精品解析：天津市河东区2025-2026学年度第二学期高三质量检测（二）物理试卷

河东区2025-2026学年度第二学期高三质量检测（二） 物理试卷 本试卷分为第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分，共100分，考试用时60分钟。考生务必将答案写在答题卡上，答在试卷上的无效。 第I卷（共40分） 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。 2.本卷共8题，每题5分，共40分。 一、单项选择题（每题5分，共25分。每题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1. 2025年7月15日，天舟九号货运飞船在文昌航天发射场成功发射，随后与中国空间站完成交会对接，为空间站补给物资。天舟九号货运飞船与空间站交会对接后，随空间站绕地球做匀速圆周运动，忽略地球自转影响。下列说法正确的是（　　） A. 天舟九号与空间站对接后，其线速度大于地球第一宇宙速度 B. 天舟九号与空间站对接后，空间站因质量增大，其向心加速度将减小 C. 空间站中宇航员处于完全失重状态，重力消失 D. 天舟九号从低轨道向空间站轨道转移时，需在低轨道加速，加速后其万有引力瞬间小于所需向心力 2. 对下列四幅图所涉及的光学现象及相应的描述正确的是（　　） A. 图甲中五颜六色的彩虹是光发生衍射的结果 B. 图乙中医用内窥镜利用了光的全反射现象 C. 图丙中用偏振眼镜观看立体电影。说明光是一种纵波 D. 图丁中肥皂泡在阳光照射下呈现彩色的条纹是由于光的折射 3. 《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》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。长时间行车不仅驾驶员会疲劳，而且汽车轮胎与地面摩擦会使轮胎变热，有安全隐患。一辆汽车行驶4小时后轮胎变热，轮胎内气体温度升高，设此过程中轮胎体积不变且没有气体泄漏，胎内气体可视为理想气体，该段时间内下列说法正确的是（　　） A. 外界对轮胎内气体做正功 B. 轮胎内气体分子的平均动能增大，气体压强减小 C. 轮胎内气体向外界释放热量，其内能减小 D. 速率大区间的分子数增多，轮胎内气体分子平均速率增大 4. 如图，带有等量异种电荷的平行板电容器与静电计相连，电容器上极板带正电，静电计金属外壳和电容器下极板均接地，两板间P点处固定一负电荷。下列说法正确的是（　　） A. 静电计的指针张角变大，则表明电容器的带电量增大 B. 将电容器上极板向下平移至虚线位置，静电计的指针张角变大 C. 将电容器上极板向下平移至虚线位置，P处电荷的电势能不变 D. 在两极板间插入云母片的过程中，P处电荷的电势能减小 5. 目前，世界上最先进的起重机是我国的“XCA4000”轮式起重机，满足170米的吊装高度，230吨的极限吊装重量，被誉为“全球第一吊”。该起重机将质量为的重物由静止开始以加速度竖直向上匀加速提升，经过时间达到额定功率，之后继续向上加速运动，直至匀速上升。不计空气阻力，设重力加速度为，下面说法正确的是（　　） A. 重物匀速上升时的速度为 B. 重物匀速上升时的速度为 C. 重物在匀加速提升阶段的机械能增量为 D. 起重机的额定功率 二、不定项选择题（每题5分，共15分。每题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分） 6. 风力发电机如图甲，图乙是风力发电简化模型图，叶片驱动风轮机带动匝数为N的矩形线圈在水平匀强磁场中，以角速度ω绕垂直于磁场的水平转轴按图示方向匀速转动。已知线圈产生的感应电动势的最大值为，图中用交流电流表测量电路中的电流，则（　　） A. 线圈在图示位置产生的感应电流方向为 B. 电流表的示数稳定不变 C. 当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大 D. 穿过线圈的最大磁通量为 7. 某动画中的角色挥舞甩动法宝混天绫，即可翻江倒海。若舞动的混天绫可简化为一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图，Q点的横坐标xQ=3m 。已知t=3s时，Q点第一次经过平衡位置，下列说法正确的是（　　） A. t=0时，Q点向y轴正方向振动 B. 该波的传播速度大小为2m /s C. Q点在内通过的路程为100cm D. Q 点的振动周期为8s 8. 如图甲所示，用某种型号的光线发射器的光照射光电管。图乙为氢原子能级图，光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有、两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为、光单独照射光电管时产生的光电流与光电管两端电压的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为，下列说法正确的是（　　） A. 丙图中和对应的是甲图中电源的正极接在左端 B. 光线发射器辐射出、两种光子的动量之比约为0.84 C. 用光照射时，飞出阴极光电子的最大初动能为 D. 更换光线发射器，若增大光照强度，饱和光电流一定会增大 第II卷（共60分） 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4题，共60分。 9. 在“研究加速度和力、质量的关系”实验中，采用如图甲所示的装置进行实验。 (1)实验中，需要在木板的右端垫上一个小木块，其目的是______________________。 (2)在实验操作中，下列说法正确的是________。 A．实验中，若要将砝码（包括砝码盘）的重力大小作为小车所受拉力F的大小，应让小车质量远大于砝码（包括砝码盘）的质量 B.实验时，应先放开小车，再接通打点计时器的电源 C.每改变一次小车的质量，都需要改变垫入的小木块的厚度 D.先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系 (3)如图乙为研究“在外力一定的条件下，小车的加速度与其质量的关系”时所得的实验图像，横坐标m为小车上砝码的质量。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车的质量为________。 10. 某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材： A．被测干电池一节 B．电流表：量程，内阻 C．电流表：量程，内阻约为 D．电压表：量程，内阻未知 E．电压表：量程，内阻未知 F．滑动变阻器：， G．滑动变阻器：， H．开关、导线若干 伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差，在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。 （1）在上述器材中请选择适当的器材：________（填写选项前的字母）； （2）实验电路图应选择________（填“图甲”或“图乙”）； （3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的图像，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势________，内电阻________。 11. 如图所示，质量分别为、的A、B两物块（均可视为质点）静止置于水平平台边缘，A、B之间有一被压缩并锁定的轻质微型弹簧。某时刻突然解除弹簧的锁定装置，A、B被瞬间弹开，物块做平抛运动后落在地面上，落点离平台边缘的水平距离为，足够长的水平平台离地面的高度，物块B与平台间的动摩擦因数为，取重力加速度大小，不计空气阻力。求： （1）解除弹簧锁定后瞬间物块A的速度大小； （2）物块B在平台上滑动的距离； （3）解除锁定前弹簧的弹性势能。 12. 质谱仪是最早用来测定微观粒子比荷的精密仪器，其原理如图所示。为粒子加速器，加速电压为，为速度选择器，其中磁场与电场正交，磁场磁感应强度为，两极板间距为，为粒子偏转分离器，磁感应强度为。今有一重力不计、比荷未知的带正电的粒子，从小孔“飘入”（初速度为零）粒子加速器，加速后从小孔以速度进入速度选择器并恰好沿直线通过，粒子从小孔进入分离器后做匀速圆周运动，打在照相底片点上。 （1）求粒子的比荷； （2）计算速度选择器的电压； （3）另有的同位素同样从小孔“飘入”，仅调节的大小使粒子通过速度选择器进入分离器，最后打到照相底片上的点，测出与两点间距离。若同位素两粒子带电量均为，求： ①该同位素两粒子的质量差； ②该同位素两粒子在分离器中运动的时间差。 13. 如图所示，竖直平面内固定一足够长的“U”型金属导轨，质量为、电阻不计的金属棒垂直导轨静置于绝缘固定支架上。支架上方存在竖直向下的匀强磁场，边长为的正方形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，两磁场互不影响，且磁感应强度大小与时间的关系均为（T）。支架上方导轨单位长度的电阻为，下方导轨的总电阻为。从时刻开始，对金属棒施加竖直向上的拉力，使其以加速度向上做匀加速直线运动。金属棒始终与导轨接触良好，与导轨间动摩擦因数为，不计空气阻力，重力加速度大小为。求： （1）区域产生感应电动势的大小和金属棒中电流的方向； （2）时，金属棒中的电流大小； （3）经过多长时间，对金属棒所施加的拉力达到最大值，并求此最大值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 河东区2025-2026学年度第二学期高三质量检测（二） 物理试卷 本试卷分为第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分，共100分，考试用时60分钟。考生务必将答案写在答题卡上，答在试卷上的无效。 第I卷（共40分） 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。 2.本卷共8题，每题5分，共40分。 一、单项选择题（每题5分，共25分。每题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1. 2025年7月15日，天舟九号货运飞船在文昌航天发射场成功发射，随后与中国空间站完成交会对接，为空间站补给物资。天舟九号货运飞船与空间站交会对接后，随空间站绕地球做匀速圆周运动，忽略地球自转影响。下列说法正确的是（　　） A. 天舟九号与空间站对接后，其线速度大于地球第一宇宙速度 B. 天舟九号与空间站对接后，空间站因质量增大，其向心加速度将减小 C. 空间站中宇航员处于完全失重状态，重力消失 D. 天舟九号从低轨道向空间站轨道转移时，需在低轨道加速，加速后其万有引力瞬间小于所需向心力 【答案】D 【解析】 【详解】A．地球第一宇宙速度是近地轨道的最大环绕速度。空间站轨道半径大于近地轨道半径，由 可知，轨道半径越大，线速度越小。因此天舟九号的线速度小于第一宇宙速度，故A错误； B．向心加速度由决定，与空间站自身质量无关。对接后空间站质量增大，但轨道半径 不变，故向心加速度不变，故B错误； C．完全失重是因为空间站和宇航员共同绕地球做圆周运动，重力全部提供向心力，但重力并未消失，故C错误； D．天舟九号从低轨道向高轨道转移时，需在低轨道加速。加速后，其速度增大导致所需向心力瞬间大于万有引力，从而脱离原轨道做离心运动，故D正确。 故选D。 2. 对下列四幅图所涉及的光学现象及相应的描述正确的是（　　） A. 图甲中五颜六色的彩虹是光发生衍射的结果 B. 图乙中医用内窥镜利用了光的全反射现象 C. 图丙中用偏振眼镜观看立体电影。说明光是一种纵波 D. 图丁中肥皂泡在阳光照射下呈现彩色的条纹是由于光的折射 【答案】B 【解析】 【详解】A．图甲中五颜六色的彩虹是光的色散（主要是光的折射）现象，故A错误； B．医用内窥镜利用的是光的全反射原理，故B正确； C．图丙中用偏振眼镜观看立体电影，利用了光的偏振原理，说明光是一种横波，故C错误； D．阳光下彩色的肥皂泡是光的干涉现象，肥皂泡的前后表面反射光发生干涉形成彩色条纹，故D错误。 故选B。 3. 《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》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。长时间行车不仅驾驶员会疲劳，而且汽车轮胎与地面摩擦会使轮胎变热，有安全隐患。一辆汽车行驶4小时后轮胎变热，轮胎内气体温度升高，设此过程中轮胎体积不变且没有气体泄漏，胎内气体可视为理想气体，该段时间内下列说法正确的是（　　） A. 外界对轮胎内气体做正功 B. 轮胎内气体分子的平均动能增大，气体压强减小 C. 轮胎内气体向外界释放热量，其内能减小 D. 速率大区间的分子数增多，轮胎内气体分子平均速率增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．气体做功的判定依据为体积变化，本题中轮胎体积不变，即气体体积，外界与气体间相互做功为0，故A错误； B．温度是分子平均动能的标志，温度升高则气体分子平均动能增大；气体做等容变化，由查理定律可知，温度升高时气体压强增大，故B错误； C．理想气体内能仅由温度决定，温度升高则内能增大；由热力学第一定律 因、，可得，即气体从外界吸收热量，故C错误； D．温度升高时，气体分子速率分布曲线的峰值向高速区移动，速率大区间的分子数占比增多，分子平均动能增大，因此分子平均速率增大，故D正确。 故选D。 4. 如图，带有等量异种电荷的平行板电容器与静电计相连，电容器上极板带正电，静电计金属外壳和电容器下极板均接地，两板间P点处固定一负电荷。下列说法正确的是（　　） A. 静电计的指针张角变大，则表明电容器的带电量增大 B. 将电容器上极板向下平移至虚线位置，静电计的指针张角变大 C. 将电容器上极板向下平移至虚线位置，P处电荷的电势能不变 D. 在两极板间插入云母片的过程中，P处电荷的电势能减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．静电计的指针张角变大，说明电容器两板间电势差增大，电容器的带电量可认为是不变的，故A错误； B．将电容器上极板向下平移至虚线位置，两板间距离d变小，根据可知电容C变大，根据可知，两板间电压减小，则静电计的指针张角变小，故B错误； C．根据 将电容器上极板向下平移至虚线位置，两板间的电场强度不变，根据U=Ed可知P点和下极板之间的电势差不变，下极板接地，则P点电势不变，所以P处电荷的电势能不变，故C正确； D．根据可知，在两极板间插入云母片的过程中，极板间电场强度变小，根据U=Ed可知，P处的电势降低，对负电荷来说，电势越低电势能越大，所以P处电荷的电势能增大，故D错误。 故选C。 5. 目前，世界上最先进的起重机是我国的“XCA4000”轮式起重机，满足170米的吊装高度，230吨的极限吊装重量，被誉为“全球第一吊”。该起重机将质量为的重物由静止开始以加速度竖直向上匀加速提升，经过时间达到额定功率，之后继续向上加速运动，直至匀速上升。不计空气阻力，设重力加速度为，下面说法正确的是（　　） A. 重物匀速上升时的速度为 B. 重物匀速上升时的速度为 C. 重物在匀加速提升阶段的机械能增量为 D. 起重机的额定功率 【答案】A 【解析】 【详解】AB．当重物匀速上升时，牵引力与重力平衡，即 根据功率公式 可得匀速上升的速度 ，A正确，B错误； C．匀加速阶段，牵引力恒定，速度 可知速度均匀增大，起重机的功率 故起重机的功率从0均匀增大到额定功率，所以拉力做的总功为 根据功能关系可得机械能增量为，C错误； D．匀加速阶段，由牛顿第二定律有 解得牵引力 时刻速度 此时达到额定功率，因此，D错误。 故选A。 二、不定项选择题（每题5分，共15分。每题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分） 6. 风力发电机如图甲，图乙是风力发电简化模型图，叶片驱动风轮机带动匝数为N的矩形线圈在水平匀强磁场中，以角速度ω绕垂直于磁场的水平转轴按图示方向匀速转动。已知线圈产生的感应电动势的最大值为，图中用交流电流表测量电路中的电流，则（　　） A. 线圈在图示位置产生的感应电流方向为 B. 电流表的示数稳定不变 C. 当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大 D. 穿过线圈的最大磁通量为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．当线圈转到图示位置时，根据右手定则可知产生的感应电流方向为，故A错误； B．电流表示数为交流电的有效值，稳定不变，故B正确； C．当线圈转到图示位置时，线圈与中性面垂直，感应电动势最大，磁通量的变化率最大，故C正确； D．由可得穿过线圈的最大磁通量为，故D错误。 故选BC。 7. 某动画中的角色挥舞甩动法宝混天绫，即可翻江倒海。若舞动的混天绫可简化为一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图，Q点的横坐标xQ=3m 。已知t=3s时，Q点第一次经过平衡位置，下列说法正确的是（　　） A. t=0时，Q点向y轴正方向振动 B. 该波的传播速度大小为2m /s C. Q点在内通过的路程为100cm D. Q 点的振动周期为8s 【答案】AD 【解析】 【详解】A．波沿x轴正方向传播，根据“上、下坡法”可知，t=0时，Q点向y轴正方向振动，故A正确； B．由图可知，时离平衡位置最近的点为 该点的振动状态传到Q点（xQ=3m）的距离为1m，但Q点第一次到平衡位置是处的平衡位置状态传递到 则实际传播的距离 所用时间 则波速，故B错误； CD．由图可知，该波的波长 则Q点的振动周期 振幅 若Q点在平衡位置或最大位移处，则内通过的路程为 由于实际上Q点不在上述特殊位置，因此内通过的路程不是100cm，故C错误，D正确。 故选AD。 8. 如图甲所示，用某种型号的光线发射器的光照射光电管。图乙为氢原子能级图，光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有、两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为、光单独照射光电管时产生的光电流与光电管两端电压的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为，下列说法正确的是（　　） A. 丙图中和对应的是甲图中电源的正极接在左端 B. 光线发射器辐射出、两种光子的动量之比约为0.84 C. 用光照射时，飞出阴极光电子的最大初动能为 D. 更换光线发射器，若增大光照强度，饱和光电流一定会增大 【答案】BC 【解析】 【详解】A．和遏止电压，则电源右侧为正极，故A错误； B．光是跃迁发出光，光是跃迁发出光，则光子能量为，光子能量为，由 可知、光子的动量比约为0.84，故B正确； C．由，可知光照射时，飞出光电子的最大初动能为，故C正确； D．增大光照强度，有可能是光子数不变，频率增大，这种情况下，饱和光电流不变，故D错误。 故选BC。 第II卷（共60分） 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4题，共60分。 9. 在“研究加速度和力、质量的关系”实验中，采用如图甲所示的装置进行实验。 (1)实验中，需要在木板的右端垫上一个小木块，其目的是______________________。 (2)在实验操作中，下列说法正确的是________。 A．实验中，若要将砝码（包括砝码盘）的重力大小作为小车所受拉力F的大小，应让小车质量远大于砝码（包括砝码盘）的质量 B.实验时，应先放开小车，再接通打点计时器的电源 C.每改变一次小车的质量，都需要改变垫入的小木块的厚度 D.先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系 (3)如图乙为研究“在外力一定的条件下，小车的加速度与其质量的关系”时所得的实验图像，横坐标m为小车上砝码的质量。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车的质量为________。 【答案】 ①. 补偿阻力 ②. AD ③. 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]实验时，为使绳子的拉力就是小车受到的合外力，要将木板不带滑轮的一端垫起，目的是补偿阻力。 (2)[2]A．设小车的质量为M，砝码（包括砝码盘）的质量为m1，根据牛顿第二定律 联立解得 知当砝码（包括砝码盘）质量远小于小车质量时，小车所受的拉力近似等于砝码（包括砝码盘）的重力，所以应满足的条件是砝码（包括砝码盘）的质量远小于小车的质量，A正确； B．使用打点计时器时，都应该先接通电源，后释放纸带，B错误； C．由于补偿阻力之后有 即 与小车的质量无关，所以改变小车的质量后，不用再次补偿阻力，C错误； D．本实验采用控制变量法，先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系，再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系，D正确。 故选AD。 (3)[3]对小车和小车上的砝码组成的整体，根据牛顿第二定律得 变形得 在图像中，图线的斜率 图像的纵截距 可得 10. 某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材： A．被测干电池一节 B．电流表：量程，内阻 C．电流表：量程，内阻约为 D．电压表：量程，内阻未知 E．电压表：量程，内阻未知 F．滑动变阻器：， G．滑动变阻器：， H．开关、导线若干 伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差，在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。 （1）在上述器材中请选择适当的器材：________（填写选项前的字母）； （2）实验电路图应选择________（填“图甲”或“图乙”）； （3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的图像，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势________，内电阻________。 【答案】（1）ABDFH （2）图甲 （3） ①. 1.5 ②. 0.7 【解析】 【小问1详解】 实验时需要选择被测干电池一节，开关、导线若干，为了便于调节，使测量数据的连续性好，应选择总阻值小一些的滑动变阻器；由于一节电池的电动势约为1.5V，为了电压测量值的精确度，应选量程小一些的电压表；为了尽可能准确地测量电池的电动势和内阻，应选择内阻已知的电流表。因此，实验中需要选择的器材为ABDFH。 【小问2详解】 由于电流表内阻已知，可精确知道电流表的分压值，所以电流表相对于电源应采用内接法，故实验电路图应选择图甲。 【小问3详解】 [1][2]根据闭合电路欧姆定律可得 可得 可知图像的纵轴截距等于电动势，则有 图像的斜率绝对值为 解得内电阻为 11. 如图所示，质量分别为、的A、B两物块（均可视为质点）静止置于水平平台边缘，A、B之间有一被压缩并锁定的轻质微型弹簧。某时刻突然解除弹簧的锁定装置，A、B被瞬间弹开，物块做平抛运动后落在地面上，落点离平台边缘的水平距离为，足够长的水平平台离地面的高度，物块B与平台间的动摩擦因数为，取重力加速度大小，不计空气阻力。求： （1）解除弹簧锁定后瞬间物块A的速度大小； （2）物块B在平台上滑动的距离； （3）解除锁定前弹簧的弹性势能。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 A物块水平抛出，竖直方向有 水平方向有 联立解得 【小问2详解】 两物块被弹开瞬间，根据动量守恒定律 解得 物块在水平面上滑行，根据动能定理 解得 【小问3详解】 根据机械能守恒定律 解得 12. 质谱仪是最早用来测定微观粒子比荷的精密仪器，其原理如图所示。为粒子加速器，加速电压为，为速度选择器，其中磁场与电场正交，磁场磁感应强度为，两极板间距为，为粒子偏转分离器，磁感应强度为。今有一重力不计、比荷未知的带正电的粒子，从小孔“飘入”（初速度为零）粒子加速器，加速后从小孔以速度进入速度选择器并恰好沿直线通过，粒子从小孔进入分离器后做匀速圆周运动，打在照相底片点上。 （1）求粒子的比荷； （2）计算速度选择器的电压； （3）另有的同位素同样从小孔“飘入”，仅调节的大小使粒子通过速度选择器进入分离器，最后打到照相底片上的点，测出与两点间距离。若同位素两粒子带电量均为，求： ①该同位素两粒子的质量差； ②该同位素两粒子在分离器中运动的时间差。 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 粒子在加速器中，根据动能定理 可得 【小问2详解】 在速度选择器中 又因为 解得 【小问3详解】 ①粒子在分离器中做匀速圆周运动 粒子在分离器中做匀速圆周运动 由几何关系得 解得 ②粒子做圆周运动的周期 粒子做圆周运动的周期 又因为 解得 13. 如图所示，竖直平面内固定一足够长的“U”型金属导轨，质量为、电阻不计的金属棒垂直导轨静置于绝缘固定支架上。支架上方存在竖直向下的匀强磁场，边长为的正方形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，两磁场互不影响，且磁感应强度大小与时间的关系均为（T）。支架上方导轨单位长度的电阻为，下方导轨的总电阻为。从时刻开始，对金属棒施加竖直向上的拉力，使其以加速度向上做匀加速直线运动。金属棒始终与导轨接触良好，与导轨间动摩擦因数为，不计空气阻力，重力加速度大小为。求： （1）区域产生感应电动势的大小和金属棒中电流的方向； （2）时，金属棒中的电流大小； （3）经过多长时间，对金属棒所施加的拉力达到最大值，并求此最大值。 【答案】（1），从流向 （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 由法拉第电磁感应定律，感应电动势 由题意知（T），可知 联立解得 由楞次定律，可知金属棒中电流的方向从流向 【小问2详解】 金属棒向上运动的位移 支架上方的电阻 由闭合电路欧姆定律得 联立解得 【小问3详解】 根据牛顿第二定律 又由，其中 联立可得 根据均值不等式可知，当时，有最大值 解得， 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $