精品解析：2026届河南省实验中学高三下学期临门押题实战演练物理试题(一)

临门押题实战演练·物理（一） （75分钟 100分） 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。） 1. 2026年春节假期，小明和同学去武汉旅游，期间乘坐了我国首条空中悬挂式列车——“光子号”空轨列车，“光子号”空轨列车具备全自动驾驶功能，全车拥有270°观景功能，最多能容纳200余人。如图为列车（可视为质点）在运动过程中的简化模型，列车减速运动先后经过、B、C三个位置，段的轨迹是曲线，段的轨迹是直线。、表示列车经过P、Q两处时所受的合外力，则下列四图中可能正确的是（　　） A. B. C. D. 2. 一同学经过多次训练，从点将小球以某一速度水平抛出，小球恰好落在倾角为的固定光滑斜面顶端，并刚好沿光滑斜面下滑，如图所示。不计空气阻力，若该同学改变初速度的大小，要使小球仍然恰好落在斜面顶端并刚好沿斜面下滑，则抛出点距点的竖直高度与水平距离应满足的关系为（　　） A. B. C. D. 3. 一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形图如图所示，平衡位置位于处质点的振动方程为 ，则下列说法正确的是（　　） A. 该波传播速度大小为 B. 该波沿轴负方向传播 C. 内平衡位置位于处的质点运动的路程为 D. 时刻平衡位置位于处质点的位移为0 4. 抖空竹，集健身娱乐表演为一体，是国家级非物质文化遗产之一。现将抖空竹中的一个变化过程简化成以下模型：轻绳系于两根轻杆的端点位置，左、右手分别握住两根轻杆的另一端，一定质量的空竹架在轻绳上，两手水平，空竹保持稳定，示意图如图所示。若保持左轻杆的端点不动，右轻杆的端点从点斜向右上方缓慢提高到点，忽略摩擦力及空气阻力的影响，则（　　） A. 轻绳中的拉力大小不变 B. 轻绳中的拉力大小变小 C. 空竹两侧轻绳间的夹角不变 D. 空竹两侧轻绳间的夹角变大 5. 已知轨道量子数为的氢原子能级为（且为氢原子处于基态时的能级，），大量处在能级的氢原子向外辐射的光子中，能量最大的光子的动量大小与能量最小的光子的动量大小之比为（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示，直角坐标系第一象限内有垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，一质量为、电荷量为的带负电粒子从坐标原点与轴正方向成射入磁场，速度大小为，在轴正半轴上存在垂直于轴且足够长的特殊接收板，粒子打到板上发生“反弹”，即粒子与板碰撞前后速度方向与轴的夹角相等，速率减半，板上会留下荧光印记。粒子的电荷量和质量保持不变，则接收板上最近印记和最远印记之间的距离为（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，气闸舱有两个气闸门，与核心舱连接的是闸门，与外太空连接的是闸门。国际空间站核心舱内航天员要到舱外太空行走，需先经过气闸舱，开始时气闸舱内气压为（地球表面标准大气压），用抽气机多次抽取气闸舱中气体，当气闸舱气压降到一定程度后才能打开气闸门。已知每次从气闸舱抽取的气体（视为理想气体）体积都是气闸舱容积的，每次抽气降低的温度是抽气前气闸舱内热力学温度的，不考虑漏气、新气体及航天员大小产生的影响，则抽气次后气闸舱内气压为（　　） A. B. C. D. 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 8. 2025年12月30日，我国采用长征四号乙运载火箭，顺利将天绘七号卫星送入预定轨道，并绕地球做椭圆运动。如图所示，天绘七号卫星的质量为，仅在地球的万有引力作用下运动，椭圆的半长轴为，半短轴为，地球质量为并位于椭圆的焦点处，卫星经过点时的速度大小为。取无穷远处引力势能为零，引力势能的计算公式（为引力常量），则以下说法正确的是（　　） A. 卫星在P、Q两点的加速度大小之比为 B. 卫星在P、Q两点的速度大小之比为 C. 卫星从点运动到点的引力势能变化量为 D. 卫星运动到点时的速度大小为 9. 如图所示，有一半径为的接地金属球，将电荷量为的点电荷置于与球心距离为（）处时，金属球上的感应电荷量为。将无限远处的电势规定为零时，点电荷在球心处的电势为（为静电力常量），则下列说法正确的是（　　） A. 在球心处产生的电场强度为零 B. 在球心处产生的电场强度的大小为 C. 远离球心时，在球心处产生的电势升高 D. 远离球心时，在球心处产生的电势降低 10. 如图甲所示，光滑水平面上两物块A、B用轻质橡皮绳水平连接，橡皮绳恰好处于原长。时，A以水平向左的初速度开始运动，B的初速度为0，A、B运动的图像如图乙所示。已知A的质量为，时间内B的位移大小为，时A、B发生碰撞并粘在一起，运动过程中橡皮绳始终处于弹性限度内，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 橡皮绳的最大弹性势能为 B. 时间内橡皮绳对B的平均作用力大小为 C. 橡皮绳的原长为 D. 时间内，A的位移大小为 三、非选择题（本题共5小题，共54分。） 11. 某学习小组设计如图甲所示的实验装置测量当地重力加速度，实验桌足够高。主要实验步骤如下： a：不挂钩码，打开气泵，反复调整气垫导轨下面的螺丝，直至推动滑块后，滑块做匀速直线运动； b：挂上钩码，调节定滑轮位置，使导轨上方的细线与导轨平行； c：测量A、B之间的距离，滑块从C处由静止释放，测得滑块由B运动到A的时间为； d：保持A位置不变，多次改变B的位置，重复步骤c，可获得多组关于x、t的数据。 请回答下列问题： （1）步骤a中，要求直至推动滑块后，遮光条通过光电门A的挡光时间_____（填“大于”“等于”或“小于”）遮光条通过光电门B的挡光时间。 （2）根据、的多组数据，作出图像如图乙所示，则滑块在导轨上运动的加速度大小为_______（用、、表示） （3）已知钩码的质量为，滑块（含遮光条）的质量为，可测得重力加速度大小________。（用b、c、、m、M表示） 12. 小明同学设计图甲所示电路测量电池的电动势与内阻、未知电阻的阻值，可提供的实验器材如下： 待测电池（电动势约，内阻约） 待测电阻（阻值约） 电压表（量程，内阻为） 电阻箱（变化范围） 定值电阻（阻值为） 定值电阻（阻值为） 定值电阻（阻值为） 定值电阻（阻值为） 请回答下列问题： （1）图甲中定值电阻应选用_____（填“”或“”），将电压表与定值电阻_______（填“”或“”）串联改装成量程为的电压表。 （2）闭合和，改变电阻箱的阻值，得到多组电压表示数、电阻箱示数，根据、值，以为纵轴，为横轴，作出图乙所示的图像。不考虑电压表对电路的影响，则电池的电动势_____V，内阻_____。（结果均保留1位小数） （3）断开，闭合，当电阻箱的示数为某一值时，电压表的示数为3.2 V；当电阻箱的示数增大为原来的3倍时，电压表的示数为3.6 V，可测得_____。（结果均保留1位小数） 13. 如图所示，是一直角三棱镜的横截面，其中，，，一单色光平行于从边的中点射入，恰好从点射出。 （1）求棱镜对该单色光的折射率； （2）若该单色光平行于从的中点（图中未画出）射入，求该单色光在棱镜中传播的时间。（光在真空中的传播速度） 14. 如图，在磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场中，间距为的足够长水平平行导轨、固定，其左端接有定值电阻。一质量为的导体棒在图示位置以初速度沿导轨向右运动的同时受到大小为、方向沿方向的恒力作用，向右运动的最大位移为，返回到初始位置时恰好开始做匀速运动。已知重力加速度大小为，与导轨间的动摩擦因数为，定值电阻、电阻的阻值均为，在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。求： （1）在运动过程中加速度的最大值； （2）向右运动过程通过某一横截面的电荷量绝对值以及回到初位置时克服安培力做功的功率； （3）从初位置开始到回到初始位置过程，上产生的焦耳热以及所用的时间。 15. 风洞试验是通过人为制造气流，模拟空中各种复杂的飞行状态，它是现代飞行器研制定型和生产的“绿色通道”，是“航空航天飞行器的摇篮”。如图所示，在风洞中，固定于水平地面上的足够长的光滑轨道（轨道上有无数个小孔）由三部分组成。部分是与水平方向夹角的倾斜直线，圆弧部分与部分相切，切点为，轨道圆心为，半径为，圆心角，部分是与水平方向夹角的倾斜直线，，高度很矮的挡板垂直于轨道，且能沿轨道上下移动。在水平向右的恒定风力作用下，质量为的小球1静止于圆弧上的点。现将另一相同的小球2在轨道上与点间距为的位置静止释放，小球2在运动过程中与小球1所受水平向右的恒定风力相同，已知重力加速度大小为，，，求： （1）水平向右的恒定风力的大小； （2）小球2到达点时经历的时间； （3）小球2到达圆弧轨道最低位置时，对圆弧轨道的压力大小； （4）小球2与小球1发生弹性碰撞后，小球1将飞出圆弧轨道，之后将与轨道碰撞，且每次与轨道的碰撞时间均极短，碰撞前后，平行于轨道的分速度不变，垂直于轨道的分速度大小减为碰前的，方向与碰前相反。欲使小球最终能够垂直打击在挡板上，求挡板与点间距的最大值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 临门押题实战演练·物理（一） （75分钟 100分） 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。） 1. 2026年春节假期，小明和同学去武汉旅游，期间乘坐了我国首条空中悬挂式列车——“光子号”空轨列车，“光子号”空轨列车具备全自动驾驶功能，全车拥有270°观景功能，最多能容纳200余人。如图为列车（可视为质点）在运动过程中的简化模型，列车减速运动先后经过、B、C三个位置，段的轨迹是曲线，段的轨迹是直线。、表示列车经过P、Q两处时所受的合外力，则下列四图中可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】AB段曲线运动的合外力一定指向轨迹的凹侧，且列车做减速运动，合外力与速度方向夹角为钝角。BC段是直线减速运动，合外力需要与速度方向共线且反向； 故选C。 2. 一同学经过多次训练，从点将小球以某一速度水平抛出，小球恰好落在倾角为的固定光滑斜面顶端，并刚好沿光滑斜面下滑，如图所示。不计空气阻力，若该同学改变初速度的大小，要使小球仍然恰好落在斜面顶端并刚好沿斜面下滑，则抛出点距点的竖直高度与水平距离应满足的关系为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设小球在点水平方向速度和竖直方向速度大小分别为、，如图所示 设小球从点到点时间为，由平抛运动水平方向做匀速直线运动和竖直方向做自由落体运动可得 小球仍然恰好落在斜面顶端并刚好沿斜面下滑，则满足 综合解得 故选A。 3. 一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形图如图所示，平衡位置位于处质点的振动方程为，则下列说法正确的是（　　） A. 该波传播速度大小为 B. 该波沿轴负方向传播 C. 内平衡位置位于处的质点运动的路程为 D. 时刻平衡位置位于处质点的位移为0 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题图可知，该波的波长 ，该波的周期 则该波的传播速度大小为 ，故A错误； B．由平衡位置位于处质点的振动方程可知，时刻该质点位于平衡位置且正在沿y轴正方向运动，结合题图根据同侧法可知，该波沿x轴正方向传播，故B错误； C．因，所以，内平衡位置位于处的质点运动的路程为，故C正确； D．由题图可知，时刻平衡位置位于处质点位于波峰，则经过（时刻）该质点位于波谷，位移为，故D错误。 故选 C。 4. 抖空竹，集健身娱乐表演为一体，是国家级非物质文化遗产之一。现将抖空竹中的一个变化过程简化成以下模型：轻绳系于两根轻杆的端点位置，左、右手分别握住两根轻杆的另一端，一定质量的空竹架在轻绳上，两手水平，空竹保持稳定，示意图如图所示。若保持左轻杆的端点不动，右轻杆的端点从点斜向右上方缓慢提高到点，忽略摩擦力及空气阻力的影响，则（　　） A. 轻绳中的拉力大小不变 B. 轻绳中的拉力大小变小 C. 空竹两侧轻绳间的夹角不变 D. 空竹两侧轻绳间的夹角变大 【答案】D 【解析】 【详解】对空竹受力分析，同一根绳子拉力处处相等，所以 在水平方向空竹 共点力平衡，设F1与水平方向的夹角为，F2与水平方向的夹角为，有 所以α=β 所以两根绳与竖直方向的夹角相等为，则 解得 两端点间的水平距离为d，轻绳总长为l，根据几何关系有 若保持左轻杆的端点不动，右轻杆的端点从点斜向右上方缓慢提高到点，则d增大，l不变，增大，减小，增大，空竹两侧轻绳间的夹角变大 由，轻绳中的拉力变大 故选D。 5. 已知轨道量子数为的氢原子能级为（且为氢原子处于基态时的能级，），大量处在能级的氢原子向外辐射的光子中，能量最大的光子的动量大小与能量最小的光子的动量大小之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】光子的能量，光子的动量，已知 得光子能量与动量满足关系，因此光子动量大小之比等于能量之比 根据氢原子跃迁时辐射光子的能量等于两能级的能量差 有能量最大的光子A对应能级差最大的跃迁，即，其能量为 能量最小的光子B对应能级差最小的跃迁，即，其能量为 则二者动量大小之比，ACD错误，B正确。 故选B。 【点睛】 6. 如图所示，直角坐标系第一象限内有垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，一质量为、电荷量为的带负电粒子从坐标原点与轴正方向成射入磁场，速度大小为，在轴正半轴上存在垂直于轴且足够长的特殊接收板，粒子打到板上发生“反弹”，即粒子与板碰撞前后速度方向与轴的夹角相等，速率减半，板上会留下荧光印记。粒子的电荷量和质量保持不变，则接收板上最近印记和最远印记之间的距离为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据 解得 由几何关系可知，接收板上最近印记（粒子与板第１次碰撞的位置）与O点的距离 粒子与板碰撞前后速度方向与x轴的夹角相等，速率减 半，则粒子与板第 次碰撞后的轨道半径分别为 由几何关系可知，接收板上最远印记与O点的距离 则接收板上最近印记和最远印记之间的距离 故选A。 7. 如图所示，气闸舱有两个气闸门，与核心舱连接的是闸门，与外太空连接的是闸门。国际空间站核心舱内航天员要到舱外太空行走，需先经过气闸舱，开始时气闸舱内气压为（地球表面标准大气压），用抽气机多次抽取气闸舱中气体，当气闸舱气压降到一定程度后才能打开气闸门。已知每次从气闸舱抽取的气体（视为理想气体）体积都是气闸舱容积的，每次抽气降低的温度是抽气前气闸舱内热力学温度的，不考虑漏气、新气体及航天员大小产生的影响，则抽气次后气闸舱内气压为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设气闸舱容积为，抽气前气闸舱内气体压强为，热力学温度为，根据题意： 每次抽气后，温度降低抽气前温度的，因此抽气后温度 ； 每次抽走体积为 ，因此抽气后等效于增大气体体积，故总体积为  。 对抽气前后所有气体（剩余加抽出）应用理想气体状态方程（物质的量不变）  代入 化简得   得递推关系 初始压强为，抽1次后 抽2次后 以此类推，抽次后气压为：  故选B。 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 8. 2025年12月30日，我国采用长征四号乙运载火箭，顺利将天绘七号卫星送入预定轨道，并绕地球做椭圆运动。如图所示，天绘七号卫星的质量为，仅在地球的万有引力作用下运动，椭圆的半长轴为，半短轴为，地球质量为并位于椭圆的焦点处，卫星经过点时的速度大小为。取无穷远处引力势能为零，引力势能的计算公式（为引力常量），则以下说法正确的是（　　） A. 卫星在P、Q两点的加速度大小之比为 B. 卫星在P、Q两点的速度大小之比为 C. 卫星从点运动到点的引力势能变化量为 D. 卫星运动到点时的速度大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．已知半长轴5R，半短轴4R，因此椭圆焦距 Q点到地心O的距离 P点（近地点）到地心O的距离 对卫星有 解得 可知加速度与距离平方成反比，所以卫星在P、Q两点的加速度大小之比为，故A错误； B．根据开普勒第二定律有 整理得，故B错误； C．卫星从点运动到点的引力势能变化量为，故C错误； D．从Q到P过程，根据能量守恒有 联立解得，故D正确。 故选D。 9. 如图所示，有一半径为的接地金属球，将电荷量为的点电荷置于与球心距离为（）处时，金属球上的感应电荷量为。将无限远处的电势规定为零时，点电荷在球心处的电势为（为静电力常量），则下列说法正确的是（　　） A. 在球心处产生的电场强度为零 B. 在球心处产生的电场强度的大小为 C. 远离球心时，在球心处产生的电势升高 D. 远离球心时，在球心处产生的电势降低 【答案】BC 【解析】 【详解】A．金属球处于静电平衡状态，导体内部合场强处处为零，即点电荷 +q和感应电荷q' 在球心处产生的合场强为零，这意味着感应电荷q' 在球心处产生的电场强度与点电荷 +q产生的电场强度大小相等、方向相反，不为零，故A错误； B．点电荷 +q在球心处产生的电场强度大小为，根据静电平衡条件，感应电荷q' 在球心处产生的电场强度大小也为，故B正确； CD．金属球接地，整个导体是等势体且电势为零，所以球心处电势。根据电势叠加原理，球心处电势等于点电荷产生的电势与感应电荷产生的电势之和，即 所以感应电荷在球心处产生的电势 当 +q远离球心时，l增大，减小，则 增大，即电势升高，故C正确D错误； 故选BC。 10. 如图甲所示，光滑水平面上两物块A、B用轻质橡皮绳水平连接，橡皮绳恰好处于原长。时，A以水平向左的初速度开始运动，B的初速度为0，A、B运动的图像如图乙所示。已知A的质量为，时间内B的位移大小为，时A、B发生碰撞并粘在一起，运动过程中橡皮绳始终处于弹性限度内，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 橡皮绳的最大弹性势能为 B. 时间内橡皮绳对B的平均作用力大小为 C. 橡皮绳的原长为 D. 时间内，A的位移大小为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由图乙可知，时A、B速度相等，设为，则。系统动量守恒，规定向左为正方向，有 解得 当A、B速度相等时，橡皮绳伸长量最大，弹性势能最大，根据能量守恒定律，最大弹性势能 代入数据解得，故A正确； B．时，橡皮绳恢复原长，设此时A、B的速度分别为、。根据动量守恒定律 机械能守恒定律 联立解得， 时间内，对B应用动量定理 解得，故B错误； C．时间内，A、B均做匀速直线运动，A向右运动，B向左运动，时发生碰撞，说明时A、B间距等于橡皮绳原长。则，故C错误； D．时间内，根据动量守恒 两边乘上时间并累加 根据题意可知其中 解得，故D正确。 故选AD。 三、非选择题（本题共5小题，共54分。） 11. 某学习小组设计如图甲所示的实验装置测量当地重力加速度，实验桌足够高。主要实验步骤如下： a：不挂钩码，打开气泵，反复调整气垫导轨下面的螺丝，直至推动滑块后，滑块做匀速直线运动； b：挂上钩码，调节定滑轮位置，使导轨上方的细线与导轨平行； c：测量A、B之间的距离，滑块从C处由静止释放，测得滑块由B运动到A的时间为； d：保持A位置不变，多次改变B的位置，重复步骤c，可获得多组关于x、t的数据。 请回答下列问题： （1）步骤a中，要求直至推动滑块后，遮光条通过光电门A的挡光时间_____（填“大于”“等于”或“小于”）遮光条通过光电门B的挡光时间。 （2）根据、的多组数据，作出图像如图乙所示，则滑块在导轨上运动的加速度大小为_______（用、、表示） （3）已知钩码的质量为，滑块（含遮光条）的质量为，可测得重力加速度大小________。（用b、c、、m、M表示） 【答案】（1）等于 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 步骤a中反复调整气垫导轨下面的螺丝，目的是使导轨水平，平衡摩擦力，让滑块在不挂钩码时做匀速直线运动。匀速运动时速度保持不变，遮光条宽度一定，根据可知，滑块通过导轨上不同位置光电门的速度相等，则挡光时间相等。 【小问2详解】 滑块从处由静止释放向左做匀加速直线运动，依次经过、。由图乙可知随的增大而减小，说明实验中保持位置不变，多次改变的位置，即滑块到达点的速度为定值。研究滑块从运动到的过程，位移为，时间为，加速度大小为，将该过程看作反向的匀减速运动，根据运动学公式有 整理得 结合图像可知，图线斜率 由图乙知斜率 联立解得 【小问3详解】 对钩码和滑块组成的系统，钩码重力提供系统的合外力，根据牛顿第二定律有 解得重力加速度 将第（2）问求得的代入，可得 12. 小明同学设计图甲所示电路测量电池的电动势与内阻、未知电阻的阻值，可提供的实验器材如下： 待测电池（电动势约，内阻约） 待测电阻（阻值约） 电压表（量程，内阻为） 电阻箱（变化范围） 定值电阻（阻值为） 定值电阻（阻值为） 定值电阻（阻值为） 定值电阻（阻值为） 请回答下列问题： （1）图甲中定值电阻应选用_____（填“”或“”），将电压表与定值电阻_______（填“”或“”）串联改装成量程为的电压表。 （2）闭合和，改变电阻箱的阻值，得到多组电压表示数、电阻箱示数，根据、值，以为纵轴，为横轴，作出图乙所示的图像。不考虑电压表对电路的影响，则电池的电动势_____V，内阻_____。（结果均保留1位小数） （3）断开，闭合，当电阻箱的示数为某一值时，电压表的示数为3.2 V；当电阻箱的示数增大为原来的3倍时，电压表的示数为3.6 V，可测得_____。（结果均保留1位小数） 【答案】（1） ①. ②. （2） ①. 4.2 ②. 0.9 （3）4.5 【解析】 【小问1详解】 [1]电源电动势约为，内阻约为，为保护电源及电路，定值电阻应选用阻值较小的，若选则电路电流过小，测量误差大。 [2]电压表量程为 ，内阻 ，改装成电压表需串联电阻 故选用。 【小问2详解】 [1][2]根据闭合电路欧姆定律有 整理得 由图乙可知，纵轴截距 解得 图像斜率 又 则 代入数据解得 【小问3详解】 断开时，与串联接入电路，电压表测路端电压。根据闭合电路欧姆定律有 代入 ， 。当 时，代入解得 当，电阻箱为时，代入解得 联立解得 13. 如图所示，是一直角三棱镜的横截面，其中，，，一单色光平行于从边的中点射入，恰好从点射出。 （1）求棱镜对该单色光的折射率； （2）若该单色光平行于从的中点（图中未画出）射入，求该单色光在棱镜中传播的时间。（光在真空中的传播速度） 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由题意可知，作出光路图如图甲所示，由几何关系可知，为等腰三角形，此时光线的入射角，折射角 由光的折射定律有 解得 【小问2详解】 光线从的中点射入时的光路图如图乙所示，由几何关系可知，经过的中点时的入射角为，由于，所以光在此处发生全反射，到达边时的入射角为，光线在点射出。 由几何关系有， 该单色光在棱镜中传播的速度 该单色光在棱镜中传播的时间 联立解得 14. 如图，在磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场中，间距为的足够长水平平行导轨、固定，其左端接有定值电阻。一质量为的导体棒在图示位置以初速度沿导轨向右运动的同时受到大小为、方向沿方向的恒力作用，向右运动的最大位移为，返回到初始位置时恰好开始做匀速运动。已知重力加速度大小为，与导轨间的动摩擦因数为，定值电阻、电阻的阻值均为，在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。求： （1）在运动过程中加速度的最大值； （2）向右运动过程通过某一横截面的电荷量绝对值以及回到初位置时克服安培力做功的功率； （3）从初位置开始到回到初始位置过程，上产生的焦耳热以及所用的时间。 【答案】（1） （2）； （3）； 【解析】 【小问1详解】 在初位置时加速度最大，由闭合电路欧姆定律有 由牛顿第二定律有 其中， 解得 【小问2详解】 向右运动，在运动位移大小为的过程中的平均电流为 通过某一横截面的电荷量绝对值 解得 返回到初始位置时受力平衡，有， 回到初位置时克服安培力做功的功率 解得， 【小问3详解】 由（2）问得 从初位置开始到回到初始位置过程，根据功能关系有， 解得 向右运动过程中，根据动量定理有 向左运动到初位置过程中，根据动量定理有 其中 从初位置开始到回到初始位置过程所用的时间 解得 15. 风洞试验是通过人为制造气流，模拟空中各种复杂的飞行状态，它是现代飞行器研制定型和生产的“绿色通道”，是“航空航天飞行器的摇篮”。如图所示，在风洞中，固定于水平地面上的足够长的光滑轨道（轨道上有无数个小孔）由三部分组成。部分是与水平方向夹角的倾斜直线，圆弧部分与部分相切，切点为，轨道圆心为，半径为，圆心角，部分是与水平方向夹角的倾斜直线，，高度很矮的挡板垂直于轨道，且能沿轨道上下移动。在水平向右的恒定风力作用下，质量为的小球1静止于圆弧上的点。现将另一相同的小球2在轨道上与点间距为的位置静止释放，小球2在运动过程中与小球1所受水平向右的恒定风力相同，已知重力加速度大小为，，，求： （1）水平向右的恒定风力的大小； （2）小球2到达点时经历的时间； （3）小球2到达圆弧轨道最低位置时，对圆弧轨道的压力大小； （4）小球2与小球1发生弹性碰撞后，小球1将飞出圆弧轨道，之后将与轨道碰撞，且每次与轨道的碰撞时间均极短，碰撞前后，平行于轨道的分速度不变，垂直于轨道的分速度大小减为碰前的，方向与碰前相反。欲使小球最终能够垂直打击在挡板上，求挡板与点间距的最大值。 【答案】（1） （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 小球1在位置静止，对小球1进行受力分析，有 解得 【小问2详解】 由分析可知，风力与重力的合力与水平方向夹角为，恰好与平行，即小球2将沿斜面做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有 根据运动学公式有 解得 【小问3详解】 小球2从静止释放到最低点过程，根据动能定理有 在最低点，有 由牛顿第三定律有 解得 【小问4详解】 小球2运动至与小球1碰撞前的瞬间，由动能定理有 两球发生弹性碰撞，则有， 解得 之后小球1运动至点 之后小球做类斜抛运动，由牛顿第二定律有 第一次落回斜面， 令，第二次落回斜面， 由分析可知，第次落回斜面， 则 当时，解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $