精品解析：2026届天津市红桥区第五中学高三下学期适应性考试物理试卷

物理 学科 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。第Ⅰ卷1至4页，第Ⅱ卷5至8页。 答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条形码。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 祝各位考生考试顺利！ 第Ⅰ卷 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。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。 2、本卷共8题，每题5分，共40分。 一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1. 中国的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）首次实现了1亿摄氏度条件下1000秒的等离子体运行。该装置内部发生的核反应方程为，此反应会释放核能，伴随光子放出。下列说法正确的是（ ） A. 该核反应方程中的X是质子 B. 的比结合能小于的比结合能 C. 核聚变反应所释放的光子可能来源于氢原子能级跃迁 D. 该反应需要原子核具有足够的动能以克服库仑斥力才能发生 2. 我国太阳探测卫星羲和号在国际上首次成功实现空间太阳 波段光谱扫描成像。已知氢原子能级如图所示， 、 、 分别为氢原子由 、 、 能级向 能级跃迁产生的谱线。用 对应的光照射某种金属表面时，恰好能使该金属发生光电效应。下列说法正确的是（　　） A. 对应的光子能量为 B. 若用 对应的光照射该金属表面，则其逸出功增大 C. 若用 对应的光照射该金属表面，仅增大其光照强度， 则光电子的最大初动能增大 D. 若用 对应的光照射该金属表面，光电子的最大初动能为 3. 坐标原点的波源在时发出一列简谐波，沿x轴正向传播。在时，该列波的最前端刚好到达B点，此时AB段的波形如图所示，则（ ） A. 波速为0.5 m/s，波长为2.0 m B. 时，A处质点加速度为y轴正方向 C. 时，波源由平衡位置向y轴正方向运动 D. 时，C处质点位于波峰 4. 2025年我国在西昌卫星发射中心成功将高分十四号02星发射升空，发射任务获得圆满成功。如图所示为其发射过程的模拟图。卫星先进入圆轨道Ⅰ做匀速圆周运动，再经椭圆轨道Ⅱ，最终进入圆轨道Ⅲ做匀速圆周运动，轨道Ⅱ分别与轨道Ⅰ、轨道Ⅲ相切于、两点。已知地球半径为，地球表面的重力加速度为，引力常量为，下列说法正确的是（　　） A. 卫星在轨道Ⅱ上的机械能小于轨道Ⅰ上的机械能 B. 地球的密度为 C. 卫星在轨道Ⅱ上经过点时的向心加速度等于在轨道Ⅲ上经过点时的向心加速度 D. 卫星从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ需要在点减速 5. 如图所示，在第十五届全国运动会开幕式上，机器人手握相同锤子的锤柄，通过对青铜句鑃（gōu diào）的不同位置进行轻重缓急的敲击，演奏了《彩云追月》。每次敲击完成后，机器人手会迅速将锤子归位，使锤柄竖直静止，然后开始下一次敲击。下列说法正确的是（　　） A. 每一次敲击过程中，锤子的机械能守恒 B. 每次与青铜句鑃作用前后，锤子的动量相同 C. 每次锤柄竖直时，锤柄受到机器人手的摩擦力相同 D. 敲击时，锤子对青铜句鑃的作用力大于青铜句鑃对锤子的作用力 二、不定项选择题（每小题5分，共15分。每小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. 烧瓶通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱，使烧瓶内封闭一定质量的气体。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向左移动。将瓶内的气体视为理想气体，在这一过程中瓶内气体（　　） A. 气体的温度升高，每个气体分子的动能都增大 B. 气体的温度升高，分子的数密度减小，压强不变 C. 气体的体积增大，其内能一定减小 D. 气体从外界吸收热量，其内能一定增加 7. 2025年12月30日，蒙西至京津冀±800kV特高压直流工程正式开工建设。某远距离输电的原理示意图如图所示，已知升压变压器原线圈两端的电压为且保持不变，升压变压器的输入功率为，升压变压器的原、副线圈的匝数分别为、，输电线电阻为R，两变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ） A. 升压变压器副线圈的输出电压 B. 输电线上损耗的功率 C. 若用户处电阻减小，则输电线上损耗的功率增大 D. 若仅将升压变压器的原线圈的匝数变为，则输电线上损耗的功率变为原来的2倍 8. 如图甲所示为某电场中沿x轴方向的一根电场线，一不计重力的试探电荷（）在处以初速度向处运动，其电势能随x变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 电场强度沿x轴正方向 B. 电场可能为匀强电场 C. 处的电势高于处的电势 D. 处的电场强度小于处的电场强度 第Ⅱ卷 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. 图甲为某兴趣小组设计的实验装置，在单摆悬点处安装力传感器，可采集摆线的拉力；在小球的平衡位置正下方处安装光电门，可采集小球底部的轻质遮光片遮住光的时间。利用本装置可以完成测量当地重力加速度大小、验证机械能守恒定律等实验。实验操作如下： （1）测量所需长度：用刻度尺测得摆线长度为，用游标卡尺测得小球直径为；用螺旋测微器测量遮光片的宽度为，如图乙所示，则______； （2）测量当地重力加速度的大小：将小球拉至与竖直方向成较小角度并由静止释放。从某时刻开始计时，利用力传感器，获得摆线所受拉力F的大小与时间t的关系图像，如图丙所示，则单摆的周期_____（用、表示），重力加速度大小的测量值为_____（用、、和表示）； （3）验证机械能守恒定律： ①将小球拉至与竖直方向成较大角度，并由静止释放； ②记录小球经过平衡位置时遮光片的遮光时间，则此时遮光片的速度视为小球经过平衡位置时的速度； ③改变，重复①和②。 根据所测数据，小球由静止运动到平衡位置的过程中，在误差允许的范围内，若满足_______的关系式（用、、、表示），则小球在上述过程中机械能守恒。根据多次测量结果发现：小球由静止运动到平衡位置的过程中，重力势能减少量总是小于动能增加量，可能的原因是______。（写出一条即可） 10. 某同学想测量一旧手机中的锂电池的电动势和内阻（电动势标称值，允许最大放电电流为）。实验室备有如下器材： 电压传感器（可视为理想电压表）；定值电阻（阻值为）；电阻箱；开关S一只；导线若干。 （1）为测量锂电池的电动势和内阻，该同学设计了如图甲所示的电路图。实验时，闭合开关S，发现电压传感器有示数，调节的阻值，示数不变，则电阻箱发生_________（选填“断路”或“短路”）。 （2）排除故障后，该同学通过改变电阻箱的阻值，得到多组测量数据，根据数据作出图像，如图乙所示。则该锂电池的电动势_________、内阻_________。（结果均保留两位有效数字） （3）若考虑电压传感器的分流作用，则电池电动势的测量值_________（选填“大于”、“等于”或“小于”）其真实值。 11. 如图所示，现有一游戏滑道模拟装置固定在地面上，该装置竖直放置，由AB、BC、CD三部分组成，AB与BC两轨道平滑连接，CD为半圆弯管轨道。现将1号球从AB轨道上的P点静止释放，其下滑到最低点与静止在B点的2号球发生弹性碰撞，2号球通过弯管后从D点抛出，恰好落在B点。已知两球质量均为m=1kg，水平轨道BC长度L=1.6m，弯管半径R=0.4m，重力加速度g=10m/s2（小球可看成质点，半圆弯管内径略大于小球直径，不计一切摩擦）求： （1）2号球运动到D点时对管壁的作用力F； （2）P点距水平轨道BC的竖直高度H。 12. 如图所示，两条足够长的光滑平行金属导轨固定在水平面上，间距，导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小，方向竖直向下，导轨左端连接一阻值的电阻，质量、电阻的金属棒ab在水平外力F的作用下沿导轨匀速向右运动，已知ab两端电压，导轨电阻不计。 （1）判断a、b两点，哪点电势高； （2）求ab的速度大小； （3）某时刻撤去外力F，求撤去外力F后，电阻R上产生的热量及通过的电量。 13. 某科研小组为了芯片的离子注入而设计了一种新型的离子注入机，装置如图所示。其简化原理图如下，在平面直角坐标系的第一象限内有沿轴负方向的匀强电场，电场强度，在区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场，接收屏其上端紧靠轴，平行于轴放置。现在点沿轴正方向以大小为的初速度射出一个质量为、电荷量为的带正电的离子，离子经磁场偏转从坐标原点进入电场，经电场偏转后再次进入磁场，在磁场中偏转后垂直打在接收屏上，完成芯片的离子注入，离子重力不计，求： （1）匀强磁场的磁感应强度的大小； （2）离子从原点进入电场后只经过轴一次就完成离子注入，则接收屏到轴的距离应为多少； （3）保持接收屏位置不变，现在第一象限内放置一个足够长的绝缘弹性挡板，挡板垂直于坐标平面且平行于轴，粒子与挡板碰撞后，平行于板的速度不变，垂直于板的速度等大反向，为了使离子经挡板碰撞后不能打在接收屏上，则挡板到轴的距离应满足什么条件； （4）保持接收屏位置不变，如将第一象限的匀强电场改为方向沿轴负方向的非匀强电场，场强的大小随位置坐标均匀增大，即，其中。为了使离子与挡板只发生一次碰撞，且最终垂直打在接收屏上，则挡板到轴的距离为多少。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 物理 学科 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。第Ⅰ卷1至4页，第Ⅱ卷5至8页。 答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条形码。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 祝各位考生考试顺利！ 第Ⅰ卷 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。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。 2、本卷共8题，每题5分，共40分。 一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1. 中国的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）首次实现了1亿摄氏度条件下1000秒的等离子体运行。该装置内部发生的核反应方程为，此反应会释放核能，伴随光子放出。下列说法正确的是（ ） A. 该核反应方程中的X是质子 B. 的比结合能小于的比结合能 C. 核聚变反应所释放的光子可能来源于氢原子能级跃迁 D. 该反应需要原子核具有足够的动能以克服库仑斥力才能发生 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据质量数守恒和核电荷数守恒得 该核反应方程为，故A错误； B．核反应中生成物比反应物更加稳定，所以的比结合能大于的比结合能，故B错误； C．原子能级跃迁仅涉及电子在原子轨道间的跃迁，释放低能光子（如可见光、紫外线），与核反应无直接关联。核聚变反应释放的光子主要来源于核反应本身，而非氢原子能级跃迁。故C错误； D．要使核聚变发生，原子核必须首先接近到约以内，强核力才能主导结合过程。原子核带正电，根据库仑定律，它们之间的斥力随距离减小而急剧增大，这要求原子核需要足够的动能才能克服库仑斥力作用。因此，核聚变反应需要原子核具有足够的动能以克服库仑斥力才能有效发生，故D正确； 故选D。 2. 我国太阳探测卫星羲和号在国际上首次成功实现空间太阳 波段光谱扫描成像。已知氢原子能级如图所示， 、 、 分别为氢原子由 、 、 能级向 能级跃迁产生的谱线。用 对应的光照射某种金属表面时，恰好能使该金属发生光电效应。下列说法正确的是（　　） A. 对应的光子能量为 B. 若用 对应的光照射该金属表面，则其逸出功增大 C. 若用 对应的光照射该金属表面，仅增大其光照强度， 则光电子的最大初动能增大 D. 若用 对应的光照射该金属表面，光电子的最大初动能为 【答案】D 【解析】 【详解】A． 对应的光子能量,故A错误； B．金属的逸出功只与金属材料本身有关与入射光的能量无关，故B错误； C．增大光照强度只能是单位时间内逸出光电子的个数增多，光电流变大，不影响光电子的最大初动能，故C错误； D． 对应的光照射某种金属表面时，恰好能使该金属发生光电效应，故金属的逸出功 对应的光的能量 又有光电效应方程 故D正确。 故选D。 3. 坐标原点的波源在时发出一列简谐波，沿x轴正向传播。在时，该列波的最前端刚好到达B点，此时AB段的波形如图所示，则（ ） A. 波速为0.5 m/s，波长为2.0 m B. 时，A处质点加速度为y轴正方向 C. 时，波源由平衡位置向y轴正方向运动 D. 时，C处质点位于波峰 【答案】A 【解析】 【详解】A．波速为 由波形图得 解得，故A正确； B．时，A处质点位移为正，根据可知，加速度为y轴负方向，故B错误； C．在时，该列波的最前端刚好到达B点，B质点的起振方向是沿y轴负方向，故t=0时，波源起振方向是沿y轴负方向，故C错误； D．波传播的周期为 从时开始计时，波先经 传至C点开始沿y轴负方向振动，C处质点再经 刚好第三次至波谷，故D错误。 故选A。 4. 2025年我国在西昌卫星发射中心成功将高分十四号02星发射升空，发射任务获得圆满成功。如图所示为其发射过程的模拟图。卫星先进入圆轨道Ⅰ做匀速圆周运动，再经椭圆轨道Ⅱ，最终进入圆轨道Ⅲ做匀速圆周运动，轨道Ⅱ分别与轨道Ⅰ、轨道Ⅲ相切于、两点。已知地球半径为，地球表面的重力加速度为，引力常量为，下列说法正确的是（　　） A. 卫星在轨道Ⅱ上的机械能小于轨道Ⅰ上的机械能 B. 地球的密度为 C. 卫星在轨道Ⅱ上经过点时的向心加速度等于在轨道Ⅲ上经过点时的向心加速度 D. 卫星从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ需要在点减速 【答案】C 【解析】 【详解】A．卫星从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ时，需要在P点加速，做离心运动，这个过程中发动机做正功，机械能增加。所以轨道Ⅱ的机械能大于轨道Ⅰ的机械能，故A错误； B．根据地球表面的重力等于万有引力，则有 可得地球质量 又地球的体积 则密度，故B错误； C．根据牛顿第二定律有 解得 卫星在轨道Ⅱ和轨道Ⅲ经过Q点时，到地心的距离r相同，地球质量M也相同，所以向心加速度大小相等，故C正确； D．卫星从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ，做离心运动，则所需的向心力要变大，所以需要在Q点加速，故D错误。 故选C。 5. 如图所示，在第十五届全国运动会开幕式上，机器人手握相同锤子的锤柄，通过对青铜句鑃（gōu diào）的不同位置进行轻重缓急的敲击，演奏了《彩云追月》。每次敲击完成后，机器人手会迅速将锤子归位，使锤柄竖直静止，然后开始下一次敲击。下列说法正确的是（　　） A. 每一次敲击过程中，锤子的机械能守恒 B. 每次与青铜句鑃作用前后，锤子的动量相同 C. 每次锤柄竖直时，锤柄受到机器人手的摩擦力相同 D. 敲击时，锤子对青铜句鑃的作用力大于青铜句鑃对锤子的作用力 【答案】C 【解析】 【详解】A．敲击过程中锤子与青铜句鑃相互作用，机械能转化为内能，机械能不守恒，故A错误； B．作用前后锤子速度方向改变，动量的方向（矢量）不同，故B错误； C．锤柄竖直静止时，受力平衡，摩擦力等于锤子重力（锤子相同），故摩擦力相同，故C正确； D．作用力与反作用力大小相等，锤子对青铜句鑃的作用力等于青铜句鑃对锤子的作用力，故D错误。 故选C。 二、不定项选择题（每小题5分，共15分。每小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. 烧瓶通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱，使烧瓶内封闭一定质量的气体。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向左移动。将瓶内的气体视为理想气体，在这一过程中瓶内气体（　　） A. 气体的温度升高，每个气体分子的动能都增大 B. 气体的温度升高，分子的数密度减小，压强不变 C. 气体的体积增大，其内能一定减小 D. 气体从外界吸收热量，其内能一定增加 【答案】BD 【解析】 【详解】A．用手捂住烧瓶，气体温度升高，气体分子的平均动能增大，不是每个气体分子的动能都增大，部分分子动能可能减小，A错误； B．对液柱进行分析，由于液柱处于水平玻璃管，大气对液柱的压力与烧瓶内气体对液柱的压力平衡，可知气体压强等于大气压强，即气体的压强不变，水柱缓慢向左移动，气体体积增大，分子的数密度减小，B正确； C．理想气体内能只和温度有关，用手捂住烧瓶，烧瓶内的气体温度升高，内能一定增大，C错误； D．液柱缓慢向外移动，气体体积增大，气体对外做功，气体温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，D正确。 故选BD。 7. 2025年12月30日，蒙西至京津冀±800kV特高压直流工程正式开工建设。某远距离输电的原理示意图如图所示，已知升压变压器原线圈两端的电压为且保持不变，升压变压器的输入功率为，升压变压器的原、副线圈的匝数分别为、，输电线电阻为R，两变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ） A. 升压变压器副线圈的输出电压 B. 输电线上损耗的功率 C. 若用户处电阻减小，则输电线上损耗的功率增大 D. 若仅将升压变压器的原线圈的匝数变为，则输电线上损耗的功率变为原来的2倍 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由变压器原理可知，解得，选项A错误； B．由变压器原理可知， 输电线上损耗的功率，选项B正确； C．当用户处电阻减小时，降压变压器次级电流变大，则初级电流也变大，则输电线上的电流增大，输电线上损耗的功率增大，选项C正确； D．若仅将升压变压器的原线圈的匝数变为，则升压变压器副线圈两端的电压变为原来的2倍，输电线上的电流变为原来的，根据，可知输电线上损耗的功率变为原来的，选项D错误。 故选BC。 8. 如图甲所示为某电场中沿x轴方向的一根电场线，一不计重力的试探电荷（）在处以初速度向处运动，其电势能随x变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 电场强度沿x轴正方向 B. 电场可能为匀强电场 C. 处的电势高于处的电势 D. 处的电场强度小于处的电场强度 【答案】AC 【解析】 【详解】AC．带负电试探电荷从向处运动过程，根据图乙可知，电势能增大；根据，由于试探电荷带负电，所以处的电势高于处的电势；根据沿电场方向电势逐渐降低，可知电场强度沿x轴正方向，故AC正确； BD．根据功能关系 可知图像的切线斜率绝对值表示电场力大小，则试探电荷在处受到的电场力大于在处受到的电场力，处的电场强度大于处的电场强度，电场不可能为匀强电场，故BD错误。 故选AC。 第Ⅱ卷 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. 图甲为某兴趣小组设计的实验装置，在单摆悬点处安装力传感器，可采集摆线的拉力；在小球的平衡位置正下方处安装光电门，可采集小球底部的轻质遮光片遮住光的时间。利用本装置可以完成测量当地重力加速度大小、验证机械能守恒定律等实验。实验操作如下： （1）测量所需长度：用刻度尺测得摆线长度为，用游标卡尺测得小球直径为；用螺旋测微器测量遮光片的宽度为，如图乙所示，则______； （2）测量当地重力加速度的大小：将小球拉至与竖直方向成较小角度并由静止释放。从某时刻开始计时，利用力传感器，获得摆线所受拉力F的大小与时间t的关系图像，如图丙所示，则单摆的周期_____（用、表示），重力加速度大小的测量值为_____（用、、和表示）； （3）验证机械能守恒定律： ①将小球拉至与竖直方向成较大角度，并由静止释放； ②记录小球经过平衡位置时遮光片的遮光时间，则此时遮光片的速度视为小球经过平衡位置时的速度； ③改变，重复①和②。 根据所测数据，小球由静止运动到平衡位置的过程中，在误差允许的范围内，若满足_______的关系式（用、、、表示），则小球在上述过程中机械能守恒。根据多次测量结果发现：小球由静止运动到平衡位置的过程中，重力势能减少量总是小于动能增加量，可能的原因是______。（写出一条即可） 【答案】（1）1.200##1.199##1.201 （2） ①. ②. （3） ①. ②. 遮光片的速度大于小球的速度 【解析】 【小问1详解】 根据螺旋测微器的测量原理可知，遮光片的宽度为 【小问2详解】 [1]根据单摆的特点可知，摆球经过最低点处时摆线所受的拉力有最大值，而在一个周期内摆球经过最低点两次，所以单摆的周期大小应为 [2]已知单摆的周期公式为 其中摆长为 联立可得重力加速度大小的测量值为 【小问3详解】 [1]根据机械能守恒定律可知，在误差允许的范围内，应有 整理可得 [2]由于遮光片的位置低于小球的球心，导致其做圆周运动的半径更大，所以通过光电门测得的速度会略大于小球的速度，因此计算得到的小球的动能增加量会偏大。 10. 某同学想测量一旧手机中的锂电池的电动势和内阻（电动势标称值，允许最大放电电流为）。实验室备有如下器材： 电压传感器（可视为理想电压表）；定值电阻（阻值为）；电阻箱；开关S一只；导线若干。 （1）为测量锂电池的电动势和内阻，该同学设计了如图甲所示的电路图。实验时，闭合开关S，发现电压传感器有示数，调节的阻值，示数不变，则电阻箱发生_________（选填“断路”或“短路”）。 （2）排除故障后，该同学通过改变电阻箱的阻值，得到多组测量数据，根据数据作出图像，如图乙所示。则该锂电池的电动势_________、内阻_________。（结果均保留两位有效数字） （3）若考虑电压传感器的分流作用，则电池电动势的测量值_________（选填“大于”、“等于”或“小于”）其真实值。 【答案】（1）断路 （2） ①. 3.3 ②. 12 （3）小于 【解析】 【小问1详解】 电压传感器有示数，且调节R的阻值时，其示数不变，则说明电压传感器两端的电压不受R阻值变化的影响，即电阻箱R发生断路；若电阻箱R短路，则电压传感器的示数应该为0。 【小问2详解】 [1][2] 根据闭合电路欧姆定律有 变形有 所以图像与纵轴的截距为 解得该锂电池的电动势为 同理图像的斜率为 解得该锂电池的内阻为 【小问3详解】 若考虑电压传感器的分流作用，则实际电路中的总电流为 根据闭合电路欧姆定律有 变形有 则图像与纵轴的截距变为 因此电动势的测量值小于其真实值。 11. 如图所示，现有一游戏滑道模拟装置固定在地面上，该装置竖直放置，由AB、BC、CD三部分组成，AB与BC两轨道平滑连接，CD为半圆弯管轨道。现将1号球从AB轨道上的P点静止释放，其下滑到最低点与静止在B点的2号球发生弹性碰撞，2号球通过弯管后从D点抛出，恰好落在B点。已知两球质量均为m=1kg，水平轨道BC长度L=1.6m，弯管半径R=0.4m，重力加速度g=10m/s2（小球可看成质点，半圆弯管内径略大于小球直径，不计一切摩擦）求： （1）2号球运动到D点时对管壁的作用力F； （2）P点距水平轨道BC的竖直高度H。 【答案】（1）30N，方向竖直向上；（2）H=1.6m 【解析】 【分析】 【详解】由题意可知小球离开轨道后在空中做平抛运动，设小球在空中运动时间为t， 根据小球水平方向做匀速直线运动可得 解得 vD=4m/s 根据D点受力情况可知 解得 F=30N 由牛顿第三定律小球对上管壁的压力为30N，方向竖直向上。 （2）由能量守恒 解得 v2=vC=4m/s 1号球和2号球发生弹性碰撞，则有 解得 v0=4m/s 解得 H=1.6m 12. 如图所示，两条足够长的光滑平行金属导轨固定在水平面上，间距，导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小，方向竖直向下，导轨左端连接一阻值的电阻，质量、电阻的金属棒ab在水平外力F的作用下沿导轨匀速向右运动，已知ab两端电压，导轨电阻不计。 （1）判断a、b两点，哪点电势高； （2）求ab的速度大小； （3）某时刻撤去外力F，求撤去外力F后，电阻R上产生的热量及通过的电量。 【答案】（1）a点电势高 （2） （3）； 【解析】 【小问1详解】 金属棒向右运动，根据右手定则可知，电流方向由b到a，则a点电势高。 【小问2详解】 根据闭合电路欧姆定律得 根据欧姆定律得 根据电动势公式 解得 【小问3详解】 根据能量守恒定律得 根据焦耳定律得 解得 对ab由动量定理得 结合电流定义式 联立解得 13. 某科研小组为了芯片的离子注入而设计了一种新型的离子注入机，装置如图所示。其简化原理图如下，在平面直角坐标系的第一象限内有沿轴负方向的匀强电场，电场强度，在区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场，接收屏其上端紧靠轴，平行于轴放置。现在点沿轴正方向以大小为的初速度射出一个质量为、电荷量为的带正电的离子，离子经磁场偏转从坐标原点进入电场，经电场偏转后再次进入磁场，在磁场中偏转后垂直打在接收屏上，完成芯片的离子注入，离子重力不计，求： （1）匀强磁场的磁感应强度的大小； （2）离子从原点进入电场后只经过轴一次就完成离子注入，则接收屏到轴的距离应为多少； （3）保持接收屏位置不变，现在第一象限内放置一个足够长的绝缘弹性挡板，挡板垂直于坐标平面且平行于轴，粒子与挡板碰撞后，平行于板的速度不变，垂直于板的速度等大反向，为了使离子经挡板碰撞后不能打在接收屏上，则挡板到轴的距离应满足什么条件； （4）保持接收屏位置不变，如将第一象限的匀强电场改为方向沿轴负方向的非匀强电场，场强的大小随位置坐标均匀增大，即，其中。为了使离子与挡板只发生一次碰撞，且最终垂直打在接收屏上，则挡板到轴的距离为多少。 【答案】（1） （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 据题意画出粒子运动轨迹如图所示，设粒子在磁场中做圆周运动的半径为，由题意可知 解得 设磁场的磁感应强度大小为，据牛顿第二定律有 解得 【小问2详解】 粒子在电场中做类斜上抛运动，由于粒子会垂直打在接收屏上，根据对称性可知，粒子第二次经过轴的位置离接收屏的距离为；设粒子经过点时速度与轴的夹角为，根据几何关系有 解得 据牛顿第二定律有 设粒子在电场中运动时间为，则有， 解得 所以接收屏到轴的距离为 【小问3详解】 轨迹如图 设当粒子第一次经挡板反弹后进入磁场并恰好打在接收屏与轴交点处时，挡板离轴的距离为，则粒子反弹后进入磁场时的位置离点的距离为，设粒子第一次在电场中运动的时间为，则有， 解得 设当粒子经挡板第二次反弹后经电场偏转恰好打在接收屏与轴交点处时，挡板离轴的距离为，则粒子第一次反弹后进入磁场时的位置离点的距离为，设粒子第一次在电场中运动的时间为，则有， 解得 因此要使粒子不打在接收屏上，挡板离轴的距离应满足。 【小问4详解】 设粒子在电场中运动时间为，则有 且 根据简谐运动知识可知，方向分运动为简谐运动。振幅满足 代入数据解得 则挡板到轴的距离，其中 代入数据解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $