房山區(qū)2024-2025學(xué)年度高三第一學(xué)期學(xué)業(yè)水平調(diào)研（二）

物理或卷

本試卷共8頁，滿分100分，考試時長90分鐘?？忌鷦?wù)必將答案填涂或書寫在答題卡上，在

試卷上作答無效?？荚嚱Y(jié)束后，將試卷和答題卡一并交回。

第一部分（選擇題共42分）

一、單項選擇題（本部分共14小題，在每小題列出的四個選項中只有一個符合題意。每小

題3分，共42分。）

1.用激光照射金屬擋板上兩條平行的狹縫，在擋板后面的屏上觀察到明暗相間的條紋。這種現(xiàn)象屬于光

的（）

A.衍射現(xiàn)象B.干涉現(xiàn)象C.偏振現(xiàn)象D.全反射現(xiàn)象

【答案】B

【解析】

【詳解】用激光照射金屬擋板上的兩條平行的狹縫，在擋板后面的屏上觀察到明暗相間的條紋。這種現(xiàn)象

屬于雙縫干涉現(xiàn)象，即屬于光的干涉。

故選B。

2.科學(xué)家用放射性材料一PuC>2作為發(fā)電能源為火星車供電。PuO2中的Pu元素衰變方程為

2囂Puf2j：U+X,則X應(yīng)為（）

A.質(zhì)子B.a粒子C.正電子D.中子

【答案】B

【解析】

【詳解】由質(zhì)量數(shù)守恒可知X的質(zhì)量數(shù)為

238-234=4

由電荷數(shù)守恒可知X的質(zhì)子數(shù)為

94-92=2

則X為a粒子。

故選B。

3.下列與熱現(xiàn)象有關(guān)的說法正確的是（）

A.布朗運(yùn)動就是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動

B.物體的溫度升高，物體內(nèi)每個分子熱運(yùn)動的速率都增大

C.物體的溫度越高，分子的平均動能就越大

D.密閉容器內(nèi)有一滴15。（2的水，蒸發(fā)變成了水蒸氣，溫度仍然是15。（2,它的內(nèi)能保持不變

【答案】C

【解析】

【詳解】A.布朗運(yùn)動是微小顆粒的無規(guī)則運(yùn)動，間接反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動，故A錯誤；

B.物體溫度升高，物體內(nèi)分子熱運(yùn)動的平均速率增大，而不是每個分子。故B錯誤；

C.溫度是物體內(nèi)部分子平均動能大小的標(biāo)志，物體的溫度越高，其內(nèi)部分子的平均動能就一定越大，故

C正確；

D.15c的水滴蒸發(fā)成15c的水蒸氣后，溫度不變，分子的平均動能不變，該物態(tài)變化是吸熱過程，分子

勢能增大，即內(nèi)能增大，故D錯誤。

故選C。

4.如圖所示，在空氣壓縮引火儀底部放置少量的硝化棉，迅速壓下筒中的活塞，可以觀察到硝化棉燃燒的

火苗。在筒內(nèi)封閉的氣體被活塞迅速壓縮的過程中，下列說法正確的是（）

A.氣體溫度升高，壓強(qiáng)不變B.氣體的體積減小，壓強(qiáng)不變

C.氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增加D.外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增加

【答案】D

【解析】

【詳解】壓縮玻璃筒內(nèi)的空氣，氣體的壓強(qiáng)變大，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為筒內(nèi)空氣的內(nèi)能，空氣的內(nèi)能增加，溫度

升高，當(dāng)達(dá)到棉花的燃點后，棉花會燃燒，即外界對氣體做正功，氣體內(nèi)能增加。

故選D。

5.用小球和輕彈簧組成彈簧振子，使其沿水平方向振動，振動圖像如圖所示，下列描述正確的是（）

B.2~3s內(nèi)，彈簧的彈性勢能逐漸減小

C.7=4s時，小球的動能達(dá)到最大值D.7=5s時，彈簧彈力為正的最大值

【答案】C

【解析】

【詳解】A.由圖可知，1~2s內(nèi)小球的位移減小，說明彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能即速度增大，故A錯誤；

B.由圖可知，2~3s內(nèi)小球的位移增大，說明動能轉(zhuǎn)化彈性勢能即彈性勢能增大，故B錯誤；

C.由圖可知，/=4s時，小球位于平衡位置此時動能最大，故C正確；

D.Z=5s時，小球的位移正向最大，則彈簧彈力為負(fù)的最大值，故D錯誤。

故選C。

6.如圖所示，水平地面上靜止一傾角為a的斜面，一個質(zhì)量為機(jī)的箱子，在平行于斜面的拉力E作用下,

沿斜面勻速上滑，斜面始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。箱子與斜面間的動摩擦因數(shù)為〃，重力加速度為g,下列說法正

確的是（）

A.箱子受到3個力作用B.斜面對箱子的摩擦力大小為產(chǎn)

C.地面對斜面的摩擦力大小為0D.斜面對箱子的支持力大小為mgcosa

【答案】D

【解析】

【詳解】A.箱子受重力、彈力、外力、摩擦力4個力的作用，故A錯誤；

BD,對箱子分析可知/―7=〃2gsin。，F(xiàn)N=mgcosa

解得了=/一mgsin。

故B錯誤，D正確；

C.對整體分析可知地面對斜面的摩擦力大小為尸=/cosa

故C錯誤；

故選D。

7.如圖所示，帶箭頭的實線表示某電場的電場線。A、8為電場中兩點。下列說法中正確的是（）

A.A點的電勢比3點的電勢高

B.一正電荷在A點受到的靜電力小于在B點受到的靜電力

C.一負(fù)電荷在A點的電勢能小于在B點的電勢能

D.將一負(fù)電荷由A點移動到B點的過程中靜電力做正功

【答案】D

【解析】

【詳解】ACD.沿電場線電勢逐漸降低，可知A點的電勢比3點的電勢低，負(fù)電荷在A點的電勢能大于在

B點的電勢能，將一負(fù)電荷由A點移動到8點的過程中靜電力做正功，選項AC錯誤，D正確；

B.電場線的疏密反映場強(qiáng)大小，可知A點場強(qiáng)大于2點場強(qiáng)，則一正電荷在A點受到的靜電力大于在3

點受到的靜電力，選項B錯誤；

故選D。

8.如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，將一根水平放置的金屬棒以某一水平速度拋出，金屬棒在運(yùn)動過

程中始終保持水平且未離開磁場區(qū)域。不計空氣阻力，金屬棒在運(yùn)動過程中，下列說法正確的是（）

A.感應(yīng)電動勢越來越大

B.單位時間內(nèi)，金屬棒的動量增量變大

C.金屬棒中的機(jī)械能越來越小

D.單位時間內(nèi)金屬棒掃過的曲面中的磁通量不變

【答案】D

【解析】

【詳解】A.金屬棒做平拋運(yùn)動，水平速度不變，根據(jù)可知，棒中的感應(yīng)電動勢不變，故A錯誤；

B.根據(jù)動量定理可知，單位時間內(nèi)，金屬棒的動量增量為&?=Mg,大小不變，故B錯誤；

C.金屬棒在運(yùn)動過程只有重力做功，則機(jī)械能守恒，故C錯誤；

D.單位時間內(nèi)功的水平位移為玲，則掃過的曲面中的磁通量不變，故D正確；

故選D。

9.某同學(xué)兩次拋出籃球，如圖所示，籃球垂直撞在豎直放置的籃板上。不計空氣阻力，關(guān)于這兩次籃球從

拋出到撞擊籃板的過程中，下列說法正確的是（）

A.兩次在空中運(yùn)動的時間相等B.兩次拋出后的速度變化率不相等

C.第1次拋出時速度的水平分量小D.第2次拋出時速度的豎直分量大

【答案】C

【解析】

【詳解】A.將兩次拋球的逆過程看做平拋運(yùn)動，因第一次豎直高度較大，根據(jù)f=g

可知第一次運(yùn)動時間較長，選項A錯誤；

B.速度變化率等于加速度，可知兩次拋出后的速度變化率相等，選項B錯誤；

Y

c.兩次水平位移相等，根據(jù)匕=：

可知第1次拋出時速度的水平分量小，選項c正確；

D.根據(jù)4=12gh

可知第2次拋出時速度的豎直分量小，選項D錯誤。

故選C。

10.我國多次成功使用“冷發(fā)射”技術(shù)發(fā)射長征十一號系列運(yùn)載火箭。如圖所示，發(fā)射艙內(nèi)的高壓氣體先將

火箭豎直向上推出，火箭速度接近零時再點火飛向太空。從火箭開始運(yùn)動到點火的過程中，下列說法中正確

的是（）

A.火箭的加速度為零時，動能最大

B.高壓氣體釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為火箭的動能

C.火箭受到推力的沖量小于重力和空氣阻力的沖量之和

D.高壓氣體的推力對火箭做的功小于重力和空氣阻力對火箭做功之和

【答案】A

【解析】

【詳解】A.火箭從發(fā)射艙發(fā)射出來，受豎直向下的重力、豎直向下的空氣阻力和豎直向上的高壓氣體的

推力作用，且推力大小不斷減小，剛開始向上的時候高壓氣體的推力大于向下的重力和空氣阻力之和，故

火箭向上做加速度減小的加速運(yùn)動，當(dāng)向上的高壓氣體的推力等于向下的重力和空氣阻力之和時，火箭的

加速度為零，速度最大，接著向上的高壓氣體的推力小于向下的重力和空氣阻力之和時，火箭接著向上做

加速度增大的減速運(yùn)動，直至速度為零，故當(dāng)火箭的加速度為零時，速度最大，動能最大，故A正確；

B.根據(jù)能量守恒定律，可知高壓氣體釋放的能量轉(zhuǎn)化為火箭的動能、火箭的重力勢能和內(nèi)能，故B錯

誤；

C.根據(jù)動量定理，可知/推一/重一/阻=0

解得/推=/重+，阻

火箭受到推力的沖量等于重力和空氣阻力的沖量之和，故C錯誤；

D.根據(jù)動能定理，可知%

解得喙=%+嗎且

故D錯誤。

故選A?

11.如圖所示為研究電容器充放電實驗的電路圖。將S撥至1給電容器充電，充電完畢后，將S撥至2讓電

容器放電。已知電源的電動勢為E,內(nèi)阻為小電容器的電容為C,電阻的阻值為R。下列說法正確的是

A.充電過程，電流表示數(shù)逐漸增大

_1

B.充電過程，電源為整個電路提供的電能為一。529

2

C.放電過程，通過電阻R的電流方向向左

D.放電過程，通過電阻R的電荷量為CE

【答案】D

【解析】

【詳解】A.充電過程，電流表示數(shù)逐漸減小，故A錯誤;

B.充電過程，電源為整個電路提供的電能為￡=。后=。5?￡=?！?

故B錯誤；

C.充電結(jié)束后，電容器上板帶正電，則放電過程，通過電阻R的電流方向向右，故C錯誤；

D.充電結(jié)束后，電容器帶電量Q=CE

則放電過程，通過電阻R的電荷量為CE,故D正確。

故選D。

12.一束7射線從氣泡室底部進(jìn)入而沒有留下痕跡，氣泡室中充滿液態(tài)氫。這束7射線從一個氫原子中打出

一個電子，同時7光子自身轉(zhuǎn)變成一對正、負(fù)電子對（分別稱為正電子、負(fù)電子），其徑跡如圖所示。已知

勻強(qiáng)磁場的方向垂直照片平面向里，正、負(fù)電子質(zhì)量相等，則下列說法正確的是（）

A.左側(cè)螺旋軌跡為負(fù)電子運(yùn)動的軌跡

B.正電子，負(fù)電子所受洛倫茲力大小時刻相等

C.分離瞬間，正電子速度大于負(fù)電子速度

D.正電子，負(fù)電子和被打出的電子的動能均保持不變

【答案】C

【解析】

【詳解】A.勻強(qiáng)磁場的方向垂直照片平面向里，根據(jù)粒子運(yùn)動軌跡結(jié)合左手定則可知，左側(cè)螺旋軌跡為

正電子運(yùn)動的軌跡，右側(cè)螺旋軌跡為負(fù)電子運(yùn)動的軌跡，故A錯誤；

BC.根據(jù)洛倫茲力提供向心力有evB=m—

根據(jù)運(yùn)動軌跡可知正電子與負(fù)電子分離瞬間，左側(cè)正電子的軌跡半徑大于右側(cè)負(fù)電子的軌跡半徑，故分離

瞬間，正電子速度大于負(fù)電子速度，正電子、負(fù)電子所受洛倫茲力大小為/=

正電子、負(fù)電子的速度大小不是時刻相等，則正電子、負(fù)電子所受洛倫茲力大小不是時刻相等，故B錯

誤，C正確；

D.正、負(fù)電子在氣泡室運(yùn)動時，根據(jù)軌跡可知運(yùn)動的軌跡半徑逐漸減小，則速度逐漸減小，動能逐漸減

小，被打出的電子，在氣泡室中克服阻力做功，動能也逐漸減小，故D錯誤。

故選C。

13.某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)活動中自制電子秤，原理示意圖如圖所示。用理想電壓表的示數(shù)指示物體的質(zhì)

量，托盤與電阻可忽略的金屬彈簧相連，托盤與彈簧的質(zhì)量均不計，滑動變阻器R的滑動端與彈簧上端連

接。當(dāng)托盤中沒有放物體時，滑片恰好指在變阻器的最上端，此時電壓表示數(shù)為0。設(shè)變阻器總電阻為

R,總長度為/,電源電動勢為￡,內(nèi)阻為r,限流電阻阻值為幾，彈簧勁度系數(shù)為左，不計一切摩擦和其

A.電壓表的示數(shù)U與被測物體質(zhì)量相成正比B.彈簧的形變量x與被測物體質(zhì)量相成正比

C,被測物體質(zhì)量機(jī)變大，電路中電流變小D.改變彈簧勁度系數(shù)％,可以改變電子秤的測量范圍

【答案】A

【解析】

【詳解】C.由于金屬彈簧的電阻可忽略，則當(dāng)被測物體質(zhì)量，"變大，連接彈簧的滑片向下移，回路中的

總電阻增大，故電路中電流減小，C正確，不符合題意；

B.當(dāng)托盤中沒有放物體時，電壓表示數(shù)為零，當(dāng)物體質(zhì)量為機(jī)時，設(shè)托盤下降工,由平衡條件有

mg=kx

B正確，不符合題意；

AD.根據(jù)歐姆定律得

1=——-——

r+RQ+Rx

根據(jù)電阻定律有

R=-R

'L

由歐姆定律得

U=1RX

故電壓表示數(shù)U與所稱物體質(zhì)量機(jī)的關(guān)系式為

umgRE

kL（r+用）+mgR

電壓表的示數(shù)U與被測物體質(zhì)量機(jī)不成正比，改變彈簧勁度系數(shù)％,可以改變電子秤的測量范圍，A錯誤，

符合題意、D正確，不符合題意。

故選A?

14.對于同一物理問題，常常可以從宏觀與微觀兩個不同角度進(jìn)行研究，找出其內(nèi)在聯(lián)系，從而更加深刻的

理解其物理本質(zhì)。一段長為/、電阻率為。、橫截面積為S的細(xì)金屬直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)有〃個自由電子,

電子電荷量為e、質(zhì)量為經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，金屬的電阻源于定向運(yùn)動的自由電子與金屬離子（即金屬原

子失去電子后的剩余部分）的碰撞，該碰撞過程將對電子的定向移動形成一定的阻礙作用，該作用可等效為

施加在電子上的一個沿導(dǎo)線的平均阻力。若電子受到的平均阻力大小與電子定向移動的速率成正比，比例

系數(shù)為左。下列說法正確的是（）

A.比例系數(shù)％=〃//?

B.比例系數(shù)左的單位為kg-s

C.當(dāng)該導(dǎo)線通有恒定的電流/時，導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率v=

ne2s

D.當(dāng)該導(dǎo)線通有恒定的電流/時，導(dǎo)線中自由電子受到平均阻力大小為/'=包

eS

【答案】A

【解析】

【詳解】C.一小間內(nèi)，流過導(dǎo)線橫截面的電子個數(shù)為N=〃Sv△^

電荷量為Q=Ne=neSvAt

根據(jù)電流的定義有1=—=neSv

解得v=—^―

neS

故C錯誤；

AD.長度為/的一段導(dǎo)體，則電子做定向移動時滿足電場力與阻力相等，則/=初=6￡=彳6,

U=IR=neSv-p—=nepvl

角軍得k=ne12p,f=

s

故A正確，D錯誤；

B.根據(jù)/=H

可知比例系數(shù)k的單位為—==捶

m/sms

故B錯誤；

故選Ao

第二部分（非選擇題共58分）

二、實驗題（共2小題，共18分。）

15.物理實驗一般涉及實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。

（1）“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”的實驗如圖甲所示，圖乙是在白紙上根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的示

意圖。圖乙中的尸與尸兩力中，方向一定沿A0方向的是0

（2）一個實驗小組在“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”的實驗中，使用兩根不同的輕質(zhì)彈簧。和方，得到

彈簧彈力與彈簧長度的關(guān)系圖像如圖所示，下列說法正確的是。

A.。的原長大于方的原長

B.。的原長小于b的原長

C.。的勁度系數(shù)大于匕的勁度系數(shù)

D.。的勁度系數(shù)小于方的勁度系數(shù)

(3)如圖所示，在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗過程中，下列說法正確的是

A.變壓器的原線圈接低壓交流電，測量副線圈電壓時應(yīng)當(dāng)用多用電表的“直流電壓擋”

B.使用多用電表測電壓時，先用最大量程試測，再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量

C.因為實驗所用電壓較低，通電時可用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路

【答案】(1)F'(2)BC(3)B

【解析】

【小問1詳解】

圖乙中的尸與尸兩力中，P是兩個分力合力的理論值，而尸是兩個分力合力的實驗值，則方向一定沿

A。方向的是歹'。

【小問2詳解】

AB.根據(jù)E=A(L-4)由圖可知，。的原長小于b的原長，選項A錯誤，B正確；

CD.圖像的斜率等于勁度系數(shù)，可知。的勁度系數(shù)大于b的勁度系數(shù)，選項C正確，D錯誤。

故選BC?

【小問3詳解】

A.變壓器的原線圈接低壓交流電，測量副線圈電壓時應(yīng)當(dāng)用多用電表的“交流電壓擋”，選項A錯誤；

B.使用多用電表測電壓時，先用最大量程試測，再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量，選項B正確；

C.雖然實驗所用電壓較低，但是通電時也不可用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路，選項C錯誤。

故選B。

16.利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻。

（1）若選取甲圖進(jìn)行測量，其系統(tǒng)誤差來源于①（選填“電壓表分流”或“電流表分

壓”）。若選取乙圖進(jìn)行測量，其系統(tǒng)誤差來源于②（選填“電壓表分流”或“電流表分

壓”）,

（2）若采用甲圖進(jìn)行實驗，下列說法正確的是o

A.閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)放在b端

B.應(yīng)選用一節(jié)新的干電池作為被測電源，新電池的電動勢比較大易測量

C.閉合開關(guān)后，電壓表有示數(shù)，電流表示數(shù)為零的原因可能是滑動變阻器發(fā)生斷路

（3）如圖所示為某次實驗結(jié)果的U-/圖像，仔細(xì)觀察你會發(fā)現(xiàn)，圖中測量數(shù)據(jù)集中在圖像的很小區(qū)域,

這樣不利于減小誤差。為了減小利用圖像處理數(shù)據(jù)過程中的誤差，請你寫出調(diào)整方案。

（4）若某小組同學(xué)想測量水果電池的電動勢和內(nèi)阻，水果電池內(nèi)阻約為一千歐姆，為了準(zhǔn)確測量，則應(yīng)

選擇的實驗電路是①___________（選填“甲”或“乙”）。測得該水果電池的電動勢②石測

4（選填“大于”“等于”或“小于”）o

【答案】（1）①.電壓表分流②.電流表分壓

（2）C（3）縱坐標(biāo)的起始點可以改為1.0開始

（4）①.乙②.等于

【解析】

【小問1詳解】

[1]若選取甲圖進(jìn)行測量，其系統(tǒng)誤差來源于電壓表分流。

⑵若選取乙圖進(jìn)行測量，其系統(tǒng)誤差來源于電流表分壓。

【小問2詳解】

A.為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)該最大，則滑片應(yīng)放在a端，故A錯誤；

B.新的干電池電阻很小，路端電壓變化不明顯，誤差較大，故B錯誤；

C.閉合開關(guān)后，電壓表有示數(shù)，電流表示數(shù)為零，是斷路現(xiàn)象，而電壓表有示數(shù)，則可能是滑動變阻器

發(fā)生斷路，故C正確。

故選C。

【小問3詳解】

縱坐標(biāo)的起始點可以改為L0開始，這樣就可以充分利用圖像。

【小問4詳解】

[1]水果電池內(nèi)阻約為一千歐姆較大，電路中的電流會較小，甲圖中電壓表的分流影響會很大。為了準(zhǔn)確測

量，則應(yīng)選擇乙實驗電路。

[2]若考慮電流表分壓，由閉合電路歐姆定律得

E=%+/](&+r)

E=t/2+72(7?A+r)

聯(lián)立解得

A-A

由于5、小。2、,2為真實讀數(shù)，則測量值沒有誤差。即可則=5其。

三、計算題(共4小題，共40分。)

17.如圖所示，光滑水平面與豎直面內(nèi)的粗糙半圓形導(dǎo)軌在B點平滑連接，導(dǎo)軌半徑為0.40m。一個質(zhì)

量為0.20kg的物體將彈簧壓縮至A點后由靜止釋放，在彈簧彈力作用下，物體脫離彈簧向右運(yùn)動。經(jīng)B點、

沿半圓形導(dǎo)軌運(yùn)動，到達(dá)C點后水平飛出，恰好落在A點。已知B點的速度大小為5.0m/s,A、8兩點距

離為0.80m,取重力加速度g為lOm/s?。求：

AB

(1)物體到達(dá)C點的速度大小V。

(2)物體沿半圓形導(dǎo)軌運(yùn)動過程中阻力所做的功W。

(3)彈簧壓縮至A點時的彈性勢能Ep。

【答案】(1)2m/s

(2)-0.5J(3)2.5J

【解析】

【小問1詳解】

物體到達(dá)C點后水平飛出，恰好落在A點，則有2R=gg/，

解得Vc=2m/s

【小問2詳解】

物體從2點到C點，根據(jù)動能定理有—mgx2R+W=-mv^--mv^

解得W=-0.5J

【小問3詳解】

1,

物體從A點到B點，根據(jù)功能關(guān)系有Ep.明

解得丸=2.5J

18.如圖甲所示，在光滑絕緣水平桌面上有一邊長為/、電阻為R的正方形導(dǎo)線框Bed,在導(dǎo)線框右側(cè)有

一寬度大于/的條形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場的邊界與導(dǎo)線框的左、右邊框平行，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,磁場

方向豎直向下。導(dǎo)線框以向右的初速度為進(jìn)入磁場。

(D求左邊剛進(jìn)入磁場時，線框中感應(yīng)電動勢的大小E。；

(2)求"c邊剛進(jìn)入磁場時，湖邊的瞬時電功率4；

(3)若導(dǎo)線框能夠完全通過磁場區(qū)域并繼續(xù)運(yùn)動，請在圖乙中定性畫出導(dǎo)線框所受安培力大小廠隨時間f

變化的圖像,

甲乙

【解析】

【詳解】（1）剛進(jìn)入磁場時，A邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，此時線框

中感應(yīng)電動勢為

E°=B/Vo

（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，de邊剛進(jìn)入磁場時，線框中感應(yīng)電流為

，-E。

°一下

故湖邊的瞬時電功率為

i2g

聯(lián)立解得

p二B叩流

°47?

（3）當(dāng)線框改邊進(jìn)入磁場到成邊進(jìn)入磁場之前，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，任意時刻八邊產(chǎn)生的

瞬時感應(yīng)電動勢為

E=Blv

回路中的瞬時電流為

線框此時受到的安培力為

F=BII

聯(lián)立可得得

F4

R

方向與速度方向相反，因此，導(dǎo)線框做減速運(yùn)動，隨著速度V減小，安培力廠也減?。桓鶕?jù)牛頓第二定律

有

F

a=—

m

且a為速度的變化率，并且產(chǎn)正比于V,所以F減小的越來越慢。由于導(dǎo)線框能夠全部通過磁場區(qū)域，故

導(dǎo)線框在速度減為零前已完全進(jìn)入磁場，且當(dāng)整個線框均在磁場中運(yùn)動時，必邊和cd邊都產(chǎn)生感應(yīng)電動

勢，但線框總電動勢為零，電流為零，安培力為零，線框做勻速直線運(yùn)動；當(dāng)線框離開磁場區(qū)域時，只有

邊做切割磁感應(yīng)線運(yùn)動，只有仍邊產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，導(dǎo)線框又受到安培力作用，初始大小與他邊剛進(jìn)

入磁場時相同，之后隨著速度的減小而減小。故導(dǎo)線框所受安培力大小歹隨時間f變化的圖像如答圖所

zj\O

19.我國的東方超環(huán)(EAST)是研究可控核聚變反應(yīng)的超大型科學(xué)實驗裝置。該裝置需要將高速運(yùn)動的離

子變成中性粒子，沒有被中性化的離子對實驗裝置有很大的破壞作用，因此需要利用“偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)”將其從

粒子束中剝離出來。已知所有離子的電荷量均為q,質(zhì)量均為加，離子和中性粒子的重力可忽略不計，不考

慮粒子間的相互作用。

混合"二二二：

粒子?■?

混

中

合

性

粒

粒

子

子吞噬板2d

N

乙

(1)“偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)”的原理簡圖如圖甲所示，包含中性粒子和帶電離子的混合粒子進(jìn)入由一對平行帶電極

板構(gòu)成的勻強(qiáng)電場區(qū)域，混合粒子進(jìn)入電場時速度方向與極板平行，離子在電場區(qū)域發(fā)生偏轉(zhuǎn)，中性粒子

繼續(xù)沿原方向運(yùn)動。已知兩極板間電壓為U,間距為小

a.若離子的動能Ek由電場加速獲得，其初動能為零，求加速電壓Uo;

b.求離子在電場中運(yùn)動的最長時間t0；

(2)“偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)”還可以利用磁偏轉(zhuǎn)進(jìn)行帶電離子的剝離，如圖乙所示。混合粒子寬度為“，吞噬板

長度為2d,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2,且邊界足夠大。要使所有離子都能打到吞噬板上，求帶電離子動能大小

的取值范圍。

E.2md2

【答案】(1)a.—；b.

q

q232d2q2B2d-

(2)

8m2m

【解析】

【小問1詳解】

a.根據(jù)動能定理可得qU°=反

解得。0二*

Q

1

0Eq_qU_

b.由于離子做類平拋運(yùn)動，則運(yùn)動時間最長的離子偏轉(zhuǎn)距離為d,則d=Cl——

mmd

2md2

所以玲二

qU

【小問2詳解】

J2

要使所有離子都能打到吞噬板上，則離子的偏轉(zhuǎn)半徑最大為d,最小為一，根據(jù)"3=相匕，

2r

Ek=-mv2

k2

q'B2d2q252d2

解得紇max

c，"kmin-

2m8om

〃2〃2/22^2/2

所以帶電離子動能大小的取值范圍為"勺＜紇＜垂絲一

8m2m

20.利用物理模型對復(fù)雜現(xiàn)象進(jìn)行分析，是重要的科學(xué)思維方法。

（1）科學(xué)家根據(jù)天文觀測提出宇宙膨脹模型：在宇宙大尺度上，所有的宇宙物質(zhì)（星體等）在做彼此遠(yuǎn)

離運(yùn)動，且質(zhì)量始終均勻分布，在宇宙中所有位置觀測的結(jié)果都一樣。以某一點。為觀測點，以質(zhì)量為加

的小星體（記為P）為觀測對象。當(dāng)前尸到。點的距離為“，宇宙的密度為2°。

a.若某時刻小星體尸遠(yuǎn)離到距。點為2%處，求以。為球心，2%為半徑的球體內(nèi)宇宙物質(zhì)的質(zhì)量以。

b