精品解析:2025届天津市新华中学高三下学期二模物理试题
2025-08-27
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 高考复习-二模 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 天津市 |
| 地区(市) | 天津市 |
| 地区(区县) | 河西区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.23 MB |
| 发布时间 | 2025-08-27 |
| 更新时间 | 2025-09-04 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-08-27 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53639725.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
2024—2025学年高三年级高考模拟试卷二
物理学科
分为第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)两部分,共100分,用时60分钟。
将自己的姓名、准考号填写在答题卡上。答卷时,考生务必将答案涂写在答题卡上,答在试卷上的无效。考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第I卷
注意事项:
1、每题选出答案后,用铅笔将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。
2、本卷共8题,每题5分,共40分。
一、单选题(每小题给出的四个选项中,只有一个选项是正确的。每小题5分,共25分)
1. 量子论的奠基人普朗克认为,科学的历史不仅是一连串的事实、规则和随之而来的数学描述,它也是一部概念的历史。下列描述正确的是( )
A. 对氢原子光谱的研究,导致原子的核式结构模型的建立
B. 半衰期与物质的多少和时间都有关,可以用于测定地质年代、生物年代等
C. 天然放射现象中产生的射线,都能在电场或磁场中发生偏转
D. 轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力,而不是克服核力
【答案】D
【解析】
【详解】A.粒子轰击金箔实验,导致原子核式结构模型的建立,故A错误;
B.半衰期由原子核内部因素所决定,与物质的多少、时间均无关,故B错误;
C.天然放射现象中产生的射线,是电磁波,不带电,不能在电场或磁场中发生偏转,故C错误;
D.轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力,而不是克服核力,故D正确。
故选D。
2. 下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中,说法正确的是( )
A. 图是内窥镜,可以把光传送到人体内部进行照明,是利用了光的全反射
B. 图是阳光下观察肥皂膜,看到了彩色条纹,这是光的干涉现象,实验时肥皂膜应水平放置
C. 图是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样
D. 图是用偏振眼镜观看立体电影,说明光是一种纵波
【答案】A
【解析】
【详解】A.图是内窥镜,可以把光传送到人体内部进行照明,是利用了光的全反射,A正确;
B.图是阳光下观察肥皂膜,看到了彩色条纹,这是光的干涉现象,是肥皂膜两表面反射光形成的干涉图样,实验时肥皂膜不一定需要水平放置,B错误;
C.图是单色平行光线通过狭缝得到的衍射图样,C错误;
D.图是利用偏振眼镜能观看立体电影,偏振是横波的特点,光的偏振现象说明光是横波,D错误。
故选A。
3. SpaceX公司计划不断发射大量小型卫星,组成庞大的地球卫星群体,简称“星链计划”。但其部分卫星的轨道与我国空间站轨道有重叠,严重影响空间站的使用安全,有时就不得不做紧急避险动作,避免被星链卫星撞击的危险。如图所示,假设在地球附近存在圆轨道卫星和椭圆轨道卫星,A、B为椭圆轨道长轴的两端点,点为两轨道交点。A距离地心,B距离地心,距离地心。下列说法正确的是( )
A. 卫星和卫星的周期不相同
B. 卫星和卫星在点加速度不相同
C. 卫星在点的速度小于卫星在A点的速度
D. 若卫星在A点适当点火加速,即可在以A点到地心为半径的轨道上绕地球做圆周运动
【答案】C
【解析】
【详解】A.对两地球卫星,根据开普勒第三定律得,两卫星运动周期相同,故A错误;
B.根据牛顿第二定律有,可知两卫星在C点加速度相等,故B错误;
C.假设有一卫星c在A点所在的圆轨道上做匀速圆周运动,根据轨道半径越大,运行速度越小,所以卫星a在C点的速度小于卫星c在A点的速度,卫星b在A点做离心运动,卫星b在A点的速度大于卫星c在A点的速度,所以卫星a在C点的速度小于卫星b在A点的速度,故C正确;
D.根据变轨原理,在椭圆轨道上运行的卫星b在A点适当减速,即可在以A点到地心为半径的轨道上绕地球做圆周运动,故D错误。
故选C。
4. 《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第六十二条规定:不得连续驾驶机动车超过4小时未停车休息或者停车休息时间少于20分钟。因为长时间行车一是驾驶员会疲劳,二是汽车轮胎与地面摩擦使轮胎变热,有安全隐患。一辆汽车行驶4小时后轮胎变热,轮胎内气体温度也会升高,设此过程中轮胎体积不变且没有气体的泄漏,空气可看作理想气体,则此过程中轮胎内气体( )
A. 分子平均动能增大,每个分子动能都增大
B. 速率大的区间分子数增多,分子平均速率增大
C. 内能增大,外界对气体做正功
D. 内能增大,气体向外界放出热量
【答案】B
【解析】
【详解】A.气体温度升高,根据分子动理论可知分子平均动能增大,但并不是所有气体分子的动能都增大,故A错误;
B.根据气体分子速率分布规律可知,当温度升高时速率大的分子比例增大,则速率大的区间分子数增多,分子平均速率增大,故B正确;
CD.气体温度升高,内能增大,气体的体积不变,则没有做功,根据热力学第一定律有,,则,气体从外界吸收热量,故CD错误。
故选B。
5. 如图所示,用细绳系一均匀的光滑球,细绳跨过定滑轮使球靠在柱体的斜面上。设柱体对球的弹力为,细绳对球的拉力为。现用水平力拉绳使球缓慢下移一小段距离,在此过程中,下列说法中正确的是( )
A. 逐渐减小 B. 保持不变 C. 逐渐增大 D. 保持不变
【答案】A
【解析】
【详解】球受三个力,重力、柱体对小球的弹力和细绳对小球的拉力,如图所示
根据平衡条件,结合图像可以看出,拉力一直减小,支持力也一直减小。
故选A。
二、不定项选择题(每小题给出的四个选项中,有多个选项正确。每小题5分,全对的得5分,选不全得3分,选错或不答得0分,共15分)
6. 特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电,输电线上损耗的电功率为∆P,到达B处时电压下降了∆U。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下,改用1 100 kV特高压输电,输电线上损耗的电功率变为∆P′,到达B处时电压下降了∆U′。不考虑其他因素的影响,则( )
A. ∆P′=∆P B. ∆P′=∆P C. ∆U′=∆U D. ∆U′=∆U
【答案】AD
【解析】
【详解】输电线上损失功率
ΔP=( )2·r
损失的电压
ΔU=·r
当输送电压变为原来的2倍,损失的功率变为原来的 ,即
ΔP′=ΔP
损失的电压变为原来的,即
ΔU′=ΔU
故选AD。
7. 一列简谐横波在t=1s时的波形图如图所示a、b、c分别为介质中的三个质点,其平衡位置分别为xa=0.5m、xb=2.0m、xc=3.5m。此时质点b正沿y轴负方向运动,且在t=1.5s时第一次运动到波谷。则下列说法正确的是( )
A. 该波沿x轴正方向传播 B. 该波的传播速度大小为1m/s
C. 每经过2s,质点a通过的路程都为1.6m D. 质点c的振动方程为y=0.4cost(m)
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由于此时质点b正沿y轴方向运动,根据“同侧法”可知,该波沿x轴负方向传播,A错误;
B.由于在时第一次运动到波谷,则
解得
由图像可知,波长,则波速
B正确;
C.质点每经过一个周期通过的路程为4A,所以每经过2s,质点a通过的路程都为
C正确;
D.时质点c应该在负向最大位移处,所以质点c的振荡方程为
(m)
D错误。
故选BC。
8. 一带正电的粒子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能随位置x的变化关系如图所示,其中段是对称的曲线,段是直线,则下列判断正确的是( )
A. 粒子从O点向运动过程中加速度逐渐减小
B. 粒子从向运动过程电场力做正功
C. 处电势的关系为
D. 粒子在段所受电场力沿轴负方向;段所受电场力沿x轴正方向
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由题分析,可知图像的切线斜率
可知图像的切线斜率表示电场力,由图可知,从O点到图像的切线斜率的大小不断减小,故电场力不断减小,所以加速度不断减小,故A正确;
B.粒子带正电,由图可知,粒子从向运动过程中电势能增大,故电场力做负功,故B错误;
C.由图可知
根据
粒子带正电,故
故C正确;
D.由图可知
根据
粒子带正电,故
根据电场线方向由高电势指向低电势,可知粒子在段电场线方向向右,因粒子带正电,所以此段过程粒子所受电场力沿轴正方向;同理,在段有,可知粒子在段电场线方向向左,因粒子带正电,所以此段过程粒子所受电场力沿轴负方向,故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5题,共60分。
三、实验题(共2小题,共12分)
9. 晓强同学利用下图所示的装置完成了“探究加速度与力、质量的关系”的实验。
(1)关于本实验的操作,下列说法正确的是____(填选项序号)。
A. 实验时打点计时器应接8V的直流电源
B. 实验时应先释放小车后接通电源
C. 实验时应调节连接小车的细绳与长木板平行
D. 小车质量应远大于砂桶的质量
(2)某次实验时得到的纸带如下图所示,已知相邻两计数点间还有4个点未画出,电源的频率为50Hz,则小车的加速度大小为a=____m/s2;若本次实验时力传感器的示数为1.9N,重力加速度g取10m/s2,则沙桶的总质量为m=____kg(结果均保留2位有效数字)。
【答案】(1)C (2) ①. 0.25 ②. 0.20
【解析】
【小问1详解】
A.打点计时器应接交流电源,故A错误;
B.实验时应先接通电源后释放小车,故B错误;
C.调节细绳与长木板平行,能保证小车受到的拉力为恒力,故C正确;
D.本题有力传感器测拉力,不需要小车质量远大于砂桶质量,故D错误。
故选C。
【小问2详解】
[1]相邻两计数点间还有4个点未画出,可知相邻两计数点间时间间隔
逐差法可知
[2]对沙桶有
其中
联立解得
10. 某兴趣小组欲将一个量程为0.6A、内阻不计的电流表改装成欧姆表。实验室提供的器材有:
A、4节新干电池(每节新干电池电动势均为、内阻均不计)
B、滑动变阻器(最大阻值为20Ω)
C、滑动变阻器(最大阻值为5kΩ)
D、表笔
E、导线若干
实验过程如下:
(1)将4节新干电池串联充当电源,选取滑动变阻器______(填“”或“”),按图甲连接电路,滑动变阻器移到阻值最大处。
(2)将两表笔短接,移动滑动变阻器的滑片,直到电流表达到满偏电流,此时整个电路的内阻______Ω。
(3)两表笔连接被测电阻,如图乙所示。此时电流表的示数如图丙所示,则对应的被测电阻的阻值______Ω。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
电源电动势
欧姆表内阻
滑动变阻器应选择
【小问2详解】
由(1)可知,欧姆表内阻为10Ω;
【小问3详解】
电流表量程为0.6A,由图丙所示可知,其分度值是0.02A,读数为0.20A,由闭合电路的欧姆定律得
代入数据解得
四、计算题(本大题共3小题,共48分)解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 如图所示,长木板静止在光滑水平面上,长木板上表面两端分别固定半径均为R的四分之一圆弧体AB、CD,圆弧面光滑,圆弧面的最低点B、C均与长木板上表面相切,长木板BC段上表面粗糙,BC长为2R,长木板(包括两个圆弧体)质量为3m。将一个质量为m的物块在A点上方距离A高度为R的P点由静止释放,物块恰好能到达D点,物块的大小忽略不计,重力加速度为g,求:
(1)长木板向左运动的最大距离;
(2)长木板运动过程中的最大速度;
(3)物块与长木板BC间的动摩擦因数。
【答案】(1)x2 = R
(2)
(3)μ = 0.5
【解析】
【小问1详解】
物块从A点进入圆弧轨道AB开始至物块到达D点过程中,设物块向右的水平位移大小为x1,长木板向左运动的最大距离为x2。系统水平方向动量守恒,则有
即
又因为
解得
【小问2详解】
当物块第一次到达B点时,长木板的速度最大。设小物块第一次到达B点时物块的速度大小为v1,长木板的速度大小为v2,根据系统水平方向的动量守恒有
根据机械能守恒有
解得
【小问3详解】
从P点到D点运动过程中,根据能量守恒有
解得
12. 如图所示,一足够大的绝缘平板MN水平固定,从平板上O点持续向上方各个方向发射带电小球,射出的小球质量均为m,电荷量均为,速度大小均为。在距MN上方L处有一水平固定且足够大的光屏,光屏的中心正对平板上的O点。在平板和光屏之间有一竖直向上的匀强电场(图中未画出),场强大小。不考虑小球之间的相互作用,小球与光屏和平板碰撞后均不反弹,小球可视为质点,忽略空气阻力,重力加速度为g。
(1)求小球打在光屏上的所有落点中,相距最远的两点之间的距离;
(2)保持电场方向不变,场强大小变为,同时在平板和光屏之间加上一垂直纸面向里的匀强磁场,若在纸面内射出的小球打在光屏上的位置到点的最远距离为L,求所加磁场的磁感应强度大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由分析知,沿平行MN方向射出的小球落在光屏上时距离点最远,此时小球做类平抛运动,垂直MN方向,有
平行MN方向,有
此类小球打在光屏上的图像为半径为x的圆形,其中相距最远的两点之间的距离为其直径,即
【小问2详解】
当场强大小调整为时,有
此时,小球会在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,设所加磁场的磁感应强度大小为B,根据洛伦兹力提供向心力
解得
由分析知,沿ON方向发射的小球打在光屏上时距离点最远,由几何关系可得,此类小球做匀速圆周运动的半径
联立解得
13. 某兴趣小组设计了一个磁悬浮列车的驱动模型,简化原理如图甲所示,平面(纸面)内有宽为,关于轴对称的磁场区域,磁感应强度大小为,变化规律如图乙所示。长为,宽为的矩形金属线框放置在图中所示位置,其中边与轴重合,边分别与磁场的上下边界重合。当磁场以速度沿轴向左匀速运动时,会驱动线框运动,线框受到的阻力大小恒为。已知线框的质量为,总电阻为。
(1)求磁场刚开始运动时,通过线框的感应电流的大小和方向;
(2)求线框稳定运动时的速度大小;
(3)某时刻磁场停止运动,此后线框运动时间后停止,求时间内线框运动的距离;
(4)在磁悬浮列车的实际模型中,磁感应强度的大小是随时间和空间同时变化的,即,若将线框固定不动,求在时间内线框产生的热量。
【答案】(1),沿顺时针方向;(2);(3);(4)
【解析】
【详解】(1)由右手定则得,感应电流沿顺时针方向
解得
(2)线框稳定运动后,电流大小
安培力大小为
由受力平衡可知
解得
(3)由动量定理可得
即
解得
(4)该磁场可等效为磁感应强度为,且以速度运动的磁场,在线框中产生正弦式交流电,电动势的最大值为
故产生的热量为
解得
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2024—2025学年高三年级高考模拟试卷二
物理学科
分为第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)两部分,共100分,用时60分钟。
将自己的姓名、准考号填写在答题卡上。答卷时,考生务必将答案涂写在答题卡上,答在试卷上的无效。考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第I卷
注意事项:
1、每题选出答案后,用铅笔将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。
2、本卷共8题,每题5分,共40分。
一、单选题(每小题给出的四个选项中,只有一个选项是正确的。每小题5分,共25分)
1. 量子论的奠基人普朗克认为,科学的历史不仅是一连串的事实、规则和随之而来的数学描述,它也是一部概念的历史。下列描述正确的是( )
A. 对氢原子光谱的研究,导致原子的核式结构模型的建立
B. 半衰期与物质的多少和时间都有关,可以用于测定地质年代、生物年代等
C. 天然放射现象中产生的射线,都能在电场或磁场中发生偏转
D. 轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力,而不是克服核力
2. 下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中,说法正确的是( )
A. 图是内窥镜,可以把光传送到人体内部进行照明,是利用了光的全反射
B. 图是阳光下观察肥皂膜,看到了彩色条纹,这是光的干涉现象,实验时肥皂膜应水平放置
C. 图是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样
D. 图是用偏振眼镜观看立体电影,说明光是一种纵波
3. SpaceX公司计划不断发射大量小型卫星,组成庞大的地球卫星群体,简称“星链计划”。但其部分卫星的轨道与我国空间站轨道有重叠,严重影响空间站的使用安全,有时就不得不做紧急避险动作,避免被星链卫星撞击的危险。如图所示,假设在地球附近存在圆轨道卫星和椭圆轨道卫星,A、B为椭圆轨道长轴的两端点,点为两轨道交点。A距离地心,B距离地心,距离地心。下列说法正确的是( )
A. 卫星和卫星的周期不相同
B. 卫星和卫星在点加速度不相同
C. 卫星在点的速度小于卫星在A点的速度
D. 若卫星在A点适当点火加速,即可在以A点到地心为半径轨道上绕地球做圆周运动
4. 《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第六十二条规定:不得连续驾驶机动车超过4小时未停车休息或者停车休息时间少于20分钟。因为长时间行车一是驾驶员会疲劳,二是汽车轮胎与地面摩擦使轮胎变热,有安全隐患。一辆汽车行驶4小时后轮胎变热,轮胎内气体温度也会升高,设此过程中轮胎体积不变且没有气体的泄漏,空气可看作理想气体,则此过程中轮胎内气体( )
A. 分子平均动能增大,每个分子的动能都增大
B. 速率大的区间分子数增多,分子平均速率增大
C. 内能增大,外界对气体做正功
D. 内能增大,气体向外界放出热量
5. 如图所示,用细绳系一均匀的光滑球,细绳跨过定滑轮使球靠在柱体的斜面上。设柱体对球的弹力为,细绳对球的拉力为。现用水平力拉绳使球缓慢下移一小段距离,在此过程中,下列说法中正确的是( )
A. 逐渐减小 B. 保持不变 C. 逐渐增大 D. 保持不变
二、不定项选择题(每小题给出的四个选项中,有多个选项正确。每小题5分,全对的得5分,选不全得3分,选错或不答得0分,共15分)
6. 特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电,输电线上损耗的电功率为∆P,到达B处时电压下降了∆U。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下,改用1 100 kV特高压输电,输电线上损耗的电功率变为∆P′,到达B处时电压下降了∆U′。不考虑其他因素的影响,则( )
A. ∆P′=∆P B. ∆P′=∆P C. ∆U′=∆U D. ∆U′=∆U
7. 一列简谐横波在t=1s时波形图如图所示a、b、c分别为介质中的三个质点,其平衡位置分别为xa=0.5m、xb=2.0m、xc=3.5m。此时质点b正沿y轴负方向运动,且在t=1.5s时第一次运动到波谷。则下列说法正确的是( )
A. 该波沿x轴正方向传播 B. 该波的传播速度大小为1m/s
C. 每经过2s,质点a通过的路程都为1.6m D. 质点c的振动方程为y=0.4cost(m)
8. 一带正电的粒子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能随位置x的变化关系如图所示,其中段是对称的曲线,段是直线,则下列判断正确的是( )
A 粒子从O点向运动过程中加速度逐渐减小
B. 粒子从向运动过程电场力做正功
C. 处电势的关系为
D. 粒子在段所受电场力沿轴负方向;段所受电场力沿x轴正方向
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5题,共60分。
三、实验题(共2小题,共12分)
9. 晓强同学利用下图所示的装置完成了“探究加速度与力、质量的关系”的实验。
(1)关于本实验的操作,下列说法正确的是____(填选项序号)。
A. 实验时打点计时器应接8V的直流电源
B. 实验时应先释放小车后接通电源
C. 实验时应调节连接小车的细绳与长木板平行
D. 小车质量应远大于砂桶质量
(2)某次实验时得到的纸带如下图所示,已知相邻两计数点间还有4个点未画出,电源的频率为50Hz,则小车的加速度大小为a=____m/s2;若本次实验时力传感器的示数为1.9N,重力加速度g取10m/s2,则沙桶的总质量为m=____kg(结果均保留2位有效数字)。
10. 某兴趣小组欲将一个量程为0.6A、内阻不计的电流表改装成欧姆表。实验室提供的器材有:
A、4节新干电池(每节新干电池的电动势均为、内阻均不计)
B、滑动变阻器(最大阻值为20Ω)
C、滑动变阻器(最大阻值为5kΩ)
D、表笔
E、导线若干
实验过程如下:
(1)将4节新干电池串联充当电源,选取滑动变阻器______(填“”或“”),按图甲连接电路,滑动变阻器移到阻值最大处。
(2)将两表笔短接,移动滑动变阻器的滑片,直到电流表达到满偏电流,此时整个电路的内阻______Ω。
(3)两表笔连接被测电阻,如图乙所示。此时电流表的示数如图丙所示,则对应的被测电阻的阻值______Ω。
四、计算题(本大题共3小题,共48分)解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 如图所示,长木板静止在光滑水平面上,长木板上表面两端分别固定半径均为R的四分之一圆弧体AB、CD,圆弧面光滑,圆弧面的最低点B、C均与长木板上表面相切,长木板BC段上表面粗糙,BC长为2R,长木板(包括两个圆弧体)质量为3m。将一个质量为m的物块在A点上方距离A高度为R的P点由静止释放,物块恰好能到达D点,物块的大小忽略不计,重力加速度为g,求:
(1)长木板向左运动的最大距离;
(2)长木板运动过程中的最大速度;
(3)物块与长木板BC间的动摩擦因数。
12. 如图所示,一足够大的绝缘平板MN水平固定,从平板上O点持续向上方各个方向发射带电小球,射出的小球质量均为m,电荷量均为,速度大小均为。在距MN上方L处有一水平固定且足够大的光屏,光屏的中心正对平板上的O点。在平板和光屏之间有一竖直向上的匀强电场(图中未画出),场强大小。不考虑小球之间的相互作用,小球与光屏和平板碰撞后均不反弹,小球可视为质点,忽略空气阻力,重力加速度为g。
(1)求小球打在光屏上所有落点中,相距最远的两点之间的距离;
(2)保持电场方向不变,场强大小变为,同时在平板和光屏之间加上一垂直纸面向里的匀强磁场,若在纸面内射出的小球打在光屏上的位置到点的最远距离为L,求所加磁场的磁感应强度大小。
13. 某兴趣小组设计了一个磁悬浮列车的驱动模型,简化原理如图甲所示,平面(纸面)内有宽为,关于轴对称的磁场区域,磁感应强度大小为,变化规律如图乙所示。长为,宽为的矩形金属线框放置在图中所示位置,其中边与轴重合,边分别与磁场的上下边界重合。当磁场以速度沿轴向左匀速运动时,会驱动线框运动,线框受到的阻力大小恒为。已知线框的质量为,总电阻为。
(1)求磁场刚开始运动时,通过线框的感应电流的大小和方向;
(2)求线框稳定运动时的速度大小;
(3)某时刻磁场停止运动,此后线框运动时间后停止,求时间内线框运动的距离;
(4)在磁悬浮列车的实际模型中,磁感应强度的大小是随时间和空间同时变化的,即,若将线框固定不动,求在时间内线框产生的热量。
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