精品解析:巧家县第二中学2026年高考6月份模拟试卷高三物理试题卷
2026-06-27
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 高考复习-模拟预测 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 云南省 |
| 地区(市) | 昭通市 |
| 地区(区县) | 巧家县 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.69 MB |
| 发布时间 | 2026-06-27 |
| 更新时间 | 2026-06-27 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-27 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58521048.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
巧家县第二中学2026年高考6月份模拟试卷
高三物理试题卷
一.选择题
1. 四种基本相互作用在不同的尺度上发挥着作用,分子间距离的数量级为,则分子力源于( )
A. 引力相互作用 B. 电磁相互作用 C. 强相互作用 D. 弱相互作用
2. 如图所示,无人机下方通过轻绳悬吊着质量为m的钢管,钢管水平且恰好为正三角形。重力加速度为g,不计空气对钢管的作用力。当无人机匀速上升时轻绳OA的拉力大小为( )
A. B. C. D.
3. 一款国产电动汽车上市前,在水平路面上进行直线驾驶刹车性能检测,测得该电动汽车的图像如图所示,其中和分别表示电动汽车的位移和运动时间,的图线为直线,4 s以后的图线为反比例函数图线,下列说法正确的是( )
A. 内汽车匀减速运动
B. 内汽车的加速度大小为
C. 4 s以后汽车加速度逐渐减小
D. 图线与坐标轴围的面积表示汽车的位移
4. 如图所示,右端开口的水平玻璃管内用水银柱封住一定质量的理想气体,设为状态;先保持气体温度不变,使玻璃管以左端为圆心,从水平位置逆时针缓慢转到开口向上的竖直位置,此时为状态;再缓慢改变气体温度,使水银柱回到玻璃管内的初位置,此时为状态。下面四幅图中能正确描述该气体变化过程的是( )
A. B.
C. D.
5. 中国疾病监测系统数据显示,中国每年有4千万人出现滑倒摔伤,导致纠纷案件约有7.65万件。一名成人质量按60kg计算,站立时重心距地高度约为1m,接触硬地面(水泥地)时间约为0.02s,估算摔倒时,人受到的地面的冲击力约为自身重力的多少倍(g取10m/s²)( )
A. 2倍 B. 13倍 C. 23倍 D. 32倍
6. 在某次演习中,轰炸机沿水平方向投放了一枚炸弹,炸弹正好垂直击中山坡上的目标,山坡的倾角,如图所示。不计空气阻力,炸弹竖直方向下落的距离与水平方向通过的距离的比值为( )
A. B. C. D.
7. 如图所示,半圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,、为半圆直径的两个端点,点为半圆的圆心,为圆的半径。现有带电粒子、分别以不同的速度从点和点沿半径方向同时进入磁场,并同时从点射出磁场,不计粒子的重力和粒子间相互作用。已知,则粒子、( )
A. 做圆周运动的半径之比为 B. 运动的速率之比为
C. 比荷之比为 D. 运动的角速度之比为
二.多选题
8. 如图所示, abcd为匀强电场中的一直角梯形,其平面与电场强度方向平行,已知 ab=ad=2cm,∠adc=60°, a、b、d三点的电势分别为0V、4V、4V,则( )
A. c点的电势为10V
B. 匀强电场的电场强度为400V/m
C. 若将电子从a点移到b点,需克服静电力做功4eV
D. 电子和质子分别放在d点时,具有不同的电势能
9. 如图甲所示,在x轴上相距1.5cm的O、M两点处各有一个波源,时刻,两波源开始振动,振动图像分别如图乙、丙所示。已知两波的传播速度为,x轴上的P点与O点相距1.2cm,则( )
A. 两列波长
B. M点波源的振动方程为
C. 两列波充分叠加后,P点为振动加强点,振幅为7cm
D. 时,P点沿y轴正向振动
10. 如图所示,某星球赤道上的A点有一卫星观测站,高空中有一探测卫星B,其轨道与赤道共面。探测卫星B的绕行方向与该星球自转方向相反,角速度为该星球自转角速度的2倍。已知该星球半径为R,高空探测卫星B距星球表面的高度也为R,星球表面两极处的重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 探测卫星B的向心加速度大小为
B. 该星球同步卫星的轨道半径为
C. 每经过时间,探测卫星B经过A点正上方一次
D. 卫星观测站能持续监测到探测卫星B的时间最长为
三.实验题
11. 实验小组准备测量电压表V的内电阻。可选用的器材有:
多用电表;
电源(电动势5V);
待测电压表V(量程3V);
电压表(量程5V;内阻约);
定值电阻(阻值为);
滑动变阻器(最大阻值);
滑动变阻器(最大阻值);
开关S,导线若干。
(1)首先使用多用电表的欧姆挡测量电压表V的内电阻。将欧姆表的选择开关置于电阻挡“”位置,___________(填“红”或“黑”)表笔与电压表正接线柱相连,指针位置如图甲所示,测得该电压表的内电阻为___________。
(2)为提高测量的精度,实验小组设计如图乙所示的电路,滑动变阻器应选___________(填“”或“”);
(3)闭合开关S,滑动变阻器的滑片P滑到某一位置时,电压表、待测电压表V的示数分别为,待测电压表V的内电阻为___________(结果保留3位有效数字)。
12. 某同学采用如图甲所示装置验证动滑轮下方悬挂的物块A与定滑轮下方悬挂的物块B(带有遮光条)组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调,滑轮质量不计且滑轮凹槽中涂有润滑油,以保证细线与滑轮之间的摩擦可以忽略不计,细线始终伸直。A、B(含遮光条)质量相等,测得遮光条宽度为,实验时将物块B由静止释放。已知当地重力加速度为。
(1)释放物块B之前该同学发现动滑轮中心与定滑轮中心的高度差约为15 cm,遮光条到光电门的距离约为35 cm,则该同学应该________(填字母)。
A. 调节光电门位置向上
B. 向下调节物块B的初始位置
C. 释放物块B,并继续进行后续步骤
(2)释放后,A、B开始运动,若测得光电门的中心与遮光条释放点的竖直距离为,遮光条通过此光电门的挡光时间为,物块A、B(含遮光条)的质量均为,则从释放点下落至遮光条通过此光电门中心时,系统动能的增加量________,系统重力势能的减少量________。(用题中所给物理量的字母表示)
(3)改变光电门与物块B之间的高度,重复实验,测得各次遮光条的挡光时间,以为横轴、为纵轴建立平面直角坐标系,在坐标系中作出图像,如图乙所示,该图像的斜率为,在实验误差允许范围内,若________(用含、字母的表达式表示),则验证了机械能守恒定律。
四.解答题
13. 某商家为了吸引顾客而设计了一个趣味游戏,其简化模型如图所示,轨道由一个水平直轨道和一半径为的竖直半圆光滑轨道组成,水平直轨道段光滑,段粗糙。在半圆轨道圆心左侧同一水平线上且距离点处固定一个小网兜,将原长小于段长度的轻弹簧水平置于段上,左端固定在竖直挡板上,物块1静置于处。游戏者将物块2向左压缩弹簧到某一位置释放,物块2与物块1发生弹性正碰(碰撞时间极短),物块1从半圆轨道最高点飞出并落入网兜内获一等奖,在之间的圆弧段脱离轨道获二等奖,能够进入半圆轨道(不含点)间获三等奖,其他情况则不能获奖。已知物块1的质量m1=0.2kg,物块2的质量m2=0.4kg,R=0.8m,,两物块与粗糙水平面间的动摩擦因数均为,重力加速度取10m/s2。两物块均可视为质点。求:
(1)获得一等奖时,物块1在E点对轨道的压力大小;
(2)游戏者将物块2压缩弹簧至弹性势能为1.8 J,则释放后他能否获奖?若获奖,请说明获得几等奖。
14. 如图是一个折射率为n的均匀介质球,O为球心,半径为R,球外为空气(折射率为1),球内有一个单色点光源S。已知光在空气中的传播速度为c,只考虑首次从S直接射向球面的光线。
(1)若S在球心处,求光从S射出后在球内传播的时间。
(2)要使整个球面都有光射出,求S到O点的最大距离。
(3)若S到O点的距离为球内介质对该单色光的折射率n=2,求球面上有光射出的面积。(球冠是球面被一个平面所截后剩下的曲面,如图2所示,球冠的面积公式为S球冠=2RH)
15. 某发电机简化结构如图所示,它由质量均为m、电阻不计、半径分别为r、2r的两金属环,2根长均为2r、电阻均为R的轻杆,以及直径可忽略的绝缘轻质转轴构成。轻杆将内、外金属环固定在转轴上,金属圆环的下半部分处于磁感应强度大小为B,方向垂直金属环平面向里的匀强磁场中,且始终保持一根轻杆在磁场内。足够长的细绳绕在内金属环上,拉动轻绳可使整个装置转动。不计转轴摩擦和空气阻力。
(1)若装置顺时针以角速度转动,
①画出等效电路图,并求流过两圆环间轻杆的电流
②求杆两端点间的电压;
(2)若用恒力F拉动轻绳,使装置从静止开始转动
①求装置的最大角速度;
②从静止开始到转过角度时角速度达到,求该过程所用时间t。
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巧家县第二中学2026年高考6月份模拟试卷
高三物理试题卷
一.选择题
1. 四种基本相互作用在不同的尺度上发挥着作用,分子间距离的数量级为,则分子力源于( )
A. 引力相互作用 B. 电磁相互作用 C. 强相互作用 D. 弱相互作用
【答案】B
【解析】
【详解】A.引力相互作用强度极弱,在分子尺度的作用可完全忽略,不是分子力的来源,故A错误;
B.分子由带正电的原子核和带负电的核外电子构成,分子间作用力本质是微观带电粒子间电磁相互作用的宏观表现,作用范围匹配的分子间距尺度,故B正确;
C.强相互作用是短程力,作用范围仅约,仅在原子核内核子间发挥作用,分子间距远大于该范围,强相互作用无法体现,故C错误;
D.弱相互作用作用范围比强相互作用更小,仅在原子核衰变等微观过程中体现,故D错误。
故选B。
2. 如图所示,无人机下方通过轻绳悬吊着质量为m的钢管,钢管水平且恰好为正三角形。重力加速度为g,不计空气对钢管的作用力。当无人机匀速上升时轻绳OA的拉力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设轻绳 、 的拉力大小均为。由于无人机匀速上升,钢管处于平衡状态,所受合外力为零。对钢管进行受力分析,钢管受到竖直向下的重力 以及两根轻绳沿绳方向斜向上的拉力。 由题意知 为正三角形,则轻绳 、 与水平方向(钢管)的夹角均为 。 根据竖直方向受力平衡可得
解得
故选A。
3. 一款国产电动汽车上市前,在水平路面上进行直线驾驶刹车性能检测,测得该电动汽车的图像如图所示,其中和分别表示电动汽车的位移和运动时间,的图线为直线,4 s以后的图线为反比例函数图线,下列说法正确的是( )
A. 内汽车匀减速运动
B. 内汽车的加速度大小为
C. 4 s以后汽车加速度逐渐减小
D. 图线与坐标轴围的面积表示汽车的位移
【答案】A
【解析】
【详解】AB.由
得
因的图线为直线,故内汽车匀减速运动,且有
故,故A正确,B错误;
CD.4 s以后的图线为反比例函数图线,则此阶段平均速度和时间的乘积保持不变,即汽车的位移不变,因此汽车在此阶段处于静止状态,加速度为0,故4 s以后图线与坐标轴围的面积不表示汽车的位移,故CD错误。
故选A。
4. 如图所示,右端开口的水平玻璃管内用水银柱封住一定质量的理想气体,设为状态;先保持气体温度不变,使玻璃管以左端为圆心,从水平位置逆时针缓慢转到开口向上的竖直位置,此时为状态;再缓慢改变气体温度,使水银柱回到玻璃管内的初位置,此时为状态。下面四幅图中能正确描述该气体变化过程的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设初始压强为,水银柱长度,横截面积
状态,水平放置,水银柱重力对压强无贡献,设气柱长度,气体压强,有,
状态,竖直放置,温度不变,水银柱附加压强,则此时气体压强
根据等温变化,由玻意耳定律
解得
因此,,从状态到状态在图上为一条从右下向左上弯曲的等温曲线;
状态,竖直放置,改变温度使水银柱回到初位置,即气柱长度恢复,有
玻璃管仍竖直,水银柱长度不变,故气体压强仍为
因此,,从状态到状态,为等压膨胀过程,图上为水平向右的直线;
故选B。
5. 中国疾病监测系统数据显示,中国每年有4千万人出现滑倒摔伤,导致纠纷案件约有7.65万件。一名成人质量按60kg计算,站立时重心距地高度约为1m,接触硬地面(水泥地)时间约为0.02s,估算摔倒时,人受到的地面的冲击力约为自身重力的多少倍(g取10m/s²)( )
A. 2倍 B. 13倍 C. 23倍 D. 32倍
【答案】C
【解析】
【详解】自由下落阶段,由运动学公式
取竖直向上为正方向,人受向上的冲击力、向下的重力,作用时间,末速度为0。由动量定理
