如图所示；“U”形框架由两平行金属板A、B和绝缘底座P组成，在金属板A、B上同一高度处开有两个小孔M、N，并在M、N之间固定一绝缘光滑平板，整个装置静止固定在水平面上．两平行金属板A、B接上电压为150KV的稳压电源，两金属板间距为d=0.1m．现有一电荷分布均匀的带电量为q=5×10^-5C，质量为m=0.01kg，长度为l=0.04m的绝缘橡胶棒以v₀=10

3

m/s的速度由右边小孔水平滑入“U”形框架中，设绝缘棒的电荷量对“U”形框架内的电场没有影响．问：
（1）橡胶棒刚好全部进入“U”形框架内的加速度
（2）橡胶棒刚好全部进入“U”形框架内的速度．
（3）橡胶棒与“U”形框架相互作用过程中增加的最大电势能．

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如图所示；“U”形框架由两平行金属板A、B和绝缘底座P组成，在金属板A、B上同一高度处开有两个小孔M、N，并在M、N之间固定一绝缘光滑平板，整个装置静止固定在水平面上．两平行金属板A、B接上电压为150KV的稳压电源，两金属板间距为d=0.1m．现有一电荷分布均匀的带电量为q=5×10^-5C，质量为m=0.01kg，长度为l=0.04m的绝缘橡胶棒以v₀=10

3

m/s的速度由右边小孔水平滑入“U”形框架中，设绝缘棒的电荷量对“U”形框架内的电场没有影响．问：
（1）橡胶棒刚好全部进入“U”形框架内的加速度
（2）橡胶棒刚好全部进入“U”形框架内的速度．
（3）橡胶棒与“U”形框架相互作用过程中增加的最大电势能．

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如图所示；“U”形框架由两平行金属板A、B和绝缘底座P组成，在金属板A、B上同一高度处开有两个小孔M、N，并在M、N之间固定一绝缘光滑平板，整个装置总质量为M=1kg，静止在光滑水平面上．两平行金属板A、B组成的电容器的电容为C=6.25×10^-7F，金属板带电量为Q=0.2C，间距为d=0.1m．现有一电荷分布均匀的带电量为q=5×1 0^-5C，质量为m=1kg，长度为l=0.1m的绝缘橡胶棒以v₀=10 m/s的速度由右边小孔水平滑入“U”形框架中，设绝缘棒的电荷量对“U”形框架内的电场没有影响．问：

(1)橡胶棒是否能够全部进入“U”形框架内?

(2)“U”形框架的最终速度；

(3)橡胶棒与“U”形框架相互作用过程中系统增加的电势能．

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如图所示；“U”形框架由两平行金属板A、B和绝缘底座P组成，在金属板A、B上同一高度处开有两个小孔M、N，并在M、N之间固定一绝缘光滑平板，整个装置静止固定在水平面上．两平行金属板A、B接上电压为150KV的稳压电源，两金属板间距为d=0.1m．现有一电荷分布均匀的带电量为q=5×10^-5C，质量为m=0.01kg，长度为l=0.04m的绝缘橡胶棒以v=10m/s的速度由右边小孔水平滑入“U”形框架中，设绝缘棒的电荷量对“U”形框架内的电场没有影响．问：
（1）橡胶棒刚好全部进入“U”形框架内的加速度
（2）橡胶棒刚好全部进入“U”形框架内的速度．
（3）橡胶棒与“U”形框架相互作用过程中增加的最大电势能．

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一．选择题

1.C

2.D 

3.D 

4.D 

5.A 

6.C  

7. AC 

8. B

9.AC

10.C

二．实验题

11 . 1．（1）×100；（2分）（2）T；（2分）

   2．20kΩ；（2分）

   3．（1）

①按电路图连接好电路。

②将开关S与1连接。读出此时电流表示数。

③将电阻箱调为最大，然后将S与2连接，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数与步骤（2）中电流表示数相同。读出此时电阻箱的阻值R，则被测电阻R_x=R

④断开电路整理好器材

（每空1分；顺序颠倒但合理同样给分。）

（2）实物图连接略（2分）

12．（1）保证小球沿水平方向抛出（2分） （2）（2分）（3）0.52（2分）

三．计算题：

13．解析：设弹簧的弹性势能为 E，小球的质量为 m，小球在空中运动的时间为 t，第一次弹出时小球的速度为 v 。

则有                                        ①   （2分）

运动的水平距离                                   ②   （1分）

设第二次弹出时小球的速度为 v₁ ，小车的速度为 v₂

则有                                         ③   （2分）

且                                   ④   （2分）

而                                        ⑤   （2分）

由①、②、③、④、⑤得                       （1分）

14.解析：（1）切割磁感线的速度为v，任意时刻线框中电动势大小      

          ，（4分） 导线中的电流大小 （4分）

（2）线框所受安培力的大小和方向

  （4分）  由左手定则判断、线框所受安培力的方向始终沿x轴正方向.

15.解：（1）带负电粒子射入磁场后，由于受到洛伦兹力的作用，粒子将沿图示的轨迹运动，从A点射出磁场，设O、A间的距离为L，射出时速度的大小仍为v，射出方向与x轴的夹角仍为θ，由洛伦兹力公式和牛顿定律可得：

qv₀B=m      （1分）

式中R为圆轨道半径，解得：

R=                                                                 （2分）

圆轨道的圆心位于OA的中垂线上，由几何关系可得：

=Rsinθ                                                             （2分）

联解①②两式，得：L=（2分）

所以粒子离开磁场的位置坐标为（-，0）（2分）

（2）因为T==（2分）

所以粒子在磁场中运动的时间，t＝（2分）

16．解析：(1)设带电橡胶棒刚好全部进入“U”形框架时，达到与“U”形框架共速v，则由动能定理：……………………………………①

  由动量守恒：mv₀=(m+M)v………………………………………………………②

其中E=………………………………………………………………………③

由①②③式联立得：L=0.3125(m)

∴L>l………………………………………………………………………………④

橡胶棒能全部进入“U”形框架.

(2)设相互作用过程中“U”形框架的最终速度为v₂,棒的最终速度为v₁

   由(1)知棒能全部穿出“U”形框架

   由动能定理：2×………………………………⑤

   由动量守恒：mv₀=mv₁+Mv₂ ……………………………………………………⑥

   由③⑤⑥式联立得：v₂=2m/s……………………………………………………⑦

(3)系统增加的电势能等于机械能的减小量

   △E=(J) ……………………………………………⑧

评分标准：本题共18分，①②③④⑤⑥⑦⑧式各1分。