对水平面的压力大小为?C.导线 c 受到的静摩擦力水平向左，大小为?D.若仅将导线 b 中的电流反向，则导线 c 所受摩擦力水平向右，大小为?【答案】BD【解析】根据右手定则和矢量合成法则可知，导线ab、在c处产生的合磁场大小为0B，方向水平向左，由左手定则可知，导线c所受安培力的大小为0B IL，方向竖直向上，则导线c所受的静摩擦力为零，对水平面的压力大小为：0mgB IL，故 A、C 错误，B 正确；若仅将导线 b 中的电流反向，则导线ab、在c处产生的合磁场大小为03B，方向竖直向下，由左手定则可知，导线c所受安培力的大小为03B IL，方向水平向左，则导线c所受的静摩擦力为：0=3fB IL静，方向水平向右，故 D 正确。7/16新东方新东方 老师好老师好【考点】通电直导线磁场，左右手定则，受力分析10、2019 年 11 月 5 日 01 时 43 分，我国在西昌卫展发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射了第 49 颗北斗导航卫星。该卫星属倾斜地球同步轨道卫星，标志着北斗三号系统 3 颗倾斜地球同步轨道卫星全部发射完毕。倾斜地球同步轨道卫星是运转轨道面与地球赤道面有夹角的轨道卫星，它的运行周期与“同步卫星”相同(T24h)，运动轨迹如图所示。关于该北斗导航卫星说法正确的是（）A.该卫星与地球上某一位置始终相对静止B.该卫星的高度与“同步卫星”的高度相等C.该卫星运行速度大于第一宇宙速度D.该卫星在一个周期内有 2 次经过赤道上同一位置【答案】BD【解析】A.同步卫星相对于地球静止，必须为地球赤道面上的同步卫星，因为此卫星为倾斜轨道，因此不能与地球保持相对静止。A 错误；B.由公式RGMT3224h可得，因为两个卫星的周期是一样的，其他常量都相同，所以高度相同。B 正确C.地球的第一宇宙速度是最大的环绕速度，该卫星比近地卫星轨道半径大，所以速度小于第一宇宙速度。C 错误D.此卫星的轨道为倾斜轨道，因此当卫星转一周时，两次通过赤道。D 正确【考查知识点】天体运动与同步卫星的相关知识11、如图所示，在水平面上固定一个半圆弧轨道，轨道是光滑的，O 点为半圆弧的圆心，一根轻绳跨过半圆弧的 A 点(O、A 等高，不计 A 处摩擦)，轻绳一端系在竖直杆上的 B 点，另一端连接一个小球 P。现将另一个小球 Q 用光滑轻质挂钩挂在轻绳上的 AB 之间，已知整个装置处于静止状态时，30，45则（）A.将绳的 B 端向上缓慢移动一小段距离时绳的张8/16新东方新东方 老师好老师好力不变B.将绳的 B 端向上缓慢移动一小段距离时半圆弧中的小球 P 位置下移C.静止时剪断 A 处轻绳瞬间，小球 P 的加速度为?gD.小球 P 与小球 Q 的质量之比为?：?【答案】ACD【解析】A.绳子 B 端向上移动一小段距离，根据受力分析可知 P 球没有发生位移，因此 AQP 变成了晾衣架问题，绳长不会变化，A 到右边板的距离不变，因此角度 不会发生变化，即绳子的张力也不会变化。选项 A 正确B.如果 P 向下移动一段距离，绳子 AP 拉力变小，绳长 AP 变长，而 AB 之间的绳子长度变短，则角度 变大，绳子 AB 之间的张力变大，AP 的张力也变大，产生矛盾。B 错误C.剪短 A 处细绳，拉力突变为零，小球 P 只受重力的分力，所以加速度为.C 正确D.根据受力分析，分别对两个小球做受力分析，因为是活结，所以绳子的张力都是相同，根据分析可得?：?，故 D 正确。【考查知识点】受力分析，动态平衡和活结问题9/16新东方新东方 老师好老师好第卷二、实验题二、实验题:本题共 2 小题，共 16 分。请把分析结果填在答题卡上或按题目要求作答。12、(6 分)某同学在“探究功与速度变化之间的关系”的实验中，同时测出实验中橡皮绳的劲度系数。所用实验装置如图所示，已知小球质量为 m。具体实验步骤如下：(1)将小球放在木板上，木板左端抬高一个小角度，以平衡摩擦力。(2)将原长为 OM 的橡皮绳一端固定在木板右端的 O 点，另一端通过力传感器连接小球，将小球拉至 P 点(M 点左侧)，测得 OM 的距离为 l1，OP 的距离为 l2，力传感器示数为 F。则橡皮绳的劲度系数为_(用 F、l1、l2表示)。(3)将小球从 P 点由静止释放，在 M 点右侧放置一速度传感器，可测出传感器所在位置的速度 v0，将小球上 2 根 3 根像皮绳，重复操作过程，测出多组速度数值，如下表所示。橡皮绳1 根2 根3 根4 根5 根6 根做功 WW2W3W4W5W6W速度(v/m s-1)1.011.411.732.002.242.45速度平方(v/m2s-1)1.021.992.994.005.026.00在坐标系中描点、连线，做出 W-v2图象。(4)由图象可知，橡皮绳做功与小球获得的速度的关系为_。【答案】（2）21Fll（2 分）（3）W-v2图像如图所示（2 分）（4）橡皮绳做功与小球获得的速度平方成正比或2vW（2 分）10/16新东方新东方 老师好老师好【解析】（2）由题意知，橡皮绳伸长量21xll，设橡皮绳劲度系数为k，利用胡克定律Fkx，可得21Fkll。（3）根据所给数据描点连线，得 W-v2图像如图所示。（4）由图像可知橡皮绳做功与小球获得的速度平方成正比或2vW。【考点】探究功与速度变化关系13、(10 分)几位同学对一个阻值大约为 600的未知电阻进行测量，要求较精确地测量电阻的阻值。有下列器材供选用:A.待测电阻 RxB.电压表 V(量程 6V，内阻约 3k)C.电流表 A1(量程 20mA，内阻约 5)D.电流表 A2(量程 10mA，内阻约 10)E.滑动变阻器 R1(020，额定电流 2A)F.滑动变阻器 R2(02000，额定电流 0.5A)G.直流电源 E(6V，内阻约 1)H.多用表1.开关、导线若干(1)甲同学用多用表直接测量待测电阻的阻值，如图甲所示。若选用欧姆表“100”档位，则多用表的读数为_(2)乙同学根据以上器材设计成用伏安法测量电阻的电路，电路图如图乙所示，则电流表应选择_(选填“A1”或“A2”)，滑动变阻器应选择_(选填“R1”或“R2”)。11/16新东方新东方 老师好老师好(3)丙同学经过反复思考，利用所给器材设计出了如图丙所示的测量电路，具体操作如下：按图丙连接好实验电路，调节滑动变阻器 R1、R2的滑片至适当位置;开关 S2处于断开状态，闭合开关 S。调节滑动变阻器 R1、R2的滑片，使电流表 A2的示数恰好为电流表 A1的示数的一半，读出此时电压表 V 的示数 U1和电流表 A 的示数 I1。保持开关 S1闭合，再闭合开关 S2，保持滑动变阻器 R2的滑片位置不变，读出此时电压表 V 的示数 U2和电流表 A2的示数 I2。可测得待测电阻的阻值为_，同时可测出电流表 A1的内阻为_(用 U1、U2、I1、I2表示)。(4)比较乙、丙两位同学测量电阻 Rx的方法，你认为哪个同学的方法更有利于减小系统误差？_(选填“乙”或“丙”)同学。【答案】（1）600（1 分）（2）A2（2 分）R1（2 分）（3）22IU（2 分）22112IUIU（2 分）（4）丙（1 分）【解析】（1）倍率为“100”，故多用电表读数为600。（2）电压表量程为 6V，xR阻值约为600，电流表量程约=0.0110UIAmAR即可，故电流表选择 A2；乙图中滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器选择总阻值较小的 R1；（3）设电流表 A1内阻为1r，根据操作步骤可得111 12xIURI r，根据操作步骤可得22xUI R，联立方程可得22xURI，121122UUrII。（4）乙同学的设计方法中，实际测得的阻值为xR与电流表内阻的串联阻值，测量值偏大，而且电流表内阻未知，相比而言，丙同学的方法更有利于减小系统误差。【考点】多用电表的使用，伏安法测电阻三、计算题三、计算题:本题共 4 小题，共 40 分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。14、(8 分)中国高铁的发展速度令世人瞩目。为了提高行车效率，缩短行车时间，设计师提出一种列车过站不停车的设想，如下面简图所示。高铁匀速行驶的速度 v0=360km/h，进站12/16新东方新东方 老师好老师好时尾部子车 1 在 O 点自动脱离，将乘客送到下车站台下车，载着新乘客的子车 2 提前等候在上车站台 A 点处。为了更好地完成对接，母车接近车站时提前向子车 2 发出指令，发出指令后立即开始做加速度为 a0的匀减速直线运动，到达 B 点时恰好将车速减小到 v0。子车2 接到指令后，沿转移轨道 AB 开始做加速度 a1m/s2的匀加速直线运动，子车 2 达到最大速度 v144km/h 后，接着做匀速直线运动。转移轨道 AB 与铁轨的夹角3，已知 cos31。若子车 2 启动后 t3min，和母车同时到达 B 点，完成同速对接。(1)母车距离 B 点多远的时候，发出指令让子车 2 开始启动？母车做匀减速直线运动的加速度 a0是多大？(2)求转移轨道 AB 的长度。【答案】（1）12600 m；200m/s31tvva（2）6400m【解析】由题意可知 v0=360 km/h=100 m/sv=144 km/h=40 m/st=3 min=180 s（1）母车向子车 2 发出指令后立即做匀减速直线运动，两车同时到达 C 点，完成同速对接。母车运动的位移是m1260020tvvs（1 分）即母车发出指令时距离 B 点 12600 m母车匀减速的加速度大小是200m/s31tvva（1 分）（2）对子车 2 做运动分析可知，加速过程所用时间为 t1，则v=at1（1 分）s401avt（1 分）加速过程的位移是m80021211atx（2 分）匀速过程的位移是x2=v（t-t1）=5600 m（1 分）13/16新东方新东方 老师好老师好可得 AB 轨道长度为lAB=x1+x2=6400 m（1 分）【考查知识点】匀变速运动中的追击相遇问题15、（10 分）细管 AB 内壁光滑、厚度不计，加工成如图所示形状。长 L0.5m 的 BD 段竖直，其 B 端与半径 R0.3m 的光滑圆弧轨道平滑连接，P 点为圆弧轨道的最高点。CD 段是半径 R0.3m 的四分之一圆弧，AC 段在水平面上。管中有两个可视为质点的小球 a、b，质量分别为 ma6kg、mb2kg。最初 b 球静止在管内 AC 段某一位置，a 球以速度 vo水平向右运动，与b球发生弹性碰撞。重力加速度g取10m/s2。(1)若 vo4m/s，求碰后 a、b 两球的速度大小：(2)若 a 球恰好能运动到 B 点，求 vo的大小，并通过分析判断此情况下 b 球能否通过 P 点。【答案】（1）m/s20vmmmmvbabaa；m/s620vmmmvbaab（2）v0=8 m/s；b 球能够通过 P 点【解析】（1）由于 a、b 的碰撞是弹性碰撞，碰撞过程中动量守恒 mav0=mava+mbvb（1 分）同时，碰撞过程中机械能也守恒2220212121bbaaavmvmvm（1 分）由以上两式可解得：m/s20vmmmmvbabaa（1 分）m/s620vmmmvbaab（1 分）（2）在 a 碰撞以后的运动过程中，a 小球机械能守恒。若 a 恰好运动到 B 点，即到达 B 点时速度为 0RLgmvmaa2121解得v1=4 m/s（1 分）由（1）问中计算可知，01vmmmmvbaba解得v0=8 m/s（1 分）14/16新东方新东方 老师好老师好同理也可求出 b 球碰撞以后的速度m/s12202vmmmvbaa（1 分）假设 b 球能上到 P 点，上升过程中机械能守恒232221)2(21vmRLgmvmbbb（1 分）解得v3=122m/s若恰好能运动到 P 点RvmgmPbb2（1 分）解得m/s3Pv可得 v3vP因此，b 球能够通过 P 点（1 分）【考查知识点】碰撞、动量守恒应用、功能关系、圆周运动临界16、（10 分）如图所示，ABCD 与 MNPQ 均为边长为?的正方形区域，且 A 点为 MN 的中点。ABCD 区城中存在有界的垂直纸面方向的匀强磁场，在整个 MNPQ 区域中存在图示方向的匀强电场。大量质量为 m、电荷量为 e 的电子以初速度 vo垂直于 BC 射入 ABCD 区域后，都从 A点进入电场，且所有电子均能打在 PQ 边上。已知从 C点进入磁场的电子在 ABCD区域中运动时始终位于磁场中，不计电子重力。求:(1)电场强度 E 的最小值;(2)匀强磁场区域中磁感应强度 B0的大小和方向;(3)ABCD 区域中磁场面积的最小值。【答案】（1）elmvE208（2）elmvB00，方向为垂直纸面向外（3）22min21llS【解析】(1)粒子在匀强电场中做类似抛体运动，有eE=ma（1 分）要使所有粒子均能打在 PQ 边上，由题意可知至少在 A 点水平向左飞出的粒子能打到 Q 点。15/16新东方新东方 老师好老师好221atl（1 分）tvl021（1 分）解得elmvE208（1 分）(2)由洛伦磁力提供向心力可得rmvBev2000（1 分）由题意则有r=l（1 分）解得elmvB00，方向为垂直纸面向外（1 分）（3）由题意分析可知，图中阴影部分为磁场面积最小范围。上部分圆弧为以 B 点为圆心，以 l 为半径的圆弧，下部分圆弧为以 D 点为圆心，以 l 为半径的圆弧。（1 分）由几何关系求得阴影部分面积22min21412llS（1 分）解得22min21llS（1 分）【考查知识点】带电粒子在复合场中的运动，最小磁场面积17、（12 分）如图所示，一个质量为 m、电阻不计、足够长的光滑 U 形金属框架 MNQP，位于光滑水平桌面上，平行导轨 MN 和 PQ 相距 L。分界线 OO与平行轨道垂直，左右两侧存在着区域很大、方向分别为竖直向上和竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B。另有质量也为 m 的金属棒 CD，平行于 OO放置在其左侧导轨上，并用一根轻质细线系在定点 A。已知细线能承受的最大拉力为 T0，CD 棒接入导轨间的有效电阻为 R。现从 t0时刻开始对 U 形框架施加水平向右的拉力 F，使其从静止开始做加速度为 a 的匀加速直线运动。从框架开始运动到细线断裂的整个过程，(1)求所需的时间 t0；(2)求流过金属棒 CD 的电荷量 q；(3)已知拉力做功为 W，求该过程金属棒 CD 中产生的焦耳热。16/16新东方新东方 老师好老师好【答案】（1）aLBRTt2200（2）aLBRTq33202（3）442202LBRmTWQ【解析】（1）细线断裂时，CD 受到的安培力 FCD=T0即FCD=BIL=T0（1 分）其中RBLvI（1 分）金属框架做匀加速直线运动v=at0（1 分）由以上各式可得aLBRTt2200（1 分）（2）金属框架做匀加速直线运动，经过时间 t0运动的位移221atx（1 分）在这个过程中，流过回路的电荷量0t Iq（1 分）其中RtI0（1 分）BxL（1 分）由以上各式可得aLBRTq33202（1 分）（3）从框架开始运动到细线断裂的过程中，由动能定理可得221mvWW安（1 分）-W安=Q焦（1 分）解得442202LBRmTWQ（1 分）【考查知识点】电磁感应、牛顿第二定律、功能关系