精品解析：天津市红桥区2025-2026学年高三下学期二模考试物理试题

高三物理 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分共100分 第Ⅰ卷（选择题，共40分） 一、单选题（本题共5小题，每小题5分，共25分） 1. 关于下列四幅图涉及的近代物理知识，下列说法正确的是（　　） A. 图甲为氢原子的能级图，一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出6种不同频率的光子 B. 图乙为原子核比结合能的变化曲线，原子核结合能越大越稳定 C. 图丙为在不同温度下黑体辐射的辐射强度与波长的关系图像，随着温度升高，黑体辐射的辐射强度极大值向波长较短的方向移动 D. 图丁为研究光电效应的实验电路图，保持入射单色光的频率不变，增大入射光的强度，则遏止电压变大 2. 随着人们生活水平的提高和健康意识的提升，反渗透膜（ReverseOsmosis）净水机进入了寻常百姓家。由于家用反渗膜大多是1812-75 G（Gallon Per Day）型号的，渗透较慢，制水速度不能及时满足水龙头用水量的需求，所以需要用到纯净水压力储水罐来蓄水。其结构如图所示，气囊内事先被注入了一定质量的气体（可视为理想气体），初始体积为2L，随着纯净水的缓慢注入，水侧的压强逐渐升高，当水侧与气侧压强相等时气囊停止压缩，压力桶储水完毕。用水时打开水龙头，罐中的纯净水可以迅速排出。下列说法正确的是（　　） A. 向压力储水罐缓慢注水的过程中，气囊内气体对外做功 B. 用水时，气囊内气体温度升高 C. 向压力储水罐缓慢注水的过程中，每个分子的动能都变大 D. 用水时，气囊内气体分子在单位时间碰撞气囊内壁单位面积的次数减小 3. 物理课上学生利用红、绿两种激光手电做创新实验。在进行实验时，用光传感器测量光屏不同位置的光照强度，如图所示得到了以下a、b两组光照强度分布图像。每幅图像中相邻两虚线之间的距离相同，则（　　） A. 此实验为单缝衍射实验，其中a为红色光 B. 此实验为双缝干涉实验，其中a为绿色光 C. 在真空中a光的波长等于b光的波长 D. 在实验中a光比b光表现出更强的波动性 4. 如图所示，是地月系统的其中一个拉格朗日点，处于该位置的卫星1在地球与月球的共同引力作用下与月球同步绕地球做匀速圆周运动。卫星2是地球的一颗同步卫星（月球对其引力可忽略不计），卫星1的轨道半径大于卫星2的轨道半径，则（　　） A. 卫星1的周期等于卫星2的周期 B. 卫星2的线速度大于卫星1的线速度 C. 卫星1的向心加速度大于月球的向心加速度 D. 卫星1所受向心力大于卫星2所受向心力 5. 建于永乐桥上的摩天轮是天津市的一座地标性建筑。摩天轮在竖直平面内匀速转动，游客放在观光舱地板上的一个水杯与舱相对静止，可视为质点。观光舱从位置A（最高点）顺时针运动到位置B（圆心等高点）的过程中，下列关于水杯的受力说法正确的是（　　） A. 支持力逐渐变大 B. 摩擦力先变小后变大 C. 支持力不做功 D. 摩擦力的功率一直变大 二、多选题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对的得5分，选不全的得3分，有错选或不答的得0分） 6. 如图甲所示为一台小型发电机的结构示意图，内阻为的单匝线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦图线如图乙所示，电压表、电流表均为理想交流电表，定值电阻的阻值，则下列说法正确的是（　　） A. 发电机产生的电动势最大值为，线圈的转速 B. 电流表的示数为10A C. 时，穿过线圈的磁通量变化率为零 D. 时，电压表示数为0 7. 一列简谐横波在0时刻的波形如图中实线所示，0.5 s时刻的波形如图中虚线所示。下列说法正确的是（　　） A. 该横波的周期可能为0.4 s B. 时刻，平衡位置坐标为1 m处的质点速度沿y轴正方向 C. 若该横波沿x轴负方向传播，则横波的传播速度大小可能为 D. 若该横波沿x轴正方向传播，则横波的传播速度大小可能为 8. 图甲所示，平面直角坐标系处在匀强电场中，匀强电场与坐标平面平行，x轴正半轴上各点的电势随x变化的规律如图乙所示，y轴正半轴上各点的电势随y变化的规律如图丙所示。在坐标原点处沿x轴正方向以大小为的速度射出一个比荷为的带正电的点电荷，不计粒子的重力，已知，，则下列判断正确的是（　　） A. 匀强电场的电场强度大小为 B. 匀强电场的方向与x轴正方向夹角为 C. 粒子运动过程中的电势能先减小后增大 D. 粒子运动过程中所经位置的最高电势为4.5 V 第Ⅱ卷（非选择题，共60分） 三、实验题（本题满分12分） 9. 请按要求完成下列实验内容。 如图甲，将一个小钢球通过两根长均为s的不可伸长的细线悬挂在A、B两点，A、B两点连线水平且距离为x，摆球直径为d、摆球在垂直纸面内的竖直面内小角度摆动，则： （1）该双线摆等效视为单摆的摆长_________（用s、x、d表示）； （2）用游标卡尺测量d如图乙，则___________mm； （3）写出双线摆对比实际单摆来完成测重力加速度实验的一个优点：___________。 10. 小明计划利用压敏电阻设计一个测力计，实验室可供选择的器材如下： A．两节规格相同的干电池（电动势E、内阻r均未知）； B．电流表A1（量程为0~0.6A，内阻为r1=0.2Ω）； C．电流表A2（量程为0~3mA，内阻为r2=100Ω）； D．电压表V（量程为0~3V，内阻为3000Ω）； E．滑动变阻器R1（最大阻值10Ω，额定电流2A）； F．滑动变阻器R2（最大阻值100Ω，额定电流1A）； J．电阻箱R（0~999.9Ω）； H．压敏电阻Rx，其阻值Rx随所加压力大小F变化的Rx-F图像如图丁所示； I．开关S及导线若干。 （1）测量一节干电池的电动势和内阻，为使测量结果尽可能准确，本实验采用如图甲所示的电路，滑动变阻器应选___________（选填“E”或“F”）。 （2）根据实验中电压表V和电流表A1的示数得到如图乙所示的U-I图像，则该干电池的电动势E=1.5V，内阻r=___________Ω。 （3）将压敏电阻Rx设计成量程为0~100N的测力计，需将压敏电阻Rx与上述两节干电池、电流表A2、电阻箱R串联成如图丙所示的电路，图丁为压敏电阻Rx随压力大小F变化的关系图像。闭合开关S，调节电阻箱的阻值，使压敏电阻Rx所受压力大小为100N时电流表A2指针满偏，此后保持电阻箱接入电路的阻值不变，则使用该测力计时，通过电流表A2的电流I随压力大小F变化的关系式为：I=___________（除F外其余物理量均带入数值且默认国际单位制单位SI）。 四、计算题：（本大题共3个小题，共48分，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，一颗子弹（可视为质点）以水平速度v0射向静止在光滑水平地面上的木块并最终留在其中，二者相对运动过程中子弹对木块的冲击力近似视为恒力，其大小为F。已知子弹质量为m，木块质量为M，不计空气阻力。求： （1）子弹相对木块静止时的速度大小v； （2）子弹和木块相对运动过程中木块的位移s； （3）子弹和木块组成的系统损失的机械能∆E。 12. 一个带电粒子从x轴上的点以速度v沿与x正方向成的方向射入第一象限内磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限，进入第二象限的匀强电场中，电场强度大小为E，方向沿x轴负方向。不计粒子重力，求： （1）带电粒子的比荷； （2）带电粒子在电场中速度第一次为零时的坐标； （3）带电粒子从开始到第三次经过y轴所需要的时间t。 13. 在《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》一课的教学中，教师为了启发学生的高阶思维，利用易拉罐做了一个电磁阻尼的演示实验。如图所示，一竖直放置的薄壁厚度为d，电阻率为的铝制易拉罐，可绕通过中心的竖直光滑固定轴自由转动，轴到桶壁的距离为。在易拉罐外侧附近固定一条形磁铁，其横截面为边长L的正方形磁铁的N极正对罐壁，靠近但恰好不接触，此处的磁感应强度大小为B。现使易拉罐以某一初角速度绕轴俯视逆时针转动，由于罐壁与磁场间的相互作用，易拉罐做减速转动，经过时间t后停止转动。易拉罐可等效为质量为m的理想管状物，其上下表面的质量忽略不计，忽略空气阻力。 （1）在如图所示的视角中判断磁铁正对的易拉罐表面产生的感应电流方向，并说明感应电流和阻尼现象产生的具体原理； （2）若只考虑磁铁靠近且正对部分易拉罐上的电阻，其余部分电阻和磁场忽略不计，用题中所给字母表示易拉罐最初所受到的安培力F的大小； （3）从易拉罐开始转动到完全停下来，易拉罐所转的圈数n。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高三物理 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分共100分 第Ⅰ卷（选择题，共40分） 一、单选题（本题共5小题，每小题5分，共25分） 1. 关于下列四幅图涉及的近代物理知识，下列说法正确的是（　　） A. 图甲为氢原子的能级图，一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出6种不同频率的光子 B. 图乙为原子核比结合能的变化曲线，原子核结合能越大越稳定 C. 图丙为在不同温度下黑体辐射的辐射强度与波长的关系图像，随着温度升高，黑体辐射的辐射强度极大值向波长较短的方向移动 D. 图丁为研究光电效应的实验电路图，保持入射单色光的频率不变，增大入射光的强度，则遏止电压变大 【答案】C 【解析】 【详解】A．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出种不同频率的光子，故A错误； B．比结合能越大，将核子分解需要的能量越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误； C．由图丙可以直接看出，温度越高，峰值对应的波长越短（向左移动），故C正确； D．根据光电效应方程 又根据动能定理 可知遏止电压为 遏止电压只与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关。因此保持入射光的频率不变，增大入射光的强度，遏止电压保持不变，故D错误。 故选C。 2. 随着人们生活水平的提高和健康意识的提升，反渗透膜（ReverseOsmosis）净水机进入了寻常百姓家。由于家用反渗膜大多是1812-75 G（Gallon Per Day）型号的，渗透较慢，制水速度不能及时满足水龙头用水量的需求，所以需要用到纯净水压力储水罐来蓄水。其结构如图所示，气囊内事先被注入了一定质量的气体（可视为理想气体），初始体积为2L，随着纯净水的缓慢注入，水侧的压强逐渐升高，当水侧与气侧压强相等时气囊停止压缩，压力桶储水完毕。用水时打开水龙头，罐中的纯净水可以迅速排出。下列说法正确的是（　　） A. 向压力储水罐缓慢注水的过程中，气囊内气体对外做功 B. 用水时，气囊内气体温度升高 C. 向压力储水罐缓慢注水的过程中，每个分子的动能都变大 D. 用水时，气囊内气体分子在单位时间碰撞气囊内壁单位面积的次数减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．向压力储水罐缓慢注水时，气囊内气体被压缩，体积减小，外界对气体做功，而不是气体对外做功，故A错误； B．用水时打开水龙头，罐中的纯净水可以迅速排出，气体膨胀对外做功，气体来不及与外界发生热量交换，根据热力学第一定律可知，气体温度降低，故B错误； C．向压力储水罐缓慢注水的过程中，温度不变，每个分子的动能可能增大或减小，是无规则的，故C错误； D．用水时，温度降低，体积变大，根据压强微观解释可知压强变小，气体分子在单位时间碰撞气囊内壁单位面积的次数减小，故D正确。 故选D。 3. 物理课上学生利用红、绿两种激光手电做创新实验。在进行实验时，用光传感器测量光屏不同位置的光照强度，如图所示得到了以下a、b两组光照强度分布图像。每幅图像中相邻两虚线之间的距离相同，则（　　） A. 此实验为单缝衍射实验，其中a为红色光 B. 此实验为双缝干涉实验，其中a为绿色光 C. 在真空中a光的波长等于b光的波长 D. 在实验中a光比b光表现出更强的波动性 【答案】D 【解析】 【详解】ABC．双缝干涉的特点是等间距、相邻亮纹宽度和亮度近似相等；单缝衍射的特点是中央亮纹最宽最亮，两侧亮纹宽度、亮度逐渐减小。题图中两个图像符合双缝干涉的特征，因此该实验是双缝干涉实验，双缝干涉的条纹间距公式为 同一双缝装置中，缝屏间距L和双缝间距固定，则波长越大，相邻亮纹的间距越大。由图可知，因此a光的干涉条纹间距更大、条纹更稀疏，因此 可见光中，红光波长大于绿光波长，因此为红色光，ABC错误； D．光的波动性强弱和波长相关，波长越长，衍射越容易发生，波动性越显著，因为 因此光波动性更强，D正确。 故选D。 4. 如图所示，是地月系统的其中一个拉格朗日点，处于该位置的卫星1在地球与月球的共同引力作用下与月球同步绕地球做匀速圆周运动。卫星2是地球的一颗同步卫星（月球对其引力可忽略不计），卫星1的轨道半径大于卫星2的轨道半径，则（　　） A. 卫星1的周期等于卫星2的周期 B. 卫星2的线速度大于卫星1的线速度 C. 卫星1的向心加速度大于月球的向心加速度 D. 卫星1所受向心力大于卫星2所受向心力 【答案】B 【解析】 【详解】A．卫星2和月球仅由地球的引力提供向心力，由 解得 月球的轨道半径大，周期大，卫星1的周期等于月球的周期，因此卫星1的周期大于卫星2的周期，故A错误； B．根据 解得 可得月球的线速度小于卫星2的线速度；根据可知，月球的线速度大于卫星1的线速度，因此卫星2的线速度大于卫星1的线速度，故B正确； C．根据可知，卫星1的向心加速度小于月球的向心加速度，故C错误； D．卫星1、2的质量关系不清楚，因此无法判断卫星1与卫星2所受向心力的大小关系，故D错误。 故选B。 5. 建于永乐桥上的摩天轮是天津市的一座地标性建筑。摩天轮在竖直平面内匀速转动，游客放在观光舱地板上的一个水杯与舱相对静止，可视为质点。观光舱从位置A（最高点）顺时针运动到位置B（圆心等高点）的过程中，下列关于水杯的受力说法正确的是（　　） A. 支持力逐渐变大 B. 摩擦力先变小后变大 C. 支持力不做功 D. 摩擦力的功率一直变大 【答案】A 【解析】 【详解】AB．对水杯从位置A（最高点）顺时针运动到位置B（圆心等高点）的过程中进行受力分析，如图所示 水杯受到竖直向下的重力、观光舱对水杯竖直向上的支持力和水平方向的摩擦力的作用，三者的合力提供向心力，由于摩天轮在竖直平面内做匀速转动，因此向心力大小不变，方向指向圆心。由于支持力N和重力G在竖直方向，设二者的合力为，向心力与竖直方向的夹角为，则有， 解得 水杯从位置A顺时针运动到位置B的过程中，从逐渐增大到，则减小，增大，由于和大小不变，所以支持力N逐渐增大，摩擦力f也逐渐增大，故A正确，B错误； C．支持力方向始终竖直向上，速度有竖直方向的分量，所以支持力做功不为零，故C错误； D．摩擦力的功率为 从逐渐增大到的过程中，从逐渐增大到，则先增大后减小，所以摩擦力的功率也是先增大后减小，故D错误。 故选A。 二、多选题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对的得5分，选不全的得3分，有错选或不答的得0分） 6. 如图甲所示为一台小型发电机的结构示意图，内阻为的单匝线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦图线如图乙所示，电压表、电流表均为理想交流电表，定值电阻的阻值，则下列说法正确的是（　　） A. 发电机产生的电动势最大值为，线圈的转速 B. 电流表的示数为10A C. 时，穿过线圈的磁通量变化率为零 D. 时，电压表示数为0 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由图乙得电动势最大值 周期，角速度 根据可得转速为，故A错误； BD．电流表、电压表示数均为有效值。电动势有效值 电流有效值 可知电流表的示数为10A，电压表示数为 即时，电压表示数为，故B正确，D错误； C．时，由图可得此时电动势为零，本题中线圈是单匝，根据法拉第电磁感应定律可知线圈的磁通量变化率即感应电动势，可知磁通量变化率为零，故C正确。 故选BC。 7. 一列简谐横波在0时刻的波形如图中实线所示，0.5 s时刻的波形如图中虚线所示。下列说法正确的是（　　） A. 该横波的周期可能为0.4 s B. 时刻，平衡位置坐标为1 m处的质点速度沿y轴正方向 C. 若该横波沿x轴负方向传播，则横波的传播速度大小可能为 D. 若该横波沿x轴正方向传播，则横波的传播速度大小可能为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．若该横波沿x轴正方向传播，则有 可知n=1时，周期为0.4s，故A正确； B．由于波的传播方向不确定，故无法判断质点的振动方向，故B错误； C．由图可知该波波长为4m，若该横波沿x轴负方向传播，则有 则波速 可知n取0时，波速为6m/s，故C正确； D．若该横波沿x轴正方向传播，则波速 联立整理得 可知波速为25m/s，n值非整数，故D错误。 故选AC。 8. 图甲所示，平面直角坐标系处在匀强电场中，匀强电场与坐标平面平行，x轴正半轴上各点的电势随x变化的规律如图乙所示，y轴正半轴上各点的电势随y变化的规律如图丙所示。在坐标原点处沿x轴正方向以大小为的速度射出一个比荷为的带正电的点电荷，不计粒子的重力，已知，，则下列判断正确的是（　　） A. 匀强电场的电场强度大小为 B. 匀强电场的方向与x轴正方向夹角为 C. 粒子运动过程中的电势能先减小后增大 D. 粒子运动过程中所经位置的最高电势为4.5 V 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由图可知，匀强电场沿各个方向的分量为， 根据电场强度的矢量合成可得，匀强电场的电场强度大小为，故A正确； B．电场方向指向第三象限，设与轴负方向夹角为，则 即 与轴正方向夹角为，故B错误； C．粒子带正电，初速度沿正方向，受力方向与电场一致（第三象限），初始阶段速度与力夹角大于，电场力做负功，电势能增加；随后轨迹偏转，夹角小于，电势能减小，即电势能先增大后减小，故C错误； D．根据题意，带电粒子沿电场方向速度减为零时，电势最高，设带电粒子逆电场线运动的距离为，则由动力学方程有， 解得 由原点电势为零，则最高点电势，故D正确。 故选AD。 第Ⅱ卷（非选择题，共60分） 三、实验题（本题满分12分） 9. 请按要求完成下列实验内容。 如图甲，将一个小钢球通过两根长均为s的不可伸长的细线悬挂在A、B两点，A、B两点连线水平且距离为x，摆球直径为d、摆球在垂直纸面内的竖直面内小角度摆动，则： （1）该双线摆等效视为单摆的摆长_________（用s、x、d表示）； （2）用游标卡尺测量d如图乙，则___________mm； （3）写出双线摆对比实际单摆来完成测重力加速度实验的一个优点：___________。 【答案】（1） （2）15.3 （3）可以比较稳定地控制摆球在同一竖直面内摆动（答案合理即可） 【解析】 【9题详解】 等效单摆的摆长是等效摆动悬点到摆球球心的距离，如图所示，摆长为O点到球心的距离 由勾股定理可得图中虚线长度为 故摆长为 【10题详解】 10分度游标卡尺精度为，由图乙可知，摆球直径 【11题详解】 普通单摆摆动时容易偏出竖直平面，形成圆锥摆带来误差，双线摆可以约束摆球，保证摆球始终在要求的竖直平面内摆动，避免圆锥摆误差，摆动更稳定。因此该双线摆的一个优点：可以比较稳定地控制摆球在同一竖直面内摆动（答案合理即可）。 10. 小明计划利用压敏电阻设计一个测力计，实验室可供选择的器材如下： A．两节规格相同的干电池（电动势E、内阻r均未知）； B．电流表A1（量程为0~0.6A，内阻为r1=0.2Ω）； C．电流表A2（量程为0~3mA，内阻为r2=100Ω）； D．电压表V（量程为0~3V，内阻为3000Ω）； E．滑动变阻器R1（最大阻值10Ω，额定电流2A）； F．滑动变阻器R2（最大阻值100Ω，额定电流1A）； J．电阻箱R（0~999.9Ω）； H．压敏电阻Rx，其阻值Rx随所加压力大小F变化的Rx-F图像如图丁所示； I．开关S及导线若干。 （1）测量一节干电池的电动势和内阻，为使测量结果尽可能准确，本实验采用如图甲所示的电路，滑动变阻器应选___________（选填“E”或“F”）。 （2）根据实验中电压表V和电流表A1的示数得到如图乙所示的U-I图像，则该干电池的电动势E=1.5V，内阻r=___________Ω。 （3）将压敏电阻Rx设计成量程为0~100N的测力计，需将压敏电阻Rx与上述两节干电池、电流表A2、电阻箱R串联成如图丙所示的电路，图丁为压敏电阻Rx随压力大小F变化的关系图像。闭合开关S，调节电阻箱的阻值，使压敏电阻Rx所受压力大小为100N时电流表A2指针满偏，此后保持电阻箱接入电路的阻值不变，则使用该测力计时，通过电流表A2的电流I随压力大小F变化的关系式为：I=___________（除F外其余物理量均带入数值且默认国际单位制单位SI）。 【答案】（1）E （2）0.8 （3） 【解析】 【小问1详解】 测量干电池电动势和内阻时，干电池内阻较小，为了便于调节回路中的电流，选用总阻值较小的滑动变阻器，故选E。 【小问2详解】 根据闭合电路欧姆定律可得 图像斜率的绝对值为 所以 【小问3详解】 由图甲可得，压敏电阻阻值与压力的关系为 当时，有 两节干电池总电动势为 电流表满偏电流为 根据闭合电路欧姆定律可得 代入可得 保持电阻箱阻值不变，总电阻为 则电流为 四、计算题：（本大题共3个小题，共48分，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，一颗子弹（可视为质点）以水平速度v0射向静止在光滑水平地面上的木块并最终留在其中，二者相对运动过程中子弹对木块的冲击力近似视为恒力，其大小为F。已知子弹质量为m，木块质量为M，不计空气阻力。求： （1）子弹相对木块静止时的速度大小v； （2）子弹和木块相对运动过程中木块的位移s； （3）子弹和木块组成的系统损失的机械能∆E。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 子弹射入木块过程中，系统水平方向不受外力，则动量守恒，根据动量守恒定律可得 解得 【小问2详解】 以木块为研究对象，根据动能定理可得 解得 【小问3详解】 根据能量守恒可知，系统损失的机械能等于系统初动能减去末动能，即 解得 12. 一个带电粒子从x轴上的点以速度v沿与x正方向成的方向射入第一象限内磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限，进入第二象限的匀强电场中，电场强度大小为E，方向沿x轴负方向。不计粒子重力，求： （1）带电粒子的比荷； （2）带电粒子在电场中速度第一次为零时的坐标； （3）带电粒子从开始到第三次经过y轴所需要的时间t。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，由牛顿第二定律得 粒子运动轨迹如图所示 由几何知识得 联立解得 【小问2详解】 粒子离开磁场时，离O的竖直距离为 粒子在电场中做匀减速直线运动 其中 解得 故粒子速度第一次为零时的坐标为 【小问3详解】 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 粒子在磁场中运动的总时间 粒子从y轴进入电场至速度为0的过程中，可得， 解得 粒子从P点射入到第三次经过y轴的总时间 13. 在《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》一课的教学中，教师为了启发学生的高阶思维，利用易拉罐做了一个电磁阻尼的演示实验。如图所示，一竖直放置的薄壁厚度为d，电阻率为的铝制易拉罐，可绕通过中心的竖直光滑固定轴自由转动，轴到桶壁的距离为。在易拉罐外侧附近固定一条形磁铁，其横截面为边长L的正方形磁铁的N极正对罐壁，靠近但恰好不接触，此处的磁感应强度大小为B。现使易拉罐以某一初角速度绕轴俯视逆时针转动，由于罐壁与磁场间的相互作用，易拉罐做减速转动，经过时间t后停止转动。易拉罐可等效为质量为m的理想管状物，其上下表面的质量忽略不计，忽略空气阻力。 （1）在如图所示的视角中判断磁铁正对的易拉罐表面产生的感应电流方向，并说明感应电流和阻尼现象产生的具体原理； （2）若只考虑磁铁靠近且正对部分易拉罐上的电阻，其余部分电阻和磁场忽略不计，用题中所给字母表示易拉罐最初所受到的安培力F的大小； （3）从易拉罐开始转动到完全停下来，易拉罐所转的圈数n。 【答案】（1）方向向上，由于铝制易拉罐在转动过程中切割磁感线产生感应电流，感应电流在磁场中又受到安培力的作用，阻碍了导体与磁铁间的相对运动故而形成电磁阻尼 （2） （3） 【解析】 【详解】（1）磁铁的N极正对罐壁，易拉罐绕轴俯视逆时针转动，可视为与磁铁正对的易拉罐表面与轴平行的金属线切割磁感线，由右手定则可知感应电流的方向向上。由于铝制易拉罐在转动过程中切割磁感线产生感应电流，感应电流在磁场中又受到安培力的作用，阻碍了导体与磁铁间的相对运动故而形成电磁阻尼。 （2）如图所示，磁铁正对部分的易拉罐所受到的安培力为 根据闭合回路欧姆定律 根据法拉第电磁感应定律推导可得动生电动势 根据电阻定律 解得 （3）根据如图对易拉罐在转动方向上动量定理 其中 设为易拉罐转过的角，则有， 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $