五．实验题（共24分。）
26．（6分）小明同学设计了一个实验来探究自行车的初速度与其克服阻力作功的关系。实验的主要步骤是：①找一段平直的路面，并在路面上画一道起点线；②骑上自行车用较快速度驶过起点线，并从车把手处自由释放一团很容易辨别的橡皮泥；③车驶过起点线后就不再蹬自行车脚蹬，让车依靠惯性沿直线继续前进；④待车停下，记录自行车停下时的位置；⑥用卷尺量出起点线到橡皮泥落地点间的距离s、起点线到终点的距离L及车把手处离地高度h。若自行车在行驶中所受的阻力为f并保持恒定。 （1）自行车经过起点线时的v速度v? ；（用己知的物理量和所测量得到的物理量表示）
（2）自行车经过起点线后克服阻力做功W? ；（用己知的物理量和所测量得到的物理量表示）
（3）多次改变自行车经过起点时的初速度，重复上述实验步骤②~④，则每次只需测量上述物理量中的 和 ，就能通过数据分析达到实验目的。 27．（4分）如图所示是测磁感应强度的一种装置。把一个很小的测量线圈放在待测处，测量线圈平面与该处磁场方向垂直，将线圈跟冲击电流计G串联（冲击电流计是一种测量电量的仪器）。当用反向开关K使螺线管里的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，从而有电流流过G。该测量线圈的匝数为N，线圈面积为S，测量线圈电阻为R，其余电阻不计。
（1）若已知开关K反向后，冲击电流计G测得的电量大小为q，则此时穿过每匝测量线圈的磁通量的变化量为△φ＝__________（用已知量的符号表示）。 （2）待测处的磁感应强度的大小为B＝__________。 28．（6分）某学习小组用如图所示装置探究“加速度和力的关系”。 该小组已经测量了两个光电门间的距离为L，遮光条的宽度为d，遮光条通过两个光电门的时间分别为t1、t2，则： （1）小车的实际加速度可以表示为____________（用题中所给物理量表示）
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可在坐标纸上画出a－F关系的点迹（如图所示）。经过分析，发现这些点迹存在一些问题，产生的主要原因可能是（ ） A．轨道与水平方向夹角太大
B．轨道保持了水平状态，没有平衡摩擦力
C．所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势 D．所用小车的质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势 29．（8分）如图所示的电路中，直径为D的圆环是用粗细均匀的电阻丝制成的，其阻值为R，图中A，B，…，H为圆环的等分点，A点固定，P为滑片，且滑片P能沿圆环滑动，并保持良好的接触，电源电动势为E，内阻不计。当闭合电键S后，滑片P沿圆环顺时针滑动时，图中各表的示数会发生变化。甲、乙两同学按此电路图，分别做实验，并记下当滑片P在某些位置时各电表的示数。
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根据上述实验数据，回答下列问题：
（1）根据表1中的实验数据，请通过计算，分析完成表1中“位置A”下的空格。 （2）根据表1、表2中的实验数据，请通过比较、分析来说明甲、乙两同学测得的实验数据不同的原因： 。 （3）根据（2）中的分析，请思考：当滑片P滑到G、A之间位置X时，则表2中“位置X”下的空格可能的数据（即各电表的示数）分别是（ ） A．0.05A，0.75V，5.25V B．0.07A，1.05V，4.95V C．0.16A，2.40V，3.60V D．0.25A，3.75V，2.25V
六．计算题（共50分） 30．（12分）4×100m接力赛是奥运会上最为激烈的比赛项目，有甲乙两运动员在训练交接棒的过程中发现，甲短距离加速后能保持9m/s的速度跑完全程．为了确定乙起跑的时机，需在接力区前适当的位置设置标记，在某次练习中，甲在接力区前s0 处作了标记，当甲跑到此标记时向乙发出起跑口令，乙在接力区的前端听到口令时立即起跑（忽略声音传播的时间及人的反应时间），已知接力区的长度为L=20m，设乙起跑后的运动是匀加速运动，试求： （1）若s0 =13.5m，且乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上，完成交接棒，则在完成交接棒时乙离接力区末端的距离为多大？
（2）若s0 =16m，乙的最大速度为8m/s，并能以最大速度跑完全程，要使甲乙能在接力区完成交接棒，则乙在听到口令后加速的加速度最大为多少？
31．（12分）如图所示，电源内阻r=1Ω，R1=2Ω，R2=6Ω，灯L上标有“3V、1.5W”的字样，当滑动变阻器R3的滑片P移到最右端时，电流表示数为1A，灯L恰能正常发光。 （1）求电源的电动势；
（2）求当P移到最左端时，电流表的示数； （3）当滑动阻器的Pb段电阻多大时，变阻器R3上消耗的功率最大？最大值多大？
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32．（12分）如图所示，在一次消防演习中，消防员练习使用挂钩从高空沿滑杆由静止滑下，滑杆由AO、OB两段直杆通过光滑转轴连接地O处，可将消防员和挂钩均理想化为质点，且通过O点的瞬间没有机械能的损失。已知AO长L1=5m，OB长L2=10m，两面竖直墙MN的间距d=11m。滑杆A端用铰链固定在墙上，可自由转动。B端用铰链固定在另一侧墙上。为了安全，消防员到达对面墙的速度大小不能超过6m/s，挂钩与两段滑杆间动摩擦因数均为μ=0.8。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）若测得消防员下滑时，OB段与水平方向间的夹角始终为37°，求消防员在两滑杆上运动时加速度的大小及方向；
（2）若B端在竖直墙上的位置可以改变，求滑杆端点A、B间的最大竖直距离。 33．（14分）如图所示，两根间距为L的金属导轨MN和PQ，电阻不计，左端弯曲部分光滑，水平部分导轨与导体棒间的滑动摩擦因数为μ，水平导轨左端有宽度为d、方向竖直向上的匀强磁场Ⅰ，右端有另一磁场Ⅱ，其宽度也为d，但方向竖直向下，两磁场的磁感强度大小均为B0，相隔的距离也为d.有两根质量为m、电阻均为R的金属棒a和b与导轨垂直放置，b棒置于磁场Ⅱ中点C、D处．现将a棒从弯曲导轨上某一高处由静止释放并沿导轨运动下去．
（1）当a棒在磁场Ⅰ中运动时，若要使b棒在导轨上保持静止，则a棒刚释放时的高度应小于某一值h0，求h0的大小；
（2）若将a棒从弯曲导轨上高度为h（h （3）若将a棒仍从弯曲导轨上高度为h（h 第 8 页 共 11 页 2012届高三联合调研考试物理试卷答案 一、单选题（一） 1 2 题号 答案 题号 答案 题号 答案 A 9 D D 10 B 17 AD 二、单选题（二） 11 D 18 BD 12 C 13 C 19 ABC 14 B 15 D 20 BCD 16 C 3 C 4 B 5 D 6 B 7 C 8 A 三、多选题 四、填空题 21、不做功；不变 22、1:3，1 / 8 23A、0.8，2 ；23B、2π24、qEdsia?；-qEdcos? 25、3，5 五、实验题 26、（1）sgR2R3 ， ?R 2g?g，（2）fL，（3）s,L 2h27、（1）qR/N, （2）qR/2NS 28、（1） （2）BC 29、（1）0.4A,6V,0 （2）乙同学做实验时，圆环在G、A之间某处发生断路故障 （3）BD 六、计算题 30、（1）设经过时间t，甲追上乙，则根据题意有vt－vt/2＝13.5m ———1分 将v＝9m/s代入得到：t＝3s， ———————————————1分 又 v＝at 解得：a＝3m/s2 ————————————1分 在追上乙的时候，乙走的距离为s 则：s＝at2/2 ——————1分 代入数据得到s＝13.5m ——————1分 所以乙离接力区末端的距离为?s＝20m－13.5m＝6.5m ——————1分 （2）由题意可知，乙的加速度越大，在完成交接棒时走过的距离越长。当在接力区的边缘完成交接棒时，乙的加速度最大 —————————————————1分 设乙的加速度为a2，运动的时间t= L?s0 ———————1分 v甲乙加速的时间t1= v乙 ——————————————1分 a2第 9 页 共 11 页 1a2t12+v乙（t- t1） ————————————————2分 28a2=m/s2=2.67 m/s2 ————————————————1分 3L= 31．（1）E?UL?IR1?Ir?3?1?2?1?1?6V——————————3分 （2）I?E6??2A———————————————————3分 r?R11?2RRR632E?6?，RL3?3L?3，I?（3）RL?，将已知量代入，化1.5r?R1?RL3R3?RLR3?6简得，I?6(6?R3)4R3，又有U3?IRL3?————————————2分 9R3?18R3?216——————————————2分 4R3??4R3U3216R3所以P3??2?R3R3?4R3?4可算得，当R3?2?时变阻器R3上消耗的功率最大，且最大值为8W————2分 也可用等效电源的方法求解：等效电动势E??4V，等效内电阻r??2?， E?242??2W 所以当R3?r??2?时变阻器R3上消耗的功率最大，且最大值为 4r?4?2 32、（1）设杆OA、OB与水平方向夹角为α、β，由几何关系：d＝L1cosα+L2cosβ 得出AO杆与水平方向夹角α＝53° ————————————1分 由牛顿第二定律得mgsinθ－f＝ma ————————————1分 f=μN N=μmgcosθ 在AO段运动的加速度：a1＝gsin53°－μgcos53°＝3.2 m/s2，方向沿AO杆向下。——2分 在OB段运动的加速度：a2＝gsin37°－μgcos37°＝－0.4 m/s2，方向沿BO杆向上。——2分 （2）对全过程由动能定理得 mgh－μmgL1cosα－μmgL2cosβ＝ 12mv-0————2分 2其中d＝L1cosα+L2cosβ，v ≤6 m/s ——————————1分 v2所以：h???d≤ 10.6m ——————————1分 2g22又因为若两杆伸直，AB间的竖直高度为h′=(L1?L2)?d?104?10.2m?10.6m 所以AB最大竖直距离应为10.2m。————————————————2分 第 10 页 共 11 页 33、（1）因为a棒进入磁场Ⅰ后做减速运动，所以只要刚进入时b棒不动，b就可以静止不1动。对a棒：由机械能守恒：mgh0＝mv2 —————————————1分 20ε 对回路：ε＝BLv0，I＝ ——————————————————————1分 2R对b棒：BIL＝μmg ——————————————————————1分 2μ2m2gR2 联立解得：h0＝. ——————————————————————1分 B4L4（2）由全过程能量守恒与转化规律：mgh＝μmg2d＋W克A ————————2分 解得：W克A＝mgh－μmg2d ————————————— 2分 （3） a棒通过磁场Ⅰ时恰好无感应电流，说明感应电动势为零，根据法拉第电磁感应定律ΔΦ ε＝，在Δt≠0的前提下，ΔΦ＝0即Φ保持不变 ———————————1分 Δt1 对a棒：由机械能守恒：mgh＝mv2 ————————————————1分 2a棒进入磁场Ⅰ后，由牛顿第二定律得：a＝μg 1 经过时间t，a棒进入磁场Ⅰ的距离为x＝vt－at2 —————————— 1分 2d 磁通量Φ＝B0(d－x)L－BL ————————————————1分 2d1 又最初磁通量为Φ0＝B0dL－B0L＝B0dL＝Φ ——————————1分 2212B02ght－μgt2? ————————————1分 联立解得：B＝B0－?2?d? 第 11 页 共 11 页