精品解析：2026届湖北省荆州市石首市高三下学期4月调研模拟考试物理试卷

高三（4月）调研模拟考试 物理 本试卷满分100分，考试用时75分钟。 注意事项： 1、答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2、选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3、非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4、考试结束后，请将答题卡上交。 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 当前国际核材料安全备受重视，我国坚持和平利用核能，积极维护全球核安全秩序。核电站的核心反应为。关于该反应，下列说法正确的是（ ） A. 该反应属于原子核的α衰变 B. 核反应方程中的X是质子 C. 反应过程满足电荷数守恒与质量数守恒 D. 铀核的半衰期会随环境温度升高而增大 2. 如图所示，在动车轨道旁每隔50m会有一根为动车组输电的电线杆。将手机摄像头贴在车窗上，打开手机内置光传感器，当列车经过电线杆时，手机记录的光照强度（简称照度）会明显减小。若动车做直线运动，一段时间内手机记录的照度随时间变化如下图，分析可知（ ） A. 时间内动车处于静止状态 B. 时间内动车做减速运动 C. 时间内动车的位移为400m D. 时刻的速度比时刻的速度小 3. 我国正在规划对某近地小行星实施“伴飞—撞击—伴飞”的动能撞击演示验证任务。若一小行星绕太阳运动的轨道半长轴为1.2AU，离心率为0.5。地球绕太阳的轨道视作圆轨道，半径为1AU，周期为1年。现计划对该小行星实施动能撞击任务，撞击器迎面撞击小行星。则（ ） A. 该小行星绕太阳公转的周期小于1年 B. 该小行星的运行速度始终大于地球 C. 被撞击之后，小行星的轨道半长轴会变长 D. 被撞击之后，小行星的公转周期会变短 4. 图为街头变压器通过降压给用户供电的示意图，变压器的输入电压恒定不变。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用表示，变阻器接入电路的电阻代表用户的总电阻。如果不考虑变压器上的能量损失，将各电表均视为理想电表，则当增大时（ ） A. 三个电压表的示数均增大 B. 电流表示数减小、示数增大 C. 输电线消耗的功率减小 D. 变压器的输入功率保持不变 5. 如图所示，带电小球A用绝缘轻绳悬挂于O点，现把另一带电小球B从无穷远处沿水平方向缓慢移至A球原来所在的位置，此时轻绳偏角为。已知A球重力为，轻绳长度为，下列说法正确的是（ ） A. 绳子拉力大小为 B. AB两球之间的作用力为 C. AB两球之间的作用力为 D. AB两球之间的作用力为 6. 如图所示，在水平面上，劲度系数的轻弹簧右端固定，左端连接一个质量为的小物块，最初物块静止在O点，此时弹簧处于原长。一质量为的子弹以的初速度水平向右射入物块（时间极短），之后二者一起运动。已知物块与水平面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取，弹簧始终在弹性限度内。小物块到达右边最远处与O点的距离为（ ） A. 1 m B. 0.8 m C. 0.6 m D. 0.4 m 7. 某同学想利用光学知识鉴定翡翠手镯品质，查阅资料得知翡翠折射率与品质对应关系如表： 翡翠品质 折射率范围 高档 中档 低档 一手镯内半径为3R，外半径为5R。一束单色光平行于轴线MN水平入射，入射点到轴线的高度，光线进入翡翠后射向内圆面，对应的角度。已知，，通过计算判断该翡翠的品质等级为（ ） A. 高档翡翠，品质优良 B. 中档翡翠，品质一般 C. 低档翡翠，品质较差 D. 条件不足，无法判断 8. 关于电场和磁场的基本性质，下列说法正确的是（ ） A. 电场线一定与带电粒子在电场中运动的轨迹相重合 B. 某点电势的高低跟放在该点试探电荷的电荷量无关 C. 洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向始终垂直 D. 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期跟轨道半径有关 9. 一列简谐波沿x轴传播，在时刻的波形如图所示，此时P、Q两质点的位移分别为，，已知P、Q第二次达到最大速度的时间差为0.5 s，则这列波的传播方向与传播速度可能为（ ） A. 沿x轴正方向传播， B. 沿x轴负方向传播， C. 沿x轴正方向传播， D. 沿x轴负方向传播， 10. 如图所示，在平面直角坐标系内，第二象限存在沿x轴正方向的匀强电场，场强大小为，第一、四象限存在垂直于坐标平面向外的足够大匀强磁场，磁感应强度为。两个带电量均为、质量分别为、的粒子和，分别从第二象限的、同时由静止释放，均从轴上的同一点垂直轴进入磁场。若粒子在第一象限的轨迹为四分之一圆弧，且、两粒子在第一象限中运动的时间相等，不计粒子重力及相互作用，下列说法正确的是（ ） A. 粒子在磁场中运动的轨迹半径为 B. 、两粒子经过点时的速度之比为 C. 粒子在电场中加速的距离为 D. 、两粒子进入第三象限的时间差为 二、非选择题：本题共5小题，共60分。 11. 某兴趣小组用手机拍摄了一段小球斜上抛运动视频，并利用Tracker视频分析软件按帧获取的小球位置（如图甲）。取运动过程的某点为原点，水平向右为轴正方向，竖直向上为轴正方向，建立坐标系。经软件分析得到实际位置坐标、图像及对应的拟合曲线方程（如图乙）。 （1）本实验中，为了减小误差，应选择的小球是________ A. 直径为1 cm的木球 B. 直径为1 cm的钢球 C. 直径为2 cm的钢球 （2）由图乙可知，在原点处小球的速度与轴正方向夹角的正切值为________，小球的加速度大小为________； （3）视频在1 s内记录的画面数量叫做“帧率”，单位为赫兹（Hz），分析可知该视频的帧率最接近。 A. 15 Hz B. 30 Hz C. 60 Hz 12. 2026年4月，国家发布了充电宝新规，对充电宝的功能和安全标准提出了更高要求。甲同学准备测量某款旧充电宝的电动势与内阻，经查阅资料后获悉，充电宝电动势稳定，大约为5 V，内阻大约为0.3 Ω，该同学设计了图一所示电路。其中： 电压表V（量程为3 V，内阻为3 kΩ） 电流表A（量程为0.6 A，内阻约为0.1 Ω） 电阻箱 滑动变阻器（最大阻值为20 Ω） 定值电阻 一个开关及导线若干 （1）为了将电压表的量程扩大为原来的两倍，需要把电阻箱的阻值调为________Ω。 （2）调节滑动变阻器，该同学得到多组电压表与电流表的读数，以电压表读数为纵坐标，电流表读数为横坐标，作出图线如图二，则该充电宝的电动势________V，内阻________Ω。（结果均保留2位有效数字） 13. 神舟十八号载人飞船带回太空样品55种，某兴趣小组设计以下方案对某样品进行分析，实验装置如图所示。气缸水平放置时，活塞与气缸底部的距离为（如图甲）；气缸活塞朝上竖直放置时，活塞向气缸底部移动了（如图乙）。已知大气压强为，活塞质量为、横截面积为，重力加速度为且满足，活塞与气缸之间无摩擦且不漏气，不考虑气体温度的变化。 （1）图乙中气体的压强； （2）求该样品的体积。 14. 学校开展趣味体育活动，同学们进行“鼓动人心”的颠球游戏。十根细绳均匀分布在鼓身周围，初始时十个人均施加大小为，方向与竖直方向成角的力，让鼓向上匀加速。鼓上升时恰与静止的小球相碰，球被向上以某一初速度弹出。已知鼓的质量为，球的质量为，二者的碰撞时间极短且无机械能损失，每次接球点都在相同的高度，不计空气阻力，，求： （1）与球碰撞前，鼓的加速度大小； （2）鼓上升过程中，人对鼓做的功； （3）碰后瞬间球的速度大小。 15. 我国第三艘航母福建舰配备了先进的电磁弹射系统。如图是一种简化的电磁弹射模型：直流电源的电动势为，电容器的电容为，两条相距的固定光滑导轨，水平置于磁感应强度为的匀强磁场中。现将一质量为，电阻为的金属棒垂直静置于导轨左端，并与两导轨接触良好。先将开关置于1让电容器充电，充电结束后，将质量为的绝缘模型飞机锁定在金属棒上。再将置于2，金属棒与飞机被一起向右弹出，先加速后匀速，到达轨道右端时金属棒迅速停下并与飞机解除锁定，飞机完成弹射起飞。不计导轨和电路其他部分的电阻，求： （1）弹射过程中，模型飞机的最大加速度； （2）当多大时，飞机的最终速度最大，最大速度为多少？ （3）若弹射过程中飞机运动的总位移为，所受空气阻力大小与其速度的关系为（为常量），则飞机的起飞速度是多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高三（4月）调研模拟考试 物理 本试卷满分100分，考试用时75分钟。 注意事项： 1、答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2、选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3、非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4、考试结束后，请将答题卡上交。 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 当前国际核材料安全备受重视，我国坚持和平利用核能，积极维护全球核安全秩序。核电站的核心反应为。关于该反应，下列说法正确的是（ ） A. 该反应属于原子核的α衰变 B. 核反应方程中的X是质子 C. 反应过程满足电荷数守恒与质量数守恒 D. 铀核的半衰期会随环境温度升高而增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．该反应是中子轰击铀核发生的重核裂变反应，不是原子核的α衰变，故A错误； C．所有核反应都满足电荷数守恒和质量数守恒，故C正确； B．设X的质量数为A，电荷数为Z，由电荷数守恒和质量数守恒有， 解得， 所以X为中子，故B错误； D．半衰期是原子核本身的固有性质，与外界温度、压强等环境条件无关，故D错误。 故选C。 2. 如图所示，在动车轨道旁每隔50m会有一根为动车组输电的电线杆。将手机摄像头贴在车窗上，打开手机内置光传感器，当列车经过电线杆时，手机记录的光照强度（简称照度）会明显减小。若动车做直线运动，一段时间内手机记录的照度随时间变化如下图，分析可知（ ） A. 时间内动车处于静止状态 B. 时间内动车做减速运动 C. 时间内动车的位移为400m D. 时刻的速度比时刻的速度小 【答案】B 【解析】 【详解】A．时间内，多次出现照度下降即说明列车多次经过电线杆，所以动车一直在运动，不是静止状态，故A错误； B．时间内，相邻两次经过电线杆的时间间隔越来越大，不变，由于 所以速度v越来越小，因此动车做减速运动，故B正确； C．从0到，结合题意和题图可知，其经历了六个电线杆，还未到第七个电线杆，由于每两个电线杆之间的距离为50m，所以时间内动车的位移在300m到350m之间，故C错误； D．在时间内，动车经过相邻两个电线杆的时间在变长，即动车在该时间内做减速运动，速度随时间减小，因此时刻的速度大于时刻的速度，故D错误。 故选B。 3. 我国正在规划对某近地小行星实施“伴飞—撞击—伴飞”的动能撞击演示验证任务。若一小行星绕太阳运动的轨道半长轴为1.2AU，离心率为0.5。地球绕太阳的轨道视作圆轨道，半径为1AU，周期为1年。现计划对该小行星实施动能撞击任务，撞击器迎面撞击小行星。则（ ） A. 该小行星绕太阳公转的周期小于1年 B. 该小行星的运行速度始终大于地球 C. 被撞击之后，小行星的轨道半长轴会变长 D. 被撞击之后，小行星的公转周期会变短 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据开普勒第三定律（仅与中心天体太阳有关） 小行星轨道半长轴，因此小行星公转周期，故A错误； B．由万有引力提供向心力得 越大线速度越小。小行星轨道半长轴，离心率，小行星在远日点时速度最小因此远日点到太阳的距离，远日点小行星速度小于地球公转速度，并非始终大于地球，故B错误； CD．撞击后小行星公转方向的线速度减小，万有引力大于所需向心力，小行星做近心运动，轨道半长轴减小；根据开普勒第三定律，减小则公转周期减小，故C错误，D正确。 故选D。 4. 图为街头变压器通过降压给用户供电的示意图，变压器的输入电压恒定不变。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用表示，变阻器接入电路的电阻代表用户的总电阻。如果不考虑变压器上的能量损失，将各电表均视为理想电表，则当增大时（ ） A. 三个电压表的示数均增大 B. 电流表示数减小、示数增大 C. 输电线消耗的功率减小 D. 变压器的输入功率保持不变 【答案】C 【解析】 【详解】A． 变压器输入电压恒定，因此电压表示数不变；根据变压器变压规律 匝数比不变、不变，所以副线圈电压​示数也不变，故A错误； B． 当增大时，副线圈总电阻增大，​不变，由欧姆定律得副线圈电流 副线圈电流​减小，即​示数减小；再根据变流规律 得原线圈电流也减小，即示数减小，故B错误； C． 输电线​消耗的功率 减小、​不变，因此​减小，故C正确； D．变压器输入功率等于输出功率，输出功率 ​不变、减小，因此减小，输入功率也随之减小，故D错误。 故选C。 5. 如图所示，带电小球A用绝缘轻绳悬挂于O点，现把另一带电小球B从无穷远处沿水平方向缓慢移至A球原来所在的位置，此时轻绳偏角为。已知A球重力为，轻绳长度为，下列说法正确的是（ ） A. 绳子拉力大小为 B. AB两球之间的作用力为 C. AB两球之间的作用力为 D. AB两球之间的作用力为 【答案】D 【解析】 【详解】当轻绳偏角为60°时，小球A受力如图 由力学的相似三角形可知 几何关系可知 解得 可知绳子拉力大小与AB两球之间的作用力大小均为mg。 故选D。 6. 如图所示，在水平面上，劲度系数的轻弹簧右端固定，左端连接一个质量为的小物块，最初物块静止在O点，此时弹簧处于原长。一质量为的子弹以的初速度水平向右射入物块（时间极短），之后二者一起运动。已知物块与水平面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取，弹簧始终在弹性限度内。小物块到达右边最远处与O点的距离为（ ） A. 1 m B. 0.8 m C. 0.6 m D. 0.4 m 【答案】B 【解析】 【详解】子弹射入物块时，动量守恒 解得v=2m/s 之后二者一起压缩弹簧至最短时；由能量守恒定律可知 解得x=0.8m（负值已舍去） 故选B。 7. 某同学想利用光学知识鉴定翡翠手镯品质，查阅资料得知翡翠折射率与品质对应关系如表： 翡翠品质 折射率范围 高档 中档 低档 一手镯内半径为3R，外半径为5R。一束单色光平行于轴线MN水平入射，入射点到轴线的高度，光线进入翡翠后射向内圆面，对应的角度。已知，，通过计算判断该翡翠的品质等级为（ ） A. 高档翡翠，品质优良 B. 中档翡翠，品质一般 C. 低档翡翠，品质较差 D. 条件不足，无法判断 【答案】A 【解析】 【详解】入射角记为i，折射角记为r，则有 在中，由正弦定理有 解得 由折射定律得，对照表格可知，1.65≤1.67≤1.68，因此该翡翠为高档翡翠，故BCD错误、A正确。 故选A。 8. 关于电场和磁场的基本性质，下列说法正确的是（ ） A. 电场线一定与带电粒子在电场中运动的轨迹相重合 B. 某点电势的高低跟放在该点试探电荷的电荷量无关 C. 洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向始终垂直 D. 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期跟轨道半径有关 【答案】BC 【解析】 【详解】A．只有电场线为直线，且带电粒子初速度为零（或初速度方向与电场线平行）时，运动轨迹才会与电场线重合。所以并非一定与带电粒子在电场中运动的轨迹相重合，故A项错误； B．电势是电场本身的固有性质，电势高低由电场本身决定，与试探电荷的电荷量无关，故B项正确； C．根据洛伦兹力的性质，洛伦兹力方向始终垂直于速度方向和磁场方向共同决定的平面，因此洛伦兹力方向一定与粒子运动速度方向垂直，故C项正确； D．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，所以有， 整理有 所以带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与轨道半径无关，故D项错误。 故选BC。 9. 一列简谐波沿x轴传播，在时刻的波形如图所示，此时P、Q两质点的位移分别为，，已知P、Q第二次达到最大速度的时间差为0.5 s，则这列波的传播方向与传播速度可能为（ ） A. 沿x轴正方向传播， B. 沿x轴负方向传播， C. 沿x轴正方向传播， D. 沿x轴负方向传播， 【答案】AD 【解析】 【详解】从波形图可得波长 ，振幅 。质点在平衡位置时速度最大，时在波峰（速度为0），第一次到达最大速度（平衡位置）的时间为 ​，第二次到达最大速度的时间为 ，与波的传播方向无关。 时，的位移 ，由波形方程 ，得的初相位为 ，分两种情况： 情况1：波沿轴正方向传播，波动方程为  （平衡位置，最大速度）时，解得第二次到达最大速度的时间  时间差  得 ，波速  情况2：波沿轴负方向传播，波动方程为  时，解得第二次到达最大速度的时间  时间差  得 ，波速 ，故AD正确。 故选AD。 10. 如图所示，在平面直角坐标系内，第二象限存在沿x轴正方向的匀强电场，场强大小为，第一、四象限存在垂直于坐标平面向外的足够大匀强磁场，磁感应强度为。两个带电量均为、质量分别为、的粒子和，分别从第二象限的、同时由静止释放，均从轴上的同一点垂直轴进入磁场。若粒子在第一象限的轨迹为四分之一圆弧，且、两粒子在第一象限中运动的时间相等，不计粒子重力及相互作用，下列说法正确的是（ ） A. 粒子在磁场中运动的轨迹半径为 B. 、两粒子经过点时的速度之比为 C. 粒子在电场中加速的距离为 D. 、两粒子进入第三象限的时间差为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．在磁场中洛伦兹力提供向心力 a、b两个粒子在第一象限中运动的时间为，则有 由几何关系有 解得，故A错误； B．洛伦兹力提供向心力 可得 由题意可得，则 因此，故B正确； C．粒子a在电场中加速，由动能定理 a的轨迹半径，得 结合动能定理结果，可得关系 由轨迹半径公式 得 对b由动能定理可得 代入和得 解得，故C正确； D．电场中运动时间：粒子在电场做匀加速运动 得，，电场时间差 磁场中运动时间：粒子均偏转弧度进入第三象限，磁场时间 得​，，磁场时间差 总时间差，故D错误。 故选BC。 二、非选择题：本题共5小题，共60分。 11. 某兴趣小组用手机拍摄了一段小球斜上抛运动视频，并利用Tracker视频分析软件按帧获取的小球位置（如图甲）。取运动过程的某点为原点，水平向右为轴正方向，竖直向上为轴正方向，建立坐标系。经软件分析得到实际位置坐标、图像及对应的拟合曲线方程（如图乙）。 （1）本实验中，为了减小误差，应选择的小球是________ A. 直径为1 cm的木球 B. 直径为1 cm的钢球 C. 直径为2 cm的钢球 （2）由图乙可知，在原点处小球的速度与轴正方向夹角的正切值为________，小球的加速度大小为________； （3）视频在1 s内记录的画面数量叫做“帧率”，单位为赫兹（Hz），分析可知该视频的帧率最接近。 A. 15 Hz B. 30 Hz C. 60 Hz 【答案】（1）B （2） ①. 2.6 ②. 9.8 （3）B 【解析】 【小问1详解】 为了减少空气阻力的影响，在选择小球时，应尽可能选择质量大、体积小（密度大）的小球，故AC错误、B正确。 故选B。 【小问2详解】 [1] 斜抛运动，水平方向做匀速直线运动，由图乙（1）可得斜抛运动水平方向上的速度 设斜抛运动初速度为，与水平方向夹角为 竖直方向上位移 水平方向速度 根据图乙（2）可知，小球竖直方向的初速度为 小球在原点处速度与水平方向夹角的正切值为 [2] 结合图乙（2）可知 解得 【小问3详解】 竖直方向上升到最高点的时间 结合图乙（2）可知，上升到最高点 该视频的帧率为，最接近30Hz，故AC错误、B正确。 故选B。 12. 2026年4月，国家发布了充电宝新规，对充电宝的功能和安全标准提出了更高要求。甲同学准备测量某款旧充电宝的电动势与内阻，经查阅资料后获悉，充电宝电动势稳定，大约为5 V，内阻大约为0.3 Ω，该同学设计了图一所示电路。其中： 电压表V（量程为3 V，内阻为3 kΩ） 电流表A（量程为0.6 A，内阻约为0.1 Ω） 电阻箱 滑动变阻器（最大阻值为20 Ω） 定值电阻 一个开关及导线若干 （1）为了将电压表的量程扩大为原来的两倍，需要把电阻箱的阻值调为________Ω。 （2）调节滑动变阻器，该同学得到多组电压表与电流表的读数，以电压表读数为纵坐标，电流表读数为横坐标，作出图线如图二，则该充电宝的电动势________V，内阻________Ω。（结果均保留2位有效数字） 【答案】（1）3000 （2） ①. 5.0 ②. 0.42 【解析】 【小问1详解】 为了将量程扩大为原来的2倍，电阻和电压表分压各为3V，二者串联，电阻应该相等，故电阻箱应该调为3000Ω。 【小问2详解】 [1][2]根据闭合电路欧姆定律有 整理得 由题图二中可得纵轴截距为2.5V，故电源电动势为E=5.0V 斜率，故内阻r=0.42Ω 13. 神舟十八号载人飞船带回太空样品55种，某兴趣小组设计以下方案对某样品进行分析，实验装置如图所示。气缸水平放置时，活塞与气缸底部的距离为（如图甲）；气缸活塞朝上竖直放置时，活塞向气缸底部移动了（如图乙）。已知大气压强为，活塞质量为、横截面积为，重力加速度为且满足，活塞与气缸之间无摩擦且不漏气，不考虑气体温度的变化。 （1）图乙中气体的压强； （2）求该样品的体积。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 设样品体积为V，以图乙活塞为对象有 解得 【小问2详解】 该过程为等温变化，有 解得该样品的体积为 14. 学校开展趣味体育活动，同学们进行“鼓动人心”的颠球游戏。十根细绳均匀分布在鼓身周围，初始时十个人均施加大小为，方向与竖直方向成角的力，让鼓向上匀加速。鼓上升时恰与静止的小球相碰，球被向上以某一初速度弹出。已知鼓的质量为，球的质量为，二者的碰撞时间极短且无机械能损失，每次接球点都在相同的高度，不计空气阻力，，求： （1）与球碰撞前，鼓的加速度大小； （2）鼓上升过程中，人对鼓做的功； （3）碰后瞬间球的速度大小。 【答案】（1）2m/s2 （2） （3） 【解析】 【详解】（1）对鼓分析，由牛顿第二定律得 解得a=2m/s2 （2）鼓向上匀加速过程中 代入数据得 由功能关系得 解得 （3）鼓与球发生弹性碰撞时，动量守恒 能量守恒 联立上式得 15. 我国第三艘航母福建舰配备了先进的电磁弹射系统。如图是一种简化的电磁弹射模型：直流电源的电动势为，电容器的电容为，两条相距的固定光滑导轨，水平置于磁感应强度为的匀强磁场中。现将一质量为，电阻为的金属棒垂直静置于导轨左端，并与两导轨接触良好。先将开关置于1让电容器充电，充电结束后，将质量为的绝缘模型飞机锁定在金属棒上。再将置于2，金属棒与飞机被一起向右弹出，先加速后匀速，到达轨道右端时金属棒迅速停下并与飞机解除锁定，飞机完成弹射起飞。不计导轨和电路其他部分的电阻，求： （1）弹射过程中，模型飞机的最大加速度； （2）当多大时，飞机的最终速度最大，最大速度为多少？ （3）若弹射过程中飞机运动的总位移为，所受空气阻力大小与其速度的关系为（为常量），则飞机的起飞速度是多少？ 【答案】（1） （2）当 时， （3） 【解析】 【小问1详解】 弹射过程中，将开关S置于2的瞬间，回路中的电流最大，模型飞机的加速度最大，根据闭合电路欧姆定律有 模型飞机所受安培力 由牛顿第二定律可知 联立上式得 【小问2详解】 当飞机达到最大速度时，金属棒产生的电动势与电容器两端的电压相等，即 电容器放出的电荷量为 对金属棒和模型飞机整体，由动量定理得 联立上式得 当，即 时，有最大，即 【小问3详解】 存在空气阻力时，假设起飞前系统恰好匀速，设起飞速度为v，此时加速度为零。 根据平衡条件，有BiL=kv，解得此时回路电流。 电容器两端电压为 此时电容器剩余电荷量为 整个弹射过程中流过金属棒的电荷量为 对系统整个弹射过程，规定向右为正方向，安培力的总冲量为IA=BLq'，空气阻力的总冲量大小为If=kx。 根据动量定理，有 代入解得飞机的起飞速度 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $