精品解析：江苏省徐州一中、徐州三中、新海中学、宿迁中学等五校联考2025-2026学年高三上学期12月联考物理试卷

2026届高三12月五校联考试题 物理 试卷满分100分 考试时间75分钟 一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项最符合题意。 1. 一位天文爱好者在观测某星系的光谱时，观测到有一条氧原子的谱线波长比其在实验室中观测到的谱线的波长长。则该星系和地球之间（　　） A. 正在远离 B. 正在靠近 C. 距离不变 D. 无法判断 2. 检测技术可用于考古、医学研究。衰变方程为，的半衰期是5730年，下列说法中正确的是（　　） A. 半衰期随环境变化而变化 B. 的结合能小于的结合能 C. 衰变过程中的质量等于和X的质量之和 D. 方程中的X是电子，它是碳原子电离时产生的 3. 2025年5月22日，神舟二十号航天员在空间站（距地面高度约400km）机械臂支持下，第一次圆满完成出舱活动的全部既定任务，并于2025年11月14日返回地面。关于空间站，下列说法不正确的是（　　） A. 周期小于24小时 B. 线速度小于 C. 加速度小于 D. 知道空间站的运行周期、距离地面的高度和引力常量，可以求出地球的质量 4. 用如图所示的装置来测量光的波长，激光照射双缝，光屏上出现干涉条纹，测出双缝与屏间的距离以及双缝间的距离和相邻的两条明条纹间的距离，下列说法正确的是（　　） A. 当双缝间的距离减小，其它条件不变，干涉条纹间距变小 B. 若测得中央亮条纹与第5级亮条纹之间的距离为，则 C. 若测得第1级亮条纹与第5级亮条纹之间的距离为，则波长为 D. 测量过程中误将6个条纹间距数成5个，波长测量值偏大 5. 一定质量的理想气体从状态开始，经历三个过程回到原状态，其图像如图所示。下列判断正确的是（　　） A. 的过程中，体积增大 B. 的过程中，气体对外做的功等于气体所吸收的热量 C. 过程中，气体吸收的热量在数值上等于三角形abc的面积 D. 的过程中，单位时间内容器壁单位面积受到的气体分子撞击次数逐渐减少 6. 如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A. 光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75eV B. 若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源左侧为正极 C. 动能为2eV的电子能使处于第2能级的氢原子电离 D. 氢原子从能级跃迁到能级时，氢原子能量减小，核外电子动能减小 7. 如图所示，一块很大的接地金属平板水平放置，其上方附近固定一正的点电荷，、、、为同一平面上的四个点，位置如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 点的电场强度大小比点小 B. 点的电势比点电势高 C. 将正试探电荷从点移到点电场力做负功 D. 同一负试探电荷在点的电势能比在点大 8. 将一个小球从地面竖直上抛，运动过程中小球受到的阻力大小与速率成正比。小球从抛出到落回地面的过程中的速度、动能、机械能、和空气摩擦产生的内能与距地面的高度之间关系的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 9. 如图所示，在竖直平面内，一原长为遵从胡克定律的轻质橡皮绳，穿过长度也为水平固定的光滑细圆筒，一端固定在处，另一端与套在光滑竖直杆上可视为质点的小球相连，小球的质量为，杆与圆筒右端的水平距离为。现将小球沿杆缓慢推到点后静止释放，小球始终在杆ac范围内运动，则（　　） A. 小球在ac间做关于点对称的简谐运动 B. 小球在ac间运动的过程中机械能守恒 C. 小球在运动的过程中受到杆的支持力不变 D. 小球在运动的过程中加速度大小等于的位置有一个 10. 真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场内有一块足够长的感光板ab，板面与磁场方向平行，在距离感光板处，有一个点状的放射源，它能向纸面内各个方向发射质量为、电荷量为、速率均为的带正电的粒子，已知磁感应强度大小。下列说法正确的是（　　） A. 粒子到达板的最短时间为 B. 粒子到达板的最长时间为 C. 同一时刻发射出的粒子到达感光板ab的时间之差的最大值为 D. 打到感光板的粒子的长度为 二、非选择题：本题共5题，共60分。其中第13题至第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 某同学通过实验测量一种合金的电阻率。 （1）用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋转如图所示的部件______（选填“A”“B”“C”或“D”）。从图中的示数可读出合金丝的直径为______mm。 （2）如图所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出。合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断：电路中______（选填“45”或“89”）之间出现了______（选填“短路”或“断路”）。 （3）在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为。为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，小明提出应该把接到接线柱7的导线改接到接线柱6，你同意小明的观点吗？请说明理由______。 12. 如图所示，在水平气垫导轨上放置质量一定的滑块，一不可伸长的轻绳绕过光滑轻质定滑轮，两端分别与滑块和一悬挂物相连接，悬挂物的质量，牵引滑块的轻绳与导轨平行。现将滑块从静止释放，滑块先后经过图中两光电门，配套的数字计时器记录了遮光片经过两光电门的时间分别为和，已知遮光片的宽度为，两光电门间的距离为，重力加速度取。求： （1）滑块的加速度大小； （2）绳子拉力大小。 13. 两列简谐横波甲、乙在同一均匀介质中分别沿轴负方向和正方向传播，振幅均为，甲波的周期为2s。两列波在时刻的波形曲线如图所示，点位于处。 （1）求从时刻开始，甲波的波峰首次传播到点经历的时间； （2）求乙波的周期，判断甲乙两波能否发生干涉并说明理由。 14. 如图甲所示，质量为的A环套在光滑足够长的水平杆上，通过长为的轻绳与质量为的B球相连，B球与光滑地面间恰好无作用力，与B完全相同的小球C以速度向左运动，和B球发生弹性碰撞，B球从碰撞后开始的部分轨迹如图乙所示，、、为轨迹最低点，、为轨迹最高点，重力加速度为。求： （1）B球、小球C碰后瞬间B球受到绳子拉力的大小； （2）当B球运动到点时，A环的速度； （3）B球运动到点时，、的竖直高度。 15. 如图，某测速装置中的一个竖直轮子由半径为的细圆环与辐条构成，辐条和细圆环质量不计。当轮子绕圆心匀速转动时，固定在轮子上的轻质小圆柱可带动“工”形支架在竖直方向做简谐运动。“工”形支架质量为，其下端的金属横杆与平行导轨垂直且紧密接触。导轨间距也为，下端接有阻值为的定值电阻，整个导轨处于磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里的匀强磁场中。现对轮子施加外力，使轮子以角速度顺时针匀速转动，当小圆柱转动到左侧与轮子中心等高处开始计时（）。已知重力加速度为，除定值电阻外其余电阻均忽略不计，空气阻力、摩擦阻力不计，电路中电流的磁场忽略不计。求： （1）从起，金属横杆中电动势随时间变化的关系； （2）从起，轮子转过圈过程中，通过金属横杆的电荷量； （3）从起，轮子转过圈过程中，轮子对支架做的功。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026届高三12月五校联考试题 物理 试卷满分100分 考试时间75分钟 一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项最符合题意。 1. 一位天文爱好者在观测某星系的光谱时，观测到有一条氧原子的谱线波长比其在实验室中观测到的谱线的波长长。则该星系和地球之间（　　） A. 正在远离 B. 正在靠近 C. 距离不变 D. 无法判断 【答案】A 【解析】 【详解】根据多普勒效应，当光源远离观察者时，观测到的光波波长变长（红移）；当光源靠近观察者时，波长变短（蓝移）； 本题中，观测到的氧原子谱线波长比实验室静止光源的波长长，表明该星系正在远离地球。 故选A。 2. 检测技术可用于考古、医学研究。衰变方程为，的半衰期是5730年，下列说法中正确的是（　　） A. 半衰期随环境变化而变化 B. 的结合能小于的结合能 C. 衰变过程中的质量等于和X的质量之和 D. 方程中的X是电子，它是碳原子电离时产生的 【答案】B 【解析】 【详解】A．半衰期是原子核的固有属性，仅由核内部因素决定，与环境变化无关，故A错误； B．比结合能越大，原子核越稳定。由于发生衰变生成更稳定的，说明的比结合能更大，而两原子核的核子数相同，则的结合能更大，故B正确； C．衰变过程遵循质量数守恒，但总质量因能量释放（质量亏损）而减少，故C错误； D．X是衰变产生的电子（），来源于核内中子转化为质子时释放，而非原子电离，故D错误。 故选B。 3. 2025年5月22日，神舟二十号航天员在空间站（距地面高度约400km）机械臂支持下，第一次圆满完成出舱活动的全部既定任务，并于2025年11月14日返回地面。关于空间站，下列说法不正确的是（　　） A. 周期小于24小时 B. 线速度小于 C. 加速度小于 D. 知道空间站的运行周期、距离地面的高度和引力常量，可以求出地球的质量 【答案】D 【解析】 【详解】A．由得 同步卫星周期为24小时，对应高度约36000km，空间站高度400km较低，故周期小于24小时，故A正确； B．由得 近地卫星环绕半径近似为地球半径，线速度为7.9km/s（第一宇宙速度）；空间站，故线速度小于7.9km/s，故B正确； C．由得 地球表面加速度约为9.8m/s²；空间站，故加速度小于9.8m/s²，故C正确； D．由得 已知周期、高度和引力常量，但地球半径未知，故不能求出地球质量，故D错误。 本题要求选不正确的，故选D。 4. 用如图所示的装置来测量光的波长，激光照射双缝，光屏上出现干涉条纹，测出双缝与屏间的距离以及双缝间的距离和相邻的两条明条纹间的距离，下列说法正确的是（　　） A. 当双缝间的距离减小，其它条件不变，干涉条纹间距变小 B. 若测得中央亮条纹与第5级亮条纹之间的距离为，则 C. 若测得第1级亮条纹与第5级亮条纹之间的距离为，则波长为 D. 测量过程中误将6个条纹间距数成5个，波长测量值偏大 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据干涉条纹间距公式可知，当双缝间距d减小，其它条件不变，干涉条纹间距变大，故A错误； B．中央亮条纹是第0级亮条纹，若测得中央亮条纹与第5级亮条纹之间的距离为x，则有 可得，故B错误； C．若测得第1级亮条纹与第5级亮条纹之间的距离为x，则有 可得 根据干涉条纹间距公式 联立可得，故C错误； D．条纹间距 其中a为n条明条纹或暗条纹之间的宽度，若测量过程中误将6个条纹间距数成5个，则条纹间距变大；根据干涉条纹间距公式可知，波长的测量值变大，故D正确。 故选D。 5. 一定质量的理想气体从状态开始，经历三个过程回到原状态，其图像如图所示。下列判断正确的是（　　） A. 的过程中，体积增大 B. 的过程中，气体对外做的功等于气体所吸收的热量 C. 过程中，气体吸收的热量在数值上等于三角形abc的面积 D. 的过程中，单位时间内容器壁单位面积受到的气体分子撞击次数逐渐减少 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据可知图像上的点与绝对零点连线的斜率倒数反映体积大小，则a→b的过程中，图像上的点与绝对零点连线的斜率不变，则体积不变，故A错误； B．b→c的过程中，气体压强减小，图像斜率变小，气体体积变大，对外做功，即W<0；气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律可知，气体对外做的功等于气体所吸收的热量，故B正确； C．过程中，总的，由热力学第一定律可知，气体对外做的功等于气体吸收热量； 因图像为p-t图像不是p-V图像，所以其△abc的面积并不等于气体对外做功的数值，故C错误； D．c→a的过程中，温度逐渐降低，分子平均速率逐渐减小，又气体压强不变，可知单位时间内容器壁单位面积受到的气体分子撞击次数逐渐增加，故D错误。 故选B。 6. 如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A. 光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75eV B. 若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源左侧为正极 C. 动能为2eV的电子能使处于第2能级的氢原子电离 D. 氢原子从能级跃迁到能级时，氢原子能量减小，核外电子动能减小 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图像可得，遏止电压为-7V，从n=4跃迁到n=1能级发出的光子能量最高为 根据爱因斯坦光电效应方程 其中 解得，故A正确； B．若调节滑片使光电流为零，需要施加反向电压，即电源右侧应该为正极，故B错误； C．动能为2eV的电子的能量小于3.4eV，所以不能使处于第2能级的氢原子电离，故C错误； D．氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时，释放光子，则氢原子能量减小，由于库仑力做正功，故核外电子动能增加，D错误。 故选A。 7. 如图所示，一块很大的接地金属平板水平放置，其上方附近固定一正的点电荷，、、、为同一平面上的四个点，位置如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 点的电场强度大小比点小 B. 点的电势比点电势高 C. 将正试探电荷从点移到点电场力做负功 D. 同一负试探电荷在点的电势能比在点大 【答案】B 【解析】 【详解】A．一块很大的接地金属平板与其上方附近固定一正的点电荷Q之间的电场强度可近似认为在金属板对称位置有一个电荷量为-Q的点电荷，根据等量异种点电荷周围的电场线分布，可知，故A错误； B．等量异种点电荷周围的电势分布为，故B正确； C．正试探电荷在a、b两点的电势能分别为与，根据电势的大小比较可知 所以从a点移动到b点时，电场力对正试探电荷做正功，电势能减小，故C错误； D．若试探电荷为负电荷，则 所以有，故D错误。 故选B。 8. 将一个小球从地面竖直上抛，运动过程中小球受到的阻力大小与速率成正比。小球从抛出到落回地面的过程中的速度、动能、机械能、和空气摩擦产生的内能与距地面的高度之间关系的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】A．图像斜率绝对值大小表示加速度大小，小球上升过程有 小球上升过程v减小，加速度减小，小球做加速度减小的减速运动；小球下落过程有 小球下落过程v增大，加速度减小，小球做加速度减小的加速运动，由于存在阻力对小球做负功，故小球回到起抛点时速度大小小于初速度大小，故A错误； B．小球上升过程，根据动能定理有 整理得 小球上升过程v减小，故上升过程图斜率绝对值（）减小；同理，小球下落过程，小球v增大，下落过程图斜率绝对值（）减小，故B正确； C．小球上升过程、下落过程的距离相同，阻力对其做负功，小球机械能均减小，根据功能关系，小球机械能减少量等于小球克服阻力做的功，由于上升过程小球的平均速度大于下落过程的平均速度，故上升过程小球受到的平均阻力大于下落过程的平均阻力，故上升过程小球机械能减少更多，故C错误； D．根据功能关系，小球减少的机械能等于系统（小球与空气构成的系统）产生的内能Q，结合C选项分析，可知上升过程产生的内能更多，故D错误。 故选B。 9. 如图所示，在竖直平面内，一原长为遵从胡克定律的轻质橡皮绳，穿过长度也为水平固定的光滑细圆筒，一端固定在处，另一端与套在光滑竖直杆上可视为质点的小球相连，小球的质量为，杆与圆筒右端的水平距离为。现将小球沿杆缓慢推到点后静止释放，小球始终在杆ac范围内运动，则（　　） A. 小球在ac间做关于点对称的简谐运动 B. 小球在ac间运动的过程中机械能守恒 C. 小球在运动的过程中受到杆的支持力不变 D. 小球在运动的过程中加速度大小等于的位置有一个 【答案】C 【解析】 【详解】A．令橡皮绳的形变量大小为l，橡皮绳与沿竖直杆向上方向之间的夹角为，对小球进行分析，根据牛顿第二定律有 当小球在b点下方运动至弹力向上的分力与重力平衡时令形变量为，橡皮绳与沿竖直杆向上方向之间的夹角为，则有 解得 其中为小球相对于平衡位置的位移，该相对位移方向向上，与合力方向相反，可知，小球所受外力的合力大小与相对于平衡位置的位移大小成正比，方向相反，可知，小球做简谐运动，小球在ac间运动关于在b点下方的平衡位置对称，不是关于b点对称，故A错误； B．小球在ac间运动的过程中，橡皮绳的形变量先减小后增大，可知，小球的机械能先增大后减小，故B错误； C．令橡皮绳的形变量大小为l，橡皮绳与杆之间的夹角为，则橡皮绳的弹力垂直杆方向的分力大小为 对小球进行分析，水平方向合力为0，则小球在a→c运动的过程中受到杆的支持力 解得 即小球在a→c运动的过程中受到杆的支持力不变，故C正确。 D．结合上述可知，小球在ac间的运动是关于在b点下方的平衡位置对称的简谐运动，小球在b点，橡皮绳弹力方向垂直于杆，合力等于重力，加速度等于重力加速度，轨迹简谐运动的对称性可知，与b点关于平衡位置对称的点的加速度大小也为重力加速度，即小球在a→c运动的过程中加速度大小等于g的位置有两个，故D错误。 故选C。 10. 真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场内有一块足够长的感光板ab，板面与磁场方向平行，在距离感光板处，有一个点状的放射源，它能向纸面内各个方向发射质量为、电荷量为、速率均为的带正电的粒子，已知磁感应强度大小。下列说法正确的是（　　） A. 粒子到达板的最短时间为 B. 粒子到达板的最长时间为 C. 同一时刻发射出的粒子到达感光板ab的时间之差的最大值为 D. 打到感光板的粒子的长度为 【答案】C 【解析】 【详解】ABC．根据，可知粒子运动的轨道半径 最短时间时，弦长最短，打到S点的正上方，根据几何关系，偏转的圆心角为，因此运动的最短时间为 根据几何关系可知，ab上有粒子到达的各点中，当点与S连线的长度为d时，连线所对应圆的劣弧是运动时间最短的粒子的轨迹，当点与S连线的长度为时，连线所对应圆的优弧是运动时间最长的粒子的轨迹，如图所示： 由几何关系可知，打到板上最长时间恰好运动了个周期，偏转的圆心角为，因此运动的最长时间为。 则同一时刻发射出的粒子到达感光板ab的时间之差的最大值，AB错误，C正确； D．粒子打到板的右侧最远点到S的距离为2d，垂直于板向上射出的粒子打到板的左侧最远点，可知打到感光板的粒子的长度为，D错误。 故选C。 二、非选择题：本题共5题，共60分。其中第13题至第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 某同学通过实验测量一种合金的电阻率。 （1）用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋转如图所示的部件______（选填“A”“B”“C”或“D”）。从图中的示数可读出合金丝的直径为______mm。 （2）如图所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出。合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断：电路中______（选填“45”或“89”）之间出现了______（选填“短路”或“断路”）。 （3）在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为。为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，小明提出应该把接到接线柱7的导线改接到接线柱6，你同意小明的观点吗？请说明理由______。 【答案】（1） ①. B ②. 0.410 （2） ①. 89 ②. 断路 （3）同意，因，故电流表应内接（其他说法能说明大电阻对应内接法亦可） 【解析】 【小问1详解】 [1]为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧固定螺钉B； [2]从图中的示数可读出合金丝的直径为：0+0.01mm×41.0=0.410mm 【小问2详解】 [1][2]电压表的读数接近3V，而电路中电流接近零，说明连接两电表的电路是导通的，而滑动变阻器几乎不起作用，说明线路电阻很大，故可判断89间断路。 【小问3详解】 电压表和电流表的示数分别为U=2.23V，I=38mA， 则合金丝的阻值大约为 由于≈51.1，≈195.7，所以＜， 故为减小测量误差，应将电流表外接改为内接，所以我同意小明的观点。 12. 如图所示，在水平气垫导轨上放置质量一定的滑块，一不可伸长的轻绳绕过光滑轻质定滑轮，两端分别与滑块和一悬挂物相连接，悬挂物的质量，牵引滑块的轻绳与导轨平行。现将滑块从静止释放，滑块先后经过图中两光电门，配套的数字计时器记录了遮光片经过两光电门的时间分别为和，已知遮光片的宽度为，两光电门间的距离为，重力加速度取。求： （1）滑块的加速度大小； （2）绳子拉力大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 滑块经过两个光电门时的速度为， 由匀加速直线运动规律 解得 【小问2详解】 对悬挂物，由牛顿第二定律得 解得 13. 两列简谐横波甲、乙在同一均匀介质中分别沿轴负方向和正方向传播，振幅均为，甲波的周期为2s。两列波在时刻的波形曲线如图所示，点位于处。 （1）求从时刻开始，甲波的波峰首次传播到点经历的时间； （2）求乙波的周期，判断甲乙两波能否发生干涉并说明理由。 【答案】（1） （2）不能发生干涉，两波频率不同 【解析】 【小问1详解】 由图可知 则波传播的波速 甲波的波峰首次传播到点过程有 则甲波的波峰首次传播到点经历的时间 【小问2详解】 波速由介质决定，则乙波传播速度为 由图可知 则乙波的周期 可知，甲乙两列波的周期不相同，即频率不相同，则两列波不能发生干涉。 14. 如图甲所示，质量为的A环套在光滑足够长的水平杆上，通过长为的轻绳与质量为的B球相连，B球与光滑地面间恰好无作用力，与B完全相同的小球C以速度向左运动，和B球发生弹性碰撞，B球从碰撞后开始的部分轨迹如图乙所示，、、为轨迹最低点，、为轨迹最高点，重力加速度为。求： （1）B球、小球C碰后瞬间B球受到绳子拉力的大小； （2）当B球运动到点时，A环的速度； （3）B球运动到点时，、的竖直高度。 【答案】（1） （2），方向水平向左 （3） 【解析】 【小问1详解】 对B、C组成的系统，水平方向动量守恒。规定向左为正方向，由弹性碰撞规律有， 解得 碰后瞬间，对B，由牛顿第二定律有 联立解得 【小问2详解】 对A、B小球组成的系统，水平方向动量守恒，小球B与C碰撞后再到点时（设此时AB速度分别为），根据动量守恒有 根据机械能守恒有 联立解得， 所以A环的速度大小为，方向水平向左。 【小问3详解】 当小球B运动到最高点时，小球A、B速度相等；对A、B小球组成的系统，水平方向动量守恒且系统机械能守恒分别有， 联立解得 15. 如图，某测速装置中的一个竖直轮子由半径为的细圆环与辐条构成，辐条和细圆环质量不计。当轮子绕圆心匀速转动时，固定在轮子上的轻质小圆柱可带动“工”形支架在竖直方向做简谐运动。“工”形支架质量为，其下端的金属横杆与平行导轨垂直且紧密接触。导轨间距也为，下端接有阻值为的定值电阻，整个导轨处于磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里的匀强磁场中。现对轮子施加外力，使轮子以角速度顺时针匀速转动，当小圆柱转动到左侧与轮子中心等高处开始计时（）。已知重力加速度为，除定值电阻外其余电阻均忽略不计，空气阻力、摩擦阻力不计，电路中电流的磁场忽略不计。求： （1）从起，金属横杆中电动势随时间变化的关系； （2）从起，轮子转过圈过程中，通过金属横杆的电荷量； （3）从起，轮子转过圈过程中，轮子对支架做的功。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 小圆柱的线速度为 任意时刻，横杆切割磁感线的速度为 由电磁感应的规律有 【小问2详解】 设该过程中的平均电流为，由电流的定义式有 又 由法拉第电磁感应定律有 该过程中横杆上升的高度为 联立解得 【小问3详解】 轮子转过圈时，所用时间为 此时支架的速度为0，位移为 对支架由动能定理知 根据功能关系有 由焦耳定律有 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $