20.(12分)如图所示是游乐场中过山车的模型图，半径为R=4.0m 的不光滑四形轨道固定在倾角为θ=37°斜轨道面上的B点，且圆形轨道的最高点C与A点平齐，圆形轨道与斜轨道之间圆滑连接。游戏开始前，小车在水平向左的外力F作用下静止在斜轨道P点游戏开始时撤去水平外力F，小车沿斜轨道向下运动，过图中A点时速度v0=14m/s.已知小车质量m=2kg。斜轨道面与小车间的动摩擦因数为μ=1/6，g=10m/s2.sin37°=0.6，cos37°=0.8。若小车通过圆形轨道最高点C时对轨道的压力大小等于重力的两倍，设小车受到的最大静摩擦力与滑动样刀相等，则
(1)小车在P点静止时水平外力F的最小值； (2)小车从B到C过程中，克服摩擦力做了多少功。
21.【加试题】(4分)
(1)在探究感应电流方向的规律的实验中，以下说法正确的是 . A.应查明原、副线圈的绕向
B.应查明电流方向与电流表指针偏转方向的关系
C.开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针 静止在中央零刻度
D.原线圈从副线圈中插入与拔出时电流计指针偏转方向相反 (2)在“用单摆测定重力加速度”的实验中：
某同学分别选用四种材料不同、直径相同的实心球做实验，各组实验的测量数据如下.若要计算当地的重力加速度值，最佳方案应选用第 组实验数据. 组别 1 2 3 4
实验中，用主尺最小分度为lmm，游标上有10个分度的卡尺测量金属球的直径，结果如图所示，可以读出此金属球的直径为 mm. 摆球材料 钢 铁 铝 木 摆长L/m 0.40 1.00 0.40 1.00 最大摆角 15° 5° 15° 5° 全振动次数N/次 20 50 10 50
22.【加试题】(10分)如图所示，虚线框内为某种电磁缓冲车的结构俯视图，缓冲车厢的底部安装电磁铁(图中未画出)，能产生竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，车厢上有两个光滑水平绝缘导轨PQ、MN，将高强度绝缘材料制成的缓冲滑块K置于导轨上，并可在导轨上无摩擦滑动。滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R，匝数为n，ab边长为L，假设关闭发动机后，缓冲车厢与滑块K以速度v0与障碍物C碰撞.滑块K立即停下，此后缓冲车相会受到线圈对它的磁场力而做减速运动，从而实现缓冲，缓冲车厢质量为m，缓冲滑块的质量为m0，车厢与地面间的动摩擦因数为，其他摩擦阻力不计，求： (1)缓冲滑块K的线圈中感应电流的方向和最大安培力的大小；
(2)若缓冲车厢向前移动时间t后速度减为零，缓冲车厢与障碍物和线圈的ab边均没有接触，求此过程线圈abcd中通过的电量；
(3)接(2)求此过程线圈abcd中产生的焦耳热。
23.【加试题】(10分)一台质谱仪的工作原理如图1所示.大量的甲、乙两种离子以0到v范围内的初速度从A 点进入电压为U的加速电场，经过加速后从0点垂直边界MN进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片上并被全部吸收.已知甲、乙两种离子的电荷量均为+q，质量分别为2m和m.不考虑离子间的相互作用.
(1)求乙离子离开电场时的速度范围；
(2)求所有离子打在底片上距O孔最远距离xm；
(3)若离子进入0孔时速度方向分布在y轴两侧各为θ=30°的范围内如图2所示，要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠，求离子最大初速度v应满足的条件。
物理试题参考答案
1 C 17.（1）BCD；（2）CD；（3）0.51～0.53；错误 18.（1）AD；（2）2.00V；（3）×1；电阻. 19.(1) 运动员利用滑雪杖获得的加速度为a1?2 B 3 B 4 C 5 B 6 C 7 B 8 A 9 C 10 D 11 B 12 D 13 B 14 BD 15 B 16 BD F?Ffm?1.2m/s2 第一次利用滑雪杖对雪面作用获得的速度大小v1?a1t1?1.2m/sv=al=1.2x1.0m/s=1.2m/s(1分) 位移x1?12a1t1=0.6m 2(2) 运动员停止使用滑雪杖后，加速度大小为a2?Ffm ??v1?a2t2?0.8m/s 经时间t2速度变为v12(3)第二次利用滑雪杖获得的速度大小v2，则v2?v12?2a1x1 2v2第二次撤除水平推力后滑行的最大距离x2? 2a2解得x2=5.2m.(1分)
20.解：(1)在P点，对小车：
垂直斜面方向： FN?mgcos37??Fsin37? 沿斜面方向： Fcos37???FN?mgsin37? 解得：F?280N 272vC（2）C点：FN?mg?m FN?2mg vC?3gR?230m/s R从A到C过程中：?Ek?1212mvC?mv0???mgcos??lAB?Wf 22解得lAB?12m Wf=44J 21.(1)ABD；（2）2；20.6
22.解：(1)由右手定则判断出感应电流的方向是abcda (或逆时针)
缓冲车以速度比碰撞障碍物后滑块K静止，滑块相对磁场的速度大小为v0 线圈中产生的感应电动势E0?nBlv0 线圈中感应电流I0?nBlv0 Rn2B2l2v0最大的安培力为F?nBIL? R(2)根据动量定理：??(m?m0)gt?IF?0?mv0
IF?BIlt q?It?(3) 缓冲车的位移x?mv0??(m?m)gt nBL[mv0??(m?m)gt]R 222nBLQ?[mv0??(m?m)gt]R1212mv0??(m?m)gx?mv0??(m?m)g 22n2B2L223. 解：(1)设离子以初速度v0进入电场，离开电场时速度为v1，由：
qU?1212mv1?mv0 22解得v1?2qU2 ?v0m由题意可知，乙离子进入电场时速度范围0～v，可得乙离子离开电场时速度范围为：[2v122mUm2v0(2) 磁场中： qBv1?m解得r??22 2rBqBq2qU2qU，?v2] mm经判断知，以v进入电场的甲离子打在底片上距0孔最远处
224mU4m2v0mUm2v0rm??22 xm?2rm?42?22 B2qBqBqBq(3)乙离子能打到最远： 2r乙?2m2qU?v2 qBm4m2qUcos30? qBm?甲离子能打到的最近： 2r甲cos30??当2r乙?2r甲cos30时，即v?qU mv范围为v