精品解析：广东汕尾市2025-2026学年度第二学期期末教学质量监测高二物理试题

2025-2026学年度第二学期期末教学质量监测 高中二年级物理 本试题共6页，考试时间75分钟，满分100分 注意事项： 1、答题前，考生先将自己的信息填写清楚、准确，将条形码准确粘贴在条形码粘贴处。 2、请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效。 3、答题时请按要求用笔，保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不得使用涂改液、修正带、刮纸刀。考试结束后，请将本试题及答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 2025年11月我国第四代核能系统——“钍基熔盐堆”在全球首次实现堆内钍（Th）铀（U）核燃料转换，相关核反应方程可简化为，则方程中的是（ ） A. B. C. D. 2. 下列电磁波按频率由高到低的顺序排列正确的是（ ） A. X射线、微波、红外线、可见光 B. 射线、紫外线、可见光、红外线 C. 微波、红外线、可见光、紫外线 D. 射线、红外线、可见光、紫外线 3. 如图所示为电磁炉的结构示意图，电磁炉使用交变电流供电，并通过其内部的转换装置产生高频电压，再通过底盘的铜制线圈产生迅速变化的磁场。下列关于电磁炉加热食物的原理说法正确的是（ ） A. 主要利用铁质锅锅底中涡流的热效应 B. 主要利用陶瓷玻璃面板中涡流的热效应 C. 主要利用通电线圈中高频电流的热效应 D. 主要利用高频电磁波的能量直接加热食物 4. 如图所示，水平面内两平行导轨间距为，金属杆ab静止在导轨上并与导轨垂直，匀强磁场的磁感应强度为，方向与导轨平面成角且与ab垂直。已知通过的电流为，则ab所受安培力大小和摩擦力大小为（ ） A. ， B. ， C. ， D. ， 5. 如图所示，将玻璃瓶开口向下缓慢压入水中，若水温均匀且恒定，瓶内空气无泄漏，瓶壁导热性能良好，不计气体分子间的相互作用。则被淹没的玻璃瓶在缓慢下降过程中，瓶内的空气（ ） A. 吸收热量，内能变大 B. 吸收热量，内能不变 C. 放出热量，内能变小 D. 放出热量，内能不变 6. 如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比，电阻，电流表和电压表均为理想电表。若原线圈输入如图乙所示的正弦交流电，则下列说法正确的是（ ） A. 电压表的示数为 B. 电流表的示数为 C. 电阻在内消耗的电能为 D. 输入电压的表达式 7. 如图甲所示，由同种规格的电阻丝制成的闭合线圈，处在垂直于线圈平面的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示，取垂直于线圈平面向外为磁感应强度正方向，顺时针方向为感应电流正方向，水平向右为安培力正方向。则下列关于线圈中的感应电流、线圈边所受的安培力随时间变化的关系图像，可能正确的是（ ） A. B. C. D. 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。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. 关于图中呈现的信息，下列说法正确的有（ ） A. 云母片上石蜡熔化区域的形状反映了非晶体的各向异性 B. 玻尔的原子理论可以解释氢原子光谱分立、不连续的现象 C. 大量气体分子整体的速率分布遵从一定的统计规律，且分布曲线与温度有关 D. 放射性元素的半衰期是大量原子核衰变的统计规律，不适用于少量原子核 9. 如图所示，在光电效应实验中，某同学用甲、乙、丙三种光照射同一光电管得到了三条光电流与电压之间的关系曲线。则关于三种光的频率、三次实验中光电子的最大初动能的大小关系正确的有（ ） A. B. C. D. 10. 如图为某同步加速器的简化模型，M、N板间有加速电场，外部存在垂直于纸面向里的匀强磁场。质量为、电荷量为的带电粒子以初速度从M板的小孔进入两板间，经加速后在磁场中沿图示方向做圆周运动。已知加速电压为，粒子做圆周运动的半径始终保持为，且远大于板间距离。不计粒子重力、粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射，不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应，下列说法正确的有（ ） A. 该粒子带正电 B. 第次加速后，粒子的速度大小为 C. 第次加速后，磁场的磁感应强度大小应为 D. 第周内，粒子做圆周运动的周期为 三、非选择题：本大题共5小题，共54分。 11. 请完成下列实验设计和分析。 （1）用图甲所示的可拆变压器探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，实验中应选用______（选填“直流”或“低压交流”）电源。某次实验选取了匝数匝和匝的线圈，测量结果如表1所示，根据测量数据可判断连接电源的是_______（选填“”或“”）线圈。 表1 1.80 2.80 3.80 4.00 6.01 8.02 （2）如图乙所示，通过观察磁体插拔螺线管时电流计指针的偏转现象，某实验小组猜想“磁极朝向”和“磁体运动方向”是影响感应电流方向的两个因素，两因素可组成四种不同的实验操作方案，由此设计如表2所示的实验记录表格。表格中未写明的操作①应为____________；操作②应为____________。由于我们看不见感应电流的方向，因此实验前需要探究所用电流计_______方向与通入电流方向的关系。 表2 操作方案 N极朝下插入线圈 ① ② S极朝下从线圈中拔出 感应电流方向 12. 在“利用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，某同学的操作步骤如下： ①取一定量的无水酒精和油酸，配制成一定浓度的油酸酒精溶液； ②用滴管在量筒中滴入1滴该溶液，测出它的体积； ③在水平放置的浅盘中倒入适量的水，水面稳定后将适量的痱子粉均匀地轻撒在水面上； ④用滴管将1滴油酸酒精溶液轻轻滴入水面中央； ⑤待油膜形状稳定后，将带有网格线的透明盖板放在浅盘上，描出油膜形状，估算油膜面积； ⑥洗净浅盘，擦去盖板上的油膜轮廓线，重复实验2~3次； ⑦处理实验数据，并分析误差。 请回答下列问题： （1）上述步骤中，存在明显错误的一个是_______（填步骤前的序号），正确的操作是__________________________。 （2）在正确操作后获得如图所示的油膜轮廓线，已知小正方形方格的边长为，则油膜的面积为_______；经测算，1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积约为，则本次实验估测的油酸分子直径为______（结果保留两位有效数字）。 （3）实验中稀释油酸的目的是_________________________。 （4）误差分析：某次实验撒的痱子粉过多，则计算得到的油酸分子直径将______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 13. 如图甲所示，竖直放置的汽缸内壁光滑，横截面积，活塞的质量，厚度不计。在两处设有限制装置，使活塞只能在之间运动，下方汽缸的容积，之间的容积为。开始时活塞停在处，缸内气体的压强，温度，现缓慢加热缸内的气体至温度为，在此过程中活塞缓慢移动到处。已知外界大气压强，取重力加速度。 （1）求活塞刚离开处时气体的温度； （2）求缸内气体最后的压强； （3）在图乙中画出整个过程的图线（用箭头表示变化方向）。 14. 电子的发现源自对阴极射线的研究，汤姆孙设计了如图所示的装置测定电子的比荷。真空玻璃管内，阴极发出的阴极射线经其与阳极之间的高电压加速后，形成一束电子流，若不施加任何场，电子将沿图中虚线经点打在荧光屏的点；若在图示的圆形区域内施加一个方向垂直于纸面、磁感应强度为的匀强磁场，电子将打在荧光屏的点；再在平行极板间施加电压，电子又重新打在荧光屏的点。已知极板长度为，板间距为，圆形磁场区域半径为，圆心与两极板中心重合于点，与的距离为，磁场使电子束偏转的角度为（单位：弧度）。求： （1）经K、A电极加速后电子的速度大小v； （2）所加磁场的方向以及电子的比荷； （3）只施加磁场时，电子从进入磁场区域至打在点所经历的时间。 15. 为实现月球探测器月面软着陆，研究团队设计了一种电磁阻尼缓冲装置，其原理如图甲所示，装置分为两部分，①缓冲滑块：由高强度绝缘材料制成，内侧绕有单匝闭合矩形线圈，线圈总电阻为，边长为；②探测器主体：质量为，包括光滑平行绝缘导轨MN、PQ和电磁铁（图中未画出），电磁铁能产生垂直于导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。导轨MN、PQ及线圈的边足够长。已知重力加速度为，不计摩擦阻力，缓冲滑块与地面碰撞后瞬间保持静止。某次测试中，缓冲滑块与地面碰撞时，探测器主体速度为，并开始减速。 （1）求缓冲滑块刚停止运动时，线圈所受安培力大小和探测器主体的加速度大小； （2）求探测器主体着陆时（即导轨MN、PQ触地瞬间）的速度大小； （3）如图乙所示，为加强缓冲效果，某研究组用劲度系数为的轻质弹簧将探测器主体与缓冲滑块连接开展测试，其他条件均不变。当缓冲滑块停止运动时，弹簧处于原长状态，此时探测器主体速度为，以此为计时起点，此后探测器主体位移随时间的变化如图丙所示，时刻的位移分别为，最终探测器会静止在处。已知振动过程中导轨未触及地面，且弹簧形变量为时，弹性势能为，求： （i）从至探测器最终静止，装置产生的焦耳热； （ii）在时间内，弹簧弹力的冲量大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年度第二学期期末教学质量监测 高中二年级物理 本试题共6页，考试时间75分钟，满分100分 注意事项： 1、答题前，考生先将自己的信息填写清楚、准确，将条形码准确粘贴在条形码粘贴处。 2、请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效。 3、答题时请按要求用笔，保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不得使用涂改液、修正带、刮纸刀。考试结束后，请将本试题及答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 2025年11月我国第四代核能系统——“钍基熔盐堆”在全球首次实现堆内钍（Th）铀（U）核燃料转换，相关核反应方程可简化为，则方程中的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】核反应过程遵守电荷数守恒和质量数守恒，设粒子的质量数为、电荷数为，则有， 解得， 因此是质量数为1、电荷数为0的中子。 故选C。 2. 下列电磁波按频率由高到低的顺序排列正确的是（ ） A. X射线、微波、红外线、可见光 B. 射线、紫外线、可见光、红外线 C. 微波、红外线、可见光、紫外线 D. 射线、红外线、可见光、紫外线 【答案】B 【解析】 【详解】电磁波按频率由高到低的排序为：射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波。 故选B。 3. 如图所示为电磁炉的结构示意图，电磁炉使用交变电流供电，并通过其内部的转换装置产生高频电压，再通过底盘的铜制线圈产生迅速变化的磁场。下列关于电磁炉加热食物的原理说法正确的是（ ） A. 主要利用铁质锅锅底中涡流的热效应 B. 主要利用陶瓷玻璃面板中涡流的热效应 C. 主要利用通电线圈中高频电流的热效应 D. 主要利用高频电磁波的能量直接加热食物 【答案】A 【解析】 【详解】电磁炉工作时，迅速变化的磁场在铁质锅锅底中产生涡流，实现加热食物的目的。 故选A。 4. 如图所示，水平面内两平行导轨间距为，金属杆ab静止在导轨上并与导轨垂直，匀强磁场的磁感应强度为，方向与导轨平面成角且与ab垂直。已知通过的电流为，则ab所受安培力大小和摩擦力大小为（ ） A. ， B. ， C. ， D. ， 【答案】A 【解析】 【详解】磁场与电流方向垂直，则安培力 安培力方向垂直于电流和磁场组成的平面，将安培力分解，则有 故选A。 5. 如图所示，将玻璃瓶开口向下缓慢压入水中，若水温均匀且恒定，瓶内空气无泄漏，瓶壁导热性能良好，不计气体分子间的相互作用。则被淹没的玻璃瓶在缓慢下降过程中，瓶内的空气（ ） A. 吸收热量，内能变大 B. 吸收热量，内能不变 C. 放出热量，内能变小 D. 放出热量，内能不变 【答案】D 【解析】 【详解】题目说明不计瓶内气体分子间相互作用，因此瓶内空气可视为理想气体，理想气体的内能仅由温度决定。由于水温均匀恒定、瓶壁导热良好，瓶内空气温度始终与水温相等，温度不变，因此瓶内空气内能不变。 玻璃瓶缓慢下降过程中，深度增大，瓶内空气的压强随水的压强增大而增大。根据玻意耳定律可知，压强增大则瓶内空气体积减小，说明外界对气体做功，根据热力学第一定律 其中，，则，即瓶内空气放出热量。 故选D。 6. 如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比，电阻，电流表和电压表均为理想电表。若原线圈输入如图乙所示的正弦交流电，则下列说法正确的是（ ） A. 电压表的示数为 B. 电流表的示数为 C. 电阻在内消耗的电能为 D. 输入电压的表达式 【答案】C 【解析】 【详解】A．从图乙可得，原线圈输入电压的最大值 有效值为 根据理想变压器电压与线圈匝数之比的关系有 解得副线圈电压 电压表测量副线圈电压有效值，示数为5 V，故A错误； B．副线圈电流为 根据理想变压器电流与线圈匝数之比的关系有 代入数据解得 电流表测量原线圈电流，示数为0.5 A，故B错误； C．电阻1 s内消耗的电能为，故C正确； D．由图可知周期为0.02s，输入电压的瞬时表达式为，故D错误。 故选C。 7. 如图甲所示，由同种规格的电阻丝制成的闭合线圈，处在垂直于线圈平面的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示，取垂直于线圈平面向外为磁感应强度正方向，顺时针方向为感应电流正方向，水平向右为安培力正方向。则下列关于线圈中的感应电流、线圈边所受的安培力随时间变化的关系图像，可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】AB．根据法拉第电磁感应定律，感应电动势为 则图像的斜率与线框面积的乘积代表感应电动势，可见、、时，感应电动势最大，感应电流最大；、时，感应电动势为0，感应电流为0。 根据楞次定律可知，、电流沿顺时针方向，电流沿逆时针方向，故A错误，B正确； C．由图乙可知 求导可知 ab边安培力大小为 可见F的变化周期为，故C错误； D．根据电流方向及左手定则可知，时间内，ab边安培力方向向右，F为正，故D错误； 故选B。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。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. 关于图中呈现的信息，下列说法正确的有（ ） A. 云母片上石蜡熔化区域的形状反映了非晶体的各向异性 B. 玻尔的原子理论可以解释氢原子光谱分立、不连续的现象 C. 大量气体分子整体的速率分布遵从一定的统计规律，且分布曲线与温度有关 D. 放射性元素的半衰期是大量原子核衰变的统计规律，不适用于少量原子核 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．云母片上石蜡熔化区域的形状呈椭圆形，表明云母沿不同方向的导热性能不同，说明云母是晶体，不是非晶体，故A错误； B．玻尔的原子理论可以解释氢原子光谱分立、不连续的现象，B正确； C．大量气体分子整体的速率分布遵从一定的统计规律，且分布曲线与温度有关，温度越高，速率大的分子占的比例越大，C正确； D．放射性元素的半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对大量的原子核适用，不适用于少量原子核，D正确。 故选BCD。 9. 如图所示，在光电效应实验中，某同学用甲、乙、丙三种光照射同一光电管得到了三条光电流与电压之间的关系曲线。则关于三种光的频率、三次实验中光电子的最大初动能的大小关系正确的有（ ） A. B. C. D. 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．根据 入射光的频率越高，对应的遏止电压越大。甲光、乙光的遏止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等；丙光的遏止电压最大，所以丙的频率最大，故，故A正确，B错误； CD．根据可知，甲光、乙光对应的光电子最大初动能相等，且小于丙光的光电子最大初动能，则，故C正确，D错误。 故选AC。 10. 如图为某同步加速器的简化模型，M、N板间有加速电场，外部存在垂直于纸面向里的匀强磁场。质量为、电荷量为的带电粒子以初速度从M板的小孔进入两板间，经加速后在磁场中沿图示方向做圆周运动。已知加速电压为，粒子做圆周运动的半径始终保持为，且远大于板间距离。不计粒子重力、粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射，不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应，下列说法正确的有（ ） A. 该粒子带正电 B. 第次加速后，粒子的速度大小为 C. 第次加速后，磁场的磁感应强度大小应为 D. 第周内，粒子做圆周运动的周期为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据左手定则：磁场垂直纸面向里，洛伦兹力指向圆心，结合粒子运动方向可判断，该粒子带正电，故A正确； B．对k次加速过程用动能定理有 解得，故B错误； C．粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力有 解得，故C错误； D．圆周运动周期 解得，故D正确； 故选AD。 三、非选择题：本大题共5小题，共54分。 11. 请完成下列实验设计和分析。 （1）用图甲所示的可拆变压器探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，实验中应选用______（选填“直流”或“低压交流”）电源。某次实验选取了匝数匝和匝的线圈，测量结果如表1所示，根据测量数据可判断连接电源的是_______（选填“”或“”）线圈。 表1 1.80 2.80 3.80 4.00 6.01 8.02 （2）如图乙所示，通过观察磁体插拔螺线管时电流计指针的偏转现象，某实验小组猜想“磁极朝向”和“磁体运动方向”是影响感应电流方向的两个因素，两因素可组成四种不同的实验操作方案，由此设计如表2所示的实验记录表格。表格中未写明的操作①应为____________；操作②应为____________。由于我们看不见感应电流的方向，因此实验前需要探究所用电流计_______方向与通入电流方向的关系。 表2 操作方案 N极朝下插入线圈 ① ② S极朝下从线圈中拔出 感应电流方向 【答案】（1） ①. 低压交流 ②. （2） ①. N极朝下（或S极朝上）从线圈中拔出 ②. S极朝下（或N极朝上）插入线圈 ③. 指针偏转 【解析】 【小问1详解】 [1]变压器的工作原理是互感现象，只有通入交流电才能产生变化的磁通量，使副线圈感应出电压，且实验为了安全需选用低压交流电源； [2] 实际变压器存在漏磁、能量损耗，副线圈电压会小于理想变压器的理论值（理想满足）。已知 分析数据：若接电源（原线圈），副线圈​的电压理论值为，实际​分别为1.80<2.00、2.80<3.005、3.80<4.01，符合“副线圈电压小于理论值”的规律，因此接电源的是。 【小问2详解】 [1][2]实验的两个影响因素是磁极朝向和运动方向，共需要4种组合：N极朝下插入、N极朝下拔出、S极朝下插入、S极朝下拔出。表格已有第一个操作“N极朝下插入”、第四个操作“S极朝下拔出”，因此①N极朝下（或S极朝上）从线圈中拔出，②S极朝下（或N极朝上）插入线圈。 [3] 实验中无法直接观察感应电流方向，需要通过电流计指针偏转判断电流方向，因此实验前需要先探究电流计指针偏转方向与通入电流方向的关系。 12. 在“利用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，某同学的操作步骤如下： ①取一定量的无水酒精和油酸，配制成一定浓度的油酸酒精溶液； ②用滴管在量筒中滴入1滴该溶液，测出它的体积； ③在水平放置的浅盘中倒入适量的水，水面稳定后将适量的痱子粉均匀地轻撒在水面上； ④用滴管将1滴油酸酒精溶液轻轻滴入水面中央； ⑤待油膜形状稳定后，将带有网格线的透明盖板放在浅盘上，描出油膜形状，估算油膜面积； ⑥洗净浅盘，擦去盖板上的油膜轮廓线，重复实验2~3次； ⑦处理实验数据，并分析误差。 请回答下列问题： （1）上述步骤中，存在明显错误的一个是_______（填步骤前的序号），正确的操作是__________________________。 （2）在正确操作后获得如图所示的油膜轮廓线，已知小正方形方格的边长为，则油膜的面积为_______；经测算，1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积约为，则本次实验估测的油酸分子直径为______（结果保留两位有效数字）。 （3）实验中稀释油酸的目的是_________________________。 （4）误差分析：某次实验撒的痱子粉过多，则计算得到的油酸分子直径将______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】（1） ①. ② ②. 用滴管在量筒中滴入多滴（或滴）该溶液，并记录总体积与总滴数（或滴入一定体积该溶液并记录滴数） （2） ①. 59 ②. （3）尽可能使（或确保）油酸在水面形成单分子层油膜 （4）偏大 【解析】 【小问1详解】 [1][2] 错误步骤是② 正确操作是用滴管在量筒中滴入多滴（或滴）该溶液，并记录总体积与总滴数（或滴入一定体积该溶液并记录滴数）。 【小问2详解】 [1]超过半格算1格，不足半格舍去，数得总格子数约为59格，面积为 [2] 油酸分子直径为 【小问3详解】 稀释油酸的目的：降低油酸浓度，减小一滴溶液中纯油酸的体积，使油酸在水面上充分散开，便于形成单分子油膜，方便测量油膜面积。 【小问4详解】 痱子粉过多时，油酸无法充分散开，测得的油膜面积S偏小，由可知，V不变，S偏小，则计算得到的直径偏大。 13. 如图甲所示，竖直放置的汽缸内壁光滑，横截面积，活塞的质量，厚度不计。在两处设有限制装置，使活塞只能在之间运动，下方汽缸的容积，之间的容积为。开始时活塞停在处，缸内气体的压强，温度，现缓慢加热缸内的气体至温度为，在此过程中活塞缓慢移动到处。已知外界大气压强，取重力加速度。 （1）求活塞刚离开处时气体的温度； （2）求缸内气体最后的压强； （3）在图乙中画出整个过程的图线（用箭头表示变化方向）。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 从初始至活塞刚离开处，气体体积不变，由查理定律，有 活塞刚离开处时，受力平衡，有 又 代入数据，联立解得 【小问2详解】 从初始至温度为，由理想气体状态方程，有 代入数据解得 【小问3详解】 如图所示 14. 电子的发现源自对阴极射线的研究，汤姆孙设计了如图所示的装置测定电子的比荷。真空玻璃管内，阴极发出的阴极射线经其与阳极之间的高电压加速后，形成一束电子流，若不施加任何场，电子将沿图中虚线经点打在荧光屏的点；若在图示的圆形区域内施加一个方向垂直于纸面、磁感应强度为的匀强磁场，电子将打在荧光屏的点；再在平行极板间施加电压，电子又重新打在荧光屏的点。已知极板长度为，板间距为，圆形磁场区域半径为，圆心与两极板中心重合于点，与的距离为，磁场使电子束偏转的角度为（单位：弧度）。求： （1）经K、A电极加速后电子的速度大小v； （2）所加磁场的方向以及电子的比荷； （3）只施加磁场时，电子从进入磁场区域至打在点所经历的时间。 【答案】（1） （2）磁场方向垂直于纸面向里； （3） 【解析】 【小问1详解】 设电子质量为，电荷量为。同时施加电场和磁场时，电子不偏转。 电子受力平衡，有 又极板间电场强度 联立解得 【小问2详解】 由题意可知，电子在圆形区域内向下偏转，即所受洛伦兹力方向向下，由左手定则可知磁场方向垂直于纸面向里，电子在圆形磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有 由几何关系可知 联立解得比荷 【小问3详解】 电子在磁场中经历的时间 又 离开磁场后，设电子做匀速直线运动的位移为。则有几何关系 又 且 解得 15. 为实现月球探测器月面软着陆，研究团队设计了一种电磁阻尼缓冲装置，其原理如图甲所示，装置分为两部分，①缓冲滑块：由高强度绝缘材料制成，内侧绕有单匝闭合矩形线圈，线圈总电阻为，边长为；②探测器主体：质量为，包括光滑平行绝缘导轨MN、PQ和电磁铁（图中未画出），电磁铁能产生垂直于导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。导轨MN、PQ及线圈的边足够长。已知重力加速度为，不计摩擦阻力，缓冲滑块与地面碰撞后瞬间保持静止。某次测试中，缓冲滑块与地面碰撞时，探测器主体速度为，并开始减速。 （1）求缓冲滑块刚停止运动时，线圈所受安培力大小和探测器主体的加速度大小； （2）求探测器主体着陆时（即导轨MN、PQ触地瞬间）的速度大小； （3）如图乙所示，为加强缓冲效果，某研究组用劲度系数为的轻质弹簧将探测器主体与缓冲滑块连接开展测试，其他条件均不变。当缓冲滑块停止运动时，弹簧处于原长状态，此时探测器主体速度为，以此为计时起点，此后探测器主体位移随时间的变化如图丙所示，时刻的位移分别为，最终探测器会静止在处。已知振动过程中导轨未触及地面，且弹簧形变量为时，弹性势能为，求： （i）从至探测器最终静止，装置产生的焦耳热； （ii）在时间内，弹簧弹力的冲量大小。 【答案】（1）； （2） （3）（i）；（ii） 【解析】 【小问1详解】 矩形线圈产生的感应电动势 线圈中的电流 线圈所受安培力大小 解得 根据牛顿第三定律和牛顿第二定律，有， 解得 【小问2详解】 由于导轨与线圈足够长，所以着陆时探测器主体已经匀速运动，设此时安培力为。 探测器主体受力平衡有 又，， 解得 【小问3详解】 （i）由能量守恒定律 得 （ii）取竖直向上为正方向，时间内，假设弹力冲量为正，由动量定理，有， 又，，， 联立解得 解得弹力冲量大小 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $