2023廣東版物理高考第二輪復習-綜合測試卷一

2023廣東版物理高考第二輪復習

綜合測試卷

一、選擇題

1.（2022山東棗莊二模,3）ETC是"電子不停車收費系統(tǒng)"的簡稱，常用于高速公路出入口的ETC通道。

裝有ETC打卡裝置的汽車，從ETC通道駛?cè)?、駛出高速公路時,ETC系統(tǒng)能在汽車行駛中實現(xiàn)自動快速

計、繳費。如圖所示是一輛汽車通過ETC直線通道運動過程的位移-時間（x-t）圖像。其中0~ti和

t3~t4時間段內(nèi)的圖像是直線段，下列說法正確的是（）

A.在0~ti時間段內(nèi)，汽車做勻加速直線運動

B.在t2時刻，汽車的速度最大

C.在12r3時間段內(nèi),汽車做加速直線運動

D.在tl~t2和t2~t3兩時間段內(nèi)，汽車的加速度方向相同

答案C"位移-時間"圖像切線的斜率表示瞬時速度,0~ti時間段內(nèi)圖像的斜率不變,則汽車做勻速

直線運動,A錯誤;ti~t2時間段內(nèi)圖像切線的斜率（表示瞬時速度）越來越小，在t2時刻，汽車的速度最小,B

錯誤;t2~t3時間段內(nèi)圖像切線的斜率越來越大，則汽車做加速直線運動,C正確;tl~t2和t2~t3兩段時間

內(nèi)汽車先減速后加速，所以加速度方向相反,D錯誤。

2.（2022河東一模,4）如圖所示，物體甲放置在水平地面上，通過跨過定滑輪的輕繩與小球乙相連,整個系

統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)對小球乙施加一個水平力F,使小球乙緩慢上升一小段距離，整個過程中物體甲保持

靜止，甲受到地面的摩擦力為f,則該過程中（）

*%

A.f變小,F變大B.f變小,F變小

C.f變大,F變小D.f變大,F變大

答案D以小球乙為研究對象受力分析，設連接小球乙的繩與豎直方向的夾角為a,根據(jù)平衡條件可得,

水平拉力為F=mgtana,可見水平拉力F逐漸增大,繩子的拉力為丁=鬻，故繩子的拉力也是逐漸增大;

以物體甲為研究對象受力分析，根據(jù)平衡條件可得，物體甲受地面的摩擦力與繩子拉力的水平方向的分

力Tx=Tcos6等大反向，故摩擦力f是逐漸增大的;故D選項正確。

3.物理科技|（2022江西九江二模）我國的高鐵技術(shù)已經(jīng)成熟，在世界上處于領(lǐng)先地位。我國的高鐵通常

有8節(jié)或16節(jié)車廂，假設某高鐵由質(zhì)量均相同的16節(jié)車廂構(gòu)成（僅第1節(jié)車廂存在動力），該車廂在啟

動時先做勻加速直線運動，達到某速度后做勻速直線運動，每節(jié)車廂所受的阻力與每節(jié)車廂的重力成正

比，則下列說法正確的是（）

A.高鐵在勻加速運動時，乘客受到高鐵的作用力方向與高鐵的運動方向相反

B.高鐵在勻速運動時，乘客原地起跳,乘客的落地點比起跳點靠后

C.高鐵在勻加速運動時,8、9節(jié)車廂間的作用力與12、13節(jié)車廂間作用力的比值為2:1

D.高鐵制動后勻減速運動到停止的位移與制動瞬間的速度成正比

答案C高鐵在勻加速運動時，乘客受到高鐵的作用力為高鐵對人豎直向上的支持力和水平方向的力,

這兩個力的合力不在水平方向，而高鐵的運動方向為水平方向，故A錯誤;高鐵在勻速運動時，乘客原地起

跳，由于慣性，人保持原來的運動速度向前運動，而高鐵是勻速運動的，故乘客的落地點與起跳點相同,B錯

誤;設每節(jié)車廂的質(zhì)量為m,16節(jié)車廂所受牽引力為F,則對16節(jié)車廂有F-l6Pmg=16ma,設第8、9

節(jié)車廂間的作用力為Fi,以第9至第16節(jié)車廂為研究對象，有Fi-8Pmg=8ma,設第12、13節(jié)車廂間

的作用力為以第至第節(jié)車廂為研究對象，有廁得，故正確;高

Fz1316F2-4pmg=4maFx:F2=2:1C

鐵制動后勻減速運動到停止，末速度為0,此過程中的位移與初速度的關(guān)系式為x=；，故位移與速度的二

次方成正比,D錯誤。

4.體育運動|（2022安徽黃山二模）（多選）2022年2月4日，北京冬奧會盛大開幕。在首鋼大跳臺進行的

跳臺滑雪項目極具視覺沖擊，深受觀眾喜愛。如圖所示，一位跳臺滑雪運動員從平臺末端a點以某一初

速度水平滑出，在空中運動一段時間后落在斜坡b點，假設運動員及其裝備可視為質(zhì)點，不計空氣阻力，關(guān)

于運動員在空中的運動，下列說法正確的是（）

A.在相等的時間間隔內(nèi)，重力勢能的改變量總是相同的

B.在相等的時間間隔內(nèi)，速度的改變量總是相同的

C.在下落相等高度的過程中，動能的改變量越來越大

D.若增大初速度，則運動員落在斜坡上時速度方向與水平方向的夾角不變

答案BD運動員在豎直方向做自由落體運動，則在相等的時間間隔內(nèi),運動員下落的豎直高度不同，則

重力勢能的改變量不相同，選項A錯誤;根據(jù)Av=gT可知,在相等的時間間隔內(nèi)，速度的改變量總是相同

的，選項B正確;根據(jù)動能定理有AEkumgh,則在下落相等高度的過程中，動能的改變量相等，選項C錯誤;

由平拋運動可得速度方向與水平方向的夾角滿足tan。=匕="，位移方向與水平方向的夾角滿足tan9

VoVo

=絲岑=斐，因此可得tana=2tan3若增大初速度，運動員落在斜坡上時位移方向與水平方向的夾角

xvot2v0

6保持不變很!I速度方向與水平方向的夾角a也不變,D正確。

5物理科技1（2022安徽合肥二模）（多選）2021年5月15日,天問一號著陸器著陸于火星表面。著陸器

的著陸過程簡化如下:首先在距火星表面高為h處懸停才妾著以恒定加速度a豎直下降，下降過程火箭產(chǎn)

生的反推力大小恒為F。當四條"緩沖腳"接觸火星表面時，火箭立即停止工作，著陸器經(jīng)時間t速度減

至0。已知著陸器的質(zhì)量為m,火星半徑為R（R>%）,引力常量為G,則下列說法正確的是（）

A.火星的質(zhì)量約為絲萼史

Gm

B.火星表面的重力加速度約為￡

m

C.火箭反推力對著陸器所做的功約為《Fat2

D.著陸器對火星表面的平均沖擊力大小約為F+ma+中

答案AD加速下降過程有mg火-F=ma,解得火星表面的重力加速度9火=等，對火星表面的物體

有火，解得火星的質(zhì)量上黑此，選項正確,錯誤;火箭反推力對著陸器所做的功約為

G^=mogM=AB

W=-Fh,選項C錯誤;著陸器落在火星表面時，設向上為正方向,由動量定理得（Frrmg火）t=0-（-mv）,其中

v2=2ah,解得FN=^+mg）?=F+ma+”智油牛頓第三定律知，選項D正確。

6.（2022山東濰坊一模,6）真空空間中有四個點。、a、b、o任意兩點間距離均為L,點d（未畫出）到點。、

a、b、c的距離均相等，如圖所示。在a、b兩點位置分別放置電荷量為q的正點電荷，在。c連線的某

點處放置正點電荷Q,使得d點的電場強度為零。則Q的電荷量為（）

AV32V3x-V3C2追

A?^qDB-AC.-yqD-q

答案B根據(jù)題意分析d點的位置，已知。、a、b、c構(gòu)成正四面體，則由于d與各點等距，所以d位

于正四面體的中心，根據(jù)幾何關(guān)系可得ad=bd=fL,在a、b兩點位置分別放置電荷量為q的正點電荷，

由于對稱性分析得這兩個點電荷在d點所產(chǎn)生的合場強方向垂直于oc,指向oc的中點e,根據(jù)幾何關(guān)

系可得de=?L,故使得d點的電場強度為零，則正點電荷Q應當放置于e點，正點電荷Q在d點所產(chǎn)

生的場強為EQ=3=簧,結(jié)合空間幾何關(guān)系,a、b處電荷量為q的正點電荷在d點產(chǎn)生的合場強大小

為E合=2篇察總縣=曙煙＜1點合場強為0,得E^EQ,解得Q與q,B正確,A、C、D錯誤。

7.物理生活|（2022北師大附屬實驗中學模擬）小明同學家里購買了一款掃地機器人，如圖所示，小明同學

仔細檢查了這款掃地機器人，發(fā)現(xiàn)銘牌上標有如表所示數(shù)據(jù)很11該掃地機器人（）

主機基本參數(shù)

280mmx280mmx75mm

產(chǎn)品尺寸

電池2250mAh鋰電池

質(zhì)量0.65kg

無線連接Wi-Fi智能快配

工作額定電壓8V

工作額定功率14.4W

A.額定工作電流為1.6A

B.mAh是能量單位

C.若當剩余電荷量減少為電池容量的20%時，機器人會主動尋找充電器充電，則充滿電后正常工作的時

間為1.5h

D.以額定電流工作時每分鐘消耗電能為864J

答案D由表格可知，該掃地機器人工作的額定電壓為8V,額定功率為14.4W很!|額定電流Io=g=?

A=1.8A,以額定電流工作時每分鐘消耗電能為E=Pti=14.4x60J=864J,故A錯誤,D正確;mA是電

流的單位,h是時間的單位面q=It可知mAh是電荷量的單位，故B錯誤;充滿電后的電荷量為q=It=2

250x10-3x3600C=8100C,正常工作的時間為to=*=°喟°°s=3600s=lh,故C錯誤。

/o1-0

8.（2022長沙新高考適應性考試,4）某同學設計的家庭電路保護裝置如圖所示，鐵芯左側(cè)線圈Li由火線

和零線并行繞成。當右側(cè)線圈L2中產(chǎn)生電流時，電流經(jīng)放大器放大，使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)K,從而切斷

電路。下列說法正確的有（）

A.家庭電路正常工作時,L2中的磁通量不為零

B.家庭電路正常工作時，使用的電器越多,L2中的電流越大

C.家庭電路發(fā)生短路時，開關(guān)K將被電磁鐵吸起

D.地面上的人接觸A點發(fā)生觸電時，開關(guān)K將被電磁鐵吸起

答案D由于火線和零線并行繞制,所以在家庭電路正常工作時，火線和零線的電流大小相等,方向相

反,因此合磁通量為零,L2中的磁通量為零,A錯誤;當家庭電路中使用的電器增多時,火線和零線的電流仍

然大小相等，方向相反,L2中的磁通量不變，仍為零,則不會有感應電流,B錯誤;家庭電路發(fā)生短路時，零線

和火線電流增大，但電流仍大小相等，方向相反,L2中的磁通量仍為零，開關(guān)K不會被電磁鐵吸起,C錯誤;

地面上的人接觸A點發(fā)生觸電時，零線和火線電流大小不相等，此時1_2中的磁通量不為零，開關(guān)K將被

電磁鐵吸起,D正確。

9.（2022衡陽一模,1）2021年開始實行的“十四五”規(guī)劃提出才巴新材料領(lǐng)域、生物工程、量子技術(shù)、

熱核反應和人工智能一起列為重點研發(fā)對象，中國已有多項專利領(lǐng)先發(fā)達國家，下列有關(guān)說法正確的是

（）

A.普朗克大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子，預言實物粒子也具有波動性

B.原子核衰變成新核時，新原子核處于高能級，狀態(tài)不穩(wěn)定，會向低能級躍遷,躍遷時放出一些特定頻率的

Y射線，因此Y射線是新核發(fā)生躍遷時的產(chǎn)物

C.動能相同的一個質(zhì)子和電子，電子的德布羅意波長比質(zhì)子的德布羅意波長短

17

D核反應方程：/N+期e-O+：H為熱核反應

8

答案B德布羅意大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子，預言實物粒子也具有波動性,A錯誤;根

據(jù)Y衰變的本質(zhì)可知，原子核衰變成新核時,新原子核處于高能級，狀態(tài)不穩(wěn)定，會向低能級躍遷，躍遷時放

出一些特定頻率的丫射線，因此Y射線是新核發(fā)生躍遷時的產(chǎn)物,B正確;根據(jù)甌，因為質(zhì)子質(zhì)量大

于電子質(zhì)量，所以質(zhì)子的動量大于電子的動量，由入彳可知，質(zhì)子的德布羅意波長比電子的短,C錯誤;熱核

4

反應方程為錯誤。

?H+?H-2He+Jn,D

10.（2022長沙雅禮中學一模,17）侈選）如圖甲所示，輕質(zhì)彈簧下端固定在水平地面上，上端連接一輕質(zhì)薄

板。t=0時刻,一物塊從其正上方某處由靜止下落，落至薄板上后和薄板始終粘連,其位置隨時間變化的

圖像（x-t）如圖乙所示，其中t=0.2s時物塊剛接觸薄板。彈簧形變始終在彈性限度內(nèi)，空氣阻力不計，則

?□

60

I50

K40

?|30

X20

M10

打

甲

乙

A.t=0.2s后物塊做簡諧運動

B.t=0.4s時物塊的加速度大于重力加速度

C.若增大物塊自由下落的高度很!J物塊與薄板粘連后振動的周期增大

D.t=0.2s后物塊位置坐標隨時間變化關(guān)系為x=0.3+0.2sin段(t-0.2)《](m)

E.t=0.2s后物塊位置坐標隨時間變化關(guān)系為x=0.3+0.2sin[等(t-0.2)+蔣(m)

答案ABDt=0.2s時物塊剛接觸薄板，落至薄板上后和薄板始終粘連，構(gòu)成豎直方向的彈簧振子，并

且0.2s以后的圖像為正弦函數(shù)曲線,A正確;B點是圖像的最高點,C點是圖像最低點，根據(jù)簡諧運動的

對稱性可知，最高點的加速度和最低點的加速度大小相等，即aB=ac,且加速度滿足a=-把，可知a與x成

m

正比，設A點處偏離平衡位置的位移大小為XA,C點處偏離平衡位置的位移大小為XG有XA<Xc,所以

aA<ac,故aA<aB,到A點時，物塊只受重力,aA=g，所以aB>g,B正確;彈簧振子的周期只與振動系統(tǒng)本身

有關(guān),與物塊起始下落的高度無關(guān)，故物塊與薄板粘連后振動周期不變,C錯誤;由圖可知,T=0.6s,3

手=苧振幅為0.2m,0.2s后物塊位置坐標隨時間變化關(guān)系式為x=0.3+02sin股(t-0.2)+

Wo](m),將t=0.4s、x=0.5m代入上式得(po=/所以x=0.3+02sin呼(t-0.2)4](m),D正確,E錯誤。

二、非選擇題

11.(2022長沙雅禮中學月考三,11)小剛同學設計用如圖甲所示裝置測定彈簧的勁度系數(shù)，用刻度尺測

量出光滑斜面的高度h和斜面的長度L.首先把彈簧放在光滑桌面上，用刻度尺測量出彈簧的長度Lo,

然后把彈簧放到光滑斜面上，上端固定在擋板上，帶有掛鉤的小物塊掛在下端,小物塊靜止后，用刻度尺測

量出此時彈簧的長度X,用彈簧測力計測量出小物塊重力G。換用不同的小物塊，重復上述實驗,在紙上

畫出X隨G的變化規(guī)律圖線，如圖乙所示，圖線最后部分為曲線。測得圖線直線部分的斜率為ko,縱截距

(1)彈簧的勁度系數(shù)為.

(2兒。和X。的大小關(guān)系為Loxo(選填"大于""等于"或"小于"

(3)圖線最后部分為曲線的原因是。

答案(1)左⑵小于⑶彈簧超過了彈性限度

解析⑴由幾何知識有sine=*小物塊平衡時有Gsin6=k(x-Lo),整理得x=*G+Lo,其中斜率

浮=ko,所以彈簧的勁度系數(shù)

kLKQ

(2)因為彈簧自身會有重力，所以彈簧在水平桌面上的原長L。小于在斜面上的原長x0o

⑶彈簧在彈性限度內(nèi)，彈力隨其對應伸長量線性增大,超過了彈性限度就不再線性增大。

12.(2022湖南新高考教學教研聯(lián)盟第一次大聯(lián)考,12)寒冷的冬天,南方部分老年人喜歡用電熱毯取暖

(如圖甲)。某學習小組同學對電熱毯發(fā)熱非常好奇，他們設計了一個實驗測出電熱毯加熱材料的電阻率。

從說明書上找到電熱毯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖乙所示，其加熱材料左右對稱分布(左右兩側(cè)加熱材料的電阻在

電路中是并聯(lián)關(guān)系)，每邊有10根橫向回折。

(1)這種物質(zhì)表面鍍了一層絕緣膜，其厚度不計，他們先用螺旋測微器測出加熱材料的直徑如圖丙所示，則

其直徑d=mm;

(2)然后用伏安法測電熱毯的電阻,在電熱毯的入口端引出兩個接線柱A、B,先用歐姆表粗測其電阻約

為300Q,再將其接入測量電路。在實驗室里科技老師給他們提供了以下實驗器材：

A.電流表Ai(量程0~100mA,ri=10Q);

B.電流表Az(量程0~120mA,r2K：50Q);

C.電壓表V(量程0~15V,r3=20kQ);

D.滑動變阻器Ri(0-10Q);

E.滑動變阻器R2(0~100Q);

F.定值電阻R3=290Q;

G.定值電阻FU=2990Q;

H.穩(wěn)壓電源E=30V,內(nèi)阻不計；

I.開關(guān)一個，導線若干。

為了盡可能精確地測量該導電體的電阻,既要求電表的讀數(shù)不超過表盤的最大刻度，又要求讀數(shù)最大值

可達到滿刻度的三分之二以上,請你回答以下問題。

①要更好地調(diào)節(jié)且滿足要求地測定其電阻，則滑動變阻器選擇;(填器材前的字母標號)

②設計一個滿足要求的實驗電路圖，畫在線框內(nèi)(注意標注代號，電熱毯用Rx表示)；

③若測出的電阻為Rx,則其電阻率為p=(用d、Li、L2、Rx表示)。

答案(1)6.200(2)①D②如圖所示

③4OL2+8L1R

解析⑴螺旋測微器讀數(shù)為6mm+20.0x0.01mm=6.200mmo

(2)①粗測其電阻約為300Q,大于滑動變阻器總阻值，故采取分壓式接法，滑動變阻器選擇總阻值較小的

D；

②電壓表量程不合適，電路中的最大電流

I=^=100mA,故采用雙安法。

2

③根據(jù)Rx=P嗎冬，整理得工廠Rx。

2

2ir(1)20L2+4LI

13.(2022山東煙臺一模,16)如圖甲所示是我國農(nóng)村建房時往高處拋送建筑材料的情景,即一人從地面

將建筑材料拋出，被站在屋檐上的另一人接住。如圖乙，李師傅站在離房屋水平距離L=3.2m的A點，

王師傅站在離地面高H=3.4m的屋檐上的B點,李師傅將質(zhì)量m=2kg的磚頭從A點正上方高

hi=1.0m處斜向上拋出，磚頭運動至最高點時恰被王師傅接住，若接住點在B點正上方高h2=0.8m處,

磚頭與王師傅接觸的時間t=0.4s,重力加速度g=10m/s4忽略空氣阻力。求：

Q)李師傅拋磚頭的速度大??；

(2)王師傅在接磚頭的過程中受到的平均作用力大小。

甲

//

II

L4—

乙

答案(1)4V5m/s(2)2072N

解析Q)根據(jù)運動的可逆性可知,磚頭逆向的運動是平拋運動，則水平方向L=vxti

豎直方向vy=gti,H+h2-hi=|gti

合速度丫2=好+藥

解得v=4V5m/s

⑵對磚頭水平方向，由動量定理-Fit=0-mVx

由力的合成知F=jF：+(mg)2

解得F=20V2N

由牛頓第三定律知王師傅在接磚頭過程中受到的平均作用力大小為20V2N。

14.體育運動|(2022浙江紹興二模)如圖甲所示為北京首鋼滑雪大跳臺，簡化模型如圖乙所示,AB和EF

是長為Li=50m的傾斜滑道傾角為e=37：CD是長為L2=30m的水平滑道，傾斜滑道AB、EF和水

平滑道CD之間分別用一圓弧軌道連接，圓弧軌道半徑為R=10m,圓心角為6=37o,FG為結(jié)束區(qū)。一質(zhì)

量為m=90kg的運動員從A點靜止滑下,沿滑道ABCD運動，從D點沿水平方向滑離軌道后，完成空翻、

回轉(zhuǎn)等技術(shù)動作,落到傾斜軌道，最后停在結(jié)束區(qū)。為簡化運動，運動員可視為質(zhì)點，不計空氣阻力,g=10

2

m/s0

(1)運動員剛好從D點沿水平方向滑離軌道，求運動員在D點的速度大小;

