故本题答案：

（4）B，C，①电流表采用了外接的方法； ②滑动变阻器采用了限流式的接法

【点评】本题（3）考查应用全反射测量玻璃折射率的实验技能．题（4）考查按要求设计电路的能力．

四、解答题（共3小题，满分54分）

10．（16分）如图所示，圆管构成的半圆形竖直轨道固定在水平地面上，轨道半径为R，MN为直径且与水平面垂直，直径略小于圆管内径的小球A以某一初速度冲进轨道，到达半圆轨道最高点M时与静止于该处的质量与A相同的小球B发生碰撞，碰后两球粘在一起飞出轨道，落地点距N为2R．重力加速度为g，忽略圆管内径，空气阻力及各处摩擦均不计，求：

（1）粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间t；

（2）小球A冲进轨道时速度v的大小。

【考点】1J：自由落体运动；43：平抛运动；6C：机械能守恒定律

【分析】（1）求平抛运动的时间，当然是从竖直方向的自由落体运动中求得。

（2）小球A以某一初速度冲进轨道，到达半圆轨道最高点的过程机械能守恒、A与B碰撞过程动量守恒，而碰撞完成后的速度就是AB一起平抛的初速度。列出机械能守恒和动量守恒的方程组，问题可解。

【解答】解：（1）粘合后的两球飞出轨道后做平抛运动，竖直方向分运动为自由落体运动，

由动量守恒定律知 mv1＝2mv2…④

飞出轨道后做平抛运动，水平方向分运动为匀速直线运动，有 2R＝v2t…⑤

【点评】本题考查机械能守恒和动量守恒，分段列出相应的物理规律方程是解决问题的关键，

11．（18分）如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为L＝0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m＝0.02kg，电阻均为R＝0.1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.1T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止。取g＝10m/s2，问：

（1）通过棒cd的电流I是多少，方向如何？

（2）棒ab受到的力F多大？

（3）棒cd每产生Q＝1J的热量，力F做的功W是多少？

【考点】D9：导体切割磁感线时的感应电动势；DD：电磁感应中的能量转化

【专题】53C：电磁感应与电路结合．

【分析】（1）对cd研究：cd保持静止，分析受力，由平衡条件求出安培力，即能求出电流。运用楞次定律分析感应电流的方向。

（2）再对棒ab研究，棒ab沿导轨向上匀速运动，由平衡条件求出F。

（3）已知棒cd产生的热量，由焦耳定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律列式，求出位移，由W＝Fs求得力F做的功。

【解答】解：（1）对cd棒受力分析如图所示由平衡条件得

mgsinθ＝BIL

根据楞次定律可判定通过棒cd的电流方向为由d到c。

（2）棒ab与cd所受的安培力大小相等，对ab棒，受力分析如图所示，由共点力平衡条件知

F＝mgsin θ+BIL

代入数据解得F＝2mgsinθ＝0.2 N。

（3）设在时间t内棒cd产生Q＝1 J的热量，由焦耳定律知 Q＝I2Rt

设ab棒匀速运动的速度是v，其产生的感应电动势 E＝BLv

时间t内棒ab运动的位移 s＝vt

力F所做的功 W＝Fs

综合上述各式，代入数据解得W＝4 J。

答：

（1）通过棒cd的电流I是2A，方向由d到c。

（2）棒ab受到的力F是0.2 N。