资源描述
河北省 2025 届高三年级 11 月阶段调研检测二
物
理
本试卷共 8 页,满分 100 分,考试用时 75 分钟。
注意事项:
1
2
.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
.回答选择题时,选出每小题答案后,用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需
改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在
本试卷上无效。
3
.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共 7 小题,每小题 4 分,共 28 分。在每小题给出的四个选项中,只有
一项符合题目要求。
2
1
H +1
3
H →2 He + X
下列说法中正确的是
4
1
.1967 年我国第一颗氢弹成功爆炸,氢弹爆炸的核反应方程为
(
)
A.该核反应为α 衰变
B.该核反应为裂变反应
4
2
He
3
1
H
C.X 粒子为电子
D.
的比结合能大于
的比结合能
2
.如图所示,直线 a 和曲线 b 分别是 A、B 两架无人机在空中飞行的速度—时间图像。图线 a 的斜率为 ka ,
t 时刻图线 b 的切线斜率为 k ,已知 k > k 。下列说法中正确的是(
)
2
b
b
a
A.两架无人机的运动方向可能相互垂直
B.在t 到t 这段时间内,两架无人机的平均速度相等
1
2
C.在t 到t 这段时间内,无人机 B 的加速度先减小后增加
1
2
D.t2 时刻,无人机 B 的加速度小于无人机 A 的加速度
.某带电体产生电场的 a、b、c、d 等势面分布如图中实线所示,电势分别为 4ϕ 、3ϕ 、2ϕ 、ϕ (ϕ > 0 ),
3
0
0
0
0
0
虚线为某带电粒子仅在静电力作用下的运动轨迹,M、N 为运动轨迹与等势面 b、a 的交点,已知粒子所带
电荷量的大小为 q,它经过 M 点时的动能为 Ek0 。下列说法中正确的是(
)
-
A.粒子在 M 点的加速度大于在 N 点的加速度
B.粒子带正电
C.粒子从 M 点运动到 N 点的过程中,电势能先增大后减小
D.粒子经过 N 点时的动能为 Ek0 − qϕ0
4
.如图所示,一质量为 2m 的滑块 A 放在水平平台上,用一跨过光滑定滑轮的轻绳将滑块 A 与质量为 m 的
小球 B 相连,滑轮与滑块 A 之间的轻绳水平,滑轮与小球之间的轻绳竖直。小球由静止释放,小球下落高
度 h。已知滑块 A 与平台间的动摩擦因数 µ = 0.125,重力加速度为 g,平台离地面足够高。下列说法中正
确的是(
)
A.小球 B 释放后,轻绳的拉力为 mg
B.小球 B 释放后,小球的加速度大小为 0.25g
gh
C.小球 B 释放后,小球处于超重状态
D.小球下落 h 高度时,滑块的速度大小为
2
5
.如图所示,某次军事演习中,在 A、B 两处的炮兵向正前方同一目标 O 发射炮弹,两炮弹同时击中目标且
上升的最大高度相同。空气阻力忽略不计。下列说法中正确的是(
)
A.从 A、B 处发射的炮弹在空中飞行的时间相等
B.A 处发射的炮弹的初速度较小
D.击中目标时从 A、B 处发射的炮弹速度相等
C.A 处的炮弹先发射
6
.如图所示,质量为 3m 的物体 A 放在水平面上,轻绳通过固定在天花板上的光滑定滑轮 O 将物体 A 和质
量为 m 的小球 B 连在一起。已知定滑轮 O 和物体 A 间的轻绳与水平方向的夹角为 30°,物体 A 和小球 B
均处于静止状态,物体 A 与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为 g。下列说法中正确的是
(
)
1
A.轻绳对滑轮的作用力大小为 mg
B.地面对物体 A 的摩擦力大小为 mg
2
3
3
C.物体 A 对地面的压力大小为3mg −
mg
D.物体 A 与地面之间的动摩擦因数至少为
2
5
7
.如图甲所示,一个质量为 m 的小弹丸以 v0 的速度水平射入一个原来静止的单摆摆球并停留在里面,此后
某段时间内摆球的速度—时间图像如图乙所示(曲线为正弦函数)。已知摆球的质量为小弹丸质量的 5 倍。
重力加速度为 g 取 9.8
m / s2 ,π = 3.15。下列说法中正确的是(
)
A.小弹丸的初速度大小为 0.5m/s
B.摆球偏离平衡位置的最大高度为 0.45m
C.摆线的长度为 5.0m
D.摆线的拉力的变化周期为 4.5s
二、多项选择题:本题共 3 小题,每小题 6 分,共 18 分。在每小题给出的四个选项中,有两
个或两个以上选项符合题目要求的。全部选对的得 6 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0
分。
8
.理想变压器原、副线圈匝数比为 11:1,原线圈与理想电流表、副线圈与理想电压表以及负载电阻 R 开关
S 连接成如图甲所示的闭合回路,原线圈所接交流电源电压随时间变化的规律如图乙所示,两个定值电阻 R
10Ω。下列说法中正确的是(
=
)
A.当 S 断开时,t=0.01s 时电流表的示数为 0
B.当 S 断开时,电流表的示数为 0.18A
C.当 S 闭合后,电压表的示数减小
D.当 S 闭合后,变压器的输入功率为 80W
9.一个体积为 1cm
3 的气泡从深为 25m 的湖底部缓慢上浮到湖面,气泡内的气体对湖水做功 0.3J,气体可
视为理想气体,湖底温度为 7℃,湖面温度为 27℃。已知湖水的密度为
ρ =1.0×103 kg / m3 ,g 取 10 m / s2 ,
大气压强为1.0×105 Pa。下列说法中正确的是(
)
A.气泡在湖底时,气泡内的气体压强为3.5×105 Pa
B.在上升过程中,气泡内每个气体分子的平均速度都变大
C.气泡上升过程中,气体从湖水中吸收的热量等于气体对湖水做的功
D.上升到接近湖面时,气泡的体积变为 3.75 cm
0.如图所示,回旋加速器 D 形盒半径为 R,狭缝宽为 d,所加匀强磁场的磁感应强度可调,所加高频交变
3
1
电源电压的频率为 f。质量为 m、电荷量为 q 的质子从右半盒的圆心附近由静止出发,经加速、偏转等过程,
达到最大动能后由导向板处射出,忽略质子在狭缝加速运动的时间。α 粒子的质量为 4m、电荷量为 2q。下
列说法中正确的是(
)
πmf
A.加速质子时,磁场的磁感应强度为
q
2π
2mf
2
R
2
B.质子被加速的最大动能为
4
πmf
C.用该加速器加速α 粒子时,需要将磁场的磁感应强度调为
q
D.用该加速器加速α 粒子时,粒子被加速的最大动能为
4π
2mf
2
R
2
三、实验题:本题共 2 小题,共 16 分。
11.(8 分)
(
1)某同学用如图甲所示的装置探究弹簧弹力与形变量的关系。
①
测弹簧原长时,正确的操作是
;
A.将弹簧自由放在水平桌面上,用刻度尺测此时弹簧的长度
B.将弹簧自由悬挂在水平横杆上,弹簧静止时用刻度尺测此时弹簧的长度
②
将若干个质量相同的钩码依次挂在弹簧下端,并记录所挂钩码的个数 N 和对应弹簧的长度 L,将实验数
据描点连线后得到如图乙所示的图像,已知每个钩码的质量为 25g,g 取 9.8
m / s2 ,由图可知弹簧的原长
L0 =
cm(结果保留两位有效数字),劲度系数 k=
N/cm(结果保留三位小数)。
(
2)某同学做“探究加速度与物体受力、物体质量关系”的实验装置如图甲所示,让槽码通过细绳拖动小
车在长木板上做匀加速直线运动。
①
关于本实验,下列说法正确的是
;
A.电火花计时器的工作电压应为交流 8V
B.为完成实验,除图甲中已有的器材,还需要交流电源、天平(含配套砝码)
C.图示情境可能正在进行“补偿阻力”的实验操作
D.实验时小车应从靠近打点计时器处由静止释放
②
他在这次实验中获得一条如图乙所示的纸带。已知打点计时器的打点周期为 T=0.02s,相邻计数点间还
有四个点未画出,小车做匀加速直线运动的加速度大小 a=
m / s2 (结果保留三位有效数字);
③
他在保持小车质量不变的前提下,改变槽码的质量,记录多组槽码质量 m 和对应的小车加速度 a,通过描
点、连线后得到了如图丙所示的图像,图线没有过原点的原因是
右侧弯曲的原因是
,图线
。
1
2.(8 分)
某实验小组测量一节干电池的电动势和内电阻,他们在实验室找到了如下器材:
A.电压表(0~3V,内阻约为 3kΩ)
B.灵敏电流计(0~50mA,内阻为 33.0Ω)
C.滑动变阻器(0~30Ω)
D.电阻箱(0~99.9Ω)
E.开关和导线若干
(
1)他们首先将灵敏电流计改装成量程为 0~0.6A 的电流表,他们需要将电阻箱调为
灵敏电流计
(填“串联”或“并联”),改装后电流表的电阻 RA =
(2)他们设计了甲、乙两个实验电路,为了减小误差实验时应该选择
Ω 后与
Ω。
(填“甲”或“乙”)。
(
3)他们正确的电路完成实验,记录了 6 组数据,并画出了 U-I 图线如图丙所示,根据此图可得出于电池
V,内阻 r= Ω(结果均保留三位有效数字)。
的电动势 E=
四、解答题:本题共 3 小题,共 38 分。
1
3.(8 分)
如图所示为某透明介质材料制成的直角三角形柱体的截面,其中∠B=90°,∠BAC=60°,一细光束由 AB
的中点 O 斜射入介质,与 AB 边成 30°角,该细光束在 O 点的折射光线与 AC 边平行。已知 AB 的边长为
L,真空中的光速为 c。求:
(
(
1)透明介质对该细光束的折射率;
2)细光束在柱体内的传播时间(不考虑细光束在 AC 边上的反射)。
1
4.(14 分)
如图所示,长 L=1.0m 的不可伸长的轻绳一端固定在 O 点,另一端拴小球 A,锁定在水平面上的木板 C 左
端静置一滑块 B,右端 N 固定一水平放置的自由轻弹簧,弹簧左端位于 M 点。木板上表面 M 点左侧粗糙,
与滑块 B 之间的动摩擦因数为 µ ,M 点右侧光滑,M 点与木板左端的距离 d=1.0m,将轻绳伸直,在与 O
点等高处给小球 A 一个竖直向下且大小为 v0 = 4m / s 的初速度,小球 A 在最低点与滑块 B 发生碰撞,碰撞
时间极短,碰撞过程中没有机械能损失,碰后小球 A 即被取走,滑块 B 恰好未脱离木板 C。已知小球 A 的
质量 m = 0.5kg ,滑块 B 的质量 m =1.0kg ,木板 C 的质量 m =1.5kg ,滑块 B 可视为质点,弹簧始终
1
2
3
在弹性限度内,g 取 10
m / s2 ,忽略空气阻力。
(
(
(
1)求 A 球与滑块 B 碰撞前瞬间轻绳的拉力大小;
2)求弹簧弹性势能的最大值;
3)若将长木板 C 解锁,且不计木板 C 与水平面间的摩擦力,求弹簧的最大弹性势能和滑块 B 最终与木板
C 左端的距离。
5.(16 分)
1
如图所示,绝缘部分 P、Q 将左右两侧的光滑导轨平滑连接起来,在导轨的左侧接有电动势为 E、内阻为 r
的电源和电容为 C 的电容器,质量为 m、电阻为 R 的金属棒 ab 与导轨垂直的放在导轨左端靠近电源的位
置,金属棒 ab 在外力作用下保持静止,质量为 2m、电阻为 0.5R 的金属棒 cd 与导轨垂直的静止在 PQ 右侧
适当位置,整个装置处于垂直纸面的匀强磁场中(图中未画出)。现在释放金属棒 ab,金属棒 ab 在运动 PQ
之前已经达到最大速度,它滑过 PQ 后刚好未与金属棒 cd 碰撞。已 R = 2r = 2r , E = 3I r ,磁场的磁感
0
0 0
应强度为 B,导轨间的距离为 L,金属棒 cd 右侧的导轨足够长,不计导轨电阻。( I 、 r 、B、L、m、C 为
0
0
已知量)
(
1)判断磁场的方向,并求被释放瞬间金属棒 ab 的加速度;
2)当金属棒 ab 的速度为最大速度的一半时,求金属棒 ab 的热功率和此过程中电容器极板所带电荷量的
(
变化量(忽略电容器极板电荷量变化对电流的影响);
(
3)金属 cd 棒距离 PQ 的距离以及整个过程中 cd 棒产生的焦耳热。
河北省 2025 届高三年级 11 月阶段调研检测二
物理参考答案与解析
1
.D
【
解题思路】该核反应为聚变反应,虽然有α 粒子产生,但不是α 衰变,故 A 错误;该反应不是裂变,故
B 错误;设 X 粒子的质量数为 A,电荷数为 Z,由质量数守恒和电荷数守恒有 2+3→4+A,1+1→2+Z,
解得 A=1,Z=0,所以 X 粒子为中子,故 C 错误;该核反应释放核能,所以生成核的比结合能更大些,故
D 正确。故选 D。
2
.C
解题思路】由速度—时间图像可知,两架无人机运动方向一定在同一直线上,不可能相互垂直,故 A 错
【
误;速度—时间图像中面积表示位移,在t 到t 时间内,无人机 A 发生的位移小于无人机 B 发生的位移,
1
2
所以这段时间内无人机 A 的平均速度小于无人机 B 的平均速度,故 B 错误;速度时间图像的斜率表示加
速度,斜率的大小表示加速度的大小,斜率的正负表示加速度的方向,所以这段时间内无人机 B 的加速度
先减小后增大,故 C 正确;t2 时刻 b 图线的切线斜率为负,但绝对值大于图线 a 的斜率,所以该时刻无人
机 B 的加速度大于无人机 A 的加速度,故 D 错误。故选 C。
3
.C
解题思路】由题意可知四个等势面为等差等势面,N 点的等势面比 M 点的等势面密集,所以 N 点的电场
【
强度大于 M 点的电场强度,由于粒子仅受静电力作用,所以粒子在 N 点的加速度大于在 M 点的加速度,故
A 错误;由于电场线与等势线(面)垂直,结合四个等势面的电势分布情况,在 M 点作 b 等势面的垂线,
由曲线运动特点,可知,粒子带负电,故 B 错误;由粒子运动轨迹可以判断粒子与带电体间存在斥力,粒
子在运动过程中,静电力先做负功后做正功,所以粒子的电势能先增大后减小,故 C 正确;由 M 到 N 过程
中静电力对粒子做正功,由动能定理有 qϕ = E − E ,解得 E = E + qϕ ,故 D 错误。故选 C。
0
k
k0
k
k0
0
4
.B
【
解题思路】小球 B 释放后,对滑块受力分析并结合牛顿第二定律有 FT − µ ×2mg = 2ma ,对小球受力分
析并结合牛顿第二定律有 mg − F = ma ,解得 F = 0.75mg ,a=0.25g,故 A 错误,B 正确;小球的加速
T
T
gh
v
2
− 0 = 2ah 解得 v =
,故 D 错误。故选 B。
度竖直向下,所以小球处于失重状态,故 C 错误;由
2
5
.A
解题思路】从 A、B 处发射的炮弹上升的最大高度相同,所以炮弹发射时初速度的竖直方向分量相同,而
【
炮弹同时击中 O 点的目标,所以竖直方向的位移相同,炮弹发射后在竖直方向上做竖直上抛运动,有
1
h = v t − gt2 ,所以从 A、B 处发射的炮弹在空中飞行的时间相等,故 A 正确;由于时间相同,而 A 处发
0
y
2
射的炮弹的水平位移较大,所以 A 处发射炮弹的初速度的水平分量较大,所以从 A 处发射炮弹的初速度较
大,故 B 错误;由于炮弹在空中飞行的时间相同,且要求同时击中目标,所以 A、B 处的炮弹应该同时发
射,故 C 错误;击中目标时炮弹的竖直方向速度相同,而从 A 处发射炮弹的水平方向速度较大,所以击中
目标时从 A 处发射的炮弹速度较大,故 D 错误。故选 A。
6
.D
解题思路】对小球 B 受力分析可知,轻绳的拉力大小为 FT = mg ,所以轻绳给滑轮的两个拉力大小均为
mg,夹角为 60°,所以这两个力的合力大小为 3mg ,故 A 错误;对物体 A 受力分析,有 F cos 30°− F = 0,
【
T
f
3
5
解得 Ff =
mg ,F + F sin 30°−3mg = 0,由牛顿第三定律有 F = F = mg ,故 B、C 错误;由题
N
T
压
N
2
2
3
意可知 F ≤ µF ,解得 µ ≥
,故 D 正确。故选 D。
f
N
5
7
.C
( + ) ,由图乙可知 v=0.5m/s,解得
m 5m v
【
解题思路】在弹丸射入摆球的过程中动量守恒,所以有 mv0
=
1
v0 = 3 m / s,故 A 错误;摆球上摆过程机械能守恒,有 m 5m v
( +
)
2
= ( +
m 5m gh ,解得 h=0.0125m,
)
2
L
g
故 B 错误;由图乙可知单摆的周期为 4.5s,由单摆周期公式有T = 2π
,解得 L=5m,故 C 正确;当摆
球运动起来后,拉力变化的周期为单摆周期的一半,即 2.25s,故 D 错误。故选 C。
.BD
8
U1 n1
U2 n2
【
解题思路】理想电流表测量的是电流的有效值,不随着时间变化,故 A 错误;由变压器电压规律有
=
,
U2
R
I1
n2 ,解得
由题意有U =U = 220V ,而当开关断开时,副线圈的电流
I =
2
= 2A ,由电流关系
=
1
0
I2 n1
I1 = 0.18A ,故 B 正确;开关 S 闭合不影响副线圈的输出电压,故 C 错误;当 S 闭合后,副线圈的总电阻
R
U2
2
R = = 5Ω ,所以副线圈的功率 P2 =
并
= 80W ,故 D 正确。故选 BD。
2
R并
9
.AD
【
解题思路】由压强关系可知
p = ρgh + p = 3.5×105 Pa ,故 A 正确;气泡内气体上升过程中,气泡的
1
0
温度逐渐升高,气泡内气体的分子平均动能增大,但不是每个气体分子的速度都增大,故 B 错误;由题意
可知气泡内气体的内能增大,同时对外做功,由热力学第二定律有△U=W+Q,所以气体从湖水中吸收的
热量大于气体对湖水做的功,故 C 错误;气泡上升到湖面时压强
p = p =1.0×105 Pa ,温度由
2
0
p1V
T
1
1
p2V
T2
T = 273+ 7 = 280 K 升 高 到 T = 273+ 27 = 300 K , 由 理 想 气 体 状 态 方 程 有
=
2 , 解 得
1
2
1
5
V2 = cm3 ,故 D 正确。故选 AD。
4
1
0.BC
1
v
2
2 r
π
【
解题思路】由题意可知质子在磁场中运动的周期T = ,质子在磁场中运动时有 qvB = m ,T =
,
f
r
v
2
πmf
解得 B =
,故 A 错误;当质子的运动半径为 R 时速度最大,即动能最大,有 vm = 2π fR ,所以此时
q
1
1
质子的动能
E
kmax1
= mv2 = 2π 2mf 2R2 ,故 B 正确;由题意可知α 粒子在磁场中运动的周期T = ,α
m
2
f
v
2
2πr
4πmf
粒子在磁场中运动时有 2qvB' = 4m ,T =
,解得 B' =
,故 C 正确;当α 粒子的运动半径为
r
v
q
1
R 时速度最大,即动能最大,有 vm' = 2π fR ,所以此时α 粒子的动能
E
kmax2
= ×4mv'
2
m
= 8π 2mf 2R ,故
2
D 错误。故选 BC。
11.【答案】
(
(
【
(
1)①B
②10
0.245
2)①D
②0.820 ③平衡摩擦力不足
不再满足槽码质量远小于小车质量
解题思路】
1)①测弹簧原长时为了避免弹簧自身重力的影响,要将弹簧悬挂在水平横杆上,在弹簧静止时测量弹簧
的长度,故选 B;
②
由图乙可知在不悬挂钩码时弹簧的长度为弹簧的原长,所以该弹簧的原长为 10cm,由图乙可知弹簧的劲
F
x
4×0.025×9.8
度系数 k =
=
= 0.245 N / cm 。
14 −10
(
2)①电火花打点计时器的工作电压为 220V,故 A 错误,为完成实验,除图甲中已有的器材,还需要交
流电源、天平(含配套砝码)、刻度尺,故 B 错误,补偿阻力时不能挂着槽码,故 C 错误;小车从靠近打点
计时器处释放,可以充分利用纸带,故 D 正确;
②
由题意可知计数点间的时间间隔T0 = 5T = 0.10 s ,由图乙可知此过程中小车的加速度
x + x + x − x − x − x
a =
4
5
6
1
2
3
= 0.820m / s2 ;
9T02
③
由图丙可知图线没有过原点是因为平衡摩擦力不足,图线右侧弯曲是因为随着槽码质量的增大,不再满足
小车的质量远大于槽码的质量。
2.【答案】
1
(
(
(
【
1)3.0
并联
2.75
2)乙
3)1.50 1.25
解题思路】
(
)
(
1)将灵敏电流计的量程扩大,需要将电阻箱调为 R 后,与灵敏电流计并联,由题意有 I R = I − I R ,
g
g
g
Ig R
I − Ig
g
RRg
R + R
g
解得 R
=
=
3.0Ω ,此时电流表的内阻 RA =
= 2.75Ω 。
(
2)由于此时电流表的内阻准确已知,所以电路图选择乙图。
1
.5− 0.5
(
3)由闭合电路欧姆定律有U E I r R
=
− ( + ),结合图乙可知,E=1.50V,r + RA =
= 4.0Ω ,
A
0
.25
解得 r=1.25Ω。
3.【答案】
1
(
1) n = 3
3
3L
(
2)t =
2
c
解:
1)光束在 O 点的光路如图所示,光束交 BC 于 D 点,
(
由几何关系可知光束在 O 点的入射角iO = 90°−θ = 60°
在 O 点的折射角 rO = 90°− ∠A = 30°
siniO
由折射定律有
n =
= 3
sin r
O
(
2)由几何关系可知光束在 D 点的入射角iD = 60°
3
1
3
siniD =
>
=
= sinC
2
n
3
所以光束在 D 点发生全反射
光束与 AC 交于 E 点,光路如右图所示,
由几何关系可知光线从 E 点射出柱体,
OD=2OB=L
3
3 BC
3
3AB
1
DE =
DC =
×
=
×
= L
3
3
2
3
2
2
c
3c
由折射定律有 v =
=
n
3
OD + DE 3 3L
所以光束在柱体中传播的时间t =
4.【答案】
=
v
2c
1
(
(
(
1) FT = 23 N
2) EP = 4 J
max
3) EP = 0.8 J
d1 = 0.8 m
max 1
解:
1
1
2
(
1)小球 A 下摆过程由动能定理有
m gL = m v2 − m v2
1
1
1
1
0
2
m1v12
L
在小球 A 与滑块 B 碰撞前瞬间,对小球 A 受力分析有
F − m g =
T
1
解得 FT = 23 N
(
2)小球 A 与滑块 B 碰撞过程有 m v = m v' + m v
2
1
1
1
1
2
1
2
1
1
m1v1
2
= m v' + m v2
2
1
1
2
2
2
2
2
m1
解得
v =
2
v1 = 4 m / s
m1 + m2
1
滑块 B 在木板 C 上滑行的过程中由动能定理有
−
µm g ×2d = 0 − m v2
2
2
2
2
2
解得 µ =
5
1
2
当弹簧压缩量最大时弹性势能最大,此过程由能量守恒有
m2v2 = µm2 gd + EP
2
max
解得 EP = 4 J
max
(
3)将 C 释放后且不计木板与水平面间的摩擦力,当滑块 B 在木板 C 上滑行过程中动量守恒,当滑块 B 与
(
+
)
木板 C 速度相同时,弹簧的弹性势能最大,此过程有 m2v2
=
m2 m v
3
8
解得 v = m / s
5
1
2
1
由能量守恒有
m2v2
− (m + m )v2 = µm2 gd + EP
max
2
2
3
2
解得 EP = 0.8 J
max 1
(
+
) ,
m2 m v
最后滑块 B 与木板 C 共速,所以动量守恒有 m2v2
=
3
1
2
1
m2v2
− (m + m )v2 = µm g (2d − d )
2
能量守恒有
2
3
2
1
2
解得 d1 = 0.8 m
1
5.【答案】
-
I0LB
m
(
(
(
1)垂直纸面向里,
a =
I
2
0
2
r
1
2)
P =
R
0
∆q = CI r
0 0
2
6
mI r
2
0 0
mI0
B
2
r
2
0
2
3)
x =
Q =
B
3
L
3
2
L
解:
1)由题意可知金属棒 ab 中的电流方向为由 a 到 b,所受安培力方向为水平向右,由左手定则可知磁场方
(
向为垂直纸面向里
E
R + r
金属棒 ab 释放的瞬间,由闭合电路欧姆定律可知此时通过金属棒 ab 的电流 I1 =
= I0
它受到的安培力 F = ILB = I0LB
F
I0LB
m
由牛顿第二定律可知此时金属棒 ab 的加速度
a =
=
m
(
2)当金属棒 ab 中的电流为 0 时它的速度达到最大,由法拉第电磁感应定律有
E感max = BLvmax = E
vmax
2
E
当金属棒 ab 的速度为最大速度一半时,
E感 = BL
=
2
E − E感
R + r
I0
2
由闭合电路欧姆定律可知此时通过金属棒 ab 的电流
I =
2
=
I
2
0
2
r
P = I2R =
0
此时它的热功率
R
2
金属棒 ab 刚释放时电容器两端的电压U = I R = 2I r ,当金属棒 ab 的速度为最大速度一半时电容器两端
1
1
0 0
5
的电压U = E − I r = I r
0 0
2
2 0
2
1
所以此过程中电容器极板所带电荷量的变化量 ∆q = C∆U = CI r
0
0
2
(
3)由题意可知最终两个金属棒速度相同,且即将相互接触,金属棒 ab 滑过 PQ 后与金属 cd 组成的系统
( +
m 2m v
)
动量守恒,有 mvmax
=
此过程中对金属棒 cd 分析由动量定理有 I安 = 2mv
∆
Φ
E
∆t
R + 0.5R
B
2
L
2
x
而 I = F ∆t = ILB∆t =
LB∆t =
LB∆t =
安
安
R + 0.5R
R + 0.5R
6
mI r
2
0 0
解得金属 cd 棒距离 PQ 的距离
x =
B
3
L
3
1
1
系统损失的机械能
∆
E = mv
2
− (m + 2m)v2
max
2
2
0
.5R
mI0
B
2
r
2
0
2
由电阻串联关系可知金属棒 cd 上产生的焦耳热Q =
∆E =
0
.5R + R
2
L
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