2023年高考第三次模擬考試卷-物理（江蘇A卷）（解析）

2023年高考物理第三次模擬考試卷

物理?全解全析

注意事項(xiàng)：

?.答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)等填寫在答題卡和試卷指定位置上。

2.回答選擇題時(shí)，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑。如

需改動(dòng)，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號(hào)。回答非選擇題時(shí)，將答案寫在答題卡上。寫

在本試卷上無效。

3.考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回

一、選擇題（本題共10小題，每小題4分，共40分，每小題只有二:個(gè)選項(xiàng)符合題意）

1.圖甲為氫原子能級(jí)圖，圖乙為氫原子光譜，比、HrHHii是可見光區(qū)的四條譜線，其中H（I譜線是氫原子從〃=4

能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)輻射產(chǎn)生的。下列說法正確的是（）

n￡/eV

∞-----------------0

5------------------0.54

4-------------------0.85410.29

、_____________151434.17486.2765647Λ∕nm

2——3-IIIIIIII||

HδHγHβHa

1-------------------13.6

甲乙

A.這四條譜線中，電譜線光子能量最大

B.Ha譜線是氫原子從〃=5能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)輻射產(chǎn)生的

C.處于〃=2能級(jí)的氫原子電離至少需要吸收13.6eV的能量

若、&中只有一種光能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，那一定是

D.H.HIPHy.Hd

【答案】D

【解析】

A.由圖乙可知Ha譜線對(duì)應(yīng)的波長最大，由可知，波長越大，能量越小，A錯(cuò)誤；

B.HJ譜線光子的能量最小，氫原子從〃=5能級(jí)躍遷到〃=2能級(jí)輻射的能量不是最小的，最小的是從〃=5能級(jí)躍遷

到"=4能級(jí)產(chǎn)生的，B錯(cuò)誤；

C.處于，，=2能級(jí)的氫原子電離至少需要吸收3.4eV的能量，C錯(cuò)誤；

D.頻率越大的光子越容易使金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，圖中H$譜線波長最小，頻率最大，E=fι^可知，HS光能量最

大，若H”、HpHY、心中只有一種光能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，那一定是H-D正確。

故選D。

2.如圖所示為一種常見的身高體重測量儀.測量儀頂部向下發(fā)射波速為U的超聲波，超聲波經(jīng)反射后返回，被測量

儀接收，測量儀記錄發(fā)射和接收的時(shí)間間隔.質(zhì)量為M)的測重臺(tái)置于壓力傳感器上，傳感器輸出電壓與作用在其

上的壓力成正比.當(dāng)測重臺(tái)沒有站人時(shí)，測量儀記錄的時(shí)間間隔為如輸出電壓為Uo,某同學(xué)站上測重臺(tái)，測量儀

記錄的時(shí)間間隔為輸出電壓為則該同學(xué)的身高和質(zhì)量分別為()

r,U,￡

1

A.v(t0~t),卷U

B.∣v(?-O-卷U

C.v(?-費(fèi)

D.∣v(Z0-卷(U-Uo)

【答案】D

【解析】當(dāng)測重臺(tái)沒有站人時(shí)，2x=wo,當(dāng)測重臺(tái)站人時(shí)，2(x—/D=w,聯(lián)立可得∕1=f(ro-f),當(dāng)測重臺(tái)沒有站

人時(shí)，Uo=kM()g,當(dāng)測重臺(tái)站人時(shí)，U=k(Mog+mg),聯(lián)立可得，S=卷(U—Uo),故選項(xiàng)D正確.

3.利用微距相機(jī)可以拍攝到形狀各異的雪花圖像(圖甲)，其中有一種“彩虹"雪花，中間部分有一個(gè)夾有空氣的薄冰

層，呈彩色花紋(圖乙)，這是由于()

A.光的干涉B.光的衍射C.光的偏振D.小孔成像

【答案】A

【解析】薄冰中間所夾的空氣薄層相當(dāng)與一層薄膜，光在此空氣薄層上形成薄膜干涉，呈現(xiàn)彩色花紋。

故選Ao

4.如圖甲所示，粗細(xì)均勻的筷子一頭纏上鐵絲豎直漂浮在水中，水面足夠大。把筷子向下緩慢按壓一小段距離后釋

放，以豎直向上為正方向，筷子振動(dòng)圖像如圖乙所示。則（)

A.筷子在tι時(shí)刻浮力小于重力

B.筷子在t2時(shí)刻動(dòng)量最小

C.筷子在t2到t3過程合外力的沖量方向豎直向下

D.筷子振動(dòng)過程中機(jī)械能守恒

【答案】A

【解析】A.因?yàn)檎駝?dòng)圖像的斜率表示速度，故在匕時(shí)刻速度為零，處于最大位移處，即加速度向下，所以重力大

于浮力，故A正確；

B.由圖知筷子在tz時(shí)刻速度最大，則動(dòng)量最大，故B錯(cuò)誤；

C.因?yàn)閠2到t3過程，物體向下減速，故合外力向上，故合外力的沖量方向豎直向上，故C錯(cuò)誤；

D.因?yàn)榭曜釉谡駝?dòng)過程中，浮力對(duì)物體做功，則機(jī)械能不守恒，故D錯(cuò)誤。

故選Ao

5.如圖所示，密封的礦泉水瓶中，距瓶口越近水的溫度越高。一開口向下、導(dǎo)熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶

中封閉一段空氣。擠壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部；松開后，小瓶緩慢上浮，上浮過程中，小瓶內(nèi)氣體（）

A.內(nèi)能減少

B.對(duì)外界做正功

C.增加的內(nèi)能大于吸收的熱量

D.增加的內(nèi)能等于吸收的熱量

【答案】B

【解析】A.由于越接近礦泉水瓶口，水的溫度越高，因此小瓶上浮的過程中，小瓶內(nèi)溫度升高，內(nèi)能增加，A錯(cuò)

'O

1天；

B.在小瓶上升的過程中，小瓶內(nèi)氣體的溫度逐漸升高，壓強(qiáng)逐漸減小，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程J=C

T

氣體體積膨脹，對(duì)外界做正功，B正確；

CD.山AB分析，小瓶上升時(shí)?，小瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增加，氣體對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=W+Q

由于氣體對(duì)外做功，因此吸收的熱量大于增加的內(nèi)能，CD錯(cuò)誤。

故選Bo

6.如圖所示，質(zhì)量為m的物塊受水平恒力作用在光滑的水平面上做曲線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，速

度大小由V變?yōu)榘傺?，且速度方向恰好改變?0°。貝N)

M

A.從M點(diǎn)到N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中，恒力先做正功后做負(fù)功

B.從M點(diǎn)到N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中物塊的機(jī)械能增加了-mv2

2

C.恒力F的方向與MN的連線垂直

D.從M點(diǎn)到N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中，速率的最小值為立V

2

【答案】D

【解析】從M點(diǎn)到N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中物塊的速度變化量為Av=2v

歹故恒力F的大小為方向與/成30。。由前面分析可知，恒力F與速度方向夾角先大于

90。，后小于90。，故恒力F先做負(fù)功，再做正功，故A錯(cuò)誤;

從M點(diǎn)到N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中物塊的動(dòng)能增加為AEk=-m(Λ∣3v)2--mv2=mv2,故B錯(cuò)誤;

22

曲線運(yùn)動(dòng)在相互垂直的兩個(gè)方向的分運(yùn)動(dòng)均為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，如圖少則在初速度方向的位移

y^-t與初速度垂直的方向的位移為X=畫/則tanα=2=也即α=300已知。=30°則β=120°可知恒力

22x3

F的方向與MN的連線不垂直，故C錯(cuò)誤；

將初速度分解到F方向和垂直于F方向，當(dāng)沿F方向分速度減小到0時(shí)，物體速度最小，故最小速度為

V-=VlSin60°=拒'，故D正確。故選D。

min2

7.2022年3月23日，"天宮課堂”進(jìn)行了第二次授課活動(dòng)。授課過程中信號(hào)順暢不卡頓，主要是利用天鏈系列地球

同步軌道衛(wèi)星進(jìn)行數(shù)據(jù)中繼來實(shí)現(xiàn)的。如圖所示，天鏈衛(wèi)星的發(fā)射過程可以簡化如下：衛(wèi)星先在近地圓形軌道團(tuán)上

運(yùn)動(dòng)，到達(dá)軌道的A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道回，到達(dá)軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)B時(shí)，再次點(diǎn)火進(jìn)入圓形同步軌道回繞地球做

勻速圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)地球半徑為凡地球表面的重力加速度為g。，衛(wèi)星質(zhì)量保持不變。則下列說法中正確的是（）

A.衛(wèi)星在軌道回和軌道團(tuán)運(yùn)動(dòng)的周期均與地球自轉(zhuǎn)周期相同

B.衛(wèi)星在軌道回和軌道回運(yùn)動(dòng)經(jīng)過B點(diǎn)的加速度大小不同

C.衛(wèi)星在軌道回上的運(yùn)行速率小于歷

D.衛(wèi)星在軌道團(tuán)上的機(jī)械能大于在軌道團(tuán)上的機(jī)械能

【答案】C

【詳解】A.圓形同步軌道回的特點(diǎn)可知其周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，由題可知軌道回的軌道半徑較大，根據(jù)開普勒

第三定律，=&可知，衛(wèi)星在軌團(tuán)的周期小于在軌道國運(yùn)動(dòng)的周期，故A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)萬有引力提供向心力有絲絲=根可知衛(wèi)星在軌道回和軌道回運(yùn)動(dòng)經(jīng)過B點(diǎn)的加速度大小相同，故B錯(cuò)誤；

r

C.衛(wèi)星在近地軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力可近似認(rèn)為由重力提供，設(shè)衛(wèi)星在軌道固上做速率為的勻速圓周運(yùn)動(dòng),

根據(jù)牛頓第二定律有機(jī)g0=∕nE解得V=廝根據(jù)萬有引力提供向心力有空=機(jī)破

Rrr

坪^即軌道半徑r越大，衛(wèi)星的速度V越小，所以衛(wèi)星在軌道13上的運(yùn)行速率小于J乖，故C正確;

解得V=

D.衛(wèi)星在A點(diǎn)從軌道回變至軌道13時(shí)需要加速，衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)衛(wèi)星做功，使衛(wèi)星機(jī)械能增大，所以衛(wèi)星在軌道國上的

機(jī)械能小于在軌道回上的機(jī)械能，故D錯(cuò)誤。故選C。

8.如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為?。骸?,輸入端C、力接入電壓有效值恒定的交變電源，燈泡Li、L2的阻

值始終與定值電阻RO的阻值相同.在滑動(dòng)變阻器R的滑片從a端滑動(dòng)到b端的過程中，兩個(gè)燈泡始終發(fā)光且工作

在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是（）

b

A.Ll先變暗后變亮，L2一直變亮

B.L先變亮后變暗，L2一直變亮

C.Ll先變暗后變亮，L2先變亮后變暗

D.Ll先變亮后變暗，L2先變亮后變暗

【答案】A

［解析］由題意畫出滑片移動(dòng)時(shí)的等效電路圖如圖所示:

滑片在“端時(shí)，Ra=Q,滑片在b端時(shí)，&=0.由于燈泡L、L2的阻值始終與定值電阻島的阻值相同，根據(jù)數(shù)學(xué)知

識(shí)可知，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片處于中間位置時(shí)，副線圈的總電阻最大.由圖可知，滑片在兩端時(shí)，副線圈的總阻值

1\"2

最小，當(dāng)滑片從〃端向中間滑動(dòng)時(shí)，副線圈的總阻值增大，則副線圈的總電流減小，根據(jù)Z=記可知原線圈的電流

也減小，則燈泡Ll變暗，由于輸入端C、。接入電壓有效值恒定，Ll兩端電壓減小，則原線圈兩端電壓增大，根

Ul∏?

據(jù)證=?可知副線圈兩端電壓增大，而L2所在支路總電阻減小，則通過L2的電流增大，燈泡L變亮；當(dāng)滑片從中

1\"2

間向方端移動(dòng)時(shí)，副線圈的總阻值減小，則副線圈的總電流增大，根據(jù)石=水可知原線圈的電流也增大，則燈泡Ll

Uin?

變亮，由于輸入端C、。接入電壓有效值恒定，Ll兩端電壓增大，則原線圈兩端電壓減小，根據(jù)%=?可知副線圈

兩端電壓減小，Ro所在支路總電阻增大，則通過RO的電流減小，而副線圈總電流增大，則通過L2的電流增大，燈

泡L2變亮.綜上所述，A正確，B、C、D錯(cuò)誤.

9.特高壓直流輸電是國家重點(diǎn)能源工程。如圖所示，兩根等高、相互平行的水平長直導(dǎo)線分別通有方向相同的電流

∕∣和八，/,>∕2oa、b、C三點(diǎn)連線與兩根導(dǎo)線等高并垂直，b點(diǎn)位于兩根導(dǎo)線間的中點(diǎn)，〃、C兩點(diǎn)與6點(diǎn)距離相

等，d點(diǎn)位于人點(diǎn)正下方。不考慮地磁場的影響，則（）

A.〃點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0

B.d點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為O

C.。點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下

D.c點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下

【答案】C

【解析】

A.通電直導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場方向由安培定判斷，如圖所示

L在〃點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向向上，人在匕點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向向下，因?yàn)?/p>

即

Bl>B2

則在b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，A錯(cuò)誤；

BCD.如圖所示，4點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，α點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度豎直向下，c點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度豎直向上，

BD錯(cuò)誤，C正確。

故選Co

10.如圖所示，光滑斜面上等高處固定著兩個(gè)等量正電荷，兩電荷連線的中垂線上有一帶正電的小球.現(xiàn)將小球由

靜止釋放，取兩電荷連線中點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。，沿中垂線向下為正方向，取無限遠(yuǎn)處電勢為零，設(shè)小球在。點(diǎn)重力勢

能為零，則小球運(yùn)動(dòng)過程中加速度。、重力勢能01、機(jī)械能￡、電勢能Epz隨位置X變化的關(guān)系圖像可能正確的是

【答案】A

【解析】A.小球在。點(diǎn)以上向下運(yùn)動(dòng)時(shí)

mgSine-qE=ma

因從開始下滑到。點(diǎn)的過程中電場強(qiáng)度可能先增加后減小，則加速度先減小后增加；在。點(diǎn)時(shí)加速度為

α=gsin。

在。點(diǎn)以卜運(yùn)動(dòng)時(shí)

mgsinθ+qE=ma

隨場強(qiáng)先增加后減小，則加速度先增加后減小，選項(xiàng)A正確；

B.因。點(diǎn)為零重力勢能點(diǎn)，則重力勢能

EP}=-/"gxsin6

因。點(diǎn)上方重力勢能為正，。點(diǎn)下方重力勢能為負(fù)，則選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C.因從開始到。點(diǎn)，電場力做負(fù)功，則機(jī)械能減??；在。點(diǎn)以下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場力做正功，機(jī)械能增加，可知

。點(diǎn)的機(jī)械能最小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.因。點(diǎn)電勢最高，則小球在。點(diǎn)的電勢能最大，根據(jù)

ΔEP2=-Eq/^x

可知圖像的斜率反映場強(qiáng)的大小，在。點(diǎn)的場強(qiáng)為零，則切線的斜率為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

故選A。

二、解答探究題（計(jì)算型問題解答時(shí)要有必要的文字說明、公式和計(jì)算過程，直接寫出結(jié)果不能得分）

11.在“測量金屬絲的電阻率''的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)先用多用電表粗測了一段粗細(xì)均勻的金屬絲的阻值（約為

5Ω）0

（1）用螺旋測微器在金屬絲上三個(gè)不同的位置分別測量金屬絲的直徑，某次示數(shù)如圖所示，則這次測量中該金屬

絲直徑的測量值d=mmo

（2）用電壓表和電流表測金屬絲的電阻時(shí)，有下列供選擇的器材：

A.電池組（電動(dòng)勢為4.5V,內(nèi)阻約1C）；

B.電流表（量程O?3A,內(nèi)阻約0.02Ω）;

C.電流表（量程0?0.6A,內(nèi)阻約0.1Q）；

D.電壓表（量程0~3V,內(nèi)阻約3kC）；

E.電壓表（量程0?15V,內(nèi)阻約15kC）；

F.滑動(dòng)變阻器（量程。?20C,額定電流1A）；

G.滑動(dòng)變阻器（量程0?200Ω,額定電流0.1A）；

H.開關(guān)、導(dǎo)線若干。

①為了便于調(diào)節(jié)并能較準(zhǔn)確的測出金屬絲的電阻，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)準(zhǔn)備采用圖的電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從以上器材

中選擇合適的器材連接好電路進(jìn)行測量，則電壓表應(yīng)選擇,電流表應(yīng)選擇，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇

，（選填各器材前的字母）。

②如圖所示，是測量該電阻絲實(shí)驗(yàn)器材的實(shí)物圖，請(qǐng)根據(jù)圖的電路圖，完成實(shí)物間的連線，并使閉合開關(guān)的瞬

間，電壓表和電流表均處于安全狀態(tài)o

③若不計(jì)實(shí)驗(yàn)中的偶然誤差，則下列說法正確的是O

A.測量值偏大，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是電流表分壓

B.測量值偏小，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是電壓表分流

C.若已知電壓表的內(nèi)阻，可計(jì)算出待測電阻的真實(shí)值

D.若已知電流表的內(nèi)阻，可計(jì)算出待測電阻的真實(shí)值

④關(guān)于實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)均認(rèn)為是由電表內(nèi)阻引起的系統(tǒng)誤差。為了減小這個(gè)系統(tǒng)誤差，某同學(xué)提出

了下面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方案：按照?qǐng)D所示電路，改變滑動(dòng)變阻器R的阻值，讀出兩組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表示數(shù),

記為口、∕∣和S、/2?？梢杂?、∕∣和3、/2分別計(jì)算出電阻再取平均值，得出金屬絲電阻值然后再測量出

金屬絲直徑的測量值d,金屬絲長度為L就可以避免電壓表和電流表的內(nèi)阻引起的誤差，從而得到準(zhǔn)確的電阻率。

請(qǐng)你分析這位同學(xué)的方案是否正確。如果正確，請(qǐng)寫出有關(guān)金屬絲電阻率°的表達(dá)式；如果不正確，請(qǐng)指出還需要

已知哪個(gè)物理量，并寫出有關(guān)金屬絲電阻率P的表達(dá)式

【答案】①0.450②D@BC⑦不正確。

多次測量只能減小偶然誤差，不能減小因表的內(nèi)阻引起的系統(tǒng)誤差。還需要已知電壓表阻值，設(shè)為Rv,表達(dá)式為:

πU.d2

P=-------LU~

4(∕,-÷)A

KV

【解析】(1川］螺旋測微器的讀數(shù)為d=45.0×0.01mm=0.450mm

⑵①⑵⑶［4］電源電壓為4.5V，為了減小誤差，電壓表選擇D,電路中的最大電流/,“aX=C=O?6A,則電流

R

表選擇C,為了電路安全滑動(dòng)變阻器選擇額定電流為IA的F；

②［5］使閉合開關(guān)的瞬間，電壓表和電流表均處于安全狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)調(diào)節(jié)到最大阻值處，根據(jù)電路圖得

實(shí)物圖如圖所示

③⑹引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是電壓表的分流作用，電流表測量值大于真實(shí)值，電阻測量值偏小，實(shí)際

測量的電壓表電阻和待測電阻并聯(lián)的總電阻，如果已知電壓表的電阻，則可以算出待測電阻的真實(shí)值，故BC正確，

AD錯(cuò)誤；

④⑺不正確。多次測量只能減小偶然誤差，不能減小因表的內(nèi)阻引起的系統(tǒng)誤差。還需要已知電壓表阻值，設(shè)

A

為Rv,則根據(jù)歐姆定律得RRV=4,根據(jù)電阻定律得RV=夕9，又S=也，聯(lián)立可得表達(dá)式為

凡+&?,?4

πU.d2

P4(∕,-^)L

12.我國古代著作《墨經(jīng)》中記載了小孔成倒像的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到光沿直線傳播。身高1.6m的人站在水平地面上，其

正前方0.6m處的豎直木板墻上有一個(gè)圓柱形孔洞，直徑為LOCm、深度為1.4cm,孔洞距水平地面的高度是人身

高的一半。此時(shí)，由于孔洞深度過大，使得成像不完整，如圖所示。現(xiàn)在孔洞中填充厚度等于洞深的某種均勻透明

介質(zhì)，不考慮光在透明介質(zhì)中的反射。

(i)若該人通過小孔能成完整的像，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？

(H)若讓掠射進(jìn)入孔洞的光能成功出射，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？

【答案】(i)1.38；(ii)1.7

【解析】

(i)根據(jù)題意作出如下光路圖

h_d

0.8-0.00540.0111

當(dāng)孔在人身高一半時(shí)有tan。=2-2--=—,sint9=0.8,tana=-------=-----，Sina=-F=

(1630.0141.42.96

L

山折射定律有C=≈1.38

Slna

(H)若讓掠射進(jìn)入孔洞的光能成功出射,則可畫出如下光路圖

einQf)

根據(jù)幾何關(guān)系有"'≈1.7

Sina

13.磁電式電流表的構(gòu)造如圖")所示，在蹄形磁鐵的兩極間有一個(gè)可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈，轉(zhuǎn)軸上裝有螺旋彈簧和

指針。蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，如圖6)所示。兩側(cè)存在圓心角為20。的無磁場區(qū)域。小王同學(xué)將

其改裝為一個(gè)手搖式發(fā)電機(jī)，正負(fù)接線柱之間接入負(fù)載。圖中線框邊長L而=IoCm,L?c-15cm,共有100匝，線框

順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)其角速度。=wad∕s,，以邊和加邊所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T,線圈內(nèi)阻不計(jì)，線圈從圖示位置開始

轉(zhuǎn)動(dòng)。求：

(1)線圈轉(zhuǎn)過?時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢的大小。

(2)線圈轉(zhuǎn)過?的過程中通過線圈的磁通量的變化量△①。

(3)負(fù)載兩端的電壓。

螺旋彈簧

圖a圖b

冗

【答案】(1)3τrV:(2)???wb；(3)2λ∕ΣτrV

【解析】

⑴線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中導(dǎo)體棒〃"和秘的速度時(shí)刻與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直，所以感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為

E=NBSω=3πV

(2)轉(zhuǎn)過號(hào)的過程中感應(yīng)電動(dòng)勢一直沒有發(fā)生改變，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律

ΔΦ

E=N——

?r

其中

π

?f=?=?s

ω3

可得

△①=-?-Wb

IOO

(3)根據(jù)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程分析，在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)一個(gè)周期內(nèi)共有MT的時(shí)間內(nèi)沒有感應(yīng)電動(dòng)勢，其他時(shí)間感應(yīng)電動(dòng)勢為定

值，則有

爐8.U2?

/?+r9R+r

可得

U=2√2π?v

14.如圖所示，左側(cè)固定著內(nèi)壁光滑的四分之一圓軌道，半徑為R,右側(cè)水平面上，有一質(zhì)量為3m的滑板由水平部

分BC和半徑為R的四分之一光滑圓弧構(gòu)成。質(zhì)量分別為2m和m物體P、Q(視為質(zhì)點(diǎn))鎖定在半圓軌道底端A點(diǎn)和

滑板左端B點(diǎn)，兩者間有一被壓縮的輕質(zhì)彈簧(未與P、Q連接)。某時(shí)刻解除鎖定，壓縮的彈簧釋放，物體P、Q瞬

間分離。P向左運(yùn)動(dòng)上升到最大高度R后即撤去，物體Q與滑板水平部分的動(dòng)摩擦因數(shù)為小重力加速度為取

⑴求彈簧被鎖定時(shí)的彈性勢能；

(2)若滑板與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為2”，求物體Q與滑板摩擦所產(chǎn)生的熱量(已知80——)；

16〃

⑶若水平面光滑，要使物體Q在相對(duì)滑板反向運(yùn)動(dòng)的過程中，相對(duì)地面有向左運(yùn)動(dòng)的速度，求8C的長度L應(yīng)滿足

的條件。

【答案】(l)6mgR;(2)w，〃gR；(3)∕<丁

?

【解析】⑴P彈開后運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)過程中，由動(dòng)能定理2∕ngR=g?2m.v√解得V(I=梃尿

彈簧彈開過程，對(duì)P、Q系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有0=2機(jī)。-加”解得％=2回

對(duì)P、Q與彈簧組成的系統(tǒng)，由能量守恒得彈簧彈性勢能綜=，2機(jī)啜+；加為2=6mgR

(2)Q滑上滑板時(shí)，對(duì)Q由牛頓第二定律得〃mg="ι解得Q的加速度4=〃g

對(duì)滑板BC,山牛頓第定律得Sg-]x"x4mg=3?,解得滑板加速度〃，'咫一而".g_]

16a2=?=:Ug

3tn4

設(shè)經(jīng)過時(shí)間t共速，速度為V*,此過程

對(duì)Q有V共=VQ_綽=2梃無-Ugt對(duì)滑板有U共="∕=!"gf聯(lián)立解得t=812gR

'45ug

Q相對(duì)滑板運(yùn)動(dòng)位移6=--χ-ugt-=——

2245〃

Q,與滑板摩擦牛熱Q=NmgAX=^-mgR

222

(3)法一：對(duì)Q與滑板相互作用過程中，動(dòng)量守恒、能量守恒有叫=mvt+3mv2→∕IVQ=^∕MVI+?3∕MV2+化

簡得2v；+3〃g/-名=O解得U=%±業(yè)二8(3"：一嗡

'4

Q要相對(duì)滑板后退且對(duì)地向左運(yùn)動(dòng)，匕有解且斗<0,則A=詒-8(3"g∕-弓)>()“<J玲-8(3"g∕一嗡

OO

解得/<丁

3〃

法二：Q要相對(duì)滑板后退且有對(duì)地向左運(yùn)動(dòng)，即Lm至多對(duì)應(yīng)Q退至滑板I光滑圓弧底部時(shí)速度恰為0,根據(jù)動(dòng)量和

4

1111___8R8R

22l

能量守恒有m%=3m%-ZWVQ=--3ntv2+??^v2="vρ=-?2λ∕?Λm=~所以，<丁

15.一個(gè)復(fù)雜合運(yùn)動(dòng)可看成幾個(gè)簡單分運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行，比如將平拋運(yùn)動(dòng)分解成一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)勻變速直線

運(yùn)動(dòng)。這種思想方法可應(yīng)用于輕核聚變磁約束問題，其原理簡化如圖，在4端截面發(fā)射一半徑為R的圓柱形粒子束，

理想狀態(tài)所有粒子的速度均沿軸線方向，但實(shí)際在4端沿軸線注入粒子時(shí)由于技術(shù)原因，部分粒子的速度方向并沒

有沿軸線方向，而是與軸線成一定的夾角仇致使部分粒子將漸漸遠(yuǎn)離。為解決此問題，可加與圓柱形同軸的圓柱

形勻強(qiáng)磁場，將所有粒子都約束在磁場范圍內(nèi)已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,帶電粒子的質(zhì)量為如電荷量為e,

速度偏離軸線方向的角度6?不大于6。，且滿足速度方向偏離軸線。時(shí)，速度大小為y=ReB不考慮粒子的重