2022年天津市高三（下）第一次模擬物理試題(含詳解)

天津市耀華中學2022屆高三第一次模擬考

物理試卷

第I卷

一、單選題（本大題共5小題，共25分）

1.2021年12月30日，在中科院合肥等離子體物理研究所內，有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克實驗裝

置（EAST）實現了1056秒的長脈沖高參數等離子體運行，這是目前世界上該裝置高溫等離子體運行的最

長時間。該裝置內發(fā)生的核反應方程為：H+：H-；He+X,已知笊核（；H）的質量為2O136u,X的質

量為1.0087U,氮核（He）的質量為3.0150u,u為原子質量單位，lu相當于931MeV,下列關于該核反應

的說法正確的是（）

A.X為質子

B.反應前后核總質量相等

C.反應過程中中子數減少了1個

D.反應過程中釋放的核能AE=3.2585MeV

2.下列說法中正確的是（）

A.第一類永動機和第二類永動機研制失敗的原因是違背了能量守恒定律

B.空氣中塵埃運動是布朗運動，反映了空氣分子在做無規(guī)則的熱運動

C.在圍繞地球飛行的宇宙飛船中，自由飄浮的水滴呈球形，這是表面張力作用的結果

D.晶體都有固定的熔點，物理性質都表現為各向異性

3.2020年11月28日20時58分，“嫦娥五號”探測器經過約112小時奔月飛行，在距月面約400公里處

成功實施3000牛發(fā)動機點火，約17分鐘后，發(fā)動機正常關機。根據實時遙測數據監(jiān)視判斷，“嫦娥五

號”探測器近月制動正常，如圖所示，由M點順利進入環(huán)月橢圓軌道n,繞月三圈后進行第二次近月變

軌，進入環(huán)月圓軌道I,下列關于“嫦娥五號”說法正確的是（）

N

A.在軌道I上的速度小于月球的第一宇宙速度

B.在軌道H運行周期小于在軌道I的運行周期

C.在軌道I上尸點的機械能大于軌道n上N點的機械能

D.在軌道H上M點的加速度小于軌道I上/點的加速度

4.2022年3月8日，航天員王亞平從空間站送來的“國際婦女節(jié)”節(jié)日祝福通過電磁波傳播到祖國各地,

下列關于電磁波的說法正確的是（）

A.可見光不屬于電磁波

B.只要有電場就能產生電磁波

C.電磁波傳播需要介質，機械波傳播不需要介質

D.電磁波中每一處的電場強度和磁感應強度總是互相垂直的，且都與波的傳播方向垂直

5.如圖所示，在電場強度為E=lV/m的勻強電場中有一個圓，其所在平面與電場線平行，。為圓心，半徑

R=2m,A、B、C為圓周上三點，已知NAO8=60。，且4c為直徑，現將若干完全相同的帶電粒子從A點

以相同初動能向各個不同方向發(fā)射，到達圓周上各點，其中到達8點的粒子末動能最大，不計重力和空氣

阻力，則

A.該電場強度的方向一定由。指向B

B該帶電粒子一定帶正電

C.A、8兩點電勢差UAB一定為IV

D.帶電粒子若經過C點，其動能一定小于A點動能

二、多選題（本大題共3小題，共15分）

6.如圖，一同學表演蕩秋千。已知秋千的兩根繩長均為L該同學和秋千踏板的總質量約為50kg。繩的

質量忽略不計。當該同學由靜止開始蕩到秋千支架的正下方時，速度大小為8m/s,此時每根繩子平均承

受的拉力為F=410N（不計空氣阻力，g取10m/s2）（）

A.秋千的繩長均L為10m

B.該同學蕩秋千的過程中所受的合外力提供她做圓周運動的向心力

C.該同學由靜止開始蕩到秋千支架的正下方時處于失重狀態(tài)

