精品解析：2025届云南省普洱市第一中学高三下学期第三次高考模拟物理试卷

普洱市第一中学2024-2025学年高三下学期第三次高考模拟 物理试卷 注意事项： 1.答卷前，考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在答题卡上，并认真核准条形码上的姓名、准考证号、考场号、座位号及科目，在规定的位置贴好条形码。 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，用黑色碳素笔将答案写在答题卡上。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、单选题（本大题共7小题，共计28分） 1. 核电池可通过半导体换能器，将放射性同位素衰变过程释放的能量转变为电能。一静止的核衰变为核和新粒子，并释放出γ光子。已知、的质量分别为、，下列说法正确的是（　　） A. 的衰变方程为 B. 释放的核能转变为的动能、新粒子的动能和γ光子能量 C. 核反应过程中的质量亏损为 D. 核反应过程中释放的核能为 2. 如图所示，在竖直平面内有一半圆形轨道，圆心为O。一小球（可视为质点）从与圆心等高的圆形轨道上的A点以速度水平向右抛出，落于圆轨道上的C点。已知OC的连线与OA的夹角为，重力加速度为，则小球从A运动到C的时间为（，）（　　） A. 4s B. 6s C. 8s D. 3s 3. 一质点做匀速圆周运动，其线速度大小为4m/s，周期为4s，则（　　） A. 角速度为0.5rad/s B. 转速为0.25r/s C. 运动轨迹的半径为1m D. 频率为0.5Hz 4. 2024年9月19日，我国成功发射第五十九颗、六十颗北斗导航卫星。该组卫星属于中圆地球轨道（MEO）卫星，是我国北斗三号全球卫星导航系统建成开通后发射的第二组MEO卫星。北斗导航系统中的中圆地球轨道卫星轨道高度h1，其轨道周期为地球自转周期的一半，环绕地球做圆周运动的线速度为v1，角速度为ω1。这种轨道的卫星相对地球表面有适当的运动速度，能够较好地覆盖全球。地球静止轨道卫星相对地球静止，位于赤道上空h2高处，环绕地球的线速度为v2，角速度为ω2。下列说法错误的是（　　） A. B. C. D. 赤道平面的中圆轨道卫星一天内能到达赤道上任何位置的正上方 5. 如图所示，神舟十三号飞船返回大气层后，在某一阶段打开了降落伞。打开降落伞后，在空气阻力作用下，飞船先减速、后匀速下降。不计空气对飞船的阻力，下列关于飞船的机械能变化的说法正确的是（　　） A. 匀速下降时，飞船的机械能守恒 B. 匀速下降时，飞船的机械能的减少量等于重力对飞船做的功 C. 减速下降时，飞船的机械能的减少量等于合力对飞船做的功 D. 减速下降时，飞船的机械能的减少量等于降落伞克服空气阻力做的功 6. 如图，一带正电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直平面（纸面）内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知（　　） A. Q点的电势比P点高 B. 油滴在Q点的加速度大小比它在P点小 C. 油滴在Q点的电势能比它在P点的大 D. 油滴在Q点的动能比它在P点的大 7. 如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 该振子的振幅为16cm B. 时，振子的位移为4cm C. 到的时间内，振子的加速度逐渐增大 D. 到的时间内，振子通过的路程为1.8m 二、多选题（本大题共3小题，共计15分） 8. 卡诺循环是只有两个热源的简单循环。如图所示是卡诺循环的图像，卡诺循环包括四个过程：等温过程；绝热膨胀过程：等温过程；绝热压缩过程。整个过程中封闭气体可视为理想气体，下列说法正确的是（　　） A. 过程，气体对外界做功 B. 过程，气体吸收热量 C. 过程温度为，过程温度为，则 D. 过程气体对外做功为，过程外界对气体做功为，则 9. 如图，一匝数为100匝的固定矩形线圈abcd，其面积为0.01m2，线圈所在空间内存在与线圈平面垂直且均匀分布的磁场，磁感应强度随时间变化规律为（T）。线圈两端接一原副线圈匝数n1:n2:n3=3:1:2的理想变压器。断开开关S2、闭合开关S1时，电流表示数为1A；断开开关S1、闭合开关S2时，电流表示数也为1A。已知R1=1Ω，导线电阻不计。则（　　） A. 线框产生的感应电动势（V） B. 矩形线圈abcd的电阻r=1Ω C. 电阻R2=2Ω D. S1、S2均闭合时，电流表示数为A 10. 如图所示，半径为的竖直光滑圆弧轨道与光滑水平轨道相切，质量均为的小球用轻杆连接，置于圆弧轨道上，位于圆心的正下方，与点等高，某时刻将它们由静止释放，最终在水平面上运动.下列说法中正确的是（ ） A. 下滑过程中重力对做功的功率一直增大 B. 当滑到圆弧轨道最低点时的速度为 C. 整个过程中轻杆对做的功为mgR D. 下滑过程中的机械能增加 三、非选择题（本大题共5小题） 11. 图甲是某研究性学习小组探究“小车质量一定时加速度与力的关系”的实验装置，手机固定在小车上，在倾斜轨道上等间距d依次摆放三粒钕磁粒，智能手机的磁感应强度传感器可以显示在远离磁粒时磁感应强度变弱，靠近时变强，最近时出现峰值。用细绳连接小车和钩码，小车在细绳拉力下做匀加速直线运动。打开智能手机的磁感应强度传感器，由静止释放小车依次经过三个小磁粒，手机显示磁感应强度的变化图像如图乙，记录手机依次驶过间距均为d的时间分别为t1、t2，计算出加速度。改变钩码个数n重复实验，记录数据填入表格。回答下列问题： n 1 2 3 4 a/（m·s-2） 0.334 0.665 1.011 1.338 （1）为减小实验误差，下列说法正确的是______。 A.本实验轨道倾斜是为了平衡摩擦力 B.细绳不需要平行于轨道 C.钩码质量m需要远小于小车及手机总质量M （2）由实验测量数据可得加速度表达式为______（用符号d、t1、t2表示）。 （3）根据表格中数据在图丙上补描第三组数据点并绘制图像 ______，由图像可得在误差允许的范围内，小车质量一定时加速度与力成______（填“正比”或“反比”）。 12. 为测量电源的电动势和内阻，实验小组找到如下实验器材：待测电源（电动势约）；电流表A（量程3A，内阻约0.1Ω）；电压表V（量程3V，内阻）；电阻箱R（）；滑动变阻器R1（）；开关、导线若干。主要操作步骤如下： （1）将电压表和电阻箱串联改装成量程更大的电压表，为使改装后的电压表量程为，电阻箱的阻值应调为______。 （2）设计如图甲所示的实验电路，闭合开关S后，改变滑动变阻器的阻值，得到多组电压表示数和对应的电流表示数。某次实验时，电压表指针位置如图乙所示，此时电压表的示数为______V。 （3）若实验中电压表分流可以忽略，待测电源电动势用表示，内阻用表示，则电压表示数与电流表示数满足的关系式为：______（用、、表示）。 （4）根据记录的数据，在坐标纸上作出图像如图丙所示，可得电源电动势______V，电源内阻______。（计算结果均保留3位有效数字） 13. 如图所示为某容器的截面，容器的高度和底边的长度都为L，截面右上方某处固定一能发射单色光的点光源S。开始时容器内为真空，容器底部形成阴影，阴影的左边缘恰好在容器内左下角M点。现将容器内装满某种液体，容器底部阴影长度变为，不考虑光的反射。 （1）求液体对该单色光的折射率； （2）已知光在真空中的传播速度为c，求装满液体后容器内最右侧的光线在液体中传播到容器底部所用的时间。 14. 如图1所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1T的匀强磁场。质量为0.5kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v-t图象如图2所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 (1)求金属棒与导轨间的动摩擦因数； (2)求金属棒在磁场中能够达到的最大速率； (3)已知金属棒从进入磁场到速度达到5m/s时通过电阻的电荷量为1.3C，求此过程中电阻产生的焦耳热。 15. 如图甲所示，一个阻值为R、匝数为N的金属螺线管与阻值也为R的定值电阻连接成闭合回路，定值电阻的两端用导线与平行金属板a、b相连。螺线管的横截面积为S，内有沿轴线向上的匀强磁场，磁感应强度大小B1随时间均匀变化。一质量为、电荷量为的粒子c从金属板a中央由静止释放，经金属板b上的小孔射出时速度为，此后与静止在磁场边界M点、质量为、电荷量为的粒子d发生碰撞，碰撞后结合成一个新的粒子e。粒子e从M点沿半径方向射入边界为圆形的有界匀强磁场中，圆形边界的半径为r，磁感应强度大小，方向垂直于纸面向里。不计粒子重力和粒子c、d间的库仑力。 （1）求粒子e离开圆形有界磁场时偏离入射方向的距离y； （2）若从粒子e进入磁场开始计时，圆形区域的匀强磁场大小不变，方向发生周期性变化，如图乙所示。要使粒子e从边界直径MN的另一端N点飞出，求图乙中T的值和粒子e 从M点运动到N点所需的时间。（已知时，，角度的单位为弧度） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 普洱市第一中学2024-2025学年高三下学期第三次高考模拟 物理试卷 注意事项： 1.答卷前，考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在答题卡上，并认真核准条形码上的姓名、准考证号、考场号、座位号及科目，在规定的位置贴好条形码。 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，用黑色碳素笔将答案写在答题卡上。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、单选题（本大题共7小题，共计28分） 1. 核电池可通过半导体换能器，将放射性同位素衰变过程释放的能量转变为电能。一静止的核衰变为核和新粒子，并释放出γ光子。已知、的质量分别为、，下列说法正确的是（　　） A. 的衰变方程为 B. 释放的核能转变为的动能、新粒子的动能和γ光子能量 C. 核反应过程中的质量亏损为 D. 核反应过程中释放的核能为 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据质量数守恒与电荷数守恒可知，的衰变方程为 故A错误； BD．根据质能方程可知，释放的核能为 释放的核能转变为的动能、新粒子的动能和γ光子能量，故B正确，D错误； C．此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，则为 故C错误。 故选B。 2. 如图所示，在竖直平面内有一半圆形轨道，圆心为O。一小球（可视为质点）从与圆心等高的圆形轨道上的A点以速度水平向右抛出，落于圆轨道上的C点。已知OC的连线与OA的夹角为，重力加速度为，则小球从A运动到C的时间为（，）（　　） A. 4s B. 6s C. 8s D. 3s 【答案】A 【解析】 【详解】小球抛出后做平抛运动，设圆形轨道的半径为R，竖直方向有 水平方向有 解得 故选A。 3. 一质点做匀速圆周运动，其线速度大小为4m/s，周期为4s，则（　　） A. 角速度为0.5rad/s B. 转速为0.25r/s C. 运动轨迹的半径为1m D. 频率为0.5Hz 【答案】B 【解析】 【详解】A．质点做匀速圆周运动，角速度 故A错误； C．运动轨迹的半径 故C错误； B．转速 故B正确； D．频率 故D错误。 故选B。 4. 2024年9月19日，我国成功发射第五十九颗、六十颗北斗导航卫星。该组卫星属于中圆地球轨道（MEO）卫星，是我国北斗三号全球卫星导航系统建成开通后发射的第二组MEO卫星。北斗导航系统中的中圆地球轨道卫星轨道高度h1，其轨道周期为地球自转周期的一半，环绕地球做圆周运动的线速度为v1，角速度为ω1。这种轨道的卫星相对地球表面有适当的运动速度，能够较好地覆盖全球。地球静止轨道卫星相对地球静止，位于赤道上空h2高处，环绕地球的线速度为v2，角速度为ω2。下列说法错误的是（　　） A. B. C. D. 赤道平面的中圆轨道卫星一天内能到达赤道上任何位置的正上方 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据万有引力提供向心力有， 可得， 所以 故A错误，符合题意； B．静止轨道卫星的周期等于地球自转周期，则， 所以 故B正确，不符合题意； C．由于， 所以 故C正确，不符合题意； D．中圆轨道卫星相对于地球一天多转一圈，故D正确，不符合题意。 故选A。 5. 如图所示，神舟十三号飞船返回大气层后，在某一阶段打开了降落伞。打开降落伞后，在空气阻力作用下，飞船先减速、后匀速下降。不计空气对飞船的阻力，下列关于飞船的机械能变化的说法正确的是（　　） A. 匀速下降时，飞船的机械能守恒 B. 匀速下降时，飞船的机械能的减少量等于重力对飞船做的功 C. 减速下降时，飞船的机械能的减少量等于合力对飞船做的功 D. 减速下降时，飞船的机械能的减少量等于降落伞克服空气阻力做的功 【答案】B 【解析】 【详解】A．机械能是动能与势能的总和，飞船匀速下降时，动能不变，重力势能减小，飞船的机械能减小，故A错误； B．匀速下降时，飞船受重力与其它力平衡，由功能关系知，飞船机械能的减少量等于克服其他力做的功，即等于重力做的功，故B正确； C．减速下降时，飞船的机械能的减少量等于克服其他力做的功，而合力做的功等于飞船动能的变化量，故C错误； D．减速下降时，飞船的机械能的减少量等于克服其他力做的功，而飞船受到的其它力不等于降落伞受到的空气阻力，故D错误。 故选B。 6. 如图，一带正电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直平面（纸面）内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知（　　） A. Q点的电势比P点高 B. 油滴在Q点的加速度大小比它在P点小 C. 油滴在Q点的电势能比它在P点的大 D. 油滴在Q点的动能比它在P点的大 【答案】D 【解析】 【详解】A．轨迹向上弯曲且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称，合力竖直向上，电场力竖直向上，因为油滴带正电，所以电场强度方向竖直向上，Q点的电势比P点低，A错误； B．因为是匀强电场，油滴在Q点的加速度大小与它在P点相等，B错误； C．油滴向上运动时电场力做正功，电势能减小，所以油滴在Q点的电势能比它在P点的小，C错误； D．油滴向上运动时合力做正功，动能增大，所以油滴在Q点的动能比它在P点的大，D正确。 故选D。 7. 如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 该振子的振幅为16cm B. 时，振子的位移为4cm C. 到的时间内，振子的加速度逐渐增大 D. 到的时间内，振子通过的路程为1.8m 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据图乙可知，该弹簧振子的振幅为8cm，故A错误； B．根据图乙可知，该弹簧振子的周期 振子振动方程为 将代入解得 故B正确； C．到的时间内，振子从最大位移处向平衡位置运动，回复力逐渐变小，加速度逐渐变小，故C错误； D．到的时间内，经过了5个周期，经过的路程为 故D错误。 故选B。 二、多选题（本大题共3小题，共计15分） 8. 卡诺循环是只有两个热源的简单循环。如图所示是卡诺循环的图像，卡诺循环包括四个过程：等温过程；绝热膨胀过程：等温过程；绝热压缩过程。整个过程中封闭气体可视为理想气体，下列说法正确的是（　　） A. 过程，气体对外界做功 B. 过程，气体吸收热量 C. 过程温度为，过程温度为，则 D. 过程气体对外做功为，过程外界对气体做功为，则 【答案】AD 【解析】 【详解】A．过程气体体积增大，气体对外界做功，故A正确； B．过程中，等温压缩，外界对气体做功，内能不变，根据热力学第一定律，气体放出热量，故B错误； C．过程温度为T1 ，过程温度为T2，由理想气体状态方程知，压强与体积的乘积越大，温度越高，则T1>T2，故C错误； D．过程和过程都是绝热过程，且气体温度变化大小相同，则内能增加减小量相同，根据热力学第一定律可知，过程气体对外做功为W1 ，过程外界对气体做功为W2，则W1=W2，故D正确。 故选AD。 9. 如图，一匝数为100匝的固定矩形线圈abcd，其面积为0.01m2，线圈所在空间内存在与线圈平面垂直且均匀分布的磁场，磁感应强度随时间变化规律为（T）。线圈两端接一原副线圈匝数n1:n2:n3=3:1:2的理想变压器。断开开关S2、闭合开关S1时，电流表示数为1A；断开开关S1、闭合开关S2时，电流表示数也为1A。已知R1=1Ω，导线电阻不计。则（　　） A. 线框产生的感应电动势（V） B. 矩形线圈abcd的电阻r=1Ω C. 电阻R2=2Ω D. S1、S2均闭合时，电流表示数为A 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据法拉第电磁感应定律，有 依题意，有 联立，可得 （V） 故A错误； B．断开开关S2、闭合开关S1时，有 根据闭合电路欧姆定律，有 解得 故B正确； C．断开开关S1、闭合开关S2时，有 根据欧姆定律，有 故C错误； D．S1、S2均闭合时，电压和电流之比分别为 根据电路有 联立，可得 故D正确。 故选BD。 10. 如图所示，半径为的竖直光滑圆弧轨道与光滑水平轨道相切，质量均为的小球用轻杆连接，置于圆弧轨道上，位于圆心的正下方，与点等高，某时刻将它们由静止释放，最终在水平面上运动.下列说法中正确的是（ ） A. 下滑过程中重力对做功的功率一直增大 B. 当滑到圆弧轨道最低点时的速度为 C. 整个过程中轻杆对做的功为mgR D. 下滑过程中的机械能增加 【答案】BC 【解析】 【详解】对小球，开始速度为零，重力的功率为零，滑至最低点时，重力与速度方向垂直，重力的功率为零，所以重力的功率先增大后减小，故A错误；对两小球组成的系统，在运动过程中机械能守恒，没到达轨道最低点时速度为，根据机械能守恒定律得，解得，故B正确；下滑过程中，的重力势能减少，动能增加量，所以球机械能减少，故D错误；整个过程中，根据动能定理得轻杆对做的功，故C正确. 三、非选择题（本大题共5小题） 11. 图甲是某研究性学习小组探究“小车质量一定时加速度与力的关系”的实验装置，手机固定在小车上，在倾斜轨道上等间距d依次摆放三粒钕磁粒，智能手机的磁感应强度传感器可以显示在远离磁粒时磁感应强度变弱，靠近时变强，最近时出现峰值。用细绳连接小车和钩码，小车在细绳拉力下做匀加速直线运动。打开智能手机的磁感应强度传感器，由静止释放小车依次经过三个小磁粒，手机显示磁感应强度的变化图像如图乙，记录手机依次驶过间距均为d的时间分别为t1、t2，计算出加速度。改变钩码个数n重复实验，记录数据填入表格。回答下列问题： n 1 2 3 4 a/（m·s-2） 0.334 0.665 1.011 1.338 （1）为减小实验误差，下列说法正确的是______。 A.本实验轨道倾斜是为了平衡摩擦力 B.细绳不需要平行于轨道 C.钩码质量m需要远小于小车及手机总质量M （2）由实验测量数据可得加速度表达式为______（用符号d、t1、t2表示）。 （3）根据表格中数据在图丙上补描第三组数据点并绘制图像 ______，由图像可得在误差允许的范围内，小车质量一定时加速度与力成______（填“正比”或“反比”）。 【答案】 ①. AC##CA ②. ③. ④. 正比 【解析】 【详解】（1）[1]A．实验中应使细绳的拉力等于所受外力的合力，可知，实验中需要使轨道倾斜平衡摩擦力，故A正确； B．实验中应使细绳的拉力等于所受外力的合力，可知，实验中需要使细绳平行于轨道，故B错误； C．平衡摩擦力后，对钩码进行分析有 对小车分析有 解得 可知，当满足 时，则有 可知，为了近似求出小车所受外力的合力，钩码的质量m需要远小于小车及手机总质量M，故C正确。 故选AC。 （2）[2]手机依次驶过间距均为d过程的平均速度分别为 ， 由于匀变速直线运动全程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则有 解得 （3）[3]根据表格中数据在图丙上补描第三组数据点，用一条直线将点迹连接起来，使点迹均匀分布在直线两侧，如图所示 [4]根据牛顿第二定律有 解得 由于图像是一条过原点的倾斜的直线，可知，由图像可得在误差允许的范围内，小车质量一定时加速度与力成正比。 12. 为测量电源的电动势和内阻，实验小组找到如下实验器材：待测电源（电动势约）；电流表A（量程3A，内阻约0.1Ω）；电压表V（量程3V，内阻）；电阻箱R（）；滑动变阻器R1（）；开关、导线若干。主要操作步骤如下： （1）将电压表和电阻箱串联改装成量程更大的电压表，为使改装后的电压表量程为，电阻箱的阻值应调为______。 （2）设计如图甲所示的实验电路，闭合开关S后，改变滑动变阻器的阻值，得到多组电压表示数和对应的电流表示数。某次实验时，电压表指针位置如图乙所示，此时电压表的示数为______V。 （3）若实验中电压表分流可以忽略，待测电源电动势用表示，内阻用表示，则电压表示数与电流表示数满足的关系式为：______（用、、表示）。 （4）根据记录的数据，在坐标纸上作出图像如图丙所示，可得电源电动势______V，电源内阻______。（计算结果均保留3位有效数字） 【答案】（1）4000.0 （2）2.30 （3） （4） ①. 8.85（） ②. 2.07（） 【解析】 【小问1详解】 为使改装后的电压表量程为，电阻箱的阻值应调为 【小问2详解】 根据电压表的读数规律，此时电压表的示数为2.30V。 【小问3详解】 若实验中电压表分流可以忽略，根据欧姆定律有 结合上述解得 【小问4详解】 结合上述有 根据图像有， 解得， 13. 如图所示为某容器的截面，容器的高度和底边的长度都为L，截面右上方某处固定一能发射单色光的点光源S。开始时容器内为真空，容器底部形成阴影，阴影的左边缘恰好在容器内左下角M点。现将容器内装满某种液体，容器底部阴影长度变为，不考虑光的反射。 （1）求液体对该单色光的折射率； （2）已知光在真空中的传播速度为c，求装满液体后容器内最右侧的光线在液体中传播到容器底部所用的时间。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）如图所示 设入射角为，折射角为，根据几何关系可得 ， 可得 ， 液体对该单色光的折射率为 （2）根据折射率公式可知，光在介质中的传播速度为 解得 根据几何关系可得，装满液体后容器内最右侧的光线在液体中传播到容器底部所用的时间为 14. 如图1所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1T的匀强磁场。质量为0.5kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v-t图象如图2所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 (1)求金属棒与导轨间的动摩擦因数； (2)求金属棒在磁场中能够达到的最大速率； (3)已知金属棒从进入磁场到速度达到5m/s时通过电阻的电荷量为1.3C，求此过程中电阻产生的焦耳热。 【答案】（1）0.25；（2）8m/s；（3）2.95J 【解析】 【详解】（1）由图2可知，金属棒在0-1s内做初速度为0的匀加速直线运动，1s后做加速度减小的加速运动，可知金属棒第1s末进入磁场。 在0-1s过程中，由图2可知，金属棒的加速度 ① 在这个过程中，沿斜面只有重力的分力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律有 ② 由①②式解得，金属棒与导轨间的动摩擦因数 ③ （2）金属棒在磁场中能够达到的最大速率时，金属棒处于平衡状态，设金属棒的最大速度为 金属棒切割磁感线产生的感应电动势为 ④ 根据闭合回路欧姆定律有 ⑤ 根据安培力公式有 ⑥ 根据平衡条件有 ⑦ 由③④⑤⑥⑦式解得 ⑧ （3）根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律，可得金属棒从进入磁场通过电阻的电荷量为 ⑨ 解得，金属棒在磁场下滑的位移 ⑩ 由动能定理有 ⑪ 此过程中电阻产生的焦耳热等于克服安培力做的功 ⑫ 由⑩⑪⑫式解得，此过程中电阻产生的焦耳热 15. 如图甲所示，一个阻值为R、匝数为N的金属螺线管与阻值也为R的定值电阻连接成闭合回路，定值电阻的两端用导线与平行金属板a、b相连。螺线管的横截面积为S，内有沿轴线向上的匀强磁场，磁感应强度大小B1随时间均匀变化。一质量为、电荷量为的粒子c从金属板a中央由静止释放，经金属板b上的小孔射出时速度为，此后与静止在磁场边界M点、质量为、电荷量为的粒子d发生碰撞，碰撞后结合成一个新的粒子e。粒子e从M点沿半径方向射入边界为圆形的有界匀强磁场中，圆形边界的半径为r，磁感应强度大小，方向垂直于纸面向里。不计粒子重力和粒子c、d间的库仑力。 （1）求粒子e离开圆形有界磁场时偏离入射方向的距离y； （2）若从粒子e进入磁场开始计时，圆形区域的匀强磁场大小不变，方向发生周期性变化，如图乙所示。要使粒子e从边界直径MN的另一端N点飞出，求图乙中T的值和粒子e 从M点运动到N点所需的时间。（已知时，，角度的单位为弧度） 【答案】（1） （2）； 【解析】 【小问1详解】 两粒子发生碰撞，系统动量守恒，有 由电荷守恒定律可知，粒子e的电荷量为-q，质量为2m。进入匀强磁场后做匀速圆周运动，轨迹如图 由几何关系可得 又 联立，解得 ， 由对称性可知 粒子e离开圆形有界磁场时偏离入射方向的距离 【小问2详解】 依题意，要使粒子e从边界直径MN的另一端N点飞出的临界轨迹如图所示 由第二问分析，结合几何关系可得 解得 又 结合乙图，可得 粒子e 从M点运动到N点所需的时间为 考虑到粒子运动的周期性，可知 解得 可得 粒子e 从M点运动到N点所需的时间为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $