精品解析：2026届山西运城市康杰中学高三下学期冲刺模拟（五）物理试题

康杰中学2026届冲刺模拟卷（五） 物理 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 关于以下四幅图，下列说法正确的是（　　） A. 甲图中，真空冶炼炉通入高频交流电，使得线圈中产生焦耳热，从而冶炼金属 B. 乙图中，三个线圈连接到三相电源上，产生旋转磁场，从而使得导线框转动 C. 丙图中，磁铁上、下振动过程中，磁铁下方金属线圈中电流方向不变 D. 丁图中，当储罐中不导电液面高度升高时，LC回路中振荡电流频率将变大 2. 近年来我国在“人造太阳”可控核聚变、量子通信卫星等科研领域取得丰硕成果。下列说法正确的是（　　） A. 光子能量与波长成正比 B. 光电效应现象说明光具有波动性 C. ，该核反应吸收能量 D. ，该核反应中的X为中子 3. 杭州亚运会时，有许多无人机在空中拍摄运动会入场式表演。某无人机从地面起飞上升并向前追踪拍摄的过程中，其水平向前的速度和竖直向上的速度与飞行时间t的关系图线分别如图甲、图乙所示。则该无人机（　　） A. 在0~1s时间内做曲线运动 B. 在时上升至最高点 C. 在第内的加速度大小为 D. 在时回到地面 4. 2026年1月，我国自主研发的全球首台兆瓦级浮空风力发电系统——S2000成功完成试飞和并网验证。该系统采用飞艇状浮空器携带发电机组，将高空风力资源转化为电能并通过电缆传输回地面。若S2000的输出电压u随时间t变化的规律如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 该交流电的频率为100Hz B. 输出电压的有效值为 C. 输出电压表达式为 D. 若将S2000的输出电压降为220V，则变压器原、副线圈匝数之比为300:1 5. 如图1，、、是某电场中一条电场线上的三点，且。一个负电荷从点由静止释放，仅在静电力的作用下从点经过点运动到点，其运动的图像如图2所示。下列说法正确的是（　　） A. 三点的电场强度大小 B. 三点的电势 C. 相邻两点间的电势差 D. 该负电荷在三点的电势能 6. 一本质量为m的书平放在水平桌面上，将一张A4纸夹在书页间，如图所示。已知书与桌面间的动摩擦因数为μ，A4纸与书页间的动摩擦因数为4μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A4纸的质量忽略不计。现有一水平向右的力F作用于A4纸上，若要使书与A4纸一起运动，则A4纸上面书页的质量应至少大于（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，两个相同的轻质弹簧分别固定在光滑斜面的上下两端，另一端分别连接一个质量均为m的物块，两物块用轻绳连接，系统处于静止状态，此时轻绳保持伸直，且拉力为零。已知该弹簧的劲度系数为k，弹簧弹性势能为（△x为形变量）。现用力将下面的物块沿斜面向下移动距离x后由静止释放，则在物块由静止向上运动到最远距离的过程中（弹簧始终在弹性限度内），下列说法正确的是（　　） A. 两物块间轻绳的拉力随物块的上移而增大 B. 下面的物块在最高点的加速度大小为 C. 两个物块在上移的过程中，最大速度为 D. 若初始下移距离x增大，则物块上移的时间变长 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，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. 光纤通信采用的光导纤维是由内芯和外套组成，如图所示，其中内芯的折射率为n1，外套的折射率为n2，下列说法正确的是（　　） A. 内芯和外套的折射率应满足n1＞n2 B. 内芯和外套的折射率应满足n1＜n2 C. 折射光线在内芯与外套界面上的临界角C的正弦sinC= D. 从左端面入射的光线，其入射角θ必须小于某值，折射光线在内芯与外套界面上才能发生全发射 9. 如图甲所示，平面内固定有硬质细金属导线框abcd，导线框的电阻为0.5Ω。空间中存在垂直平面向里的磁场，导线框内的磁通量随时间t变化的关系如图乙所示。在0~2s时间内，下列说法正确的是（　　） A. 线框中感应电流的方向为a→b→c→d→a B. 线框中感应电流的大小随时间均匀增大 C. 线框中产生的焦耳热为1J D. 流过线框横截面的电荷量为1C 10. 目前，我国已有近千颗卫星在轨运行。质量为m的某卫星发射初期先进入近地圆轨道稳定运行，后在近地点进行加速进入椭圆轨道，在椭圆轨道的远地点再次加速后，进入预定圆轨道稳定运行。已知卫星近地圆轨道半径为R，预定圆轨道半径为2R，地球表面的重力加速度为g。若仅考虑地球引力，则该卫星距离地心r处的引力势能表达式为（r≥R）。不考虑地球自转，且除近地点和远地点外，其余位置发动机不提供动力，则（　　） A. 卫星在椭圆轨道近地点的速率为 B. 第一次点火时卫星获得的机械能为 C. 卫星在预定圆轨道上稳定的运行速率为 D. 第一次点火和第二次点火卫星增加的机械能之比为1：1 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 某实验小组成员利用小球平抛运动测当地的重力加速度g的大小，实验装置如图甲所示。斜槽末端水平且末端槽口装有重垂线，重锤尖端刚好与水平板上O点接触。斜槽末端还装有光电门。 （1）用螺旋测微器测出小球的直径，示数如图乙所示，则小球直径d=________mm；让小球从A点由静止释放，若本次实验小球通过光电门挡光时间为，则小球做平抛运动的初速度v01=________（用d、表示）；重复三次，将三次求得的小球做平抛运动的初速度求平均值，作为小球做平抛运动的最终初速度v0； （2）撤去光电门，改变重垂线的长度和板的高度重复多次实验，每次保持板水平，重锤尖端刚好与水平板上O点接触，小球均从A点由静止释放，记录每次实验小球做平抛运动下落的高度H及水平位移x，作x2-H图像，得到图像是一条过原点的倾斜直线，求得图像的斜率为k，则求得当地的重力加速度g=________（用k、v0表示）。 12. 某同学用图1所示的电路测量电池的电动势和内阻。 （1）调节滑动变阻器，测得多组电压U和电流I的数据，在图2中已标出若干组数据对应的坐标点，请画出U-I图线__________，并根据图线得出电池的电动势E=__________V，内阻r=__________Ω。（结果保留小数点后两位） （2）在图3所示的U-I图像中，a为电池的路端电压与电流的关系图线，b、c、d分别为三个电学元件的电压与电流的关系图线。若将这三个元件分别与该电池连接成闭合电路，则电池与元件__________连接，电池的输出功率最大；电池与元件__________连接，电池中非静电力做功的功率最大。（选填“b”“c”或“d”） （3）恒流源（输出电流大小恒定）与定值电阻R0并联后可视为一个电源，将其与电流表（内阻很小且未知）、电阻箱R、开关S和若干导线按图4连接电路。为测量恒流源的输出电流I0和并联电阻R0，某同学进行如下操作：闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，记录多组R和I的值，绘出图5所示的图线，图线的纵轴截距为b、斜率为k。 根据图5可得恒流源的输出电流I0=__________和并联电阻R0=__________。（用b和k表示） 若考虑电流表的内阻，上述结果与恒流源输出电流的真实值I0真和并联电阻的真实值R0真的大小关系为__________。（选填选项前字母） A．I0>I0真 B．I0=I0真 C．R0>R0真 D．R0=R0真 13. 一定质量的理想气体的图像如图所示，点坐标为，点坐标为，点坐标为，气体在状态时的热力学温度，求： （1）气体在状态时的热力学温度； （2）气体从状态到状态对外做的功。 14. 如图所示，顺时针转动的传送带右端与光滑水平面平滑连接，物块置于光滑的水平面上，物块轻轻地放在传送带的最左端，物块经传送带滑到水平面上与物块发生碰撞。已知物块的质量，物块的质量，传送带左、右两端的距离，物块与传送带间的动摩擦因数，传送带的速度，取重力加速度，物块、均可视为质点，碰撞均为弹性碰撞。求： （1）物块从传送带的左端第一次到达右端的时间t及物块与传送带摩擦产生的热量Q； （2）物块最终速度大小v。 15. 某款粒子探测仪由直线加速器、半圆环磁场区和照相底片组成，结构简图如图甲所示，俯视图如图乙所示。粒子源不断地释放质量为、电荷量为的带正电粒子（初速度不计），经直线加速器加速后，从半圆环磁场区的左侧中心线MN进入磁场区，经磁场偏转后打在磁场区的内圆或底片上。已知直线加速器的加速电压可以调节，半圆环磁场区的外圆半径为，内圆半径为，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向上，照相底片正对着半圆环磁场区右侧出口，宽度为。不计粒子的重力及粒子间的相互作用，求： （1）若直线加速器加速电压为，则粒子进入磁场区时的速度的大小为多少？ （2）调节直线加速器的加速电压，使粒子源释放的粒子都能打在底片上，则直线加速器电压的范围为多少？ （3）调节直线加速器的加速电压，使粒子源释放的粒子打在磁场区的内圆上时的运动时间最短，则此时直线加速器电压及运动的最短时间分别为多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 康杰中学2026届冲刺模拟卷（五） 物理 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 关于以下四幅图，下列说法正确的是（　　） A. 甲图中，真空冶炼炉通入高频交流电，使得线圈中产生焦耳热，从而冶炼金属 B. 乙图中，三个线圈连接到三相电源上，产生旋转磁场，从而使得导线框转动 C. 丙图中，磁铁上、下振动过程中，磁铁下方金属线圈中电流方向不变 D. 丁图中，当储罐中不导电液面高度升高时，LC回路中振荡电流频率将变大 【答案】B 【解析】 【详解】A．真空冶炼炉外线圈通入高频交流电时，周围空间产生高频磁场，炉内的金属内部就产生很强的涡流，从而冶炼金属，故A错误； B．三个线圈连接到三相电源上，产生旋转磁场，穿过内部导线框的磁通量发生变化，导线框中产生感应电流，旋转磁场对导线框有安培力的作用，在该安培力的作用下，导线框将与旋转磁场同方向转动，即导线框由于电磁驱动可以与磁场同方向地转动起来，故B正确； C．磁铁上、下振动时，通过线圈的磁通量发生变化，在线圈中产生感应电流，根据楞次定律可知，磁铁在靠近线圈和远离线圈时产生感应电流的方向不同，故C错误； D．根据可知，当储罐中液面高度升高时，介电常数增大，电容器的电容增大，根据振荡电路的频率可知，回路中振荡电流频率将变小，故D错误。 故选B。 2. 近年来我国在“人造太阳”可控核聚变、量子通信卫星等科研领域取得丰硕成果。下列说法正确的是（　　） A. 光子能量与波长成正比 B. 光电效应现象说明光具有波动性 C. ，该核反应吸收能量 D. ，该核反应中的X为中子 【答案】D 【解析】 【详解】A．光子能量满足公式，光子能量与波长成反比，故A错误； B．光电效应现象说明光具有粒子性，光的干涉、衍射现象才体现光的波动性，故B错误； C．该反应为轻核聚变反应，反应过程存在质量亏损，会释放大量能量，故C错误； D．根据核反应电荷数守恒、质量数守恒，X的质量数为，电荷数为，可知X为中子，故D正确。 故选D。 3. 杭州亚运会时，有许多无人机在空中拍摄运动会入场式表演。某无人机从地面起飞上升并向前追踪拍摄的过程中，其水平向前的速度和竖直向上的速度与飞行时间t的关系图线分别如图甲、图乙所示。则该无人机（　　） A. 在0~1s时间内做曲线运动 B. 在时上升至最高点 C. 在第内的加速度大小为 D. 在时回到地面 【答案】C 【解析】 【详解】A．无人机水平方向和竖直方向的初速度均为零，故无人机的初速度为零，又因为在0~1s时间内无人机水平方向和竖直方向均做匀加速直线运动，故水平方向和竖直方向的加速度不变，故无人机的加速度不变，即在0~1s时间内无人机做初速度为零的匀加速直线运动，故A错误； BD．由题图乙可知，在时间内，无人机一直向上运动，时，无人机竖直方向的速度为零，上升至最高点，故BD错误； C．在第内，无人机水平方向加速度为零，竖直方向加速度大小 故无人机的加速度大小为，故C正确。 故选C。 4. 2026年1月，我国自主研发的全球首台兆瓦级浮空风力发电系统——S2000成功完成试飞和并网验证。该系统采用飞艇状浮空器携带发电机组，将高空风力资源转化为电能并通过电缆传输回地面。若S2000的输出电压u随时间t变化的规律如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 该交流电的频率为100Hz B. 输出电压的有效值为 C. 输出电压表达式为 D. 若将S2000的输出电压降为220V，则变压器原、副线圈匝数之比为300:1 【答案】D 【解析】 【详解】A．该交流电的频率为，故A错误； B．输出电压的有效值为，故B错误； C．输出电压表达式为，故C错误； D．原副线圈的匝数之比为，故D正确。 故选D。 5. 如图1，、、是某电场中一条电场线上的三点，且。一个负电荷从点由静止释放，仅在静电力的作用下从点经过点运动到点，其运动的图像如图2所示。下列说法正确的是（　　） A. 三点的电场强度大小 B. 三点的电势 C. 相邻两点间的电势差 D. 该负电荷在三点的电势能 【答案】C 【解析】 【详解】B．一个负电荷从点由静止释放，仅在静电力的作用下从点经过点运动到点，可知负电荷所受电场力向右，则电场线方向向左，根据沿着电场线方向电势降低可知，故B错误； A．根据图2可知，负电荷向右运动过程中，加速度逐渐减小，根据牛顿第二定律 可知三点的电场强度大小关系为，故A错误； C．根据结合A选项定性分析可知相邻两点间的电势差，故C正确； D．电场力做正功，电势能减小，则该负电荷在三点的电势能，故D错误。 故选C。 6. 一本质量为m的书平放在水平桌面上，将一张A4纸夹在书页间，如图所示。已知书与桌面间的动摩擦因数为μ，A4纸与书页间的动摩擦因数为4μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A4纸的质量忽略不计。现有一水平向右的力F作用于A4纸上，若要使书与A4纸一起运动，则A4纸上面书页的质量应至少大于（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】书本恰好运动时，设A4纸上面的书页的质量为m0 解得 若要使书一同运动，A4纸上面的书页的质量越大越容易一起拉动，所以 ACD错误，B正确。 故选B。 7. 如图所示，两个相同的轻质弹簧分别固定在光滑斜面的上下两端，另一端分别连接一个质量均为m的物块，两物块用轻绳连接，系统处于静止状态，此时轻绳保持伸直，且拉力为零。已知该弹簧的劲度系数为k，弹簧弹性势能为（△x为形变量）。现用力将下面的物块沿斜面向下移动距离x后由静止释放，则在物块由静止向上运动到最远距离的过程中（弹簧始终在弹性限度内），下列说法正确的是（　　） A. 两物块间轻绳的拉力随物块的上移而增大 B. 下面的物块在最高点的加速度大小为 C. 两个物块在上移的过程中，最大速度为 D. 若初始下移距离x增大，则物块上移的时间变长 【答案】C 【解析】 【详解】A．由于两个物块开始时均处于静止状态，弹簧对物块的作用力等于物块重力沿斜面的分力，上面的弹簧处于拉伸状态，下面的弹簧处于压缩状态。静止释放，整体分析得2kx=2ma 两轻质弹簧相同，开始时形变相同，隔离分析任意一个物块发现，物块的加速度相同，即，由此可知，两个物块均做简谐运动，且轻绳的拉力为零，故A错误； B．根据简谐运动的对称性可知，物块在最低点和最高点的加速度大小相同，等于，故B错误； C．物块的最大速度在平衡位置，弹性势能转化为重力势能和动能，设初始时刻静止时，弹簧的形变量为x0，斜面的倾角为，有 解得，故C正确； D．弹簧振子的周期与振幅无关，可知物块上移的时间不变，故D错误。 故选C。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，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. 光纤通信采用的光导纤维是由内芯和外套组成，如图所示，其中内芯的折射率为n1，外套的折射率为n2，下列说法正确的是（　　） A. 内芯和外套的折射率应满足n1＞n2 B. 内芯和外套的折射率应满足n1＜n2 C. 折射光线在内芯与外套界面上的临界角C的正弦sinC= D. 从左端面入射的光线，其入射角θ必须小于某值，折射光线在内芯与外套界面上才能发生全发射 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．发生全反射的必要条件是光必须从光密介质射入光疏介质，即从折射率大的介质射入折射率小的介质，所以内芯的折射率比外套的大，即 光在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故A正确，B错误； C．折射光线在内芯与外套界面上的临界角C的正弦为 故C错误； D．从左端面入射的光线，入射角越小，折射角越小，根据几何知识得知，光线射到内芯与外套的界面上时入射角越大，越容易产生全反射，所以其入射角θ必须小于某值，全部光才能被传导，故D正确。 故选AD。 9. 如图甲所示，平面内固定有硬质细金属导线框abcd，导线框的电阻为0.5Ω。空间中存在垂直平面向里的磁场，导线框内的磁通量随时间t变化的关系如图乙所示。在0~2s时间内，下列说法正确的是（　　） A. 线框中感应电流的方向为a→b→c→d→a B. 线框中感应电流的大小随时间均匀增大 C. 线框中产生的焦耳热为1J D. 流过线框横截面的电荷量为1C 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由题意可知，线框中的磁通量增大，根据楞次定律线框中的感应电流的方向为逆时针，即a→b→c→d→a，A正确； B．线框中感应电流的大小 因为磁通量随时间均匀变化，所以感应电流大小不变，B错误； C．感应电流大小 线框中产生的焦耳热 C正确； D．流过线框横截面的电荷量 D错误。 故选AC。 10. 目前，我国已有近千颗卫星在轨运行。质量为m的某卫星发射初期先进入近地圆轨道稳定运行，后在近地点进行加速进入椭圆轨道，在椭圆轨道的远地点再次加速后，进入预定圆轨道稳定运行。已知卫星近地圆轨道半径为R，预定圆轨道半径为2R，地球表面的重力加速度为g。若仅考虑地球引力，则该卫星距离地心r处的引力势能表达式为（r≥R）。不考虑地球自转，且除近地点和远地点外，其余位置发动机不提供动力，则（　　） A. 卫星在椭圆轨道近地点的速率为 B. 第一次点火时卫星获得的机械能为 C. 卫星在预定圆轨道上稳定的运行速率为 D. 第一次点火和第二次点火卫星增加的机械能之比为1：1 【答案】BC 【解析】 【详解】A．卫星在近地点的速度为v近，到达远地点未加速时的速度为v远，根据机械能守恒和开普勒第二定律可得， 代入题目给的势能公式， 解得，v远=，故A错误； B．近地圆速度v0满足 根据万有引力与重力的关系有 则可知总机械能为 第一次点火后椭圆轨道总机械能 卫星增加的机械能为，故B正确； C．预定圆轨道半径2R，万有引力提供向心力 解得，故C正确； D．预定圆轨道总机械能 第二次点火卫星增加的机械能为 则，故D错误； 故选BC。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 某实验小组成员利用小球平抛运动测当地的重力加速度g的大小，实验装置如图甲所示。斜槽末端水平且末端槽口装有重垂线，重锤尖端刚好与水平板上O点接触。斜槽末端还装有光电门。 （1）用螺旋测微器测出小球的直径，示数如图乙所示，则小球直径d=________mm；让小球从A点由静止释放，若本次实验小球通过光电门挡光时间为，则小球做平抛运动的初速度v01=________（用d、表示）；重复三次，将三次求得的小球做平抛运动的初速度求平均值，作为小球做平抛运动的最终初速度v0； （2）撤去光电门，改变重垂线的长度和板的高度重复多次实验，每次保持板水平，重锤尖端刚好与水平板上O点接触，小球均从A点由静止释放，记录每次实验小球做平抛运动下落的高度H及水平位移x，作x2-H图像，得到图像是一条过原点的倾斜直线，求得图像的斜率为k，则求得当地的重力加速度g=________（用k、v0表示）。 【答案】（1） ①. 10.385##10.383##10.384##10.386##10.387 ②. （2） 【解析】 【小问1详解】 [1]小球直径d=10mm+0.01mm×38.5=10.385mm [2]小球做平抛运动的初速度 【小问2详解】 小球做平抛运动则有， 得到 结合题意有 解得 12. 某同学用图1所示的电路测量电池的电动势和内阻。 （1）调节滑动变阻器，测得多组电压U和电流I的数据，在图2中已标出若干组数据对应的坐标点，请画出U-I图线__________，并根据图线得出电池的电动势E=__________V，内阻r=__________Ω。（结果保留小数点后两位） （2）在图3所示的U-I图像中，a为电池的路端电压与电流的关系图线，b、c、d分别为三个电学元件的电压与电流的关系图线。若将这三个元件分别与该电池连接成闭合电路，则电池与元件__________连接，电池的输出功率最大；电池与元件__________连接，电池中非静电力做功的功率最大。（选填“b”“c”或“d”） （3）恒流源（输出电流大小恒定）与定值电阻R0并联后可视为一个电源，将其与电流表（内阻很小且未知）、电阻箱R、开关S和若干导线按图4连接电路。为测量恒流源的输出电流I0和并联电阻R0，某同学进行如下操作：闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，记录多组R和I的值，绘出图5所示的图线，图线的纵轴截距为b、斜率为k。 根据图5可得恒流源的输出电流I0=__________和并联电阻R0=__________。（用b和k表示） 若考虑电流表的内阻，上述结果与恒流源输出电流的真实值I0真和并联电阻的真实值R0真的大小关系为__________。（选填选项前字母） A．I0>I0真 B．I0=I0真 C．R0>R0真 D．R0=R0真 【答案】（1） ①. ②. 1.47 ③. 1.33 （2） ①. c ②. d （3） ①. ②. ③. C 【解析】 【小问1详解】 [1]如图所示 [2][3]闭合电路欧姆定律有 根据图像斜率与截距可知， 【小问2详解】 [1] 电源输出功率P=UI，等于电源U-I图线与元件U-I图线交点坐标的乘积。根据输出功率规律：当外电阻越接近电源内阻时输出功率越大，元件的 接近电源内阻r时，对应元件c，因此电池与c连接输出功率最大； [2] 电池非静电力做功的功率 P=EI，电动势E恒定，电流I越大功率越大。元件d与电源相交时电流I最大，因此非静电力做功功率最大。 【小问3详解】 [1] 根据并联电路电压相等，不考虑电流表内阻时，有 整理得 根据图像的斜率和截距可知， 则， [2] 若考虑电流表内阻，真实关系为 整理得 可得测量值， 故选C。 13. 一定质量的理想气体的图像如图所示，点坐标为，点坐标为，点坐标为，气体在状态时的热力学温度，求： （1）气体在状态时的热力学温度； （2）气体从状态到状态对外做的功。 【答案】（1） （2） 【解析】 【详解】解：（1）气体从状态到状态，有 解得。 （2）题中图线与轴围成的面积即气体对外做的功，有 解得。 14. 如图所示，顺时针转动的传送带右端与光滑水平面平滑连接，物块置于光滑的水平面上，物块轻轻地放在传送带的最左端，物块经传送带滑到水平面上与物块发生碰撞。已知物块的质量，物块的质量，传送带左、右两端的距离，物块与传送带间的动摩擦因数，传送带的速度，取重力加速度，物块、均可视为质点，碰撞均为弹性碰撞。求： （1）物块从传送带的左端第一次到达右端的时间t及物块与传送带摩擦产生的热量Q； （2）物块最终速度大小v。 【答案】（1）1.1s；12.5J （2）1.6m/s 【解析】 【小问1详解】 物块A无初速度地放到传送带上，设匀加速时的加速度为，则根据牛顿第二定律有 解得 由匀变速直线运动速度与位移的关系式有 解得物块A达到与传送带共速时的位移为 所以物块A在传送带上先做匀加速直线运动，再做匀速直线运动，则匀加速运动的时间为 匀速运动的时间为 则物块从传送带的左端第一次到达右端的总时间为 由以上分析可知物块A到达传送带右端时的速度为，这一过程物块A相对于传送带的位移为 所以物块与传送带摩擦产生的热量为 【小问2详解】 A与B发生弹性碰撞，则由动量守恒定律和机械能守恒定律有， 联立解得碰后A的速度为 碰后B的速度为 之后以的速度向左滑上传送带，先向左匀减速到，再向右匀加速到离开传送带，然后以的速度与发生弹性碰撞，则由动量守恒定律和机械能守恒定律有， 联立解得碰后A的速度为 碰后B的速度为 之后以的速度向左滑上传送带，先向左匀减速到，再向右匀加速到离开传送带，由于，所以不再与发生碰撞，所以的最终速度为 15. 某款粒子探测仪由直线加速器、半圆环磁场区和照相底片组成，结构简图如图甲所示，俯视图如图乙所示。粒子源不断地释放质量为、电荷量为的带正电粒子（初速度不计），经直线加速器加速后，从半圆环磁场区的左侧中心线MN进入磁场区，经磁场偏转后打在磁场区的内圆或底片上。已知直线加速器的加速电压可以调节，半圆环磁场区的外圆半径为，内圆半径为，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向上，照相底片正对着半圆环磁场区右侧出口，宽度为。不计粒子的重力及粒子间的相互作用，求： （1）若直线加速器加速电压为，则粒子进入磁场区时的速度的大小为多少？ （2）调节直线加速器的加速电压，使粒子源释放的粒子都能打在底片上，则直线加速器电压的范围为多少？ （3）调节直线加速器的加速电压，使粒子源释放的粒子打在磁场区的内圆上时的运动时间最短，则此时直线加速器电压及运动的最短时间分别为多少？ 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 对粒子在直线加速器中的运动过程，根据动能定理有 解得粒子进入磁场区时的速度大小为 【小问2详解】 粒子进入磁场区后做匀速圆周运动，则由洛伦兹力提供向心力有 解得粒子做匀速圆周运动的半径为 要使粒子源释放的粒子都能打在底片上，则粒子做匀速圆周运动的半径应满足 故粒子进入磁场区时的速度大小应满足 又因为 所以直线加速器电压的范围为 【小问3详解】 假设粒子打在内圆环上，轨迹与内圆环交于C点，如图所示： 由分析可知，当时，圆弧MC对应的圆心角最小，则粒子运动的时间最短。由几何关系可知，此时粒子做匀速圆周运动的半径为 则有 联立解得此种情况下粒子进入磁场区的速度大小为 又因为 解得此时直线加速器的电压为 粒子在磁场区做匀速圆周运动的周期为 上图中由几何关系可知，此时粒子做匀速圆周运动转过的圆心角为，所以粒子运动的最短时间为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $