山東省日照市第一中學高三上學期期中考試物理試題

日照一中2019—2020學年度上學期高三期中考試物理試題I卷（選擇題共45分）一、本題包括15小題，每小題3分，共45分。在每小題給出的四個選項中，第1~10小題只有一項符合題目要求，第11~15小題有多項符合題目要求。全部選對的得3分，選對但不全的得2分，選錯或不答的得0分。1.萬有引力的發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)了物理學史上第一次大統(tǒng)一：“地上物理學”和“天上物理學”的統(tǒng)一．它表明天體運動和地面上物體的運動遵從相同的規(guī)律．牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程中將行星的橢圓軌道簡化為圓軌道，還應(yīng)用到了其他的規(guī)律和結(jié)論．下面的規(guī)律和結(jié)論沒有被用到的是()A.開普勒的研究成果B.卡文迪許通過扭秤實驗得出的引力常量C.牛頓第二定律D.牛頓第三定律【答案】B【解析】【詳解】行星的橢圓軌道簡化為圓軌道的處理方法應(yīng)用到了開普勒的研究成果，卡文迪許在一百年以后通過扭秤實驗得出的引力常數(shù)，萬有引力提供向心力的表達式是牛頓第二定律的應(yīng)用，任何物體間力的作用是相互的，是牛頓第三定律的體現(xiàn)．故沒有被用到的是卡文迪許通過扭秤實驗得出的引力常量。故選B。2.下列說法正確的是（）A.氣體溫度升高，則每個氣體分子的動能都將變大B.分子間距離增大時，分子間的引力和斥力都減小C.一定質(zhì)量理想氣體溫度升高，則內(nèi)能可能增大D.用油膜法估測分子大小，如果油膜沒有充分展開，測出來的分子大小將偏小【答案】B【解析】【詳解】A．溫度是分子的平均動能的標志，氣體溫度升高，氣體分子的平均動能增大，不是每個氣體分子的動能都將變大，故A錯誤；B．根據(jù)分子力的特點可知，分子間距離增大時，分子間的引力和斥力都減小，故B正確；C．氣體的分子之間的距離比較大，分子之間的作用力可以忽略不計，所以一定質(zhì)量理想氣體溫度升高，則內(nèi)能一定增大，故C錯誤；D．用油膜法估測分子大小，如果油膜沒有充分展開，則測量的油膜的面積偏小，所以測出來的分子大小將偏大，故D錯誤。故選B。3.氫原子能級示意圖如圖所示，大量處于n＝4能級的氫原子，輻射出光子后，能使金屬鎢發(fā)生光電效應(yīng)，已知鎢的逸出功為4.54eV，下述說法中正確的是（）A.氫原子輻射的光子都能使鎢發(fā)生光電效應(yīng)B.光電子的最大初動能為8.21eVC.一個鎢原子能吸收兩個從n＝４到n＝2能級躍遷的光子而發(fā)生光電效應(yīng)D.氫原子輻射一個光子后，氫原子核外電子的速率減小【答案】B【解析】【詳解】A．從n=4能級向n=3能級躍遷時，輻射出的光子的能量為小于鎢的逸出功，不能使鎢發(fā)生光電效應(yīng)，A錯誤；B．設(shè)光電子的最大初動能為Ekm解得Ekm=8.21eVB正確；C．根據(jù)光電效應(yīng)的瞬時性可知，一個鎢原子只能吸收一個光子，能量不能積累；D．氫原子輻射一個光子后，向低能級躍遷，氫原子核外電子的軌道半徑減小解得由上式得，半徑減小速率增大，D錯誤。故選A。4.如圖所示，傾角為θ的斜面體c置于水平地面上，小物塊b置于斜面上，通過細繩跨過光滑的定滑輪與沙漏a連接，連接b的一段細繩與斜面平行．在a中的沙子緩慢流出的過程中，a、b、c都處于靜止狀態(tài)，則()A.c對b的摩擦力一定減小B.地面對c的摩擦力為零C.c對b的摩擦力一定增大D.地面對c的摩擦力一定減小【答案】D【解析】【詳解】設(shè)a、b的重力分別為Ga、Gb.對a分析，繩子的拉力FT＝Ga；對b分析：①若Ga≤Gbsinθ，此時Ga＋Ff＝Gbsinθ，c對b的摩擦力方向沿斜面向上，當沙子流出時，Ga減小，摩擦力增大；②若Ga>Gbsinθ，剛開始一段時間有Ga＝Gbsinθ＋Ff，c對b的摩擦力方向沿斜面向下，隨著Ga減小，摩擦力在減小，當減小到Ga＝Gbsinθ時，摩擦力減小為零，隨后Ga<Gbsinθ，跟第①種情況一樣，故AC錯誤；以b、c整體為研究對象，分析受力如圖，根據(jù)平衡條件得知水平面對c的摩擦力Ff＝FTcosθ＝Gacosθ，方向水平向左．在a中的沙子緩慢流出的過程中，摩擦力在減小，B錯誤，D正確．5.在長度為l、橫截面積為S、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n金屬導(dǎo)體兩端加上電壓，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生勻強電場。導(dǎo)體內(nèi)電荷量為e的自由電子在電場力作用下先做加速運動，然后與陽離子碰撞而減速，如此往復(fù)……所以，我們通常將自由電子的這種運動簡化成速率為v（不隨時間變化）的定向運動。已知阻礙電子運動的阻力大小與電子定向移動的速率v成正比，即f=kv（k是常量），則該導(dǎo)體的電阻應(yīng)該等于（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【詳解】電子定向移動，由平衡則導(dǎo)體中的電流電阻B正確，ACD錯誤。故選B。6.如圖所示，甲、乙兩水平圓盤緊靠在一塊，甲圓盤為主動輪，乙靠摩擦隨甲轉(zhuǎn)動無滑動．甲圓盤與乙圓盤的半徑之比為r甲：r乙=3：1，兩圓盤和小物體m1、m2之間的動摩擦因數(shù)相同，小物體質(zhì)量m1=m2，m1距O點為2r，m2距O′點為r，當甲緩慢轉(zhuǎn)動起來且轉(zhuǎn)速慢慢增加時（）A.滑動前m1與m2的角速度之比ω1：ω2=3：1B.滑動前m1與m2的向心加速度之比a1：a2=1：3C.滑動前m1與m2的線速度之比v1：v2=1：1D.隨轉(zhuǎn)速慢慢增加，m2先開始滑動【答案】D【解析】【詳解】A．甲、乙兩輪子邊緣上的各點線速度大小相等，有得故A錯誤；B．物塊相對盤開始滑動前，根據(jù)a=ω2r得m1與m2的向心加速度之比為故B錯誤；C．根據(jù)公式v=ωr，m1距O點為2r，m2距O′點為r，甲乙的角速度之比為所以它們的線速度之比為2：3，故C錯誤；D．根據(jù)μmg=mrω2知，臨界角速度可知甲乙的臨界角速度之比為，由于甲乙的角速度之比為可知當轉(zhuǎn)速增加時，m2先達到臨界角速度，所以m2先開始滑動，故D正確。故選D。7.如圖甲所示，在垂直紙面向里的勻強磁場中，一個線圈與一個電容器相連，線圈平面與勻強磁場垂直，電容器的電容C=60μF，穿過線圈的磁通量Φ隨時間t的變化如圖乙所示，下列說法正確的是A.電容器下極板電勢高于上極板 B.線圈中磁通量的變化率為3Wb/sC.電容器兩極板間電壓為2.0V D.電容器所帶電荷量為120C【答案】C【解析】【詳解】根據(jù)楞次定律，可判斷出電容器上極板電勢高于下極板，A錯誤；根據(jù)圖象可得線圈中磁通量的變化率為，B錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：V，C正確；根據(jù)Q=CU，可得電容器所帶電荷量為，D錯誤；選C.8.如圖所示是一個透明圓柱的橫截面，其半徑為R，折射率是3，AB是該截面上的一條直徑，今有一束平行光沿AB方向射向圓柱體。若一條入射光線經(jīng)折射后恰經(jīng)過B點，則這條入射光線到AB的距離是（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【詳解】設(shè)光線L經(jīng)C折射后經(jīng)過B點，光路如圖所示。由幾何關(guān)系得α=2β根據(jù)折射定律有解得α=60°，β=30°所以有選項C正確。故選C。9.在空間某區(qū)域存在一電場，x軸上各點電勢隨位置變化情況如圖所示.x1～x1之間為曲線，且關(guān)于縱軸對稱，其余均為直線，也關(guān)于縱軸對稱.下列關(guān)于該電場的論述正確的是A.圖中A點對應(yīng)的場強大于B點對應(yīng)場強B.圖中A點對應(yīng)的電勢大于B點對應(yīng)電勢C.一個帶正電的粒子在x1點的電勢能等于在x1點的電勢能D.一個帶正電的粒子在x1點的電勢能大于在x2點的電勢能【答案】C【解析】【詳解】A．φx圖象的斜率大小等于電場強度，所以B點對應(yīng)的場強等于A點對應(yīng)場強，故A錯誤；B．由圖易知A點對應(yīng)的電勢小于B點對應(yīng)電勢，故B錯誤；C．由圖可知，場強方向均指向O點，根據(jù)對稱性可知，一個帶正電的粒子在x1點的電勢能等于在x1點的電勢能，故C正確；D．電場線指向O點，則正電荷由x1到x2的過程中電場力做負功，故電勢能增加，故帶正電的粒子在x1點的電勢能小于在x2的電勢能，故D錯誤．故選C。10.2018年全球最具價值汽車品牌百強榜上榜的中國汽車品牌數(shù)從去年的15個已經(jīng)上漲到22個了，其中共有9個新入品牌，發(fā)展非常迅速．某廠家為了測試新款汽車的性能，將兩輛完全相同的汽車并排停在檢測場平直跑道上，時刻將兩車同時啟動，通過車上的速度傳感器描繪出了兩車的速度隨時間的變化規(guī)律圖線（甲為一條過原點的傾斜直線），圖像中兩陰影部分的面積，下列說法正確的是：A.時刻甲車的加速度小于乙車B.時刻甲車在前，時刻乙車在前C.時刻兩車可能相遇2次D.時刻甲車的平均速度大于乙車【答案】D【解析】【詳解】A．vt圖的斜率表示加速度，由圖可知，時刻甲車的加速度大于乙車，A錯誤．B．vt圖的面積表示位移，由圖可知，時刻乙的位移大于甲的位移，所以時刻乙車在前，同理時刻甲車在前，B錯誤．C．時刻兩車相遇的時刻在時刻后，時刻前，相遇1次，C錯誤．D．時刻甲車的位移大于乙車，故甲車的平均速度大于乙車，D正確．11.一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖所示，質(zhì)點P的x坐標為3m．已知再經(jīng)過1.0s，P質(zhì)點第三次到達波峰．下列說法中正確的是（）A.波速為1m/sB.波的頻率為2.5HzC.x坐標為4m的質(zhì)點經(jīng)過1.0s通過的路程是10mD.x坐標為10m的質(zhì)點在t=0.6s時恰好處于平衡位置向上運動【答案】BD【解析】【詳解】AB.已知再經(jīng)過1.0s，P質(zhì)點第三次到達波峰，則有，周期，頻率，根據(jù)圖像可以知道波長，所以波速，A錯誤B正確C.經(jīng)過1s即2.5個周期，經(jīng)過路程，C錯誤D.過0.6s，波傳播的距離，所以t=0.6s時10m處的質(zhì)點重復(fù)t=0時刻4m處質(zhì)點的運動，根據(jù)平移法可以判斷，0時刻4m處質(zhì)點向上運動，所以坐標為10m的質(zhì)點在t=0.6s時恰好處于平衡位置向上運動，D正確12.探月工程三期飛行試驗器在中國西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，最終進入距月球表面h的圓形工作軌道。已知月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g，引力常量為G，則下列說法正確的是（）A.在飛行試驗器的工作軌道處的重力加速度為B.飛行試驗器繞月球運行的周期為C.飛行試驗器在工作軌道上的繞行速度為g（R＋h）D.月球的平均密度為【答案】AD【解析】【詳解】A．飛行試驗器繞月球做勻速圓周運動，工作軌道處的重力加速度，由牛頓第二定律有得工作軌道處的重力加速度為利用黃金代換A正確；B．飛行試驗器繞月球做勻速圓周運動，則有利用黃金代換可得B錯誤；C．飛行試驗器繞月球做勻速圓周運動，則有利用黃金代換可得C錯誤；D．由黃金代換得月球的質(zhì)量為月球的平均密度為D正確。故選AD。13.水平地面上固定有兩個高度相同的粗糙斜面體甲和乙，斜面長分別為s、L1，如圖所示。兩個完全相同的小滑塊A、B可視為質(zhì)點，同時由靜止開始從甲、乙兩個斜面的頂端釋放，小滑塊A一直沿斜面甲滑到底端C點，而小滑塊B沿斜面乙滑到底端P點后又沿水平面滑行距離L2到D點（小滑塊B在P點從斜面滑到水平面時速度大小不變），且s＝L1＋L2。小滑塊A、B與兩個斜面以及水平面間的動摩擦因數(shù)相同，則（）A.滑塊A到達底端C點時的動能一定比滑塊B到達D點時的動能小B.兩個滑塊在斜面上加速下滑的過程中，到達同一高度時，動能可能相同C.A、B兩個滑塊從斜面頂端分別運動到C、D的過程中，滑塊A重力做功的平均功率小于滑塊B重力做功的平均功率D.A、B兩個滑塊從斜面頂端分別運動到C、D的過程中，由于克服摩擦而產(chǎn)生的熱量一定相同【答案】AC【解析】【詳解】A．根據(jù)動能定理，滑塊A由甲斜面頂端到達底端C點的過程mgh－μmgcosα·s＝mv滑塊B由乙斜面頂端到達D點的過程mgh－μmgcosβ·L1－μmgL2＝mv由于s＝L1＋L2，根據(jù)幾何關(guān)系得scosα>L1cosβ＋L2所以mv<m，故A正確；B．兩個滑塊在斜面上加速下滑的過程中，到達同一高度時mgh－μmgcosθ·＝mv2重力做功相同，但克服摩擦力做功不等，所以動能不同，故B錯誤；C．整個過程中，兩滑塊所受重力做功相同，但由于滑塊A運動時間長，故重力對滑塊A做功的平均功率比滑塊B的小，故C正確；D．滑塊A、B分別到達C、D時的動能不相等，由能量守恒定律知滑塊A、B運動過程中克服摩擦產(chǎn)生的熱量不同，故D錯誤。故選AC。14.如圖所示為一圓形區(qū)域，O為圓心，半徑為R，P為邊界上的一點，區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場（圖中未畫出），磁感應(yīng)強度大小為B，電荷量均為q、質(zhì)量均為m的相同帶電粒子a、b（不計重力）從P點先后以大小相同的速度射入磁場，粒子a正對圓心射入，粒子b射入磁場時的速度方向與粒子a射入時的速度方向成θ角，已知它們在磁場中運動的時間之比為1：2，離開磁場的位置相同，下列說法正確的是（）A.θ＝60°Bθ＝30°C.粒子的速度大小為D.粒子的速度大小為【答案】AD【解析】【詳解】AB．根據(jù)題意，兩粒子在磁場中運動的半徑和周期都相同，它們離開磁場的位置相同，可知兩段圓弧之和應(yīng)該為一個圓周，因為它們在磁場中運動的時間之比為1：2，則兩段圓弧所對圓心角之比為1:2，則a粒子所對應(yīng)的圓弧的圓心角為120°，b粒子所對應(yīng)的圓弧的圓心角為240°，則θ＝60°選項A正確，B錯誤；CD．粒子做圓周運動的軌道半徑為而可得選項C錯誤，D正確。故選AD。15.如圖所示，一根輕質(zhì)彈簧一端固定于光滑豎直桿上，另一端與質(zhì)量為m的滑塊P連接，P穿在桿上，一根輕繩跨過定滑輪將滑塊P和重物Q連接起來，重物Q的質(zhì)量M=6m，把滑塊從圖中A點由靜止釋放后沿豎直桿上下運動，當它經(jīng)過A、B兩點時彈簧對滑塊的彈力大小相等，已知OA與水平面的夾角θ=53°，OB長為L，與AB垂直，不計滑輪的摩擦力，重力加速度為g，滑塊P從A到BA.對于滑塊Q，其重力功率先增大后減小B.滑塊P運動到位置B處速度達到最大，且大小為C.輕繩對滑塊P做功4mgLD.P與Q的機械能之和先減小后增加【答案】AC【解析】【詳解】A．物塊Q釋放瞬間的速度為零，當物塊P運動至B點時，物塊Q的速度也為零，所以當P從A點運動至B點時，物塊Q的速度先增加后減小，物塊Q的重力的功率也為先增加后減小，A正確；B．由于物塊P在AB兩點處彈簧的彈力大小相等，所以物塊P在A點時受到彈簧向上的彈力，運動至B點時受到向下的彈力，物塊P從A到B過程中，必定先加上后減速，B錯誤；C．從A到B過程中，對于PQ系統(tǒng)由動能定律可得對于P由動能定理可得聯(lián)立解得，C正確；D．對于PQ系統(tǒng)，豎直桿不做功，系統(tǒng)的機械能只與彈簧對P的做功有關(guān)，從A到B的過程中，彈簧對P先做正功，后做負功，所以系統(tǒng)的機械能先增加后減小，D錯誤；故選AC。第II卷（非選擇題共55分）二、本題包括2小題，共15分。根據(jù)題目要求將答案填寫在答題卡中的指定位置。16.在沒有天平的情況下，實驗小組利用以下方法對質(zhì)量進行間接測量，裝置如圖甲所示：一根輕繩跨過輕質(zhì)定滑輪與兩個相同的重物P、Q相連，重物P、Q的質(zhì)量均為m(已知)，在重物Q的下面通過輕質(zhì)掛鉤懸掛待測物塊Z，重物P的下端與穿過打點計時器的紙帶相連，已知當?shù)刂亓铀俣葹間．（1）某次實驗中，先接通頻率為50Hz的交流電源，再由靜止釋放系統(tǒng)，得到如圖乙所示的紙帶，則系統(tǒng)運動的加速度a=________(保留三位有效數(shù)字)；（2）在忽略阻力的情況下，物塊Z質(zhì)量M的表達式為M=_______(用字母m、a、g表示)；（3）由(2)中理論關(guān)系測得的質(zhì)量為M，而實際情況下，空氣阻力，紙帶與打點計時器問的摩擦，定滑輪中的滾動摩擦不可以忽略，使物塊Z的實際質(zhì)量與理論值M有一定差異，這是一種_________（填“偶然誤差”或”系統(tǒng)誤差”）．【答案】(1).8.00(2).(3).系統(tǒng)誤差【解析】【詳解】(1)根據(jù)，系統(tǒng)運動的加速度；(2).根據(jù)牛頓第二定律，對Q和Z物體有，對P物體有，聯(lián)立解得；(3).由，解得，實際質(zhì)量總大于理論值，這是一種系統(tǒng)誤差．17.如圖甲所示是大型機械廠里用來稱重的電子吊秤，其中實現(xiàn)稱重的關(guān)鍵元件是拉力傳感器。其工作原理是：掛鉤上掛上重物，傳感器中拉力敏感電阻絲在拉力作用下發(fā)生形變，其長度和橫截面積都發(fā)生變化，拉力敏感電阻絲的電阻也隨著發(fā)生變化，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流），從而完成將所稱物體重量變換為電信號的過程。(1)小明找到一根拉力敏感電阻絲RL，其阻值隨拉力變化的圖像如圖乙所示，再按圖丙所示電路制作了一個簡易“吊秤”，電路中電源電動勢E約15V，內(nèi)阻約2Ω；靈敏毫安表量程為10mA，內(nèi)阻約5Ω；R是電阻箱，最大阻值是9999Ω；RL接在A、B兩接線柱之間，通過光滑絕緣滑環(huán)可將重物吊起，接通電路完成下列操作：a.滑環(huán)下不吊重物時，調(diào)節(jié)電阻箱，當電流表為某一合適示數(shù)I時，讀出電阻箱的讀數(shù)R1；b.滑環(huán)下吊上待測重物，測出電阻絲與豎直方向的夾角為θ；c.調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的示數(shù)仍為I，讀出此時電阻箱的讀數(shù)R2，則拉力敏感電阻絲的電阻增加量為_______；(2)設(shè)R－F圖像的斜率為k，則待測重物的重力G的表達式為G＝_______（用以上測得的物理量表示），若測得θ=（sin=0.8，cos=0.6），R1、R2分別為1052Ω和1030Ω，則待測重物的重力G=_______N（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）?！敬鸢浮?1).(2).(3).132【解析】【詳解】(1)[1]根據(jù)實驗的電路圖可知，電路中沒有電壓表，不能使用伏安法測量電阻值的變化，但電路中的電阻箱可以控制電流的變化，若電路中的電流值不變，則電路中的總電阻值也不變，所以在步驟（c）中，可以調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的示數(shù)仍為I，讀出此時電阻箱的讀數(shù)R2，則拉力敏感電阻絲的電阻增加量為(2)[2]開始時滑環(huán)下不吊重物，則有當掛重力為G的重物后，取AB中點處為研究對象，則此處受到三個力的作用，兩個斜向上的拉力大小相等，與豎直方向之間的夾角也相等，則在豎直方向上有在題圖乙中，設(shè)直線的斜率為k，截距為b，則聯(lián)立可得[3]由題圖乙可知代入數(shù)據(jù)得G=132N三、本題包括4小題。共40分。解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、主要公式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的，優(yōu)題速享不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。18.如圖，一個質(zhì)量為0.6kg的小球以某一初速度從P點水平拋出，恰好從光滑圓弧ABC的A點的切線方向進入圓?。ú挥嬁諝庾枇ΓM入圓弧時無機械能損失）。已知圓弧的半徑R=0.3m，θ=60°，小球到達A點時的速度v=4m/s。（g取10m/s2）求：（1）小球做平拋運動的初速度v0；（2）P點與A點水平距離和豎直高度；（3）小球到達圓弧最高點C時對軌道的壓力?！敬鸢浮浚?）2m/s；（2），0.6m；（3），方向豎直向上【解析】【詳解】（1）小球恰好從光滑圓弧ABC的A點的切線方向進入圓弧，則小球到A點的速度與水平方向的夾角為θ，所以（2）小球到A點的豎直分速度由平拋運動規(guī)律得解得（3）取A點為重力勢能的零點，由機械能守恒定律得代入數(shù)據(jù)得由圓周運動向心力公式得代入數(shù)據(jù)得根據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)壍赖膲毫Υ笮》较蜇Q直向上19.如圖所示，將帶電荷量均為＋q、質(zhì)量分別為m和2m的帶電小球A與B用輕質(zhì)絕緣細線相連，在豎直向上的勻強電場中由靜止釋放，小球A和B一起以大小為的加速度豎直向上運動．運動過程中，連接A與B之間的細線保持豎直方向，小球A和B之間的庫侖力忽略不計，重力加速度為g，求：(1)勻強電場的場強E的大??；(2)當A、B一起向上運動t0時間時，A、B間的細線突然斷開，求從初始的靜止狀態(tài)開始經(jīng)過2t0時間，B球電勢能的變化量．【答案】(1)(2)電勢能減小【解析】(1)由于小球在電場中向上做勻加速運動，對于A、B兩球組成的整體，由牛頓運動定律可得：其中：代入可得:(2)當細線斷開時，B球受到豎直向上的電場力：小球受到的電場力和重力二力平衡，所以小球B接下來向上做勻速直線運動，其速度大小為勻加速運動的末速度：在勻加速階段小球B上升的高度為：在勻速階段小球B上升的高度為：所以在整個過程中電場力做功為：由于電場力對小球B做了的正功，所以小球B電勢能減小了.【點睛】電場中的牛頓第二定律和運動學結(jié)合的應(yīng)用，關(guān)鍵是靈活選取研究對象，正確的進行受力分析，再運用力學的規(guī)律解題．20.如圖所示，兩根平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ放在水平面上，左端向上彎曲，導(dǎo)軌間距為l，電阻不計．水平段導(dǎo)軌所處空間存在方向豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)體棒a與b的質(zhì)量均為m，接入電路的有效電阻分別為Ra＝R，Rb＝2R，b棒放置在水平導(dǎo)軌上足夠遠處，a棒在弧形導(dǎo)軌上距水平面h高度處由靜止釋放．運動過程中導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好且始終與導(dǎo)軌垂直，重力加速度為g，求：（1）a棒剛進入磁場時受到的安培力的大小和方向；（2）最終穩(wěn)定時兩棒的速度大?。唬?）從a棒開始下落到最終穩(wěn)定的過程中，兩棒上總共產(chǎn)生的熱量。【答案】（1），方向水平向左；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）設(shè)a棒剛進入磁場時的速度為v，從開始下落到進入磁場，根據(jù)機械能守恒定律有a棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為根據(jù)閉合電路歐姆定律有a棒受到的安培力為聯(lián)立上式解得方向水平向左；（2）a棒進入磁場，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，a棒和b棒均受安培力作用，大小相等、方向相反，所以a棒和b棒組成的系統(tǒng)動量守恒，設(shè)兩棒最終穩(wěn)定的速度為，以v的方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律有解得（3）從a棒開始下落到最終穩(wěn)定的過程中，設(shè)兩棒產(chǎn)生的熱量為，根據(jù)能量守恒定律有解得21.如圖所示，固定斜面足夠長，斜面與水平面的夾角α=30°，一質(zhì)量為3m的“L”型工件沿斜面以速度v0勻速向下運動，工件上