精品解析:2026届天津市实验中学高三下学期考前热身训练物理试题
2026-06-06
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内容正文:
2026届高三年级热身训练物理学科试卷
一、单选题
1. 关于物理学史和物理学研究方法,下列说法正确的是( )
A. 牛顿通过扭秤实验,测出了万有引力常量
B. 伽利略用实验直接证实了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
C. JJ汤姆孙发现,原子具有复杂结构
D. 在用图像推导匀变速直线运动位移公式时,主要采用了控制变量的思想方法
2. 某同学将一充气皮球遗忘在操场上,找到时发现因太阳曝晒皮球温度升高,体积变大。在此过程中若皮球未漏气,则皮球内封闭气体( )
A. 对外做功
B. 向外界传递热量
C. 分子的数密度增大
D. 每个分子的速率都增大
3. 完全失重时,液滴呈球形,气泡在液体中将不会上浮。2021年12月,在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中,航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示,若气泡与水球同心,在过球心O的平面内,用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是( )
A. 此单色光从空气进入水球,频率一定变大
B. 此单色光从空气进入水球,频率一定变小
C. 若光线1在M处发生全反射,光线2在N处一定发生全反射
D. 若光线2在N处发生全反射,光线1在M处一定发生全反射
4. 如图,汕头市儿童公园的旋转飞椅在悬挂结构的电机驱动下运行,座椅与游客在水平方向做匀速圆周运动,同时沿竖直方向匀加速上升。已知座椅与游客总质量为60 kg,转动半径为5 m,角速度为1.0 rad/s,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 座椅与游客处于失重状态 B. 座椅与游客做匀变速曲线运动
C. 座椅与游客的向心力大小为360 N D. 座椅与游客的机械能随时间不断增大
5. 湖面上停着甲、乙两条小船,它们相距18m。一列水面波(视为简谐横波)正在湖面上沿甲、乙连线由甲向乙的方向传播,每条小船每分钟完成20次全振动。已知t=0时刻,甲船位于波峰,乙船位于波谷,两船之间还有一个波峰。下列说法正确的是( )
A. 水波的传播速度为6m/s
B. 0.5s时刻,甲船的位置比乙船高
C. 0~0.5s过程中,甲船上下振动的路程大于乙船
D. 0~0.5s过程中,甲船沿水波传播方向移动了2m
二、多选题
6. 2025年4月,我国已成功构建国际首个基于DRO(远距离逆行轨道)的地月空间三星星座,DRO具有“低能进入、稳定停泊、机动转移”的特点。若卫星甲从DRO变轨进入环月椭圆轨道,该轨道的近月点和远月点距月球表面的高度分别为a和b,卫星的运行周期为T;卫星乙从DRO变轨进入半径为r的环月圆形轨道,周期也为T。月球的质量为M,半径为R,引力常量为G。假设只考虑月球对甲、乙的引力,则( )
A. B. C. D.
7. 如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则( )
A. 两导线框中均会产生正弦交流电
B. 两导线框中感应电流的周期都等于T
C. 在t=时,两导线框中产生的感应电动势相等
D. 两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等
8. 电子墨水是一种无光源显示技术,它利用电场调控带电颜料微粒的分布,使之在自然光的照射下呈现出不同颜色.透明面板下有一层胶囊,其中每个胶囊都是一个像素.如图所示,胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒.当胶囊下方的电极极性由负变正时,微粒在胶囊内迁移(每个微粒电量保持不变),像素由黑色变成白色.下列说法正确的有( )
A. 像素呈黑色时,黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势
B. 像素呈白色时,黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势
C. 像素由黑变白的过程中,电场力对白色微粒做正功
D. 像素由白变黑的过程中,电场力对黑色微粒做负功
三、填空题
9. 物理是一门以实验为基础的自然科学。
(1)实验小组要利用如图甲所示装置来测量当地的重力加速度。
①将摆线上端固定在铁架台上,下端系在小球上,做成图甲所示的单摆。在测量单摆的摆长时,先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长为,再用游标卡尺测得摆球的直径为(读数如图乙所示),从图乙可知,摆球的直径为__________cm,
②将小球由平衡位置拉开一个小角度,由静止释放,小球经平衡位置时开始计时,小球完成次全振动所用时间为,
③根据已知信息,重力加速度的表达式应为__________(用题干所给物理量字母表示);
(2)在图甲装置中小球的平衡位置处安装一个光电门,如图丙所示,该实验小组利用此装置来验证机械能守恒定律。
①将小球由平衡位置拉开一个较大角度,由静止释放,当小球在最低点经过光电门时记录挡光时间为,②已知小球直径为,小球释放点距离最低点的高度为,重力加速度为,
③若小球下摆过程中机械能守恒则应满足的关系式为__________(用题干所给物理量字母表示)。
10. 图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中是电池;、、、和是固定电阻,是可变电阻;表头G的满偏电流为,内阻为。虚线方框内为换挡开关,端和端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压 挡和挡,直流电流挡和挡,欧姆挡。
(1)图(a)中的端与__________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于的使用,下列说法正确的是__________(填正确答案标号)。
A. 在使用多用电表之前,调整使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B. 使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C. 使用电流挡时,调整使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得__________,__________。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时端是与“3”相连的,则读数为__________;若此时端是与“5”相连的,则读数为__________。(结果均保留3位有效数字)
四、计算题
11. 如图,一光滑的圆弧轨道AB固定在竖直平而内,一个质量为4kg的小球a从轨道A点静止释放,运动到轨道的最低点时,与静止在该点质量为1kg的b球发生碰撞,碰撞后,两小球粘在一起继续运动。若圆弧轨道的半径R为1m,A、B两端点和圆心О的连线与竖直方向的夹角均为,a,b两小球体积相等,且均看作质点,重力加速度g取,,。求:
(1)小球a碰撞前的瞬间速度大小;
(2)小球a,b碰撞后瞬间整体的速度大小v,以及此时a,b整体对轨道的压力F;
(3)小球a,b碰撞后,a,b整体继续运动上升的最大高度H(相对于轨道最低点)。
12. 如图所示的平面直角坐标系,在第二象限内有沿负方向的匀强电场,在第四象限坐标轴与虚线包围的区域内有垂直于平面的匀强磁场,点坐标为(L,0)、点坐标为(0,)。一质量为、电荷量为的带正电粒子,从第二象限内轴坐标为的点以大小为的初速度沿轴正方向射出,粒子从坐标原点进入第四象限,粒子经原点时速度方向与轴正方向成,不计粒子的重力。
(1)求电场强度的大小;
(2)若粒子垂直虚线飞出磁场,求磁感应强度的大小和方向;
(3)若粒子能经轴飞出磁场,求磁感应强度最小值和粒子在第四象限中运动时间的最大值。
13. 如图,平行光滑金属导轨被固定在水平绝缘桌面上,导轨间距为,右端连接一定值电阻。水平导轨上足够长的矩形区域存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为。某装置从左侧沿导轨水平向右发射第1根导体棒,导体棒以初速度进入磁场,速度减为0时被锁定;从原位置再发射第2根相同的导体棒,导体棒以初速度进入磁场,速度减为0时被锁定;此时导轨上第1根导体棒与第2根导体棒之间的距离为(未知)。已知导体棒的质量为、阻值与定值电阻的阻值相同,长度恰好等于导轨间距,与导轨接触良好(发射前导体棒与导轨不接触),不计空气阻力及导轨的电阻,忽略回路中的电流对原磁场的影响。求:
(1)第1根导体棒刚进入磁场时,定值电阻两端的电压;
(2)从第1根导体棒进入磁场到第2根导体棒被锁定,定值电阻上产生的焦耳热;
(3)能否从原位置发射第3根相同的导体棒,进入磁场后速度为0时被锁定,停在第2根导体棒左侧,与第2根导体棒的距离也等于(未知)。若能,求出发射速度;若不能,通过计算说明。
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2026届高三年级热身训练物理学科试卷
一、单选题
1. 关于物理学史和物理学研究方法,下列说法正确的是( )
A. 牛顿通过扭秤实验,测出了万有引力常量
B. 伽利略用实验直接证实了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
C. JJ汤姆孙发现,原子具有复杂结构
D. 在用图像推导匀变速直线运动位移公式时,主要采用了控制变量的思想方法
【答案】C
【解析】
【详解】A.万有引力常量是卡文迪许通过扭秤实验测出的,牛顿仅提出了万有引力定律,并未测定,故A错误;
B.伽利略时期无法直接精确测量自由落体的瞬时速度与极短运动时间,他是通过斜面实验的结论合理外推,间接证明自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,并非直接实验证实,故B错误;
C.JJ汤姆孙发现了电子,通过阴极射线实验发现了电子,从而揭示了原子具有复杂结构,打破了“原子不可再分”的传统观念,故C正确;
D.推导匀变速直线运动位移公式时,将图像的时间轴无限分割,每个极短时间内的运动近似为匀速直线运动,累加所有小矩形的面积得到总位移,这里主要采用了微元法,故D错误。
故选C。
2. 某同学将一充气皮球遗忘在操场上,找到时发现因太阳曝晒皮球温度升高,体积变大。在此过程中若皮球未漏气,则皮球内封闭气体( )
A. 对外做功
B. 向外界传递热量
C. 分子的数密度增大
D. 每个分子的速率都增大
【答案】A
【解析】
【详解】A.皮球体积变大,气体膨胀,对外界做功,故A正确。
B.太阳暴晒使气体温度升高,是外界对气体传热(气体吸热),而非气体向外界传递热量,故B错误。
C.皮球未漏气,分子总数不变,体积变大,分子的数密度减小,故C错误。
D.温度升高,分子平均动能增大,但并非每个分子速率都增大,只是“平均”情况,故D错误。
故选A。
3. 完全失重时,液滴呈球形,气泡在液体中将不会上浮。2021年12月,在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中,航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示,若气泡与水球同心,在过球心O的平面内,用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是( )
A. 此单色光从空气进入水球,频率一定变大
B. 此单色光从空气进入水球,频率一定变小
C. 若光线1在M处发生全反射,光线2在N处一定发生全反射
D. 若光线2在N处发生全反射,光线1在M处一定发生全反射
【答案】C
【解析】
【详解】AB.光的频率是由光源决定的,与介质无关,频率不变,AB错误;
CD.如图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角,则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角,设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ,根据几何关系有
则可得出光线2的θ大于光线1的θ,故若光线1在M处发生全反射,光线2在N处一定发生全反射,C正确、D错误。
故选C。
4. 如图,汕头市儿童公园的旋转飞椅在悬挂结构的电机驱动下运行,座椅与游客在水平方向做匀速圆周运动,同时沿竖直方向匀加速上升。已知座椅与游客总质量为60 kg,转动半径为5 m,角速度为1.0 rad/s,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 座椅与游客处于失重状态 B. 座椅与游客做匀变速曲线运动
C. 座椅与游客的向心力大小为360 N D. 座椅与游客的机械能随时间不断增大
【答案】D
【解析】
【详解】AB.座椅与游客在水平方向做匀速圆周运动,同时沿竖直方向匀加速上升,有竖直向上的加速度,故处于超重状态,座椅与游客竖直方向加速度恒定,但水平方向的加速度是变化的,故合加速度是变化的,故座椅与游客做变速曲线运动,故AB错误;
C.由,故C错误;
D.座椅与游客水平方向动能不变,但竖直方向机械能增大,故总的机械能随时间不断增大,故D正确。
故选D。
5. 湖面上停着甲、乙两条小船,它们相距18m。一列水面波(视为简谐横波)正在湖面上沿甲、乙连线由甲向乙的方向传播,每条小船每分钟完成20次全振动。已知t=0时刻,甲船位于波峰,乙船位于波谷,两船之间还有一个波峰。下列说法正确的是( )
A. 水波的传播速度为6m/s
B. 0.5s时刻,甲船的位置比乙船高
C. 0~0.5s过程中,甲船上下振动的路程大于乙船
D. 0~0.5s过程中,甲船沿水波传播方向移动了2m
【答案】B
【解析】
【详解】A.由题意,甲、乙相距18m,甲在波峰,乙在波谷,中间一个波峰,则有
解得波长
每条小船每分钟完成20次全振动,则周期
则波速 ,故A错误;
B.时,甲在波峰,乙在波谷,两船振动反相,由于
则甲的位移为
乙的位移为
可知,此时甲的位置高于乙,故B正确;
C.甲、乙振动相位相反但振幅相同,在相同时间内路程相等,结合上述可知,0~0.5s内,甲从波峰到0.5A,乙从波谷到-0.5A,路程均为,故C错误;
D.横波中质点仅在平衡位置附近振动,不随波迁移,故D错误。
故选B。
二、多选题
6. 2025年4月,我国已成功构建国际首个基于DRO(远距离逆行轨道)的地月空间三星星座,DRO具有“低能进入、稳定停泊、机动转移”的特点。若卫星甲从DRO变轨进入环月椭圆轨道,该轨道的近月点和远月点距月球表面的高度分别为a和b,卫星的运行周期为T;卫星乙从DRO变轨进入半径为r的环月圆形轨道,周期也为T。月球的质量为M,半径为R,引力常量为G。假设只考虑月球对甲、乙的引力,则( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.对于题述环月椭圆轨道和环月圆轨道,根据开普勒第三定律有
可得
故A错误,B正确;
CD.对于环月圆轨道,根据万有引力提供向心力可得
可得
故C正确,D错误。
故选BC。
7. 如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则( )
A. 两导线框中均会产生正弦交流电
B. 两导线框中感应电流的周期都等于T
C. 在t=时,两导线框中产生的感应电动势相等
D. 两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等
【答案】BC
【解析】
【详解】A.本题中导线框的半径匀速旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流,故A错误;
B.两导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同,故B正确;
C.在t=时,两导线框切割磁感线的导线长度相同,且切割速度大小相等,故产生的感应电动势相等,均为
E=BR2ω
故C正确;
D.两导线框中感应电流随时间变化的图像如下图所示,故两导线框中感应电流的有效值不相等,故D错误。
故选BC。
8. 电子墨水是一种无光源显示技术,它利用电场调控带电颜料微粒的分布,使之在自然光的照射下呈现出不同颜色.透明面板下有一层胶囊,其中每个胶囊都是一个像素.如图所示,胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒.当胶囊下方的电极极性由负变正时,微粒在胶囊内迁移(每个微粒电量保持不变),像素由黑色变成白色.下列说法正确的有( )
A. 像素呈黑色时,黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势
B. 像素呈白色时,黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势
C. 像素由黑变白的过程中,电场力对白色微粒做正功
D. 像素由白变黑的过程中,电场力对黑色微粒做负功
【答案】AC
【解析】
【详解】A.像素呈黑色时,当胶囊下方的电极带负电,像素胶囊里电场线方向向下,所以黑色微粒所在的区域的电势高于白色微粒所在区域的电势,故A正确;
B.像素呈白色时,当胶囊下方的电极带正电,像素胶囊里电场线方向向上,所以黑色微粒所在的区域的电势高于白色微粒所在区域的电势,故B错误;
C.像素由黑变白的过程中,白色微粒受到的电场力向上,位移向上,电场力对白色微粒做正功,故C正确;
D.像素由白变黑的过程中,黑色微粒受到的电场力向上,位移向上,电场力对黑色微粒做正功,故D错误。
故选AC。
三、填空题
9. 物理是一门以实验为基础的自然科学。
(1)实验小组要利用如图甲所示装置来测量当地的重力加速度。
①将摆线上端固定在铁架台上,下端系在小球上,做成图甲所示的单摆。在测量单摆的摆长时,先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长为,再用游标卡尺测得摆球的直径为(读数如图乙所示),从图乙可知,摆球的直径为__________cm,
②将小球由平衡位置拉开一个小角度,由静止释放,小球经平衡位置时开始计时,小球完成次全振动所用时间为,
③根据已知信息,重力加速度的表达式应为__________(用题干所给物理量字母表示);
(2)在图甲装置中小球的平衡位置处安装一个光电门,如图丙所示,该实验小组利用此装置来验证机械能守恒定律。
①将小球由平衡位置拉开一个较大角度,由静止释放,当小球在最低点经过光电门时记录挡光时间为,②已知小球直径为,小球释放点距离最低点的高度为,重力加速度为,
③若小球下摆过程中机械能守恒则应满足的关系式为__________(用题干所给物理量字母表示)。
【答案】(1) ①. 2.150 ②.
(2)
【解析】
【小问1详解】
[1]由题图可知主尺读数为
游标读数为
故读数为
单位转换后,摆球的直径为
[2]由题意可知单摆周期为
根据单摆的周期公式
其中,摆长
联立可得
【小问2详解】
由题意可知小球通过光电门的速度为
若机械能守恒,可列
约掉后,得
10. 图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中是电池;、、、和是固定电阻,是可变电阻;表头G的满偏电流为,内阻为。虚线方框内为换挡开关,端和端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压 挡和挡,直流电流挡和挡,欧姆挡。
(1)图(a)中的端与__________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于的使用,下列说法正确的是__________(填正确答案标号)。
A. 在使用多用电表之前,调整使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B. 使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C. 使用电流挡时,调整使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得__________,__________。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时端是与“3”相连的,则读数为__________;若此时端是与“5”相连的,则读数为__________。(结果均保留3位有效数字)
【答案】(1)黑 (2)B
(3) ①. ②.
(4) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
多用电表遵循“红进黑出”原则,内部电源正极与黑表笔相连,端接内部电源正极,故与黑色表笔相连接。
【小问2详解】
为欧姆调零可变电阻,只在欧姆挡位使用。左端电流机械零位由表盘旁机械调零螺丝调节,与无关,欧姆挡使用前,两表笔短接,调节使指针指右端电阻零刻度,完成欧姆调零,故AC错误,B正确。
故选B。
【小问3详解】
挡位2为量程,根据并联分流有
解得
表头并联后总内阻,挡位4是 电压挡,
解得。
【小问4详解】
B接3对应欧姆挡,刻度示数为11,所以读数
B接5对应直流电压挡,满偏250格,分度值,指针指向147格,
四、计算题
11. 如图,一光滑的圆弧轨道AB固定在竖直平而内,一个质量为4kg的小球a从轨道A点静止释放,运动到轨道的最低点时,与静止在该点质量为1kg的b球发生碰撞,碰撞后,两小球粘在一起继续运动。若圆弧轨道的半径R为1m,A、B两端点和圆心О的连线与竖直方向的夹角均为,a,b两小球体积相等,且均看作质点,重力加速度g取,,。求:
(1)小球a碰撞前的瞬间速度大小;
(2)小球a,b碰撞后瞬间整体的速度大小v,以及此时a,b整体对轨道的压力F;
(3)小球a,b碰撞后,a,b整体继续运动上升的最大高度H(相对于轨道最低点)。
【答案】(1)2m/s;(2)62.8N,方向竖直向下;(3)0.128m
【解析】
【详解】(1)对小球a,下滑至碰前,由动能定理有
解得
=2m/s
(2)对ab两小球,碰撞为完全非弹性碰撞,根据动量守恒
解得
v=1.6m/s
对ab整体,碰后瞬间,由牛顿第二定律得
由牛顿第三定律
解得
F=62.8N
压力的方向竖直向下。
(3)对a,b整体,a,b整体继续沿轨道运动,由动能定理有
解得
H=0.128m
12. 如图所示的平面直角坐标系,在第二象限内有沿负方向的匀强电场,在第四象限坐标轴与虚线包围的区域内有垂直于平面的匀强磁场,点坐标为(L,0)、点坐标为(0,)。一质量为、电荷量为的带正电粒子,从第二象限内轴坐标为的点以大小为的初速度沿轴正方向射出,粒子从坐标原点进入第四象限,粒子经原点时速度方向与轴正方向成,不计粒子的重力。
(1)求电场强度的大小;
(2)若粒子垂直虚线飞出磁场,求磁感应强度的大小和方向;
(3)若粒子能经轴飞出磁场,求磁感应强度最小值和粒子在第四象限中运动时间的最大值。
【答案】(1)
(2),垂直坐标平面向内
(3),
【解析】
【小问1详解】
带电粒子在电场中做类平抛运动,轴方向有
轴方向有
根据牛顿第二定律有
由粒子经点速度方向有,
联立解得
【小问2详解】
若粒子垂直虚线飞出磁场,由左手定则可知磁感应强度垂直坐标平面向内,粒子圆周运动的圆心在ba的延长线上,由几何关系可知半径
由洛伦兹力提供向心力有
解得磁感应强度
【小问3详解】
若粒子能经y轴飞出磁场,由左手定则可知磁感应强度方向垂直坐标平面向外,粒子从b点飞出时运动半径最大,磁感应强度最小,由几何关系可知半径
由洛伦兹力提供向心力有
解得磁感应强度
粒子在第四象限运动的时间
13. 如图,平行光滑金属导轨被固定在水平绝缘桌面上,导轨间距为,右端连接一定值电阻。水平导轨上足够长的矩形区域存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为。某装置从左侧沿导轨水平向右发射第1根导体棒,导体棒以初速度进入磁场,速度减为0时被锁定;从原位置再发射第2根相同的导体棒,导体棒以初速度进入磁场,速度减为0时被锁定;此时导轨上第1根导体棒与第2根导体棒之间的距离为(未知)。已知导体棒的质量为、阻值与定值电阻的阻值相同,长度恰好等于导轨间距,与导轨接触良好(发射前导体棒与导轨不接触),不计空气阻力及导轨的电阻,忽略回路中的电流对原磁场的影响。求:
(1)第1根导体棒刚进入磁场时,定值电阻两端的电压;
(2)从第1根导体棒进入磁场到第2根导体棒被锁定,定值电阻上产生的焦耳热;
(3)能否从原位置发射第3根相同的导体棒,进入磁场后速度为0时被锁定,停在第2根导体棒左侧,与第2根导体棒的距离也等于(未知)。若能,求出发射速度;若不能,通过计算说明。
【答案】(1)
(2)
(3)能,
【解析】
【小问1详解】
第1根导体棒刚进入磁场时,产生的感应电动势为
设定值电阻阻值为,则回路中的感应电流大小为
定值电阻两端的电压
解得
【小问2详解】
第1根导体棒从进入磁场到停止运动,回路中的焦耳热
定值电阻上产生的焦耳热为
第2根导体棒从进入磁场到停止运动,回路中的焦耳热
定值电阻上产生的焦耳热为
从第1根导体棒进入磁场到第2根导体棒被锁定,定值电阻上产生的焦耳热
解得
【小问3详解】
第1根导体棒从进入磁场到停止的过程,回路中的平均电流为
根据动量定理,设初速度方向为正方向,则
导体棒运动的位移为
解得
第2根导体棒从进入磁场到停止的过程,回路中的平均电流为
根据动量定理,设初速度方向为正方向,则
导体棒运动的位移为
解得
同理可得
其中
由题意,有
解得
所以可以从原位置以速度发射第3根导体棒,速度为0时与第2根导体棒的距离也等于。
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