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如圖甲所示正方形金屬線框abcd，邊長L=2.5m、質(zhì)量m=0.5kg、各邊電阻均為1Ω．其水平放置在光滑絕緣的水平面上，它的ab邊與豎直向上的勻強磁場邊界MN重合，磁場的磁感應(yīng)強度B=0.8T．現(xiàn)在水平拉力F作用下由靜止開始向左運動，經(jīng)過5s線框被拉出磁場．測得金屬線框的速度隨時間變化的圖象v_t-t如乙圖所示，在金屬線框被拉出磁場的過程中．求：
（1）4s末線框cd邊的電壓大小；
（2）4s末水平拉力F的大��；
（3）已知在這5s內(nèi)拉力F做功1.92J，那么在此過程中，線框產(chǎn)生的焦耳熱是多少？

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一．選擇題（4分×12=48分）

題號

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

答案

B

C

BD

D

AD

C

BD

ABC

B

Ｃ

AC

CD

二．非選擇題（102分）

13.（10分）（1）機械（動）；0.4W   （每空2分）

（2）強弱（大�。�；     �。印。危�每空2分）

14．（12分）(1)（4分）①連接電路如答案圖 （3分）

②A端                             （1分）

評分說明：⑴中電表量程選擇錯誤，扣1分，其余任何錯誤均得0分

（2）（8分）①歐姆；        ②“＋”；

③  >；        ④OFF或交流電壓最高  (每空2分)。

15.（12分）（1）（4分）①改變小車所受的合外力；②記錄更準確（或：更容易記錄，記錄誤差會更小，時間更容易記錄，方便記錄，方便計時，位置很難記錄等類似答案均給分）。（每空2分）

（2）（8分）①（4分）按表一填寫且正確的得4分，“線段”欄讀數(shù)從O點計起每對一個得1分，“數(shù)據(jù)”欄每讀對1個給1分；按表二填寫且讀數(shù)正確的得3分，“數(shù)據(jù)”欄與“線段”欄能對應(yīng)，且讀對，每對1個給1分，即讀數(shù)不從O點計起扣1分。讀數(shù)誤差在±0.03cm內(nèi)不扣分。不按有效數(shù)字的規(guī)則讀數(shù)，不給分。

表一

線段

OA

…

…

…

OE

OF

數(shù)據(jù)（cm）

…

…

…

…

7.00

9.40

表二

線段

OA

…

…

…

DE

EF

數(shù)據(jù)（cm）

…

…

…

…

2.25

2.40

②（1分） 0.232（0.230~0.236均可以）

③（3分）0.42（0.38-~0.46均可以）（1分）

所畫圖象符合題的要求者得2分。

圖像坐標標度的取值過�。ù螅┱呖�1分；

坐標描點有錯誤，使得整個圖像偏差過大，無法正確求出a的計0分；個別點描錯，但對整個圖像影響不大的扣1分。

16.（15分）解：(1)（8分）對物體受力分析，則有：

              ………………………………… ……（3分）

此時                …………………………………… （2分）

聯(lián)立上面二式，代入數(shù)據(jù)，得：k=250m/N…………………………（3分）

(2)（7分）物體上移，則摩擦力方向沿斜面向上有：

      ① ………………………………… ……（3分）

此時N         ……………………………………… （2分）

代入①得N…           ………………………………… （2分）

17．（17分）解：⑴（4分）小球在斜槽軌道AB上受到重力和支持力作用，合力為重力沿斜面向下的分力，由牛頓第二定律得  ………………………………………（2分）

m/s²…………………………………………………………………（2分）

⑵（13分）要使小球從A點到F點的全過程不脫離軌道，只要在D點不脫離軌道即可。

物體在D點做圓周運動臨界條件是：      ①………………………………（2分）

由機械能守恒定律得      ②………………………………………（2分）

解①②得A點距離最低點的豎直高度h至少為：

m …………………………………………（2分）

從C到D由動能定理的：     ③………………………（2分）

在C點對小球由牛頓第二定律得：  ④………………………………（2分）

聯(lián)解①③④得軌道對小球得支持力N ……………………………………（2分）

由牛頓第三定律得小球在C點時小球?qū)�軌道的壓力大小�?N，方向豎直向上………（1分）

18.（17分）解： ⑴根據(jù)q =t，由I－t圖象得：q =1.25C　………………………………（2分）

  又根據(jù)＝＝    ………………………………………………………（2分）

  得R = 4Ω …………………………………………………………………………………（2分）

⑵由電流圖像可知，感應(yīng)電流隨時間變化的規(guī)律：I＝0.1t  ……………………………（1分）

由感應(yīng)電流，可得金屬框的速度隨時間也是線性變化的，（2分）

線框做勻加速直線運動，加速度a = 0.2m/s²   …………………………………………（1分）

線框在外力F和安培力F_A作用下做勻加速直線運動，  ………………（1分）

得力F＝（0.2 t＋0.1）N　 ………………………………………………………………（2分）

⑶ t＝5s時，線框從磁場中拉出時的速度v₅ = at =1m/s  ………………………………（2分）

線框中產(chǎn)生的焦耳熱J ………………………………………（2分）

19.（19分）解：（1）A、B、C處于靜止狀態(tài)時，設(shè)B、C間距離為L₁，則C對B的庫侖斥力

 …………………………………………………………………………………（1分）

以A、B為研究對象，根據(jù)力的平衡   ………………………（2分）

聯(lián)立解得    L₁=1.0m       ………………………………………………………………（1分）

（2）給A施加力F后， A、B沿斜面向上做勻加速直線運動，C對B的庫侖斥力逐漸減小，A、B之間的彈力也逐漸減小。經(jīng)過時間t₀，B、C間距離設(shè)為L₂，A、B兩者間彈力減小到零，此后兩者分離，力F變?yōu)楹懔�。則t₀時刻C對B的庫侖斥力為

                                 ①  ………………………………（1分）

以B為研究對象，由牛頓第二定律有  ②…（1分）

聯(lián)立①②解得    L₂=1.2m         ………………………………………………………（1分）

則t₀時間內(nèi)A上滑的距離    ………………………………………（1分）

設(shè)t₀時間內(nèi)庫侖力做的功為W₀，由功能關(guān)系有

  ……………………………………………………………………（1分）

代入數(shù)據(jù)解得                                         ③  ………………………………（1分）

（3）設(shè)在t₀時間內(nèi)，末速度為v₁，力F對A物塊做的功為W₁，由動能定理有

                              ④  ………………………………（1分）

而                          ⑤ ………………………………（1分）

                           ⑥ ………………………………（1分）

                                                           ⑦ ………………………………（1分）

由③~⑦式解得   J  …………………………………………………………（1分）

經(jīng)過時間t₀后，A、B分離，力F變?yōu)楹懔Γ瑢�A由牛頓第二定律有

                            ⑧ ………………………………（1分）

力F對A物塊做的功                  ⑨ ………………………………（1分）

由⑧⑨式代入數(shù)據(jù)得    ………………………………………………………（1分）

則力F對A物塊做的功  ……………………………………………（1分）