2025届河北省沧州市南皮县第一中学高三下学期一模物理试卷
2025-03-30
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 高考复习-一模 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 河北省 |
| 地区(市) | 沧州市 |
| 地区(区县) | 南皮县 |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 210 KB |
| 发布时间 | 2025-03-30 |
| 更新时间 | 2025-03-30 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-03-30 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/51335887.html |
| 价格 | 2.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
2025年河北省沧州市南皮一中高考物理一模试卷
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1.图示为弹力球下落时的频闪照片,相机每隔曝光一次。开始释放时所在位置为0点,依次测量下面6个位置与第一个位置的距离,数据如图标记,单位是cm。下列说法正确的是( )
A. 可以用0到过程的平均速度描述位置处小球的瞬时速度
B. 在照片中,小球越往下越“长”的原因是小球位置相对相机角度发生了变化
C. 小球在下落过程中,如图处的速度大小为
D. 拍摄整张照片历时
2.如图所示,一质量为m的滑块静止置于倾角为的粗糙斜面上,一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点,另一端系在滑块上,弹簧与竖直方向的夹角为则下列说法正确的是( )
A. 滑块一定受到四个力作用
B. 弹簧一定处于压缩状态
C. 斜面对滑块的支持力大小可能为零
D. 斜面对滑块的摩擦力大小一定等于
3.神舟十四号航天员乘组成功开启问天实验舱舱门,顺利进入问天实验舱,已知近地卫星的周期为85分钟,下列说法正确的是( )
A. 图片中航天员不受力的作用,处于失重状态
B. 实验舱中漂浮着一滴水滴,则水滴受浮力作用不下落
C. 实验舱中的水滴近似于球形,这是受到表面张力的作用
D. 实验舱的轨道周期可能为
4.如图甲所示,滑块A、B中间用一根轻质弹簧相连,静止于光滑水平面上,初始时弹簧处于原长。现对物块A施加水平向右,大小为的恒力F,内两物块的加速度随时间变化的情况如图乙所示。整个过程中弹簧均未超出弹性限度,下列说法正确的是( )
A. 滑块A、B的质量之比为2:3
B. 若已知1s末B的速度为,则1s末A的速度为
C. 由图可知,1s后A、B两物体的加速度将保持不变
D. 1s后B的加速度将继续增大,A的加速度将减小,最终两物体的加速度会相同,做匀变速直线运动
5.在火星上太阳能电池板发电能力有限,因此科学家们用放射性材料——作为发电能源为火星车供电中的Pu是。已知衰变后变为和一个X粒子。若静止的在磁感应强度大小为B的匀强磁场中发生衰变,衰变后产生的两粒子速度方向相反并与匀强磁场的方向垂直,已知X粒子的速度大小为v,质量为m,电荷量为q。下列说法正确的是( )
A. 发生衰变的核反应方程为
B. 与X粒子做圆周运动的周期之比为92:117
C. 与X粒子的动量大小之比为117:92
D. 与X粒子的总动能为
6.用如图所示的回旋加速器加速电荷量为q、质量为m的带电粒子,已知D形盒半径为R,所加磁场磁感应强度大小为B,a、b间所接电压为U,粒子从图中A点开始加速,忽略两D形盒间狭缝的宽度。下列说法正确的是( )
A. 图中回旋加速器加速的带电粒子一定带正电
B. 回旋加速器a、b之间所接高频交流电的周期为
C. 回旋加速器加速后粒子的最大动能为
D. 回旋加速器D形盒的半径R、磁感应强度B不变,则加速电压U越高,粒子飞出D形盒的动能越大
