精品解析:河南省周口市商水县2024-2025学年高二下学期7月期末物理试题
2026-07-03
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 河南省 |
| 地区(市) | 周口市 |
| 地区(区县) | 商水县 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 5.05 MB |
| 发布时间 | 2026-07-03 |
| 更新时间 | 2026-07-03 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-07-03 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58628968.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
高二年级下学期期末教学质量监测
物理
考生注意:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上,并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡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。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 在物理学发展过程中,很多物理学家都作出了杰出贡献。下列说法正确的是( )
A. 爱因斯坦提出的光子说成功解释了光电效应现象
B. 康普顿提出的物质波假说揭示了实物粒子也具有波动性
C. 汤姆孙发现电子并测出电子的电荷量
D. 牛顿发现万有引力定律并测出引力常量
2. 对于下列四幅图的说法,正确的是( )
A. 图1为用通电的烙铁触及薄板,薄板上的蜂蜡熔化成圆形区域,说明该薄板在传导热量上具有各向异性
B. 图2为墨汁在水中扩散,表明分子在做永不停息的无规则运动
C. 图3为布朗运动产生原因的示意图,温度越低,布朗运动越明显
D. 图4为密闭容器中气体在不同温度下的气体分子速率分布图,T1大于T2,且T1对应图像与坐标轴包围的面积大于T2对应图像与坐标轴包围的面积
3. 如图所示,电水壶中装有温度为0℃的水,现对水加热使其温度从0℃上升到4℃,此过程中水的体积随着温度的升高反而减小,这种现象称为“反常膨胀”。在水“反常膨胀”的过程中,体积虽然减小,但所有水分子间的总势能是增大的,关于此过程,下列说法正确的是( )
A. 每个水分子的动能均增加
B. 分子力对水分子做正功
C. 整壶水的内能增加
D. 水温从0℃上升到4℃,这说明热量可以自发地从低温物体传到高温物体
4. 2025年3月,我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”突破,将人类向“能源自由”的终极目标推进了一大步。人造太阳利用氘核与氚核聚变反应释放能量,核反应方程为,真空中光速为c。关于人造太阳装置及核聚变相关原理,下列说法正确的是( )
A. X为质子
B. 的比结合能大于的比结合能
C. 中国环流三号产生的能量主要来源于氢原子被加速后获得的动能
D. 若某次聚变反应释放的能量为ΔE,则亏损的质量为
5. 电容器充放电的电路图如图1所示,已知电容为C的电容器的最大带电量为q,两平行板的间距为d,电容器储存电能的表达式为。画出电容器的电压与带电量之间的关系图像如图2所示,下列说法正确的是( )
A. 两极板间的电场强度最大为
B. 图2的斜率为C
C. 对图2,图线与横轴所围成的面积等于电容器所储存电能的一半
D. 电容器所储存的最大电能为
6. 云室是一种可以显示带电粒子运动径迹的装置。将云室置于垂直纸面向里的匀强磁场中,云室中一静止的发生了一次衰变,其衰变产物为新的原子核X和粒子Y。观察到X、Y在磁场中的运动轨迹互为外切的圆,如图所示,下列说法正确的是( )
A. 的衰变为β衰变
B. X的运动轨迹为右侧的小圆
C. X和Y的物质波波长不相等
D. 改变磁场的磁感应强度时,的半衰期会发生改变
7. 如图所示的理想变压器,原、副线圈的匝数之比为2:1,在副线圈的一端有阻值为10R的定值电阻和内阻为R的电动机,原线圈接上正弦交流电。当开关K与1接通,通过定值电阻的电流为I;当开关K与2接通,电动机的效率为80%。下列说法正确的是( )
A. 原线圈的路端电压为10IR
B. 开关K与2接通后,电动机两端的电压小于10IR
C. 开关K与2接通后,电动机的电流为2I
D. 开关K与2接通后,电动机的机械功率为32I²R
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示,用两根不可伸长的绝缘轻绳a、b将通电导线ABCD悬挂于天花板上,通电导线置于方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,AB段、CD段与水平方向的夹角均为。已知,,轻绳a、b竖直,BC水平,导线中通有自A向D大小为I的电流,导线的质量为m,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 通电导线所受安培力的大小为
B. 通电导线所受安培力的大小为
C. 每根绝缘轻绳所受拉力的大小为
D. 每根绝缘轻绳所受拉力的大小为
9. 如图1所示,“战绳”是在健身房中常见的一种强力减脂运动,人用手握住绳子左端,将绳拉平后沿竖直方向上下抖动,则可在绳中形成一列简谐横波。图2是健身者右手抖动绳子过程中时刻的波形,A、B两质点间距为4m,B、C两质点平衡位置的间距为1.5m,当时,质点恰好通过平衡位置,下列说法正确的是( )
A. 该波的波速可能为4m/s
B. 该波的波速可能为2.5m/s
C. 健身者右手抖动的频率可能为
D. 健身者右手抖动的频率可能为
10. 如图所示的玻璃砖,、,边长为。一束激光以与边的夹角为从边上的点射入,折射光线到达边上的中点E。已知反向延长线的夹角为,且,光在真空中传播速度为。下列说法正确的是( )
A. 此激光在D点的入射角为
B. 玻璃砖的折射率为
C. 激光从D到E的传播距离为
D. 激光从D到E的传播时间为
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某实验小组设计了如图所示的实验电路,来测量电源的电动势和内阻,实验器材有:待测电源,阻值为R0的定值电阻,内阻极大的电压表,总阻值为R且阻值均匀的半圆形变阻器,可指示滑片转过角度θ的刻度盘,开关、导线若干。回答下列问题:
(1)合上开关,滑片在逆时针转动的过程中,电源内阻的功率__________(填“增大”或“减小”)。
(2)在实验中转动滑片,改变角度θ(弧度制),测量相应的定值电阻R0的电压U,以θ为纵坐标,为横坐标,作出图像如图所示,已知图像的斜率为k,纵截距为,则电源的电动势为E=___________,内阻r=____________。
12. 某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,所用的实验装置如图1所示。
(1)图1的②处固定的元件是__________(填选项序号)。
A. 单缝 B. 双缝 C. 滤光片
(2)若用激光替代灯泡作为光源,则除灯泡、凸透镜外,光具座上还可以撤除的元件有________(填元件的名称)。
(3)实验测得双缝到光屏之间的距离,双缝之间的距离,实验得到明暗相间的条纹,转动手轮,当分划板的中心刻线对准第条亮条纹的中心时示数,当分划板的中心刻线对准第条亮条纹的中心时的示数如图2所示,则_________mm。
(4)入射光的波长_________m(结果保留2位有效数字)。
(5)若测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图3所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距时,测量值_________(填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
13. 氡()是一种天然的放射性元素,氡核发生衰变后变成钋核(),氡的衰变规律如图所示。已知核质量为,核质量为,粒子的质量为,原子质量单位相当于的能量。
(1)写出衰变方程;
(2)原子核衰变为的过程中释放的能量为多少;
(3)假设一块矿石中含有的,经过19天后,还剩多少。
14. 某家用轿车的一个轮胎充入空气后容积为0.06m³,胎压为2个标准大气压,温度为27℃。已知1个标准大气压为,轮胎内空气可视为理想气体且轮胎容积可视为不变。
(1)当轮胎内空气温度变为37℃,胎内空气的压强将变为多少Pa?(结果保留2位有效数字)
(2)已知0℃、1个标准大气压下的空气密度为1.3kg/m³,则该轮胎内空气质量为多少?(结果保留2位有效数字)
15. 如图所示,CD、EF是两条固定在绝缘水平面内阻值可忽略、间距为L的光滑平行金属导轨,导轨上放置着质量为m的绝缘棒b。水平导轨左端与一弯曲的光滑导轨平滑连接(弯曲轨道电阻不计),弯曲轨道上端接有一阻值为R的电阻,水平导轨所在区域存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。将一阻值为2R、质量为3m的导体棒a从弯曲轨道上距离水平导轨高为h处由静止释放,经过一段时间后两棒发生弹性碰撞,绝缘棒b从导轨右侧水平飞出后,恰好落在水平地面上的线上。水平导轨与水平地面之间的高度差为2h,直线与直线DF之间的水平距离为h,重力加速度为,棒a、b始终与导轨垂直且接触良好,不计空气阻力。求:
(1)两棒碰撞后瞬间各自的速度大小;
(2)两棒碰撞前,导体棒a在水平导轨上运动的位移大小;
(3)两棒碰撞前,电阻R上产生的焦耳热。
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高二年级下学期期末教学质量监测
物理
考生注意:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上,并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡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。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 在物理学发展过程中,很多物理学家都作出了杰出贡献。下列说法正确的是( )
A. 爱因斯坦提出的光子说成功解释了光电效应现象
B. 康普顿提出的物质波假说揭示了实物粒子也具有波动性
C. 汤姆孙发现电子并测出电子的电荷量
D. 牛顿发现万有引力定律并测出引力常量
【答案】A
【解析】
【详解】A.爱因斯坦的光子说解释了光电效应的实验规律,故A正确;
B.物质波假说由德布罗意提出,康普顿效应表明光子具有动量,故B错误;
C.汤姆孙通过阴极射线实验发现电子,但电子的电荷量由密立根油滴实验测得,故C错误;
D.牛顿提出万有引力定律,但引力常量的测量由卡文迪许完成,故D错误。
故选A。
2. 对于下列四幅图的说法,正确的是( )
A. 图1为用通电的烙铁触及薄板,薄板上的蜂蜡熔化成圆形区域,说明该薄板在传导热量上具有各向异性
B. 图2为墨汁在水中扩散,表明分子在做永不停息的无规则运动
C. 图3为布朗运动产生原因的示意图,温度越低,布朗运动越明显
D. 图4为密闭容器中气体在不同温度下的气体分子速率分布图,T1大于T2,且T1对应图像与坐标轴包围的面积大于T2对应图像与坐标轴包围的面积
【答案】B
【解析】
【详解】A.图1薄板上的蜂蜡熔化成圆形区域,说明薄板在传导热量上具有各向同性,故A错误;
B.图2为墨汁在水中扩散,扩散现象表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动,故B正确;
C.图3为布朗运动产生原因的示意图,温度越高,微粒越小,布朗运动越明显,故C错误;
D.温度越高,速率大的分子占总分子数的百分比越大,则T1小于T2,但T1对应图像与坐标轴包围的面积等于T2对应图像与坐标轴包围的面积,均为1,故D错误。
故选B。
3. 如图所示,电水壶中装有温度为0℃的水,现对水加热使其温度从0℃上升到4℃,此过程中水的体积随着温度的升高反而减小,这种现象称为“反常膨胀”。在水“反常膨胀”的过程中,体积虽然减小,但所有水分子间的总势能是增大的,关于此过程,下列说法正确的是( )
A. 每个水分子的动能均增加
B. 分子力对水分子做正功
C. 整壶水的内能增加
D. 水温从0℃上升到4℃,这说明热量可以自发地从低温物体传到高温物体
【答案】C
【解析】
【详解】A.温度是分子平均动能的标志,温度升高,水分子的平均动能增加,但单个分子的动能变化情况是随机的,故A错误;
C.水的内能包括所有水分子的动能与水分子间的势能,在水反常膨胀的过程中,分子平均动能和分子势能都增加,故水的内能增加,故C正确;
B.因为水分子间的总势能是增大的,所以分子力对水分子做负功,故B错误;
D.根据热力学第二定律,热量不可以自发地从低温物体传到高温物体,故D错误。
故选C。
4. 2025年3月,我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”突破,将人类向“能源自由”的终极目标推进了一大步。人造太阳利用氘核与氚核聚变反应释放能量,核反应方程为,真空中光速为c。关于人造太阳装置及核聚变相关原理,下列说法正确的是( )
A. X为质子
B. 的比结合能大于的比结合能
C. 中国环流三号产生的能量主要来源于氢原子被加速后获得的动能
D. 若某次聚变反应释放的能量为ΔE,则亏损的质量为
【答案】B
【解析】
【详解】A.核反应满足质量数守恒和电荷数守恒,可得核聚变方程为
X为中子,故A错误;
B.核聚变反应释放能量,生成核更稳定,的比结合能大于的比结合能,故B正确;
C.中国环流三号产生的能量主要来源于氘核与氚核的核聚变反应,故C错误;
D.根据爱因斯坦质能方程
可知亏损的质量为
故D错误。
故选B。
5. 电容器充放电的电路图如图1所示,已知电容为C的电容器的最大带电量为q,两平行板的间距为d,电容器储存电能的表达式为。画出电容器的电压与带电量之间的关系图像如图2所示,下列说法正确的是( )
A. 两极板间的电场强度最大为
B. 图2的斜率为C
C. 对图2,图线与横轴所围成的面积等于电容器所储存电能的一半
D. 电容器所储存的最大电能为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由电容的定义式
可得
两极板间最大的电场强度为
故A错误;
B.由上可知图2的斜率
故B错误;
D.电容器所储存的最大电能为
故D正确;
C.对图2,图线与横轴所围成的面积为
即等于储存的电能
故C错误。
故选D。
6. 云室是一种可以显示带电粒子运动径迹的装置。将云室置于垂直纸面向里的匀强磁场中,云室中一静止的发生了一次衰变,其衰变产物为新的原子核X和粒子Y。观察到X、Y在磁场中的运动轨迹互为外切的圆,如图所示,下列说法正确的是( )
A. 的衰变为β衰变
B. X的运动轨迹为右侧的小圆
C. X和Y的物质波波长不相等
D. 改变磁场的磁感应强度时,的半衰期会发生改变
【答案】B
【解析】
【详解】A.静止的原子核发生了一次衰变,根据动量守恒定律可知,衰变后的两粒子速度方向相反,两粒子在磁场中的运动轨迹是互为外切的圆,可见两粒子电性相同,所以发生的衰变应为衰变,为,为,故A错误;
B.根据动量守恒定律可知,和的动量大小相等,由粒子运动半径
可知,因为的电荷量大于的电荷量,所以的轨道半径较小,故B正确;
C.因为和的动量大小相等,由
可知,和的物质波波长相等,故C错误;
D.半衰期由原子核内部的因素决定,与外界因素无关,故D错误。
故选B。
7. 如图所示的理想变压器,原、副线圈的匝数之比为2:1,在副线圈的一端有阻值为10R的定值电阻和内阻为R的电动机,原线圈接上正弦交流电。当开关K与1接通,通过定值电阻的电流为I;当开关K与2接通,电动机的效率为80%。下列说法正确的是( )
A. 原线圈的路端电压为10IR
B. 开关K与2接通后,电动机两端的电压小于10IR
C. 开关K与2接通后,电动机的电流为2I
D. 开关K与2接通后,电动机的机械功率为32I²R
【答案】C
【解析】
【详解】B.电动机两端的电压为,故B错误;
A.原线圈的电压为,故A错误;
C.对电动机
解得,故C正确;
D.电动机的机械功率为,故D错误。
故选C。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示,用两根不可伸长的绝缘轻绳a、b将通电导线ABCD悬挂于天花板上,通电导线置于方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,AB段、CD段与水平方向的夹角均为。已知,,轻绳a、b竖直,BC水平,导线中通有自A向D大小为I的电流,导线的质量为m,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 通电导线所受安培力的大小为
B. 通电导线所受安培力的大小为
C. 每根绝缘轻绳所受拉力的大小为
D. 每根绝缘轻绳所受拉力的大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.通电导线的有效长度为
通电导线所受安培力的大小,A正确,B错误;
CD.由左手定则知,导线所受安培力的方向竖直向下,由平衡条件得
联立各式解得,C错误,D正确。
故选AD。
9. 如图1所示,“战绳”是在健身房中常见的一种强力减脂运动,人用手握住绳子左端,将绳拉平后沿竖直方向上下抖动,则可在绳中形成一列简谐横波。图2是健身者右手抖动绳子过程中时刻的波形,A、B两质点间距为4m,B、C两质点平衡位置的间距为1.5m,当时,质点恰好通过平衡位置,下列说法正确的是( )
A. 该波的波速可能为4m/s
B. 该波的波速可能为2.5m/s
C. 健身者右手抖动的频率可能为
D. 健身者右手抖动的频率可能为
【答案】BC
【解析】
【详解】CD.由图可知,波长
时,质点C恰好通过平衡位置,根据平移法可得
解得
所以
当时
当时,C正确,D错误;
AB.该波的波速为
当时
当时,A错误,B正确。
故选BC。
10. 如图所示的玻璃砖,、,边长为。一束激光以与边的夹角为从边上的点射入,折射光线到达边上的中点E。已知反向延长线的夹角为,且,光在真空中传播速度为。下列说法正确的是( )
A. 此激光在D点的入射角为
B. 玻璃砖的折射率为
C. 激光从D到E的传播距离为
D. 激光从D到E的传播时间为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由几何关系可得光在D点的入射角为, 故A错误;
B.由几何关系可得光在D点入射后的折射角为,由可得
所以玻璃砖的折射率为,故B正确;
C.对于直角三角形ABC,因为边长为,所以边长BC的长度为2L,E是BC的中点,则
由几何关系可得
则
在三角形BDE内根据正弦定理得
代入数据解得,故C错误;
D.由
解得激光在玻璃砖内的速度为
所以激光从D到E的传播时间为
代入数据解得,故D正确。
故选BD。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某实验小组设计了如图所示的实验电路,来测量电源的电动势和内阻,实验器材有:待测电源,阻值为R0的定值电阻,内阻极大的电压表,总阻值为R且阻值均匀的半圆形变阻器,可指示滑片转过角度θ的刻度盘,开关、导线若干。回答下列问题:
(1)合上开关,滑片在逆时针转动的过程中,电源内阻的功率__________(填“增大”或“减小”)。
(2)在实验中转动滑片,改变角度θ(弧度制),测量相应的定值电阻R0的电压U,以θ为纵坐标,为横坐标,作出图像如图所示,已知图像的斜率为k,纵截距为,则电源的电动势为E=___________,内阻r=____________。
【答案】(1)增大 (2) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
合上开关,滑片在逆时针转动的过程中,半圆形变阻器阻值减小,则回路电流增大,故电源内阻的功率增大。
【小问2详解】
[1][2]角度θ所对应的电阻
根据闭合电路欧姆定律有
整理得
可知图像斜率
解得
图像纵截距
解得
12. 某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,所用的实验装置如图1所示。
(1)图1的②处固定的元件是__________(填选项序号)。
A. 单缝 B. 双缝 C. 滤光片
(2)若用激光替代灯泡作为光源,则除灯泡、凸透镜外,光具座上还可以撤除的元件有________(填元件的名称)。
(3)实验测得双缝到光屏之间的距离,双缝之间的距离,实验得到明暗相间的条纹,转动手轮,当分划板的中心刻线对准第条亮条纹的中心时示数,当分划板的中心刻线对准第条亮条纹的中心时的示数如图2所示,则_________mm。
(4)入射光的波长_________m(结果保留2位有效数字)。
(5)若测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图3所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距时,测量值_________(填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
【答案】(1)A (2)滤光片和单缝
(3)17.7 (4)
(5)大于
【解析】
【小问1详解】
图1中的①处是滤光片,②处固定的元件是单缝,③处是双缝。
故选A。
【小问2详解】
用激光替代灯泡作为光源,由于激光是频率单一的单色光,并具有良好的平行度,故不需要凸透镜、滤光片和单缝。
【小问3详解】
根据游标卡尺的读数规则,位置读数为
【小问4详解】
相邻明条纹中心之间的间距
根据
解得
【小问5详解】
若测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,则在这种情况下测量干涉条纹的间距时,条纹是倾斜的,偏大,测量值大于实际值。
13. 氡()是一种天然的放射性元素,氡核发生衰变后变成钋核(),氡的衰变规律如图所示。已知核质量为,核质量为,粒子的质量为,原子质量单位相当于的能量。
(1)写出衰变方程;
(2)原子核衰变为的过程中释放的能量为多少;
(3)假设一块矿石中含有的,经过19天后,还剩多少。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据质量数和电荷数守恒可得衰变方程为
【小问2详解】
上述衰变过程的质量亏损为
释放的能量为
【小问3详解】
由图可知,的半衰期为
剩余的质量为
14. 某家用轿车的一个轮胎充入空气后容积为0.06m³,胎压为2个标准大气压,温度为27℃。已知1个标准大气压为,轮胎内空气可视为理想气体且轮胎容积可视为不变。
(1)当轮胎内空气温度变为37℃,胎内空气的压强将变为多少Pa?(结果保留2位有效数字)
(2)已知0℃、1个标准大气压下的空气密度为1.3kg/m³,则该轮胎内空气质量为多少?(结果保留2位有效数字)
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知,初始状态下轮胎内气体压强为
温度为
体积为
变化后的温度为
设此时轮胎内气体压强为,因为轮胎容积可视为不变,则由查理定律得
代入数据解得
【小问2详解】
0℃变换为热力学温度为
设轮胎内空气在0℃、1个标准大气压下的体积为,由理想气体状态方程得
代入数据解得
所以轮胎内空气的质量为
15. 如图所示,CD、EF是两条固定在绝缘水平面内阻值可忽略、间距为L的光滑平行金属导轨,导轨上放置着质量为m的绝缘棒b。水平导轨左端与一弯曲的光滑导轨平滑连接(弯曲轨道电阻不计),弯曲轨道上端接有一阻值为R的电阻,水平导轨所在区域存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。将一阻值为2R、质量为3m的导体棒a从弯曲轨道上距离水平导轨高为h处由静止释放,经过一段时间后两棒发生弹性碰撞,绝缘棒b从导轨右侧水平飞出后,恰好落在水平地面上的线上。水平导轨与水平地面之间的高度差为2h,直线与直线DF之间的水平距离为h,重力加速度为,棒a、b始终与导轨垂直且接触良好,不计空气阻力。求:
(1)两棒碰撞后瞬间各自的速度大小;
(2)两棒碰撞前,导体棒a在水平导轨上运动的位移大小;
(3)两棒碰撞前,电阻R上产生的焦耳热。
【答案】(1),
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
两棒碰撞后,绝缘棒先在水平导轨上做匀速直线运动,离开导轨后做平抛运动,设两棒碰撞后瞬间各自的速度分别为和,由平抛运动规律得,
联立各式解得
设a棒碰撞前的速度为,两棒发生弹性碰撞时,由动量守恒定律和能量守恒定律得,
联立各式解得,
【小问2详解】
设导体棒刚进入水平导轨的速度为,由机械能守恒定律得
解得
导体棒切割磁感线时,有
导体棒所受安培力为
由动量定理得
即
解得
【小问3详解】
两棒碰撞前,回路中产生的总焦耳热
电阻上产生的焦耳热
解得
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