C.在B从释放位置运动到最低点的过程中,所受合力对B先做正功后做负功
D.在B从释放位置运动到速度最大的过程中,B克服弹簧弹力做的功等于B机械能的减少量
答案ACD
解析由题意知,B在开始位置到最低点之间做简谐运动,则最低点时弹簧弹力FT=2mg;对物块A,设左侧绳子与桌面间夹角为θ,依题意有:2mgsin θ=Mg,则M<2m,故A正确,B错误.B从释放到最低点过程中,开始时弹簧弹力小于重力,B加速,合力做正功;后来弹簧弹力大于重力,B减速,合力做负功,故C正确.对B,从释放到速度最大过程中,系统的机械能守恒,B机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量,即等于B克服弹簧弹力所做的功,故D正确.
12.(多选)如图所示,平面直角坐标系的第一和第二象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于坐标平面的匀强磁场,图中虚线方格为等大正方形.一位于Oxy平面内的刚性导体框abcde在外力作用下以恒定速度沿y轴正方向运动(不发生转动).从图示位置开始计时,4 s末bc边刚好进入磁场.在此过程中,导体框内感应电流的大小为I, ab边所受安培力的大小为Fab,二者与时间t的关系图像可能正确的是()
答案BC
解析设虚线方格的边长为x,根据题意知abcde每经过1 s运动的距离为x.在0~1 s内,感应电动势E1=2Bxv,感应电流I1=恒定;在1~2 s内,切割磁感线的有效长度均匀增加,故感应电动势及感应电流随时间均匀增加,2 s时感应电动势E2=3Bxv,感应电流I2=;在2~4 s内,切割磁感线的有效长度均匀减小,感应电动势和感应电流均匀减小,4 s时感应电动势E3=Bxv,感应电流I3=,故A错误,B正确.由题意可知,在0~4 s内,ab边进入磁场的长度l=vt,根据F=BIl,在0~1 s内,I=恒定,则Fab=BI1·vt=t∝t;在1~2 s内,电流I随时间均匀增加,切割磁感线的有效长度l′=2x+v(t-2)=vt,据F=IlB可知Fab与t为二次函数关系,图线是抛物线的一部分,且t=2 s时,Fab=;在2~4 s内,I随时间均匀减小,切割磁场的有效长度l″=3x-v(t-2)=5x-vt随时间均匀减小,故Fab与t为二次函数关系,有极大值,当t=4 s时,Fab=,故C正确,D错误.
三、非选择题:本题共6小题,共60分.
13.2020年5月,我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量,其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度,进而间接测量海拔高度.某同学受此启发就地取材设计了如下实验,测量当地重力加速度的大小.实验步骤如下:
①如图甲所示,选择合适高度的垫块,使木板的倾角为53°,在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺(图中未画出).
②调整手机使其摄像头正对木板表面,开启视频录像功能.将小物块从木板顶端释放,用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况.然后通过录像的回放,选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点,得到小物块相对于该点的运动距离L与运动时间t的数据.
③该同学选取部分实验数据,画出了-t图像,利用图像数据得到小物块下滑的加速度大小为5.6 m/s2.
④再次调节垫块,改变木板的倾角,重复实验.
回答以下问题:
(1)当木板的倾角为37°时,所绘图像如图乙所示.由图像可得,物块过测量参考点时速度的大小为________ m/s;选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点,利用A、B两点数据得到小物块下滑加速度的大小为________ m/s2.(结果均保留2位有效数字)
(2)根据上述数据,进一步分析得到当地的重力加速度大小为________ m/s2.(结果保留2位有效数字,sin 37°=0.60,cos 37°=0.80 )
答案(1)0.32或0.333.1(2)9.4
解析(1)根据匀变速直线运动的位移公式得L=v0t+at2,
所以=2v0+at,
即-t图像的纵截距为2v0,斜率为加速度a,由图像知2v0=65×10-2 m/s,
所以初速度v0≈0.33 m/s
加速度a= m/s2≈3.1 m/s2
(2)当θ=53°时,a0=5.6 m/s2
当θ=37°时,a=3.1 m/s2
根据牛顿第二定律得a0=gsin 53°-μgcos 53°
a=gsin 37°-μgcos 37°
联立两式并代入数据解得g≈9.4 m/s2.
14.实验方案对实验测量的精度有直接的影响,某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究.实验室提供的器材有:
干电池一节(电动势约1.5 V,内阻小于1 Ω);
电压表V(量程3 V,内阻约3 kΩ);
电流表A(量程0.6 A,内阻约1 Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω);
定值电阻R1(阻值2 Ω);
定值电阻R2(阻值5 Ω);
开关一个,导线若干.