精品解析：2025届江苏省淮阴中学高三下学期二模物理试题

淮阴中学高三年级模拟二考试 物理试题 一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分。每题只有一个选项最符合题意。 1. 关于教材中几幅图片说法正确的是（ ） A. 图甲的扩散现象说明水分子和墨水分子相互吸引 B. 图乙所描出折线是固体小颗粒在水中运动的轨迹 C. 图丙麦克斯韦速率分布规律图中，①对应的温度大于②对应的温度 D. 图丁玻璃板紧贴水面，弹簧测力计将其拉离水面时，拉力一定等于玻璃板重力 2. 月球车上利用衰变提供能量，衰变方程为，同时产生大量γ射线，已知的比结合能为E1，的比结合能为E2，X的比结合能为E3，则（　　） A. X是质子 B. 该反应释放的能量为 C. 月球上温度的变化会改变的衰变快慢 D. γ光子是原子核外电子由高能级向低能级跃迁时产生的 3. 在LC振荡电路中，某时刻电路中的电流方向如图所示，且电流正在减小，则该时刻（　　） A. 电容器上极板带负电，下极板带正电 B. 电容器两极板间电压正在减小 C. 电场能正在向磁场能转化 D. 电容器正在放电 4. 某小组用图甲装置进行双缝干涉实验，调节完毕后，在屏上观察到如图乙所示的竖直条纹。下列说法正确的是（　　） A. 装置中的双缝沿水平方向放置 B. 仅向右移动单缝，使之靠近双缝，干涉条纹间距将变大 C. 仅更换双缝间距更小的双缝，干涉条纹间距将变大 D. 仅将红色滤光片换为绿色滤光片，干涉条纹间距将变大 5. 如图所示，在离地面高处的A点以水平速度抛出一小球，恰好能够经过前方高h的障碍物，在A点正下方距地面高处的B点以速度同方向抛出同一小球也恰好能从障碍物上方经过，两次速度大小关系满足，忽略空气阻力，则，和h的大小关系（　　） A. B. C. D. 6. 我国的嫦娥四号实现了人类飞行器第一次在月球背面着陆，为此发射了提供通信中继服务的“鹊桥”卫星，并定点在如图所示的地月连线外侧的位置L处的拉格朗日点（拉格朗日点指在两个物体引力作用下，能使小物体稳定的点）。“鹊桥”卫星在地球和月球引力的共同作用下，与月球保持相对静止一起绕地球运动。“鹊桥”卫星和月球绕地球运动的加速度大小分别为a1、a2，线速度大小分别为v1、v2，周期分别为T1、T2，轨道半径分别为r1、r2，下列关系正确的是（ ） A. B. C. D. 7. 一列简谐横波在介质中沿x轴传播，M、N是波上的两个质点，图甲是t=1.0s时该简谐横波的波形图，图乙是x=4m处质点的振动图像，下列说法正确的是（　　） A. 该列简谐横波沿着x轴的正方向传播，波速为4m/s B 当t=1.0s时，质点M沿y轴负方向振动 C. x=4m处质点经过2s沿波的传播方向运动了8m D. 当t=3.5s时，质点N在波谷，加速度最大 8. 如图所示，半径分别为R和的两光滑圆轨道安置在同一竖直平面内，两轨道之间由一条光滑水平轨道CD相连，在水平轨道CD上一轻弹簧被a、b两小球夹住，同时释放两小球，a、b球都恰好能通过各自圆轨道的最高点，已知a球的质量为m。则（　　） A. b球的质量 B. 两小球与弹簧分离时，动能相等 C. a球到达圆心等高处时，对轨道压力为 D. 若，要求a、b都能通过各自圆轨道的最高点，弹簧释放前至少应具有的弹性势能为 9. 如图所示为一正四棱锥，底面四个顶点A、B、C、D上依次固定电荷量为、、、的点电荷，O点为底面中心，规定无穷远处电势为零，则（　　） A. E点处电场强度为零，电势不为零 B. O点处电场强度方向由O指向B C. 将一电子从O点沿直线移动到CD边中点，其电势能逐渐减小 D. 将一电子从O点沿直线移动到E点，其电势能不变 10. 如图所示，匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有阻值为R的电阻和理想二极管D。t=0时刻起阻值也为R的导体棒ab在外力作用下向右运动，其速度变化规律为v＝vmsint，运动过程中棒始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，不计导轨电阻，则金属棒两端电压Uab随时间t变化的关系图象可能正确的是（　　） A. B. C. D. 11. 质量为m物块与弹簧上端连接，弹簧的下端固定在档板上，O点是弹簧处于原长状态时上端的位置，物块静止时位于A点。斜面上另外有B、C、D三点，，其中BD段粗糙，其余部分光滑，物块与斜面BD段间的动摩擦因数为，重力加速度为g，物块静止在A点时弹簧的弹性势能为E，用外力将物块拉到D点由静止释放，第一次经过O点时的速度大小为v，已知弹簧始终在弹性限度内，则下列说法正确的是（　　） A. 物块最终在A、B之间做简谐运动 B. 物块在D点时的弹性势能为 C. 物块运动的全过程中因摩擦产生的热量为 D. 物块从D点向下运动到A点的过程中，最大加速度大小为 二、实验题 12. 在练习使用多用电表的实验中： （1）一多用电表的电阻挡有四个倍率，分别是、、、，用挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到________挡。 （2）重新测量后，指针位于如图甲所示位置，被测电阻的测量值为________。（保留2位有效数字） （3）如图乙所示为欧姆表某倍率的内部结构示意图，已知电流计的量程为，内阻为，定值电阻，电池电动势为，为调零电阻，则表盘上刻度线对应的电阻值是________。（保留2位有效数字） （4）当图乙所示欧姆表的电池的电动势下降到、内阻增加了时仍可调零，调零后，调零电阻的阻值将变________（填“大”或“小”），若测得某电阻为，则这个电阻的真实值为________。 三、本题共4小题，共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要计算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。 13. 如图，半圆形玻璃砖可绕过圆心的轴转动，圆心O与足够大光屏的距离d＝10cm，初始玻璃砖的直径与光屏平行，一束光对准圆心沿垂直光屏方向射向玻璃砖，在光屏上O1位置留下一光点，保持入射光方向不变，让玻璃砖绕O点顺时针方向转动时，光屏上光点也会移动，当玻璃砖转过30°角时，光屏上光点位置距离O1点为10cm。求 （1）玻璃砖的折射率n； （2）当光屏上光点消失时，玻璃砖绕O点相对初始位置转过的角度α的正弦值。 14. 某同学设计了一种可测速的跑步机，测速原理如图所示，该跑步机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有量程为0~Um的电压表（内阻很大）和阻值为R的电阻，绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，每根金属条的电阻为r，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，求： （1）此跑步机可测量的橡胶带运动速率的最大值vm； （2）电压表的示数恒为时，一根金属条经过磁场区域克服安培力做的功W。 15. 如图所示，长为L=5.0m的倾斜传送带以速度v=2.0m/s沿顺时针方向匀速转动，与水平方向间夹角θ=37°。质量mA=2.0kg的小物块A和质量mB=1.0kg的小物块B由跨过轻质定滑轮的轻绳连接，A与滑轮间的绳子和传送带平行。某时刻给A沿传送带向上的初速度，给B竖直向上的初速度，速度大小均为v0=4.0m/s，此时轻绳绷紧，在A、B获得初速度的同时，在A上施加方向沿传送带向上、大小恒定的拉力，使A沿传送带向上运动。已知A与传送带间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计滑轮摩擦，轻绳足够长且不可伸长，整个运动过程中B都没有上升到滑轮处，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m/s2，研究A沿传送带上升的过程，求： （1）A、B始终匀速运动时拉力的大小F0； （2）拉力F1=24N，A所受摩擦力的冲量大小I； （3）拉力F2=12N，传送带对A所做功W和A与传送带摩擦所产生的内能Q。 16. 如图所示，在纸面内存在一垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，其半径为r1=1.0m。圆心O处有一粒子源，可以在平面内向各个方向发射速度为v0 =1.0×106m/s的α粒子（即氦核），其电量为q =+3.2×10-19C，质量取m =6.4×10-27kg。现以O点为原点，建立x坐标轴，其中沿与x轴成角发射的粒子A，恰好沿 x 轴正向射出圆形磁场区域。求： （1）α粒子在圆形磁场区域内运动的轨迹半径R1及该磁场的磁感应强度大小B1； （2）若在该圆形磁场区域外存在另一垂直纸面向外的匀强磁场（范围足够大），其磁感应强度大小B2 = 0.5B1，请确定粒子A从原点O 发射至返回原点O且速度方向与出发时方向相同所经历的时间t； （3）在（2）中引入的匀强磁场B2，若有一个以 O 点为圆心的圆形外边界，为保证所有粒子源发射的α粒子均能回到O点，则磁场B2的外边界半径r2至少需多大。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 淮阴中学高三年级模拟二考试 物理试题 一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分。每题只有一个选项最符合题意。 1. 关于教材中几幅图片说法正确的是（ ） A. 图甲的扩散现象说明水分子和墨水分子相互吸引 B. 图乙所描出的折线是固体小颗粒在水中运动的轨迹 C. 图丙麦克斯韦速率分布规律图中，①对应的温度大于②对应的温度 D. 图丁玻璃板紧贴水面，弹簧测力计将其拉离水面时，拉力一定等于玻璃板的重力 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．扩散现象，是两种不同物质分子热运动引起的，不是分子间相互吸引，A错误； B．图中的折线只是每隔一定的时间时，粉末的位置的连线，也许在这一小段时间内，粉末又移动到了其他的位置，图中无法说明白，故图中的折线不是粉末的运动轨迹，B错误； C．因为随着温度的升高，峰值向速率大的方向移动，所以两图线所对应的温度T1 > T2，C正确； D．分子间距离大于平衡位置而小于10倍r时，分子间表现为引力玻璃板被拉起时，要受到水分子间的引力，所以拉力大于玻璃板的重力，与大气压无关，D错误。 故选C。 2. 月球车上利用衰变提供能量，衰变方程为，同时产生大量γ射线，已知的比结合能为E1，的比结合能为E2，X的比结合能为E3，则（　　） A. X是质子 B. 该反应释放的能量为 C. 月球上温度的变化会改变的衰变快慢 D. γ光子是原子核外电子由高能级向低能级跃迁时产生的 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据质量数守恒，X质量数为 238-234=4 根据电荷数守恒，X电荷数为 94-92=2 则X为粒子，故A错误； B．该反应释放的能量为，故B正确； C．半衰期是放射性元素固有的属性，与温度无关，所以月球上温度的变化不会改变的衰变快慢，故C错误； D．γ光子是原子核受激发时产生的，故D错误。 故选B。 3. 在LC振荡电路中，某时刻电路中的电流方向如图所示，且电流正在减小，则该时刻（　　） A. 电容器上极板带负电，下极板带正电 B. 电容器两极板间电压正在减小 C. 电场能正在向磁场能转化 D. 电容器正在放电 【答案】A 【解析】 【详解】ACD．在振荡电路中，当电容器充电时，电流减小，电容器上的电荷量增大，此时，磁场能转化为电场能，根据题中电流的方向可以判断，此时电容器在充电，电容器上极板应该带负电，下极板带正电，故A正确，CD错误； B．由可得 结合上述分析可得，电容器电荷量增大，两极板间的电压也增大，故B错误。 故选A。 4. 某小组用图甲装置进行双缝干涉实验，调节完毕后，在屏上观察到如图乙所示的竖直条纹。下列说法正确的是（　　） A. 装置中的双缝沿水平方向放置 B. 仅向右移动单缝，使之靠近双缝，干涉条纹间距将变大 C. 仅更换双缝间距更小的双缝，干涉条纹间距将变大 D. 仅将红色滤光片换为绿色滤光片，干涉条纹间距将变大 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据图乙可知，装置中的双缝沿竖直方向放置，故A错误； B．根据双缝干涉的条纹间距公式，仅向右移动单缝，条纹间距不变，故B错误； C．仅更换双缝间距更小的双缝，d变小，干涉条纹间距将变大，故C正确； D．仅将红色滤光片换为绿色滤光片，波长变小，干涉条纹间距将变小，故D错误。 故选C。 5. 如图所示，在离地面高处的A点以水平速度抛出一小球，恰好能够经过前方高h的障碍物，在A点正下方距地面高处的B点以速度同方向抛出同一小球也恰好能从障碍物上方经过，两次速度大小关系满足，忽略空气阻力，则，和h的大小关系（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】对从A点抛出的小球，由平抛运动规律 ， 整理得 同理对于从B点抛出的小球，也有 两式相比可得 所以可得 故A正确。 故选A。 6. 我国的嫦娥四号实现了人类飞行器第一次在月球背面着陆，为此发射了提供通信中继服务的“鹊桥”卫星，并定点在如图所示的地月连线外侧的位置L处的拉格朗日点（拉格朗日点指在两个物体引力作用下，能使小物体稳定的点）。“鹊桥”卫星在地球和月球引力的共同作用下，与月球保持相对静止一起绕地球运动。“鹊桥”卫星和月球绕地球运动的加速度大小分别为a1、a2，线速度大小分别为v1、v2，周期分别为T1、T2，轨道半径分别为r1、r2，下列关系正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】AD．鹊桥卫星在月球外侧与月球一起绕地球做圆周运动，与月球保持相对静止，故其周期与月球绕地周期相同，AD错误； B．根据可知，鹊桥卫星的轨道半径大于月球的轨道半径，故其绕地球运动的加速度大于月球绕地球运动的加速度，B错误； C．根据可知，鹊桥卫星的轨道半径大，故线速度大，C正确。 故选C。 7. 一列简谐横波在介质中沿x轴传播，M、N是波上的两个质点，图甲是t=1.0s时该简谐横波的波形图，图乙是x=4m处质点的振动图像，下列说法正确的是（　　） A. 该列简谐横波沿着x轴的正方向传播，波速为4m/s B. 当t=1.0s时，质点M沿y轴负方向振动 C. x=4m处质点经过2s沿波的传播方向运动了8m D. 当t=3.5s时，质点N在波谷，加速度最大 【答案】D 【解析】 【详解】AB．根据题图乙知，x=4m处质点在t=1.0s时向上振动，根据“上下坡”法可判断该简谐横波沿x轴负方向传播； 由图可知该简谐横波的波长和周期分别为 ， 可得该波传播速度 所以t=1.0s时，质点M沿y轴正方向振动，故AB错误； C．介质中的质点只在平衡位置附近做简谐振动，而不会随波向前移动，故C错误； D．t=1.0s时，质点N由平衡位置向下振动，t=1.0s至t=3.5s，质点N振动了，所以t=3.5s时质点N在波谷，加速度最大，速度零，故D正确。 故选D。 8. 如图所示，半径分别为R和的两光滑圆轨道安置在同一竖直平面内，两轨道之间由一条光滑水平轨道CD相连，在水平轨道CD上一轻弹簧被a、b两小球夹住，同时释放两小球，a、b球都恰好能通过各自圆轨道的最高点，已知a球的质量为m。则（　　） A. b球的质量 B. 两小球与弹簧分离时，动能相等 C. a球到达圆心等高处时，对轨道压力为 D. 若，要求a、b都能通过各自圆轨道的最高点，弹簧释放前至少应具有的弹性势能为 【答案】D 【解析】 【详解】A．设小球离开弹簧后的速度大小为，球恰好能通过圆轨道的最高点，设在最高点速度为，则有 解得 选取最低点所在的水平面为零势能面，根据机械能守恒定律得 解得 同理可得b球离开弹簧后的速度大小为 取向左为正方向，根据动量守恒定律可得 可得b球的质量为 故A错误； B．两小球与弹簧分离时，动量大小相等，根据动能与动量关系 由于两小球的质量不相等，可知两小球与弹簧分离时，动能不相等，故B错误； C．a球到达圆心等高处时，速度为，由动能定理可得 轨道对a球的支持力为F，由牛顿第二定律可得 联立解得 由牛顿第三定律可知，a小球对轨道压力为，故C错误； D．若，取向左为正方向，由动量守恒定理得 则分离时两小球速度相等，若要求a、b都能通过各自的最高点，只需要a球能够通过，b球也能通过，由前面分析可知，a刚好通过最高点时，分离时速度为 则弹簧释放前至少应具有的弹性势能为 故D正确。 故选D。 9. 如图所示为一正四棱锥，底面四个顶点A、B、C、D上依次固定电荷量为、、、的点电荷，O点为底面中心，规定无穷远处电势为零，则（　　） A. E点处电场强度为零，电势不为零 B. O点处电场强度方向由O指向B C 将一电子从O点沿直线移动到CD边中点，其电势能逐渐减小 D. 将一电子从O点沿直线移动到E点，其电势能不变 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据等量异种点电荷连线中垂线上的电场及电势特点，由电势叠加可知，O点电势为零，OE为一条等势线，故E点的电势为0；由场强叠加原理可知，E点处电场强度不为零，故A错误； B．由场强叠加可知A，C两等量异种点电荷在O点的场强方向垂直于BD指向C；B，D两等量异种点电荷在O点的场强方向垂直AC指向D，则O点处的电场强度方向沿水平方向向右，且与CD边垂直，故B错误； C．由于CD边中点的电势为负值，则将一电子从O点沿直线移动到CD边中点，电势降低，根据可知，电子的电势能逐渐增加，故C错误； D．由于OE为一条等势线，所以将一电子从O点沿直线移动到E点，电场力不做功，其电势能不变，故D正确。 故选D。 10. 如图所示，匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有阻值为R的电阻和理想二极管D。t=0时刻起阻值也为R的导体棒ab在外力作用下向右运动，其速度变化规律为v＝vmsint，运动过程中棒始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，不计导轨电阻，则金属棒两端电压Uab随时间t变化的关系图象可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 详解】当导体棒向右运动时，根据楞次定律和安培定则可知，电流沿逆时针方向，二极管导通，则金属棒两端电压 Uab=E=BLv=BLvmsint 当导体棒向左运动时，二极管断路，则金属棒两端电压 Uab=BLv=BLvmsint 故选A。 11. 质量为m的物块与弹簧上端连接，弹簧的下端固定在档板上，O点是弹簧处于原长状态时上端的位置，物块静止时位于A点。斜面上另外有B、C、D三点，，其中BD段粗糙，其余部分光滑，物块与斜面BD段间的动摩擦因数为，重力加速度为g，物块静止在A点时弹簧的弹性势能为E，用外力将物块拉到D点由静止释放，第一次经过O点时的速度大小为v，已知弹簧始终在弹性限度内，则下列说法正确的是（　　） A. 物块最终在A、B之间做简谐运动 B. 物块在D点时的弹性势能为 C. 物块运动的全过程中因摩擦产生的热量为 D. 物块从D点向下运动到A点的过程中，最大加速度大小为 【答案】C 【解析】 【详解】D．物块静止在A点时，由平衡条件有 物块从D点向下运动到A点的过程中，在BD段动摩擦因数为，则 即，物块在BD段所受的合力等于弹簧的弹力，分析知物块在D点时的合力最大，加速度最大，设为，根据牛顿第二定律 联立解得 故D错误； A．物块在BD段上运动时，要克服摩擦力做功，系统的机械能不断减少，系统的平衡位置在A点，设A点沿斜面向下为处的点为,则最终物块在E、B之间做简谐运动，故A错误； B．设物块在D点时的弹性势能为Ep，从D到O，由能量守恒定律得 根据在BD段动摩擦因数为，则 联立解得 故B错误； C．最终物块E、B之间做简谐运动，对全过程，运用能量守恒定律得 由于，所以物块位于B点和A点时，弹簧的弹性势能相等，均为E，联立解得，全过程中因摩擦产生的热量为 故C正确。 故选C。 二、实验题 12. 在练习使用多用电表的实验中： （1）一多用电表的电阻挡有四个倍率，分别是、、、，用挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到________挡。 （2）重新测量后，指针位于如图甲所示位置，被测电阻的测量值为________。（保留2位有效数字） （3）如图乙所示为欧姆表某倍率的内部结构示意图，已知电流计的量程为，内阻为，定值电阻，电池电动势为，为调零电阻，则表盘上刻度线对应的电阻值是________。（保留2位有效数字） （4）当图乙所示欧姆表的电池的电动势下降到、内阻增加了时仍可调零，调零后，调零电阻的阻值将变________（填“大”或“小”），若测得某电阻为，则这个电阻的真实值为________。 【答案】 ①. ②. ③. ④. 小 ⑤. 【解析】 【详解】（1）[1]根据题意可知，用挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，说明待测电阻较大，为了较准确地进行测量，应换到挡。 （2）[2]由图甲可知，被测电阻的测量值为 （3）[3]根据题意可知，当电流计满偏时，流过电源的电流为，由闭合回路欧姆定律可得，欧姆表内阻为 则表盘上刻度线对应的电阻值是 （4）[4]根据题意可知，电池的电动势下降到，则欧姆表内阻为 内阻增加了时仍可调零，则调零电阻的阻值将变小。 [5] 若测得某电阻为，电池电动势为，欧姆表内阻为，则电流计的电流为 电动势下降到，欧姆表内阻为，则这个电阻的真实值为 三、本题共4小题，共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要计算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。 13. 如图，半圆形玻璃砖可绕过圆心的轴转动，圆心O与足够大光屏的距离d＝10cm，初始玻璃砖的直径与光屏平行，一束光对准圆心沿垂直光屏方向射向玻璃砖，在光屏上O1位置留下一光点，保持入射光方向不变，让玻璃砖绕O点顺时针方向转动时，光屏上光点也会移动，当玻璃砖转过30°角时，光屏上光点位置距离O1点为10cm。求 （1）玻璃砖的折射率n； （2）当光屏上光点消失时，玻璃砖绕O点相对初始位置转过的角度α的正弦值。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）璃砖转过角时，折射光路如图 由几何关系可知入射角 又 则 那么折射角 由折射定律可知 解得 （2）发生全反射时有 所以玻璃砖绕O点相对初始位置转过的角度α的正弦值为 14. 某同学设计了一种可测速的跑步机，测速原理如图所示，该跑步机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有量程为0~Um的电压表（内阻很大）和阻值为R的电阻，绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，每根金属条的电阻为r，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，求： （1）此跑步机可测量的橡胶带运动速率的最大值vm； （2）电压表的示数恒为时，一根金属条经过磁场区域克服安培力做的功W。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）橡胶带达到最大速度时匀速，切割磁感线产生的电动势为 由闭合电路的欧姆定律有 解得 （2）金属条所受的安培力为 克服安培力做的功为 解得 15. 如图所示，长为L=5.0m的倾斜传送带以速度v=2.0m/s沿顺时针方向匀速转动，与水平方向间夹角θ=37°。质量mA=2.0kg的小物块A和质量mB=1.0kg的小物块B由跨过轻质定滑轮的轻绳连接，A与滑轮间的绳子和传送带平行。某时刻给A沿传送带向上的初速度，给B竖直向上的初速度，速度大小均为v0=4.0m/s，此时轻绳绷紧，在A、B获得初速度的同时，在A上施加方向沿传送带向上、大小恒定的拉力，使A沿传送带向上运动。已知A与传送带间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计滑轮摩擦，轻绳足够长且不可伸长，整个运动过程中B都没有上升到滑轮处，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m/s2，研究A沿传送带上升的过程，求： （1）A、B始终匀速运动时拉力的大小F0； （2）拉力F1=24N，A所受摩擦力的冲量大小I； （3）拉力F2=12N，传送带对A所做的功W和A与传送带摩擦所产生的内能Q。 【答案】（1）30N；（2）10N⸱s；（3）16J， 【解析】 【详解】（1）A、B始终匀速运动时，系统受力平衡，有 代入相关数据解得 （2）拉力F1=24N时，设物体运动的加速度大小为a1，绳中拉力为T1，取A研究，根据牛顿第二定律有 取B研究有 联立解得 设历时t1后和皮带共速，则 运动的距离为s1，则 之后摩擦力突变为静摩擦力，设为f，A、B一起向上匀速，则 解得 方向沿斜面向下；设匀速过程历时t2，则 可得上升的过程中A所受摩擦力的冲量大小为 解得 （3）拉力F2=12N时，设物体运动的加速度大小为a2，绳中拉力为T2，取A研究，根据牛顿第二定律有 取B研究有 解得 设历时t1′后和皮带共速，则 运动的距离为s1′，则 皮带运动的距离s皮1，则 之后继续向上减速，设加速度大小为a3，则 解得 设历时t2′后速度减为0，则 减速的距离为s2′，则 该过程皮带运动的距离s皮2，则 传送带对A所做的功 A与传送带摩擦所产生的内能 16. 如图所示，在纸面内存在一垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，其半径为r1=1.0m。圆心O处有一粒子源，可以在平面内向各个方向发射速度为v0 =1.0×106m/s的α粒子（即氦核），其电量为q =+3.2×10-19C，质量取m =6.4×10-27kg。现以O点为原点，建立x坐标轴，其中沿与x轴成角发射的粒子A，恰好沿 x 轴正向射出圆形磁场区域。求： （1）α粒子在圆形磁场区域内运动的轨迹半径R1及该磁场的磁感应强度大小B1； （2）若在该圆形磁场区域外存在另一垂直纸面向外的匀强磁场（范围足够大），其磁感应强度大小B2 = 0.5B1，请确定粒子A从原点O 发射至返回原点O且速度方向与出发时方向相同所经历的时间t； （3）在（2）中引入的匀强磁场B2，若有一个以 O 点为圆心的圆形外边界，为保证所有粒子源发射的α粒子均能回到O点，则磁场B2的外边界半径r2至少需多大。 【答案】（1），；（2）（n 取正整数）；（3）。 【解析】 【分析】 【详解】（1）如图所示，作速度的垂线，找到圆心 C，半径为 OC，画出轨迹圆 C，与磁场圆B1的边界相交于 F 点。 可得在磁场B1中的轨迹圆心角为120°，利用几何关系可得 由洛伦兹力提供向心力，可得 联立解得 （2）因为B2 = 0.5B1，所以 找到圆心 D，半径为 FD，画出轨迹圆 D，与磁场圆B1的边界相交于 F、G 点，回到磁场B1，轨迹圆的圆心为 DG 的中点 E，画出轨迹圆 E，回到 O 点，OE 为轨迹半径，速度垂直于轨迹半径。因为 OC = CD = DE= OE 所以四边形 OCDE 为菱形，故 OE//CD 所以粒子A 第一次返回原点O时的速度方向沿 x 轴的正方向。设从 O 处出发第一次回到 O 点的时间为t0，由几何关系知 则粒子在磁场B1中运动时间为 粒子在磁场B2中运动时间为 从 O 处发射到第一次回到 O 点，速度方向刚好顺时针转过120°，所以从 O 处发射至返回原点 O 且速度方向与出发时方向相同所经历的时间为 考虑到运动的周期性，则所经历的时间为 （n 取正整数） （3）如图所示，轨迹圆 D 上离 O 点最远的点是 H 点，它在磁场圆和轨迹圆连心线 OD 的延长线上，OCD 为正三角形，所以 OD = R1 故有 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$