精品解析：天津市重点校联考2024-2025学年高二下学期期中物理试卷

2024～2025学年度第二学期期中重点校联考 高二物理 第Ⅰ卷（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. 章鱼遇到危险时可将吸入体内的水在极短时间内向后喷出，由此获得一个反冲速度，从而迅速向前逃窜完成自救。假设有一只章鱼吸满水后的总质量为M，且静止悬浮在水中，其一次喷射出质量为m的水，喷射出的水的速度大小为，章鱼体表光滑，则以下说法正确的是（　　） A. 章鱼的反冲推力来源于喷出的水对它的反作用力 B. 喷水的过程中，章鱼和喷出的水组成的系统动量不守恒 C. 喷水的过程中，章鱼和喷出的水组成的系统机械能守恒 D. 章鱼喷水后瞬间逃跑的速度大小为 2. 下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A. 图甲中转动蹄形磁体时，静止的铝框（可绕轴自由转动）会随磁体同向转动 B. 图乙中蹄形磁体靠近自由转动的铜盘时，铜盘转速不变 C. 图丙中磁电式电流表中铝框骨架若用质量相等的塑料框替代效果相同 D. 图丁中磁体从内壁光滑闭合竖直铝管的上端静止释放，磁体做自由落体运动 3. 如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路，当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作，已知线圈面积为，共匝，某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间内，磁感应强度方向向外且由0均匀增大到，此过程中（ ） A. 线框中磁通量变化率为 B. 线框中产生周期性变化的顺时针方向的感应电流 C 边所受安培力方向向左 D. 线框中感应电动势大小为 4. 锤子是常用装修工具。铺木地板时，调整地板之间衔接平整，需要用锤子轻轻敲打；把铁钉钉入坚硬的木板需要用锤子重重敲打。关于两种情况下选用的锤子及理由，以下说法正确的是（　　） A. 钉铁钉时，应选铁锤快速敲打，以获得较大的打击力 B. 钉铁钉时，应选木锤快速敲打，以获得较小的打击力 C. 铺地板时，应选铁锤低速敲打，以获得较小的打击力 D. 铺地板时，应选木锤低速敲打，以获得较大打击力 5. 图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器监测通过电感线圈L中的电流。已知电路中灯泡的电阻R1=6Ω，定值电阻R2=2Ω，电源电动势为6V，内阻不计。闭合开关S使电路处于稳定状态，灯泡发光。在t=0.1s时刻断开开关S，断开开关S前后电流传感器显示电流随时间变化的图像如图乙所示。电流传感器的内阻忽略不计，根据以上信息下列说法中正确的是（　　） A. 可以求出电感线圈的电阻 B. 可以估算出断开开关后流过灯泡的电荷量 C. 可以判断出断开开关后R2两端电压的变化情况 D. 可以判断出断开开关后灯泡不会出现闪亮的现象 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. 为防范和打击利用无线电技术手段进行考试作弊行为，确保普通高考公平顺利进行，各市无线电管理处周密部署，多措并举，全力以赴确保高考期间无线电安全。关于电磁波的发现及应用，下列说法正确的是（ ） A. 红外线波长短，分辨率高，侦察上可用红外线拍摄指纹照片 B. X射线可用于进行人体透视 C. 雷达发出或接收的电磁波受天气影响，在浓雾天能见度低的黑夜不能使用 D. 在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制 7. 如图理想变压器原、副线圈匝数比10:1，R0为定值电阻，R是滑动变阻器，原线圈两端的输入电压，设理想交流电压表V1、V2的示数分别是U1、U2；理想交流电流表A1、A2的示数分别是I1、I2，下列说法正确的是（　　） A. 电压表V2的示数U2=20V B. 滑片P向b端滑动过程中，U2不变，I2变大 C. 滑片P向b端滑动过程中，U1变小，I1变大 D. 通过原、副线圈的交变电流频率比1:1 8. 如图甲所示，在自行车车轮边缘安装小型发电机，可以为车灯提供电能。小型发电机内部结构如图乙所示，转轴一端连接半径r0=1cm的摩擦小轮，摩擦小轮与车轮边缘接触，当车轮转动时，依靠摩擦，车轮带动摩擦小轮转动，从而带动线框转动。已知矩形线框匝数N=100，面积S=10cm2，总电阻R=2Ω，磁极间的磁场可视为磁感应强度B=0.1T的匀强磁场，线框通过电刷与电阻恒为R=2Ω、额定功率P=9W的灯泡相连。一同学某次匀速骑行时，灯泡两端电压随时间变化的规律如图丙所示，下列说法正确的是（ ） A. 线框转到图乙所示位置时，通过线框的磁通量变化率为0 B. 该同学这次骑行速度v=3m/s C. 图丙中的 D 骑行速度超过12m/s，灯泡也不会被烧坏 第Ⅱ卷（共60分） 三、填空题（本题共2小题，每题6分，共12分） 9. 利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系： （1）除图中所示器材外，还需要器材有___________； A.干电池 B.低压交流电源 C.直流电压表 D.多用电表 （2）下列说法正确是___________； A. 变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈 B.变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用 C. 理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同 D. 变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零 （3）由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比应当___________（选填“大于”、“等于”或者“小于”）原、副线圈的匝数比。 10. 在第四次“天宫课堂”中，航天员演示了动量守恒实验．受此启发，某同学用如图甲所示的装置“验证动量守恒定律”，部分实验步骤如下： （1）用螺旋测微器测P、Q上固定的遮光条宽度分别为和．测示数如图乙所示，其读数为________； （2）在调节气垫导轨水平时，开启充气泵，将其中一个滑块轻放在导轨中部后，发现它向右加速运动。此时，可以调节左支点使其高度________（选填“升高”或“降低”），直至滑块能静止在导轨上。 （3）用天平测得、的质量（含遮光条）分别为和。实验时，将两个滑块压缩轻弹簧后用细线栓紧，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电门的时间分别为、。则动量守恒应满足的关系式为________（用、、、、、表示）。 四、解答题（本题共3小题，共48分） 11. 摩托车骑乘人员必须依法佩戴具有防护作用的安全头盔。刘同学利用课余时间对某头盔的安全性能进行测试。如图所示，他在质量m1=0.4kg的头盔中装入质量m2=5.0kg的物块，使头盔从h=3.2m的高处由静止落下，头盔与水平地面发生碰撞后，头盔经过t1=0.05s速度减为零（不反弹）。由于头盔的缓冲，物块经过t2=0.2s速度减为零。取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力，认为物块减速过程中物块与头盔的作用力可看作恒力。求： （1）头盔落地瞬间，物块的动量大小p； （2）在物块的速度减为零的过程中，头盔对物块作用力的大小F； （3）在头盔的速度减为零的过程中，地面对头盔冲量I的大小和方向。 12. 为了探究物体间碰撞特性，设计了如图实验装置。水平直轨道AB、CD和水平传送带平滑无缝连接，两半径均为R=0.4m的四分之一圆周组成的竖直细圆弧管道DEF与轨道CD和足够长的水平直轨道FG平滑相切连接。质量为3m的滑块b与质量为2m的滑块c用轻质弹簧连接，静置于轨道FG上。现有质量m=0.1kg的滑块a以初速度从A处进入，经传送带和DEF管道后，与FG上的滑块b碰撞（时间极短）。已知传送带长L=0.8m，以v=2m/s的速率顺时针转动，滑块a与传送带间的动摩擦因数=0.5，其它摩擦和阻力均不计，各滑块均可视为质点，g=10m/s²。求： （1）物块a到达D点的速度的大小； （2）物块a刚到达与等高的E点时，轨道对物块a的弹力大小； （3）若a、b两物块碰后粘在一起，则在接下来的运动中弹簧的最大弹性势能。 13. 福建舰配备了先进的电磁弹射系统。某学习小组在研究电磁弹射时设计了如图甲所示的装置。两根固定于水平面内足够长的光滑平行金属导轨，间距，导轨区域内存在的竖直向下的匀强磁场。用质量，电阻为的均匀金属丝制成一个直径也为的圆环作为电磁弹射车，圆环水平放在两条直导轨上和两导轨保持良好接触。实验时，将质量的绝缘模型飞机（如图乙）锁定在金属圆环上。计时开始，开关掷向1，与一恒流源接通，使干路电流恒为。金属环从静止开始推动模型飞机一起做匀加速运动，经过后，模型飞机达到起飞速度并立即与金属环解锁，飞离金属环。忽略导轨的电阻，所有摩擦以及圆环可能的形变。求： （1）求圆环接入电路的电阻值和模型飞机的加速时间。 （2）若飞机起飞瞬间将开关立即郑向2，与的电阻接通，求此后电阻上产生的焦耳热。 （3）若飞机起飞瞬间将开关立即掷向3，与的电容器接通，求金属环稳定时的速度。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024～2025学年度第二学期期中重点校联考 高二物理 第Ⅰ卷（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. 章鱼遇到危险时可将吸入体内的水在极短时间内向后喷出，由此获得一个反冲速度，从而迅速向前逃窜完成自救。假设有一只章鱼吸满水后的总质量为M，且静止悬浮在水中，其一次喷射出质量为m的水，喷射出的水的速度大小为，章鱼体表光滑，则以下说法正确的是（　　） A. 章鱼的反冲推力来源于喷出的水对它的反作用力 B. 喷水的过程中，章鱼和喷出的水组成的系统动量不守恒 C. 喷水的过程中，章鱼和喷出的水组成的系统机械能守恒 D. 章鱼喷水后瞬间逃跑的速度大小为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．章鱼喷水过程中对喷出的水有作用力，根据牛顿第三定律，喷出的水对章鱼有反作用力，这就是章鱼反冲运动的推力，故A正确； B．章鱼喷水过程所用的时间极短，内力远大于外力，章鱼和喷出的水组成的系统动量守恒，故B错误； C．在章鱼喷水的过程中，章鱼体内的化学能转化为机械能，系统机械能增加，故C错误； D．以章鱼和喷出的水组成的系统为研究对象，规定章鱼喷水后瞬间逃跑的方向为正方向，由动量守恒定律得 可得章鱼喷水后瞬间逃跑的速度大小为 故D正确。 故选AD。 2. 下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A. 图甲中转动蹄形磁体时，静止的铝框（可绕轴自由转动）会随磁体同向转动 B. 图乙中蹄形磁体靠近自由转动的铜盘时，铜盘转速不变 C. 图丙中磁电式电流表中铝框骨架若用质量相等的塑料框替代效果相同 D. 图丁中磁体从内壁光滑闭合竖直铝管的上端静止释放，磁体做自由落体运动 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据电磁驱动原理，图中当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁体转动的慢，故A正确； B．转动铜盘时，导致铜盘切割磁感线，从而产生感应电流， 出现安培力，由楞次定律可知，产生安培力导致铜盘转动受到阻碍；则B错误； C．磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，铝框中产生感应电流，使线框尽快停止摆动，起到电磁阻尼的作用，若用质量相等的塑料框不会产生感应电流，因此不会产生阻碍效果，C错误； D．磁体在铝管中下落时，铝管产生涡流，对小圆柱产生向上的阻力，所以磁体不是做自由落体运动，D错误。 故选A。 3. 如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路，当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作，已知线圈面积为，共匝，某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间内，磁感应强度方向向外且由0均匀增大到，此过程中（ ） A. 线框中磁通量变化率为 B. 线框中产生周期性变化的顺时针方向的感应电流 C. 边所受安培力方向向左 D. 线框中感应电动势大小为 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据题意可知线框中磁通量变化率为 与线圈匝数无关，故A错误； BD．设电路中总电阻为，根据楞次定律可知磁感应强度向外均匀增大，由楞次定律可得感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里，根据安培定则可知感应电流为顺时针方向，电动势大小为 感应电流大小 可知，线圈中的感应电流为恒定电流而不是周期性变化的。故BD错误； C．当感应电流方向为顺时针时，电流由，根据左手定则判断可知，边所受安培力方向向左。故C正确。 故选C。 4. 锤子是常用装修工具。铺木地板时，调整地板之间衔接平整，需要用锤子轻轻敲打；把铁钉钉入坚硬的木板需要用锤子重重敲打。关于两种情况下选用的锤子及理由，以下说法正确的是（　　） A. 钉铁钉时，应选铁锤快速敲打，以获得较大的打击力 B. 钉铁钉时，应选木锤快速敲打，以获得较小的打击力 C. 铺地板时，应选铁锤低速敲打，以获得较小的打击力 D. 铺地板时，应选木锤低速敲打，以获得较大的打击力 【答案】A 【解析】 【详解】AB．根据动量定理得 解得 钉铁钉时，为了获得较大的打击力F，应选择铁锤快速敲打。选择铁锤是增大锤子的质量m，选择铁锤还可以减小铁锤与铁钉的作用时间t，快速敲打是增加铁锤的初速度v0，A正确，B错误； CD．根据 铺地板时，为了获得较小的打击力F，应该选择木锤低速敲打。选择木锤是为了减小锤子的质量m，选择木锤还可以增加木锤与地板的作用时间t，低速敲打是减小木锤的初速度v0，CD错误。 故选A 5. 图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器监测通过电感线圈L中的电流。已知电路中灯泡的电阻R1=6Ω，定值电阻R2=2Ω，电源电动势为6V，内阻不计。闭合开关S使电路处于稳定状态，灯泡发光。在t=0.1s时刻断开开关S，断开开关S前后电流传感器显示电流随时间变化的图像如图乙所示。电流传感器的内阻忽略不计，根据以上信息下列说法中正确的是（　　） A. 可以求出电感线圈的电阻 B. 可以估算出断开开关后流过灯泡的电荷量 C. 可以判断出断开开关后R2两端电压的变化情况 D. 可以判断出断开开关后灯泡不会出现闪亮的现象 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．开关S闭合且电路稳定时流过线圈L的电流为1.5A，根据欧姆定律可得 代入数据解得 故A正确； B．根据 可知，I-t图像中图线与坐标轴围成的面积表示流过灯泡的电荷量，所以断开开关后流过灯泡的电荷量为 故B正确； C．由图可知，断开开关后流过R2的电流从1.5A减为零，从而可以判断断开开关后R2两端电压的由3V变为零，故C正确； D．由于 故闭合S时，流过线圈的电流大于流过灯泡电流，断开S发生自感现象时，小灯泡会发生闪亮现象，故D错误。 故选ABC。 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. 为防范和打击利用无线电技术手段进行考试作弊行为，确保普通高考公平顺利进行，各市无线电管理处周密部署，多措并举，全力以赴确保高考期间无线电安全。关于电磁波的发现及应用，下列说法正确的是（ ） A. 红外线波长短，分辨率高，侦察上可用红外线拍摄指纹照片 B. X射线可用于进行人体透视 C. 雷达发出或接收的电磁波受天气影响，在浓雾天能见度低的黑夜不能使用 D. 在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制 【答案】BD 【解析】 【详解】A．侦察上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高，故A错误； B．X射线有较强的穿透能力，用来进行人体透视，故B正确； C．电磁波的使用不受天气影响，故雷达在能见度低的黑夜一样使用，故C错误； D．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制，故D正确。 故选BD。 7. 如图理想变压器原、副线圈匝数比10:1，R0为定值电阻，R是滑动变阻器，原线圈两端输入电压，设理想交流电压表V1、V2的示数分别是U1、U2；理想交流电流表A1、A2的示数分别是I1、I2，下列说法正确的是（　　） A. 电压表V2的示数U2=20V B. 滑片P向b端滑动过程中，U2不变，I2变大 C. 滑片P向b端滑动过程中，U1变小，I1变大 D. 通过原、副线圈的交变电流频率比1:1 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由表达式知输入电压有效值为 根据原副线圈与匝数的关系可得 所以电压表V2的示数为，故A错误； BC．滑片P向b端滑动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电压U1不变，则U2不变，I2变大，根据原副线圈电流与匝数的关系可知，I1变大，故B正确，C错误； D．变压器不改变交变电流的频率，所以通过原、副线圈的交变电流频率比1:1，故D正确。 故选BD。 8. 如图甲所示，在自行车车轮边缘安装小型发电机，可以为车灯提供电能。小型发电机内部结构如图乙所示，转轴一端连接半径r0=1cm的摩擦小轮，摩擦小轮与车轮边缘接触，当车轮转动时，依靠摩擦，车轮带动摩擦小轮转动，从而带动线框转动。已知矩形线框匝数N=100，面积S=10cm2，总电阻R=2Ω，磁极间的磁场可视为磁感应强度B=0.1T的匀强磁场，线框通过电刷与电阻恒为R=2Ω、额定功率P=9W的灯泡相连。一同学某次匀速骑行时，灯泡两端电压随时间变化的规律如图丙所示，下列说法正确的是（ ） A. 线框转到图乙所示位置时，通过线框的磁通量变化率为0 B. 该同学这次骑行速度v=3m/s C. 图丙中的 D. 骑行速度超过12m/s，灯泡也不会被烧坏 【答案】AB 【解析】 【详解】A．线框转到图乙所示位置时，线圈平面与磁感线垂直，此时磁通量最大，通过线框的磁通量变化率为0，选项A正确； B．交流电的周期 摩擦小轮边缘的线速度 该同学这次骑行速度v=3m/s 选项B正确； C．感应电动势最大值 图丙中的 选项C错误； D．若骑行速度为12m/s，即线速度变为原来的4倍，则摩擦小轮的角速度变为原来的4倍，根据 感应电动势最大值变为原来的4倍，灯泡两端电压的有效值变为原来的4倍，根据 灯泡的功率变为原来的16倍，灯泡会被烧坏，选项D错误。 故选AB。 第Ⅱ卷（共60分） 三、填空题（本题共2小题，每题6分，共12分） 9. 利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系： （1）除图中所示器材外，还需要的器材有___________； A.干电池 B.低压交流电源 C.直流电压表 D.多用电表 （2）下列说法正确的是___________； A. 变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈 B.变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用 C. 理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同 D. 变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零 （3）由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比应当___________（选填“大于”、“等于”或者“小于”）原、副线圈的匝数比。 【答案】 ①. BD ②. BC ③. 大于 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1]实验中若用干电池变压器不能互感变压，必须要有低压交流电源提供交流电，B需要；需要用多用表测量电压，D需要；综上所述需要的实验器材为BD； （2）[2]A．变压器是通过互感工作，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈，故A错误； B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用，故B正确； C．理想变压器的原副线圈通过铁芯共用同一个磁场，则两线圈的磁通量总是相同，磁通量的变化率也相同，故C正确； D．变压器的原线圈两端电压由发电机提供，则副线圈上不接负载时，原线圈两端的电压不变，故D错误； 故选BC。 （3）[3]根据变压器原理可知原副线圈两端电压之比等于原副线圈两端电压之比，即变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比，实验中由于变压器的铜损、磁损和铁损，导致变压器的铁芯损失一部分的磁通量，所以副线圈上的电压的实际值一般略小于理论值，所以原线圈与副线圈的电压之比一般大于原线圈与副线圈的匝数之比。 10. 在第四次“天宫课堂”中，航天员演示了动量守恒实验．受此启发，某同学用如图甲所示的装置“验证动量守恒定律”，部分实验步骤如下： （1）用螺旋测微器测P、Q上固定的遮光条宽度分别为和．测示数如图乙所示，其读数为________； （2）在调节气垫导轨水平时，开启充气泵，将其中一个滑块轻放在导轨中部后，发现它向右加速运动。此时，可以调节左支点使其高度________（选填“升高”或“降低”），直至滑块能静止在导轨上。 （3）用天平测得、的质量（含遮光条）分别为和。实验时，将两个滑块压缩轻弹簧后用细线栓紧，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电门的时间分别为、。则动量守恒应满足的关系式为________（用、、、、、表示）。 【答案】（1）6.860（6.858-6.862） （2）降低 （3） 【解析】 【小问1详解】 螺旋测微器的精确值为，由图乙可得 小问2详解】 在调节气垫导轨水平时，开启充气泵，将其中一个滑块轻放在导轨中部后，发现它向右加速运动，可知此时左端高，右端低，可以调节左支点使其高度降低，直至滑块能静止在导轨上。 【小问3详解】 两滑块被弹簧弹开后的速度分别为， 若动量守恒，则有 联立可得动量守恒应满足的关系式为 四、解答题（本题共3小题，共48分） 11. 摩托车骑乘人员必须依法佩戴具有防护作用的安全头盔。刘同学利用课余时间对某头盔的安全性能进行测试。如图所示，他在质量m1=0.4kg的头盔中装入质量m2=5.0kg的物块，使头盔从h=3.2m的高处由静止落下，头盔与水平地面发生碰撞后，头盔经过t1=0.05s速度减为零（不反弹）。由于头盔的缓冲，物块经过t2=0.2s速度减为零。取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力，认为物块减速过程中物块与头盔的作用力可看作恒力。求： （1）头盔落地瞬间，物块的动量大小p； （2）在物块的速度减为零的过程中，头盔对物块作用力的大小F； （3）在头盔的速度减为零的过程中，地面对头盔冲量I的大小和方向。 【答案】（1）40kg·m/s （2）250N （3）15.9N·s，方向竖直向上 【解析】 【小问1详解】 由自由落体运动规律有头盔落地瞬间的速度大小为 物块的动量大小为 联立解得 【小问2详解】 由动量定理有 可得 【小问3详解】 由牛顿第三定律得 对头盔，由动量定理有 可得 方向竖直向上。 12. 为了探究物体间碰撞特性，设计了如图实验装置。水平直轨道AB、CD和水平传送带平滑无缝连接，两半径均为R=0.4m的四分之一圆周组成的竖直细圆弧管道DEF与轨道CD和足够长的水平直轨道FG平滑相切连接。质量为3m的滑块b与质量为2m的滑块c用轻质弹簧连接，静置于轨道FG上。现有质量m=0.1kg的滑块a以初速度从A处进入，经传送带和DEF管道后，与FG上的滑块b碰撞（时间极短）。已知传送带长L=0.8m，以v=2m/s的速率顺时针转动，滑块a与传送带间的动摩擦因数=0.5，其它摩擦和阻力均不计，各滑块均可视为质点，g=10m/s²。求： （1）物块a到达D点的速度的大小； （2）物块a刚到达与等高的E点时，轨道对物块a的弹力大小； （3）若a、b两物块碰后粘在一起，则在接下来的运动中弹簧的最大弹性势能。 【答案】（1）3m/s （2）4.25N （3） 【解析】 【小问1详解】 设物块a滑上传送带后一直减速运动，根据牛顿第二定律可得 由运动学公式可得 解得 假设成立，所以物块a到达D点的速度为； 【小问2详解】 物块a由D到E过程中，根据动能定理可得 在E点，根据牛顿第二定律，有 联立解得 【小问3详解】 物块a由D到F过程，根据动能定理可得 物块a、b相碰，根据动量守恒可得 物块a、b、c相互作用至弹簧压缩最大时，根据动量守恒可得 根据系统机械能守恒可得 联立解得弹簧的最大弹性势能为 13. 福建舰配备了先进的电磁弹射系统。某学习小组在研究电磁弹射时设计了如图甲所示的装置。两根固定于水平面内足够长的光滑平行金属导轨，间距，导轨区域内存在的竖直向下的匀强磁场。用质量，电阻为的均匀金属丝制成一个直径也为的圆环作为电磁弹射车，圆环水平放在两条直导轨上和两导轨保持良好接触。实验时，将质量的绝缘模型飞机（如图乙）锁定在金属圆环上。计时开始，开关掷向1，与一恒流源接通，使干路电流恒为。金属环从静止开始推动模型飞机一起做匀加速运动，经过后，模型飞机达到起飞速度并立即与金属环解锁，飞离金属环。忽略导轨的电阻，所有摩擦以及圆环可能的形变。求： （1）求圆环接入电路电阻值和模型飞机的加速时间。 （2）若飞机起飞瞬间将开关立即郑向2，与的电阻接通，求此后电阻上产生的焦耳热。 （3）若飞机起飞瞬间将开关立即掷向3，与的电容器接通，求金属环稳定时的速度。 【答案】（1）2s （2）5.0J （3）5m/s 【解析】 【小问1详解】 金属环在导轨问两段圆弧并联接入电路中，每段圆环的电阻 由串并联关系，侧环接入的总电阻为 故 对金属环和飞机模型整体受力分析，在安培力的作用下做匀加速直线运动，受到安培力为 由牛顿第二定律有 由匀变速直线运动规律有 代入数据得： 【小问2详解】 金属环的动能变成全电路的焦耳热为 环接入电路的电阻和R相同有 则有：. 代入数据得 【小问3详解】 当圆环稳定运动时，设速度为，此时电容器上带的电量为 电容器电量的变化即为道过环的电量为 对圆环，由动量定理有 由以上公式有： 代入数据得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$