2022屆高三重點(diǎn)題型沖刺新高考預(yù)測卷5

物理試卷

考試時(shí)間：60分鐘滿分：100分

一、選擇題（本題共8小題，每小題5分，共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1?5題只有一項(xiàng)符合

題目要求，第6?8題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分）

1.在物理學(xué)理論建立的過程中，有許多偉大的科學(xué)家做出了貢獻(xiàn)。關(guān)于科學(xué)家和他們的貢獻(xiàn)，下列

說法正確的是（）

A.安培提出了分子電流假說，并在磁場與電流的相互作用方面做出了杰出的貢獻(xiàn)

B.牛頓通過實(shí)驗(yàn)測出了引力常量并進(jìn)行了著名的“月-地檢驗(yàn)”

C.牛頓最早指出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因并提出了慣性定律

D.伽利略把斜面實(shí)驗(yàn)的結(jié)果合理外推，發(fā)現(xiàn)了自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律和行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

答案：A

解析：本題考查物理學(xué)史

在力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系上，伽利略最早否定了亞里上多德力是維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，并提出力是改變物體

運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，D錯(cuò)，C錯(cuò)；卡文迪許利用扭秤裝置測出了萬有引力常量，B錯(cuò)；安培對于永磁體的磁

性提出了分子電流假說，即分子中的電子繞同向轉(zhuǎn)動(dòng)而形成等效磁場疊加形成永磁體，并提出電流在磁場

的受力即安培力等，A正確。

故本題選擇A。

2.。、氏c三條平行光線垂直于半圓柱體玻璃磚的截面直徑從空氣射向玻璃磚，如圖所示，光線6正

好過圓心O,光線4、C從光線b的兩側(cè)對稱入射，光線a、C從玻璃磚下表面進(jìn)入空氣后與光線b交于P、

Q，則下列說法正確的是（）

A.玻璃對三種光的折射率關(guān)系為〃">%>〃，

B.八c兩條光分別通過同一光電效應(yīng)裝置，a光的遏制電壓小于c光

C.在相同條件下進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，。光的條紋間距比c光窄

D.a、c光分別從空氣射入某種介質(zhì)中，c光發(fā)生全反射時(shí)臨界角較小

答案:C

解析：本題考查光學(xué)基本規(guī)律，光電效應(yīng)條件等

A.由圖可知，。光和。光入射角相同，但。光折射角較小，根據(jù)折射率公式可知，玻璃對〃光的折

射率大于對c光的折射率，由于匕光入射角為0°,故無法判斷玻璃對匕光的折射率大小，A錯(cuò)誤；

B.由于。光的折射率大，頻率也大，相同條件照射同一金屬板，山于a光的頻率大，發(fā)生光電效應(yīng)

的光子最大觸動(dòng)能也大，因此遏制電壓也大，故B錯(cuò)誤；

C.由于a光的折射率大，波長較短，則在相同條件下進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，。光的條紋間距比c光窄，

C正確；

D.“、c光分別從空氣射入某種介質(zhì)中時(shí)，不能發(fā)生全反射，D錯(cuò)誤；

故選C

3.一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為2m/s,振幅A=2cm,M、N是平衡位置相距為3m的兩

個(gè)質(zhì)點(diǎn)，如圖所示，在r=0時(shí)，M通過其平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，N位于其平衡位置上方最大位移處，

已知該波的周期大于1s,下列說法正確的是（）

“j/m

OMNx/m

A.該波的周期為6s

B.在f=0.5s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)N正通過平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)

C.從1=0至！|f=ls,質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)的路程為2cm

D.f=0.5s時(shí)刻，處于M、N正中央的質(zhì)點(diǎn)加速度與速度同向

答案：D

解析：本題考查機(jī)械波多解性問題，波動(dòng)圖像分析，機(jī)械振動(dòng)等

A.由題意可知加+%=3m,解得7=1占（〃=0,1,2,3...）因7>1$,則〃=0時(shí)T=2s,選

項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.在f=0.5s=：T時(shí)，質(zhì)點(diǎn)N正通過平衡位置沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C.從r=0到t=\s,經(jīng)過了0.5T,則質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)的路程為2A=4cm,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.在，=0.5s時(shí)刻，M點(diǎn)在波峰位置，N點(diǎn)在平衡位置，則處于M、N正中央的質(zhì)點(diǎn)處在平衡位置下

方向上振動(dòng)，此時(shí)的加速度與速度同向，選項(xiàng)D正確.

故本題選D

4.如圖甲為科技小組的同學(xué)們設(shè)計(jì)的一種靜電除塵裝置示意圖，其主要結(jié)構(gòu)有一長為乙、寬為6、高

為d的矩形通道，其前、后板使用絕緣材料，上、下板使用金屬材料。圖乙是該裝置主要結(jié)構(gòu)的截面圖，

上、下兩板與輸出電壓可調(diào)的高壓直流電源（內(nèi)電阻可忽略不計(jì)）相連。質(zhì)量為機(jī)、電量為p的分布均勻的

帶負(fù)電的塵埃無初速度地進(jìn)入A、B兩極板間的加速電場。塵埃被加速后進(jìn)入矩形通道，當(dāng)塵埃碰到下極

板后其所帶電荷被中和，同時(shí)塵埃被收集。塵埃的重力，空氣阻力，塵埃間的作用力均忽略不計(jì)，下列判

斷正確的是（

A.靠近上極板的電荷更容易被吸附

B.若只將矩形通道的電場方向反向，該除塵裝置則無法正常工作

C.僅增大A、8之間的加速電壓，可以有效增大被吸附粒子的比例

D.僅增加板長3有可能將所有的粒子吸附到除塵裝置中

答案：D

解析：本題考查帶電粒子在勻強(qiáng)電場中做拋體運(yùn)動(dòng)的相關(guān)計(jì)算

A.由乙圖可知，下板帶正電，上板帶負(fù)電，板間電場方向向上，帶負(fù)電的塵埃在極板間受到向下的

電場力，落到卜.極板被中和收集，故靠近下極板的電荷更容易被吸附，A錯(cuò)誤；

B.若只將矩形通道的電場方向反向，帶負(fù)電的塵埃在極板間受到向上的電場力，落到上極板被中和

收集，所以除塵裝置仍能正常工作，B錯(cuò)誤；

C.僅增大A、B之間的加速電壓，塵埃進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的速度變大，塵埃在偏轉(zhuǎn)電場中從右側(cè)飛出電

場所用時(shí)間變小，向下偏轉(zhuǎn)的距離變小，使得更多的塵埃不會打到下極板，可以離開電場，故減小了被吸

附粒子的比例，C錯(cuò)誤；

D.僅增加板長L使得原來從極板右側(cè)飛出電場的塵埃在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變大，從而向下偏轉(zhuǎn)的

距離也變大，當(dāng)板長/增加到一定程度，從上極板左側(cè)進(jìn)入的塵埃都飛不出電場而打到下極板時(shí)，所有的塵

埃都會打到下極板被收集，故僅增加板長L,有可能將所有的粒子吸附到除塵裝置中，D正確；

故選D.

5.下列說法正確的是（）

A.如圖甲，迅速壓下有機(jī)玻璃筒中的活塞，密閉氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，可視為等溫變化

B.如圖乙，一定質(zhì)量的理想氣體處于A狀態(tài)時(shí)溫度為7\=300K,則氣體從狀態(tài)A沿直線變化到狀

態(tài)B的過程中的最高溫度為400K

C.如圖丙，一端封閉一端開口的細(xì)管開口向下豎直放置，兩段空氣柱的長度分別為和/2,若將兩

段水銀柱和空氣柱分別合在一起，則此時(shí)管中空氣柱的長度/</1+/2

D.如圖丁，容器A、B中各有一個(gè)可自由移動(dòng)的輕活塞，兩容器底部由帶閥門K的管相連。已知整

個(gè)裝置與外界絕熱且大氣壓恒定?，F(xiàn)打開閥門使4中的水逐漸向8中流，最后達(dá)到平衡，則此過程中大氣

壓對水做功，水的內(nèi)能增加

答案：B

解析：本題考查氣體實(shí)驗(yàn)定律，氣體狀態(tài)圖像分析，熱力學(xué)第一定律

A.用活塞迅速壓縮玻璃筒內(nèi)的空氣，氣體的體積變小，玻璃筒來不及和外界發(fā)生熱傳遞，則通過做

功把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為筒內(nèi)空氣的內(nèi)能，故氣體的內(nèi)能增大，溫度升高，故A錯(cuò)誤；

B.由圖示圖象可知，氣體體積為人時(shí)氣體壓強(qiáng)為：P*=2-匕/2錯(cuò)誤!未定義書簽。，由理想氣體狀態(tài)方

程可得:警告當(dāng)—最大時(shí),溫度最高,解得3時(shí),4最大,解得一

故B正確；

C.設(shè)上下兩端水銀柱的長為加、力2,密度為p,橫截面積為S,則兩氣體混合的過程由遵循等壓過程，

由波意耳定律可得：

（用一Pgk弘5+（4一國飽-pg%）4S=（4一用為一Pg%

解得：

zz

j二（舔一回比）％+（綜一Pg兒一爆回認(rèn)_（8-0g2）/+[

（Po-Pg^-Pg%）（Po-Pg%-Pg%）2'

因（用一Qg/?2）<（4一0g/J2—0g%）,可得/>，2+/1，故C錯(cuò)誤；

D.大氣壓對水做的總功：W=WA+WB=PQSAhA-^SBhB,由于S/A=S/B，所以卬=0，即

大氣壓力對水不做功，由于水的重心降低，重力勢能減小，由能量守恒定律知水的內(nèi)能增加，故D錯(cuò)誤。

故本題選B

6.如圖甲所示，變壓器原、副線圈上有乙、上、左、&四只燈泡，它們的規(guī)格都是“9V,12W”，當(dāng)

在該變壓器cd端輸入交變電壓U（U-t圖象如圖乙所示）時(shí)，四只燈泡都正常發(fā)光，各電表均為理想交流電表。

以下說法正確的是（）

A.出?端輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為uab—27yf2-sm100n：r（V）

B.原、副線圈匝數(shù)比為3：1

C.流過燈泡七的電流方向每秒鐘改變50次

D.電流表的示數(shù)為4A,必端輸入的功率尸.為48W

答案：BD

解析：本題考查交流電的描述，交流電路分析，變壓器等

A.由變壓器cd端輸入交變電壓〃的圖象，可求出其有效值為27V,燈泡規(guī)格都是“9V,12W”，

四只燈泡都正常發(fā)光，所以而端輸入電壓的有效值是27V+9V=36V,交流電的周期是0.02s,故心端

輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為M?*=36x/2sinl007t/(V),A錯(cuò)誤；

B.四只燈泡都正常發(fā)光，所以副線圈電壓為9V,根據(jù)理想變壓器電壓比規(guī)律可得出變壓器原、副線

圈匝數(shù)比為3：1,B正確；

C.由圖象知交流電的周期為0.02s,交流電的頻率為50Hz,流過燈泡L2的電流方向每秒鐘改變100

次，C錯(cuò)誤；

12

D.電流表的示數(shù)為/=3xgA=4A,M端輸入的功率P加,=4xl2W=48W,D正確。

故本題選BD。

7.某行星周圍存在著環(huán)狀物質(zhì)，為了測定環(huán)狀物質(zhì)是行星的組成部分還是環(huán)繞該行星的衛(wèi)星群，某

天文學(xué)家對其進(jìn)行了精確的觀測，發(fā)現(xiàn)環(huán)狀物質(zhì)繞行星中心的運(yùn)行速度v與到行星中心的距離r的關(guān)系如

圖所示。已知行星除環(huán)狀物外的半徑為R,環(huán)狀物質(zhì)的寬度為d,引力常量為G。則下列說法正確的是()

A.環(huán)狀物質(zhì)是該行星的組成部分

行星表面的重力加速度g=回

B.R

C.該行星除去環(huán)狀物質(zhì)部分后的質(zhì)量加=嶺

2兀（7?+4

D.該行星的自轉(zhuǎn)周期丁二

V1

答案：AD

解析：本題考查萬有引力定律與應(yīng)用

A.由圖知環(huán)狀物質(zhì)的線速度u與它到行星中心的距離「成正比，由,得環(huán)狀物質(zhì)的角速度相等,

故環(huán)狀物質(zhì)是該行星的組成部分；若是衛(wèi)星群，則有牛=〃*，v=y丹,則2c不符合題意，

故A正確；

1萬

B.當(dāng)r=R時(shí)，線速度為由，則行星表面的物質(zhì)的向心加速度為~R,但并非行星表面的重力加速

度，故B錯(cuò)誤;

C.即不是衛(wèi)星的線速度，故窄即鬻即M噌，所以C錯(cuò)誤；

D.行星的自轉(zhuǎn)周期丁=誓=2叫+"）,故D正確。

VoV|

故本題選AD

8.如圖，靜止的掰U核發(fā)生a衰變后生成反沖Th核，兩個(gè)產(chǎn)物都在垂直于它們速度方向的勻強(qiáng)磁場

中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）

XXX

B

XXX

a——Th

XXX

XXX

A.衰變方程可表示為贊U一翎Th+?He

B.Th核和a粒子的圓周軌道半徑之比為1：45

C.Th核和a粒子的動(dòng)能之比為1：45

D.Th核和a粒子在勻強(qiáng)磁場中旋轉(zhuǎn)的方向相反

答案：AB

解析：本題考查a粒子衰變特點(diǎn)

已知a粒子為3He,則由電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒可知，衰變方程為：道U-鏘Th+犯e,故A正確;

Th核和a粒子都帶正電荷，則在題圖勻強(qiáng)磁場中都是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤；由動(dòng)量守恒可得衰變后乎=

Va

詈=白，則Th核和a粒子的動(dòng)能之比寺里=字<（￡>=a=備，故C錯(cuò)誤；粒子在勻強(qiáng)磁場中

WTh2341,4\Z34723411/

產(chǎn)Wa"

運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，所以有8均=若，則R=等，所以Th核和a粒子的圓周軌道半徑之比等=

AbqK（L

.WaV?=2344_2_=J_確

Bcm'Bqa~423490145'故B止確.

二、填空題（本題共2小題，共12分）

9.如圖所示是某同學(xué)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，其中小車的質(zhì)量為M,托盤和

祛碼的質(zhì)量為機(jī)。

(1)要研究加速度”跟合外力尸和質(zhì)量M兩個(gè)因素的關(guān)系，需采用的實(shí)驗(yàn)方法是o該實(shí)驗(yàn)

使用的電源為(填“交流”或“直流”)電源。

(2)為了使小車的合外力近似等于繩子拉力，還需要用小墊塊將木板靠近電源的一側(cè)適當(dāng)墊高，其目的

是。

(3)圖是某次實(shí)驗(yàn)中得到的紙帶。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz,每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還

有4個(gè)點(diǎn)未畫出,其中x/=2.80cm、X2=4.40cm、xj=5.95cm>x/=7.57cm、必=9.10cm、X6=10.71cm,利用下

圖給出的數(shù)據(jù)可求出小車下滑的加速度為m/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

答案：(1)控制變量法交流(2)用小車重力沿斜面方向的分力平衡小車運(yùn)動(dòng)過程中受到的摩擦

力(3)1.58(4)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

解析：本題考查牛頓第二定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)處理，誤差分析等

(1)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，要研究〃與尸和M的關(guān)系，采用的是控制變量法，打

點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源為交流電源。

(2)為了使小車的合外力近似等于繩子拉力，用小墊塊將木板靠近電源的一側(cè)適當(dāng)墊高，目的是用小車

重力沿斜面方向的分力平衡小車運(yùn)動(dòng)過程中受到的摩擦力。

(3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz,每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未回出，則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間

的時(shí)間間隔為

T=5x0.02s=0.1s

小車下滑的加速度為

a=G+'L，1.58m/s2

9"

(4)由a-F圖線可知，拉力F達(dá)到一定值之后小車才產(chǎn)生加速度，原因是未平衡摩擦力，或平衡摩擦力

不足。

10.某興趣小組在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)獲得了一個(gè)舊的滑動(dòng)變阻器Ro,其上標(biāo)注的規(guī)格已經(jīng)不清楚，現(xiàn)要在不拆

卸滑動(dòng)變阻器的前提下測出其線圈的電阻，測量前先用多用電表的歐姆擋粗測其電阻值約為600Q,然后

用伏安法精確測量其電阻，實(shí)驗(yàn)室備有以下器材：

A.電流表Ai(量程為0~10mA,內(nèi)阻私/約為300C,測量時(shí)讀數(shù)為川

B.電流表A2(量程為0~2.5mA,內(nèi)阻私2=100。，測量時(shí)讀數(shù)為⑨

C.電壓表V(量程為O~I8V,內(nèi)阻R、約為15kC,測量時(shí)讀數(shù)為⑺

D.定值電阻Ri=100C

E.定值電阻分=2300。

F.滑動(dòng)變阻器R(O-IOOOC)

電池組(電動(dòng)勢E=6V,內(nèi)阻可忽略)

H.開關(guān)導(dǎo)線若干

(1)某同學(xué)利用上述部分器材.，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路圖，請指出不合理之處：。

(2)查明原因后重新設(shè)計(jì)電路，在圖乙中畫出改進(jìn)后的電路圖o

(3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，得到一組電表的示數(shù)，則計(jì)算滑動(dòng)變阻器線圈電阻的表達(dá)式為

Ro=。(用所給物理量的符號表示)

(4)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，進(jìn)行多次測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出k/2圖像，如圖丙所示，圖線是過坐

標(biāo)原點(diǎn)的直線，若圖線的斜率為左，則滑動(dòng)變阻器線圈的電阻&=。

答案：(1)電壓表的量程太大，實(shí)驗(yàn)誤差較大(2)見解析⑶*2：6)⑷勺+&

1}-12K-1

解析：本題考查電表改裝，電路設(shè)計(jì)，電路計(jì)算，圖像分析等

(1)甲同學(xué)設(shè)計(jì)的電路不合理，因?yàn)殡娫措妱?dòng)勢6V,而選取電壓表的量程太大，實(shí)驗(yàn)誤差較大。

(2)將電流表A2與定值電阻R?串聯(lián)改裝成量程為

鳥)=6V

的電壓表，由于電流表Ai的內(nèi)阻不確定，故電流表Ai采用外接法，電路如圖所示

(3)由并聯(lián)電路的特點(diǎn)有

/式%+&）=（/「/2）6

可得

n_，2(82+&)

5-1-I

12

(4)由并聯(lián)電路的特點(diǎn)有

再變形可得

J_&2+&+凡J

K2

則/圖線斜率

/：=-A2+R2+?

解得

R=82+6

k-\

三、計(jì)算題(本題共3題，第11題14分，第12題16分，第13題18分，要求寫出必要的解題推導(dǎo)過程,

公式依據(jù)等)

11.如圖，某根水平固定的長木桿上有〃(生3)個(gè)質(zhì)量均為機(jī)的圓環(huán)(內(nèi)徑略大于木桿直徑)，每相鄰的

兩個(gè)圓環(huán)之間有不可伸長的柔軟輕質(zhì)細(xì)線相連,細(xì)線長度均為L開始時(shí)所有圓環(huán)挨在一起(但未相互擠壓);

現(xiàn)給第1個(gè)圓環(huán)一個(gè)初速度使其在木桿上向左滑行，當(dāng)前、后圓環(huán)之間的細(xì)線拉緊后都以共同的速度向前

滑行，但第〃個(gè)圓環(huán)恰好未被拉動(dòng)。已知所有細(xì)線拉緊的時(shí)間極短，且每個(gè)圓環(huán)與木桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)均

為〃，求：

(1)當(dāng)〃=3時(shí)，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力做的功；

(2)當(dāng)〃=3時(shí)，求第一個(gè)圓環(huán)向左運(yùn)動(dòng)的初速度大小v；

(3)若第一個(gè)圓環(huán)的初速度大小為vo,求整個(gè)過程中由于細(xì)繩拉緊損失的機(jī)械能。

答案：⑴所=3〃磔4(2)v—y]\0figL(3)AE=^mvo2—^-/imgL

解析：(1)當(dāng)〃=3時(shí)，僅有1、2兩個(gè)圓環(huán)在運(yùn)動(dòng)，克服摩擦力做的功為：

Wf=/^mgL-1-fimg-2L=3fimgL

(2)當(dāng)〃=3時(shí)，易知從1開始運(yùn)動(dòng)到1、2之間的細(xì)繩恰好拉直的過程中，有：

^mv2=^mvt2+/ungL

2、3之間的細(xì)繩拉直過程，取向左為正方向，山動(dòng)量守恒有：,"叨=2加也。

由以上三式可得

v=-\J\O/.tgL

(3)從開始運(yùn)動(dòng)到第n個(gè)圓環(huán)恰好未被拉動(dòng)的過程中，克服摩擦力做功為:

W(—fimgL-\-fimg-2L+...+fimg(n—1)L—)/JingL

由能量守恒可知

/\E—^invo2—Wf—^mvo1—')〃mgL

12.如圖，金屬平行導(dǎo)軌MMMW和金屬平行導(dǎo)軌PQR,PQ7T分別固定在高度差為/z(數(shù)值未知)的

水平臺面上。導(dǎo)軌MN、MW左端接有電源，腦V與MN的間距為L=0.10m。線框空間存在豎直向上的勻

強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度5=0.20”平行導(dǎo)軌PQR與PQW的間距為L=0.10m,其中PQ與是圓心角為

60。、半徑為r=0.50m的圓弧導(dǎo)軌，QR與QR是水平長直導(dǎo)軌，QQ，右側(cè)有方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁

感應(yīng)強(qiáng)度&=0.40T。導(dǎo)體棒a質(zhì)量如=0.02kg,電阻凡=2.0C,放置在導(dǎo)軌MMMM右側(cè)NW邊緣處：

導(dǎo)體棒。質(zhì)量〃?2=0.04kg,電阻&=4.0C放置在水平導(dǎo)軌某處。閉合開關(guān)K后，導(dǎo)體棒。從MV，水平拋

出，恰能無碰撞地從“'處以速度％=2m/s滑入平行導(dǎo)軌，且始終沒有與棒b相碰。重力加速度g=10m/s2,

不計(jì)一切摩擦及空氣阻力和導(dǎo)軌電阻。求：

(1)導(dǎo)體棒〃的最大加速度；

(2)導(dǎo)體棒a在磁場B2中產(chǎn)生的焦耳熱；

(3)閉合開關(guān)K后，通過電源的電荷量安

答案：(1)0.02m/s2(2)0.02J(3)1C

解析：(1)設(shè)。棒滑到水平軌道上時(shí)的速度為也，由動(dòng)能定理得

-cos60。)=%后一

解得藝=3m/s

因?yàn)椤鞍魟傔M(jìn)磁場所時(shí)，棒。，匕中的電流最大，。棒受到的安培力最大，加速度最大，所以有

E=BI.LV2

/=上

R1+R2

由牛頓第二定律得B2/i=W2?.?ax?

聯(lián)立解得導(dǎo)體棒b的最大加速度

<Zmax=0.02m/s2o

(2)兩個(gè)導(dǎo)體棒在磁場&中運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)量守恒，且能量守恒。當(dāng)兩棒的速度相等時(shí)回路中電流為零,

此后兩棒做勻速運(yùn)動(dòng)，兩棒不再產(chǎn)生焦耳熱。

取向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得

m\V2—(mi+m2)V3

山能量守恒定律得

2m1V22=；(""+m2)V32+Qa+Qb

由于。，〃兩棒串聯(lián)在一起，電流相等，

所以有2=旦

m

^Qi,R2

聯(lián)立解得Q=0.02J?

(3)設(shè)接通KB,〃棒以速度vo水平拋出。WJWvo=v1Cos60°=1m/s

對“棒沖出過程，由動(dòng)量定理得

B]lL^t=tn\v()—O

即B\Lq=m\VQ

解得4=1C。

13.在芯片制造過程中，離子注入是其中一道重要的工序。離子注入工作原理的示意圖如圖所示。靜

止于A處的離子，經(jīng)電壓為U的加速電場加速后，沿圖中半徑為R的虛線通過,圓弧形靜電分析器(靜電

分析器通道內(nèi)有均勻輻向分布的電場)后，從尸點(diǎn)沿豎直方向進(jìn)入半徑也為R的圓柱形的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)

磁場區(qū)域，磁場方向平行于圓柱中心軸線(垂直于紙面)向外，電場的方向與磁場方向相反，電場強(qiáng)度

區(qū)=過p點(diǎn)的直徑尸。沿豎直方向，沒有加勻強(qiáng)電場時(shí)，離子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)，最后垂直打在豎直放置的

7lR

an

硅片上的。點(diǎn)(O點(diǎn)未畫出)。已知離子的質(zhì)量為加，電荷量為4,硅片到圓柱形磁場中心線之間的距離為萬,

不計(jì)重力。求：

Q

(1)離子進(jìn)入圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域時(shí)的速度%和靜電分析器通道內(nèi)虛線處電場強(qiáng)度的大小用；

(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。

⑶在硅片平面上，過。豎直