精品解析：2025届四川省绵阳市三台中学高三下学期模拟预测考试物理试题

四川三台中学2025届高三模拟预测考试物理试题 考试时间：2025年06月03日 上午 09：00- 10 ： 15 试卷满分：100分 一、单选择题：（本题共7小题，每小题4分，共28分。） 1. 我国首座钍基熔盐实验堆采用钍作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放。吸收中子后会发生的一系列核反应：。已知的半衰期为16万年，某次实验中生成0.5g的。下列说法正确的是（　　） A. 衰变为衰变 B. 比多1个质子 C. 的比结合能小于的比结合能 D. 经过32万年，剩余质量为0.125g 2. 在一水平天花板上用两根等长轻绳悬挂一小球，小球可视为质点。下列四幅图中，剪断其中一根轻绳的瞬间，另一根轻绳上的拉力大小不变的是（　　） A. B. C. D. 3. 篮球投出后经多次曝光得到的照片如图所示，每次曝光的时间间隔相等。篮球受到的空气阻力大小相等，方向始终与速度方向相反，则篮球（　　） A. 速度大小一直在减小 B. 加速度大小先减小后增大 C. 相邻位置的动量变化量一直减小 D. 相邻位置的机械能变化量先增大后减小 4. 两个天体A和B以相同的角速度绕某固定点O做匀速圆周运动，O点位于它们之间的连线上。A的轨道半径大于B，设两者总质量为M，质量中心间的距离为L。下列判断正确的是（　　） A. 天体A的线速度一定小于B B. 天体A的质量一定大于B C. 两天体的运动周期与M、L有关 D. 当M一定时，距离L越大，角速度越大 5. 2025年某科研团队在微观光学模拟实验中，研究激光照射球形水珠后不同波长光线的偏折行为。实验发现，同一入射光束经过水珠后产生不同颜色的出射光，如图中a、b两条光线所示，其中一条为红光，另一条为紫光。关于这两条光线，下列说法中正确的是（　　） A. a光是红光 B. a、b两束光在真空中传播速度不同 C. b光发生衍射能力更弱 D. a光波长比b光短 6. 一列沿x轴传播的简谐波在时刻的波形如图所示，P、Q是在波的传播方向上平衡位置相距1m的两个质点，质点P此时刻恰过平衡位置并沿y轴负方向振动。已知波的周期为6s，则下列说法正确的是（　　） A. 该波沿x轴负方向传播 B. 质点Q第一次到达平衡位置的时间1.5s C. 时，质点Q正在做加速运动 D. 时，质点P刚好运动到处 7. 在某匀强电场中，矩形abcd的四个顶点位于同一平面内，电场线与矩形平面平行，，。已知a、b、d三点电势分别为1V、-1V和5V。一电子以速度从b点出发，方向与bc成夹角，忽略重力，经过一段时间电子恰好经过c点。下列说法中正确的是（　　） A. c点的电势大小为a点的三倍 B. 电子从b点运动到c点所用时间为 C. 场强方向由d指向b D. 电子从b点运动到c点，电场力做功8eV 二、多项选择题：本题共3小题。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。 8. 2025年某高层住宅的智能供电系统采用一套应急交流发电系统，该系统由理想交流发电机与副线圈匝数可调的变压器组成。发电机的线圈可绕轴OO'在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，线圈电阻不计；滑动触头P可在副线圈上下移动，以调节用户端电压。输电线电阻为R0。以下说法中正确的是（　　） A. 当线圈平面与磁场方向垂直时，发电机输出电动势瞬时值为0 B. 若触头P下移，副线圈输出电压增大，输电线电流将减小 C. 若发电机转速减半，用户获得的功率减为原来的 D. 用户数量增加时，为保持用户端电压稳定，应将触头P向下调节 9. 如图甲所示，光滑斜面底端有一固定挡板，轻质弹簧一端固定在挡板上，质量为m的物块P（可视为质点）从斜面上的O点由静止释放，P的加速度大小a随它与O点的距离x变化的关系如图乙所示，图乙中各坐标值均已知，为物块P到O点的最大距离，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是（　　） A. 时，物块P速度最大 B. 物块P运动过程中的最大加速度为 C. 弹簧的最大弹性势能为 D. 物块P的最大动能为 10. 在某物理探究活动中，同学用质量都为m的两个小球分别从地面以不同角度向空中抛出，恰好垂直通过两个窗口。设两次抛射初速度大小均为v0，射出角分别为θ1、θ2，对应的飞行时间分别为t1、t2。两轨迹位于同一竖直平面，忽略空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 两球空中受重力冲量之比为sinθ1∶sinθ2 B. 两球空中动能变化量之比一定为1∶1 C. 水平方向位移满足x=gt1t2 D. 到达h2的小球，同学对球做功更多 三、非选择题：本大题共5小题。共54分 11. 小明同学用气垫导轨装置验证动量守恒定律，如图所示。其中、为两个光电门，它们与数字计时器相连。两个滑块A、B（包含挡光片）质量分别为、，当它们通过光电门时，计时器可测得挡光片挡光的时间。 （1）在正确操作的情况下，先调节气垫导轨水平，单独将A放在的右侧，然后向左轻推一下A，直到它通过光电门的时间________（填“大于”、“等于”、“小于”）它通过光电门的时间； （2）将B静置于两光电门之间，A置于光电门右侧，用手轻推一下A，使其向左运动，与B发生碰撞，观察到滑块A两次通过光电门记录的挡光时间分别为、，滑块B通过光电门记录的挡光时间为，已知两挡光片宽度相同，若、、、、在误差允许范围内满足________（写出关系式，用、、、、表示）则可验证动量守恒定律；若、、在误差允许范围内还满足另一个关系式________（用、、表示）则说明A、B发生的是弹性碰撞。 12. 为了测定电阻丝的精确阻值Rx（阻值约为10Ω），实验室提供了以下器材： A.电源E（电动势4V，内阻不计） B.电流表A1（量程150mA，内阻约5Ω） C.电流表A2（量程20mA，内阻20Ω） D.电压表V（量程15V，内阻10kΩ） E.定值电阻R0（阻值100Ω） F.滑动变阻器R（最大阻值5Ω） G.开关S及导线若干 实验要求： 测量精度尽量高，电表读数不得小于其量程的三分之一，且指针偏转范围较大。 （1）在提供的器材中，需要的是______（填器材序号字母） （2）请补画出电路原理图，标出各器材符号。 （3）通过实验得到多组I1和I2数据，绘制I2与I1的关系图。若图线的斜率为k，则电阻丝的电阻Rx的表达式为Rx__________。 13. 一无人潜水装置基本结构如图所示，主要由长度为l0、横截面积为S的汽缸，光滑轻活塞和压缩空气罐组成。汽缸开口处和距底部处有限位卡口，底部通过一细管与压缩空气罐相连，细管有阀门可控制开关。下水前测得大气温度为T0，压强为p0，此时活塞位于两卡口正中间。潜水装置下潜到水底后检测到水底温度也为T0，下卡口受到活塞压力为F。已知水密度为ρ，重力加速度为g，不计器壁厚度，汽缸与空气罐导热良好，细管体积可忽略不计，则： （1）已知l0<<h，求水底深度h； （2）完成探测后准备上浮，细管上的阀门会自动打开，连通两侧空气。若要使活塞恰好能够离开下限位卡口，求充入汽缸中气体质量与原汽缸中气体质量的比值。 14. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第三象限内，区域I（x<-L）内有方向垂直xOy平面向外的匀强磁场；区域II（-L<x<0）内有一平行纸面且大小、方向均未知的匀强电场（图中未画出）。一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子从点a（-2L，-2L）沿y轴正方向、以大小为v0的初速度开始运动，从点b（-L，-L）沿x轴正方向进入区域II，粒子在电场中运动时间后，从坐标原点进入第一象限，第一象限内存在垂直xOy平面向里的磁场，该磁场内各点的磁感应强度大小B2与横坐标x满足B2=kx（k为大于0的常量）。不计粒子重力，求： （1）区域I内匀强磁场磁感应强度B1的大小； （2）区域II内匀强电场场强E的大小； （3）该粒子在第一象限内运动过程中与y轴的最大距离。 15. 如图所示，倾角θ=37°间距足够长的平行金属导轨，底端接有阻值的电阻，轨道间abdc区域有垂直轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度磁场宽度。一矩形金属框质量m=1kg，长l=1m，宽，AB和CD边的电阻均为1Ω，AC和BD边无电阻。现将金属框如图静止释放，CD进入磁场时恰好作匀速直线运动，以某一速度离开磁场，金属框继续向下运动。已知金属框在运动过程中AB和CD边始终保持与导轨垂直，且与导轨接触良好，不计导轨的电阻，金属框与导轨间的动摩擦因数，重力加速度g取求： （1）金属框静止释放时CD边距ab边的距离x； （2）整个过程中通过电阻R的电荷量q； （3）金属框CD边进入磁场到AB边刚离开磁场的过程中金属框所产生的焦耳热Q。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 四川三台中学2025届高三模拟预测考试物理试题 考试时间：2025年06月03日 上午 09：00- 10 ： 15 试卷满分：100分 一、单选择题：（本题共7小题，每小题4分，共28分。） 1. 我国首座钍基熔盐实验堆采用钍作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放。吸收中子后会发生的一系列核反应：。已知的半衰期为16万年，某次实验中生成0.5g的。下列说法正确的是（　　） A. 衰变为衰变 B. 比多1个质子 C. 的比结合能小于的比结合能 D. 经过32万年，剩余质量为0.125g 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据核反应方程 可知衰变为衰变，选项A错误； B．比多2个质子，少1个中子，选项B错误； C．因反应放出能量，生成物更加稳定，可知的比结合能大于的比结合能，选项C错误； D．经过32万年，即经过两个半衰期，则剩余质量为 选项D正确。 故选D。 2. 在一水平天花板上用两根等长轻绳悬挂一小球，小球可视为质点。下列四幅图中，剪断其中一根轻绳的瞬间，另一根轻绳上的拉力大小不变的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设轻绳与水平天花板的夹角为，由受力分析可知初始时刻满足 剪断其中一根轻绳的瞬间，小球只受重力、未剪断绳子的拉力，将重力沿绳子和垂直于绳子分解后，满足 由以上两式解得 轻绳与水平天花板的夹角为 故选B。 3. 篮球投出后经多次曝光得到的照片如图所示，每次曝光的时间间隔相等。篮球受到的空气阻力大小相等，方向始终与速度方向相反，则篮球（　　） A. 速度大小一直在减小 B. 加速度大小先减小后增大 C. 相邻位置的动量变化量一直减小 D. 相邻位置的机械能变化量先增大后减小 【答案】C 【解析】 【详解】AB．重力与空气阻力的夹角，在上升阶段为锐角，下降阶段为钝角，角度一直在增大，知加速度一直在减小，速度先减小后增大，故AB错误； C．因 知一直减小，故C正确； D．空气阻力做功引起机械能的变化，相邻位置轨迹长度先减小后增大，变化量也先减小后增大，相邻位置的机械能变化量先减小后增大，故D错误。 故选C。 4. 两个天体A和B以相同的角速度绕某固定点O做匀速圆周运动，O点位于它们之间的连线上。A的轨道半径大于B，设两者总质量为M，质量中心间的距离为L。下列判断正确的是（　　） A. 天体A的线速度一定小于B B. 天体A的质量一定大于B C. 两天体的运动周期与M、L有关 D. 当M一定时，距离L越大，角速度越大 【答案】C 【解析】 【详解】A．设两个天体质量分别为、，轨道半径分别为、，角速度为，由于二者角速度相等，则线速度分别为， 则 故选项A错误； B．则由万有引力定律可知 而 可得 故选项B错误； CD．对两个天体有 由几何关系 联立解得 而且 整理可以得到 可知两天体的运动周期与M、L有关且当总质量M一定，L越大，则T越大，角速度越小，故C正确，D错误。 故选C。 5. 2025年某科研团队在微观光学模拟实验中，研究激光照射球形水珠后不同波长光线的偏折行为。实验发现，同一入射光束经过水珠后产生不同颜色的出射光，如图中a、b两条光线所示，其中一条为红光，另一条为紫光。关于这两条光线，下列说法中正确的是（　　） A. a光是红光 B. a、b两束光在真空中传播速度不同 C. b光发生衍射能力更弱 D. a光波长比b光短 【答案】D 【解析】 【详解】A．a、b两条出射光线均在水滴表面发生折射现象，入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，根据折射定律，可知 折射率大则光的频率高，因此a光是紫光，b光是红光，故A错误； B．在真空中传播时，a、b光的速度一样大，故B错误； C．根据光的衍射现象，遇到相同的障碍物，波长越长的光越容易发生明显衍射，因此b光更容易发生明显衍射，故C错误； D．由于光的频率越大，波长越短，因此，故D正确。 故选D。 6. 一列沿x轴传播的简谐波在时刻的波形如图所示，P、Q是在波的传播方向上平衡位置相距1m的两个质点，质点P此时刻恰过平衡位置并沿y轴负方向振动。已知波的周期为6s，则下列说法正确的是（　　） A. 该波沿x轴负方向传播 B. 质点Q第一次到达平衡位置的时间1.5s C. 时，质点Q正在做加速运动 D. 时，质点P刚好运动到处 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题可知此时P点沿y轴负方向振动，根据“上下坡法”，可知波沿x轴正方向传播，故A错误； B．根据题图可得波的波长 则波速 质点Q第一次到达平衡位置的时间，故B错误； C．时，根据“上下坡法”，质点Q正向y轴负方向振动，靠近平衡位置 ，故正在做加速运动，故C正确； D．质点不会随波传播，只会在平衡位置上下振动，故D错误。 故选C。 7. 在某匀强电场中，矩形abcd的四个顶点位于同一平面内，电场线与矩形平面平行，，。已知a、b、d三点电势分别为1V、-1V和5V。一电子以速度从b点出发，方向与bc成夹角，忽略重力，经过一段时间电子恰好经过c点。下列说法中正确的是（　　） A. c点的电势大小为a点的三倍 B. 电子从b点运动到c点所用时间为 C. 场强方向由d指向b D. 电子从b点运动到c点，电场力做功8eV 【答案】A 【解析】 【详解】AC．连接bh，将bd六等分，，ae为等势线，连接cf，由几何知识可知ae与cf平行，则，可知c点的电势大小为a点的三倍，做ae的垂线ag，电场强度的方向由g指向e，如图所示，且ae延长线过bc中点，cf延长线过ad中点； 故A正确C错误； B．由几何知识可知 电子从b点运动到c点所用时间为 故B错误； D．电子从b点运动到c点，电场力做功为 故D错误。 故选A。 二、多项选择题：本题共3小题。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。 8. 2025年某高层住宅的智能供电系统采用一套应急交流发电系统，该系统由理想交流发电机与副线圈匝数可调的变压器组成。发电机的线圈可绕轴OO'在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，线圈电阻不计；滑动触头P可在副线圈上下移动，以调节用户端电压。输电线电阻为R0。以下说法中正确的是（　　） A. 当线圈平面与磁场方向垂直时，发电机输出电动势瞬时值为0 B. 若触头P下移，副线圈输出电压增大，输电线电流将减小 C. 若发电机转速减半，用户获得的功率减为原来的 D. 用户数量增加时，为保持用户端电压稳定，应将触头P向下调节 【答案】AD 【解析】 【详解】A．当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈平面处于中性面位置，此时产生的感应电动势为零，故A正确； B．若触头P下移，副线圈匝数增大，而原线圈的输入电压、原线圈匝数不变，由可知，副线圈输出电压增大，在用户不变时，输电线电流将增大，故B错误； C．发电机产生的感应电动势的最大值为 又, 故发电机线圈的转速减为原来的一半，则有效值变为原来的，而变压器的匝数比不变，故副线圈的电压变为原来的，副线圈的电流也变为原来的，根据可知，用户获得的功率减为原来的，故C错误； D．当用户数目增多时，因用户之间为并联关系，所以用户电阻减小，用户分得的电压减小，为使用户端电压稳定，应增大副线圈两端的电压，根据可知，应增大，即应将触头P向下调节，故D正确。 故选AD。 9. 如图甲所示，光滑斜面底端有一固定挡板，轻质弹簧一端固定在挡板上，质量为m的物块P（可视为质点）从斜面上的O点由静止释放，P的加速度大小a随它与O点的距离x变化的关系如图乙所示，图乙中各坐标值均已知，为物块P到O点的最大距离，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是（　　） A. 时，物块P速度最大 B. 物块P运动过程中的最大加速度为 C. 弹簧的最大弹性势能为 D. 物块P的最大动能为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．在物块沿斜面向下运动的过程中，对物块P进行分析可知，物块先向下做匀加速直线运动，与弹簧接触后，先向下做加速度减小的加速运动，当加速度减小为0时，速度达到最大值，之后在向下做加速度方向变为向上的变减速直线运动，可知时，物块P速度最大，故A错误； B．物块P没有接触弹簧前，对物块分析有 在时，加速度为0，则有 在时，物块的加速度最大，此时有 解得 故B正确； C．物块P没有接触弹簧前，对物块分析有 由于为物块P到O点的最大距离，即在时，物块的速度为0，根据能量守恒定律可知，弹簧的最大弹性势能为 故C正确； D．根据上述可知，时，物块P速度最大，动能最大，根据动能定理有 根据胡克定律可知，弹簧弹力与形变量成正比，利用弹力的平均值可以得到 由于在时，加速度为0，则有 解得 故D正确。 故选BCD。 10. 在某物理探究活动中，同学用质量都为m的两个小球分别从地面以不同角度向空中抛出，恰好垂直通过两个窗口。设两次抛射初速度大小均为v0，射出角分别为θ1、θ2，对应的飞行时间分别为t1、t2。两轨迹位于同一竖直平面，忽略空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 两球空中受重力冲量之比为sinθ1∶sinθ2 B. 两球空中动能变化量之比一定为1∶1 C. 水平方向位移满足x=gt1t2 D. 到达h2的小球，同学对球做功更多 【答案】AC 【解析】 【详解】A．球在空中过程运动的时间 重力冲量 可知球在空中过程重力冲量之比为sinθ1∶sinθ2，故A正确； B．球在空中过程动能变化量大小 可知球在空中过程动能变化量之比为sin2θ1∶sin2θ2，故B错误； C．水平距离 可得 即 竖直方向 与 联立可知水平距离与足球飞行时间满足，故C正确； D．两次运动员对球做功相等，均为，故D错误。 故选AC。 三、非选择题：本大题共5小题。共54分 11. 小明同学用气垫导轨装置验证动量守恒定律，如图所示。其中、为两个光电门，它们与数字计时器相连。两个滑块A、B（包含挡光片）质量分别为、，当它们通过光电门时，计时器可测得挡光片挡光的时间。 （1）在正确操作的情况下，先调节气垫导轨水平，单独将A放在的右侧，然后向左轻推一下A，直到它通过光电门的时间________（填“大于”、“等于”、“小于”）它通过光电门的时间； （2）将B静置于两光电门之间，A置于光电门右侧，用手轻推一下A，使其向左运动，与B发生碰撞，观察到滑块A两次通过光电门记录的挡光时间分别为、，滑块B通过光电门记录的挡光时间为，已知两挡光片宽度相同，若、、、、在误差允许范围内满足________（写出关系式，用、、、、表示）则可验证动量守恒定律；若、、在误差允许范围内还满足另一个关系式________（用、、表示）则说明A、B发生的是弹性碰撞。 【答案】 ①. 等于 ②. ③. 【解析】 【详解】（1）[1]在正确操作的情况下，先调节气垫导轨水平，单独将A放在的右侧，然后向左轻推一下A，直到它通过光电门的时间等于它通过光电门的时间。 （2）[2]滑块A两次经过光电门的速度大小近似等于滑块经过光电门时的平均速度，分别为 ， 滑块B经过光电门的速度为 以向左为正方向，根据动量守恒可得 整理得 [3]若为弹性碰撞，根据机械能守恒可得 结合动量守恒定律 联立可得 则有 12. 为了测定电阻丝的精确阻值Rx（阻值约为10Ω），实验室提供了以下器材： A.电源E（电动势4V，内阻不计） B.电流表A1（量程150mA，内阻约5Ω） C.电流表A2（量程20mA，内阻20Ω） D.电压表V（量程15V，内阻10kΩ） E.定值电阻R0（阻值100Ω） F.滑动变阻器R（最大阻值5Ω） G.开关S及导线若干 实验要求： 测量精度尽量高，电表读数不得小于其量程的三分之一，且指针偏转范围较大。 （1）在提供的器材中，需要的是______（填器材序号字母） （2）请补画出电路原理图，标出各器材符号。 （3）通过实验得到多组I1和I2数据，绘制I2与I1的关系图。若图线的斜率为k，则电阻丝的电阻Rx的表达式为Rx__________。 【答案】（1）ABCEFG （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 [1]因电源电压只有4V，可知电压表的量程过大，可以用已知内阻的电流表与定值电阻串联测电压，不需要电压表D，需要的是ABCEFG。 【小问2详解】 [1]用已知内阻的电流表A2与定值电阻串联测电压，电路采用电流表A1外接测电流，由于待测电阻阻值远大于滑动变阻器最大阻值，滑动变阻器应采用分压接法，实验电路图如图所示 【小问3详解】 [1]由欧姆定律可知 推得 整理得 故I2-I1图线的斜率 解得 13. 一无人潜水装置基本结构如图所示，主要由长度为l0、横截面积为S的汽缸，光滑轻活塞和压缩空气罐组成。汽缸开口处和距底部处有限位卡口，底部通过一细管与压缩空气罐相连，细管有阀门可控制开关。下水前测得大气温度为T0，压强为p0，此时活塞位于两卡口正中间。潜水装置下潜到水底后检测到水底温度也为T0，下卡口受到活塞压力为F。已知水密度为ρ，重力加速度为g，不计器壁厚度，汽缸与空气罐导热良好，细管体积可忽略不计，则： （1）已知l0<<h，求水底深度h； （2）完成探测后准备上浮，细管上的阀门会自动打开，连通两侧空气。若要使活塞恰好能够离开下限位卡口，求充入汽缸中气体质量与原汽缸中气体质量的比值。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由题意可知，在下沉过程中，活塞会到达下卡口 设潜水装置抵达水底时汽缸内压强为，则根据理想气体状态方程有 联立解得 对活塞进行受力平衡分析可得 解得 【小问2详解】 设活塞恰好能够离开下限位卡口时，设汽缸内气体的体积和压强分别为、 根据平衡条件可得 对于充入汽缸中的这部分气体，假设其压强转换为时，体积为 由玻意耳定律 解得得 即充入汽缸中气体质量与原汽缸中气体质量的比值 14. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第三象限内，区域I（x<-L）内有方向垂直xOy平面向外的匀强磁场；区域II（-L<x<0）内有一平行纸面且大小、方向均未知的匀强电场（图中未画出）。一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子从点a（-2L，-2L）沿y轴正方向、以大小为v0的初速度开始运动，从点b（-L，-L）沿x轴正方向进入区域II，粒子在电场中运动时间后，从坐标原点进入第一象限，第一象限内存在垂直xOy平面向里的磁场，该磁场内各点的磁感应强度大小B2与横坐标x满足B2=kx（k为大于0的常量）。不计粒子重力，求： （1）区域I内匀强磁场磁感应强度B1的大小； （2）区域II内匀强电场场强E的大小； （3）该粒子在第一象限内运动过程中与y轴的最大距离。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子的运动轨迹如图所示 由几何关系得粒子在区域I中运动的轨迹半径为 由牛顿第二定律得 解得 【小问2详解】 设匀强电场的水平分量为，竖直分量为，由牛顿第二定律得、 粒子沿x轴、y轴的分运动均为匀变速直线运动，沿x轴方向有 沿y轴方向有 解得， 区域II内匀强电场场强E的大小为 【小问3详解】 粒子经过坐标原点O瞬间，沿x轴方向的分速度大小为 沿y轴方向的分速度大小为 粒子经过O点瞬间的速度大小为 粒子在第一象限内运动过程中，当粒子与y轴距离最大时，粒子沿x轴方向的分速度为0，沿y轴方向的分速度大小为 在y轴方向由动量定理得 而 解得 15. 如图所示，倾角θ=37°间距足够长的平行金属导轨，底端接有阻值的电阻，轨道间abdc区域有垂直轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度磁场宽度。一矩形金属框质量m=1kg，长l=1m，宽，AB和CD边的电阻均为1Ω，AC和BD边无电阻。现将金属框如图静止释放，CD进入磁场时恰好作匀速直线运动，以某一速度离开磁场，金属框继续向下运动。已知金属框在运动过程中AB和CD边始终保持与导轨垂直，且与导轨接触良好，不计导轨的电阻，金属框与导轨间的动摩擦因数，重力加速度g取求： （1）金属框静止释放时CD边距ab边的距离x； （2）整个过程中通过电阻R的电荷量q； （3）金属框CD边进入磁场到AB边刚离开磁场的过程中金属框所产生的焦耳热Q。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设CD边刚进入磁场时金属框的速度为，因金属框恰好匀速进入磁场，由牛顿第二定律得 CD边受到安培力 电路的总电阻 由以上解得CD边刚进入磁场时金属框的速度 从静止释放到CD边刚进入磁场的过程，由动能定理得 解得 【小问2详解】 金属框从CD边刚进入磁场到AB边刚进入磁场过程中做匀速直线运动，运动时间 CD边做切割磁感线运动，回路感应电动势 回路总电阻 通过电阻R的电流 该过程中通过电阻的电量 边刚进入磁场时， 边、边都做切割磁感线运动， 回路感应电动势 其等效电路如图所示 通过、两边的电流相等，其电流 其中 解得 对金属框受力分析，由牛顿第二定律得 解得 即金属框从边进入磁场到边刚离开磁场过程中做匀速直线运动，速度仍为，运动时间 该过程中通过电阻的电量 同理分析得金属框从边离开磁场到边离开磁场过程中做匀速直线运动，速度仍为，与金属框进入磁场过程通过电阻的电量相等，即 则全过程通过电阻的电量 【小问3详解】 边进入磁场到边刚离开磁场过程金属框运动位移 全过程克服摩擦力做功 由（2）可得电阻产生的焦耳热 其中，， 解得 由功能关系得，边进入磁场到边刚离开磁场过程中金属框所产生的焦耳热。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $