精品解析：云南省丽江市第一高级中学2024-2025学年高三上学期9月月考物理试卷

丽江市第一高级中学2024-2025学年高三9月月考 物理试卷 一、单选题（本大题共7小题） 1. 2023年4月，中国“人造太阳”实现403秒稳态运行，其物理本质就是核聚变，下列属于核聚变反应的是（　　） A. B. C. D. 2. 如图所示，将甲、乙两个小球分别从图示位置以初速度v甲、v乙 水平抛出，结果同时落到P点。不计空气阻力，下列判断中正确的有（　　） A. 它们的初速度关系是v甲>v乙 B. 它们的初速度关系是v甲<v乙 C. 它们一定是同时抛出 D. 甲一定先抛出 3. 下面四幅图用曲线运动知识描述正确的是（　　） A. 图甲，制作棉花糖时，糖水因为受到离心力而被甩出去 B. 图乙，火车轨道的外轨略高于内轨，火车拐弯时速度越小，对轨道磨损不一定越小 C. 图丙，该自行车在赛道上做匀速圆周运动，所受的合外力不变 D. 图丁，在一座凹形桥的最低点，同一辆车子速度越大，对桥面压力越小 4. 北京时间2021年10月16日0时23分，神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空。飞船的某段运动可近似为如图所示的情境，圆形轨道Ⅰ为空间站运行轨道，椭圆轨道II为载人飞船运行轨道，两轨道相切于A点，设圆形轨道I的半径为r，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，地球的自转周期为T，椭圆轨道II的半长轴为a，下列说法正确的是（　　） A. 根据题中信息，可求出地球的质量 B. 载人飞船若要进入轨道I，需要在A点减速 C. 载人飞船在轨道I上A点的加速度大于在轨道II上A点的加速度 D. 空间站运行的周期与载人飞船在椭圆轨道II上运行的周期之比为 5. 电场中有一条电场线与轴重合，轴上各点的电场强度与位置的关系如图所示，一质子仅在电场力作用下，从坐标原点由静止释放沿轴正方向运动，已知点电势。下列说法正确的是（　　） A. 坐标原点的电势为 B. 质子在两点的电势能相等 C. 质子在三点的动能之比为 D. 质子沿轴先匀速、再加速、最后减速运动 6. 如图所示，弹簧振子在A、B之间做简谐运动，O为平衡位置，A、B间的距离为20 cm，由A运动到B的最短时间为1 s，则下述说法正确的是（ ） A. 从O到A再到O振子完成一次全振动 B. 振子的周期是1 s，振幅20 cm C. 振子完成两次全振动所通过的路程是40 cm D. 从O点开始经过2 s时，振子对平衡位置的位移为零 7. 如图所示，甲、乙两倾斜传送带以相同的速率ν逆时针运动，两传送带粗糙程度不同，但长度、倾角均相同。将一物体分别从两传送带顶端的A点无初速度释放，物体在甲传送带上B点和乙传送带中部C点速度都恰好达到v，且以速度v运动到乙传送带B点。则在物体从A运动到B的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 物体在甲传送带上运动的时间比乙短 B. 重力的平均功率相等 C. 到达B点时，重力的瞬时功率不相等 D. 两传送带对物体做的功相等 二、多选题（本大题共3小题） 8. 如图甲所示的电路中，变压器原、副线圈匝数比为3∶1，图乙是该变压器输入端的交变电压随时间变化的图像，为四只规格均为“9V 6W”的相同灯泡，电表均为理想交流电表，开关K闭合。以下说法正确的是（　　） A. 输入端的输入功率 B. 输入端电压的瞬时值表达式为 C. 四只灯泡中除外，其余均能正常发光 D. 断开K，流过的电流将变大 9. 如图甲所示，长为50cm的细玻璃管竖直放置，下端封闭，上端开口，中间用10cm长的水银柱密封20cm长的空气柱。现将细玻璃管置于倾角为30°且足够长的固定斜面上，如图乙所示。细玻璃管与斜面间的动摩擦因数μ=。已知玻璃管导热性能良好，被封闭气体可视为理想气体，外界温度不变，忽略摩擦生热，外界大气压强为p0=75cmHg，重力加速度g=10m/s2，待系统运动稳定后，下列说法正确的是（　　） 甲　　　　乙 A. 被封闭气体的压强为80cmHg B. 被封闭气体的压强为77.5cmHg C. 被封闭气体的长度为cm D. 若被封闭气体被稍微加热，再次稳定时玻璃管的加速度大小不变 10. 如图所示，带电平行金属板A，B，板间的电势差为U，A板带正电，B板中央有一小孔．一带正电的微粒，带电量为q，质量为m，自孔的正上方距B板高h处自由落下，若微粒恰能落至A，B板的正中央c点，则( ) A. 微粒进入电场后，电势能和重力势能之和不断增大 B. 微粒下落过程中重力做功为，电场力做功为 C. 微粒落入电场中，电势能逐渐增大，其增加量为 D. 若微粒从距B板高2h处自由下落，则恰好能达到A板 三、实验题（本大题共2小题） 11. 如图甲所示为利用单摆测量重力加速度的实验装置。 （1）为了减少测量误差，下列做法正确的是 A. 摆的振幅越大越好 B. 摆球质量大些、体积小些 C. 计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处 D. 将摆球静止悬挂后用米尺测出摆球球心到摆线悬点之间的长度作为摆长 （2）为了提高实验精度，该同学在悬点顶端安装了力传感器来测摆线拉力，在实验中保持摆角和摆长为不变时，测得的关系，如图乙所示，则单摆的周期为__________________，当地的重力加速度______________________________。多次改变摆长并测出相应图像，发现图像________________（上移、下移或上下未移动）。 12. 某实验小组利用铜片、锌片、橙子制作了水果电池，为测定该电池的电动势和内阻，进行了如下实验： （1）粗测水果电池的电动势：将多用电表的选择开关拨到“直流2.5V”挡，将红黑表笔接在水果电池两端，已知锌片为该电池的负极，则应让________（填“红”或“黑”）表笔与锌片相连，此时指针位置如图1所示，多用电表的读数为________ V； （2）将水果电池接在如图2所示电路中，所用器材如下： 电流表（量程0~500μA，内阻为30Ω）； 电流表（量程为0~1mA，内阻很小）； 电阻箱R（阻值0~9999.9Ω）； 滑动变阻器（阻值0~10kΩ）； 开关一个、导线若干。 现将电阻箱R与电流表改装为量程为1V的电压表，电阻箱的阻值应调整为________Ω； （3）将滑动变阻器调至接入电阻最大，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片，记录5组电流表、的示数，在坐标图中描点作图如图3所示，则水果电池的电动势_______V，内阻_______Ω。（均保留三位有效数字） 四、解答题（本大题共3小题） 13. 如图所示，一半径为的玻璃半球，点是半球的球心，虚线过球心与半球圆形截面垂直。有一束单色光从点垂直界面入射后，恰好在玻璃半球圆形表面发生全反射（图中未画出）；当入射角时，光线从玻璃半球圆形表面出射后恰好与入射光平行。光在真空中的传播速度为。不考虑被半球的内表面反射后的光线，求： （1）光从玻璃到空气的临界角的正弦值； （2）光在玻璃中传播速度的大小。 14. 如图所示，在以O为圆心的圆形区域内，有一个方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.1T，圆半径，竖直平行放置的金属板连接在如图所示的电路中，电源电动势E=120V，内阻r=5Ω，定值电阻R1=5Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω；两金属板上的小孔S1、S2跟O点在垂直于极板的同一直线上，另有一水平放置的足够长的荧光屏D，O点跟荧光屏D之间的距离H=cm，现有比荷 的正离子由小孔S1进入电场加速后，从小孔S2穿出，通过磁场后打在荧光屏D上，图中的O′点是O点正下方的荧光屏上的一点，若不计离子的重力和离子在小孔S1处的初速度，问∶ (1)求定值电阻R1的最大功率 (2)若离子能垂直打在荧光屏上O′点，则此时滑线变阻器接入电路中的阻值R2=？ (3)调节滑动变阻器滑片的位置不同，离子在磁场中运动的时间也不同，当离子在磁场中运动的时间最长时，求此种情况下打在荧光屏上的位置到屏上O′点的距离X=？ ‍ 15. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ=37°的斜面上，两导轨垂直于斜面与水平面的交线ef，间距L=0.6m，导轨电阻不计。导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为虚线MN。虚线MN与两导轨垂直，区域Ⅰ中的匀强磁场方向竖直向下，区域Ⅱ中的匀强磁场方向竖直向上，两磁场的磁感应强度大小均为B=1T。在区域Ⅰ中，将质量m1=0.21kg、电阻R1=0.1Ω的金属棒ab放在导轨上，金属棒ab刚好不下滑。然后，在区域Ⅱ中将质量m2=0.4kg、电阻R2=0.1Ω的光滑金属棒cd置于导轨上使其由静止开始下滑。金属棒cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，两金属棒长度均为L且始终与导轨垂直且与导轨保持良好接触。（最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，sin37°=0.6，cos37°=0.8） （1）求金属棒ab刚要向上滑动时，金属棒cd的速度大小v； （2）从金属棒cd开始下滑到金属棒ab刚要向上滑动的过程中，金属棒cd滑动的距离x=3.5m，求此过程中金属棒ab上产生的热量Q； （3）求金属棒cd滑动距离3.5m的过程中流过金属棒ab某一横截面的电荷量q。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 丽江市第一高级中学2024-2025学年高三9月月考 物理试卷 一、单选题（本大题共7小题） 1. 2023年4月，中国“人造太阳”实现403秒稳态运行，其物理本质就是核聚变，下列属于核聚变反应的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．该核反应属于衰变，故A错误； B．该核反应属于人工核转变，故B错误； C．该核反应属于重核裂变，故C错误； D．该核反应属于轻核聚变，故D正确。 故选D。 2. 如图所示，将甲、乙两个小球分别从图示位置以初速度v甲、v乙 水平抛出，结果同时落到P点。不计空气阻力，下列判断中正确的有（　　） A. 它们的初速度关系是v甲>v乙 B. 它们的初速度关系是v甲<v乙 C. 它们一定是同时抛出 D. 甲一定先抛出 【答案】BD 【解析】 【详解】CD．由图可知，甲球的抛出点竖直高度h更高，则根据，可知，甲球运动的时间更长，为使得两球同时落到P点，则需将甲球先抛出，C错误，D正确； AB．由图可知，乙球的水平位移更大，而乙球运动时间更短，根据，可知，乙球的初速度更大，即它们的初速度关系是，A错误，B正确。 故选BD。 3. 下面四幅图用曲线运动知识描述正确的是（　　） A. 图甲，制作棉花糖时，糖水因为受到离心力而被甩出去 B. 图乙，火车轨道的外轨略高于内轨，火车拐弯时速度越小，对轨道磨损不一定越小 C. 图丙，该自行车在赛道上做匀速圆周运动，所受的合外力不变 D. 图丁，在一座凹形桥的最低点，同一辆车子速度越大，对桥面压力越小 【答案】B 【解析】 【详解】A．图甲，制作棉花糖时，糖水因为离心运动而被甩出去，不是受到了离心力的作用，故A错误； B．图乙，火车轨道的外轨略高于内轨，火车拐弯时速度较小时，内轨会挤压内侧轮缘，火车速度越小，内轨和内侧轮缘之间的挤压力越大，故火车轮对轨道磨损不一定越小，故B正确； C．图丙，该自行车在赛道上做匀速圆周运动，所受的合外力方向改变，故C错误； D．在一座凹形桥的最低点，由 可知，同一辆车子速度越大，桥面对车子的支持力N越大，即车对桥面的压力越大，故D错误。 故选B。 4. 北京时间2021年10月16日0时23分，神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空。飞船的某段运动可近似为如图所示的情境，圆形轨道Ⅰ为空间站运行轨道，椭圆轨道II为载人飞船运行轨道，两轨道相切于A点，设圆形轨道I的半径为r，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，地球的自转周期为T，椭圆轨道II的半长轴为a，下列说法正确的是（　　） A. 根据题中信息，可求出地球的质量 B. 载人飞船若要进入轨道I，需要在A点减速 C. 载人飞船在轨道I上A点的加速度大于在轨道II上A点的加速度 D. 空间站运行的周期与载人飞船在椭圆轨道II上运行的周期之比为 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据 可求出地球的质量，故A错误； B．载人飞船若要进入轨道I，需要在A点加速离心，故B错误； C．根据 可知载人飞船在轨道I上A点的加速度等于在轨道II上A点的加速度，故C错误； D．根据开普勒第三定律可知 则 所以空间站运行的周期与载人飞船在椭圆轨道II上运行的周期之比为 ，故D正确； 故选D。 5. 电场中有一条电场线与轴重合，轴上各点的电场强度与位置的关系如图所示，一质子仅在电场力作用下，从坐标原点由静止释放沿轴正方向运动，已知点电势。下列说法正确的是（　　） A. 坐标原点的电势为 B. 质子在两点的电势能相等 C. 质子在三点的动能之比为 D. 质子沿轴先匀速、再加速、最后减速运动 【答案】A 【解析】 【详解】A.根据 可知图像与x轴围成的面积表示电势差，且 可得，坐标原点的电势为 故A正确； BD.根据 结合图像可知，质子沿轴先做匀加速直线运动，后做加速度增大的加速直线运动，最后做加速度减小的加速直线运动，电场力做正功，电势能减小，质子在点的电势能大于c点的电势能，故BD错误； C.根据动能定理 质子在三点与x轴围成的面积之比为，所以质子在三点的动能之比为，故C错误。 故选A。 6. 如图所示，弹簧振子在A、B之间做简谐运动，O为平衡位置，A、B间的距离为20 cm，由A运动到B的最短时间为1 s，则下述说法正确的是（ ） A. 从O到A再到O振子完成一次全振动 B. 振子的周期是1 s，振幅20 cm C. 振子完成两次全振动所通过的路程是40 cm D. 从O点开始经过2 s时，振子对平衡位置的位移为零 【答案】D 【解析】 【详解】A项：从0到A再到O振子完成半个全振动，故A错误； B项：从A运动到B的最短时间为1s，为半个周期，则周期为2s，振幅A=10cm，故B错误； C项：振子完成一次全振动通过的路程是4A，故振子完成三次全振动所通过的路程是：S=2×4A=12A=8×10cm=80cm；故C错误； D项：从O开始经过2s时，刚好完成一个全振动，振子回到O点，故振子对平衡位置的位移为零，故D正确． 点晴：本题考查对简谐运动的周期、振幅的理解和判别能力．对于简谐运动质点通过的路程，往往一个周期通过4A去研究． 7. 如图所示，甲、乙两倾斜传送带以相同的速率ν逆时针运动，两传送带粗糙程度不同，但长度、倾角均相同。将一物体分别从两传送带顶端的A点无初速度释放，物体在甲传送带上B点和乙传送带中部C点速度都恰好达到v，且以速度v运动到乙传送带B点。则在物体从A运动到B的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 物体在甲传送带上运动的时间比乙短 B. 重力的平均功率相等 C. 到达B点时，重力的瞬时功率不相等 D. 两传送带对物体做的功相等 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据两个物体的总位移相等，速度时间图像的面积表示位移，作出两个物体的图像，如下图 可知甲运动时间大于乙运动时间，故A错误； B．题意可知甲乙传送带长度一样、倾角一样，故高度差一样，根据重力做功 可知两种情况重力做功相同，由于时间不同，根据平均功率 结合A选项分析可知两种情况运动时间不同，故重力的平均功率不相等，故B错误； C．题意知两种情况到达B点时速度相同，根据瞬时功率 可知到达B点时，重力的瞬时功率相等，故C错误； D．题意可知两种情况物体动能变化量相同，重力做功相同，根据动能定理可知，两传送带对物体做的功相等，故D正确。 故选 D。 二、多选题（本大题共3小题） 8. 如图甲所示的电路中，变压器原、副线圈匝数比为3∶1，图乙是该变压器输入端的交变电压随时间变化的图像，为四只规格均为“9V 6W”的相同灯泡，电表均为理想交流电表，开关K闭合。以下说法正确的是（　　） A. 输入端的输入功率 B. 输入端电压的瞬时值表达式为 C. 四只灯泡中除外，其余均能正常发光 D. 断开K，流过的电流将变大 【答案】ABD 【解析】 【详解】BC．由题图乙可得，变压器输入端间电压的有效值为 根据匝数之比等于原副线圈电压值比得副线圈电压为9V，副线圈中三只灯泡均能正常发光，则电流表的示数为 原线圈电流 灯泡正常发光时的电流为 所以灯泡也能正常发光，故输入端接入电压的有效值 由题图乙可知交变电压的周期，则 输入端电压的瞬时值表达式为 故B正确，C错误； A．输入端的输入功率 故A正确； D．若将断开，则副线圈中的电流将减小，所以原线圈中的电流也减小，则流过灯泡的电流减小，两端的电压减小，所以原线圈两端的电压增大，副线圈两端的电压也增大，可知流过的电流将变大，故D正确。 故选ABD。 9. 如图甲所示，长为50cm的细玻璃管竖直放置，下端封闭，上端开口，中间用10cm长的水银柱密封20cm长的空气柱。现将细玻璃管置于倾角为30°且足够长的固定斜面上，如图乙所示。细玻璃管与斜面间的动摩擦因数μ=。已知玻璃管导热性能良好，被封闭气体可视为理想气体，外界温度不变，忽略摩擦生热，外界大气压强为p0=75cmHg，重力加速度g=10m/s2，待系统运动稳定后，下列说法正确的是（　　） 甲　　　　乙 A. 被封闭气体的压强为80cmHg B. 被封闭气体的压强为77.5cmHg C. 被封闭气体的长度为cm D. 若被封闭气体被稍微加热，再次稳定时玻璃管的加速度大小不变 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．玻璃管竖直放置时,被封闭气体的压强p1=p0+ph=85cmHg 玻璃管置于斜面上时，由μ=<tan 30°= 可知玻璃管会沿斜面加速下滑，设玻璃管和水银柱整体质量为M，对整体由牛顿第二定律有 解得a=2.5 m/s2 设水银柱质量为m，对水银柱由牛顿第二定律有， 联立解得p2=77.5cmHg，A错误B正确； C．被封闭气体发生等温变化，由玻意耳定律有p1S×20 cm=p2Sl2 解得l2= cm，C错误； D．若被封闭气体被稍微加热，玻璃管和水银柱整体所受外力并没有发生变化，再次稳定时玻璃管的加速度不变，D正确。 故选BD。 10. 如图所示，带电平行金属板A，B，板间的电势差为U，A板带正电，B板中央有一小孔．一带正电的微粒，带电量为q，质量为m，自孔的正上方距B板高h处自由落下，若微粒恰能落至A，B板的正中央c点，则( ) A. 微粒进入电场后，电势能和重力势能之和不断增大 B. 微粒下落过程中重力做功为，电场力做功为 C. 微粒落入电场中，电势能逐渐增大，其增加量为 D. 若微粒从距B板高2h处自由下落，则恰好能达到A板 【答案】ACD 【解析】 【详解】微粒从进入电场至C点过程中，做减速运动，动能减小，根据能量守恒可知电势能和重力势能之和一直增大，故A正确．微粒下降的高度为h+，重力做正功，为WG=mg（h+），电场力向上，位移向下，电场力做负功为．故B错误．微粒落入电场中，电场力做负功，电势能逐渐增大，其增加量等于微粒克服电场力做功△EP=qU．根据能量守恒，还应等于整个过程的重力势能减小量，即△EP＝WG＝mg(h+)，故C正确；由题微粒恰能落至A，B板的正中央C点过程，由动能定理得： ；若微粒从距B板高2h处自由下落，设达到A板的速度为v，则由动能定理得：，由两式联立得v=0，即恰好能达到A板．故D正确． 三、实验题（本大题共2小题） 11. 如图甲所示为利用单摆测量重力加速度的实验装置。 （1）为了减少测量误差，下列做法正确的是 A. 摆的振幅越大越好 B. 摆球质量大些、体积小些 C. 计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处 D. 将摆球静止悬挂后用米尺测出摆球球心到摆线悬点之间的长度作为摆长 （2）为了提高实验精度，该同学在悬点顶端安装了力传感器来测摆线拉力，在实验中保持摆角和摆长为不变时，测得的关系，如图乙所示，则单摆的周期为__________________，当地的重力加速度______________________________。多次改变摆长并测出相应图像，发现图像________________（上移、下移或上下未移动）。 【答案】（1）BD （2） ①. ②. ③. 上下未移动 【解析】 【小问1详解】 A．单摆只有在最大摆角小于 时，其振动才可视为简谐运动，故错误； B．摆球的质量大些、体积小些可以减小振动时空气阻力的影响从而减少测量误差，故正确； C．计时的起、止位置选在单摆的最低位置有利于减小计时误差，故错误； D．将摆球静止悬挂后测量，摆线更接近实验时的实际长度，减少测量误差，故正确。 故选BD。 【小问2详解】 [1]由题图乙可知从最低点到最高点所用的时间为，则周期为 [2]根据公式 解得 可得 [3]在实验中由最高位置运动至最低位置，根据机械能守恒定律有 最低位置处根据牛顿第二定律有 可解得最低位置摆线拉力为 摆角不变，改变摆长，可知各个位置摆线拉力与摆长无关，故图像不移动 12. 某实验小组利用铜片、锌片、橙子制作了水果电池，为测定该电池的电动势和内阻，进行了如下实验： （1）粗测水果电池的电动势：将多用电表的选择开关拨到“直流2.5V”挡，将红黑表笔接在水果电池两端，已知锌片为该电池的负极，则应让________（填“红”或“黑”）表笔与锌片相连，此时指针位置如图1所示，多用电表的读数为________ V； （2）将水果电池接在如图2所示电路中，所用器材如下： 电流表（量程0~500μA，内阻为30Ω）； 电流表（量程为0~1mA，内阻很小）； 电阻箱R（阻值0~9999.9Ω）； 滑动变阻器（阻值0~10kΩ）； 开关一个、导线若干。 现将电阻箱R与电流表改装为量程为1V的电压表，电阻箱的阻值应调整为________Ω； （3）将滑动变阻器调至接入电阻最大，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片，记录5组电流表、的示数，在坐标图中描点作图如图3所示，则水果电池的电动势_______V，内阻_______Ω。（均保留三位有效数字） 【答案】（1） ①. 黑 ②. 1.00 （2）1970.0 （3） ①. 1.10 ②. 【解析】 【小问1详解】 [1]粗测水果电池的电动势，已知锌片为该电池的负极，由“红进黑出”可知：应让黑表笔与锌片相连； [2]此时选择的“直流2.5V”挡，分度值为0.05V，故读数为1.00V。 【小问2详解】 将电阻箱与电流表改装为量程为1V的电压表，则有 解得 因电阻箱的精确度为，故应调为。 【小问3详解】 [1][2]由于电流表内阻很小，由闭合电路欧姆定律可得 整理得 根据图像可得， 解得， 四、解答题（本大题共3小题） 13. 如图所示，一半径为的玻璃半球，点是半球的球心，虚线过球心与半球圆形截面垂直。有一束单色光从点垂直界面入射后，恰好在玻璃半球圆形表面发生全反射（图中未画出）；当入射角时，光线从玻璃半球圆形表面出射后恰好与入射光平行。光在真空中的传播速度为。不考虑被半球的内表面反射后的光线，求： （1）光从玻璃到空气的临界角的正弦值； （2）光在玻璃中传播速度的大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）作出第二种情况下的光路图，如图所示 设，在处发生全反射，故有 由于出射光平行可知，在处射出，故 由于 联立可得 光从玻璃到空气的临界角的正弦值 （2）由题意可知 得光在玻璃中传播速度的大小 14. 如图所示，在以O为圆心的圆形区域内，有一个方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.1T，圆半径，竖直平行放置的金属板连接在如图所示的电路中，电源电动势E=120V，内阻r=5Ω，定值电阻R1=5Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω；两金属板上的小孔S1、S2跟O点在垂直于极板的同一直线上，另有一水平放置的足够长的荧光屏D，O点跟荧光屏D之间的距离H=cm，现有比荷 的正离子由小孔S1进入电场加速后，从小孔S2穿出，通过磁场后打在荧光屏D上，图中的O′点是O点正下方的荧光屏上的一点，若不计离子的重力和离子在小孔S1处的初速度，问∶ (1)求定值电阻R1的最大功率 (2)若离子能垂直打在荧光屏上O′点，则此时滑线变阻器接入电路中的阻值R2=？ (3)调节滑动变阻器滑片的位置不同，离子在磁场中运动的时间也不同，当离子在磁场中运动的时间最长时，求此种情况下打在荧光屏上的位置到屏上O′点的距离X=？ ‍ 【答案】(1)720W；(2) 10Ω；(3) 20cm 【解析】 【详解】(1)当滑动变阻器R2=0Ω时，流过R1的电流最大，由闭合电路的欧姆定律 (2)由几何知识可知，离子在磁场中做圆周运动的轨迹圆半径等于磁场圆半径 设离子进入磁场时的速度为v1， 解得 设两金属板间的电压为U，离子在电场中加速，由动能定理有 由闭合电路欧姆定律 解得 R2=10Ω (2)两金属板间的电压越小，离子经电场加速后速度也越小，离子在磁场中做圆周运动的半径越小，射出电场时的偏转角越大，在磁场中运动的时间越长，所以滑片在变阻器R2的右端时，离子在磁场中运动的时间最长。由闭合电路欧姆定律有 两金属板间电压 由动能定理得 离子轨道半径 解得 r2=0.1m 粒子进入磁场后的径迹如图所示，O1为径迹圆的圆心。 由图可得 所以 α=60° 在△OO′A中，θ=30°，所以AO′间距离为 X=Htanθ 解得 X=20cm‍‍‍ 15. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ=37°的斜面上，两导轨垂直于斜面与水平面的交线ef，间距L=0.6m，导轨电阻不计。导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为虚线MN。虚线MN与两导轨垂直，区域Ⅰ中的匀强磁场方向竖直向下，区域Ⅱ中的匀强磁场方向竖直向上，两磁场的磁感应强度大小均为B=1T。在区域Ⅰ中，将质量m1=0.21kg、电阻R1=0.1Ω的金属棒ab放在导轨上，金属棒ab刚好不下滑。然后，在区域Ⅱ中将质量m2=0.4kg、电阻R2=0.1Ω的光滑金属棒cd置于导轨上使其由静止开始下滑。金属棒cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，两金属棒长度均为L且始终与导轨垂直且与导轨保持良好接触。（最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，sin37°=0.6，cos37°=0.8） （1）求金属棒ab刚要向上滑动时，金属棒cd的速度大小v； （2）从金属棒cd开始下滑到金属棒ab刚要向上滑动的过程中，金属棒cd滑动的距离x=3.5m，求此过程中金属棒ab上产生的热量Q； （3）求金属棒cd滑动距离3.5m的过程中流过金属棒ab某一横截面的电荷量q。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）开始时，金属棒ab刚好不下滑，故受力平衡 得 当金属棒ab刚要向上滑动时，ab棒的受力分析如图 由受力平衡 代入解得 又由，解得此时金属棒中的感应电流为 此时金属棒cd的感应电动势为 再由闭合电路欧姆定律 解得此时金属棒cd的速度为 （2）设此运动过程中电路产生的总热量为，由能量守恒定律 金属棒ab上产生的热量Q与的关系有 所以 （3）此运动过程的平均感应电动势为 则平均感应电流 则流过金属棒ab某一横截面的电荷量q为 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $