二、解答题（共3小题，满分27分）
9．（5分）某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且两导轨垂直。
（1）在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。
（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议： A．适当增加两导轨间的距离 B．换一根更长的金属棒 C．适当增大金属棒中的电流
其中正确的是 AC （填入正确选项前的标号）
【考点】CC：安培力．
【专题】13：实验题；31：定性思想；4B：图析法；53D：磁场 磁场对电流的作用．
【分析】（1）要求滑动变阻器以限流方式接入电路，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，考虑金属棒向右运动，所爱安培力向右，根据左手定则知，通过金属棒的电流从上向下，把各个元件按顺序串联起来。
（2）根据安培力公式和动能定理进行分析 【解答】解：（1）电路如右图所示。
（2）根据公式F=BIL可得，适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，
根据动能定理得，，则金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变
大，A、C正确；若换用一根更长的金属棒，但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变，安培力F不变，棒的质量变大，速度变小，故B错误；
故答案为：（1）如图所示 （2）AC
【点评】本题考查电路实物图连线，关键是明确实验原理，注意滑动变阻器的限流接法和电表的正负接线柱，确定金属棒中的电流方向是关键。
10．（10分）某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。
图中置于试验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮：轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个，每个质量均为0.010kg。
实验步骤如下：
（1）将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车（和钩码）可以在木板上匀速下滑。
（2）将n（依次取n=1，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余N﹣n个钩码仍留在小车内；用
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手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s﹣t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。
（3）对应于不同的n的a值见下表。n=2时的s﹣t图象如图（b）所示：由图（b）求出此时小车（4）将点（2，0.40）作出，并用直线将各点连接即可得出图象；
（5）找出图象上的点，根据图象的性质以及牛顿第二定律列式，即可求出小车的质量；
（6）对实验原理进行分析，明确摩擦力带来的影响；根据牛顿第二定律可明确图象的变化情况． 的加速度（保留2位有效数字），将结果填入下表。 n 1 2 3 4 5 a/m?s﹣2
0.20
0.40
0.58
0.78
1.00
（4）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出a﹣n图象。从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。
（5）利用a﹣n图象求得小车（空载）的质量为 0.45 kg（保留2位有效数字，重力加速度取g=9.8 m?s﹣2）。
（6）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是 BC （填入正确选项前的标号） A．a﹣n图线不再是直线
B．a﹣n图线仍是直线，但该直线不过原点 C．a﹣n图线仍是直线，但该直线的斜率变大
【考点】M8：探究加速度与物体质量、物体受力的关系．
【专题】13：实验题；31：定性思想；46：实验分析法；522：牛顿运动定律综合专题． 【分析】（3）根据x﹣t图象的性质可明确各时刻对应的位移，根据位移公式可求得加速度；
【解答】解：（3）物体做匀加速直线运动，对应的x﹣t图象为曲线，由图象可知，当t=2.0s时，位移为：x=0.80m； 则由x=
代入数据得：a=0.40m/s2；
（4）在图C中作出点（2，0.40），并用直线将各点相连，如图所示； （5）由图c可知，当n=4时，加速度为0.78m/s2，由牛顿第二定律可知： 4×0.01×9.8=（m+5×0.01）×0.78 解得：m=0.45kg；
（6）若木板水平，则物体将受到木板的摩擦力；则有： nm0g﹣μ[mg+（5﹣n）m0g]=（m+5m0）a； a=
﹣
=
﹣
故说明图象仍为直线，但不再过原点；并且斜率增大；故BC正确； 故选：BC；
故答案为：（3）0.40； （4）如图所示；（5）0.45；BC．
【点评】本题考查验证牛顿第二定律的实验，要求能明确实验原理，认真分析各步骤，从而明确实
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验方法；同时注意掌握图象的性质，能根据图象进行分析，明确对应规律的正确应用．
11．（12分）如图，在竖直平面内由圆弧AB和圆弧BC组成的光滑固定轨道，两者在最低点B
即得 v0=
平滑连接．AB弧的半径为R，BC弧的半径为．一小球在A点正上方与A相距处由静止开始
mg=m
自由下落，经A点沿圆弧轨道运动． （1）求小球在B、A两点的动能之比；
（2）通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点．
【考点】4A：向心力；65：动能定理；6C：机械能守恒定律．
【专题】11：计算题；34：比较思想；4N：临界法；52D：动能定理的应用专题．
【分析】（1）根据机械能守恒定律分别求出小球经过B点和A点的动能，再得到它们的比值． （2）假设小球能到达C点，由机械能守恒定律求出小球到达C点的速度，与临界速度比较，即可判断小球能否到C点．
【解答】解：（1）根据机械能守恒定律得 EKA=mg EKB=mg（+R）=
则得小球在B、A两点的动能之比 EKB：EKA=5：1． （2）假设小球能到达C点，由机械能守恒定律得 mg=
即得到达C点的速度 vC=
设小球通过C点的临界速度为v0．则有
因为 vC=v0，所以小球恰好到达C点．
答：
（1）小球在B、A两点的动能之比是5：1． （2）小球恰好到达C点．
【点评】分析清楚小球的运动过程，把握圆周运动最高点临界速度的求法：重力等于向心力，同时要熟练运用机械能守恒定律． 四、标题
12．（20分）如图，两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面（纸面）内，其左端接一阻值为R的电阻；一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为B1=kt，式中k为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界MN（虚线）与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为B0，方向也垂直于纸面向里。某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在t0时刻恰好以速度v0越过MN，此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计。求： （1）在t=0到t=t0时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值；
（2）在时刻t（t＞t0）穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。
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13．（5分）关于气体的内能，下列说法正确的是（ ）
【考点】D9：导体切割磁感线时的感应电动势．
【专题】11：计算题；22：学科综合题；32：定量思想；43：推理法；53C：电磁感应与电路结合． A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同 B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大 【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律，结合闭合电路欧姆定律，及电量表达式，从而导出电量的综合表达式，即可求解；
（2）根据磁通量的概念，Φ=BS，结合磁场方向，即可求解穿过回路的总磁通量；根据动生电动势与感生电动势公式，求得线圈中的总感应电动势，再依据闭合电路欧姆定律，及安培力表达式，最后依据平衡条件，即可求解水平恒力大小。 【解答】解：（1）根据法拉第电磁感应定律有：E==
结合闭合电路欧姆定律有：I=， 及电量表达式有：q=It=
=|
|，
（2）根据题意可知，MN左边的磁场方向与右边的磁场方向相同，那么总磁通量即为两种情况之和，
即为：在时刻t（t＞t0）穿过回路的总磁通量为：Φ=
+
=ktS+B0v0（t﹣t0）l；
依据法拉第电磁感应定律，那么线圈中产生总感应电动势为：E=E1+E2=kS+B0lv0； 根据闭合电路欧姆定律，则线圈中产生感应电流大小为：I==
那么安培力大小为：FA=B0Il=
；
最后根据平衡条件，则水平恒力大小等于安培力大小，即为：F=；
答：（1）在t=0到t=t0时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值|
|；
（2）在时刻t（t＞t0）穿过回路的总磁通量ktS+B0v0（t﹣t0）l，金属棒所受外加水平恒力的大小
。
【点评】考查法拉第电磁感应定律，闭合电路欧姆定律，及电量综合表达式的内容，注意磁通量的方向，及安培力表达式的应用，本题难度不大，但符号运算要细心。
【物理-选修3-3】
C．气体被压缩时，内能可能不变
D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
【考点】8A：物体的内能；8F：热力学第一定律．
【专题】31：定性思想；43：推理法；548：热力学定理专题．
【分析】理想气体是一种理想化的物理模型，实际上并不存在；理想气体的内能仅与温度有关，与气体的体积无关；实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下可以看做理想气体。
【解答】解：A、质量和温度都相同的气体，内能不一定相同，还和气体的种类有关，故A错误； B、物体的内能与温度、体积有关，与物体宏观整体运动的机械能无关，所以整体运动速度越大，其内能不一定越大，故B错；
C、气体被压缩时，外界对气体做功W＞0，如果向外界放热Q＜0，根据热力学第一定律，△U=W+Q，可能△U=0内能不变，所以C正确；
D、理想气体分子间无分子势能，理想气体的内能只与温度有关，故D正确；
E、一定量的某种理想气体等压膨胀过程中，体积与热力学温度成正比，温度升高，内能增加。故
E正确 故选：CDE。
【点评】本题关键要理解理想气体这个模型的物理意义，抓住不考虑分子间的作用力，一定质量理想气体的内能只与温度有关是关键。
14．（10分）一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0=75.0 cmHg．环境温度不变。
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