精品解析：上海市晋元高级中学2025-2026学年高二下学期期末考试物理试卷

2025学年第二学期高二物理期末考试试卷（2026.06） 考生注意： 1．试卷满分100分，考试时间60分钟。 2．本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写姓名、学校、座位号，并将自己的条形码贴在指定位置上。作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。 3．本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。 4．本试卷标注“计算”“论证”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 一、燃气灶 燃气灶作为现代家庭中常见的烹饪设备，蕴含着丰富的物理知识。 1. 图甲为燃气灶实物图，其灶面支架由4个均匀分布的相同支脚构成。现将一总质量为m的砂锅水平置于支架上，简化模型如图乙。已知每个支脚支承面与水平方向夹角为θ，不计锅与支承面间的摩擦，则每个支承面对锅的作用力大小为____________。（重力加速度为g） A. B. C. D. 2. 燃气灶打火装置的原理是尖端放电，某次打火时尖端与灶体间的电场线如图。a、b、c为同一竖直电场线上的三点，d点在a点的水平右侧，已知线段ab=bc。则此时 （1）尖端接电源的____________（选涂：A．正　B．负）极； （2）a、d两点的电势______________，电势差______________（均选涂：A．>　B．=　C．<）。 3. 燃气灶打火装置的电路如图（a），直流电经转换器转换为正弦交流电后输入理想变压器原线圈。闭合开关S，电压表读数，副线圈输出电压随时间t的变化关系如图（b）。 （1）变压器原、副线圈的匝数之比____________。 A．　　B．　　C．　　D． （2）当副线圈输出电压达到4000 V以上时，即可引发尖端放电，产生电火花点燃燃气。则每次放电后的间歇时间为____________。 A．　　B．　　C．　　D． 二、东方超环 东方超环（EAST）俗称“人造太阳”，是我国自主研制的一种利用强磁场约束超高温核燃料、以模拟太阳能量产生过程的大型科学装置。在其运行过程中，将氘气与氚气电离，产生氘核和氚核，再经加热使其高速碰撞，发生核反应，生成氦核，并释放粒子X与射线，反应方程为：。 4. 该核反应是______。 A. 衰变 B. 衰变 C. 核聚变 D. 核裂变 5. 射线在生活和科技中用途广泛。 （1）（多选）其应用场景包括______。 A．医疗上的肿瘤切除　　B．工业上的静电消除 C．农业中的诱变育种　　D．食品加工中的辐照消毒 （2）已知普朗克常量为，真空中光速为。若一个光子的能量为， ①则该光子的波长____________，动量____________。 ②用该光子束照射如图电路中的光电管阴极。已知阴极材料的逸出功为，元电荷为。实验中，调节滑动变阻器，当电压表示数____________时，微安表的示数恰好为零。 6. 已知氘核的结合能为，氚核的结合能为，氦核的结合能为，则结合能之间满足关系式____________。 A. B. C. 7. EAST装置利用环形匀强磁场约束高温核燃料，磁场区域为内半径、外半径的同心圆环，磁场方向垂直纸面向里，氘核与氚核可从内圆区域以相同速率 、沿任意方向射入该磁场区域，如图。已知氘核与氚核比荷分别为、，为确保它们进入磁场后均不穿出外边界，磁场的磁感应强度至少为______。 A. B. C. D. 三、电容器 如图电路中，电源电动势和内阻分别为、 ，定值电阻阻值为 ，平行板电容器的两极板正对放置、间距为 、水平长度为 、电容为 。闭合开关S，给电容器充电。 8. 当电容器的电压为U时， （1）回路中的充电电流大小____________。 A．　　B．　　C．　　D． （2）为使电容器充满电，需再充入电荷量____________。 9. 电容器充满电后，断开开关S。 （1）如图，一质量为 ，电荷量为的带正电粒子从该电容器左侧两极板间中间位置水平向右射入，恰好从下极板右侧边缘飞出。求粒子的射入速率____________。（不考虑边缘效应和带电粒子重力）（计算） （2）若将电容器的下极板向上移动少许，则电极板之间的电场强度____________。 A．增大　　B．不变　　C．减小 四、圆周运动 从天体、原子到机械传动，圆周运动在不同尺度遵循相似的动力学框架，核心是向心力、能量与运动学的统一。 10. 如图所示，质量为m的卫星A绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r。已知引力常量为、地球质量为，规定无穷远处引力势能为零。 （1）卫星A在地球引力场中的引力势能为____________，动能为____________。 （2）质量为的卫星B也绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为，则A、B 两卫星的周期之比______。 A．　　B．　　C．　　D． 11. 一个处于基态的氢原子，其核外电子绕核做匀速圆周运动，轨道半径为r。已知静电力常量为k、元电荷为e，规定离氢原子核无穷远处电势能为零。 （1）类比引力势能，核外电子在氢原子核电场中的电势能为____________，动能为____________。 （2）若该氢原子的核外电子吸收光子发生跃迁，轨道半径变为（， ， ，……），则核外电子绕核做匀速圆周运动的周期变为原来的____________倍。 12. 在匀加速直线运动中，我们用加速度 描述速度 的变化快慢。类似地，在匀加速圆周运动中，可以引入角加速度描述角速度的变化快慢。如图（a），M是自行车后轮边缘一点，其与后轮轴心O距离为r。时，人骑自行车由静止开始沿水平路面做匀加速直线运动（过程中车轮始终不打滑），M点则由静止开始绕轴心O做匀加速圆周运动。在某段时间t内，M点的角速度由增大为，如图（b）。则这段时间t内， （1）（多选）点的角加速度和转过的角度分别为______。 A．　　B．　　C． D．　　E．　　F． （2）利用频闪摄影记录下后轮上点在、和三个时刻相对轴心 的位置，如图。则在时，点相对 的位置可能为____________。（上述内该车轮未转满1周） A． B． C． D． （3）证明：自行车前进的加速度 与后轮的角加速度满足关系式____________。（论证） 五、温度报警器 温度报警器是一种在温度达到预设阈值时自动发出警示的装置，在工农业生产、医疗、安防等领域应用广泛。 13. 某温度报警器的电路如图所示。电源电动势为，内阻为 ，定值电阻阻值为，滑动变阻器接入电路的阻值为，热敏电阻由半导体材料制成、长度和横截面积保持不变、阻值为（随温度升高而减小），电流表为值班室显示仪表，、 两点间接入一报警器，其电阻视为无穷大。闭合开关S，通过电流表的电流为，通过电流表的电流为，报警器两端的电压为 ， 低于临界值时触发报警。则当热敏电阻所在处温度升高时， （1）热敏电阻的半导体材料电阻率____________。 A．增大　　B．不变　　C．减小 （2）设的变化量为，的变化量为， 的变化量为。则 ①绝对值与的大小关系是____________ A．　　B．　　C． ②比值____________。（结果用 、、、表示） （3）为使报警器在更低温度下触发报警，可将滑动变阻器的滑片____________。 A．向右移动　　B．向左移动 14. 某温度报警器如图所示。将导热性能良好的汽缸开口向上置于水平地面上，质量为 、横截面积为的活塞与汽缸内壁间气密性良好且无摩擦，压力传感报警器固定在竖直杆上，当活塞上表面挤压压力传感器时，报警器开始报警。已知环境温度为时，活塞下表面离汽缸底的距离为，上表面离压力传感器的距离为，大气压强恒为，重力加速度大小为 。现环境温度缓慢升高，活塞缓慢上移，直至报警器恰好报警。 （1）报警时的环境温度____________。 （2）已知环境温度从缓慢升高到的过程中，汽缸内气体从外界吸收的热量。求此过程中，汽缸内气体内能的变化量____________。（计算） 六、电磁耦合系统 通过电磁感应实现机械能与电能相互转化的装置，称为电磁耦合系统。现实中有很多应用，如“智能磁阻动感单车、跑步机安全急停装置”等。某电磁耦合系统可作以下简化：如图甲所示，一个轻质导体大环和一个轻质导体小环通过 根长度均为 、电阻均为 的轻质导体辐条连接，内部小环半径可忽略，每根辐条中点处固定一个质量为 、电阻不计的金属小球；如图乙所示，足够长的平行金属导轨水平固定，导轨间距为 ，一根质量为 、电阻为 、长度略大于 的导体棒垂直放置在导轨上并保持良好接触；导轨左端固定一个竖直金属轴，将图甲装置套装在该轴上，使其能在水平面内转动，并通过导线和电刷与导轨、导体棒连接成完整回路。整个系统处于磁感应强度大小为 、方向竖直向上的匀强磁场中。不计一切摩擦及其他任何电阻，系统初始处于静止状态。 15. 若给导体棒MN一个水平向右的初速度v0，则 （1）导体棒开始运动时，两端点、 的电势差为____________。 （2）导体棒在安培力的作用下运动，其速率 随时间变化的图像可能为____________。 A．B． C．D． E．F． （3）已知磁场对每根导体辐条的安培力，可等效视为集中作用于其中点（即金属小球所在位置）。求在系统达到稳定的过程中，产生的总焦耳热 。____________（计算） 16. 图乙中，若固定导体棒MN，给装置甲一个初始角速度ω0。证明：装置甲转动的最大角度。（论证） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025学年第二学期高二物理期末考试试卷（2026.06） 考生注意： 1．试卷满分100分，考试时间60分钟。 2．本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写姓名、学校、座位号，并将自己的条形码贴在指定位置上。作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。 3．本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。 4．本试卷标注“计算”“论证”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 一、燃气灶 燃气灶作为现代家庭中常见的烹饪设备，蕴含着丰富的物理知识。 1. 图甲为燃气灶实物图，其灶面支架由4个均匀分布的相同支脚构成。现将一总质量为m的砂锅水平置于支架上，简化模型如图乙。已知每个支脚支承面与水平方向夹角为θ，不计锅与支承面间的摩擦，则每个支承面对锅的作用力大小为____________。（重力加速度为g） A. B. C. D. 2. 燃气灶打火装置的原理是尖端放电，某次打火时尖端与灶体间的电场线如图。a、b、c为同一竖直电场线上的三点，d点在a点的水平右侧，已知线段ab=bc。则此时 （1）尖端接电源的____________（选涂：A．正　B．负）极； （2）a、d两点的电势______________，电势差______________（均选涂：A．>　B．=　C．<）。 3. 燃气灶打火装置的电路如图（a），直流电经转换器转换为正弦交流电后输入理想变压器原线圈。闭合开关S，电压表读数，副线圈输出电压随时间t的变化关系如图（b）。 （1）变压器原、副线圈的匝数之比____________。 A．　　B．　　C．　　D． （2）当副线圈输出电压达到4000 V以上时，即可引发尖端放电，产生电火花点燃燃气。则每次放电后的间歇时间为____________。 A．　　B．　　C．　　D． 【答案】1. D 2. ①. B ②. < ③. < 3. ①. D ②. B 【解析】 【1题详解】 四个支承面对砂锅的支持力的合力与砂锅的重力相等，设其中一个支承面对砂锅的支持力为N，则其方向与竖直方向夹角为α，由分析可知 又在竖直方向受力平衡，有 解得 故选D。 【2题详解】 [1]由电场线的分布可知，尖端接电源的负极。 故选B。 [2]等势线与电场线垂直，过a、d两点做出等势线，如图所示 电场线由高等势面指向低等势面，所以d点的电势比a点的电势高，即<； [3]由电场线的分布情况可知，ab段的平均电场强度要小于bc段的电场强度，根据 定性分析可得ab间的电势差小于bc间的电势差，即电势差<。 【3题详解】 [1]理想变压器原线圈的有效值为 理想变压器副线圈的有效值为 根据理想变压器电压与匝数成正比，有 故选D。 [2]当副线圈输出电压达到4000 V以上时，即可引发尖端放电，产生电火花点燃燃气。图像仍然是正弦函数图像，一个周期内只要瞬时电压大于4000V的时间都在放电，如图所示 根据数学知识可知，每次放电后的间歇时间为 故选B。 二、东方超环 东方超环（EAST）俗称“人造太阳”，是我国自主研制的一种利用强磁场约束超高温核燃料、以模拟太阳能量产生过程的大型科学装置。在其运行过程中，将氘气与氚气电离，产生氘核和氚核，再经加热使其高速碰撞，发生核反应，生成氦核，并释放粒子X与射线，反应方程为：。 4. 该核反应是______。 A. 衰变 B. 衰变 C. 核聚变 D. 核裂变 5. 射线在生活和科技中用途广泛。 （1）（多选）其应用场景包括______。 A．医疗上的肿瘤切除　　B．工业上的静电消除 C．农业中的诱变育种　　D．食品加工中的辐照消毒 （2）已知普朗克常量为，真空中光速为。若一个光子的能量为， ①则该光子的波长____________，动量____________。 ②用该光子束照射如图电路中的光电管阴极。已知阴极材料的逸出功为，元电荷为。实验中，调节滑动变阻器，当电压表示数____________时，微安表的示数恰好为零。 6. 已知氘核的结合能为，氚核的结合能为，氦核的结合能为，则结合能之间满足关系式____________。 A. B. C. 7. EAST装置利用环形匀强磁场约束高温核燃料，磁场区域为内半径、外半径的同心圆环，磁场方向垂直纸面向里，氘核与氚核可从内圆区域以相同速率、沿任意方向射入该磁场区域，如图。已知氘核与氚核比荷分别为、，为确保它们进入磁场后均不穿出外边界，磁场的磁感应强度至少为______。 A. B. C. D. 【答案】4. C 5. ①. ACD ②. ③. ④. 6. C 7. D 【解析】 【4题详解】 该反应是轻核（氘核、氚核）结合为较重的氦核，属于核聚变。 故选C。 【5题详解】 [1]ACD．射线能量高、穿透能力强，可用于医疗上切除肿瘤（γ刀）；γ射线的高能量可诱导基因突变，用于诱变育种；γ射线可杀死微生物，用于食品辐照消毒，故ACD正确。 B．工业静电消除利用α射线强电离能力，γ射线电离能力弱，不能消除静电，故B错误。 故选ACD。 [2][3]光子能量 光速 联立解得 由德布罗意关系 代入解得 [4]根据光电效应方程，光电子的最大初动能  电流为零时电压为反向遏止电压，满足 解得 【6题详解】 该核聚变反应释放能量，核反应后总结合能大于反应前总结合能，反应前总结合能为 ​，因此满足 故选C。 【7题详解】 粒子沿任意方向射入磁场时，最容易穿出外边界的情况为：粒子从内圆边缘出发，轨迹刚好与外圆相切，此时粒子轨迹最大半径  洛伦兹力提供向心力 解得 其中 可知比荷越小，轨迹半径越大，越容易穿出，已知  因此需要满足比荷更小的 不穿出，代入 解得  故选D。 三、电容器 如图电路中，电源电动势和内阻分别为、，定值电阻阻值为，平行板电容器的两极板正对放置、间距为 、水平长度为 、电容为。闭合开关S，给电容器充电。 8. 当电容器的电压为U时， （1）回路中的充电电流大小____________。 A．　　B．　　C．　　D． （2）为使电容器充满电，需再充入电荷量____________。 9. 电容器充满电后，断开开关S。 （1）如图，一质量为 ，电荷量为的带正电粒子从该电容器左侧两极板间中间位置水平向右射入，恰好从下极板右侧边缘飞出。求粒子的射入速率____________。（不考虑边缘效应和带电粒子重力）（计算） （2）若将电容器的下极板向上移动少许，则电极板之间的电场强度____________。 A．增大　　B．不变　　C．减小 【答案】8. ①. D ②. 9. ①. ②. B 【解析】 【8题详解】 [1]根据闭合电路欧姆定律，电源电动势等于内阻、定值电阻和电容器的总电压，即  可得电流  故选D。 [2]电容器充满电后，电路稳定电流为0，电容器最终电压等于电源电动势，电压变化量 由 解得 【9题详解】 [1]粒子在电容器中做类平抛运动，水平方向匀速有 解得运动时间​ 竖直方向匀加速，充满电后电容器电压等于，电场强度 加速度 竖直位移 联立解得 [2]断开开关S后，电容器带电量保持不变，电场强度 可见​与极板间距无关，因此移动极板后电场强度不变。 故选B。 四、圆周运动 从天体、原子到机械传动，圆周运动在不同尺度遵循相似的动力学框架，核心是向心力、能量与运动学的统一。 10. 如图所示，质量为m的卫星A绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r。已知引力常量为、地球质量为，规定无穷远处引力势能为零。 （1）卫星A在地球引力场中的引力势能为____________，动能为____________。 （2）质量为的卫星B也绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为，则A、B 两卫星的周期之比______。 A．　　B．　　C．　　D． 11. 一个处于基态的氢原子，其核外电子绕核做匀速圆周运动，轨道半径为r。已知静电力常量为k、元电荷为e，规定离氢原子核无穷远处电势能为零。 （1）类比引力势能，核外电子在氢原子核电场中的电势能为____________，动能为____________。 （2）若该氢原子的核外电子吸收光子发生跃迁，轨道半径变为（， ， ，……），则核外电子绕核做匀速圆周运动的周期变为原来的____________倍。 12. 在匀加速直线运动中，我们用加速度 描述速度的变化快慢。类似地，在匀加速圆周运动中，可以引入角加速度描述角速度的变化快慢。如图（a），M是自行车后轮边缘一点，其与后轮轴心O距离为r。时，人骑自行车由静止开始沿水平路面做匀加速直线运动（过程中车轮始终不打滑），M点则由静止开始绕轴心O做匀加速圆周运动。在某段时间t内，M点的角速度由增大为，如图（b）。则这段时间t内， （1）（多选）点的角加速度和转过的角度分别为______。 A．　　B．　　C． D．　　E．　　F． （2）利用频闪摄影记录下后轮上点在、和三个时刻相对轴心 的位置，如图。则在时，点相对 的位置可能为____________。（上述内该车轮未转满1周） A． B． C． D． （3）证明：自行车前进的加速度 与后轮的角加速度满足关系式____________。（论证） 【答案】10. ①. ②. ③. C 11. ①. ②. ③. 12. ①. BF ②. B ③. 因为车轮不打滑，自行车前进的线速度等于点的线速度 对时间求导得 所以自行车前进的加速度 与后轮的角加速度满足关系式 【解析】 【10题详解】 （1）[1][2]质量为m的卫星A绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力 解得 动能 规定无穷远处引力势能为零，则引力势能 （2）[3] 质量为m的卫星A和质量为的卫星B均绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力 解得，即 则，C正确，ABD错误。 故选C。 【11题详解】 （1）[1]氢原子核与电子间的库仑力为，类比引力势能，可得核外电子在氢原子核电场中的电势能为 [2]电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力 解得，则动能为 （2）[3]库仑力提供向心力 解得， 若该氢原子的核外电子吸收光子发生跃迁，轨道半径变为（， ， ，……），则核外电子绕核做匀速圆周运动的周期为 核外电子绕核做匀速圆周运动的周期变为原来的倍 【12题详解】 （1）[1]角加速度描述角速度的变化快慢，即 M点由静止开始绕轴心O做匀加速圆周运动，这段时间t内，M点的角速度由增大为，则转过的角度等于这段时间内图像的面积，即，BF正确，ACDE错误。 故选BF。 （2）[2]利用频闪摄影记录下后轮上点在、和三个时刻相对轴心 的位置，M点由静止开始绕轴心O做匀加速圆周运动，则角加速度不变，故相同时间内角速度的增量相同。因为内该车轮未转满1周，即总转角小于，则在时，点相对 的位置可能为，B正确，ACD错误。 故选B。 （3）[3]因为车轮不打滑，自行车前进的线速度等于点的线速度 对时间求导得 所以自行车前进的加速度 与后轮的角加速度满足关系式 五、温度报警器 温度报警器是一种在温度达到预设阈值时自动发出警示的装置，在工农业生产、医疗、安防等领域应用广泛。 13. 某温度报警器的电路如图所示。电源电动势为，内阻为，定值电阻阻值为，滑动变阻器接入电路的阻值为，热敏电阻由半导体材料制成、长度和横截面积保持不变、阻值为（随温度升高而减小），电流表为值班室显示仪表，、两点间接入一报警器，其电阻视为无穷大。闭合开关S，通过电流表的电流为，通过电流表的电流为，报警器两端的电压为 ， 低于临界值时触发报警。则当热敏电阻所在处温度升高时， （1）热敏电阻的半导体材料电阻率____________。 A．增大　　B．不变　　C．减小 （2）设的变化量为，的变化量为， 的变化量为。则 ①绝对值与的大小关系是____________ A．　　B．　　C． ②比值____________。（结果用、、、表示） （3）为使报警器在更低温度下触发报警，可将滑动变阻器的滑片____________。 A．向右移动　　B．向左移动 14. 某温度报警器如图所示。将导热性能良好的汽缸开口向上置于水平地面上，质量为 、横截面积为的活塞与汽缸内壁间气密性良好且无摩擦，压力传感报警器固定在竖直杆上，当活塞上表面挤压压力传感器时，报警器开始报警。已知环境温度为时，活塞下表面离汽缸底的距离为，上表面离压力传感器的距离为，大气压强恒为，重力加速度大小为。现环境温度缓慢升高，活塞缓慢上移，直至报警器恰好报警。 （1）报警时的环境温度____________。 （2）已知环境温度从缓慢升高到的过程中，汽缸内气体从外界吸收的热量。求此过程中，汽缸内气体内能的变化量____________。（计算） 【答案】13. ①. C ②. C ③. ④. A 14. ①. ②. 【解析】 【13题详解】 [1]由电阻定律  可知温度升高时，减小，电阻率减小，因此热敏电阻的电阻率随温度升高减小。 故选C。 [2]电路中与滑动变阻器接入电阻并联，测干路总电流，​测​支路电流，满足 温度升高，减小时，总电阻减小，总电流增大，并联电压减小，则 可知​减小，即 由 可得 故 故选C。 [3]报警器电压等于并联部分电压，由闭合电路欧姆定律有 变形可得 因此 [4]更低温度下​更大，并联总电阻更大，更大，要让降低到触发阈值，需要减小并联总电阻，即减小滑动变阻器接入电阻​。由图可知滑片向右移动时接入电阻减小。 故选A。 【14题详解】 [1]对活塞受力分析有 可得气体压强 可知压强保持不变，报警前缸内气体做等压变化。 初态，温度 报警时体积 由盖-吕萨克定律有 解得 [2]气体膨胀对外做功，则 根据热力学第一定律 代入 解得 六、电磁耦合系统 通过电磁感应实现机械能与电能相互转化的装置，称为电磁耦合系统。现实中有很多应用，如“智能磁阻动感单车、跑步机安全急停装置”等。某电磁耦合系统可作以下简化：如图甲所示，一个轻质导体大环和一个轻质导体小环通过 根长度均为 、电阻均为的轻质导体辐条连接，内部小环半径可忽略，每根辐条中点处固定一个质量为 、电阻不计的金属小球；如图乙所示，足够长的平行金属导轨水平固定，导轨间距为 ，一根质量为 、电阻为、长度略大于 的导体棒垂直放置在导轨上并保持良好接触；导轨左端固定一个竖直金属轴，将图甲装置套装在该轴上，使其能在水平面内转动，并通过导线和电刷与导轨、导体棒连接成完整回路。整个系统处于磁感应强度大小为 、方向竖直向上的匀强磁场中。不计一切摩擦及其他任何电阻，系统初始处于静止状态。 15. 若给导体棒MN一个水平向右的初速度v0，则 （1）导体棒开始运动时，两端点、的电势差为____________。 （2）导体棒在安培力的作用下运动，其速率随时间变化的图像可能为____________。 A．B． C．D． E．F． （3）已知磁场对每根导体辐条的安培力，可等效视为集中作用于其中点（即金属小球所在位置）。求在系统达到稳定的过程中，产生的总焦耳热 。____________（计算） 16. 图乙中，若固定导体棒MN，给装置甲一个初始角速度ω0。证明：装置甲转动的最大角度。（论证） 【答案】15. ①. ②. D ③. 16. 若固定导体棒MN，给装置甲一个初始角速度ω0，此时金属小球的速度为 装置甲从开始转动到静止过程中的某一极短时间，辐条旋转的角速度为。 辐条此时的感应电动势为 由闭合电路的欧姆定律得 以甲装置为研究对象，根据动量定理可得 整理得 解得装置甲转动的最大角度 【解析】 【15题详解】 （1）由题意可知甲装置通过导线和电刷与导轨、导体棒连接成完整回路时，其等效电阻为。 导体棒开始运动时，切割磁感线产生动生电动势为 由闭合电路的欧姆定律得 两端点、的电势差 解得 （2）设系统稳定运动时，导体棒MN的初速度v，此时导体棒切割磁感线产生动生电动势为 辐条旋转切割感应电动势为 其中 以导体棒为研究对象，从开始运动到稳定的过程根据动量定理可得 以甲装置为研究对象，从开始运动到稳定的过程根据动量定理可得 其中金属小球的速度 联立解得。故ABC错误，D正确。 故选D。 （3）由系统能量守恒定律可得 根据 可得从开始运动到稳定的过程，产生的总焦耳热 【16题详解】 详解见答案。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $