选择题(本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14～18题只19～21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)
14.奥斯特在研究电流的磁效应实验时，将一根长直导线南北放置在小磁针的正上方，导线不通电时，小磁针在地磁场作用下静止时N极指向北方，如图1所示。现在导线中通有由南向北的恒定电流I，小磁针转动后再次静止时N极指向( )
图1
A.北方 B.西方
C.西偏北方向 D.北偏东方向
解析 在导线中通有由南向北的恒定电流I，由安培定则可判断出通电导线下方产生了由东指向西的磁场，根据磁场叠加原理，该磁场与地磁场的合磁场方向为西偏北方向，所以小磁针转动后再次静止时N极指向为西偏北方向，选项C正确。
答案 C
15.(2016·江苏单科，5)小球从一定高度处由静止下落，与地面碰撞后回到原高度再次下落，重复上述运动，取小球的落地点为原点建立坐标系，竖直向上为正方向。下列速度v和位置x的关系图象中，能描述该过程的是( )
解析 由题意知在运动过程中小球机械能守恒，设机械能为E，小球离地面高度为x时速度为v，则有mgx+mv2=E，可变形为x=-+，的抛物线，故选项A正确。
答案 A
16.(2016·山西右玉一模)一小球以一定的初速度从图示位置进入光滑的轨道，小球先进入圆轨道1，再进入圆轨道2，圆轨道1的半径为R，圆轨道2的半径是轨道1的1.8倍，小球的质量为m，若小球恰2的最高点B，则小球在轨道1上经过A点时对轨道的压力为( )
图
A.2mg B.3mg C.4mg D.5mg
解析 小球恰好能通过轨道2的最高点B时，有mg=，小球在轨道1上经过A处时，有F+mg=，根据机械能守恒，有1.6mgR=mv-mvF=4mg，C项正确。
答案 C
17.如图3所示，实线代表某匀强电场中的三条电场线，带电粒子在电场中仅在电场力作用下沿虚线从a运动到b，运动轨迹ab为一条抛物线，则下列判断正确的是( )
图3
A.电场的方向由N指向M
B.带电粒子从a运动到b，动能减少
C.该带电粒子一定带正电
D.如果另放某带负电的M点的电势能一定小于它在N点的电势能
解析 带电粒子在电场中仅在电场力作用下沿虚线从a运动到b，电场力总指向轨迹的凹侧，因此带电粒子所受电场力沿NM方向，可以判断电场力对粒子做负功，粒子的动能减少，但由于带电粒子的电性未知，因此不能确定电场强度的方向，A、C项错误，B项正确;因为不能确定电场强度的方向，所以无法确定带负电的检验电荷的电势能的大小，D项错误。
答案 B
18.如图4所示，钢铁构件A、B叠放在卡车的水平底板上，卡车底板和B间动摩擦因数为μ1，A、B间动摩擦因数为μ2，μ1>μ2，卡车刹车的最大加速度为a，a>μ1g，可以认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。卡车沿平直公路行驶途中遇到紧急情况时，要求其刹车后在s0距离内能安全停下，则卡车行驶的速度不能超过( )
图4
A. B.
C. D.
解析 要使卡车安全停下来，即钢铁构件A、B及卡车保持相对静止，设钢铁构件A恰好相对B不滑动的加速度为a2，钢铁构件A、B相对卡车刚好不滑动的加速度为a1，由牛顿第二定律得μ2mAg=mAa2，μ1(mA+mB)g=(mA+mB)a1，解得a2=μ2g，a1=μ1g，因为μ1>μ2，所以卡车安全行驶的最大加速度为a2，设卡车的速度为v0，由匀变速直线运动规律得v=2a2s0，解得v0=，选项C正确，A、B、D错误。
答案 C
19.一小型发电机产生的电动势随时间变化的规律如图5甲所示，已知发电机线圈内阻为r，外接一个电压表和一个额定电压为U、额定功P的灯泡，如图乙所示。下列说法正确的是( )
图5
A.图甲所示的电动势瞬时值表达式为e=22sin 50πt(V)
B.图乙中线圈所在位置为中性面位置
C.电压表的读数一定小于22 V
D.若线圈转到图乙所示位置，则此时灯泡中电流最大
解析 图甲所示的电动势瞬时值表达式为e=22sin 100πt(V)，选项A错误;图乙中发电机产生的感应电动势最大，线圈位于与中性面垂直的位置，选项B错误;由于线圈有内阻，电压表的读数一定小于电动势的有效值22 V，选项C正确;若线圈转到图乙所示位置，则此时产生的感应电动势最大，灯泡中电流最大，选项D正确。
答案 CD
20.土星的卫星很多，现已发现数十颗，这些卫星的运动可视为绕土星的匀速圆周运动。下表是有关土卫五和土卫六两颗卫星的一些参数( )
卫星 直径/km 质量/kg 轨道半径/km 发现者 发现日期 土卫五 1 530 2.49×1021 527 040 卡西尼 1672年 土卫六 5 150 1.35×1023 1 221 830 惠更斯 1655年 A.土卫五的公转速度比土卫六的小
B.土卫五的公转周期比土卫六的小
C土卫五表面的重力加速度比土卫六的大
D.土星对土卫五的万有引力约为其对土卫六万有引力的
解析 根据万有引力提供向心力有G=m=mr，所以v=，T=2π，土卫六的轨道半径大于土卫五的轨道半径，土卫六的周期大，线速度A错误，选项B正确;在卫星表面，万有引力等于重力，有G=mg，可得g=G，代入数据可得土卫五表面的重力加速度比土卫六的小，选项C错误;根据F=G，代入数据可得，土星对土卫五和土卫六的万有引力之比约为1∶10，选项D正确。
答案 BD
21.如图6所示，竖直放置的两光滑平行金属导轨置于垂直于导轨向里的匀强磁场中，两根质量相同的金属棒a和b，和导轨紧密接触且可自由滑动。先固定a，释放b，当b速度达到10 m/s时，再释放a，经1 s时间a的速度达到12 m/s，则( )
图6
A.当va=12 m/s时，vb=18 m/s
B.当va=12 m/s时，vb22 m/s
C.若导轨很长，它们最终速度必相同
D.它们最终速度不相同，但速度差恒定
解析 b棒先向下运动，切割磁感线产生感应电流，电流从左向右流过b棒，在a棒中电流方向是从右向左，两棒中电流在磁场中受到的安培力，大小相等，方向是a棒受力向下，b棒受力向上。b棒中的安培力阻碍b棒的运动，释放a棒后，a棒在重力和安培力的作用下，向下加速，经时间t，根据动量定理mgt+IA=mva(IA表示安培力的冲量)，在这段时间b棒为mgt-IAmvb-mv0，则2mgt=mva+mvb-mv0，得vb=18 m/s。在a，b棒向下运动过程中，a棒的加速度为a1=g+，而b棒的加速度为a1=g-(F为安培力)，当a棒的速度越接近b棒时，闭合回路中ΔΦ越来越小，感应电流越来越小，安培力越来越小。当两棒同速后，ΔΦ=0，两棒以相同的速度做自由落体运动。选项A、C正确。
答案 AC
