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　　参考答案

　　第Ⅰ卷（选择题共120分）

　　12345678910

　　DCBACCBCBA

　　11121314151617181920

　　DDACBDBDCB

　　第Ⅱ卷（非选择题共180分）

　　本卷共11小题,共180分

　　（说明：合理答案均可酌情给分,但不得超过原题分数）

　　21．（18分）

　　（1）①B、C（说明：选对但不全的得2分,有错选的得零分,共3分）；

　　②A（3分）

　　（2）①C（3分）；②见答图1（3分）；

　　③周期的平方与摆长成正比

　　（说明：其他说法正确同样得分.3分）；

　　③9．86（3分）

　　22．（16分）

　　（1）当S1闭合,S2断开时,

　　导体棒静止,通过导体棒的电流

　　A………………………2分

　　此时导体棒所受安培力F1=BI1L=0．20N……2分

　　（2）当S1闭合,S2断开时,导体棒静止,

　　有G=F1=0．20N…………………………………2分

　　设S1断开,S2闭合的情况下,导体棒加速度a=5．0m/s2时,其所受安培力为F2,速度为v1,通过导体棒的电流为I2,导体棒产生的感应电动势为E1.

　　根据牛顿第二定律有G－F2=ma,解得F2=0．10N…………………2分

　　由F2=BI2L,解得I2=1．0A…………………………………2分

　　根据欧姆定律有E1=I2R,解得E1=1．5V……………………2分

　　（3）将S1断开,S2闭合,导体棒由静止开始运动,当导体棒所受重力与安培力平衡时,导体棒的速度达到最大,设最大速度为vm.……………2分

　　所以有,解得m/s……………2分

　　23．（18分）

　　（1）1s内吹到风力发电机有效面积上空气的体积V=Sv1……………………………2分

　　这些空气所具有的动能Ek=12ρVv12………………………………………………………2分

　　风力发电机输出的电功率P=ηEkt=ηρSv132t=2．6×103W………………………………2分

　　（2）设带动传送带的电动机消耗电功率最大时通过它的电流为I,此时电动机输出功率为P输出,皮带传送装置输出的机械功率为P机械.

　　则I=P电mU额=2．0A…………………………………………………2分

　　P输出=P电m－I2R=480W……………………………2分

　　根据题意可知P机械=56P输出=400W……………………………2分

　　（3）设货箱在恒力作用下做匀加速直线运动的位移为sx,上升的高度为hx.

　　根据匀加速运动公式有sx=12v2t=0．50m,

　　根据几何关系解得hx=0．20m………………1分

　　货箱在传送带上加速运动时,带动传送带运行的电动机需要消耗较大的电功率,所以在货箱加速过程中电动机如果不超过其允许消耗的最大功率,匀速运行过程中就不会超过其允许消耗的最大电功率.………………1分

　　设货箱质量为m,货箱被加速的过程中其机械能增加量为E,由于货箱与传送带的摩擦产生的热量为Q.E=Ep+Ek=mghx+12mv22……………………………………1分

　　设货箱与传送带之间的摩擦力为f,对于货箱在传送带上被加速的过程,根据动能定理有fsx-mghx=mv22.

　　在货箱加速运动过程中,传送带的位移s带=v2t=1．0m,所以货箱与传送带之间的相对位移Δs=s带-sx=0．50m,根据功能关系Q=f•Δs

　　联立解得Q=Δs………………………………1分

　　为使电动机工作过程中不超过允许的最大值,应有Ep+Ek+Q小于等于P机械t,即

　　mghx+mv22+Δs≤P机械t………………………………………………1分

　　解得≤80kg,即货箱质量不得大于80kg…………………1分

　　24．（20分）

　　（1）设小球第一次接触Q的速度为v,接触Q前的加速度为a.

　　根据牛顿第二定律有qE=ma…………………………………………………2分

　　对于小球从静止到与Q接触前的过程,根据运动学公式有v2=2al…………2分

　　联立解得v=………………………………………2分

　　（2）小球每次离开Q的瞬时速度大小相同,且等于小球第一次与Q接触时速度大小.……………………………………………………………………1分

　　设小球第1次离开Q向右做减速运动的加速度为a1,速度由v减为零所需时间为t1,小球离开Q所带电荷量为q1.

　　根据牛顿第二定律有q1E=ma1……………………………………………1分

　　根据运动学公式有………………………………………………………………1分

　　根据题意可知小球第1次离开Q所带电荷量…………………………………1分

　　联立解得……………………………………………………………………1分

　　设小球第2次离开Q向右做减速运动的加速度为a2,速度由v减为零所需时间为t2,小球离开Q所带电荷量为q2.

　　同理q2E=ma2,,

　　联立解得……………………………………………………………………1分

　　设小球第n次离开Q向右做减速运动的加速度为an,速度由v减为零所需时间为tn,小球离开Q所带电荷量为qn.

　　同理qnE=man,,…………………………………………………1分

　　联立解得……………………………………………………………………1分

　　小球从第n次接触Q,到本次向右运动至最远处的时间……2分

　　（3）设小球第N次离开Q,向右运动的最远处恰好在B板处,这个过程中小球的加速度为aN,小球第N次离开Q所带电荷量为qN.

　　对于小球第N次接触Q前,小球从P位置到与Q接触的过程中,

　　根据动能定理有qEl=,…………………………………………………………1分

　　对于小球第N次离开Q,向右运动至B板处的过程中,

　　根据动能定理有qNE2l=…………………………………………………………1分