精品解析：2025届贵州省安顺市普定县第一中学高三上学期模拟检测物理试卷(一)

普定县第一中学2024-2025学年高三模拟检测物理试卷（一） 注意事项： 1、答题前，考生先将自己的姓名、班级、考场号/座位号填写在答题卡上，如有条形码，认真核对条形码上的姓名、准考证号，并将条形码粘贴在答题卡的指定位置上。 2、选择题答案使用2B铅笔填涂，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案的标号；非选择题答案使用0.5毫米黑色中性（签字）笔或碳素笔书写，字体工整，笔迹清楚。 3、请按照题号在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效。 4、保持卷面及答题卡清洁，不折叠，不破损，不准使用涂改液等。 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1. 2024年4月，全国田径大奖赛（第一站）在肇庆市举行。在200m跑中，跑内侧还是外侧跑道对运动员的成绩有一定影响。若同一运动员分别在最内侧和最外侧跑道以相同的速率运动，转弯半径分别为36m与38m，则运动员在最内侧跑道转弯所需向心力是在最外侧跑道时的（　　） A. B. C. D. 2. 地球质量大约是月球质量的81倍，一个飞行器在地球与月球之间。当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，该飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为（　　） A. 1:9 B. 9:1 C. 1:81 D. 81:1 3. 明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象．如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是 A 若增大入射角i，则b光最先消失 B. 在该三棱镜中a光波速小于b光 C. 若a、b光通过同一双缝干涉装置，则屏上a光的条纹间距比b光宽 D. 若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压高 4. 下列关于做圆周运动的物体的运动情况的说法不正确的是（　　） A. 当实际提供的向心力小于需要的向心力时，物体做离心运动 B. 当实际提供的向心力等于需要的向心力时，物体做圆周运动 C. 当实际提供的向心力大于需要的向心力时，物体做向心运动 D. 当实际提供的向心力突然消失时，物体由于惯性仍然做圆周运动 5. 关于近代物理学，下列图象在描述现象中，解释正确的是（ ） A. 如图甲所示，由黑体的辐射强度与辐射光波长的关系可知，随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长方向移动（已知） B. 如图乙所示，发生光电效应时，入射光越强，光电子的最大初动能也就越大 C. 如图丙所示，金属的遏制电压与入射光的频率v的图象中，该直线的斜率为普朗克常量 D. 同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图丁所示。则可判断甲、乙、丙光的频率关系为 6. 如图所示，一水平放置的通以恒定电流的圆形线圈1固定，另一较小的圆形线圈2从线圈1的正上方下落，在下落过程中两线圈平面始终保持平行且共轴，则线圈2从线圈1的正上方下落至线圈的正下方的过程中，从上往下看，线圈2中（ ） A 无感应电流 B. 有顺时针方向的感应电流 C. 有先是顺时针方向、后是逆时针方向的感应电流 D. 有先是逆时针方向、后是顺时针方向的感应电流 7. 我国古人最早发现了尖端放电现象，并将其用于生产生活，避雷针就利用了尖端放电现象。避雷针上方有雷雨云时，避雷针附近的电场线分布如图所示，图中中央的竖直黑线表示避雷针，为水平地面。在M、N、P、Q四点中，电场强度最大的是（  ） A M点 B. N点 C. P点 D. Q点 二、多选题：本大题共3小题，共15分。 8. 若液体对某种固体是浸润的，当液体装在由这种固体物质做成的细管中时（　　） A. 产生毛细现象时，液体在毛细管中一定上升 B. 管中的液体表面一定下凹 C. 液体跟固体接触的面积有收缩的趋势 D. 液体跟固体接触的面积有扩大的趋势 9. 如图，和是电阻不计的平行金属导轨，其间距为，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，两部分平滑连接，弯曲部分上端和平直部分右端分别接阻值为，的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为、方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。质量为、电阻也为的金属棒从高度为处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为，重力加速度大小为，金属棒与导轨间接触良好，则金属棒穿过磁场区域的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 通过金属棒的电荷量为 B. 金属棒的最大加速度为 C. 金属棒在磁场区域运动的时间为 D. 右端电阻产生的焦耳热为 10. 均匀磁场中有一由半径为的半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与匀强磁场边缘重合，磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，如图甲所示。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间按照如图乙所示规律变化，在线框中产生感应电流若磁感应强度大小为保持不变，使该线框绕过圆心、垂直于半圆面的轴以角速度逆时针匀速转动半周，在线框中产生同样大小的感应电流，则（　　） A. 磁感应强度变化产生的感应电流方向为逆时针方向 B. 磁感应强度变化产生的感应电动势大小为 C. 线框逆时针转动产生的感应电流方向为逆时针方向 D. 线框转动角速度大小为 三、实验题：本大题共2小题，共15分。 11. 在“研究匀变速直线运动”的实验中： （1）实验室提供的器材有电磁打点计时器（含复写纸）、细线、纸带、钩码、小车、一端带滑轮的长木板、低压交流电源，则还缺少的器材有______。 （2）实验中得到一条理想纸带，选好计数点（相邻点间还有个点没画出），打点计时器的电源频率为，相邻计数点间距离如图所示（单位：），则与计数点对应的小车速度为______，与计数点对应的小车速度为______，小车运动的加速度为______。（均保留三位有效数字） 电源的种类多种多样，除了常见的干电池，电容也可以作为电源使用，还有恒流源等一些特殊的电源。 12. 某同学测量直流恒流源（输出电流恒定）的输出电流和定值电阻的阻值，电路如图甲所示。 （1）电路开关S闭合前，滑动变阻器滑片P应滑动到_______（选填“a”或“b”）处。 （2）移动滑片P，读得多组U、I数据，请根据图乙中的数据点画出图像______。直流恒流源输出电流______A，待测电阻的阻值______。（保留至小数点后1位） （3）在开关闭合的状态下，______（选填“可以”或“不可以”）将多用表直接接在两端测量其电阻。 13. 该同学查阅资料发现：石英钟的工作电流可视为定值，当电源电压大于时，其内部机芯能驱动表针走动；当电源电压小于时，石英钟停止走动。他设计了如图丙所示的实验，图中电源电动势E。实验时先使开关S掷向1，对电容器充电完毕后再把开关S掷向2，电容器对石英钟供电，表针停止前的走动时长t。 （1）当开关S掷向2，流过石英钟的电流方向为_______。 （2）该石英钟的工作电流________（用题中所提物理量内表示）。 四、计算题：本大题共3小题，共42分。 14. 小李同学站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，如图所示，甩动手腕，球就可以在竖直平面内做完整的圆周运动。已知握绳的手离地面高度为2L，手与球之间的绳长为L，重力加速度为g，绳能承受的最大拉力为9mg，忽略手的运动半径和空气阻力。求： （1）为使小球能在竖直平面内作完整的圆周运动，小球过最高点B时的最小速度； （2）某次甩动手腕后，球运动到最低点A时，绳恰好断掉，求： （i）绳断时球的速度大小； （ii）绳断后，小球落地点与抛出点A的水平距离。 15. 如图所示为海浪能转化为电能的装置，足够长圆柱形磁体和圆筒形磁体通过缆绳锚定于海底礁石上，两者间形成水平径向磁场，磁感应强度。小灯泡与线圈构成闭合回路。线圈与浮桶相连套在圆柱形磁体上，可随海浪沿竖直方向做简谐运动，在浮桶和线圈上下运动过程中，沿竖直方向受到重力、安培力、海水对浮桶和线圈的作用力。已知小灯泡的电阻，浮桶和线圈的总质量，做简谐运动的振幅，每匝线圈周长，每匝线圈电阻，线圈匝数，。时刻，浮桶和线圈正通过平衡位置向上运动，速度随时间变化规律为。不计其他电阻。求： （1）灯泡两端电压的瞬时值随时间变化的关系式； （2）到内，电路中产生的热量Q及海水对浮桶和线圈所做的功； （3）到内，海水对浮桶和线圈的冲量大小。 16. 如图所示，半径R=0.40m的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与粗糙的水平地面相切于圆环的端点A，半圆环最高点B与A是同一直径上的两个端点。一质量m=0.10kg的小球，以初速度v0=7.0m/s在水平地面上向左做加速度a=3.0m/s2的匀减速直线运动，运动4.0m后，冲上竖直半圆环，若小球到达B点速度为3m/s，最后小球落在C点，求： （1）小球经过A点时对轨道压力的大小； （2）A、C间的距离（取重力加速度g=10m/s2）； （3）若半圆环轨道非光滑，小球到达B点速度小于3m/s，小球是否一定从B点离开圆环？通过计算说明小球能经B离开圆环的条件。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 普定县第一中学2024-2025学年高三模拟检测物理试卷（一） 注意事项： 1、答题前，考生先将自己的姓名、班级、考场号/座位号填写在答题卡上，如有条形码，认真核对条形码上的姓名、准考证号，并将条形码粘贴在答题卡的指定位置上。 2、选择题答案使用2B铅笔填涂，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案的标号；非选择题答案使用0.5毫米黑色中性（签字）笔或碳素笔书写，字体工整，笔迹清楚。 3、请按照题号在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效。 4、保持卷面及答题卡清洁，不折叠，不破损，不准使用涂改液等。 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1. 2024年4月，全国田径大奖赛（第一站）在肇庆市举行。在200m跑中，跑内侧还是外侧跑道对运动员的成绩有一定影响。若同一运动员分别在最内侧和最外侧跑道以相同的速率运动，转弯半径分别为36m与38m，则运动员在最内侧跑道转弯所需向心力是在最外侧跑道时的（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据向心力的公式 对于同一运动员而言，运动员的质量与转弯时的速率均相同时，则向心力与转弯半径成反比，即 故选B。 2. 地球质量大约是月球质量的81倍，一个飞行器在地球与月球之间。当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，该飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为（　　） A. 1:9 B. 9:1 C. 1:81 D. 81:1 【答案】B 【解析】 【详解】设月球质量为M，则地球质量为81M，飞行器距地心距离为r1，飞行器距月心距离为r2，由于地球对它的引力和月球对它的引力大小相等，根据万有引力得 解得 故ACD错误，B正确。 故选B。 3. 明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象．如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是 A. 若增大入射角i，则b光最先消失 B. 在该三棱镜中a光波速小于b光 C. 若a、b光通过同一双缝干涉装置，则屏上a光的条纹间距比b光宽 D. 若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压高 【答案】C 【解析】 【详解】A、根据折射率定义公式，从空气斜射向玻璃时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即na＜nb，若增大入射角i，在第二折射面上则两光的入射角减小，依据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时，才能发生光的全反射，因此它们不会发生光的全反射，故A错误．B、光从空气斜射向玻璃折射时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即na＜nb，根据分析知在该三棱镜中a光速度大于b光速度，故B错误. C、a光的折射率较小，在真空中a光波长大于b光波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，因此a光条纹间距大于b光条纹间距，故C正确．D、光线a的折射率较小，频率较低；根据，则a光光子能量较小，则a光束照射光电管逸出光电子的最大初动能Ekm较小，根据qUc=Ekm，则a光的遏止电压低，故D错误．故选C． 【点睛】本题关键依据光路图来判定光的折射率大小，然后根据折射率定义公式比较折射率大小，学会判定频率高低的方法，同时掌握光电效应方程，及遏止电压与最大初动能的关系． 4. 下列关于做圆周运动的物体的运动情况的说法不正确的是（　　） A. 当实际提供向心力小于需要的向心力时，物体做离心运动 B. 当实际提供的向心力等于需要的向心力时，物体做圆周运动 C. 当实际提供的向心力大于需要的向心力时，物体做向心运动 D. 当实际提供的向心力突然消失时，物体由于惯性仍然做圆周运动 【答案】D 【解析】 【详解】A．当实际提供的向心力小于需要的向心力时，物体所受合外力不足以提供圆周运动所需的向心力，物体逐渐远离圆心，做离心运动，故A正确，不符合题意； B．当实际提供的向心力等于需要的向心力时，物体所受合力恰好提供所需的向心力，物体做圆周运动，故B正确，不符合题意； C．当实际提供的向心力大于需要的向心力时，物体所受合力大于圆周运动所需的向心力，物体逐渐向圆心靠近，做向心运动，故C正确，不符合题意； D．当实际提供的向心力突然消失时，物体不再受向心力作用，物体由于惯性会沿着切线方向飞出，而非继续做圆周运动，故D错误，符合题意。 故选D。 5. 关于近代物理学，下列图象在描述现象中，解释正确是（ ） A. 如图甲所示，由黑体的辐射强度与辐射光波长的关系可知，随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长方向移动（已知） B. 如图乙所示，发生光电效应时，入射光越强，光电子的最大初动能也就越大 C. 如图丙所示，金属的遏制电压与入射光的频率v的图象中，该直线的斜率为普朗克常量 D. 同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图丁所示。则可判断甲、乙、丙光的频率关系为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知，随温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增大，辐射强度的极大值向波长较小方向移动，故A错误； B．根据光电效应方程有 可知光电子的最大初动能与光的强度无关，故B错误； C．根据能量守恒定律得 联立得 e=hv﹣W0 即 可知，该直线的斜率为，故C错误； D．根据 入射光的频率越高，对应的截止电压越大。甲光、乙光的截止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等；丙光的遏止电压最大，所以丙的频率最大则可判断甲、乙、丙光的频率关系为 ，故D正确。 故选D。 6. 如图所示，一水平放置的通以恒定电流的圆形线圈1固定，另一较小的圆形线圈2从线圈1的正上方下落，在下落过程中两线圈平面始终保持平行且共轴，则线圈2从线圈1的正上方下落至线圈的正下方的过程中，从上往下看，线圈2中（ ） A. 无感应电流 B. 有顺时针方向的感应电流 C. 有先是顺时针方向、后是逆时针方向的感应电流 D. 有先是逆时针方向、后是顺时针方向的感应电流 【答案】C 【解析】 【详解】根据安培定则判断可知，线圈1产生的磁场方向向上．当线圈2靠近线圈1时，穿过线圈2的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈2中产生顺时针方向的电流；当线圈2远离线圈1时，穿过线圈2的磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈2中产生逆时针方向的电流．所以线圈2中感应电流的方向先是顺时针方向，后是逆时针方向，故C正确． 【点睛】楞次定律是关于感应电流方向的普遍规律，运用时关键明确两个条件：一是原磁场的方向，二是磁通量的变化情况． 7. 我国古人最早发现了尖端放电现象，并将其用于生产生活，避雷针就利用了尖端放电现象。避雷针上方有雷雨云时，避雷针附近的电场线分布如图所示，图中中央的竖直黑线表示避雷针，为水平地面。在M、N、P、Q四点中，电场强度最大的是（  ） A. M点 B. N点 C. P点 D. Q点 【答案】B 【解析】 【详解】电场线越密集，电场强度越大，在M、N、P、Q四点中，电场强度最大的是N点。 故选B。 二、多选题：本大题共3小题，共15分。 8. 若液体对某种固体是浸润的，当液体装在由这种固体物质做成的细管中时（　　） A. 产生毛细现象时，液体在毛细管中一定上升 B. 管中的液体表面一定下凹 C. 液体跟固体接触的面积有收缩的趋势 D. 液体跟固体接触的面积有扩大的趋势 【答案】ABD 【解析】 【详解】液体对某种固体是浸润的，这时固体分子与液体分子间的相互作用比液体分子间的相互作用强，使液体跟固体接触的面积有扩大的趋势；浸润液体产生毛细现象时，液体在毛细管中一定上升，管中的液体表面一定下凹。 故选ABD。 9. 如图，和是电阻不计的平行金属导轨，其间距为，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，两部分平滑连接，弯曲部分上端和平直部分右端分别接阻值为，的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为、方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。质量为、电阻也为的金属棒从高度为处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为，重力加速度大小为，金属棒与导轨间接触良好，则金属棒穿过磁场区域的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 通过金属棒的电荷量为 B. 金属棒的最大加速度为 C. 金属棒在磁场区域运动的时间为 D. 右端电阻产生的焦耳热为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．总电阻为 金属棒穿过磁场区域的过程中通过金属棒的电荷量，故选项A错误； B．金属棒下滑到弯曲部分底端时，根据动能定理有 金属棒在磁场中运动时产生感应电动势 流过金属棒的电流 当金属棒刚进入磁场中时，感应电流最大，金属棒的加速度最大，分析可得 根据牛顿第二定律有 可得，故B正确； C．对磁场中运动由动量定理知 可得金属棒在磁场区域运动的时间为，故C正确； D．对整个过程由动能定理得， 金属棒克服安培力做的功 电阻R产生的焦耳热为，故D正确。 故选BCD 10. 均匀磁场中有一由半径为的半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与匀强磁场边缘重合，磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，如图甲所示。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间按照如图乙所示规律变化，在线框中产生感应电流若磁感应强度大小为保持不变，使该线框绕过圆心、垂直于半圆面的轴以角速度逆时针匀速转动半周，在线框中产生同样大小的感应电流，则（　　） A. 磁感应强度变化产生的感应电流方向为逆时针方向 B. 磁感应强度变化产生的感应电动势大小为 C. 线框逆时针转动产生的感应电流方向为逆时针方向 D. 线框转动的角速度大小为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．磁场垂直于纸面向里，磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向外，根据安培定则可知，感应电流的方向为逆时针方向，故A正确； B．由法拉第电磁感应定律可得感应电动势为,故B错误； C．线框逆时针转动时，右侧的半径切割磁感线产生感应电动势，由右手定则可知，产生的感应电流方向为顺时针方向，故C错误； D．线框旋转的过程中产生的感应电动势 若 解得，故D正确。 故选AD。 三、实验题：本大题共2小题，共15分。 11. 在“研究匀变速直线运动”的实验中： （1）实验室提供的器材有电磁打点计时器（含复写纸）、细线、纸带、钩码、小车、一端带滑轮的长木板、低压交流电源，则还缺少的器材有______。 （2）实验中得到一条理想纸带，选好计数点（相邻点间还有个点没画出），打点计时器的电源频率为，相邻计数点间距离如图所示（单位：），则与计数点对应的小车速度为______，与计数点对应的小车速度为______，小车运动的加速度为______。（均保留三位有效数字） 【答案】（1）刻度尺 （2） ①. ②. 1.43 ③. 【解析】 【小问1详解】 实验数据处理时要用刻度尺测量两点间的距离，则还需要刻度尺。 【小问2详解】 [1]打点计时器使用的交流电频率为，由于相邻的两个计数点间还有四个点没有画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔 根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，得 [2][3]根据逐差法可得，小车的加速度大小为 则计数点F对应的小车速度为 电源的种类多种多样，除了常见的干电池，电容也可以作为电源使用，还有恒流源等一些特殊的电源。 12. 某同学测量直流恒流源（输出电流恒定）的输出电流和定值电阻的阻值，电路如图甲所示。 （1）电路开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应滑动到_______（选填“a”或“b”）处。 （2）移动滑片P，读得多组U、I数据，请根据图乙中的数据点画出图像______。直流恒流源输出电流______A，待测电阻的阻值______。（保留至小数点后1位） （3）在开关闭合的状态下，______（选填“可以”或“不可以”）将多用表直接接在两端测量其电阻。 13. 该同学查阅资料发现：石英钟的工作电流可视为定值，当电源电压大于时，其内部机芯能驱动表针走动；当电源电压小于时，石英钟停止走动。他设计了如图丙所示的实验，图中电源电动势E。实验时先使开关S掷向1，对电容器充电完毕后再把开关S掷向2，电容器对石英钟供电，表针停止前的走动时长t。 （1）当开关S掷向2，流过石英钟的电流方向为_______。 （2）该石英钟的工作电流________（用题中所提物理量内表示）。 【答案】12. ①. a ②. ③. 1.2 ④. 12.5 ⑤. 不可以 13. ①. 自右向左 ②. 【解析】 【12题详解】 （1）[1]电路开关S闭合前，滑动变阻器接入电路中的阻值最大，滑片P应滑动到a处。 （2）[2]根据图乙中的数据点画出图像，如图 [3][4]由电路图可得 变形得 由图像可得 ， 则 （3）[5]用多用表测量电阻时，应将电阻与电路断开，所以在开关闭合的状态下，不可以将多用表直接接在两端测量其电阻。 【13题详解】 （1）[1]开关S掷向1，电源对电容器充电，电容器上极板带正电；当开关S掷向2，电容器放电，流过石英钟的电流方向为自右向左； （2）[2]电容器充电后，电容器两端电压为 石英钟停止走动时电容器两端电压为 对电容器由 所以电容器放出电荷量 由，解得该石英钟的工作电流 四、计算题：本大题共3小题，共42分。 14. 小李同学站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，如图所示，甩动手腕，球就可以在竖直平面内做完整的圆周运动。已知握绳的手离地面高度为2L，手与球之间的绳长为L，重力加速度为g，绳能承受的最大拉力为9mg，忽略手的运动半径和空气阻力。求： （1）为使小球能在竖直平面内作完整圆周运动，小球过最高点B时的最小速度； （2）某次甩动手腕后，球运动到最低点A时，绳恰好断掉，求： （i）绳断时球的速度大小； （ii）绳断后，小球落地点与抛出点A的水平距离。 【答案】（1） （2）（i）；（ii） 【解析】 【小问1详解】 为使小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，小球过最高点B时具有的最小速度应常满足 解得 【小问2详解】 （i）绳断时有 可得绳断时球的速度大小为 （ii）绳断后，小球在竖直方向做自由落体运动，则有 其中 小球在水平方向做匀速直线运动，则有 联立解得 15. 如图所示为海浪能转化为电能的装置，足够长圆柱形磁体和圆筒形磁体通过缆绳锚定于海底礁石上，两者间形成水平径向磁场，磁感应强度。小灯泡与线圈构成闭合回路。线圈与浮桶相连套在圆柱形磁体上，可随海浪沿竖直方向做简谐运动，在浮桶和线圈上下运动过程中，沿竖直方向受到重力、安培力、海水对浮桶和线圈的作用力。已知小灯泡的电阻，浮桶和线圈的总质量，做简谐运动的振幅，每匝线圈周长，每匝线圈电阻，线圈匝数，。时刻，浮桶和线圈正通过平衡位置向上运动，速度随时间变化规律为。不计其他电阻。求： （1）灯泡两端电压的瞬时值随时间变化的关系式； （2）到内，电路中产生的热量Q及海水对浮桶和线圈所做的功； （3）到内，海水对浮桶和线圈的冲量大小。 【答案】（1） （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 因为时刻浮桶和线圈正通过平衡位置，故线圈中瞬时电动势 则灯泡两端电压 解得 【小问2详解】 线圈中感应电动势的峰值 则线圈电动势有效值 电路中产生热量 解得 由动能定理得 解得 【小问3详解】 到内，线圈和浮桶速率从0增加到，以的方向为正方向，由动量定理得 电流大小为 则 解得 16. 如图所示，半径R=0.40m的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与粗糙的水平地面相切于圆环的端点A，半圆环最高点B与A是同一直径上的两个端点。一质量m=0.10kg的小球，以初速度v0=7.0m/s在水平地面上向左做加速度a=3.0m/s2的匀减速直线运动，运动4.0m后，冲上竖直半圆环，若小球到达B点速度为3m/s，最后小球落在C点，求： （1）小球经过A点时对轨道压力的大小； （2）A、C间的距离（取重力加速度g=10m/s2）； （3）若半圆环轨道非光滑，小球到达B点速度小于3m/s，小球是否一定从B点离开圆环？通过计算说明小球能经B离开圆环的条件。 【答案】（1）7.25N；（2）1.2m；（3）见解析 【解析】 【详解】（1）小球向左做匀减速直线运动的过程中，有 代入数据解得 小球经过A点时，根据牛顿第二定律，有 解得 根据牛顿第三定律可得小球经过A点时对轨道压力的大小为7.25N； （2）小球经过B点后做平抛运动，则 联立可得 （3）当小球恰好通过B点时，有 解得 所以当小球的速度为，小球不能从B点离开圆环，当小球的速度为时，小球从B点离开圆环。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $