18．（9分）质量m=2.0×10-4kg、电荷量q=﹢1.0×10-6C的带电微粒静止在空间范围足够大的匀强电场中，电场强度大小为E1。在t=0时刻，电场强度的大小突然增加到E2=4.0×103N/C，电场方向保持不变；到t1=0.20s时刻再把电场方向改为水平向右，场强大小E2保持不变。取g=10m/s2。求：

（1）电场强度E1的大小；

（2）t1=0.20s时刻带电微粒的速度大小；

（3）带电微粒在速度方向为水平向右时刻的动能。

19．（11分）如图17所示，宽度为L的粗糙平行金属导轨PQ和P′Q′倾斜放置，顶端QQ′之间连接一个阻值为R的电阻和开关S，底端PP′处与一小段水平轨道用光滑圆弧相连。已知底端PP′离地面的高度为h，倾斜导轨处于垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出）中。若断开开关S，一根质量为m、电阻为r、长也为L的金属棒从AA′处由静止开始滑下，金属棒落地点离PP′的水平距离为x1；若闭合开关S，该金属棒仍从AA′处由静止开始滑下，则金属棒落地点离PP′的水平距离为x2。不计导轨电阻，忽略金属棒经过PP′处的机械能损失，已知重力加速度为g，求：

（1）开关断开时，金属棒离开底端PP′的速度大小； （2）开关闭合时，在下滑过程金属棒中产生的焦耳热。

（3）开关S仍闭合，金属棒从比AA′更高处由静止开始滑下，水平射程仍为x2，请定

性说明金属棒在倾斜轨道上运动的规律。

A′

P ′

R R

S

Q

A

x

P

图17

石景山区2015—2016学年第一学期期末考试

高三物理试题参考答案

一、选择题（每小题3分，共36分） 2016年1月

二、实验题（共18分）

13．（1）4.9（3分）（2）1.5（3分）

14．（1）A1（3分）R2（3分）（2）答图1（3分）（3）三、计算题（共5小题，共46分） 15．（8分）

（1）A从P滑到Q的过程中，根据机械能守恒定律得

I1?I2

R2（3分）

I2

答图1

12

mv0（2分） 2

解得A经过Q点时速度的大小 v0?2gh?3.0m/s（1分）

mgh?

（2）A与B相碰，由动量守恒定律得

mv0=(m + M ) v（2分）

解得 v?

mv0

?1.0m/s（1分）

m?M

121

mv0?(m?M)v2（1分） 22

（3）由能量守恒定律得

?E?

解得A与B碰撞过程中系统损失的机械能ΔE = 3.0 J（1分）

16．（9分）

v1?v0

，解得a1??2m/s2 t1

对A由牛顿第二定律 ??1mg?ma1，解得?1

?0.2（3分）

v?v

（2）由图象知，AB在1-3s内的加速度a3?31，解得a3??1m/s2

t2

对AB由牛顿第二定律 ??2(M?m)g?(M?m)a3，解得?2?0.1（3分）

v?02

（3）由图象可知B在0-1s内的加速度a2?1，解得a2?2m/s

t1

对B由牛顿第二定律得?1mg??2(M?m)g?Ma2，解得m?6kg（3分）

（1）由图象可知，A在0-1s内的加速度a1?

17．（1）小物块在前2s内向左匀减速运动，在第3s内向右匀加速运动。（3分）

（2）因为3 s～4.5 s内s-t图像为一次函数，说明小物块已与传送带保持相对静止，即与传

送带一起匀速运动，又因为此段时间图像斜率为负值，所以传送带的速度方向为顺时

针方向。传送带速度v的大小v=

?v

?2m/s。（3分） ?t

12

at (其中s=1m，2

（3）由图像可知在第3s内小物块做初速度为零的匀加速运动，则s?

t=1s)，又a??g，解得??0.2。（3分） 18．（1）带电微粒静止，受力平衡：q E1=mg（2分），解得E1=2.0×103N/C（1分） （2）在E2电场中，设带电微粒向上的加速度为a1，根据牛顿第二定律

q E2-mg=ma1（1分），解得a1=10m/s2（1分）

设0.20s末带电微粒的速度大小为v1，则v1=a1t，解得v1=2. 0m/s（1分）

（3）把电场E2改为水平向右后，带电微粒在竖直方向做匀减速运动，设带电微粒速度达

到水平向右所用时间为t1，则 0-v1=-gt1，解得t1=0.20s（1分）

设带电微粒在水平方向电场中的加速度为a2，根据牛顿第二定律 q E2=ma2 解得a2=20m/s2（1分）

设此时带电微粒的水平速度为v2，v2=a2t1，解得v2=4.0m/s

设带电微粒的动能为Ek，Ek=

12

mv2，解得Ek=1.6×10-3J（1 分） 2

19．（1）开关断开时，金属棒离开底端PP′的速度大小为v1，在空中运动的时间为t，

x1=v1t （1分） h?

解得

v1?x12

gt（1分） 2

1分） 12

mv1（1分） 2

（2）开关断开时，在金属棒沿倾斜导轨下滑的过程中，重力做功为WG，摩擦力做功为Wf，

由动能定理 WG?Wf?

开关闭合时，金属棒离开底端PP′的速度

v2?x1分） 在金属棒沿倾斜导轨下滑的过程中，重力做功和摩擦力做功与开关断开时相同，安培力做功为W安，产生的焦耳热为Q 由动能定理可得 WG?Wf?W安? 金属棒产生的焦耳热 Qr? 解得 Qr?

12

mv2（1分），又Q?安（1分） 2

r

Q（1分） R?r

rmg22

(x1?x2)（1分）

R?r4h

（3）由题意，开关S仍闭合，金属棒从比AA′更高处静止开始滑下，水平射程仍为x2，说

明金属棒离开PP′时的速度相等，则知金属棒在倾斜导轨上先做加速度减小的加速运动，然后匀速运动。（2分）