精品解析：2025届天津市和平区高三下学期第一次模拟考试物理试卷

和平区2024-2025学年度第二学期高三年级第一次质量调查物理学科试卷 第Ⅰ卷 注意事项： 1.每题选出答案后，用铅笔将正确答案填涂在答题卡相应的位置上，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。 2.本卷共8题，每题5分，共40分。 一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个是正确的） 1. 玉兔二号月球车是完成对月探索的重要工具。玉兔二号上装有核电池，核电池将核反应所释放的核能转换成电能，在漫长寒冷的月夜为玉兔二号提供能量，下列判断正确的是则（　　） A. 核反应方程中X为中子 B. 此反应属于核裂变反应 C. 的比结合能小于的比结合能 D. 月夜的寒冷导致该核反应速度变慢 2. 《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”。如图是彩虹成因的简化示意图，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是（　　） A. 彩虹是雨后太阳光入射到水滴中发生干涉而形成的 B. a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长 C. 水滴对a光的临界角大于对b光的临界角 D. 增大太阳光在水滴表面的入射角，可能没有光线从水滴表面射出 3. 天宫空间站是继国际空间站之后，人类正在轨运行的第二座空间站，天舟货运飞船被人们称为太空快递，它往返于天宫空间站和地球之间，定期向天宫空间站运送物资。其轨道示意图如图中虚线所示，下列说法正确的是（　　） A. 天舟飞船在A点运行速度等于7.9km/s B. 天舟飞船在B点时，与天宫号受到地球引力大小相等 C. 天舟飞船运动的周期比天宫号运动的周期小 D. 天舟飞船在运动到B点时需减速才能和天宫号进行对接 4. 物理学中，常用图像或示意图描述现象及其规律， 甲图是对一定质量的气体进行的等温实验中压强随体积的变化图像，乙图是氧气分子的速率分布规律图像，丙图是分子间作用力随分子间距的变化图像，丁图是每隔一定时间悬浮在水中的粉笔末位置示意图，关于下列四幅图像的所描述的热现象，说法正确的是（　　） A. 由图甲可知，图线①对应的温度较低 B. 由乙图可知，图线②对应的温度较低 C. 由图丙可知，分子间距离从r₀增大的过程中，分子力先减小后增大 D. 图丁说明分子在短时间内沿直线运动 5. 庆祝盛大节日常会燃放烟花。现有某烟花筒的结构如图所示，其工作原理为：在地面上的O处点燃引线，发射药燃烧发生爆炸，礼花弹获得一个竖直方向的速度开始上升并同时点燃延期引线，当礼花弹到最高点时，延期引线点燃礼花弹并炸开形成漂亮的球状礼花。现假设某礼花弹在最高点炸开成a、b两部分，速度均为水平方向，已知两部分质量ma>mb。忽略空气阻力及所有引线中火药的作用，则（　　） A. 从发射药爆炸前到礼花弹炸开后的过程，系统的机械能守恒 B. a、b两部分落地点到O点的距离可能相等 C. 礼花弹在最高点炸开过程，a、b两部分动量变化相同 D. 整个过程中消耗的燃料化学能等于a、b落地时动能之和 二、多项选择题（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. 如图所示，KLMN是一个竖直放置的矩形线框，处于水平方向的匀强磁场中，电阻为R，线框绕竖直固定轴匀速转动（俯视逆时针方向），当MN边与磁场方向的夹角为60°时（图中所示位置），线框中的电流大小为I0，已知所接交流电压表为理想表，则下列说法正确的是（　　） A. 此时线框中电流的方向是K→L→M→N→K B. 再转过30°时穿过导线框的磁通量变化率为0 C. 线框中的电功率大小为2R D. 此时电压表的示数为I0R 7. 同一介质中有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻坐标原点处的质点开始沿y轴振动，该波在介质中的传播速度大小为4m/s，某时刻波刚好传到x=3m处质点，波形图如图所示，P为x=4m处的质点，则下列判断正确的是 （　　） A. 坐标原点位移随时间变化的关系式为 B. 再过0.5s，P 点的加速度达到向下的最大值 C. t=1.3s时刻， x=4m处的P质点向上振动 D. 从0到1.5s时刻，质点P运动的路程为2cm 8. a、b、c、d是菱形的四个顶点，O是两对角线交点，且aO<bO，P为aO之间的某一点。图甲是将等量的正负电荷分别固定于b、d两点，图乙是将同样的正负电荷分别固定于a、c两点，设无限远处电势为零，对两种情况判断正确的是（　　） A. 甲图中P点场强小于乙图中P点场强 B. 甲图中P点电势高于乙图中P点电势 C. 将同一个正电荷从P点移动到O点，甲图电场力的功小于乙图 D. 将一正电荷从P点由静止释放，仅在电场力的作用下两图中的电荷可能均做直线运动 第Ⅱ卷 注意事项： 1.用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡上。 2. 本卷共4题，共60分。 9. 用如图甲所示的装置进行“探究加速度与力的关系”。已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz。 （1）下列各示意图所示的力学实验中，与本实验所采用的实验原理相同的是___________ （2）对于该实验，下列说法正确的是___________ A. 要求槽码质量远小于小车质量的目的是使细线上的拉力近似等于槽码重力 B. 使细线平行于轨道的主要目的是使小车可以做匀变速运动 C. 倾斜轨道的目的是使小车在槽码牵引下能够加速下滑 D. 需改变槽码质量打出多条纸带获取数据以减小测量时的偶然误差 （3）某次实验得到如图乙所示的纸带，相邻两计数点之间还有四个点未画出。因某同学不小心将墨汁滴到纸带上，导致B点模糊不清，现测得OA和CD的距离分别为和xCD=10.80cm，可知小车运动的加速度大小为___________m/s2（保留三位有效数字） 10. 某物理兴趣小组要测量一电池组的电动势和内阻，实验室提供下列仪器： A．待测电池组（电动势约为3V，内阻约为10Ω） B． 电压表V （量程0~1.5V， 内阻为1000Ω） C． 电流表A（量程为0~3A， 内阻为0.5Ω） D．定值电阻 E、电阻箱R1（0~999.9Ω） F、滑动变阻器R2（0~2000Ω） G、导线及开关 （1）同学们根据提供的器材，设计了如图甲所示的a、b两种测量电路，经讨论后认为a测量电路不合理，应选b测量电路。请说明a测量电路不合理的原因：___________。 （2）选用b图进行实验，将测量数据的单位统一成国际单位，根据记录数据作出如图乙所示的图像（U为电压表的示数，R1为电阻箱的阻值），若测得图线纵截距为b，图线斜率k，则电池组电动势E =_______；内阻r =_______。（忽略系统误差的影响） 11. 一款能垂直起降的遥控无人机质量m=200kg，发动机的功率最大值Pm =24000W， 最大竖直升力Fm = 3000N ，执行侦察任务时悬停在离地高度h1= 200m的高空。执行任务后需要尽快竖直上升到离地高度超过h2=238.4m的安全区域。忽略空气阻力，g取10m/s2。求： （1）该过程的最大上升速度大小； （2）若执行任务后，无人机立即以最大升力上升，求到达最大功率所用时间t1； （3）在（2）的基础上，以最大功率继续上升，求到达安全区域需要的时间t2（到达安全区域之前已经达到最大速度）。 12. 质谱仪可用来对同位素进行分析，其主要由加速电场和直线PQ下方足够大匀强偏转磁场组成，如图甲所示。某次研究的粒子束是氘核（）和氕核（）组成的，粒子从静止开始经过电场加速后，从边界上的O点垂直于边界进入偏转磁场，氘核最终到达照相底片上的M点，测得O、M间的距离为d，粒子的重力忽略不计，求： （1）若使本次研究的粒子在照相底片上都能检测到，照相底片沿PQ方向的长度L至少多大？ （2）某次研究只分析氘核，但粒子从O点进入磁场时与垂直磁场边界方向存在一个很小的散射角θ（如图乙所示），若使所有粒子在照相底片沿PQ方向上都能检测到，照相底片的长度L'至少多大？ 13. 磁悬浮列车是通过电磁力牵引列车运行。简化模型如图甲所示，若磁悬浮列车模型的总质量为m，模型底部固定一与其绝缘的单匝矩形金属线框abcd，线框的总电阻为R。用两根足够长水平固定的光滑平行金属导轨PQ、MN模拟列车行驶的轨道，导轨间距为L（和矩形线框的ab边长相等），导轨间存在垂直导轨平面的等间距的交替匀强磁场，相邻两匀强磁场的方向相反、磁感应强度大小均为B，每个磁场宽度与矩形线框的边长ad相等，如图乙所示。将列车模型放置于导轨上，当交替磁场以速度v0向右匀速运动时，列车模型受磁场力由静止开始运动，速度达到时开始匀速运动， 假定列车模型在运动过程中受到的空气阻力大小恒定，不考虑磁场运动时产生的其他影响。 （1）求列车模型所受阻力f的大小； （2）求列车模型匀速运动时，外界在单位时间内需提供的总能量； （3）列车模型匀速运动后，某时刻开始磁场又调整速度，经过t时间后列车模型速度达到，这段时间内磁场运动的位移为d，求此过程列车的位移x车 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 和平区2024-2025学年度第二学期高三年级第一次质量调查物理学科试卷 第Ⅰ卷 注意事项： 1.每题选出答案后，用铅笔将正确答案填涂在答题卡相应的位置上，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。 2.本卷共8题，每题5分，共40分。 一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个是正确的） 1. 玉兔二号月球车是完成对月探索重要工具。玉兔二号上装有核电池，核电池将核反应所释放的核能转换成电能，在漫长寒冷的月夜为玉兔二号提供能量，下列判断正确的是则（　　） A. 核反应方程中的X为中子 B. 此反应属于核裂变反应 C. 的比结合能小于的比结合能 D. 月夜的寒冷导致该核反应速度变慢 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据核反应质量数守恒和电荷数守恒，可知核反应方程中的X的质量数为4，电荷数为2，为粒子，此反应属于衰变，故AB错误； C．衰变过程释放能量，比结合能增大，即的比结合能小于的比结合能，故C正确； D． 半衰期只由原子核自身决定，与所处的物理环境无关，故D错误。 故选C。 2. 《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”。如图是彩虹成因的简化示意图，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是（　　） A. 彩虹是雨后太阳光入射到水滴中发生干涉而形成的 B. a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长 C. 水滴对a光的临界角大于对b光的临界角 D. 增大太阳光在水滴表面的入射角，可能没有光线从水滴表面射出 【答案】B 【解析】 【详解】A．雨后太阳光入射到水滴中发生折射时，不同颜色光折射率不同，偏折程度不同而形成彩虹，即发生色散而形成彩虹，A错误； C．第一次折射时，入射角相同，a光的折射角较小，根据可知，a光的折射率较大，根据可知，水滴对a光的临界角小于对b光的临界角，C错误； B．a光的折射率较大，根据可知，a光的传播速度小于b光的传播速度，设光线在水中与半径夹角为，则路程 a光的折射角较小，所以a光路程大，根据 可知a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长，故B正确； D．根据几何关系可知，入射点的折射角和从水滴中出射时的入射角相等，根据折射定律可知，增大太阳光在水滴表面的入射角，出射光线不会发生全反射，故D错误。 故选B。 3. 天宫空间站是继国际空间站之后，人类正在轨运行的第二座空间站，天舟货运飞船被人们称为太空快递，它往返于天宫空间站和地球之间，定期向天宫空间站运送物资。其轨道示意图如图中虚线所示，下列说法正确的是（　　） A. 天舟飞船在A点的运行速度等于7.9km/s B. 天舟飞船在B点时，与天宫号受到地球引力大小相等 C. 天舟飞船运动的周期比天宫号运动的周期小 D. 天舟飞船运动到B点时需减速才能和天宫号进行对接 【答案】C 【解析】 【详解】A．天舟飞船在近地轨道运行时，运行速度等于7.9km/s，从近地轨道进入椭圆轨道，在A点需要加速，所以天舟飞船在A点的运行速度大于7.9km/s，故A错误； B．由于二者的质量关系未知，无法比较万有引力大小，故B错误； C．根据开普勒第三定律可知，天舟飞船轨道半长轴小于天宫号运动半径，则天舟飞船运动的周期比天宫号运动的周期小，故C正确； D．天舟飞船在运动到B点时的速度小于在圆形轨道上的天宫空间站的速度，因此天舟需加速才能和天宫号进行对接，故D错误。 故选C。 4. 物理学中，常用图像或示意图描述现象及其规律， 甲图是对一定质量的气体进行的等温实验中压强随体积的变化图像，乙图是氧气分子的速率分布规律图像，丙图是分子间作用力随分子间距的变化图像，丁图是每隔一定时间悬浮在水中的粉笔末位置示意图，关于下列四幅图像的所描述的热现象，说法正确的是（　　） A. 由图甲可知，图线①对应的温度较低 B. 由乙图可知，图线②对应的温度较低 C. 由图丙可知，分子间距离从r₀增大的过程中，分子力先减小后增大 D. 图丁说明分子在短时间内沿直线运动 【答案】A 【解析】 【详解】A．图甲中，一定质量的理想气体在不同温度下的等温线，根据理想气体状态方程，结合图像可知，A正确； B．图乙中，曲线②速率大的分子占据的比例较大，则说明曲线②对应的平均动能较大，曲线②对应的温度较高，B错误； C．图丙中，分子间的距离从增大的过程中，分子力先增大后减小，C错误； D．图丁是每隔一定时间悬浮在水中的粉笔末位置示意图，这些位置的连线并不是分子的运动轨迹，也不能说明分子在短时间内做直线运动，D错误。 故选A。 5. 庆祝盛大的节日常会燃放烟花。现有某烟花筒的结构如图所示，其工作原理为：在地面上的O处点燃引线，发射药燃烧发生爆炸，礼花弹获得一个竖直方向的速度开始上升并同时点燃延期引线，当礼花弹到最高点时，延期引线点燃礼花弹并炸开形成漂亮的球状礼花。现假设某礼花弹在最高点炸开成a、b两部分，速度均为水平方向，已知两部分质量ma>mb。忽略空气阻力及所有引线中火药的作用，则（　　） A. 从发射药爆炸前到礼花弹炸开后的过程，系统的机械能守恒 B. a、b两部分落地点到O点的距离可能相等 C. 礼花弹在最高点炸开过程，a、b两部分动量变化相同 D. 整个过程中消耗的燃料化学能等于a、b落地时动能之和 【答案】D 【解析】 【详解】A．从发射药爆炸前到礼花弹炸开后的过程，炸药爆炸，化学能转化为机械能，系统的机械能不守恒，故A错误； B．系统水平方向动量守恒，有 依题意ma>mb 可得 a、b两部分均做平抛运动，根据， 解得 可知 即落地点到O点的距离不相等，故B错误； C．依题意，礼花弹在最高点炸开过程，炸药对a、b两部分的冲量等大反向，根据 可知a、b两部分动量变化大小相同，方向相反，故C错误； D．整个过程中重力做功为零，由能量守恒可知，消耗的燃料化学能等于a、b落地时动能之和，故D正确。 故选D。 二、多项选择题（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. 如图所示，KLMN是一个竖直放置的矩形线框，处于水平方向的匀强磁场中，电阻为R，线框绕竖直固定轴匀速转动（俯视逆时针方向），当MN边与磁场方向的夹角为60°时（图中所示位置），线框中的电流大小为I0，已知所接交流电压表为理想表，则下列说法正确的是（　　） A. 此时线框中电流的方向是K→L→M→N→K B. 再转过30°时穿过导线框的磁通量变化率为0 C. 线框中的电功率大小为2R D. 此时电压表的示数为I0R 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由楞次定律可知，导线框中电流的方向是K→N→M→L→K，故A错误； B．导线框再转过30°时，导线框磁通量最大，磁通量变化量为零，电流为零，故B正确； C．导线框中产生的瞬时电动势的大小是 电流 所以电流有效值为 线框中的电功率大小为2R 故C正确； D．电压表的示数为有效值，为 故D错误。 故选BC。 7. 同一介质中有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻坐标原点处的质点开始沿y轴振动，该波在介质中的传播速度大小为4m/s，某时刻波刚好传到x=3m处质点，波形图如图所示，P为x=4m处的质点，则下列判断正确的是 （　　） A. 坐标原点位移随时间变化的关系式为 B. 再过0.5s，P 点的加速度达到向下的最大值 C. t=1.3s时刻， x=4m处的P质点向上振动 D. 从0到1.5s时刻，质点P运动的路程为2cm 【答案】CD 【解析】 【详解】A．由波形图可知，该波的波长，振幅 根据波长、波速、周期的关系可得 角速度 时刻，坐标原点的位移随时间变化关系为 当时，坐标原点 代入上式解得 故时刻，坐标原点位移随时间变化关系式为 A错误； B．再经过，波向前传播的距离 此时P恰好处于波谷，加速度向上达到最大，B错误； C．时刻，波从处传播的距离 此时处质点P已经开始振动，根据“上、下坡”法可知，由于P质点处于下坡的位置，故其向上振动，C正确； D．从0到1.5s时刻，质点P振动的时间 故质点P的路程为 D正确。 故选CD。 8. a、b、c、d是菱形的四个顶点，O是两对角线交点，且aO<bO，P为aO之间的某一点。图甲是将等量的正负电荷分别固定于b、d两点，图乙是将同样的正负电荷分别固定于a、c两点，设无限远处电势为零，对两种情况判断正确的是（　　） A. 甲图中P点场强小于乙图中P点场强 B. 甲图中P点电势高于乙图中P点电势 C. 将同一个正电荷从P点移动到O点，甲图电场力的功小于乙图 D. 将一正电荷从P点由静止释放，仅在电场力的作用下两图中的电荷可能均做直线运动 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据等量异种电荷电场分布特点及电场的叠加原理可知，甲图中P点场强小于乙图中P点场强，A正确； B．根据等量异种电荷电势分布特点可知，甲图中，P点的电势为零，乙图中P点的电势大于零，B错误； C．将同一个正电荷从P点移动到O点，甲图中电场力做功为零，乙图中电场力做正功，故甲图电场力的功小于乙图电场力做的功，C正确； D．根据电场的叠加原理可知，甲图中，P点的场强垂直于bd连线，且从P到O逐渐增大，从O到c又逐渐减小，故将一正电荷从P点由静止释放，仅在电场力的作用下，甲图中电荷不可能做直线运动，乙图中，P点的场强方向始终沿ac连线，将一正电荷从P点由静止释放，仅在电场力的作用下，乙图中的电荷会做直线运动，D错误。 故选AC。 第Ⅱ卷 注意事项： 1.用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡上。 2. 本卷共4题，共60分。 9. 用如图甲所示的装置进行“探究加速度与力的关系”。已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz。 （1）下列各示意图所示的力学实验中，与本实验所采用的实验原理相同的是___________ （2）对于该实验，下列说法正确的是___________ A. 要求槽码质量远小于小车质量的目的是使细线上的拉力近似等于槽码重力 B. 使细线平行于轨道的主要目的是使小车可以做匀变速运动 C. 倾斜轨道的目的是使小车在槽码牵引下能够加速下滑 D. 需改变槽码质量打出多条纸带获取数据以减小测量时的偶然误差 （3）某次实验得到如图乙所示的纸带，相邻两计数点之间还有四个点未画出。因某同学不小心将墨汁滴到纸带上，导致B点模糊不清，现测得OA和CD的距离分别为和xCD=10.80cm，可知小车运动的加速度大小为___________m/s2（保留三位有效数字） 【答案】（1）B （2）ABD （3）2.40 【解析】 小问1详解】 探究加速度与力的关系，需要控制小车的质量不变，采用的是控制变量法。 A．探究合力与分力的关系，采用了等效替代法，故A不符合题意； B．探究向心力大小与质量、半径、角速度的半径采用了控制变量法，故B符合题意； C．平抛运动采用了等效替代法，故C不符合题意； D．伽利略的理想斜面实验采用了理想实验法，故D不符合题意。 故选B。 【小问2详解】 A．为了使细线上的拉力近似等于槽码的重力，应要求槽码的质量远小于小车的质量，故A正确； B．使细线平行于轨道的主要目的是使小车受到的合力等于小车的拉力，使小车可以做匀变速运动，故B正确； C．倾斜轨道的目的是为了平衡摩擦力，故C错误； D．实验时改变槽码的质量打出多条纸带获取数据可以减小测量时的偶然误差，故D正确。 故选ABD。 小问3详解】 相邻两计数点之间的时间间隔为 则小车运动的加速度大小为 10. 某物理兴趣小组要测量一电池组的电动势和内阻，实验室提供下列仪器： A．待测电池组（电动势约为3V，内阻约为10Ω） B． 电压表V （量程0~1.5V， 内阻为1000Ω） C． 电流表A（量程为0~3A， 内阻为0.5Ω） D．定值电阻 E、电阻箱R1（0~999.9Ω） F、滑动变阻器R2（0~2000Ω） G、导线及开关 （1）同学们根据提供的器材，设计了如图甲所示的a、b两种测量电路，经讨论后认为a测量电路不合理，应选b测量电路。请说明a测量电路不合理的原因：___________。 （2）选用b图进行实验，将测量数据的单位统一成国际单位，根据记录数据作出如图乙所示的图像（U为电压表的示数，R1为电阻箱的阻值），若测得图线纵截距为b，图线斜率k，则电池组电动势E =_______；内阻r =_______。（忽略系统误差的影响） 【答案】（1）电流表量程过大，电压表量程过小 （2） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 a测量电路不合理的原因是电流表量程过大，电压表量程过小。 【小问2详解】 [1][2]题目要求忽略系统误差的影响（电压表阻值很大，忽略其分流作用），根据闭合电路欧姆定律 整理，可得 结合图像，可知， 解得， 11. 一款能垂直起降的遥控无人机质量m=200kg，发动机的功率最大值Pm =24000W， 最大竖直升力Fm = 3000N ，执行侦察任务时悬停在离地高度h1= 200m的高空。执行任务后需要尽快竖直上升到离地高度超过h2=238.4m的安全区域。忽略空气阻力，g取10m/s2。求： （1）该过程的最大上升速度大小； （2）若执行任务后，无人机立即以最大升力上升，求到达最大功率所用的时间t1； （3）在（2）的基础上，以最大功率继续上升，求到达安全区域需要的时间t2（到达安全区域之前已经达到最大速度）。 【答案】（1） （2）1.6s （3） 【解析】 【小问1详解】 依题意，无人机所受重力与升力等大反向时，具有最大速度，有 解得 【小问2详解】 无人机以最大升力上升，做匀加速直线运动，可得 由牛顿第二定律Fm-mg= ma 又 联立，解得 【小问3详解】 以最大功率的加速过程，有 又 联立，解得 12. 质谱仪可用来对同位素进行分析，其主要由加速电场和直线PQ下方的足够大匀强偏转磁场组成，如图甲所示。某次研究的粒子束是氘核（）和氕核（）组成的，粒子从静止开始经过电场加速后，从边界上的O点垂直于边界进入偏转磁场，氘核最终到达照相底片上的M点，测得O、M间的距离为d，粒子的重力忽略不计，求： （1）若使本次研究的粒子在照相底片上都能检测到，照相底片沿PQ方向的长度L至少多大？ （2）某次研究只分析氘核，但粒子从O点进入磁场时与垂直磁场边界方向存在一个很小的散射角θ（如图乙所示），若使所有粒子在照相底片沿PQ方向上都能检测到，照相底片的长度L'至少多大？ 【答案】（1） （2）（1-cosθ）d 【解析】 【小问1详解】 加速电场中，根据动能定理 匀强磁场中做圆周运动，根据牛顿第二定律 联立得氘核的半径 根据几何关系可知2r=d 氕核的半径 所以使本次研究的粒子在照相底片上都能检测到，照相底片沿PQ方向的长度 可得 【小问2详解】 根据几何关系，距离O点最近的氘核 使所有粒子在照相底片沿PQ方向上都能检测到，照相底片的长度L'=d-d1 可得L'=（1-cosθ）d 13. 磁悬浮列车是通过电磁力牵引列车运行。简化模型如图甲所示，若磁悬浮列车模型的总质量为m，模型底部固定一与其绝缘的单匝矩形金属线框abcd，线框的总电阻为R。用两根足够长水平固定的光滑平行金属导轨PQ、MN模拟列车行驶的轨道，导轨间距为L（和矩形线框的ab边长相等），导轨间存在垂直导轨平面的等间距的交替匀强磁场，相邻两匀强磁场的方向相反、磁感应强度大小均为B，每个磁场宽度与矩形线框的边长ad相等，如图乙所示。将列车模型放置于导轨上，当交替磁场以速度v0向右匀速运动时，列车模型受磁场力由静止开始运动，速度达到时开始匀速运动， 假定列车模型在运动过程中受到的空气阻力大小恒定，不考虑磁场运动时产生的其他影响。 （1）求列车模型所受阻力f的大小； （2）求列车模型匀速运动时，外界在单位时间内需提供的总能量； （3）列车模型匀速运动后，某时刻开始磁场又调整速度，经过t时间后列车模型速度达到，这段时间内磁场运动的位移为d，求此过程列车的位移x车 【答案】（1） （2）- （3） 【解析】 【小问1详解】 当列车向右匀速运动时，感应电动势 回路电流 安培力F安=2BIL 根据题意F安=f 可得 【小问2详解】 金属框中的电功率 克服阻力的功率 外界单位时间提供的能量 【小问3详解】 在t时间内，由动量定理 即 可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$