D.該同學由靜止開始蕩到秋千支架的正下方的過程中其重力的瞬時功率先增大后減小

7.下列說法中正確的是（）

A.一入射光照射到某金屬表面上能發(fā)生光電效應，若僅使入射光的強度減弱，那么從金屬表面逸出的光

電子的最大初動能將變小

B.大量光子產生的效果顯示出波動性，個別光子產生的效果顯示出粒子性

C.電子的發(fā)現說明原子是可分的，天然放射現象的發(fā)現揭示原子核有復雜的結構

D.放射性同位素232Th經a、夕衰變會生成22弧必其衰變示意方程為

記Thf歲Rn+xa+y|3

其中A=3,y=l

E.原子核的半衰期是由原子核內部自身因素決定的，與其所處的化學狀態(tài)和外部條件無關

8.如圖，正方形出七1中A。加/區(qū)域內存在方向垂直紙面向里的勻強磁場，Med區(qū)域內有方向平行be的

勻強電場（圖中未畫出）。一帶電粒子從d點沿位方向射入磁場，隨后經過仇7的中點e進入電場，接著

從b點射出電場.不計粒子的重力。則（）

a；........................................................................:;b

；xXXXXx/；

:XXXXX/

:XXXX/'

?xxx/C-

；xX,/

:X/

d.............................................................................:c

A.粒子帶正電

B.電場的方向是由b指向

C.粒子在6點和d點的動能之比為5：1

D.粒子在磁場、電場中運動的時間之比為萬：2

第H卷

三、實驗題（本大題共2小題，共12分）

9.某同學采用如圖甲所示的實驗裝置探究加速度和力的關系，其中小車的質量為砂和砂桶的總質量為

m（滑輪光滑），交流電頻率為戶50Hz。

彈

簧

測

力

計

甲

（1）本實驗中（需要或不需要）滿足

（2）松開砂桶，小車帶動紙帶運動，若相鄰計數點間還有4個點未畫出，紙帶如圖乙所示，則小車的加

速度所（結果保留三位有效數字）;

單位:cm

（3）改變砂桶內砂子的質量，重復實驗，以彈簧測力計示數尸為橫坐標、小車對應的加速度。為縱坐

標，做出的圖像如圖丙，可知小車的質量〃=kg。（結果保留三位有效數字）。

10.為測量一電源的電動勢及內阻

（1）在下列三個電壓表中選一個改裝成量程為9V電壓表

A.量程為IV、內阻大約為1k。的電壓表V1

B.量程為2V、內阻大約為2kC的電壓表V2

C.量程為3V、內阻為3g的電壓表V3

選擇電壓表_______（填儀器前字母序號）串聯kQ的電阻可以改轉成量程為9V的電壓表.

（2）利用一個電阻箱、一只開關、若開關導線和改裝好的電壓表（此表用符號V1、V2、V3與一個電阻串聯

來表示，且可視為理想電壓表），在虛線框內畫出電源電動勢及內阻的實驗原理電路圖。（）

四、計算題（本大題共3小題，共48.分）

11.如圖所示，水平傳送帶左端A處與傾角為。=30°的光滑斜面平滑連接，右端8處與一水平面平滑連

接，水平面上有一固定豎直擋板，擋板左側與一輕彈簧連接，彈簧處于自然狀態(tài)，彈簧左端剛好處在水平

面上的C點，斜面長為玉=2.5m,傳送帶長L=4.5m。BC段長々=0-5m,傳送帶以速度y=lm/s順

時針轉動。一質量為，"=2kg的物塊從斜面頂端由靜止釋放，已知物塊與傳送帶間及水平面2C段的動摩擦

因數分別為4=0/，〃2=0-35,水平面C點右側光滑，重力加速度取g=10m/s2,求：

（1）物塊滑到斜面底端的速度大小；

（2）彈簧獲得的最大彈性勢能；

（3）物塊第三次到達B點時的速度大?。?/p>

（4）物塊與傳送帶由于相對滑動而產生熱量。

12.如圖（甲）所示，光滑的平行水平金屬導軌MN、PQ相距/,在M點和P點間連接一個阻值為R的電

阻，一質量為〃?、電阻為人長度也剛好為/的導體棒垂直擱在導軌上八b兩點間，在。點右側導軌間加

一有界勻強磁場，磁場方向垂直于導軌平面，寬度為面，磁感應強度為B,設磁場左邊界到時距離為乩

現用一個水平向右的力F拉導體棒，使它從〃、匕處靜止開始運動，棒離開磁場前已做勻速直線運動，與

導軌始終保持良好接觸，導軌電阻不計，水平力Rx的變化情況如圖（乙）所示，尺已知。求：

（1）棒他離開磁場右邊界時的速度；

（2）棒乃通過磁場區(qū)域的過程中整個回路所消耗的電能E-

（3）“滿足什么條件時，棒而進入磁場后一直做勻速運動。

圖（甲）圖（乙）

13.質譜儀是一種分離和檢測同位素的重要工具，其結構原理如圖所示。區(qū)域I為粒子加速器，加速電壓

為q（未知）；區(qū)域n為速度選擇器，磁感應強度大小為耳，方向垂直紙面向里，電場方向水平向左，板

間電壓為02,板間距離為&區(qū)域ni為偏轉分離器，磁感應強度大小為8?，方向垂直紙面向里。讓氫的

兩種同位素氣核;H和笊核；H,從同一位置4由靜止出發(fā)進入區(qū)域I,設點核;H的質量為〃?，若氣核;H

恰好沿圖中虛線經區(qū)域II從邊界線MN上的。點射入區(qū)域ni,擊中位于邊界線MN的照相底片的p點。

忽略空氣阻力、粒子重力及粒子間相互作用力。

（1）求氣核;H進入區(qū)域n的速度y的大??；

（2）現將區(qū)域I和n的電壓分別進行調節(jié)，使笊核；H經區(qū)域II同樣沿直線從。點射入區(qū)域川，也恰好擊

qu

中位于邊界線MN的照相底片的尸點，求區(qū)域I和n前后兩次電壓力和法2的比值；

（3）如果保持區(qū)域i和區(qū)域n的板間電壓％（未知）、/不變，流核；H可以從區(qū)域II飛出，請簡要分

析說明笊核：H是從0點左側還是右側通過邊界線MN?測得笊核：H通過邊界MN時離。點的距離為

d'="吧.,求笊核；H離開區(qū)域II時垂直于照相底片邊界線MN的速度豎直分量八。

qdB;

______?_____

天津市耀華中學2022屆高三第一次模擬考

物理試卷

第I卷

一、單選題（本大題共5小題，共25分）

1.2021年12月30日，在中科院合肥等離子體物理研究所內，有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克實驗裝

置（EAST）實現了1056秒的長脈沖高參數等離子體運行，這是目前世界上該裝置高溫等離子體運行的最

長時間。該裝置內發(fā)生的核反應方程為：H+：H-；He+X,已知笊核（；H）的質量為2O136u,X的質

量為1.0087U,氮核（He）的質量為3.0150u,u為原子質量單位，lu相當于931MeV,下列關于該核反應

的說法正確的是（）

A.X為質子

B.反應前后核總質量相等

C反應過程中中子數減少了1個

D.反應過程中釋放的核能AF=3.2585MeV

【答案】D

【解析】

【詳解】AC.根據質量數守恒和電荷數守恒知X的質量數為1,電荷數為0,則X為中子，故AC錯誤；

B.核反應放出能量，有質量虧損，可知反應后的質量小于反應前的質量，故B錯誤；

D.反應過程中質量虧損為

Am=（2x2.0136-1.0087-3.0150）u=0.0035u

則

釋放的核能

AF=0.0035x931MeV=3.2585MeV

故D正確。

故選D。

2.下列說法中正確的是（）

A.第一類永動機和第二類永動機研制失敗的原因是違背了能量守恒定律

B.空氣中塵埃的運動是布朗運動，反映了空氣分子在做無規(guī)則的熱運動

C.在圍繞地球飛行的宇宙飛船中，自由飄浮的水滴呈球形，這是表面張力作用的結果

D.晶體都有固定的熔點，物理性質都表現為各向異性

【答案】c

【解析】

【分析】

【詳解】A.第二類永動機沒有違背能量守恒定律，而是違反了熱力學第二定律，是不可能制成的，A錯

誤；

B.空氣中塵埃的運動是氣流引起的，不是布朗運動，B錯誤；

C.在完全失重狀況下，液滴由于表面張力使其表面積收縮至最小，呈球形，C正確；

D.單晶體的物理性質都表現為各向異性，多晶體的物理性質都表現為各向同性，D錯誤。

故選Co

3.2020年11月28日20時58分，“嫦娥五號”探測器經過約112小時奔月飛行，在距月面約400公里處

成功實施3000牛發(fā)動機點火，約17分鐘后，發(fā)動機正常關機。根據實時遙測數據監(jiān)視判斷，“嫦娥五

號”探測器近月制動正常，如圖所示，由M點順利進入環(huán)月橢圓軌道H,繞月三圈后進行第二次近月變

軌，進入環(huán)月圓軌道I,下列關于“嫦娥五號”說法正確的是（）

A.在軌道I上的速度小于月球的第一宇宙速度

B.在軌道n的運行周期小于在軌道I的運行周期

C.在軌道I上F點的機械能大于軌道11上N點的機械能

D.在軌道H上M點的加速度小于軌道I上F點的加速度

【答案】A

【解析】

【分析】

【詳解】A.根據人造衛(wèi)星的線速度表達式，有

[GM

v-

可知，軌道I的半徑大于月球半徑，所以其速度小于月球的第一宇宙速度。故A正確;

B.根據人造衛(wèi)星的周期表達式，有

T=2兀

GM

根據圖中信息，可知在軌道II的運行周期大于在軌道I的運行周期。故B錯誤；

C.軌道II進入環(huán)月圓軌道I時，需要發(fā)電機制動，使之減速。故其機械能減小。即在軌道I上F點的機

械能小于軌道n上N點的機械能。故c錯誤；

D.根據加速度公式，有

FGM

a=—=^~,r=r

mrMF

可知，加速度與到月球的距離有關，故在軌道II上M點的加速度等于軌道I上尸點的加速度。故D錯

誤。

故選Ao

4.2022年3月8日，航天員王亞平從空間站送來的“國際婦女節(jié)”節(jié)日祝福通過電磁波傳播到祖國各地，

下列關于電磁波的說法正確的是（）

A.可見光不屬于電磁波

B.只要有電場就能產生電磁波

C.電磁波傳播需要介質，機械波傳播不需要介質

D.電磁波中每一處的電場強度和磁感應強度總是互相垂直的，且都與波的傳播方向垂直

【答案】D

【解析】

【詳解】A.可見光屬于電磁波，故A錯誤；

B.若只有電場，而電場是穩(wěn)定的或電場僅均勻變化都不能產生電磁波，故B錯誤；

C.電磁波傳播不需要介質，機械波傳播需要介質，故C錯誤；

D.因電磁波是橫波，所以電磁波中每一處的電場強度和磁感應強度總是互相垂直的，且與波的傳播方向

垂直，故D正確.

故選D。

5.如圖所示，在電場強度為E=lV/m的勻強電場中有一個圓，其所在平面與電場線平行，。為圓心，半徑

R=2m,A、B、C為圓周上三點，已知NAOB=60。，且AC為直徑，現將若干完全相同的帶電粒子從A點

以相同初動能向各個不同方向發(fā)射，到達圓周上各點，其中到達8點的粒子末動能最大，不計重力和空氣

A.該電場強度的方向一定由。指向8

B.該帶電粒子一定帶正電

C.A、B兩點電勢差UAB一定為IV

D.帶電粒子若經過C點，其動能一定小于A點動能

【答案】D

【解析】

【詳解】A、從B點的粒子末動能最大，根據動能定理知，說明電場力做功最大，AB間電勢差最大；若過

B點作勻強電場的等勢面，該面與圓只能有一個交點，即該等勢面在B點與圓相切，而電場方向與等勢面是

垂直的，所以場強方向與0B平行，由于帶電粒子的電性未知，故無法確定電場強度的方向，故選項AB錯

C、根據勻強電場的電勢差與場強的關系可知：|Sj=&/=ER（l-cos6（y＞）=lV,故選項C錯誤；

D、若帶電粒子帶正電，則由A向B運動，電場力做正功，則A點電勢高于B點電勢，電場強度方向為

07B,則帶電粒子由A向C運動，則電場力做負功，動能減小，小于A點動能；若帶電粒子帶負電,

則電場強度的方向為6fO,則A點電勢高于C點電勢，由A向C運動，則電場力做負功，動能減小,

小于A點動能，故選項D正確.

點睛：本題有一定難度，考查了學習對物理知識的理解和綜合應用能力，如根據等勢線確定電場線等.

二、多選題（本大題共3小題，共15分）

6.如圖，一同學表演蕩秋千。已知秋千的兩根繩長均為L,該同學和秋千踏板的總質量約為50kg。繩的

質量忽略不計。當該同學由靜止開始蕩到秋千支架的正下方時，速度大小為8m/s,此時每根繩子平均承

受的拉力為尸=410N（不計空氣阻力，g取10m/s2）（）

A.秋千的繩長均L為10m

B.該同學蕩秋千的過程中所受的合外力提供她做圓周運動的向心力

C.該同學由靜止開始蕩到秋千支架的正下方時處于失重狀態(tài)

D.該同學由靜止開始蕩到秋千支架的正下方的過程中其重力的瞬時功率先增大后減小

【答案】AD

【解析】

【詳解】A.該同學身高相對于秋千的繩長可忽略不計，可以把該同學看成質點。當該同學蕩到秋千支架的

正下方時，由牛頓第二定律有

V2

2r-mg=m一

代入數據解得

L=10m

選項A正確：

B.蕩秋千的過程是變速圓周運動，切向方向上也需要提供力，故合外力并不完全提供向心力，選項B錯

誤；

C.在正下方時，小孩與秋千組成的系統具有豎直向上的加速度，處于超重狀態(tài)，選項C錯誤；

D.同學由靜止開始蕩到秋千支架的正下方的過程中其重力的瞬時功率表達式

P=mgvcosa

可知，初位置6=0,最低點6=0,中間狀態(tài)P>0,所以重力的瞬時功率變化情況是先增大后減小,

選項D正確;

故選ADo

7.下列說法中正確是（）

A.一入射光照射到某金屬表面上能發(fā)生光電效應，若僅使入射光的強度減弱，那么從金屬表面逸出的光

電子的最大初動能將變小

B.大量光子產生的效果顯示出波動性，個別光子產生的效果顯示出粒子性

C.電子的發(fā)現說明原子是可分的，天然放射現象的發(fā)現揭示原子核有復雜的結構

D.放射性同位素232Th經a、￡衰變會生成22噥3其衰變示意方程為

-Thf-Rn+xa+yp

其中x=3,y=l

E.原子核的半衰期是由原子核內部自身因素決定的，與其所處的化學狀態(tài)和外部條件無關

【答案】BCE

【解析】

【詳解】A.一入射光照射到某金屬表面上能發(fā)生光電效應，由于發(fā)生光電效應與入射光的強度無關，所

以入射光強度減弱，光電子的最大初動能不變，A錯誤；

B.光既具有粒子性，又具有波動性，大量的光子波動性比較明顯，個別光子粒子性比較明顯，B正確；

C.電子是原子的組成部分，電子的發(fā)現說明原子可再分，天然放射現象的發(fā)現揭示原子核有復雜的結

構，C正確；

D.在衰變方程中，電荷數守恒，質量數守恒，則

90=86+2x-y

232=220+4%

解得

x-3

y=2

D錯誤；

E.原子核的半衰期是由原子核內部自身因素決定的，與其所處的化學狀態(tài)和外部條件無關，E正確。

故選BCE。

8.如圖，正方形abed中△出H區(qū)域內存在方向垂直紙面向里的勻強磁場，Med區(qū)域內有方向平行8c?的

勻強電場（圖中未畫出）。一帶電粒子從d點沿位方向射入磁場，隨后經過4/的中點e進入電場，接著

從匕點射出電場.不計粒子的重力。則（）

A.粒子帶正電

B.電場的方向是由匕指向c

C.粒子在6點和d點的動能之比為5：1

D.粒子在磁場、電場中運動的時間之比為萬：2

【答案】BCD

【解析】

【詳解】A.根據粒子在磁場中受洛倫茲力而從〃點進e點出，由左手定則知帶負電，則A錯誤；

B.根據磁場中運動的對稱性知e點的速度大小等于小方向與加成45。，即水平向右，而電場線沿be方

向，則做類平拋運動，可知負粒子受的電場力向上，則電場由b指向c，B正確；

C.粒子從4到e做勻速圓周運動，速度的大小不變，而e到b做類平拋運動，水平位移等于豎直位移，

則到達b點的豎直速度

Vy=2vo

合速度為

則粒子在b點和4點動能之比為

g加(6％)2:gmvg=5:1

選項C正確；

D.設正方形邊長為3由兒何關系可知

2冗丫_L

2乃一T

42二萬—

%4%4%

電場中的水平分運動是勻速直線運動

L

_2_乙

‘電=一=丁

%2%

故

,磁一乃

電一2

則D正確。

故選BCD。

第n卷

三、實驗題（本大題共2小題，共12分）

9.某同學采用如圖甲所示的實驗裝置探究加速度和力的關系，其中小車的質量為砂和砂桶的總質量為

m（滑輪光滑），交流電頻率為戶50Hz。

彈

簧

測

力

計

甲

（1）本實驗中（需要或不需要）滿足加

（2）松開砂桶，小車帶動紙帶運動，若相鄰計數點間還有4個點未畫出，紙帶如圖乙所示，則小車的加

速度斫（結果保留三位有效數字）；

單位:cm

（3）改變砂桶內砂子的質量，重復實驗，以彈簧測力計示數尸為橫坐標、小車對應的加速度〃為縱坐

標，做出的a孑圖像如圖丙，可知小車的質量加=kg。（結果保留三位有效數字）。

【答案】①.不需要②.2.010.125

【解析】

【詳解】（1）[1]本實驗中小車所受拉力大小可以通過彈簧測力計直接讀出，不需要用砂和砂桶的重力近似

替代，所以不需要滿足，

（2）[2]由題意,相鄰兩計數點間時間間隔為

T=—=0.1s

f

根據逐差法可得小車的加速度為

&6-祖（36.21—9.06-9.06）x10-2

22

a=36\------------------_L------m/s=2.01m/s

9T29x0.12

（3）[3]彈簧測力計的示數尸就是小車所受合外力大小，則由圖丙并根據牛頓第二定律有

M=—=0.125kg

a

10.為測量一電源的電動勢及內阻

（1）在下列三個電壓表中選一個改裝成量程為9V的電壓表

A.量程為IV、內阻大約為1k。的電壓表V1

B.量程為2V、內阻大約為2kC的電壓表V?

C.量程為3V、內阻為3k。的電壓表V,

選擇電壓表（填儀器前字母序號）串聯kQ的電阻可以改轉成量程為9V的電壓表。

（2）利用一個電阻箱、一只開關、若開關導線和改裝好的電壓表（此表用符號V-$、V：與一個電阻串聯

來表示，且可視為理想電壓表），在虛線框內畫出電源電動勢及內阻的實驗原理電路圖。（)

【解析】

【詳解】選擇量程為3V、內阻大約為3g的電壓V3表盤刻度改裝容易，讀數容易，改裝后量程

和內阻都擴大3倍，所以改裝時需要串聯6KC的電阻

（3）［3］本實驗的實驗原理為U=E—〃，利用變阻箱和電壓表可獲取電流/,故實驗原理電路圖，如圖

四、計算題（本大題共3小題，共48.分）

11.如圖所示，水平傳送帶左端A處與傾角為。=30。的光滑斜面平滑連接，右端B處與一水平面平滑連

接，水平面上有一固定豎直擋板，擋板左側與一輕彈簧連接，彈簧處于自然狀態(tài)，彈簧左端剛好處在水平

面上的。點，斜面長為玉=2.5m,傳送帶長L=4.5m。BC段長々=0-5m,傳送帶以速度u=lm/s順

時針轉動。一質量為，"=2kg的物塊從斜面頂端由靜止釋放，已知物塊與傳送帶間及水平面BC段的動摩擦

因數分別為4=0」，〃2=035,水平面C點右側光滑，重力加速度取g=10m/s2,求：

（1）物塊滑到斜面底端的速度大小；

（2）彈簧獲得的最大彈性勢能；

（3）物塊第三次到達B點時的速度大??；

（4）物塊與傳送帶由于相對滑動而產生的熱量。

【答案】(1)5m/s；(2)12.5J；(3)Im/s；(4)23J

【解析】

【詳解】（1）設物塊滑到斜面底端的速度為％,根據機械能守恒有

mgxtsin6=gmv^

解得

v,=5m/s

（2）由于W〉v,因此物塊滑上傳送帶后開始做勻減速運動，加速度大小

a=〃話=lm/s2

設物塊在傳送帶上先減速運動后勻速運動，則減速運動的位移

22

Ax=————=12m

2a

由于因此假設不成立，物塊在傳送帶上一直做勻減速運動

根據功能關系

12

Ep=—mv}MgL一%mgx2-12.5J

（3）設物塊第二次到達A點的速度大小為匕，根據功能關系

Ep-P^ngL-^2mgx2=gmvj

解得

匕=0

即物體到達到A點時，速度減為零，在傳送帶的帶動下又向左做勻加速運動，當物體與傳送帶剛好共速時

發(fā)生的位移

2

x=—=0.5m

2a

因此物塊第三次在傳送帶上先做勻加速運動后做勻速運動，第三次到3點的速度為u=lm/s

（4）設第一次在傳送帶上滑動經歷的時間為乙，則有

r12

則第一次在傳送帶由于相對滑動而產生的熱量

Q,=^mg（￡-v0

聯立兩式代入數據解得

Qi=7J

設物塊第二次到B點時速度為Z，第二次在傳送帶上滑動經歷的時間為L，根據功能關系

Ep—/i2mgx2-gmv[

解得

v2=3m/s

則

f,=—=3s

a

第二次在傳送帶上由于相對滑動而產生的熱量

Qi=〃沖（乙+加2）二⑸

設物塊第三次在傳送帶上相對滑動時間為G，則

v,

匕=一=1s

a

則第三次在傳送帶上由于相對滑動而產生的熱量

Q3=-%）=1J

由于

12

—mv=1J<〃2〃2gx2X2=7J

因此物塊不會第四次滑上傳送帶，故物塊與傳送帶由于相對滑動而產生的熱量

Q=Q+Q2+03=23J

12.如圖（甲）所示，光滑的平行水平金屬導軌MN、PQ相距/,在M點和P點間連接一個阻值為R的電

阻，一質量為機、電阻為八長度也剛好為/的導體棒垂直擱在導軌上〃、人兩點間，在4點右側導軌間加

一有界勻強磁場，磁場方向垂直于導軌平面，寬度為do,磁感應強度為8,設磁場左邊界到外距離為d

。現用一個水平向右的力尸拉導體棒，使它從。、6處靜止開始運動，棒離開磁場前已做勻速直線運動,

與導軌始終保持良好接觸，導軌電阻不計，水平力F-x的變化情況如圖（乙）所示，Fo已知。求:

（1）棒油離開磁場右邊界時的速度;

（2）棒外通過磁場區(qū)域的過程中整個回路所消耗的電能E-

（3）“滿足什么條件時，棒外進入磁場后一直做勻速運動。

MN

?'B'?2F。

■F????

R????

F。

b????

Q

—d

X

0|----------------0

圖（甲）圖（乙）

2K(R+r)⑵C+2d。)-2成鬻+「):(3)

【答案】（1）d=2mF°My)2

B2l2

【解析】

【詳解】（l）設棒仍離開磁場右邊界時的速度為V,產生的感應電動勢為

E=Blv

感應電流為

E

R+r

根據平衡條件得

24=BII

解得

24伊+廣)

B2/2

（2）全程根據動能定理得

2

F()d+2冗乩-1mv-0

根據功和能的關系得

解得

1=《（d+M）_2加號:+「）

（3）棒在磁場中做勻速運動，進入磁場時的速度為也根據動能定理得

r,12

Fad=-mv

解得

2mF（R+r）~

da

B4l4

13.質譜儀是一種分離和檢測同位素重要工具，其結構原理如圖所示。區(qū)域I為粒子加速器，加速電壓

為q（未知）；區(qū)域n為速度選擇器，磁感應強度大小為耳，方向垂直紙面向里，電場方向水平向左，板

間電壓為。2,板間距離為a區(qū)域HI為偏轉分離器，磁感應強度大小為^2,方向垂直紙面向里。讓氫的

兩種同位素氣核;H和笊核；H,從同一位置A由靜止出發(fā)進入區(qū)域I,設笈核;H的質量為“，若笈核;H

恰好沿圖中虛線經區(qū)域II從邊界線MN上的。點射入區(qū)域W,擊中位于邊界線MN的照相底片的P點。

忽略空氣阻力、粒子重力及粒子間相互作用力。

（1）求氣核;H進入區(qū)域II的速度n的大??；

（2）現將區(qū)域I和H的電壓分別進行調節(jié)，使氣核；H經區(qū)域II同樣沿直線從。點射入區(qū)域III,也恰好擊

JU,

中位于邊界線MN的照相底片的P點，求區(qū)域I和II前后兩次電壓力和于的比值；

U]U2

（3）如果保持區(qū)域I和區(qū)域n的板間電壓q（未知）、氏不變，笊核；H可以從區(qū)域II飛出，請簡要分

析說明笊核；H是從。點左側還是右側通過邊界線MN?測得笊核；H通過邊界MN時離。點的距離為

d,=8嗎2,求笊核：H離開區(qū)域II時垂直于照相底片邊界線M