7.单镜头反光相机简称单反相机,它用一块放置在镜头与感光部件之间的平面镜把来自镜头的图像投射到对焦屏上,对焦屏上的图像通过五棱镜的反射进入人眼中。如图所示为单反照相机取景器的示意图,ABCDE为五棱镜的一个截面,。红光垂直AB面从AB的中点P入射,恰好仅在CD和EA上发生全反射两次反射的入射角都是临界角,最后光线垂直BC射出。已知。下列说法正确的是( )
A. 五棱镜折射率是
B. 经CD面反射后的光线一定平行ED面
C. 若光在入射点P绕P点转动一小角度,则光一定从CD面上射出
D. 若把红光改为紫光,则光一定从CD面上射出
二、多选题:本大题共3小题,共18分。
8.如图、分别表示一列横波上平衡位置相距6m的两个质点A和B的振动图像。已知波长为,下列说法正确的是( )
A. 这列波由B向A传播
B. 周期为,波长为9m
C. 这列波通过A、B两点经历的时间为
D. 若波上P点的平衡位置距B点平衡位置,且P点在AB之间,则从开始,P点经过通过的路程为8cm
9.如图所示,矩形线框的匝数为N、面积为S,在匀强磁场中绕以恒定的角速度沿逆时针方向转动,灯泡L正常发光。已知理想变压器原、副线圈的匝数比::1,匀强磁场的磁感应强度大小为B,线圈电阻为r,灯泡L的电阻为视为不变,图中线圈和磁场垂直。下列说法正确的是( )
A. 灯泡L的额定电流
B. 若减小转速,则灯泡L也能正常发光
C. 矩形线圈由图示位置转动半个周期内通过线圈的电荷量为
D. 若在灯泡L两端并联一个定值电阻,副线圈输出电压减小
10.在电荷量为Q的点电荷产生的电场中,若将无限远处的电势规定为零时,则距离该点电荷r处的电势为,其中k为静电力常量。电荷量分别为和的两个点电荷产生的电场的等势线如图中曲线所示图中数字的单位是,已知一电荷量为的正电荷以一定的初速度从A点运动到B点,下列说法正确的是( )
A. 带正电
B. 带负电
C. 该正电荷从A运动到B时电势能减小
D. 与电荷量的绝对值之比为4
三、实验题:本大题共2小题,共14分。
11.现有一摆线长为l的单摆,摆球直径为d。
①甲同学利用该单摆通过单摆周期公式,测量当地的重力加速度g,测得摆球周期为T。根据题目已知条件写出测重力加速度g的表达式______。
②以下是实验过程中的一些做法,其中正确的是______。
A.摆线要选择粗一些,稍微有点伸缩性的会更好
B.摆球尽量选择密度大,体积小些的
C.在释放摆球的同时,开始计时,当摆球回到开始位置为一个周期T
D.为了使单摆周期大些,同时方便测量,拉开摆球时应使摆线相距平衡位置有较大的角度
乙同学利用该单摆测量机车在水平面上启动过程中的加速度,发现摆线偏离竖直方向的角度为角,则可知该机车启动过程中加速度为______已知重力加速度为。
丙同学利用该单摆验证机械能守恒,他将摆球拉至某一角度为摆线与竖直方向夹角,然后静止释放,则摆球绕悬点在竖直面内做圆周运动,为了测量小球摆到最低点时的速度,他在该位置放置了光电门,小球通过光电门的挡光时间为,则从静止到最低点过程中,机械能守恒需要验证的表达式为______用题目中的已知量表示,已知重力加速度为g,。
12.学习小组要用以下的实验仪器测量一电阻的电阻率,已知其长度为L,粗测该电阻的阻值约为。
A.电流表量程为100mA,内阻约
B.电流表量程为5mA,内阻
C.定值电阻
D.滑动变阻器最大阻值为
E.滑动变阻器最大阻值为
F.电源电动势约
G.开关S和导线若干
用螺旋测微器测量该电阻的直径,示数如图甲所示,其直径______ mm;
为了调节方便,测量准确,并能在实验中获得尽可能大的电压调节范围,滑动变阻器应选用______填选项前的字母,并在图乙方框中画出测量电路图并在图上标注仪器的符号;
实验中根据两电表读数作出如图丙所示的图线,已知图线的斜率为k,则所测该电阻的电阻率______用d、L、k、、表示;研究实验误差时发现实验所用定值电阻的阻值比标称值小,则电阻率的测量值将______选填“偏大”“偏小”或“不变”。
四、计算题:本大题共3小题,共40分。
13.如图所示,“工”字形支架A固定在水平地面上,支架上端为一截面积的圆柱形活塞,活塞与质量的导热圆柱形汽缸B间封闭一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦。已知环境温度,封闭气体的长度,外界大气压强,重力加速度g取。
环境温度时,求封闭气体的压强p;
当环境温度缓慢变为时,汽缸的机械能减少2J,气体内能减少20J,求:
①环境温度;
②判断该过程汽缸内气体是吸热还是放热?求吸收或放出热量的大小Q。
14.有一弹射装置如图所示,该装置由左侧光滑水平面、水平传送带和光滑的圆轨道三部分组成。一轻质弹簧左端固定,弹簧劲度系数,弹簧右端连接着质量的物块A,该振动系统周期可表示为:。现物块A静止,与传送带左端M点相距。传送带保持以逆时针转动,质量也为m的物块B从圆轨道最高处静止释放。已知物块B与传送带间的动摩擦因数,圆弧轨道的半径,传送带两端点之间距离,A、B均可视为质点,它们之间发生的碰撞为弹性碰撞,不计碰撞时间。重力加速度g取,弹簧的弹性势能表达式为,x为形变量。求:
物块B第一次滑到圆轨道最低点N时对轨道的压力大小;
弹簧的最大压缩量;
物块B前两次经过N点的时间间隔结果可保留根号。
15.如图所示,左侧倾斜平行导轨处于磁感应强度为的匀强磁场中,磁场垂直斜面向上,导轨上端连接一个电容的电容器,导轨斜面倾角为,动摩擦因数。足够长的光滑水平平行导轨处于磁感应强度为的匀强磁场中,磁场方向竖直向上,右侧平行导轨斜面倾角与左侧相同且无磁场,动摩擦因数,左侧倾斜导轨与中间水平导轨利用绝缘材料焊接,、为绝缘焊点。现将质量为的超导体导体棒甲从斜面上高处由静止释放,质量为的导体棒乙静止在水平导轨上,导体棒乙除与导轨接触点外均涂有绝缘漆两导体棒间彼此绝缘,且与水平轨道左端的距离为d。已知导轨间距为,乙棒电阻为,其余电阻不计,不计导体棒通过水平导轨与斜面导轨连接处的能量损失,且若两棒发生碰撞,则为完全非弹性碰撞,导体棒始终与导轨垂直并接触良好,重力加速度g取,,,求:
甲棒滑到时的速度大小;
最终电容器储存的能量;
乙棒第一次滑上斜面前,两棒未相碰,距离d满足的条件;
若,且甲、乙共速时乙棒刚好到达处,求甲棒在向右移动的过程中乙棒上产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解:根据匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,可知到的平均速度描述位置处小球的瞬时速度,故A错误;
B.小球越往下越长是因为小球在竖直方向做匀加速直线运动,故B错误;
C.根据匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,可知位置处的瞬时速度近似等于到位置处的平均速度,即,故C正确;
D.拍摄整张照片历时6个时间间隔,可知,故D错误。
故选:C。
根据匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度分析;根据自由落体运动的特点分析;位置处的瞬时速度近似等于到位置处的平均速度;根据照片中的时间间隔数,求解拍摄整张照片总的拍摄时间。
此题主要考查匀变速直线运动的推论,要熟练掌握匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度。
2.【答案】D
【解析】解:A、弹簧与竖直方向的夹角为,所以弹簧的方向垂直于斜面,因为弹簧的形变情况未知,所以斜面与滑块之间的弹力大小不确定,所以滑块可能只受重力、斜面支持力和静摩擦力三个力的作用而平衡,此时弹簧弹力为零,处于原长状态,A错误;B错误;
C、沿斜面方向,根据平衡条件滑块此时受到的摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力等于,不为零,有摩擦力必有弹力,所以斜面对滑块的支持力不可能为零,C错误;D正确。
故选:D。
滑块可能受重力、支持力、摩擦力三个力处于平衡,弹簧处于原长,弹力为零;滑块也可能受重力、支持力、摩擦力、弹簧的弹力四个力处于平衡,根据共点力平衡进行分析.
解决本题的关键能够正确地受力分析,运用共点力平衡进行求解,注意弹簧的弹力可能为零,可能不为零.
3.【答案】C
【解析】解:图片中航天员受地球引力的作用,处于完全失重状态,故A错误;
B.实验舱中漂浮着一滴水滴,水滴所受地球引力提供向心力,绕地球做圆周运动,不受浮力作用,故B错误;
C.水滴近似于球形,这是受到表面张力的作用,故C正确;
D.因为近地卫星的环绕速度最大、环绕周期最短,且近地卫星的周期为85分钟,所以实验舱的轨道周期一定不会小于85分钟,不可能为80分钟,故D错误;
故选:C。
A.图片中航天员受地球引力的作用,据此分析判断;
B.实验舱中漂浮着一滴水滴,水滴所受地球引力提供向心力,据此分析判断;
C.结合液体表面张力的特点,即可分析判断;
D.根据近地卫星的特点,即可分析判断。
本题考查近地卫星,解题时需注意,近地卫星最大的特点就是轨道半径近似等于地球半径,既可以应用普通卫星受到的万有引力完全提供向心力的规律,也可以满足万有引力近似等于重力的黄金代换式,是联系“地”与“天”的桥梁。
4.【答案】B
【解析】解:A、由图乙所示图像可知,当时,由牛顿第二定律得:,代入数据解得:,
当时,由牛顿第二定律得:,,代入数据解得:,两者质量比为3:2,故A错误;
B、整个过程中外力的冲量等于滑块A、B的动量变化,,已知1s末B的速度为,代入数据解得,1s末A的速度为,故B正确;
C、由图乙所示图像可知,1s后A、B虽然加速度一样,但是速度不一样,因此弹簧会继续伸长,B的加速度会继续增加,故C错误;
D、当两者再次加速度相同时,两者速度不同,加速度会继续发生变化,故D错误。
故选:B。
根据滑块的受力情况应用牛顿第二定律与动量定理分析答题。
分析清楚滑块的受力情况,根据图示图像求出加速度对应的时刻,应用牛顿第二定律与动量定理即可解题。
5.【答案】D
【解析】解:A、根据质量数和电荷数守恒,发生衰变的核反应方程为,故A错误;
B、根据洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:,则运动周期为:,与X粒子做圆周运动的周期之比为:,故B错误;
C、衰变过程动量守恒可得:,可得与X粒子的动量大小之比为1:1,故C错误;
D、已知X粒子的速度大小为v,质量为m,衰变过程动量守恒可得:,与X粒子的总动能为:,故D正确。
故选:D。
根据质量数和电荷数守恒判断;根据洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律,结合周期公式求解;衰变过程中动量守恒判断;根据总动量为零,结合动能公式求解。
本题考查了衰变方程,同时考查了带电粒子在匀强磁场中的运动,注意衰变过程中总动量为零。
6.【答案】A
【解析】解:A根据图中粒子的运动轨迹,由左手定则可判断出图中回旋加速器加速的带电粒子一定是带正电的粒子,故A正确;
B.带电粒子要保持始终加速,则交流电周期与粒子圆周运动周期相等,即,故B错误;
在回旋加速器中,带电粒子每经过电场一次,获得动能,根据洛伦兹力提供向心力有,当粒子运动轨迹半径等于回旋加速器半径时,粒子速度最大,最大动能,与加速电压U无关,与D形盒的半径R的二次方成正比,所以D形盒的半径R、磁感应强度B不变,粒子飞出D形盒的最大动能不变,故CD错误。
故选:A。
A.根据左手定则和粒子的偏转方向判断粒子电性;
B.根据粒子圆周运动周期和交变电流周期相等分析解答;
根据动能定理和洛伦兹力提供向心力进行列式求解。
考查回旋加速器问题,明确回旋加速器的工作原理,会根据题意进行准确分析解答。
7.【答案】B
【解析】解:由题意,结合几何关系可知,光在五棱镜中传播光路如图所示:
因,故经CD面反射后的光线MN一定平行ED面,
由图,结合几何关系可知:,,,
联立可得:,,
由此可知,临界角为:
则五棱镜折射率:,
故A错误,B正确;
C.结合前面分析可知,若光在入射点P绕P点逆时针转动一小角度,则在AB面上折射光线射到CD面M点左侧,入射角变大,发生全反射;若顺时针转动一小角度,则射到M右侧,入射角变小,射出CD面,故C错误;
D.若光变为紫光,则光的折射率变大、发生全反射的临界角变小,则光线在CD面上发生全反射,故D错误;
故选:B。
由题意,结合几何关系,画出光在五棱镜中传播光路,由几何关系、折射率与临界角的关系分别列式,即可分析判断;
C.结合前面分析,根据发生全反射的条件,即可分析判断;
D.若光变为紫光,则光的折射率变大,据此分析判断。
本题考查光的折射与全反射的综合问题,解题时需注意,光投射到两种介质的界面上会发生反射和折射,入射角和反射角、入射角和折射角的关系分别遵守反射定律和折射定律,当光从光密介质射向光疏介质中时,若入射角等于或者大于临界角会发生全反射现象。
8.【答案】AC
【解析】解:AB、由图可知,这列波的周期为,若波由A向B传播,由波的周期性知:,由于,此时无解;
若波由B向A传播,由波的周期性知:,由于,可知当时,
综上所述,波由B向A传播,周期为,波长为,故A正确、B错误;
C、该波的波速为,解得:,则这列波通过A、B两点经历的时间:,故C正确;
D、由于,可知P点经过:,解得:
所以P经过振动到平衡位置,结合数学三角函数的知识可以求得P点的振动方程为:
可知P点在时间内的路程为,再继续运动通过的路程为,则P点经过通过的路程:
,故D错误。
故选:AC。
利用波传播的双向性及周期性可以求得波长计算式,代入n值就可以求得波长,求出波速,然后利用传播距离可以求传播时间。结合数学三角函数的只是可以知道P点在内的路程,然后就可以求出总路程。
本题既要理解振动图像和波动图像各自的物理意义,由振动图像能判断出质点的速度方向,同时要把握两种图像的内在联系,能由质点的速度方向,判断出波的传播方向,知道波速、波长和频率之间的关系。
9.【答案】AD
【解析】解:线框转动过程电源的电动势有效值,设副线圈电流为I,则原线圈电流为,,,且,联立解得,故A正确;
B.若减小转速,即减小,由A项分析知通过灯泡的电流减小,灯泡不能正常发光,故B错误;
C.由,,,可得,其中为变压器的等效电阻与r之和,有,半个周期内,所以,故C错误;
D.若在灯泡L两端并联一个定值电阻,副线圈总电阻减小,由A项分析知,副线圈中电流变大,故原线圈电流变大,电源内阻分压变大,变压器输入电压减小,副线圈输出电压减小,故D正确。
故选:AD。
根据原、副线圈电流和电压与线圈匝数的关系进行方程求解;线圈转速会影响电流和电压。
本题需理解变压器的工作原理以及变压器交流电路动态问题的分析方法。
10.【答案】ABC
【解析】解:因为沿电场线方向电势逐渐降低,则离正电荷越近,电势越高,离负电荷越近,电势越低,则由题图可知:带正电、带负电,故AB正确;
C.结合题图可知,该正电荷从A运动到B时,电场力做功为:
,
则电势能减小,故C正确;
D.由图中电势为0的等势线可知:,
由图中距离关系可知:,
联立解得:,则绝对值之比为2,故D错误;
故选:ABC。
根据沿电场线方向电势逐渐降低,即可分析判断;
C.结合题图,根据电场力做功与电势能变化的关系,即可分析判断;
D.结合电势的叠加原则列式,根据题图,即可分析判断。
本题主要考查对电场中功能关系的掌握,解题时需注意,电场力做正功,电势能减小,电场力做负功,电势能增大。
11.【答案】;B; ;
【解析】解:①由单摆周期公式
可得
②A、摆线要选择无弹性、细一些的轻绳,故A错误;
B、摆球尽量选择密度大,体积小些的,减少空气阻力的影响,故B正确;
C、测量单摆周期时,要从平衡位置即最低点开始计时,测量多个周期,求平均值,误差会更小,故C错误;
D、单摆的周期公式只适用于最大摆角的简谐振动,故D错误;
故选:B。
受力分析,根据牛顿第二定律得
所以
摆球从静止释放到最低点下落高度
摆球到最低点时
若机械能守恒,则
可得
故答案为:;B;;
根据单摆周期公式及操作规范分析;
根据牛顿第二定律解答;
根据机械能守恒定律解答。
本题考查单摆测量重力加速度的实验,解题关键掌握实验原理,注意机械能守恒的实验原理。
12.【答案】; D;实验电路图如图所示; ;偏大。
【解析】解:由图示螺旋测微器可知,其读数为:。
滑动变阻器阻值过大,所以选为在实验中获得尽可能大的电压调节范围,所以选择分压接法,
电流表与定值电阻串联,作为电压表,电流表阻值未知,为测量准确,采用电流表外接,实验电路图如图所示
根据图示电路图,由串并联电路特点与欧姆定律得:,整理得:,
图像的斜率,解得:
由电阻定律得:,
解得:
实验所用定值电阻的阻值比标称值小,则电阻率的测量值大于真实值。
故答案为:;;实验电路图如图所示;;偏大。
螺旋测微器固定刻度与可动刻度读数的和是螺旋测微器的读数。
根据题意确定滑动变阻器的接法,然后从方便实验操作的角度分析选择滑动变阻器;根据题意确定电流表的接法,然后作出实验电路图。
应用欧姆定律求出图像的函数解析式,根据图示图像求出电阻阻值,根据电阻定律求出电阻率;根据题意分析实验误差。
要掌握常用器材的使用方法与读数方法;应用欧姆定律求出图像的函数解析式,应用电阻定律即可解题。
13.【答案】环境温度时,封闭气体的压强p为;
①环境温度为270K;
②该过程汽缸内气体是放热,放出热量的大小Q为32J。
【解析】解:分析汽缸的受力得,代入数据解得;
①汽缸机械能减少,由,由上式解得,封闭气体做等压变化,由盖一吕萨克定律得,由上式解得;
②汽缸对气体做的功为,得,由热力学第一定律得,联立上式解得,所以气体对外放热32J。
答:环境温度时,封闭气体的压强p为;
①环境温度为270K;
②该过程汽缸内气体是放热,放出热量的大小Q为32J。
根据平衡条件列式求解;
①②根据盖一吕萨克定律和热力学第一定律列式求解。
考查平衡问题和盖一吕萨克定律、热力学第一定律的应用,会根据题意进行准确分析解答。
14.【答案】物块B第一次滑到圆轨道最低点N时对轨道的压力大小为60N;
弹簧的最大压缩量为;
物块B前两次经过N点的时间间隔为。
【解析】解:对B:
可得,
根据牛顿第三定律,物块B对轨道最低点压力大小为60N
通过传送带:
得
B和A弹性碰撞,交换速度
由动能定理:
解得
先求再次返回N点的速度,假设物块B在传送带上来回都做减速运动,则有
得
即滑块B在传送带上是一直减速返回N点
总时间可分为3段:
在传送带上:
解得
在水平面上时间:
解得
振动时间
解得
故总时间为
解得
答:物块B第一次滑到圆轨道最低点N时对轨道的压力大小为60N;
弹簧的最大压缩量为;
物块B前两次经过N点的时间间隔为。
根据动能定理和圆周运动公式再结合牛顿第三定律求物块B第一次滑到圆轨道最低点N时对轨道的压力大小;
根据动能定理求弹簧的最大压缩量;
根据动能定理和运动学公式求物块B前两次经过N点的时间间隔。
本题是一道力学综合题,难度较大,分析清楚物体运动过程是解题的前提与关键,分析清楚运动过程后,应用动能定理、运动学公式可以解题。
15.【答案】甲棒滑到时的速度大小为;
最终电容器储存的能量为8J;
乙棒第一次滑上斜面前,两棒未相碰,距离d满足的条件为 ;
甲棒在向右移动的过程中乙棒上产生的焦耳热为6J。
【解析】解:当甲下滑过程中电流为I时有:
回路电流:
对电容器:
联立解得
所以甲在斜面上做匀加速直线运动,则到底端的速度
由能量关系可得
解得
甲和乙在磁场中运动的过程中,系统不受外力作用,则系统动量守恒,若两者共速时恰不相碰,以的方向为正方向,则有
对乙根据动量定理,以的方向为正方向,有
其中
联立解得,
则d满足
由可知,乙棒第一次滑上斜面前两棒未相碰,两棒在水平轨道上达到共同速度过程中产生的焦耳热:
此时两棒的距离
解得
因,乙滑上斜面后最终静止在斜面上;
设甲到的速度为,则根据动量定理,以的方向为正方向,有:
其中
故甲从共速运动到过程中,乙产生的焦耳热
解得
甲在向右移动的过程中乙上产生的总焦耳热
答:甲棒滑到时的速度大小为;
最终电容器储存的能量为8J;
乙棒第一次滑上斜面前,两棒未相碰,距离d满足的条件为 ;
甲棒在向右移动的过程中乙棒上产生的焦耳热为6J。
根据牛顿第二定律和运动学公式求甲棒滑到时的速度大小;
根据能量关系求最终电容器储存的能量;
根据系统动量守恒和动量定理求乙棒第一次滑上斜面前,两棒未相碰,距离d满足的条件;
根据动量定理和能量守恒定律求甲棒在向右移动的过程中乙棒上产生的焦耳热。
本题考查了电磁感应中的动力学问题,要求学生熟练掌握动量守恒和动量定理的应用,注意正方向的规定。
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