复合场,动量（整理）

高中物理组卷

一．计算题（共14小题）

1．如图甲所示，质量m=1kg，边长ab=1.0m，电阻r=2Ω单匝正方形闭合线圈abcd放置在倾角θ=30°的斜面上，保持静止状态．匀强磁场垂直线圈平面向上，磁感应强度B随时间t变化如图乙所示，整个线圈都处在磁场中，重力加速度g=10m/s2．求：

（1）t=1s时穿过线圈的磁通量； （2）4s内线圈中产生的焦耳热； （3）t=3.5s时，线圈受到的摩擦力．

2．如图甲所示，两根平行光滑金属导轨相距L=1m，导轨平面与水平面的夹角θ=30°，导轨的下端PQ间接有R=8Ω电阻．相距x=6m的MN和PQ间存在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场．磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙所示．将阻值r=2Ω的导体棒ab垂直放在导轨上，使导体棒从t=0时由静止释放，t=1s时导体棒恰好运动到MN，开始匀速下滑．g取10m/s2．求： （1）0～1s内回路中的感应电动势； （2）导体棒ab的质量；

（3）0～2s时间内导体棒所产生的热量．

3．如图，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距l，左端与一电阻R相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下，一质量为m的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨从静止 开始以加速度a向右匀加速运动，运动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好，已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，导轨和导体棒的电阻均可忽略，求： （1）t时刻导体棒产生的电动势的大小； （2）t时刻电阻R消耗的功率； （3）t时间内流过R的电荷量．

4．如图所示，MN、PQ为光滑平行的水平金属导轨，电阻R=3.0Ω，置于竖直向下的有界匀强磁场中，OO′为磁场边界，磁场磁感应强度B=1.0T，导轨间距L=1.0m，质量m=1.0kg的导体棒垂直置于导轨上且与导轨电接触良好，导体棒接入电路的电阻r=1.0Ω，t=0时刻，导体棒在F=1.0N水平拉力作用下从OO′左侧某处静止开始运动，t0=2.0s时刻棒进入磁场，导体棒始终与导轨垂直． （1）求t0时刻回路的电功率P0； （2）求t0时刻导体棒的加速度大小a；

（3）导体棒进入磁场后，改变拉力大小，使棒以（2）情况下的加速度a匀加速运动至t1=4.0s时刻，已知t0﹣t1时间内拉力做功W=5.7J，求此过程回路中产生的焦耳热Q．

5．如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=1m，电阻R=0.4Ω，导轨上停放一质量m=0.25kg、电阻r=0.1Ω的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.25T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下．现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图（b）所示．

（1）求导体棒运动的加速度 （2）求第5s末外力F的瞬时功率．

6．如图a所示，一对平行光滑导轨固定放置在水平面上，两轨道间距L=0.5m，电阻R=2Ω，有一质量为m=0.5kg的导体棒ab垂直放置在两轨道上，导体棒与导轨的电阻皆可忽略不计，整个装置处在匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面，开始用一个外力F沿轨道方向拉导体棒，使之做初速度为零的匀加速直线运动，外力F与时间t的关系如图b所示，经过一段时间后将外力F撤去，导体棒在导轨上滑行一端距离后停止．要使撤去外力F前导体棒运动时通过电阻R的电量等于撤去外力后导体棒运动时通过电阻R的电量，求： （1）导体棒匀加速直线运动的加速度？ （2）匀强磁场的磁感应强度B？ （3）外力F作用在导体棒上的时间？

7．如图所示，两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一竖直面（纸面）内，其上端接一阻值为R的电阻；在两导轨间OO′下方区域内有垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B．现使电阻为r、质量为m的金属棒ab由静止开始自OO′位置释放，向下运动距离d后速度不再变化．（棒ab与导轨始终保持良好的电接触且下落过程中始终保持水平，导轨电阻不计）．

（1）求棒ab在向下运动距离d过程中回路产生的总焦耳热； （2）棒ab从静止释放经过时间t0下降了，求此时刻的速度大小．

8．在直角坐标系xOy中，A（﹣0.3，0）、C是x轴上的两点，P点的坐标为（0，0.3）．在第二象限内以D（﹣0.3，0.3）为圆心、0.3m为半径的圆形区域内，分布着方向垂直xOy平面向外、磁感应强度大小为B=0.1T 的匀强磁场；在第一象限三角形OPC之外的区域，分布着沿y轴负方向的匀强电场．现有大量质量为m=3×10﹣9kg、电荷量为q=1×10﹣4C的相同粒子，从A点平行xOy平面以相同速率、沿不同方向射向磁场区域，其中沿AD方向射入的粒子恰好从P点进入电场，经电场后恰好通过C点．已知α=37°，不考虑粒子间的相互作用及其重力，求：

（1）粒子的初速度大小和电场强度E的大小； （2）粒子穿越x正半轴的最大坐标．

9．如图所示，直角坐标系xOy的第Ⅰ象限有竖直向上的匀强电场，第Ⅱ象限有方向垂直纸面向里的匀强磁场．质量为m、电量为﹣q的粒子从磁场中M点以速度v0沿y轴正方向开始运动，经y轴上N点沿x轴正方向射入电场，并从x轴上P点离开电场，已知M点的坐标为（﹣d，d），P点的坐标为（2d，0），不计粒子的重力．求：

（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小； （2）匀强电场的电场强度E的大小．

10．如图所示，质量分布均匀、半径为R的光滑半圆形金属槽，静止在光滑的水平面上，左边紧靠竖直墙壁．一质量为m的小球从距金属槽上端R处由静止下落，恰好与金属槽左端相切进入槽内，到达最低点后向右运动从金属槽的右端冲出，小球到达最高点时距金属槽圆弧最低点的距离为R，重力加速度为g，不计空气阻力．求：

（1）小球第一次到达最低点时对金属槽的压力大小； （2）金属槽的质量．

11．如图所示，在光滑的水平地面的左端连接一半径为R的光滑圆形固定轨道，在水平面质量为M=3m的小球Q连接着轻质弹簧，处于静止状态．现有一质量为m的小球P从B点正上方h=R高处由静止释放，求：

（1）小球P到达圆形轨道最低点C时的速度大小和对轨道的压力； （2）在小球P压缩弹簧的过程中，弹簧具有的最大弹性势能；

（3）若球P从B上方高H处释放，恰好使P球经弹簧反弹后能够回到B点，则高度H的大小．

12．如图所示，物块A、C的质量均为m，B的质量为2m，都静止于光滑水平台面上．A、B间用一不可伸长的轻质短细线相连，初始时刻细线处于松弛状态，C位于A右侧足够远处．现突然给A一瞬时冲量，使A以初速度v0沿A、C连线方向向C运动，绳断后A速度变为v0，A与C相碰后粘合在一起．求： ①A与C刚粘合在一起时的速度v大小；

②若将A、B、C看成一个系统，则从A开始运动到A与C刚好粘合的过程中系统损失的机械能△E．

13．如图所示，半径为R的光滑半圆轨道AB竖直固定在一水平光滑的桌面上，轨道最低点B与桌面相切并平滑连接，桌面距水平地面的高度也为R．在桌面上轻质弹簧被a、b两个小球挤压（小球与弹簧不拴接），处于静止状态．已知a球的质量为m0，a、b两球质量比为2：3．固定小球b，释放小球a，a球与弹簧分离后经过B点滑上半圆环轨道并恰能通过轨道最高点A．现保持弹簧形变量不变同时释放a、b两球，重力加速度取g，求： （1）释放小球前弹簧具有的弹性势能Ep； （2）b球落地点距桌子右端C点的水平距离； （3）a球在半圆轨道上上升的最大高度H．

14．如图所示，在光滑的水平地面上的左端连接一光滑的半径为R的圆形固定轨道，并且水平面与圆形轨道相切，在水平面内有一质量M=3m的小球Q连接着轻质弹簧处于静止状态，现有一质量为m的小球P从B点正上方h=2R高处由静止释放，小球P和小球Q大小相同，均可视为质点，重力加速度为g． （1）求小球P到达圆心轨道最低点C时的速度大小和对轨道的压力； （2）求在小球P压缩弹簧的过程中，弹簧具有的最大弹性势能；

（3）若小球P从B点上方高H处释放，恰好使P球经弹簧反弹后能够回到B点，求高度H的大小．

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