衡中同卷·2023届信息卷 物理(山东专版)三试题考试试卷答案

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14.(1)0.75(2)2.0m/s(3)1.25s(4)2.25N,方向沿倾斜导轨向上【命题意图】本题通过双棒模型，考查法拉第电磁感应定律、牛顿运动定律、动量定理等，意在考查考生的推理论证能力。【解析】(1)粗糙导体棒D在倾斜导轨上刚好不下滑，故有mgsin37°=mgcos379(1分)》解得4=0.75(1分)(2)设导体棒E刚进入磁场I时的速度为v,对导体棒E在无磁场部分的运动过程，根据动能定理有FL=2m(1分)解得v=2.0m/s(1分)(3)导体棒E刚进人磁场I时，所受的安培力FM=BL'v=1N=F2R(1分)】B,=B,则导体棒D受到的安培力与导体棒E受到的安培力大小相同，方向沿倾斜导轨向上，导体棒D在倾斜导轨上受到的最大静摩擦力为mgcos37°=3N,而导体棒D的重力沿倾斜导轨向下的分力与导体棒D所受的安培力的合力为2N,可知导体棒D仍保持静止，所以导体棒E匀速通过磁场I(1分)》导体棒E刚进入磁场Ⅱ时，所受安培力增大为BLvF=2R=4N>F,故导体棒E进人磁场Ⅱ时先做减速运动，导体棒D受到最大的安培力F=BB.L2R=2N,导体棒D所受的重力沿倾斜导轨向下的分力与导体棒D所受的安培力的合力大小小于导体棒受到的最大静摩擦力，可知导体棒E在磁场Ⅱ中做减速运动的过程中，导体棒D仍然处于静止状态(2分)设导体棒E在磁场Ⅱ中匀速运动时的速度为,根据平衡条件有P2R(1分)解得v'=0.5m/s,对导体棒E根据动量定理有Ft-B,IL =mu'-mu(1分)4中n其中=t△ΦB2L2R=2Rt=2R=2R,解得t=1.25s(1分)(4)导体棒E刚进入磁场Ⅲ时，导体棒E、D中B.L'的电流I=2R(1分)导体棒D所受安培力Fs=B,L=0.75N,方向沿倾斜导轨向上(1分)》设导体棒D所受摩擦力为F,选沿倾斜导轨向上为正方向，根据平衡条件有F+Fs-mngsin37°=0(1分)解得F,=2.25N,方向沿倾斜导轨向上(1分)

6413.(1)E=40025(6+16)(2)4m/s0.12J(3)0.1m/s【命题意图】本题以球与木块发生弹性碰撞为背景，考查动量守恒定律、机械能守恒定律、平抛运动、动能定理及板块模型中的功能关系等，意在考查考生的模型建构能力和推理论证能力。【解析】(1)设木块B与球C发生弹性碰撞后的速度分别为vm、c,由系统动量守恒和机械能守恒有mcvo=mgvm +mcvc(1分)12122mc6=2m+2mc呢(1分)》解得v1=0.5o,Dc=-0.5o,则球C与木块B碰撞后，以大小v=Ivc|=0.5的速度水平向右抛出落在防护罩上，由平抛运动的规律有x=t(1分)2-y=(1分)对球C的整个运动过程由动能定理有mc8(2H-y）=E-2mcW(1分)x2又y2解得E2mer2meg'tpv+gH'即球C落到防护罩上时动能关于速度的表达式为B-4025(+16场64(1分)e由8=a,得E=2me(+2g+了+g(1分)当且仅当(+g0=20f即=v=v+gH0.5。时，球C落到防护罩上时的动能最小，此时o=2√gH=4m/s,球C的最小动能E-msl=0121(1分)(3)在(2)的情况下，vm=0.5=2m/s(1分)》球C与木块B碰撞后，木块B以大小为=2m/s的速度在小车A上向左滑行，假设木块B能滑出小车A,且刚要滑出时的速度大小为vm,此时小车A的速度为4。对木块B和小车A组成的系统，由动量守恒定律和功能关系有mgD别=mBD段十mAUA(1分)12_1m2112me+2m听+umg(1分)代入数据解得vm=0.1m/s,A=0.1m/s(1分)则假设不成立，木块B滑到小车A最左端时二者具有相同的速度，故二者一起向左做匀速直线运动(1分)