北京市顺义区2017届高三第二次统练理综物理试题及答案

（2）直流电动机是一种使用直流电流的动力装置，是根据通电线圈在磁场中受到安培力的原理制成的。如图乙所示是一台直流电动机模型示意图，固定部分（定子）装了一对磁极，旋转部分（转子）装设圆柱形铁芯，将线圈固定在转子铁芯上，能与转子一起绕轴转动。线圈经过滑环、电刷与电源相连，电源电动势为E，内阻不计。电源与线圈之间

连接阻值为R的定值电阻。不计线圈内阻及电机损耗。

若转轴上缠绕足够长的轻绳，绳下端悬挂一质量为m的重物，接通电源，转子转动带动重物上升，最后重物以速度v1匀速上升；

若将电源处短接（相当于去掉电源，导线把线圈与电阻连成闭合电路），释放重物，带动转子转动，重物质量m不变。重物最后以v2匀速下落；

根据以上信息，写出v1与v2的关系式。

题号 11 答案 12 13 C 14 D 15 B 16 A 17 D 18 B 19 D 20 C

第二部分（非选择题 共180分）

本部分共11小题, 共180分。 21.（1）1.775 ；2.25 。（2）① B ②B ③C ④ 小于 ⑤ 串 ；14880 （每空3分） （每空2分） 22．（1）根据牛顿第二定律 mgsinθ －μmgcosθ = ma

得：a = 2m/s2

（5分） （5分）

（2）根据匀变速直线运动规律 v2?2aL

得：v = 2m/s

（3）根据动量定理 – μmgt = 0 - mv

23．(1)有风时金属杆接入电路的电阻为R2

有U2? 得：t = 0.4s （6分）

ER2

R?R2?rU2?R?r??0.3Ω E?U2R2L0?0.3m R1得R2?此时，弹簧的长度 L?弹簧的压缩量 x?L0?L?0.2m

根据平衡条件，此时的风力 F?kx?260N （6分）

(2)设风速为v。在Δt时间内接触到吹风板的空气质量为Δm

Δm??SvΔt

根据动量定理可得

FΔt??SvΔtv

得 v?F?20m/s （6分） ?S(3)设导体两端的电压为U，自由电子定向运动的平均速率为v； 由牛顿运动定律和运动学规律得：v?vm?at0?eEt0

222m从微观上看，电流强度 I?neSv

EL2mL综上，由电阻的定义得 R?U?EL?EL??2?

ateEIneSvt0net0SneS0neS2m2 所以 R∝L （6分） S

24．

（1）a.金属棒向下运动切割磁感线，产生感应电流，受到安培力，合力向下减小，做加速度减小的加速运动；当安培力和重力相等时，金属棒做匀速运动。 （3分） 由法拉第电磁感应定律 e=BLv 由闭合电路欧姆定律 e=iR 由安培力表达式 F安=BiL

当F安=mg 时，速度达到最大vm，电动势达到最大Em，电流达到最大Im，电路消耗的电功率达到最大Pm

2Pm?I（mR?r)

R M

B 图甲

解得：vmmg(R?r) （2分） ?22BLm2g2(R?r)Pm?（2分） 22BL

b. 金属棒从开始下落到速度达到vt的过程中，由动量定理

mgt-I安=mvt

将整个运动过程划分成很多小段，可认为在每个小段中感应电动势几乎不

变，设每小段的时间为Δt。

则安培力的冲量

B2L2B2L2B2L2I安?v1Δt?v2Δt?v3Δt???????R?rR?rR?rB2L2I安?(v1Δt?v2Δt?v3Δt???????)

R?r下落高度h=v1Δt+v2Δt+v3Δt+m(gt?v)(R?r)

?

1得：h?（7分） 22BL

（2）重物匀速上升时，电路中电流为I1 由能量关系：EI1=I12R+mgv1

重物匀速下落时，电路中电流为I2 由能量关系： I22 R =mgv2

两次电机最后都是匀速转动，重物质量相等，可知：I1 =I2

得：v1=E

v2（6分） -vmgR2