精品解析：2024届天津市北辰区高三下学期三模物理试题

北辰区2024年高考模拟考试试卷 物理 祝各位考生考试顺利！ 第Ⅰ卷（共40分） 注意事项： 1．本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分，考试用时60分钟。 2. 答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条形码。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 3．每题选出答案后，用铅笔将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，再选涂其他答案标号。 4．本卷共8题，每题5分，共40分。 一、单项选择题（本题共5小题，每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1. 某同学取一装有少量水的塑料矿泉水瓶，旋紧瓶盖，双手快速用力挤压水瓶，然后迅速拧松瓶盖，瓶盖被顶飞，则（　　） A. 快速挤压水瓶过程中，瓶内气体分子的平均动能减小 B. 快速挤压水瓶过程中，瓶内气体压强不变 C. 瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体温度升高 D. 瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体对外做功 【答案】D 【解析】 【详解】AB．快速挤压水瓶过程中，气体体积减小，外界对气体做正功，瓶内气体来不及发生热传导，根据热力学第一定律可知，瓶内气体内能变大，瓶内气体温度升高，则瓶内气体分子的平均动能增大，根据 可知瓶内气体压强增大，故AB错误； CD．然后迅速拧松瓶盖，瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体对外做功，，瓶内气体来不及发生热传导，根据热力学第一定律可知，瓶内气体内能变小，瓶内气体温度降低，故C错误，D正确。 故选D。 2. a、b两束单色光分别用同一双缝干涉装置进行实验，在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，图甲是a光照射时形成的干涉图样，图乙是b光照射时形成的干涉图样。下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（　　） A. a光子的能量较大 B. 在水中a光传播的速度较小 C. 若用b光照射某金属没有光电子逸出，则用a光照射该金属时也没有光电子逸出 D. 若a光是氢原子的核外电子从第四能级向第二能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子的核外电子从第三能级向第二能级跃迁时产生的 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知a光照射时形成的干涉条纹间距大于b光的，由 可知a光波长大于b光的波长，则a光的频率小于b光的频率，根据 可知a光子的能量较小，故A错误； B．根据 由于a光的频率小于b光的频率，则a光的折射率小于b光的折射率，a光在水中的传播速度较大，故B错误； C．若用b光照射某金属没有光电子逸出，由于a光的频率小于b光的，故a光照射该金属时也没有光电子逸出，故C正确； D．若a光是氢原子的核外电子从第四能级向第二能级跃迁时产生的，因为b光子的能量大于a光子的能量，则b光不可能是氢原子的核外电子从第三能级向第二能级跃迁时产生的，故D错误。 故选C。 3. 2024年1月18日1时46分，天舟七号货运飞船成功对接了空间站天和核心舱（离地面高度约为400km）。天舟七号货运飞船装载了航天员在轨驻留消耗品、推进剂、应用试检装置等物资，并为神舟七号航天员送去龙年春节的“年货”。下列说法正确的是（　　） A. 为实现对接，天舟七号需要在与空间站同一轨道上加速，以便靠近空间站 B. 天舟七号与空间站组合体在轨道上运行速度一定小于7.9km/s C. 天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行周期比地球同步卫星的周期大 D. 天舟七号与空间站的组合体在轨道上稳定运行时，“年货”处于平衡状态 【答案】B 【解析】 【详解】A．天舟七号如果在与空间站同一轨道上加速，天舟七号将做离心运动，不可能实现对接，故A错误； B．根据万有引力提供向心力可得 可得 地球第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，所以天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行速度一定小于7.9km/s，故B正确； C．根据万有引力提供向心力可得 可得 可知天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行周期比地球同步卫星的周期小，故C错误； D．天舟七号与空间站的组合体在轨道上稳定运行时，“年货”处于完全失重状态，不是处于平衡状态，故D错误。 故选B。 4. 如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻不计，绕轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度匀速转动，从图示线圈平面与磁感线平行的位置开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，副线圈接有固定电阻和滑动变阻器R，所有电表均为理想交流电表，下列判断正确的是（　　） A. 滑动变阻器的滑片向下滑动过程中，电压表示数不变，的示数变小 B. 滑动变阻器的滑片向下滑动过程中，电流表示数变大，示数变小 C. 矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 D. 线圈处于图示位置时，电压表和电流表的示数均达到最大值 【答案】A 【解析】 【详解】A．线圈电阻不计，变压器原线圈两端电压等于感应电动势的有效值，即滑动变阻器的滑片向下滑动过程中，电压表示数不变，根据电压匝数关系可知，副线圈两端电压不变，即示数不变，由于滑动变阻器接入电阻减小，则副线圈中电流增大，定值电阻承担电压增大，则的示数变小，故A正确； B．结合上述可知，副线圈中电流增大，即电流表示数变大，根据电流匝数关系，原线圈的电流也增大，即示数变大，故B错误； C．从图示线圈平面与磁感线平行的位置开始计时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 故C错误； D．线圈处于图示位置时，线圈平面与中性面垂直，感应电动势达到最大值，但是，电压表与电流表显示的是电压与电流的有效值，即电压表和电流表的示数均保持不变，故D错误。 故选A。 5. 一列简谐横波沿x轴传播，时刻其波形图如图甲所示，M、P是介质中沿波的传播方向上的两个质点（图甲中没有画出质点P），质点P振动的部分图像如图乙所示，图中、A、、已知，下列说法正确的是（　　） A. 该波的周期为 B. 时刻，质点M的加速度为0 C. 时刻，质点P的加速度最大 D. 如果质点P的平衡位置位于之间，则该波沿x轴正方向传播 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图乙可知，该波的周期为 故A错误； B．时刻，质点M位于正向位移最大处，质点M的加速度最大，故B错误； C．时刻，质点P的速度达到最大，位于平衡位置，加速度最小，故C错误； D．时刻，质点P向轴正方向振动，如果质点P的平衡位置位于之间，根据同侧法可知该波沿x轴正方向传播，故D正确。 故选D。 二、不定项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分） 6. 关于下面四幅图涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　） A. 图①，泊松首先通过实验观察到了这个亮斑 B. 图②，大量处于的氢原子发生跃迁时最多能辐射三种不同频率的光 C. 图③，玻璃对单色光OB的折射率小于对单色光OC的折射率 D. 图④，汤姆孙通过该实验发现了电子，揭示了原子可以再分 【答案】BD 【解析】 【详解】A．菲涅尔首先在实验中观察到了泊松亮斑，故A错误； B．大量处于的氢原子发生跃迁时，根据 可知最多可以辐射出3种不同频率的光子，故B正确； C．由光路图可知，单色光OB的偏转程度大于单色光OC的偏转程度，则玻璃对单色光OB的折射率大于对单色光OC的折射率，故C错误； D．汤姆孙通过实验发现了电子，揭示了原子可以再分，故D正确。 故选BD。 7. 图甲为家用燃气炉架，其有四个对称分布的爪，若将总质量一定的锅放在炉架上，如图乙所示（侧视图）。忽略爪与锅之间的摩擦力，若锅可以看作半径为R的球面，正对的两爪间距为d，则下列说法正确的是（　　） A. R越大，爪与锅之间的弹力越小 B. R越大，爪与锅之间的弹力越大 C. d越大，爪与锅之间的弹力越大 D. d越大，锅受到的合力越大 【答案】AC 【解析】 【详解】对锅进行受力分析如图所示 炉架的四个爪对锅的弹力的合力与锅受到的重力大小相等，方向相反，根据受力平衡可得 根据几何关系可得 则越大，越大，爪与锅之间弹力越小；同理d越大，越小，爪与锅之间弹力越大，锅受到的合力为零。 故选AC。 8. 如图所示，两个等量的点电荷分别固定在A、B两点。虚线为AB的中垂线，交AB于O点。曲线ab为一电子只在电场力作用下的运动轨迹。a、b关于O点对称。则下列说法正确的是（　　） A. 两个点电荷一定都带负电 B. 图中虚线是一条等势线 C. 电子在a、b两点电势能相同 D. 电子在a、b两点速度大小相同 【答案】CD 【解析】 【详解】A．曲线ab为一电子只在电场力作用下的运动轨迹，根据电子所受电场力一定指向轨迹的凹侧，可知两个点电荷一定都带正电，故A错误； B．由于两点电荷为等量同种正点电荷，根据等量同种正点电荷周围电势分布可知，图中虚线（中垂线）不是一条等势线，故B错误； CD．根据等量同种正点电荷周围电势分布规律以及对称性可知a、b两点电势相等，所以电子在a、b两点的电势能相同，根据能量守恒定律可知电子在a、b两点动能相等，则电子在a、b两点速度大小相同，故CD正确。 故选CD。 第Ⅱ卷 注意事项： 1．用黑色墨水的水笔或签字笔将答案写在答题卡上。 2．本卷共4题，共60分。 9. 某实验小组用如图甲所示装置探究向心力大小与线速度大小和运动半径的关系。光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，水平直杆的左侧固定宽度为d的遮光条，遮光条到竖直转轴的距离为2r，水平直杆的右侧套上质量为m的滑块，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，物块到转轴的距离为r，细线处于水平伸直状态，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。安装在铁架台上的光电门可测遮光条通过光电门的时间。 （1）用游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，则______cm； （2）当滑块随水平直杆一起匀速转动时，光电门显示遮光条通过光电门的时间为，则此时滑块线速度大小______（用字母d，表示）；若保持滑块到竖直转轴的距离不变，让转轴以不同的角速度匀速转动，测得多组力传感器的示数F和对应的挡光时间。为了画出的图像是一条直线，应做力F与______（选填“”或“”）的函数图像。 【答案】（1）0.85 （2） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 10分度游标卡尺的精确值为，由图乙可知遮光条的宽度为 【小问2详解】 [1]光电门显示遮光条通过光电门的时间为，则此时挡光条的速度大小为 挡光条和滑块的角速度相等，根据 由题意可知挡光条到竖直转轴的距离为，滑块到转轴的距离为，则滑块线速度大小为 [2]根据牛顿第二定律得 为了画出的图像是一条直线，应做力与的函数图像。 10. 某兴趣小组根据以下器材想要精确测量电压表的内阻，该电压表量程为3V，内阻大约为2kΩ，除此以外提供的器材有： A. 电源E（电动势9V，内阻忽略不计） B. 电压表，（量程15V，内阻约为5kΩ） C. 滑动变阻器（阻值范围为0~10Ω） D. 定值电阻 E. 定值电阻 F. 开关一个，导线若干 （1）实验过程中为了减小实验误差，需多次测量且要求电表示数至少要达到量程的，则定值电阻应该选______（填器材前的字母代号）； （2）请在答题卡的虚线框内画出实验电路图______； （3）将电压表的示数记为，将另一个电压表的示数记为，将所选定值电阻的阻值记为R，在获得多组、的值后建立坐标系，绘制，图像拟合得到线性图像的斜率为k，则电压表的内阻为______（用k和R表示）。 【答案】（1）D （2）见解析 （3） 【解析】 【小问1详解】 要测量电压表的内阻，该电压表量程为3V，内阻大约为2kΩ，由于器材中没有电流表，所以可以用定值电阻与串联，将量程更大的电压表与它们并联，为了使电表示数至少要达到量程的，定值电阻应该选阻值与内阻接近的，即选D。 【小问2详解】 由于滑动变阻器阻值远小于待测电压表内阻，则滑动变阻器应采用分压接法，实验电路图如图所示 【小问3详解】 根据欧姆定律可得 整理可得 可知图像的斜率为 解得压表内阻为 11. 有关列车电气制动，可以借助如图所示简化模型来理解，图中水平平行金属导轨处于竖直方向的匀强磁场中，导轨间距为，磁场的磁感应强度为，金属棒MN的质量为，导轨右端接有阻值为的电阻，金属棒接入电路部分的电阻为，导轨的电阻不计。