解得
即冲击力约为自身重力的23倍。
故选C。
6. 在某次演习中,轰炸机沿水平方向投放了一枚炸弹,炸弹正好垂直击中山坡上的目标,山坡的倾角,如图所示。不计空气阻力,炸弹竖直方向下落的距离与水平方向通过的距离的比值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由题知,炸弹在空中做平抛运动,炸弹正好垂直击中山坡。设此时炸弹竖直方向下落的距离为y,水平方向通过距离为x,则由平抛运动推论有此时速度方向的反向延长线交于水平位移的中点,可得
故得
故选A。
7. 如图所示,半圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,、为半圆直径的两个端点,点为半圆的圆心,为圆的半径。现有带电粒子、分别以不同的速度从点和点沿半径方向同时进入磁场,并同时从点射出磁场,不计粒子的重力和粒子间相互作用。已知,则粒子、( )
A. 做圆周运动的半径之比为 B. 运动的速率之比为
C. 比荷之比为 D. 运动的角速度之比为
【答案】C
【解析】
【详解】A.令点为原点,直线为轴,设半径为,又,则点坐标,点坐标,点坐标
粒子、均沿径向射入,因此也将沿径向射出,则过做圆的切线,与过的垂线交点即为圆心,与过的垂线交点即为圆心,设半径、,轨迹圆心角、,则、
根据几何关系有,,,
解得,
因此,故A错误;
BCD.由可得
又可得
又,粒子、同时到达点,则
不计粒子的重力,联立可得,,,故BD错误,C正确。
故选C。
二.多选题
8. 如图所示, abcd为匀强电场中的一直角梯形,其平面与电场强度方向平行,已知 ab=ad=2cm,∠adc=60°, a、b、d三点的电势分别为0V、4V、4V,则( )
A. c点的电势为10V
B. 匀强电场的电场强度为400V/m
C. 若将电子从a点移到b点,需克服静电力做功4eV
D. 电子和质子分别放在d点时,具有不同的电势能
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.由几何关系可知dc=1.5ab,则
即
可得,故A正确;
B.因bd连线是等势线,则场强方向沿着从a点垂直bd连线方向
则场强大小为,故B正确;
C.若将电子从a点移到b点,电场力做正功,故C错误;
D.电子和质子分别带等量异号电荷,则放在d点时,具有的电势能不同,故D正确。
故选ABD。
9. 如图甲所示,在x轴上相距1.5cm的O、M两点处各有一个波源,时刻,两波源开始振动,振动图像分别如图乙、丙所示。已知两波的传播速度为,x轴上的P点与O点相距1.2cm,则( )
A. 两列波长
B. M点波源的振动方程为
C. 两列波充分叠加后,P点为振动加强点,振幅为7cm
D. 时,P点沿y轴正向振动
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由振动图像可得
又
所以,故A错误;
B.根据
可得
从图丙可知,点波源的振动方程为,故B正确;
C.因两波波长为0.2cm,波源振动频率相同,起振方向刚好相反,点到两波源的距离差
距离差刚好是半波长的奇数倍,故为振动加强点,振幅为两波振幅之和为7cm,故C正确;
D.点与点相距,点的波源传至点时需1.2秒,故0.3秒时不考虑点波源的影响;由于点与点相距,点的波传至需0.3秒,故0.3秒时刻,点刚好振动,从平衡位置向下振动,故D错误。
故选BC。
10. 如图所示,某星球赤道上的A点有一卫星观测站,高空中有一探测卫星B,其轨道与赤道共面。探测卫星B的绕行方向与该星球自转方向相反,角速度为该星球自转角速度的2倍。已知该星球半径为R,高空探测卫星B距星球表面的高度也为R,星球表面两极处的重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 探测卫星B的向心加速度大小为
B. 该星球同步卫星的轨道半径为
C. 每经过时间,探测卫星B经过A点正上方一次
D. 卫星观测站能持续监测到探测卫星B的时间最长为
【答案】AB
【解析】
【详解】A.由万有引力提供向心力有,又,黄金代换式
联立解得,故A正确;
B.由
解得卫星的角速度为
该星球自转角速度为
该星球自转角速度与其同步卫星角速度相同,有
联立解得,故B正确;
C.绕行方向相反,则卫星与观测站下一次相遇满足
解得时间,故C错误;
D.
如图所示,由几何关系可得,卫星相对观测站转过的角度为,则卫星观测站能持续监测探测卫星的时间最长为,D错误。
故选AB。
三.实验题
11. 实验小组准备测量电压表V的内电阻。可选用的器材有:
多用电表;
电源(电动势5V);
待测电压表V(量程3V);
电压表(量程5V;内阻约);
定值电阻(阻值为);
滑动变阻器(最大阻值);
滑动变阻器(最大阻值);
开关S,导线若干。
(1)首先使用多用电表的欧姆挡测量电压表V的内电阻。将欧姆表的选择开关置于电阻挡“”位置,___________(填“红”或“黑”)表笔与电压表正接线柱相连,指针位置如图甲所示,测得该电压表的内电阻为___________。
(2)为提高测量的精度,实验小组设计如图乙所示的电路,滑动变阻器应选___________(填“”或“”);
(3)闭合开关S,滑动变阻器的滑片P滑到某一位置时,电压表、待测电压表V的示数分别为,待测电压表V的内电阻为___________(结果保留3位有效数字)。
【答案】(1) ①. 黑 ②. 1.6
(2)
(3)1.56
【解析】
【小问1详解】
[1][2]将欧姆表的选择开关置于电阻挡“”位置,黑表笔与电压表正接线柱相连;测得该电压表的内电阻为16×100Ω=1600Ω=1.6。
【小问2详解】
因滑动变阻器接成分压电路,则滑动变阻器应选阻值较小的;
【小问3详解】
待测电压表V的内电阻为
12. 某同学采用如图甲所示装置验证动滑轮下方悬挂的物块A与定滑轮下方悬挂的物块B(带有遮光条)组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调,滑轮质量不计且滑轮凹槽中涂有润滑油,以保证细线与滑轮之间的摩擦可以忽略不计,细线始终伸直。A、B(含遮光条)质量相等,测得遮光条宽度为,实验时将物块B由静止释放。已知当地重力加速度为。
(1)释放物块B之前该同学发现动滑轮中心与定滑轮中心的高度差约为15 cm,遮光条到光电门的距离约为35 cm,则该同学应该________(填字母)。
A. 调节光电门位置向上
B. 向下调节物块B的初始位置
C. 释放物块B,并继续进行后续步骤
(2)释放后,A、B开始运动,若测得光电门的中心与遮光条释放点的竖直距离为,遮光条通过此光电门的挡光时间为,物块A、B(含遮光条)的质量均为,则从释放点下落至遮光条通过此光电门中心时,系统动能的增加量________,系统重力势能的减少量________。(用题中所给物理量的字母表示)
(3)改变光电门与物块B之间的高度,重复实验,测得各次遮光条的挡光时间,以为横轴、为纵轴建立平面直角坐标系,在坐标系中作出图像,如图乙所示,该图像的斜率为,在实验误差允许范围内,若________(用含、字母的表达式表示),则验证了机械能守恒定律。
【答案】(1)A (2) ①. ②.
(3)
【解析】
【小问1详解】
动滑轮的运动关系为:B下降时,A上升。已知动滑轮与定滑轮初始高度差为,即A最多上升,对应B最多下降
题目中遮光条到光电门的距离为,因此需要减小该距离
调节光电门向上移动即可减小距离;若向下调节B的初始位置,无用。
故选A。
【小问2详解】
[1]遮光条通过光电门的速度,即B的速度为 ;由动滑轮运动关系得A的速度
系统动能增加量为
[2]B下降,重力势能减少;A上升,重力势能增加
因此系统重力势能总减少量
【小问3详解】
若机械能守恒,则,即
整理得,结合纵轴、横轴的图像
可得斜率
【点睛】
四.解答题
13. 某商家为了吸引顾客而设计了一个趣味游戏,其简化模型如图所示,轨道由一个水平直轨道和一半径为的竖直半圆光滑轨道组成,水平直轨道段光滑,段粗糙。在半圆轨道圆心左侧同一水平线上且距离点处固定一个小网兜,将原长小于段长度的轻弹簧水平置于段上,左端固定在竖直挡板上,物块1静置于处。游戏者将物块2向左压缩弹簧到某一位置释放,物块2与物块1发生弹性正碰(碰撞时间极短),物块1从半圆轨道最高点飞出并落入网兜内获一等奖,在之间的圆弧段脱离轨道获二等奖,能够进入半圆轨道(不含点)间获三等奖,其他情况则不能获奖。已知物块1的质量m1=0.2kg,物块2的质量m2=0.4kg,R=0.8m,,两物块与粗糙水平面间的动摩擦因数均为,重力加速度取10m/s2。两物块均可视为质点。求:
(1)获得一等奖时,物块1在E点对轨道的压力大小;
(2)游戏者将物块2压缩弹簧至弹性势能为1.8 J,则释放后他能否获奖?若获奖,请说明获得几等奖。
【答案】(1)
(2)未获奖
【解析】
【小问1详解】
获得一等奖时,物块1从E点飞出后做平抛运动,设飞出的速度为,则,
解得
在E点,根据牛顿第二定律可得
解得
由牛顿第三定律可得,物块1在E点对轨道的压力大小为2 N。
【小问2详解】
弹簧的弹性势能转化为动能,即
解得
物块1与物块2碰撞过程,根据动量守恒定律和机械能守恒定律可得,
解得
设物块1在圆轨道上升的高度为h,则
解得h=0即物块1未进入轨道CD间,未获奖。
14. 如图是一个折射率为n的均匀介质球,O为球心,半径为R,球外为空气(折射率为1),球内有一个单色点光源S。已知光在空气中的传播速度为c,只考虑首次从S直接射向球面的光线。
(1)若S在球心处,求光从S射出后在球内传播的时间。
(2)要使整个球面都有光射出,求S到O点的最大距离。
(3)若S到O点的距离为球内介质对该单色光的折射率n=2,求球面上有光射出的面积。(球冠是球面被一个平面所截后剩下的曲面,如图2所示,球冠的面积公式为S球冠=2RH)
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【分析】
【小问1详解】
光在介质中的传播速度满足,得
S在球心时,所有光线在球内传播距离均为,所以传播时间
【小问2详解】
设点光源S到O的距离为,光线在球面发生全反射的临界角满足
对任意射向球面的光线,如图所示
在中由正弦定理
得入射角满足,最大值为,因此入射角最大值满足
要整个球面都有光射出,需所有入射角小于临界角,即
代入得
即
【小问3详解】
已知,得,则临界角
刚好发生全反射时
代入得
解得
得临界夹角,。如图所示
即,,则图中之间和之间的球冠有光线射出。
由几何关系可得球冠的高,球冠的高
球面上有光射出的面积
【点睛】
15. 某发电机简化结构如图所示,它由质量均为m、电阻不计、半径分别为r、2r的两金属环,2根长均为2r、电阻均为R的轻杆,以及直径可忽略的绝缘轻质转轴构成。轻杆将内、外金属环固定在转轴上,金属圆环的下半部分处于磁感应强度大小为B,方向垂直金属环平面向里的匀强磁场中,且始终保持一根轻杆在磁场内。足够长的细绳绕在内金属环上,拉动轻绳可使整个装置转动。不计转轴摩擦和空气阻力。
(1)若装置顺时针以角速度转动,
①画出等效电路图,并求流过两圆环间轻杆的电流
②求杆两端点间的电压;
(2)若用恒力F拉动轻绳,使装置从静止开始转动
①求装置的最大角速度;
②从静止开始到转过角度时角速度达到,求该过程所用时间t。
【答案】(1)①,;②
(2)①;②
【解析】
【小问1详解】
①
由于转轴绝缘,等效电路如图所示
由闭合电路欧姆定律
②由电路分析可得
因为电源电动势为
代入得
【小问2详解】
①当金属环匀速转动时,其角速度达到最大值
此时外力F的功率等于回路中的总电功率,即
化简得
②设在稳定前的任意微元过程,绳子位移,运动时间,两金属环动能增量分别为、
由能量守恒定律,有
由动能定理、
受力分析可得
对上式两边乘,累加求和
即
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