2026届江苏南京市秦淮中学高三下学期期初模拟物理试题

南京市秦淮中学2026届高三期初模拟考试 物理学科 一、单选题：本大题共10小题，共40分，每小题只有一个选项符合题意。 1.下列说法不正确的是(    ) A. 是衰变方程 B. 是核聚变方程 C. 是核裂变方程 D. 发生衰变时原子核放出电子，说明电子是原子核的组成部分 2.如图所示，老师握住一个装满水的圆柱形杯子，杯子始终静止。下列说法正确的是(    ) A. 握杯子用的力越大，杯子所受的摩擦力越大 B. 杯子表面越粗糙，所受的摩擦力越大 C. 随着杯子内的水量减少，杯子所受的摩擦力也减小 D. 杯子和水的总重力一定等于手与杯子间的最大静摩擦力 3.如图所示，甲、乙两位选手先后在点正上方、两点将飞镖水平抛出，飞镖击中竖直墙上的同一点。若不计空气阻力，飞镖可视为质点，则甲、乙投掷的飞镖(    ) A. 甲飞镖的位移大于乙 B. 运动时间相等 C. 击中点时飞镖重力的功率相等 D. 击中点时速度的反向延长线交于一点 4.一定质量的理想气体从状态变化到状态，其压强与体积的关系图像如图所示，下列说法正确的是(    ) A. 气体放出热量 B. 气体的内能减小 C. 外界对气体做负功 D. 气体分子的平均动能减小 5.“嫦娥之父”欧阳自远透露：我国计划于年登陆火星。假如某志愿者登上火星后将一小球从高为的地方由静止释放，不计空气阻力，测得经过时间小球落在火星表面，已知火星的半径为，引力常量为，不考虑火星自转，则下列说法正确的是(    ) A. 火星的第一宇宙速度为 B. 火星的质量为 C. 火星的平均密度为 D. 环绕火星表面运行的卫星的周期为 6.如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的．如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是 A. 在冰晶中，光的传播速度较大 B. 用同一装置做单缝衍射实验，光中央亮条纹更宽 C. 通过同一装置发生双缝干涉，光的相邻条纹间距较大 D. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较小 7.如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，开关闭合前灯泡、、均正常发光。那么，当开关闭合时，、、三个灯泡的亮度变化情况是(    ) A. 亮度不变，变亮，变暗 B. 变暗，变亮，变暗 C. 变亮，变暗，变亮 D. 变暗，变亮，亮度不变 8.某探究小组在实验室用相同双缝干涉实验装置测量甲、乙两种单色光的波长时，发现甲光的相邻亮条纹间距大，乙光的相邻亮条纹间距小，若用这两种光分别照射同一金属板，且都能发生光电效应，以下说法正确的是(    ) A. 甲种单色光对应图中的曲线 B. 乙种单色光光子的动量小 C. 若想通过图装置测得图中的和，需使极接电源正极，极接电源的负极 D. 若用甲乙两种单色光，对同一装置做单缝衍射实验，则甲种光更容易发生明显衍射现象 9.霍尔效应是电磁基本现象之一，我国科学家在该领域的研究上获得了重大发现。如图所示，在一矩形霍尔半导体薄片元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，电子以速度定向移动时，形成电流，同时外加磁感应强度为、与薄片垂直的匀强磁场，在、间出现电压，这个现象称为霍尔效应，称为霍尔电压。已知薄片的厚度为，、间距离为，、间距离为，则(    ) A. 电子定向移动方向为 B. 表面电势高于表面电势 C. 、表面间的电压 D. 元件内单位体积内自由电子数为 10.如图所示，和是两根足够长、电阻不计的相互平行、竖直放置的光滑金属导轨，匀强磁场垂直导轨平面。有质量和电阻的金属杆，始终与导轨垂直且接触良好。开始时，将开关断开，让金属杆由静止开始下落，经过一段时间后，再将闭合。金属杆所受的安培力、下滑时的速度分别用、表示；通过金属杆的电流、电量分别用、表示。若从闭合开始计时，则、、、分别随时间变化的图像可能正确的是(    ) A. B. C. D. 二、实验题：本大题共1小题，共15分。 11.利用图中所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。 除带夹子的重锤、纸带、铁架台含铁夹、电火花计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是______。 A.交流电源 B.刻度尺 C.直流电源 D.天平含砝码 实验中，先接通电源，再释放重锤，得到图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点的距离分别为、、。已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为。设重锤的质量为。从打点到打点的过程中。重锤的重力势能减少量 ______，重锤动能增加量 ______。 若某同学作出图像如图丙所示，则当地重力加速度 ______保留位有效数字。 在实验中，某同学根据测得的数据，通过计算发现，重物动能的增加量略大于重物势能的减少量，若测量与计算均无错误，则出现这一问题的原因可能是______。 A.重物的质量偏大 B.交流电源的频率偏大 C.交流电源的频率偏小 D.重物下落时受到的阻力过大 三、计算题：本大题共4小题，共45分。 12.如图所示，半径为的半圆形玻璃砖。距离，当从点入射的光线与界面的夹角时，光能够射到点连线垂直于界面。已知真空中的光速为，求： 半圆形玻璃砖的折射率； 光在玻璃砖中从到经历的时间。 13.如图所示，某高压锅锅盖中央有一横截面积为的出气口，孔上盖有限压阀加热前，盖上锅盖，限压阀密封好后，高压锅内气体温度为、压强为对高压锅加热，当锅内气体压强达到时，锅内气体将限压阀顶起，开始向外排气锅内气体视为理想气体，大气压强为，重力加速度为，不计摩擦阻力求： 开始向外排气时锅内气体的温度 限压阀的质量． 14.如图所示，平行光滑金属导轨间距为，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，两根相同的金属棒、垂直于导轨平行放置，与导轨始终接触良好，每根金属棒质量为，接入电路的电阻均为。开始时棒锁定在轨道上，对棒施加水平向右的恒力，经时间，棒的速度达到最大值，此时撤去拉力，同时解除对棒的锁定，导轨足够长且电阻不计。求： 匀强磁场的磁感应强度 撤去力前，棒前进的位移 从开始施加到解除对棒锁定后足够长的时间内，回路产生的焦耳热。 15.如图甲所示，板附近的放射源连续放出质量为、电量为的粒子，从静止开始经极板、间电场加速后，沿中心线方向进入平行极板、，当、板间未加电压时，粒子通过两板的时间为。当、间加上图乙所示电压时，粒子均能从、极板右侧飞出，打在距、板右端距离等于该板长的荧光屏上，荧光屏与中心线垂直。已知、板间电压为，极板、间距为，不计粒子的重力及相互间的作用。求： 、板的长度； 若区域无磁场，粒子从板间通过，打在荧光屏上的粒子束的亮线的宽度； 若区域存在水平宽度为，竖直宽度足够大的匀强磁场，磁感应强度为，粒子从板间通过，打在荧光屏上的粒子束的亮线的宽度。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 南京市秦淮中学2026届高三期初模拟考试物理学科 一、单选题：本大题共10小题，共40分。 1.下列说法不正确的是(    ) A. 是衰变方程 B. 是核聚变方程 C. 是核裂变方程 D. 发生衰变时原子核放出电子，说明电子是原子核的组成部分 【答案】D  【解析】解：由于衰变是原子核自发放射粒子的衰变过程，故可判断是衰变方程，故A正确； B.轻核聚变是把轻核合成质量较大的核，释放出核能的反应，故可判断是核聚变方程，故B正确； C.重核裂变是把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，故可判断是核裂变方程，故C正确； D.发生衰变时原子核放出电子，是因为中子转化为质子而放出电子，电子不是原子核的组成部分，故D错误。 本题选择错误的，故选：。 衰变：原子核自发放射粒子的衰变过程； 轻核聚变：聚变是把轻核合成质量较大的核，释放出核能的反应； 重核裂变：裂变是把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应； 发生衰变时原子核放出电子，是因为中子转化为质子而放出电子。 解题关键是理解衰变、轻核聚变、重核裂变的特点，能够根据核反应方程正确判断是什么过程；知道发生衰变时原子核放出电子，是因为中子转化为质子而放出电子。注意本题选择错误选项。 2.如图所示，老师握住一个装满水的圆柱形杯子，杯子始终静止。下列说法正确的是(    ) A. 握杯子用的力越大，杯子所受的摩擦力越大 B. 杯子表面越粗糙，所受的摩擦力越大 C. 随着杯子内的水量减少，杯子所受的摩擦力也减小 D. 杯子和水的总重力一定等于手与杯子间的最大静摩擦力 【答案】C  【解析】解：瓶子保持静止，处于平衡状态。瓶子受到的重力和静摩擦力是一对平衡力，但静摩擦不一定等于最大静摩擦力。当杯子和水的总重力不变时，杯子受到的静摩擦力不变，故ABD错误； C.因为摩擦力与重力平衡，随着杯子内的水量减少，杯子和水的总重力减小，杯子所受的擦力也减小，故C正确。 故选：。 根据杯子受到的静摩擦力和重力是一对平衡力分析；杯子受到的静摩擦力大小不一定等于最大静摩擦力，据此分析； 知道物体所受的静摩擦力大小总是与引起物体相对运动趋势的外力相等是解题的关键。 3.如图所示，甲、乙两位选手先后在点正上方、两点将飞镖水平抛出，飞镖击中竖直墙上的同一点。若不计空气阻力，飞镖可视为质点，则甲、乙投掷的飞镖(    ) A. 甲飞镖的位移大于乙 B. 运动时间相等 C. 击中点时飞镖重力的功率相等 D. 击中点时速度的反向延长线交于一点 【答案】A  【解析】解：、两飞镖的水平位移相同，但是甲飞镖下降的高度更大，故甲飞镖的位移大于乙飞镖，故A正确； B、甲飞镖下降的高度更大，飞行的时间更长，故B错误； C、甲飞镖下降的高度更大，飞行的时间更长，击中点时甲飞镖竖直速度更大，甲飞镖重力的功率更大，故C错误； D、击中点时，甲飞镖竖直速度大，水平速度小，甲飞镖的速度与竖直方向的夹角更小，速度的反向延长线不交于一点，故D错误。 故选：。 平抛运动的位移为水平位移和竖直位移的合位移； 竖直高度决定其运动时间，运动时间越长，竖直分速度越大，重力的瞬时功率也越大； 根据平抛运动的推论分析。 知道做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动，在水平方向上做匀速直线运动是解题的基础。 4.一定质量的理想气体从状态变化到状态，其压强与体积的关系图像如图所示，下列说法正确的是(    ) A. 气体放出热量 B. 气体的内能减小 C. 外界对气体做负功 D. 气体分子的平均动能减小 【答案】C  【解析】解：、由图像可知，气体从状态到状态，气体的压强和体积均增加，则由可知，气体的温度升高，则气体的内能增加；气体体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律，气体吸收热量，故AB错误； C、该过程中，气体体积变大，气体对外界做功，外界对气体做负功，故C正确； D、由于温度增加，气体分子的平均动能增大，故D错误。 故选：。 由图像可知，气体从状态到状态，气体的压强和体积都增大，则由可知，气体的温度升高，则气体的内能增加；气体体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律判断是吸热的情况；温度是分子平均动能的标志，温度升高分子平均动能增大。 本题考查热力学第一定律及理想气体状态方程的应用，要注意明确压强、体积及温度之间的变化关系及内能、吸放热及做功的关系，注意在图像中图线上各点连线与坐标量的变化关系。 5.“嫦娥之父”欧阳自远透露：我国计划于年登陆火星。假如某志愿者登上火星后将一小球从高为的地方由静止释放，不计空气阻力，测得经过时间小球落在火星表面，已知火星的半径为，引力常量为，不考虑火星自转，则下列说法正确的是(    ) A. 火星的第一宇宙速度为 B. 火星的质量为 C. 火星的平均密度为 D. 环绕火星表面运行的卫星的周期为 【答案】C  【解析】解：由自由落体运动规律，解得火星表面的重力加速度大小为， 火星的第一宇宙速度，故A错误； 由，解得火星的质量为，故B错误； 火星的平均密度为，故C正确； 设环绕火星表面运行的卫星的周期为，则，故D错误； 故选：。 根据自由落体运动的位移公式列式求解重力加速度，根据列式求解第一宇宙速度，根据重力等于万有引力列式求解星球的质量，根据密度公式列式求解星球的密度。 本题考查卫星问题，关键是明确卫星的动力学原理，知道第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，基础题目。 6.如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的．如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是 A. 在冰晶中，光的传播速度较大 B. 用同一装置做单缝衍射实验，光中央亮条纹更宽 C. 通过同一装置发生双缝干涉，光的相邻条纹间距较大 D. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较小 【答案】C  【解析】【分析】 由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，光的偏折角小于光的偏折角，由折射定律得出折射率关系，就知道波长关系；再根据干涉条纹间距公式比较条纹间距；依据临界角公式比较临界角的大小。 本题可以用红光与紫光类比光和光，对于七种单色光的折射率、波长、频率等等之间的关系，是考试的热点，要牢固掌握。 【解析】 A.由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，光的偏折角小于光的偏折角，由折射定律得知，六角形冰晶对光的折射率小于对光的折射率，由知光的传播速度小，故A错误； B.光的折射率小，波长长，波动性强，用同一装置做单缝衍射实验，光中央亮条纹更宽，故B错误。 C.光的折射率小于光的折射率，光的频率小于光的频率，所以光的波长大于光的波长，根据，光相邻条纹间距大，故C正确； D.由临界角公式，光的折射率小，光的临界角大，故D错误。 7.如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，开关闭合前灯泡、、均正常发光。那么，当开关闭合时，、、三个灯泡的亮度变化情况是(    ) A. 亮度不变，变亮，变暗 B. 变暗，变亮，变暗 C. 变亮，变暗，变亮 D. 变暗，变亮，亮度不变 【答案】B  【解析】解：当开关闭合时，、并联，电阻减小，则外电路总电阻减小。根据闭合电路欧姆定律可知，总电流增大，的电压为，则减小，的电流减小，则变暗；的电流为，则增大，的电压增大，则变亮；的电压，减小，增大，则减小，变暗，故ACD错误，B正确。 故选：。 8.某探究小组在实验室用相同双缝干涉实验装置测量甲、乙两种单色光的波长时，发现甲光的相邻亮条纹间距大，乙光的相邻亮条纹间距小，若用这两种光分别照射同一金属板，且都能发生光电效应，以下说法正确的是(    ) A. 甲种单色光对应图中的曲线 B. 乙种单色光光子的动量小 C. 若想通过图装置测得图中的和，需使极接电源正极，极接电源的负极 D. 若用甲乙两种单色光，对同一装置做单缝衍射实验，则甲种光更容易发生明显衍射现象 【答案】D  【解析】【分析】 根据爱因斯坦光电效应方程结合可得不同光照射同一金属时，遏止电压越大的光对应的光子能量越大，频率越大。 波长越大，越容易发生明显衍射现象，光子的动量公式为。 【解答】 甲光干涉条纹间距大说明甲光波长较长，频率低，使同一金属板发生光电效应时，甲光对应的最大初动能小，所以遏止电压小，甲光应对应曲线，据  可知甲光的动量小，故AB错误； C.图中所示电压为遏止电压，在光电管两端应加反向电压，极板应接电源负极，极板应接正极，故C错误； D.波长越长的光，对同一障碍物衍射现象越明显，甲光更容易发生明显衍射现象，故D正确。 故选D。 9.霍尔效应是电磁基本现象之一，我国科学家在该领域的研究上获得了重大发现。如图所示，在一矩形霍尔半导体薄片元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，电子以速度定向移动时，形成电流，同时外加磁感应强度为、与薄片垂直的匀强磁场，在、间出现电压，这个现象称为霍尔效应，称为霍尔电压。已知薄片的厚度为，、间距离为，、间距离为，则(    ) A. 电子定向移动方向为 B. 表面电势高于表面电势 C. 、表面间的电压 D. 元件内单位体积内自由电子数为 【答案】C  【解析】【分析】 本题考查霍尔效应，通过左手定则分析载流子的偏转方向，从而确定电势的高低。 当稳定时，电场力与洛伦兹力平衡，据此列式，结合电流的微观表达式，得出电势差的表达式，然后进行分析。 【解答】A.电子定向移动方向与电流方向相反，应为，故A错误 B.由左手定则知，电子向表面偏转，表面电势低于表面电势，故 B错误 C.稳定时，洛伦兹力与电场力平衡，有， 解得，故C正确 D.根据电流微观表达式， 联立解得，故D错误。 故选C。 10.如图所示，和是两根足够长、电阻不计的相互平行、竖直放置的光滑金属导轨，匀强磁场垂直导轨平面。有质量和电阻的金属杆，始终与导轨垂直且接触良好。开始时，将开关断开，让金属杆由静止开始下落，经过一段时间后，再将闭合。金属杆所受的安培力、下滑时的速度分别用、表示；通过金属杆的电流、电量分别用、表示。若从闭合开始计时，则、、、分别随时间变化的图像可能正确的是(    ) A. B. C. D. 【答案】D  【解析】【分析】 闭合后，金属杆在下滑过程中，受到重力和安培力作用，分析安培力与重力大小关系，根据安培力大小与速度大小成正比，分析金属杆的加速度变化，确定金属杆的运动情况；根据安培力的公式分析安培力的变化情况，根据以及欧姆定律分析感应电流随时间的变化情况；根据和动量定理判断电荷量随时间的变化情况。 解决该题需要明确知道闭合开关后金属杆受到向下重力以及向上的安培力，知道将重力和安培力的大小分为三种情况来讨论。 【解答】 闭合开关时，金属棒受到向下的重力和向上的安培力，若重力与安培力相等，即，金属杆做匀速直线运动。速度不变，则安培力、感应电流都不变，加速度为零。电量随时间均匀变化； 若安培力小于重力，则加速度的方向向下，根据牛顿第二定律：，做加速运动，安培力增大，则加速度减小，做加速度逐渐减小的加速运动，当重力与安培力相等时，做匀速直线运动。图象是一条斜率减小的曲线，直至斜率减为零，之后恒定不变。知，图线先是一条斜率逐渐减小的曲线，之后恒定不变，因为，所以图象先是一条斜率逐渐减小的的曲线，当金属杆匀速时，电流恒定不变，但时金属杆有速度，所以时电流不等于零；根据动量定理：，知电量随时间均匀变化，且时，从零开始变化。 若安培力大于重力，则加速度的方向向上，做减速运动，减速运动的过程中，安培力减小，做加速度逐渐减小的减速运动，当重力与安培力相等时，做匀速直线运动。安培力为，所以图象是斜率逐渐减小的曲线，当匀速运动时，安培力不再减小，此时安培力等于重力；图象是一条斜率减小的曲线，直至斜率减为零，之后恒定不变；时电流不等于零；根据动量定理：，知电量随时间均匀变化，且时，从零开始变化。综上所述，D正确。ABC错误。 二、实验题：本大题共1小题，共15分。 11.利用图中所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。 除带夹子的重锤、纸带、铁架台含铁夹、电火花计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是______。 A.交流电源 B.刻度尺 C.直流电源 D.天平含砝码 实验中，先接通电源，再释放重锤，得到图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点的距离分别为、、。已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为。设重锤的质量为。从打点到打点的过程中。重锤的重力势能减少量 ______，重锤动能增加量 ______。 若某同学作出图像如图丙所示，则当地重力加速度 ______保留位有效数字。 在实验中，某同学根据测得的数据，通过计算发现，重物动能的增加量略大于重物势能的减少量，若测量与计算均无错误，则出现这一问题的原因可能是______。 A.重物的质量偏大 B.交流电源的频率偏大 C.交流电源的频率偏小 D.重物下落时受到的阻力过大 【答案】         【解析】解：打点计时器需要用到交变电流。验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两端都有质量，可以约去，不需要天平测量质量。测量点迹间的距离运用刻度尺； 故选：。 根据重力做功的计算公式可知： 根据动能的计算公式可知： 根据机械能守恒定律有： 变形可得： 则图像的斜率为： 整理解得： 、根据需要验证的机械能守恒定律的表达式：，可知，重物的质量可以约去，与重物的质量无关，故A错误； 、根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，打下点的速度 若交流电源的频率偏大，瞬时速度的真实值偏大，瞬时速度的测量值偏小，会使计算出的重物的动能的增加量小于重力势能的减少量；若交流电源的频率偏小，瞬时速度的真实值偏小，瞬时速度的测量值偏大，会使计算出的重物的动能的增加量大于重力势能的减少量，故B错误，C正确； D、重物下落时受到的阻力过大，则重物动能的增加量应小于重力势能的减少量，故D错误。 故选：。 故答案为：；、；；。 验证实验机械能守恒的实验中，需要测量两点间的距离，所以需要刻度尺； 根据纸带，求出点的速度，从而确定动能的增加量，根据公式，求出重力势能得减小量； 写出的表达式，结合图像的斜率求重力加速度的值； 根据选项分析导致动能增加量小于重力势能的减小量符合的原因。 本题考查机械能守恒，利用打点计时器计算速度和两点间的距离，确定动能变化量和重力势能变化量。 三、计算题：本大题共4小题，共45分。 12.如图所示，半径为的半圆形玻璃砖。距离，当从点入射的光线与界面的夹角时，光能够射到点连线垂直于界面。已知真空中的光速为，求： 半圆形玻璃砖的折射率； 光在玻璃砖中从到经历的时间。 【答案】解：由题意，光路如图所示： 由几何关系可知：，， 在点，由折射定律可知：，联立解得：； 设从到经过的光程为，则， 设光在玻璃砖中的速度为，则，则， 联立解得光在玻璃砖中从到经历的时间为：。  【解析】本题考查折射定律知识。 画出光路图，在点由折射定律求出折射率； 根据几何知识求解光在玻璃砖中的路程，由求解光在玻璃砖中的速度，再分析光在玻璃砖中的传播时间。 13.如图所示，某高压锅锅盖中央有一横截面积为的出气口，孔上盖有限压阀加热前，盖上锅盖，限压阀密封好后，高压锅内气体温度为、压强为对高压锅加热，当锅内气体压强达到时，锅内气体将限压阀顶起，开始向外排气锅内气体视为理想气体，大气压强为，重力加速度为，不计摩擦阻力求： 开始向外排气时锅内气体的温度 限压阀的质量． 【答案】解：加热过程，限压阀未被顶起之前，锅内气体的体积不变，做等容变化， 则由查理定律可得：， 解得：； 因为当锅内气体压强达到时，锅内气体将限压阀顶起， 则由平衡条件可得：， 解得：； 答：开始向外排气时锅内气体的温度为； 压力阀的质量为。  【解析】加热过程，限压阀未被顶起之前，锅内气体的体积不变，做等容变化，则由查理定律列式，即可分析求解； 因为当锅内气体压强达到时，锅内气体将限压阀顶起，则由平衡条件列式，即可分析求解。 本题主要考查气体的等容变化与查理定律的应用，解题时需注意，一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比。 14.如图所示，平行光滑金属导轨间距为，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，两根相同的金属棒、垂直于导轨平行放置，与导轨始终接触良好，每根金属棒质量为，接入电路的电阻均为。开始时棒锁定在轨道上，对棒施加水平向右的恒力，经时间，棒的速度达到最大值，此时撤去拉力，同时解除对棒的锁定，导轨足够长且电阻不计。求： 匀强磁场的磁感应强度 撤去力前，棒前进的位移 从开始施加到解除对棒锁定后足够长的时间内，回路产生的焦耳热。 【答案】解：设磁感应强度为，对棒速度达到最大时，受力平衡 ，由受力分析有  ， 根据法拉第电磁感应定律知产生感应电动势， 根据闭合电路欧姆定律有 ，联立解得； 撤去力前，设导体棒前进的距离为，对棒达到最大速度的过程， 由动量定理得  ，又   其中 解得  ；  棒解除锁定后，两棒相互作用过程动量守恒，设最后共同运动速度为  ， 由动量守恒得 ， 对全过程由功能关系得  ，解得  ．   【解析】详细解答和解析过程见【答案】 15.如图甲所示，板附近的放射源连续放出质量为、电量为的粒子，从静止开始经极板、间电场加速后，沿中心线方向进入平行极板、，当、板间未加电压时，粒子通过两板的时间为。当、间加上图乙所示电压时，粒子均能从、极板右侧飞出，打在距、板右端距离等于该板长的荧光屏上，荧光屏与中心线垂直。已知、板间电压为，极板、间距为，不计粒子的重力及相互间的作用。求： 、板的长度； 若区域无磁场，粒子从板间通过，打在荧光屏上的粒子束的亮线的宽度； 若区域存在水平宽度为，竖直宽度足够大的匀强磁场，磁感应强度为，粒子从板间通过，打在荧光屏上的粒子束的亮线的宽度。 【答案】根据动能定理和运动学公式有   ，，解得：  粒子的侧向位移最大，应让粒子从、、等时刻进入偏转电场，在这种情况下，粒子在偏转电场中先做类平抛运动，后做匀速运动，其加速度为  ，由运动学规律可得：   ，， 粒子从电场出射后仍做匀速直线运动，故可得粒子打在荧光屏上距离中心线的最大距离为：       粒子的侧向位移最小，应让粒子从、等时刻进入偏转电场，在这种情况下，粒子打在荧光屏上距离中心线的最小距离为：，  ； 则打在荧光屏上的粒子束的宽度为  设粒子从偏转电场中射出时的偏向角为，所以粒子在磁场中运动半径应为：   ，   ，  ，  ，解得  ， 所以粒子垂直打在荧光屏上，由于各个时刻从偏转电场中出来的粒子速度大小相同，方向也相同，因此粒子进入磁场后的半径也相同。由于粒子从偏转电场中出来时的最大侧向位移和最小侧向位移的差值与无磁场时打在荧光屏上的粒子束宽度相同，则为：  ，所以有磁场时打在荧光屏上的粒子束的宽度也为    【解析】解析请参考答案文字描述 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $