精品解析：2025届贵州省贵阳市高三下学期4月联考物理试卷

普通高中教学检测 物理 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。答案写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 下列情境中的对象，处于平衡状态的是（　　） A. 图甲中在轨运行的中国空间站 B. 图乙中骑着自行车正在转弯的骑手 C. 图丙中站在匀速下行扶梯上的顾客 D. 图丁中下落到最低点时的蹦极挑战者 2. 考虑到地球自转的影响，下列示意图中可以表示地球表面P点处重力加速度g方向的是（　　） A. B. C. D. 3. 一足够长轻质弹性细绳左端固定，波源a带动细绳上各点上下做简谐运动，t = 0时刻绳上形成的简谐横波恰好传到位置M，此时绳上b、c两质点偏离各自平衡位置的位移相同，如图所示。已知波源振动周期为T，下列说法正确的是（ ） A. 波源的起振方向竖直向下 B. 此后c比b先运动到平衡位置 C. t = T时，a质点恰好运动到位置M D. t = T时，b、c偏离各自平衡位置的位移仍相同 4. 一群处于n = 5的激发态的氢原子向低能级跃迁时会发出各种频率的光，如果用这些光照射一群处于n = 2的激发态的氢原子，使它们直接向高能级跃迁（未电离），这些氢原子最多会吸收m种频率的光，则m等于（ ） A. 4 B. 6 C. 8 D. 12 5. 如图，方向垂直纸面向里的匀强磁场区域中有一边界截面为圆形的无场区，O为圆形边界的圆心，P、Q为边界上的两点，OP与OQ的夹角为60°。一带电粒子从P点沿垂直磁场方向射入匀强磁场区域后经过时间t从Q点第一次回到无场区，粒子在P点的速度方向与OP的夹角为20°。若磁感应强度大小为B，粒子的比荷为k，不计粒子重力，则t为（　　） A. B. C. D. 6. 某滑板运动员在如图所示的场地进行技巧训练，该场地截面图的左侧A端处的切线竖直，B端右侧有一水平面。该运动员在某次训练时以某一速度从A端冲出，沿竖直方向运动，上升的最大高度为H，回到场地后又以同样大小的速度从B端冲出，上升的最大高度为。若不考虑空气阻力，则该运动员落地点与B的距离为（　　） A. B. C. H D. 2H 7. 如图，A、B、C、D是匀强电场中的四个点，它们位于与电场方向平行的同一平面内。已知，AB与CD所在直线的夹角为，，则该匀强电场的电场强度为（　　） A. B. C. D. 二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 如图，一辆汽车沿凹形路面以不变速率驶向最低位置的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计气体分子间作用力，则胎内气体（　　） A. 对外界做功 B. 向外界放出热量 C. 压强变大 D. 内能增大 9. 沿正方体的棱bc和dd1分别放置两根足够长的通电直导线，其电流方向如图所示。P为棱cd上的一点，若要使P点处的磁感应强度为零，可在空间中再放置一条足够长的通电直导线，则该导线可能（　　） A. 与棱ab平行 B. 与棱bc平行 C. 与bb1d1d面平行 D. 与bb1c1c面平行 10. 如图所示，在水平圆盘圆心O的一侧，沿半径方向放着用轻杆相连的两个物体A和B，A、B的质量均为m，与圆盘的动摩擦因数分别为μA、μB，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现使圆盘在不同的角速度ω下绕过O的竖直轴匀速转动，已知重力加速度为g，则B未发生相对滑动前，其所受的静摩擦力f与ω2的关系图像可能是（　　） A. B. C. D. 三、非选择题：本题共5小题，共57分。 11. 某同学为观察电容器的充放电现象，设计了如图（a）所示的实验电路图。 （1）根据图（a），在答题卡上完成图（b）中的实物图连线。 （2）该同学正确连接电路后，将单刀双掷开关拨到位置“1”，发现电流计指针向右偏转，待指针稳定后把开关迅速拨到位置“2”，观察到电流计的指针_____。（选填正确答案前的序号） ①继续向右偏转，然后保持不变 ②继续向右偏转，然后回到零刻度线 ③向左偏转，然后回到零刻度线 （3）该同学将电容器充电后断开开关，经过一段较长的时间后发现电压表的示数最终为零，原因是_____。 12. 某学习小组用单摆实验装置进行有关力学实验，实验装置如图（a）所示，其中光电门位于悬点的正下方。 （1）该小组先用该装置测量当地重力加速度，操作如下： ①先测出小球直径d； ②测出此时悬点与小球上端的距离l，则单摆的摆长L=_____，然后调整悬点的高度，使小球能正好通过光电门； ③保持细线拉直，使小球在竖直平面内偏离平衡位置一小段距离后静止释放，通过光电计时器记录下小球连续两次经过光电门的时间间隔为t0，则单摆的周期T=_____； ④多次改变细线的长度，重复②③的操作，记录下多组摆长L和对应的周期T； ⑤作出T2L图像，并得到该图像的斜率k=4.05s2/m，则当地重力加速度g=_____m/s2（π29.86，计算结果保留三位有效数字）。 （2）在测出重力加速度g后，该小组继续用此实验装置来验证小球摆动过程中机械能否守恒，操作如下： ①拉直细线，使小球偏离平衡位置； ②测量此时小球球心与其在最低点时球心的距离x，如图（b）所示，然后将小球由静止释放； ③利用光电计时器记录下小球通过光电门的挡光时间t，则小球通过光电门最低点的速度v=_____； ④逐渐增大摆角，重复上述实验步骤。 该小组通过理论分析，小球在摆动过程中，若x=_____（用L、d、t和g表示），则说明小球摆动过程中机械能守恒。该小组对实验数据进行分析后发现，当摆角α小于90º时，在误差范围内上述关系式成立；但摆角α大于90º时，上述关系式明显不成立，说明小球机械能有较大损失，原因是_____。 13. 水晶灯下方的吊坠可以提高灯体的稳定性，其多面棱角的形状使光线在内部多次反射，减少眩光。如图是一种钻石型吊坠的剖面图，∠N=∠P=90º，∠O=120º，N O边和PO边长为2L，在该剖面所在平面内有一束单色光从MN边上的A点射入吊坠，经折射后恰好射到NO中点，已知AN=L，入射角i=45º，光在真空中传播速度为c．求： （1）吊坠对该单色光的折射率； （2）通过计算，判断该束光在NO面否会发生全反射； （3）光在吊坠中传播的时间（当光在界面发生折射时，不考虑其反射光线）。 14. 如图所示，光滑水平面上放置有一质量为M的匀质长方体物块P，从P右端截取任意一部分长方体作为物块Q，将Q静置于P左侧某位置。对Q施加一水平拉力，经时间t，Q运动的位移为L。之后保持拉力大小不变，方向迅速在竖直面内逆时针旋转角度60°，Q继续运动2.5L后撤去该力，一段时间后，Q与P发生正碰并粘在一起。已知拉力大小与Q重力之比为定值，重力加速度大小为g。求： （1）该拉力大小与Q的重力大小之比； （2）撤去拉力时，物块Q的速度大小； （3）截取的物块Q质量为多大时，Q与P碰撞损失的机械能最大？并求此最大值。 15. 图（a）为某游乐园的U形过山车，一兴趣小组为了研究该过山车的电磁制动过程，搭建了如图（b）所示的装置进行研究。该装置由间距L=1m的固定水平长直平行轨道和左右两边的弧形平行轨道平滑连接组成，在水平轨道中部间距为d=0.45m的两虚线之间有B=0.4T、方向竖直向上的匀强磁场。用质量m=0.24kg的“”型导体框模拟过山车，导体框与轨道间绝缘，其ab、cd、ef边的长度均为L=1m，电阻阻值均为R=0.1Ω，它们之间相邻间距均为0.5m，导体框其余部分电阻不计。现将导体框从左侧弧形轨道上由静止释放，释放时导体框重心到水平轨道的高度h=1.25m。已知重力加速度大小g=10m/s2，不计导体框与轨道间的摩擦和空气阻力，导体框运动过程中始终未脱离轨道。求： （1）ab边即将进入磁场时导体框的速度大小； （2）ab边即将离开磁场时导体框的速度大小； （3）导体框运动全过程中，cd边产生的热量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 普通高中教学检测 物理 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。答案写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 下列情境中的对象，处于平衡状态的是（　　） A. 图甲中在轨运行的中国空间站 B. 图乙中骑着自行车正在转弯的骑手 C. 图丙中站在匀速下行扶梯上的顾客 D. 图丁中下落到最低点时的蹦极挑战者 【答案】C 【解析】 【详解】A．图甲中在轨运行的中国空间站绕地球做匀速圆周运动，不是平衡状态，选项A错误； B．图乙中骑着自行车正在转弯的骑手做曲线运动，不是平衡状态，选项B错误； C．图丙中站在匀速下行扶梯上顾客处于平衡状态，选项C正确； D．图丁中下落到最低点时的蹦极挑战者速度为零，但是加速度不为零，不是平衡状态，选项D错误。 故选C。 2. 考虑到地球自转的影响，下列示意图中可以表示地球表面P点处重力加速度g方向的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】P点处万有引力指向地心，充当合力，是平行四边形对角线，随地球自转的向心力指向地轴，根据 可得 故重力加速度g的方向在PO连线的左下方。 故选D。 3. 一足够长的轻质弹性细绳左端固定，波源a带动细绳上各点上下做简谐运动，t = 0时刻绳上形成的简谐横波恰好传到位置M，此时绳上b、c两质点偏离各自平衡位置的位移相同，如图所示。已知波源振动周期为T，下列说法正确的是（ ） A. 波源的起振方向竖直向下 B. 此后c比b先运动到平衡位置 C. t = T时，a质点恰好运动到位置M D. t = T时，b、c偏离各自平衡位置的位移仍相同 【答案】B 【解析】 【详解】A．由同侧法可知，波向左传播，故时刻，M即将向上振动，根据各质点的起振方向与振源的起振方向相同，可知波源的起振方向竖直向上，故A错误； B．根据同侧法可知时刻，b质点正在向上振动，c质点正在向下振动，故此后c比b先运动到平衡位置，故B正确； C．各质点在自己的平衡位置上下振动，并不随波迁移，故C错误； D．根据同侧法可知时刻，b质点正在向上振动，c质点正在向下振动，时刻两质点位移相同，但振动方向不同，规定向上为正，则时刻，c质点位移为负，b质点位移为正，b、c偏离各自平衡位置的位移不同，故D错误。 故选B。 4. 一群处于n = 5的激发态的氢原子向低能级跃迁时会发出各种频率的光，如果用这些光照射一群处于n = 2的激发态的氢原子，使它们直接向高能级跃迁（未电离），这些氢原子最多会吸收m种频率的光，则m等于（ ） A. 4 B. 6 C. 8 D. 12 【答案】B 【解析】 【详解】如图为氢原子能级图，一群处于n = 5的激发态的氢原子向低能级跃迁时会发出种不同频率的光； 用这些光照射一群处于n = 2的激发态的氢原子，使它们直接向高能级跃迁（未电离），会有以下三种情况： （1）处于n = 2能级的氢原子时，可能出现从n = 2能级跃迁到n = 3、n = 4和n = 5能级共三种情况； （2）处于n = 3能级的氢原子时，可能出现从n = 3能级跃迁到n = 4和n = 5能级共两种情况； （3）处于n = 4能级的氢原子时，从n = 4能级跃迁到n = 5能级一种情况； 则吸收光的频率的种数m = 3＋2＋1 = 6种。 故选B。 5. 如图，方向垂直纸面向里的匀强磁场区域中有一边界截面为圆形的无场区，O为圆形边界的圆心，P、Q为边界上的两点，OP与OQ的夹角为60°。一带电粒子从P点沿垂直磁场方向射入匀强磁场区域后经过时间t从Q点第一次回到无场区，粒子在P点的速度方向与OP的夹角为20°。若磁感应强度大小为B，粒子的比荷为k，不计粒子重力，则t为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】粒子在磁场中运动轨迹如图所示 由图结合几何关系可知，轨迹的圆心角为 根据牛顿第二定律可得 粒子在磁场中运动的周期为 所以 故选C。 6. 某滑板运动员在如图所示的场地进行技巧训练，该场地截面图的左侧A端处的切线竖直，B端右侧有一水平面。该运动员在某次训练时以某一速度从A端冲出，沿竖直方向运动，上升的最大高度为H，回到场地后又以同样大小的速度从B端冲出，上升的最大高度为。若不考虑空气阻力，则该运动员落地点与B的距离为（　　） A. B. C. H D. 2H 【答案】D 【解析】 【详解】运动员在某次训练时以某一速度从A端冲出，沿竖直方向运动，上升的最大高度为H，则有 以同样大小的速度从B端冲出，上升的最大高度为，则竖直方向有、 水平方向有 联立解得 故选D。 7. 如图，A、B、C、D是匀强电场中的四个点，它们位于与电场方向平行的同一平面内。已知，AB与CD所在直线的夹角为，，则该匀强电场的电场强度为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据可知AB沿电场线方向的投影与CD沿电场线方向的投影之比为，则 解得 即电场线方向沿AB方向，该匀强电场的电场强度为 故选A。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 如图，一辆汽车沿凹形路面以不变的速率驶向最低位置的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计气体分子间作用力，则胎内气体（　　） A. 对外界做功 B. 向外界放出热量 C. 压强变大 D. 内能增大 【答案】BC 【解析】 【详解】ABD．一辆汽车沿凹形路面以不变的速率驶向最低位置的过程中，由于汽车处于超重状态，汽车与地面间的压力增大，所以胎内气体体积减小，外界对气体做功；由于胎内气体温度不变，则气体内能不变，根据热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，故AD错误，B正确； C．由于胎内气体温度不变，根据玻意耳定律，由于胎内气体体积减小，可知胎内气体压强变大，故C正确。 故选BC。 9. 沿正方体的棱bc和dd1分别放置两根足够长的通电直导线，其电流方向如图所示。P为棱cd上的一点，若要使P点处的磁感应强度为零，可在空间中再放置一条足够长的通电直导线，则该导线可能（　　） A. 与棱ab平行 B. 与棱bc平行 C. 与bb1d1d面平行 D. 与bb1c1c面平行 【答案】AD 【解析】 【详解】由右手螺旋定则可知在P处磁感应强度B1为垂直cd边向下，在P点处的磁感应强度B2为垂直cd边向左；故B1 、B2合磁场的方向垂直于cd边斜向左下方，如图所示 ；故要使P点处的磁感应强度为零，则放入的通电直导线产生的磁场的方向应垂直于cd边斜向右上方； A．与ab棱平行，即如在a1b1cd平面内a1b1，电流方向若为b1a1，则产生磁场的磁感性强度B3垂直于平面a1b1cd斜向上，可以使P处的合磁感应强度为零，A对正确； B．与bc棱平行，产生的磁场的磁感性强度B4斜向上或斜向下，但不垂直于cd边，故P处的合磁感应强度不为零，B错误； C．与bb1d1d面平行，无论如何调整电流方向，都不能使之产生的磁场方向在P点垂直于cd边斜向右上方，P点处合磁感应强度不为零，C错误； D．与bb1c1c面平行，当电流方向沿c b1时在P处产生的磁场方向为垂直于cd边斜向右上方；P点处合磁感应强度为零，D正确。 故选AD。 10. 如图所示，在水平圆盘圆心O的一侧，沿半径方向放着用轻杆相连的两个物体A和B，A、B的质量均为m，与圆盘的动摩擦因数分别为μA、μB，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现使圆盘在不同的角速度ω下绕过O的竖直轴匀速转动，已知重力加速度为g，则B未发生相对滑动前，其所受的静摩擦力f与ω2的关系图像可能是（　　） A. B. C. D. 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．在A、B都未滑动前，且轻杆无拉力时，对B物块，则有 即与成正比，且最大静摩擦力为，A正确； BD．由于，若，随着逐渐增大，A受到的静摩擦不足以提供其圆周运动的向心力，即A先滑动时，则有 解得 当弹性杆开始出现拉力，此时，对于A则有 对于B则有 联立解得 由此可知，在的图像中，其斜率变大，B正确，D错误； C．若较小时，B的静摩擦力达到最大时，在B的摩擦力未达到最大时，且细杆间无弹力，则有 此时与成正比，随着增大，静摩擦力达到最大时，不再发生变化，其余向心力有杆的弹力提供，即为，C正确。 故选ABC。 三、非选择题：本题共5小题，共57分。 11. 某同学为观察电容器的充放电现象，设计了如图（a）所示的实验电路图。 （1）根据图（a），在答题卡上完成图（b）中的实物图连线。 （2）该同学正确连接电路后，将单刀双掷开关拨到位置“1”，发现电流计指针向右偏转，待指针稳定后把开关迅速拨到位置“2”，观察到电流计的指针_____。（选填正确答案前的序号） ①继续向右偏转，然后保持不变 ②继续向右偏转，然后回到零刻度线 ③向左偏转，然后回到零刻度线 （3）该同学将电容器充电后断开开关，经过一段较长的时间后发现电压表的示数最终为零，原因是_____。 【答案】（1） （2）③ （3）电容器通过电压表放电了 【解析】 【小问1详解】 根据电路图连接实物图，如图所示 【小问2详解】 开关S接1，电容器充电，电容器上极板带正电，通过微安表的电流方向从左往右，微安表指针向右偏转，稳定后，充电完成，微安表示数减为0，开关S接2，电容器放电，电容器上极板带正电，通过微安表的电流方向从右往左，则微安表指针向左偏转后示数逐渐减小，故选③。 【小问3详解】 用电压表接在电容器两端测量电压，发现读数缓慢减小，说明电压表的内阻不是无穷大，电容器通过电压表在缓慢放电，放电结束后电压表示数为0。 12. 某学习小组用单摆实验装置进行有关力学实验，实验装置如图（a）所示，其中光电门位于悬点的正下方。 （1）该小组先用该装置测量当地重力加速度，操作如下： ①先测出小球的直径d； ②测出此时悬点与小球上端的距离l，则单摆的摆长L=_____，然后调整悬点的高度，使小球能正好通过光电门； ③保持细线拉直，使小球在竖直平面内偏离平衡位置一小段距离后静止释放，通过光电计时器记录下小球连续两次经过光电门的时间间隔为t0，则单摆的周期T=_____； ④多次改变细线的长度，重复②③的操作，记录下多组摆长L和对应的周期T； ⑤作出T2L图像，并得到该图像的斜率k=4.05s2/m，则当地重力加速度g=_____m/s2（π29.86，计算结果保留三位有效数字）。 （2）在测出重力加速度g后，该小组继续用此实验装置来验证小球摆动过程中机械能是否守恒，操作如下： ①拉直细线，使小球偏离平衡位置； ②测量此时小球球心与其在最低点时球心的距离x，如图（b）所示，然后将小球由静止释放； ③利用光电计时器记录下小球通过光电门的挡光时间t，则小球通过光电门最低点的速度v=_____； ④逐渐增大摆角，重复上述实验步骤。 该小组通过理论分析，小球在摆动过程中，若x=_____（用L、d、t和g表示），则说明小球摆动过程中机械能守恒。该小组对实验数据进行分析后发现，当摆角α小于90º时，在误差范围内上述关系式成立；但摆角α大于90º时，上述关系式明显不成立，说明小球机械能有较大损失，原因是_____。 【答案】（1） ①. l+ ②. 2t0 ③. 9.74 （2） ①. ②. ③. 小球先做自由落体运动，在细线绷直的瞬间有动能损失 【解析】 【小问1详解】 [1]单摆的摆长应为摆线长l加上小球的半径，即 [2]由于摆球一个周期内两次经过最低点，结合题意小球连续两次经过光电门的时间间隔为t0，则有 解得单摆的周期为 [3]根据单摆的周期公式 可得 故在图像中，其斜率 解得 【小问2详解】 [1]由题可知，小球通过最低点的速度为 [2]如图所示 由几何知识可得 则 故有 解得 若小球摆动过程中机械能守恒，则有 其中 联立解得 [3]小球刚开始做自由落体运动，细线绷紧的瞬间损失一部分机械能，因此整个过程机械能不再守恒。 13. 水晶灯下方的吊坠可以提高灯体的稳定性，其多面棱角的形状使光线在内部多次反射，减少眩光。如图是一种钻石型吊坠的剖面图，∠N=∠P=90º，∠O=120º，N O边和PO边长为2L，在该剖面所在平面内有一束单色光从MN边上的A点射入吊坠，经折射后恰好射到NO中点，已知AN=L，入射角i=45º，光在真空中传播速度为c．求： （1）吊坠对该单色光的折射率； （2）通过计算，判断该束光在NO面是否会发生全反射； （3）光在吊坠中传播的时间（当光在界面发生折射时，不考虑其反射光线）。 【答案】（1） （2）会在NO面发生全反射 （3） 【解析】 小问1详解】 设该单色光进入吊坠折射角为r，则 可得r=30° 吊坠对该单色光的折射率 【小问2详解】 该单色光在吊坠中的临界角为C，则 可得C=45° 而单色光射到NO面的入射角为60°，所以该束光会在NO面发生全反射。 【小问3详解】 设该光在吊坠中的传播速度为v，则 可得 由几何关系可知，该单色光将在MP面上关于OM轴与A点对称的A′点处射出吊坠，光在吊坠中传播的路径长度 光在吊坠中传播的时间 14. 如图所示，光滑水平面上放置有一质量为M的匀质长方体物块P，从P右端截取任意一部分长方体作为物块Q，将Q静置于P左侧某位置。对Q施加一水平拉力，经时间t，Q运动的位移为L。之后保持拉力大小不变，方向迅速在竖直面内逆时针旋转角度60°，Q继续运动2.5L后撤去该力，一段时间后，Q与P发生正碰并粘在一起。已知拉力大小与Q重力之比为定值，重力加速度大小为g。求： （1）该拉力大小与Q的重力大小之比； （2）撤去拉力时，物块Q的速度大小； （3）截取的物块Q质量为多大时，Q与P碰撞损失的机械能最大？并求此最大值。 【答案】（1） （2） （3）m=M−m， 【解析】 【小问1详解】 拉力大小与Q的重力大小之比为k，Q的质量为m，在水平拉力作用时的加速度为a，由牛顿第二定律可得 由运动学规律可得 联立解得 【小问2详解】 设撤去拉力时，物块Q的速度大小为v，根据动能定理 解得 【小问3详解】 设Q与P碰撞后，两者的速度大小为v′，根据动量守恒定律mv=Mv′ 碰撞损失的机械能 联立解得 由数学知识可知，当m=M−m时，E损有最大值，即时，损失的机械能最大为 15. 图（a）为某游乐园的U形过山车，一兴趣小组为了研究该过山车的电磁制动过程，搭建了如图（b）所示的装置进行研究。该装置由间距L=1m的固定水平长直平行轨道和左右两边的弧形平行轨道平滑连接组成，在水平轨道中部间距为d=0.45m的两虚线之间有B=0.4T、方向竖直向上的匀强磁场。用质量m=0.24kg的“”型导体框模拟过山车，导体框与轨道间绝缘，其ab、cd、ef边的长度均为L=1m，电阻阻值均为R=0.1Ω，它们之间相邻间距均为0.5m，导体框其余部分电阻不计。现将导体框从左侧弧形轨道上由静止释放，释放时导体框重心到水平轨道的高度h=1.25m。已知重力加速度大小g=10m/s2，不计导体框与轨道间的摩擦和空气阻力，导体框运动过程中始终未脱离轨道。求： （1）ab边即将进入磁场时导体框的速度大小； （2）ab边即将离开磁场时导体框的速度大小； （3）导体框运动全过程中，cd边产生的热量。 【答案】（1）5m/s （2）3m/s （3）0.98J 【解析】 【小问1详解】 设ab边刚进入磁场时的速度大小为，从静止释放到ab边即将进入磁场过程中由机械能守恒有 代入数据解得 【小问2详解】 导体框ab边在磁场中运动时，由串并联关系可知导体框的总电阻为 设ab边在磁场中的瞬时速度为时，ab边产生的感应电动势为 此时ab边中的电流为 ab受到的安培力为 联立可得ab受到的安培力为 设ab边刚出磁场时的速度大小为，把ab边进磁场到出磁场的这段时间t看成由若干小段极短的时间t组成，在每一小段时间t内，可认为ab边受到的安培力F1、F2、…、Fn是不变的，根据动量定理，有 联立有 代入数据得 【小问3详解】 由第二问分析 可知，线框每条边通过磁场区时，速度改变量 由此可知，cd刚离开磁场区域时速度 故ef无法离开磁场区域，即导体框末速度为 设ab边在通过磁场区域时，导体框产生的热量为ΔQ1，根据能量守恒，有 此过程导体框的等效电路如图1 设ab边中的瞬时电流为i，cd边产生的热量为Q1，有 即 设cd边在通过磁场区域时，导体框产生的热量为ΔQ2，根据能量守恒，有 此过程导体框的等效电路如图2 设cd边产生的热量为，有 即 设cd边在磁场中运动时，导体框产生的热量为ΔQ3，根据能量守恒，有 此过程导体框的等效电路如图3 设cd边产生的热量为Q3，同理 联立解得导体框运动全过程中，cd边产生的热量为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$