金属棒MN在安培力作用下向右减速运动的过程对应于列车的电气制动过程，金属棒MN开始减速时的初速度为。 （1）求刚开始减速时，导体棒两端的电压U； （2）求刚开始减速时，安培力功率P； （3）在制动过程中，列车还会受到空气阻力和轨道的摩擦力作用，为了研究问题方便，设简化模型受到的这些阻力总和大小恒为。在金属棒从开始减速到速度减至2m/s的过程中，金属棒的位移大小为。求：该过程中电路产生的焦耳热Q。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）金属棒MN刚开始减速时，产生电动势为 回路电流为 导体棒两端的电压为 （2）刚开始减速时，金属棒MN受到的安培力为 安培力的功率为 代入数据解得 （3）在金属棒从开始减速到速度减至2m/s的过程中，金属棒的位移大小为，由动能定理可得 又 代入数据解得 12. 2024年春节前夕，因“冻雨”导致众多车辆在某些高速路段停滞，并发生了一些交通事故。如图所示，受高速路面冰雪影响，乙车停在水平高速路面上，甲车以速度从乙车正后方同一车道匀速驶来，在距乙车处紧急刹车（牵引力瞬间变为零），但仍与乙车发生了碰撞；碰撞后，甲、乙两车各自减速运动和后停止运动。若甲、乙两车完全相同且均可视为质点，两车碰撞时间不计，碰撞前、后两车质量均保持为m不变，且始终在同一直线上，两车在冰雪路面上的所有减速运动均视为加速度相同的匀减速运动，重力加速度为g。求： （1）碰撞后瞬时，甲、乙两车的速度大小之比； （2）两车与路面的动摩擦因数及甲车碰撞前瞬间的速度大小。 【答案】（1）；（2）， 【解析】 【详解】（1）设碰撞后甲、乙两车的速度大小分别为、，两车与路面的动摩擦因数为，根据动能定理可得 可得碰撞后瞬时，甲、乙两车的速度大小之比为 （2）设碰撞前瞬间甲车的速度为，碰撞前对甲车，由动能定理得 碰撞时由动量守恒可得 结合（1）问方程，解得 ， 13. 如图所示，空间有一棱长为L的正方体区域，带电粒子从平行于MF棱且与MPQF共面的线状粒子源连续不断地逸出，逸出粒子的初速度可视为0，粒子质量为m，电荷量为，经垂直于MF棱的水平电场加速后，粒子以一定的水平初速度从MS段垂直进入正方体区域内，MS段长为，该区域内有垂直平面MPRG向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，从M点射入的粒子恰好从R点射出。忽略粒子间的相互作用，不计粒子重力。 （1）求线状粒子源处与正方体MS段之间的电势差； （2）若该区域内只有垂直平面MPRG向外的匀强电场，电场强度大小为，已知从S点射入的粒子从QP边上的某点射出，求该点距Q点的距离； （3）若该区域内同时存在上述磁场与电场，通过计算判断从S点进入的粒子，离开该区域时的位置和速度大小。 【答案】（1）；（2）；（3）粒子从N点离开该区域； 【解析】 【详解】（1）粒子经电场加速，则 进入垂直平面MPRG向外的匀强磁场后从，从M点射入的粒子恰好从R点射出，可知粒子在磁场中运动的轨道半径为 r=L 则由 可得 （2）若该区域内只有垂直平面MPRG向外的匀强电场，则粒子在电场中做类平抛运动，则垂直电场方向 沿电场方向 其中 解得 该点距Q点的距离 （3）该区域内同时存在上述磁场与电场时，从S点进入的粒子在正方体区域内做不等距螺旋线运动，将其运动分解为沿MF方向的初速为零的匀加速直线运动，和平行于MPRG平面的线速度为v,半径为R=L的匀速圆周运动。分运动的匀速圆周运动的周期为 假设粒子从FQNA面射出，则有 解得 可知分运动的匀速圆周运动的轨迹为圆周，该粒子恰好从N点离开该区域，假设成立。 离开该区域时沿MF方向的速度为 v2=at2 解得 设离开该区域时速度大小为v′，则有 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 北辰区2024年高考模拟考试试卷 物理 祝各位考生考试顺利！ 第Ⅰ卷（共40分） 注意事项： 1．本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分，考试用时60分钟。 2. 答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条形码。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 3．每题选出答案后，用铅笔将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，再选涂其他答案标号。 4．本卷共8题，每题5分，共40分。 一、单项选择题（本题共5小题，每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1. 某同学取一装有少量水的塑料矿泉水瓶，旋紧瓶盖，双手快速用力挤压水瓶，然后迅速拧松瓶盖，瓶盖被顶飞，则（　　） A. 快速挤压水瓶过程中，瓶内气体分子的平均动能减小 B. 快速挤压水瓶过程中，瓶内气体压强不变 C. 瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体温度升高 D. 瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体对外做功 2. a、b两束单色光分别用同一双缝干涉装置进行实验，在距双缝恒定距离屏上得到如图所示的干涉图样，图甲是a光照射时形成的干涉图样，图乙是b光照射时形成的干涉图样。下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（　　） A. a光子的能量较大 B. 在水中a光传播的速度较小 C. 若用b光照射某金属没有光电子逸出，则用a光照射该金属时也没有光电子逸出 D. 若a光是氢原子的核外电子从第四能级向第二能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子的核外电子从第三能级向第二能级跃迁时产生的 3. 2024年1月18日1时46分，天舟七号货运飞船成功对接了空间站天和核心舱（离地面高度约为400km）。天舟七号货运飞船装载了航天员在轨驻留消耗品、推进剂、应用试检装置等物资，并为神舟七号航天员送去龙年春节的“年货”。下列说法正确的是（　　） A. 为实现对接，天舟七号需要在与空间站同一轨道上加速，以便靠近空间站 B. 天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行速度一定小于7.9km/s C. 天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行周期比地球同步卫星的周期大 D. 天舟七号与空间站的组合体在轨道上稳定运行时，“年货”处于平衡状态 4. 如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻不计，绕轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度匀速转动，从图示线圈平面与磁感线平行的位置开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，副线圈接有固定电阻和滑动变阻器R，所有电表均为理想交流电表，下列判断正确的是（　　） A. 滑动变阻器的滑片向下滑动过程中，电压表示数不变，的示数变小 B. 滑动变阻器的滑片向下滑动过程中，电流表示数变大，示数变小 C. 矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 D. 线圈处于图示位置时，电压表和电流表的示数均达到最大值 5. 一列简谐横波沿x轴传播，时刻其波形图如图甲所示，M、P是介质中沿波的传播方向上的两个质点（图甲中没有画出质点P），质点P振动的部分图像如图乙所示，图中、A、、已知，下列说法正确的是（　　） A. 该波的周期为 B. 时刻，质点M的加速度为0 C. 时刻，质点P的加速度最大 D. 如果质点P的平衡位置位于之间，则该波沿x轴正方向传播 二、不定项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分） 6. 关于下面四幅图涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　） A. 图①，泊松首先通过实验观察到了这个亮斑 B. 图②，大量处于的氢原子发生跃迁时最多能辐射三种不同频率的光 C. 图③，玻璃对单色光OB的折射率小于对单色光OC的折射率 D. 图④，汤姆孙通过该实验发现了电子，揭示了原子可以再分 7. 图甲为家用燃气炉架，其有四个对称分布的爪，若将总质量一定的锅放在炉架上，如图乙所示（侧视图）。忽略爪与锅之间的摩擦力，若锅可以看作半径为R的球面，正对的两爪间距为d，则下列说法正确的是（　　） A. R越大，爪与锅之间的弹力越小 B. R越大，爪与锅之间的弹力越大 C. d越大，爪与锅之间的弹力越大 D. d越大，锅受到的合力越大 8. 如图所示，两个等量点电荷分别固定在A、B两点。虚线为AB的中垂线，交AB于O点。曲线ab为一电子只在电场力作用下的运动轨迹。a、b关于O点对称。则下列说法正确的是（　　） A. 两个点电荷一定都带负电 B. 图中虚线一条等势线 C. 电子a、b两点电势能相同 D. 电子在a、b两点速度大小相同 第Ⅱ卷 注意事项： 1．用黑色墨水的水笔或签字笔将答案写在答题卡上。 2．本卷共4题，共60分。 9. 某实验小组用如图甲所示装置探究向心力大小与线速度大小和运动半径的关系。光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，水平直杆的左侧固定宽度为d的遮光条，遮光条到竖直转轴的距离为2r，水平直杆的右侧套上质量为m的滑块，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，物块到转轴的距离为r，细线处于水平伸直状态，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。安装在铁架台上的光电门可测遮光条通过光电门的时间。 （1）用游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，则______cm； （2）当滑块随水平直杆一起匀速转动时，光电门显示遮光条通过光电门的时间为，则此时滑块线速度大小______（用字母d，表示）；若保持滑块到竖直转轴的距离不变，让转轴以不同的角速度匀速转动，测得多组力传感器的示数F和对应的挡光时间。为了画出的图像是一条直线，应做力F与______（选填“”或“”）的函数图像。 10. 某兴趣小组根据以下器材想要精确测量电压表的内阻，该电压表量程为3V，内阻大约为2kΩ，除此以外提供的器材有： A. 电源E（电动势9V，内阻忽略不计） B. 电压表，（量程15V，内阻约为5kΩ） C. 滑动变阻器（阻值范围为0~10Ω） D. 定值电阻 E. 定值电阻 F. 开关一个，导线若干 （1）实验过程中为了减小实验误差，需多次测量且要求电表示数至少要达到量程的，则定值电阻应该选______（填器材前的字母代号）； （2）请在答题卡的虚线框内画出实验电路图______； （3）将电压表的示数记为，将另一个电压表的示数记为，将所选定值电阻的阻值记为R，在获得多组、的值后建立坐标系，绘制，图像拟合得到线性图像的斜率为k，则电压表的内阻为______（用k和R表示）。 11. 有关列车电气制动，可以借助如图所示简化模型来理解，图中水平平行金属导轨处于竖直方向的匀强磁场中，导轨间距为，磁场的磁感应强度为，金属棒MN的质量为，导轨右端接有阻值为的电阻，金属棒接入电路部分的电阻为，导轨的电阻不计。金属棒MN在安培力作用下向右减速运动的过程对应于列车的电气制动过程，金属棒MN开始减速时的初速度为。 （1）求刚开始减速时，导体棒两端的电压U； （2）求刚开始减速时，安培力的功率P； （3）在制动过程中，列车还会受到空气阻力和轨道的摩擦力作用，为了研究问题方便，设简化模型受到的这些阻力总和大小恒为。在金属棒从开始减速到速度减至2m/s的过程中，金属棒的位移大小为。求：该过程中电路产生的焦耳热Q。 12. 2024年春节前夕，因“冻雨”导致众多车辆在某些高速路段停滞，并发生了一些交通事故。如图所示，受高速路面冰雪影响，乙车停在水平高速路面上，甲车以速度从乙车正后方同一车道匀速驶来，在距乙车处紧急刹车（牵引力瞬间变为零），但仍与乙车发生了碰撞；碰撞后，甲、乙两车各自减速运动和后停止运动。若甲、乙两车完全相同且均可视为质点，两车碰撞时间不计，碰撞前、后两车质量均保持为m不变，且始终在同一直线上，两车在冰雪路面上的所有减速运动均视为加速度相同的匀减速运动，重力加速度为g。求： （1）碰撞后瞬时，甲、乙两车的速度大小之比； （2）两车与路面的动摩擦因数及甲车碰撞前瞬间的速度大小。 13. 如图所示，空间有一棱长为L的正方体区域，带电粒子从平行于MF棱且与MPQF共面的线状粒子源连续不断地逸出，逸出粒子的初速度可视为0，粒子质量为m，电荷量为，经垂直于MF棱的水平电场加速后，粒子以一定的水平初速度从MS段垂直进入正方体区域内，MS段长为，该区域内有垂直平面MPRG向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，从M点射入的粒子恰好从R点射出。忽略粒子间的相互作用，不计粒子重力。 （1）求线状粒子源处与正方体MS段之间的电势差； （2）若该区域内只有垂直平面MPRG向外匀强电场，电场强度大小为，已知从S点射入的粒子从QP边上的某点射出，求该点距Q点的距离； （3）若该区域内同时存在上述磁场与电场，通过计算判断从S点进入的粒子，离开该区域时的位置和速度大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$