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1、2020年普通高等学校招生全国统一考试（江苏卷）物理试题一、单项选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分。每小题只有一个选项符合题意。1.质量为的汽车在水平路面上匀速行驶，速度为，受到的阻力大小为。此时，汽车发动机输出的实际功率是（）A. B. C. D. 2.电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器（）A. 是一种降压变压器B. 能测量直流电路的电流C. 原、副线圈电流的频率不同D. 副线圈的电流小于原线圈的电流3.如图所示，两匀强磁场的磁感应强度和大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的
2、边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是（）A 同时增大减小B. 同时减小增大C. 同时以相同的变化率增大和D. 同时以相同的变化率减小和4.如图所示，一小物块由静止开始沿斜面向下滑动，最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接，且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中，物块的动能与水平位移x关系的图象是（）A. B. C. D. 5.中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对
3、倒数第2节车厢的牵引力为（）A. FB. C. D. 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共计16分。每小题有多个选项符合题意。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分。6.某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时（）A. 车灯的电流变小B. 路端电压变小C. 电路的总电流变小D. 电源的总功率变大7.甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2倍。下列应用公式进行的推论正确的有（）A. 由可知，甲的速度是乙的倍B. 由可知，甲的向心加速度是乙的2倍C. 由可知，甲的向心力是乙的D.
4、 由可知，甲的周期是乙的倍8.如图所示，小球A、B分别从和l高度水平抛出后落地，上述过程中A、B的水平位移分别为l和。忽略空气阻力，则（）A. A和B的位移大小相等B. A的运动时间是B的2倍C. A的初速度是B的D. A的末速度比B的大9.如图所示，绝缘轻杆的两端固定带有等量异号电荷的小球（不计重力）。开始时，两小球分别静止在A、B位置。现外加一匀强电场E，在静电力作用下，小球绕轻杆中点O转到水平位置。取O点的电势为0。下列说法正确的有（）A. 电场E中A点电势低于B点B. 转动中两小球的电势能始终相等C. 该过程静电力对两小球均做负功D. 该过程两小球的总电势能增加三、简答题：本题分必做题
5、（第1012题）和选做题（第13题）两部分，共计42分。请将解答填写在答题卡相应的位置。【必做题】10.某同学描绘一种电子元件的关系图象，采用的实验电路图如题图1所示，V为电压表，mA为电流表，E为电源（电动势约），R为滑动变阻器（最大阻值），为定值电阻，S为开关。(1)请用笔画线代替导线，将题图2所示的实物电路连接完整_。(2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表：电压0.0000.2500.5000.6500.7000.7250.750电流0.000.100.250.601.704.307.50请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的图线_。(3)根据作出的图线可知，该元件是_（
6、选填“线性”或“非线性”）元件。(4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻，会导致的两个后果是_。A电压和电流的测量误差增大B可能因电流过大烧坏待测元件C滑动变阻器允许的调节范围变小D待测元件两端电压的可调节范围变小11.疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究。用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如题图1所示。(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是_。(2)下列主要操作步骤的正确顺序是_。（填写各步骤前的序号）把刻度尺竖直固定在墙上捏住小球，从刻度尺旁静止释放手机固定在三角架上，调
7、整好手机镜头的位置打开手机摄像功能，开始摄像(3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如题图2所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为，刻度尺的分度值是，由此测得重力加速度为_。(4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该视频中截取图片，_（选填“仍能”或“不能”）用(3)问中的方法测出重力加速度。选修3-512.“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是（）A. I增
8、大，增大B. I增大，减小C. I减小，增大D. I诚小，减小13.大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为和，则该激发态与基态的能量差为_，波长为的光子的动量为_。（已知普朗克常量为h，光速为c）14.一只质量为的乌贼吸入的水，静止在水中。遇到危险时，它在极短时间内把吸入的水向后全部喷出，以的速度向前逃窜。求该乌贼喷出的水的速度大小v。【选做题】本题包括A、B两小题，请选定其中一小题，并在相应的答题区域内作答。若多做，则按A小题评分。A选修3-315.玻璃出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有（）A. 没有固定的熔点B.
9、天然具有规则的几何形状C. 沿不同方向的导热性能相同D. 分子在空间上周期性排列16.一瓶酒精用了一些后，把瓶盖拧紧，不久瓶内液面上方形成了酒精的饱和汽，此时_（选填“有”或“没有”）酒精分子从液面飞出。当温度升高时，瓶中酒精饱和汽的密度_（选填“增大”“减小”或“不变”）。17.一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C，其图象如图所示，求该过程中气体吸收的热量Q。B选修3-418.电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有（）A. 杀菌用的紫外灯B. 拍胸片的X光机C. 治疗咽喉炎的超声波雾化器D. 检查血流情况的“彩超”机19.我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤
10、内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻璃）的_（选填“大”或“小”）。某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为，则该内芯的折射率为_。（取，结果保留2位有效数字）20.国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一、在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为。已知电磁波在月壤层中传播的波长为，求该月壤层的厚度d。四、计算题：本题共3小题，共计47分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的
11、题，答案中必须明确写出数值和单位。21.如图所示，电阻为的正方形单匝线圈的边长为，边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为。在水平拉力作用下，线圈以的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中：(1)感应电动势的大小E；(2)所受拉力的大小F；(3)感应电流产生的热量Q。22.如图所示，鼓形轮的半径为R，可绕固定的光滑水平轴O转动。在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为m的小球，球与O的距离均为。在轮上绕有长绳，绳上悬挂着质量为M的重物。重物由静止下落，带动鼓形轮转动。重物落地后鼓形轮匀速转动，转动的角速度为。绳与轮之间无相对滑动，忽略鼓形轮、直杆和
12、长绳的质量，不计空气阻力，重力加速度为g。求： (1)重物落地后，小球线速度的大小v；(2)重物落地后一小球转到水平位置A，此时该球受到杆的作用力的大小F；(3)重物下落的高度h。23.空间存在两个垂直于平面的匀强磁场，y轴为两磁场的边界，磁感应强度分别为、。甲、乙两种比荷不同的粒子同时从原点O沿x轴正向射入磁场，速度均为v。甲第1次、第2次经过y轴的位置分别为P、Q，其轨迹如图所示。甲经过Q时，乙也恰好同时经过该点。已知甲的质量为m，电荷量为q。不考虑粒子间的相互作用和重力影响。求： (1)Q到O的距离d；(2)甲两次经过P点的时间间隔；(3)乙的比荷可能的最小值。2020年普通高等学校招生
13、全国统一考试（江苏卷）物理试题解析一、单项选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分。每小题只有一个选项符合题意。1.质量为的汽车在水平路面上匀速行驶，速度为，受到的阻力大小为。此时，汽车发动机输出的实际功率是（）A. B. C. D. 【答案】C【解析】【详解】汽车匀速行驶，则牵引力与阻力平衡汽车发动机的功率故选C。2.电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器（）A. 是一种降压变压器B. 能测量直流电路的电流C. 原、副线圈电流的频率不同D. 副线圈的电流小于原线圈的电流【答案】D【解析】【详
14、解】A原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，A选项错误。B 电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象，只可以测量交变电流，B选项错误。C 电流互感器不会改变电流的频率，只改变电流，故原、副线圈电流的频率相同。C选项错误。D原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，副线圈的电流小于原线圈的电流。D正确。故选D。3.如图所示，两匀强磁场的磁感应强度和大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是（）A 同时增大减小B. 同时减小增大C. 同时以相同的变化率增大和D. 同时以相同的变化率减小和【答案】B【解析】【详解】AB产生顺时针
15、方向的感应电流则感应磁场的方向垂直纸面向里。由楞次定律可知，圆环中的净磁通量变化为向里磁通量减少或者向外的磁通量增多，A错误，B正确。CD同时以相同的变化率增大B1和B2，或同时以相同的变化率较小B1和B2，两个磁场的磁通量总保持大小相同，所以总磁通量为0，不会产生感应电流，CD 错误。故选B。4.如图所示，一小物块由静止开始沿斜面向下滑动，最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接，且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中，物块的动能与水平位移x关系的图象是（）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【详解】由题意可知设斜面倾角为，动摩擦因数为，则物块在斜面上下滑水平距离x时根
16、据动能定理有整理可得即在斜面上运动时动能与x成线性关系；当小物块在水平面运动时有即在水平面运动时动能与x也成线性关系；综上分析可知A正确。故选A。5.中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为（）A. FB. C. D. 【答案】C【解析】【详解】根据题意可知第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F，因为每节车厢质量相等，阻力相同，故第2节对第3节车厢根据牛顿第二定律有设倒数第3节车
17、厢对倒数第2节车厢的牵引力为F1，则根据牛顿第二定律有联立解得。故选C。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共计16分。每小题有多个选项符合题意。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分。6.某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时（）A. 车灯的电流变小B. 路端电压变小C. 电路的总电流变小D. 电源的总功率变大【答案】ABD【解析】【详解】A开关闭合时，车灯变暗，故流过车灯的电流变小，A正确；B电路的路端电压为变小，路端电压变小，B正确；C总电流即干路电流为减小，干路电流增大，C错误；D电源总功率为增
18、大，总功率变大，D正确。故选ABD。7.甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2倍。下列应用公式进行的推论正确的有（）A. 由可知，甲的速度是乙的倍B. 由可知，甲的向心加速度是乙的2倍C. 由可知，甲的向心力是乙的D. 由可知，甲的周期是乙的倍【答案】CD【解析】【详解】卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，则A因为在不同轨道上g是不一样，故不能根据得出甲乙速度的关系，卫星的运行线速度代入数据可得故A错误；B因为在不同轨道上两卫星的角速度不一样，故不能根据得出两卫星加速度的关系，卫星的运行加速度代入数据可得故B错误；C根据，两颗人造卫星质量相等，可得故C正确；
19、D两卫星均绕地球做圆周运动，根据开普勒第三定律，可得故D正确。故选CD。8.如图所示，小球A、B分别从和l高度水平抛出后落地，上述过程中A、B的水平位移分别为l和。忽略空气阻力，则（）A. A和B的位移大小相等B. A的运动时间是B的2倍C. A的初速度是B的D. A的末速度比B的大【答案】AD【解析】【详解】A位移为初位置到末位置的有向线段，如图所示可得 ，A和B的位移大小相等，A正确；B平抛运动运动的时间由高度决定，即 ，则A的运动时间是B的倍，B错误；C平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，则 ，则A的初速度是B的，C错误；D小球A、B在竖直方向上的速度分别为，所以可得 ，即，D正确。故
20、选AD。9.如图所示，绝缘轻杆的两端固定带有等量异号电荷的小球（不计重力）。开始时，两小球分别静止在A、B位置。现外加一匀强电场E，在静电力作用下，小球绕轻杆中点O转到水平位置。取O点的电势为0。下列说法正确的有（）A. 电场E中A点电势低于B点B. 转动中两小球的电势能始终相等C. 该过程静电力对两小球均做负功D. 该过程两小球的总电势能增加【答案】AB【解析】【详解】A沿着电场线方向，电势降低，A正确；B由于O点的电势为0，根据匀强电场的对称性又，所以B正确；CDA、B位置的小球受到的静电力分别水平向右、水平向左，绝缘轻杆逆时针旋转，两小球静电力对两小球均做正功，电场力做正功，电势能减少，
21、CD错误；故选AB。三、简答题：本题分必做题（第1012题）和选做题（第13题）两部分，共计42分。请将解答填写在答题卡相应的位置。【必做题】10.某同学描绘一种电子元件的关系图象，采用的实验电路图如题图1所示，V为电压表，mA为电流表，E为电源（电动势约），R为滑动变阻器（最大阻值），为定值电阻，S为开关。(1)请用笔画线代替导线，将题图2所示的实物电路连接完整_。(2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表：电压0.0000.2500.5000.6500.7000.7250.750电流0.000.100.250.601.704.307.50请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的图
22、线_。(3)根据作出的图线可知，该元件是_（选填“线性”或“非线性”）元件。(4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻，会导致的两个后果是_。A电压和电流的测量误差增大B可能因电流过大烧坏待测元件C滑动变阻器允许的调节范围变小D待测元件两端电压的可调节范围变小【答案】 (1). (2). (3). 非线性元件 (4). BC【解析】【详解】(1)1根据题意连接电路如图(2)2根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接各点如图(3)3根据图像可知该元件是非线性元件。(4)4AB图线上某点与原点连线的斜率为，根据元件的特性可知，当电压超过一定数值时，电流会急剧增大，所以电阻会急剧减小，若用导线
23、代替，电流急剧增大，可能会烧坏待测元件，对电流表和电压表的测量误差无影响，A错误，B正确；CD根据图像可知待测元件的电压范围小于，而电源电动势为，因为待测元件两端电压非常小，如果用导线代替，会导致滑动变阻器的调节范围变得非常小，难以调节，C正确，D错误。故选BC。11.疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究。用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如题图1所示。(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是_。(2)下列主要操作步骤的正确顺序是_。（填写各步骤前的序号）把刻度尺竖直固定在墙上捏住小球，
24、从刻度尺旁静止释放手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置打开手机摄像功能，开始摄像(3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如题图2所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为，刻度尺的分度值是，由此测得重力加速度为_。(4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该视频中截取图片，_（选填“仍能”或“不能”）用(3)问中的方法测出重力加速度。【答案】 (1). 小钢球 (2). (3). 9.61（9.59.7） (4). 仍能【解析】【详解】(1)要测量当地重力加速度需要尽量减小空气阻力的影响，所以密度大体积小的小钢球最适合；(2)要完
25、成实验首先应该将刻度尺竖直固定在墙上，安装好三脚架，调整好手机摄像头的位置；因为下落时间很短，所以一定要先打开摄像头开始摄像，然后在将小球从刻度尺旁静止释放，故顺序为；(3)由三张图片读出小球所在位置的刻度分别为2.50cm，26.50cm，77.20cm；小球做自由落体运动，根据可得(4)因为就算小球偏离了竖直方向，但是小球在竖直方向上的运动依然是自由落体运动，对实验结果无影响，故仍能用前面的方法测量出重力加速度。选修3-512.“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人
26、体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是（）A. I增大，增大B. I增大，减小C. I减小，增大D. I诚小，减小【答案】B【解析】【详解】黑体辐射的实验规律如图特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以减小。故选B。13.大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为和，则该激发态与基态的能量差为_，波长为的光子的动量为_。（已知普朗克常量为h，光速为c）【答案】 (1). (2). 【解析】【详解】1根据可知波长越短，对应光子的频率越大，对应跃迁的能级差越大；可知最短波长对应
27、基态到激发态的能量差最大，结合得2波长为对应的光子动量为14.一只质量为的乌贼吸入的水，静止在水中。遇到危险时，它在极短时间内把吸入的水向后全部喷出，以的速度向前逃窜。求该乌贼喷出的水的速度大小v。【答案】【解析】【详解】乌贼喷水过程，时间较短，内力远大于外力；选取乌贼逃窜的方向为正方向，根据动量守恒定律得解得喷出水的速度大小为【选做题】本题包括A、B两小题，请选定其中一小题，并在相应的答题区域内作答。若多做，则按A小题评分。A选修3-315.玻璃出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有（）A. 没有固定的熔点B. 天然具有规则的几何形状C. 沿不同
28、方向的导热性能相同D. 分子在空间上周期性排列【答案】AC【解析】【详解】根据非晶体的特点可知非晶体是指组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有规则周期性排列的固体。它没有一定规则的外形。它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”。它没有固定的熔点。故选AC。16.一瓶酒精用了一些后，把瓶盖拧紧，不久瓶内液面上方形成了酒精的饱和汽，此时_（选填“有”或“没有”）酒精分子从液面飞出。当温度升高时，瓶中酒精饱和汽的密度_（选填“增大”“减小”或“不变”）。【答案】 (1). 有 (2). 增大【解析】【详解】1形成饱和气后，酒精还是会蒸发，只是液体里跑到气体中的分子和气体中的分子跑到液体里的
29、速度一样快，整体来看是不变的。即此时仍然会有酒精分子从液面飞出；2温度升高使气体分子的动能增大，离开液体表面的气体分子更多，饱和汽密度增大。17.一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C，其图象如图所示，求该过程中气体吸收的热量Q。【答案】【解析】【详解】根据图像可知状态A和状态C温度相同，内能相同；故从A经B到C过程中气体吸收的热量等于气体对外所做的功。根据图像可知状态A到状态B为等压过程，气体对外做功为状态B到状态C为等容变化，气体不做功；故A经B到C过程中气体吸收的热量为B选修3-418.电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有（）A. 杀菌用的紫外灯B. 拍胸片
30、的X光机C. 治疗咽喉炎的超声波雾化器D. 检查血流情况的“彩超”机【答案】AB【解析】【详解】A紫外灯的频率高，能量强，所以用于杀菌，属于电磁波的应用，A正确；BX光的穿透能力较强，所以用于拍胸片，属于电磁波的应用，B正确；C超声波雾化器是超声波的应用，与电磁波无关，C错误；D彩超属于超声波的应用，与电磁波无关，D错误。故选AB。19.我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻璃）的_（选填“大”或“小”）。某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为，则该内芯的折射率为_。（取，结果保留2位有效数字）【答案】 (1). 大 (2). 【解析】【详解】1根据全反
31、射定律可知光钎内芯的折射率比外套的折射率大，这样光在内芯和外壳的界面上才能发生全反射，保证信息的传输。2折射率为20.国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一、在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为。已知电磁波在月壤层中传播的波长为，求该月壤层的厚度d。【答案】【解析】【详解】电磁波的在土壤中传播速度满足根据题意可知解得土壤厚度为四、计算题：本题共3小题，共计47分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最
32、后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。21.如图所示，电阻为的正方形单匝线圈的边长为，边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为。在水平拉力作用下，线圈以的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中：(1)感应电动势的大小E；(2)所受拉力的大小F；(3)感应电流产生的热量Q。【答案】(1)0.8V；(2)0.8N；(3)0.32J【解析】【详解】(1)由题意可知当线框切割磁感线是产生的电动势为(2)因为线框匀速运动故所受拉力等于安培力，有根据闭合电路欧姆定律有结合(1)联立各式代入数据可得F=0.8N；(3)线框穿过磁场所用的时间为故线框穿越过程
33、产生的热量为22.如图所示，鼓形轮的半径为R，可绕固定的光滑水平轴O转动。在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为m的小球，球与O的距离均为。在轮上绕有长绳，绳上悬挂着质量为M的重物。重物由静止下落，带动鼓形轮转动。重物落地后鼓形轮匀速转动，转动的角速度为。绳与轮之间无相对滑动，忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量，不计空气阻力，重力加速度为g。求： (1)重物落地后，小球线速度的大小v；(2)重物落地后一小球转到水平位置A，此时该球受到杆的作用力的大小F；(3)重物下落的高度h。【答案】(1)；(2)；(3)【解析】【详解】(1)由题意可知当重物落地后鼓形轮转动的角速度为，则根据
34、线速度与角速度的关系可知小球的线速度为(2)小球匀速转动，当在水平位置时设杆对球的作用力为F，合力提供向心力，则有结合(1)可解得杆对球的作用力大小为(3)设重物下落高度为H，重物下落过程中对重物、鼓形轮和小球组成的系统，根据系统机械能守恒可知而重物的速度等于鼓形轮的线速度，有联立各式解得23.空间存在两个垂直于平面的匀强磁场，y轴为两磁场的边界，磁感应强度分别为、。甲、乙两种比荷不同的粒子同时从原点O沿x轴正向射入磁场，速度均为v。甲第1次、第2次经过y轴的位置分别为P、Q，其轨迹如图所示。甲经过Q时，乙也恰好同时经过该点。已知甲的质量为m，电荷量为q。不考虑粒子间的相互作用和重力影响。求：
35、 (1)Q到O的距离d；(2)甲两次经过P点的时间间隔；(3)乙的比荷可能的最小值。【答案】(1)；(2)；(3)【解析】【详解】(1)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，由 得，Q、O的距离为：(2)由(1)可知，完成一周期运动上升的距离为d，粒子再次经过P，经过N个周期，所以，再次经过P点的时间为由匀速圆周运动的规律得，绕一周的时间为：解得：所以，再次经过P点的时间为两次经过P点时间间隔为：解得：(3)由洛伦兹力提供向心力，由 得，若乙粒子从第一象限进入第二象限的过程中与甲粒子在Q点相遇，则：结合以上式子，n无解。若乙粒子从第二象限进入第一象限的过程中与甲离子在Q点相遇，则：计算可得（n=1，2，3）由于甲乙粒子比荷不同，则n=2时，乙的比荷最小，为