天津市高考物理試卷答案與解析

1、2011年天津市高考物理試卷參考答案與試題解析一、單項(xiàng)選擇題（每小題6分，共30分每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)是正確的）1（6分）（2011天津）下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)是（）A光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)B倫琴射線的發(fā)現(xiàn)C粒子散射實(shí)驗(yàn)D氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)【考點(diǎn)】粒子散射實(shí)驗(yàn)【專題】原子的核式結(jié)構(gòu)及其組成【分析】本題比較簡(jiǎn)單，考查了近代物理中的幾個(gè)重要試驗(yàn)及發(fā)現(xiàn)，要了解這些試驗(yàn)及發(fā)現(xiàn)的內(nèi)容及其重要物理意義【解答】解：A、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明光具有粒子性，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；B、X射線（倫琴射線）的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)末20世紀(jì)初物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)（X射線1896年、放射線1896年、電子1897年）之一，這一發(fā)現(xiàn)標(biāo)

2、志著現(xiàn)代物理學(xué)的產(chǎn)生，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；C、粒子散射實(shí)驗(yàn)中極少數(shù)粒子的大角度偏轉(zhuǎn)說(shuō)明原子內(nèi)存在原子核，C正確D、氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)解釋了原子的穩(wěn)定性以及原子光譜的分立特征，D選項(xiàng)錯(cuò)誤故選C【點(diǎn)評(píng)】本題考查對(duì)物理學(xué)史、常識(shí)的識(shí)記能力，對(duì)于類似知識(shí)要注意平時(shí)的積累與記憶2（6分）（2011天津）如圖所示，A、B兩物塊疊放在一起，在粗糙的水平面上保持相對(duì)靜止地向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中B受到的摩擦力（）A方向向左，大小不變B方向向左，逐漸減小C方向向右，大小不變D方向向右，逐漸減小【考點(diǎn)】牛頓第二定律；滑動(dòng)摩擦力【專題】整體法和隔離法【分析】整體法和隔離法是動(dòng)力學(xué)問(wèn)題常用的解題方法 1、整體法：整體法

3、是指對(duì)物理問(wèn)題中的整個(gè)系統(tǒng)或整個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析、研究的方法在力學(xué)中，就是把幾個(gè)物體視為一個(gè)整體，作為研究對(duì)象，受力分析時(shí)，只分析這一整體對(duì)象之外的物體對(duì)整體的作用力（外力），不考慮整體內(nèi)部之間的相互作用力（內(nèi)力） 整體法的優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)整體法分析物理問(wèn)題，可以弄清系統(tǒng)的整體受力情況和全過(guò)程的受力情況，從整體上揭示事物的本質(zhì)和變體規(guī)律，從而避開(kāi)了中間環(huán)節(jié)的繁瑣推算，能夠靈活地解決問(wèn)題通常在分析外力對(duì)系統(tǒng)的作用時(shí)，用整體法 2、隔離法：隔離法是指對(duì)物理問(wèn)題中的單個(gè)物體或單個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析、研究的方法在力學(xué)中，就是把要分析的物體從相關(guān)的物體體系中隔離出來(lái)，作為研究對(duì)象，只分析該研究對(duì)象以外的物體對(duì)該對(duì)象的作

4、用力，不考慮研究對(duì)象對(duì)其他物體的作用力 隔離法的優(yōu)點(diǎn)：容易看清單個(gè)物體的受力情況或單個(gè)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)情形，問(wèn)題處理起來(lái)比較方便、簡(jiǎn)單，便于初學(xué)者使用在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體（或一個(gè)物體的各個(gè)部分）間的相互作用時(shí)用隔離法本題中兩物體相對(duì)靜止，可以先用整體法，整體受重力、支持力和向后的摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律先求出整體加速度，再隔離物體B分析，由于向前勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度向后，故合力向后，對(duì)B物體受力分析，受重力、支持力和摩擦力作用，根據(jù)牛頓第二定律，可以求出靜摩擦力的大小【解答】解：A、B兩物塊疊放在一起共同向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)A、B整體根據(jù)牛頓第二定律有然后隔離B，根據(jù)牛頓第二定律有fAB=mBa=m

5、Bg 大小不變，物體B做速度方向向右的勻減速運(yùn)動(dòng)，故而加速度方向向左，摩擦力向左；故選A【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于連接體問(wèn)題可以用整體法求加速度，用隔離法求解系統(tǒng)內(nèi)力！3（6分）（2011天津）質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)的位移x與時(shí)間t的關(guān)系為x=5t+t2（各物理量均采用國(guó)際單位），則該質(zhì)點(diǎn)（）A第1s內(nèi)的位移是5mB前2s內(nèi)的平均速度是6m/sC任意相鄰的1s內(nèi)位移差都是1mD任意1s內(nèi)的速度增量都是2m/s【考點(diǎn)】勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式【分析】根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位公式對(duì)比即可得出結(jié)論【解答】解：A、將t=1代入即可求出第1s內(nèi)的位移是x=6m，A錯(cuò)誤；B、前2s內(nèi)的平均速度為m/s，B錯(cuò)誤；C、與對(duì)比可知a=2m

6、/s2，則s=aT2=2m，C錯(cuò)誤；D、由加速的定義式可知D選項(xiàng)正確故選：D【點(diǎn)評(píng)】本題考查的就是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式的應(yīng)用，根據(jù)公式即可求得，比較簡(jiǎn)單4（6分）（2011天津）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示，則（）At=0.015s時(shí)線框的磁通量變化率為零Bt=0.01s時(shí)線框平面與中性面重合C線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311VD線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100Hz【考點(diǎn)】正弦式電流的最大值和有效值、周期和頻率；交變電流【專題】計(jì)算題；壓軸題；恒定電流專題【分析】由圖2可知特殊時(shí)刻的電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)，可判處于那個(gè)

7、面上，由圖象還可知電動(dòng)勢(shì)的峰值和周期，根據(jù)有效值和峰值的關(guān)系便可求電動(dòng)勢(shì)的有效值，根據(jù)周期和頻率的關(guān)系可求頻率【解答】解：A、t=0.015s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，由法拉第電磁感應(yīng)定律E=n可知，磁通量的變化率最大，不是零，故A錯(cuò)誤；B、由圖2可知t=0.01s時(shí)，e=0，說(shuō)明此時(shí)線圈正經(jīng)過(guò)中性面，故B正確；C、由圖2可知 T=0.02s，Em=311V根據(jù)正弦式交變電流有效值和峰值的關(guān)系可得，該交變電流的有效值為，故C錯(cuò)誤D、據(jù)周期和頻率的關(guān)系可得，該交變電流的頻率為：，故D錯(cuò)誤故選：B【點(diǎn)評(píng)】本題考察的是有關(guān)交變電流的產(chǎn)生和特征的基本知識(shí)5（6分）（2011天津）板間距為d的平等板電容器所帶

8、電荷量為Q時(shí)，兩極板間電勢(shì)差為U1，板間場(chǎng)強(qiáng)為E1現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q，板間距變?yōu)閐，其他條件不變，這時(shí)兩極板間電勢(shì)差U2，板間場(chǎng)強(qiáng)為E2，下列說(shuō)法正確的是（）AU2=U1，E2=E1BU2=2U1，E2=4E1CU2=U1，E2=2E1DU2=2U1，E2=2E1【考點(diǎn)】平行板電容器的電容【專題】壓軸題【分析】根據(jù)電容公式判斷出電容的變化，再根據(jù)電容定義式得出電勢(shì)差的變化，再根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)公式判斷出場(chǎng)強(qiáng)的變化【解答】解：根據(jù)電容公式說(shuō)明電容變?yōu)?倍，根據(jù)電容定義式，發(fā)現(xiàn)電量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，電容也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，所以電勢(shì)差不變，根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)關(guān)系，d變?yōu)樵瓉?lái)的，所以場(chǎng)強(qiáng)變?yōu)?倍，故A、B、D錯(cuò)

9、誤，C正確故選C【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵是熟練運(yùn)用電容的定義式、決定式二、選擇題（每小題6分，共18分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，都有多個(gè)選項(xiàng)是正確的全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分）6（6分）（2011天津）甲、乙兩單色光分別通過(guò)一雙縫干涉裝置得到各自的干涉圖樣，設(shè)相鄰兩個(gè)亮條紋的中心距離為x，若x甲x乙，則下列說(shuō)法正確的是（）A甲光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，乙光則不能發(fā)生B真空中甲光的波長(zhǎng)一定大于乙光的波長(zhǎng)C甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D在同一均勻介質(zhì)甲光的傳播速度大于乙光【考點(diǎn)】光的干涉；波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系；光子【專題】光的折射專題；物理光學(xué)綜合專題【分析】光是橫波，偏

10、振現(xiàn)象是橫波特有的現(xiàn)象；雙縫干涉的條紋間距滿足公式x=；光速、波長(zhǎng)和頻率滿足公式C=，而光子的能量滿足公式E=h；光的頻率越小，在同一種介質(zhì)中的折射率越小，結(jié)合公式n=可求光在介質(zhì)中的傳播速度【解答】解：A、偏振現(xiàn)象是橫波特有的現(xiàn)象，由于光是橫波，故甲乙都可以發(fā)生偏振現(xiàn)象故A錯(cuò)；B、根據(jù)雙縫干涉的條紋間距x=可知對(duì)于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，波長(zhǎng)越大，條紋間距越大，由x甲x乙可知甲光的波長(zhǎng)一定大于乙光的波長(zhǎng)，故B正確；C、根據(jù)C=可知甲光的頻率小于乙光的頻率，而光子的能量E=h，故甲光的光子能量一定小于乙光的光子能量，故C錯(cuò)；D、由于不同的單色光頻率小，折射率小，即甲光折射率小，根據(jù)n=可知甲光的傳播速

11、度大，故D正確故選BD【點(diǎn)評(píng)】該部分所考查的大多是基礎(chǔ)性題目，難度不是太大，但綜合性很強(qiáng)，只要掌握了基礎(chǔ)知識(shí)就能順利解決7（6分）（2011天津）位于坐標(biāo)原點(diǎn)處的波源A沿y軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)A剛好完成一次全振動(dòng)時(shí)，在介質(zhì)中形成簡(jiǎn)諧橫波的波形如圖所示B是沿波傳播方向上介質(zhì)的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，則（）A波源A開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向B此后的周期內(nèi)回復(fù)力對(duì)波源A一直做負(fù)功C經(jīng)半個(gè)周期時(shí)間質(zhì)點(diǎn)B將向右遷移半個(gè)波長(zhǎng)D在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)A所受回復(fù)力的沖量為零【考點(diǎn)】橫波的圖象；波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系【專題】壓軸題【分析】根據(jù)題中波的傳播方向可知波源A開(kāi)始振動(dòng)方向由功的公式分析此后的周期內(nèi)回復(fù)力做功的正負(fù)由簡(jiǎn)諧波的對(duì)

12、稱性研究沖量【解答】解：A、由A剛好完成一次全振動(dòng)時(shí)的圖線可知波由A向B傳播，可判斷A此時(shí)刻沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，與0時(shí)刻的開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向相同，故A正確 B、在此后的周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)A向y軸負(fù)方向向波谷運(yùn)動(dòng)，回復(fù)力沿y軸正方向，則回復(fù)力做負(fù)功，故B正確 C、質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，故C錯(cuò)誤 D、由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，回復(fù)力在一個(gè)周期內(nèi)的沖量為零，故D正確故選ABD【點(diǎn)評(píng)】本題考查意圖是機(jī)械波的形成和特征機(jī)械波在形成過(guò)程中各質(zhì)點(diǎn)起振方向與波源起振方向相同，質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移8（6分）（2011天津）質(zhì)量為m的探月航天器在接近月球表面的軌道上飛行，其運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)已知月球質(zhì)量為M，月球半徑為R，月球表面

13、重力加速度為g，引力常量為G，不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，則航天器的（）A線速度v=B角速度=C運(yùn)行周期T=2D向心加速度a=【考點(diǎn)】萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用【專題】壓軸題【分析】研究月航天器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，列出等式求出問(wèn)題向心力的公式選取要根據(jù)題目提供的已知物理量或所要求解的物理量選取應(yīng)用不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，萬(wàn)有引力等于重力【解答】解：根據(jù)萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和萬(wàn)有引力等于重力得出：A、=mv=故A正確；B、mg=m2R=故B錯(cuò)誤；C、mg=mRT=2故C正確；D、=maa=故D錯(cuò)誤故選AC【點(diǎn)評(píng)】應(yīng)用萬(wàn)有引力定律進(jìn)行衛(wèi)星加速度、速度、周期和中心天體質(zhì)量的

14、估算三、實(shí)驗(yàn)題（共1小題，18分）9（18分）（2011天津）（1）某同學(xué)利用測(cè)力計(jì)研究在豎直方向運(yùn)行的電梯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，他在地面上用測(cè)力計(jì)測(cè)量砝碼的重力，示數(shù)是G，他在電梯中用測(cè)力計(jì)仍測(cè)量同一砝碼的重力，則測(cè)力計(jì)的示數(shù)小于G，由此判斷此時(shí)電梯的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)能是減速上升或加速下降；（2）用螺旋測(cè)微器測(cè)量某金屬絲直徑的結(jié)果如圖所示該金屬絲的直徑是1.706mm（3）某同學(xué)用大頭針、三角板、量角器等器材測(cè)量玻璃磚的折射率，開(kāi)始玻璃磚位置如圖中實(shí)線所示，使大頭針P1、P2 圓心O在同一直線上，該直線垂直于玻璃磚的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在玻璃磚的直徑邊一側(cè)觀察P1、P2 的像，且P2 的像擋

15、住P1的像，如此只需測(cè)量出玻璃磚的直徑邊繞O轉(zhuǎn)過(guò)的角度，即可計(jì)算出玻璃磚的折射率，請(qǐng)用你的方法表示出折射率n=（4）某同學(xué)測(cè)量阻值約為25k的電阻RX，現(xiàn)備有下列器材：A電流表（量程122A，內(nèi)阻約2k）；B電流表（量程500A，內(nèi)阻約300）；C電壓表（量程15V，內(nèi)阻約100k）；D電壓表（量程50V，內(nèi)阻約500k）；E直流電源（20V，允許最大電流1A）；F滑動(dòng)變阻器（最大阻值1k，額定功率1W）；G電鍵和導(dǎo)線若干電流表應(yīng)選B電壓表應(yīng)C（填字母代號(hào)）該同學(xué)正確選擇儀器后連接了圖3所示的電路，為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，并使測(cè)量誤差盡量減小，實(shí)驗(yàn)前請(qǐng)你檢查該電路，指出電路在接線上存在的問(wèn)題：電流

16、表采用了外接的方法滑動(dòng)變阻器采用了限流式的接法【考點(diǎn)】伏安法測(cè)電阻；超重和失重；光的折射定律；實(shí)驗(yàn)中常用儀器及其正確操作方法【專題】壓軸題【分析】（1）測(cè)力計(jì)的示數(shù)小于G，砝碼的加速度向下，處于失重狀態(tài)，電梯向下加速或向上減速（2）螺旋測(cè)微器的固定刻度最小分度為1mm，可動(dòng)刻度最小分度為0.01mm，由固定刻度讀出整毫米數(shù)，可動(dòng)刻度讀出毫米的小數(shù)部分（3）在玻璃磚的直徑邊一側(cè)觀察P1、P2 的像，且P2 的像擋住P1的像，這現(xiàn)象剛好消失，意味著剛好發(fā)生全反射，此時(shí)玻璃磚內(nèi)光線的入射角恰好等于臨界角C，玻璃磚轉(zhuǎn)過(guò)，法線也轉(zhuǎn)過(guò)，則=C，根據(jù)臨界角求出折射率（4）采用阻值的比較法選擇電流表的接法，根

17、據(jù)變阻器的總電阻與待測(cè)電阻的關(guān)系選擇變阻器的接法【解答】解：（1）加速度方向向下，物體處于失重狀態(tài)，故可能是減速上升或加速下降 （2）螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為1.5mm，可動(dòng)刻度要有估讀，讀數(shù)為20.6×0.01mm=0.206mm本題讀數(shù)為1.5mm+0.206mm=1.706mm （3）由題意可知，當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)過(guò)某一角度時(shí)，剛好發(fā)生全反射，在直徑邊一側(cè)觀察不到P1、P2的像，做出如圖所示的光路圖可知，測(cè)出玻璃直徑邊轉(zhuǎn)過(guò)的角度，則法線轉(zhuǎn)過(guò)的角度也為，玻璃磚內(nèi)入射角為，臨界角為，則n= （4）電學(xué)實(shí)驗(yàn)選擇儀器的一般步驟如下：根據(jù)電路中電流、電壓的最大值選擇電流表和電壓表的量程，量程不

18、能太大導(dǎo)致電表的讀數(shù)偏??；根據(jù)題中關(guān)鍵語(yǔ)句，如精確測(cè)量，從零開(kāi)始連續(xù)可調(diào)等等選擇分壓電路亦或是限流電路；分壓電路滑動(dòng)變阻器選擇小阻值，限流電路滑動(dòng)變阻器選擇大阻值；選擇電流表的內(nèi)外接法，采用阻值比較法，一般的原則是“大內(nèi)偏大，小外偏小” （I）本題中，待測(cè)電阻Rx的阻值約為25k，直流電源電動(dòng)勢(shì)為20V，經(jīng)粗略計(jì)算電路中最大的電流約為A，所以電流表選擇B；雖然電壓表C的量程不足，可以變阻器調(diào)節(jié)使電壓不超過(guò)量程電壓表D的量程超過(guò)太多，讀數(shù)偏小，故電壓表選擇C表 （II）由于=4=83.3 則電流表應(yīng)采用內(nèi)接的方法；則存在的問(wèn)題有 電流表采用外接的方法 滑動(dòng)變阻器采用限流式的接法故本題答案：（1）

19、減速上升或加速下降； （2）1.706；（3）玻璃磚直徑邊繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度 ；（4）B，C，電流表采用了外接的方法； 滑動(dòng)變阻器采用了限流式的接法【點(diǎn)評(píng)】本題（3）考查應(yīng)用全反射測(cè)量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)技能題（4）考查按要求設(shè)計(jì)電路的能力四、解答題（共3小題，滿分54分）10（16分）（2011天津）如圖所示，圓管構(gòu)成的半圓形豎直軌道固定在水平地面上，軌道半徑為R，MN為直徑且與水平面垂直，直徑略小于圓管內(nèi)徑的小球A以某一初速度沖進(jìn)軌道，到達(dá)半圓軌道最高點(diǎn)M時(shí)與靜止于該處的質(zhì)量與A相同的小球B發(fā)生碰撞，碰后兩球粘在一起飛出軌道，落地點(diǎn)距N為2R重力加速度為g，忽略圓管內(nèi)徑，空氣阻力及各處摩擦均不計(jì)

20、，求：（1）粘合后的兩球從飛出軌道到落地的時(shí)間t；（2）小球A沖進(jìn)軌道時(shí)速度v的大小【考點(diǎn)】機(jī)械能守恒定律；自由落體運(yùn)動(dòng)；平拋運(yùn)動(dòng)；動(dòng)量守恒定律【分析】（1）求平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，當(dāng)然是從豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)中求得（2）小球A以某一初速度沖進(jìn)軌道，到達(dá)半圓軌道最高點(diǎn)的過(guò)程機(jī)械能守恒、A與B碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒，而碰撞完成后的速度就是AB一起平拋的初速度列出機(jī)械能守恒和動(dòng)量守恒的方程組，問(wèn)題可解【解答】解：（1）粘合后的兩球飛出軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)，有解得（2）設(shè)球A的質(zhì)量為m，碰撞前速度大小為v1，把球A沖進(jìn)軌道最低點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能定為0，由機(jī)械能守恒定律知 設(shè)碰撞后粘合在一

21、起的兩球速度大小為v2，則v2=由動(dòng)量守恒定律知 mv1=2mv2飛出軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)，有 2R=v2t綜合式得v=2答：（1）兩球從飛出軌道到落地的時(shí)間（2）小球A沖進(jìn)軌道時(shí)速度為2【點(diǎn)評(píng)】本題考查機(jī)械能守恒和動(dòng)量守恒，分段列出相應(yīng)的物理規(guī)律方程是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，11（18分）（2011天津）如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為l=0.5m，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30°角完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒的質(zhì)量均為0.02kg，電阻均為R=0.1，整個(gè)裝置處在垂直于

22、導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T，棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，而棒cd恰好能保持靜止取g=10m/s2，問(wèn)：（1）通過(guò)cd棒的電流I是多少，方向如何？（2）棒ab受到的力F多大？（3）棒cd每產(chǎn)生Q=0.1J的熱量，力F做的功W是多少？【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化；勻速直線運(yùn)動(dòng)及其公式、圖像；共點(diǎn)力平衡的條件及其應(yīng)用；焦耳定律；右手定則【專題】壓軸題【分析】（1）對(duì)cd研究：cd保持靜止，分析受力，由平衡條件求出安培力，即能求出電流（2）再對(duì)棒ab研究，棒ab沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，由平衡條件求出F（3）由功能關(guān)系求得力F做的功【解答】解：（1）棒cd

23、受到的安培力 Fcd=IlB 棒cd在共點(diǎn)力作用下平衡，則 Fcd=mgsin30° 由式代入數(shù)據(jù)，解得 I=1A，方向由右手定則可知由d到c（2）棒ab與棒cd受到的安培力大小相等 Fab=Fcd 對(duì)棒ab由共點(diǎn)力平衡有 F=mgsin30°+IlB 代入數(shù)據(jù)解得 F=0.2N （3）設(shè)在時(shí)間t內(nèi)棒cd產(chǎn)生Q=0.1J熱量，由焦耳定律可知 Q=I2Rt 設(shè)ab棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=Blv 由閉合電路歐姆定律知 在時(shí)間t內(nèi)，棒ab沿導(dǎo)軌的位移 x=vt 力F做的功 W=Fx 綜合上述各式，代入數(shù)據(jù)解得 W=0.4J答：（1）通過(guò)cd棒的電流I是1

24、A，方向dc （2）棒ab受到的力F是0.2N （3）棒力F做的功W是0.4J【點(diǎn)評(píng)】本題是電磁感應(yīng)中的力學(xué)問(wèn)題，綜合運(yùn)用電磁磁學(xué)知識(shí)和力平衡知識(shí)第2問(wèn)題，也可以選擇研究整體求解F的大小12（20分）（2011天津）回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，有力地推動(dòng)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展（1）當(dāng)今醫(yī)學(xué)成像診斷設(shè)備PET/CT堪稱“現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高科技之冠”，它在醫(yī)療診斷中，常利用能放射電子的同位素碳11為示蹤原子，碳11是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氮14獲得，同時(shí)還產(chǎn)生另一粒子，試寫出核反應(yīng)方程若碳11的半衰期為20min，經(jīng)2.0h剩余碳11的質(zhì)量占原來(lái)的百分之幾？（

25、結(jié)果取2位有效數(shù)字）（2）回旋加速器的原理如圖，D1和D2是兩個(gè)中空的半徑為R的半圓金屬盒，它們接在電壓一定、頻率為f的交流電源上，位于D1圓心處的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子（初速度可以忽略，重力不計(jì)），它們?cè)趦珊兄g被電場(chǎng)加速，D1、D2置于與盒面垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中若質(zhì)子束從回旋加速器輸出時(shí)的平均功率為P，求輸出時(shí)質(zhì)子束的等效電流I與P、B、R、f的關(guān)系式（忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，其最大速度遠(yuǎn)小于光速）（3）試推理說(shuō)明：質(zhì)子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨軌道半徑r的增大，同一盒中相鄰軌道的半徑之差r是增大、減小還是不變？【考點(diǎn)】質(zhì)譜儀和回旋加速器的工作原理；牛頓第二定律；動(dòng)能定理的應(yīng)用；天然放射現(xiàn)象【專題】壓軸題；帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題【分析】（1）根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒書(shū)寫核反應(yīng)方程式根據(jù)半衰期的定義寫成剩余質(zhì)量和總質(zhì)量的關(guān)系式即可求解（2）根據(jù)電流的定義式I=和Q=Nq以及P=求解（3）求出rk所對(duì)應(yīng)的加速次數(shù)和rk+1所對(duì)應(yīng)的加速次數(shù)即可求出它們所對(duì)應(yīng)的軌道半徑，然后作差即可求出rk和rk+1，從而求出rk，運(yùn)用同樣的方法求出rk+1，比較rk和rk+1即可得出答案【解答】解：（1）核反應(yīng)方程為714N+11H611C+24He設(shè)碳11原有質(zhì)量為m