(2)在⑴情形下，求從開始運動到完成表演落到傾斜軌道過程中摩擦阻力做的功;

⑶運動員可以在滑道ABCD滑行過程中利用滑雪杖支撐前進，獲取一定的能量AE,要使運動員安全停留

在結(jié)束區(qū)，落到傾斜軌道上的動能不能超過15250J,求AE的大小應滿足的條件。

圖乙

答案(1)10m/s(2)-24300J⑶△E41750J

解析(1)運動員在D點能剛好離開軌道即運動員受到的支持力為0,在D點有mg邛K

得VD=10m/s

⑵從A點到D點的過程中,由動能定理得WG+Wf=；m詔

A、D的高度差ho=Lisin37°+R(l-cos370)

WG=mgho=28800J

聯(lián)立解得Wf=-24300J

(3)運動員從D點以速度V。落到傾斜滑道上時,設水平位移為x,豎直下落距離為h,由平拋運動規(guī)律

2

有x=v0t,h=1gt

得h嗡

由幾何關(guān)系有h-R(l-cos37°)=(x-Rsin37°)tan37°

動能Ek=mgh+^m諾

.(4/1+10)2'

代入各量，用h表示彳導Ek=mg

36/1

當Ek=15250J時解得h=10m

在整個運動過程中mg(ho+h)+Wf+AE=Ek-O

解得AE=1750J

BPAE<1750J

15.(2022山東青島一模,17)某電子顯像裝置的原理如圖所示,平面內(nèi)有勻強電場和勻強磁場區(qū)域，磁場

分布在x軸下方及拋物線與y軸之間拋物線方程為y=2x，磁感應強度大小為B,方向垂直紙面向外;電

場分布在拋物線與x軸之間所夾的空間，電場強度大小為E,方向沿y軸負方向?，F(xiàn)有帶正電粒子從拋

物線上各處無初速度釋放，粒子進入第四象限經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后都會經(jīng)過原點0,粒子重力不計，求：

⑴帶電粒子的比荷；

(2)y=2m處釋放的粒子從釋放到再次運動到拋物線(非原點)所用的時間；

(3)y=2m處釋放的粒子第三次經(jīng)過x軸的位置坐標。

答案(1)撰(2)駕警(3)(2.5m,0)

解析(1)設帶電粒子在磁場中的運動半徑為R,根據(jù)洛倫茲力提供向心力qvB=^

帶電粒子在電場中加速Eqy=imv2

由于粒子恰好能經(jīng)過圓心O,可知x=2R

又y=2x2

聯(lián)立解得4署

(2)當y=2m時，得x=lm

此時粒子做圓周運動的半徑R=0.5m

由圓運動方程可得(x-0.5)2+y2=R2

又拋物線方程為y=2x2

解得x=O,y=O或者x=0.5,y=0.5

即粒子再次到達拋物線的坐標為(0.5m,0.5m),可知粒子在磁場中恰好運動了上周期，粒子做圓周運動的

周期丁=箸

粒子在磁場中運動的時間ti=1T=gf

432E

在電場中Eq=ma,y=1atf

解得t2=5

則運動的時間t=tl+t2=駕警

(3)粒子再次進入電場后做類平拋運動

帶電粒子在電場中加速Rg黑端則平拋的水平位移xo=vt3=2m

因此達到x軸上的坐標為(2.5m,0)o

16.在學校舉辦的高樓落蛋活動中，為保證雞蛋從高處落地后能完好無損，小明設計了如圖甲所示的裝置。

裝置下端安裝了一個橫截面(俯視)如圖乙所示的磁體,其內(nèi)、外分別為圓柱形和圓筒形，兩者固定在一起,

且兩者間存在沿徑向向外的磁場，不考慮磁體在其他區(qū)域產(chǎn)生的磁場。圓筒形磁體與兩條平行金屬導軌

AH和BG固定在一起,CDEF是一個金屬線框,DE、CF被約束在導軌的凹槽內(nèi)，可沿導軌無摩擦滑

動,CD的正中間接有一個半徑為r(r略大于圓柱形磁體的半徑)、匝數(shù)為N、總電阻為R的線圈,E、F

之間接有一個裝有雞蛋的鋁盒，鋁盒的電阻也為R。導軌上方固定有一根絕緣細棒HGO細棒與鋁盒間

連接了一根勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)絕緣彈簧。小明將該裝置置于距離水平地面高h(h遠大于裝置自身高

度)處，并保持導軌豎直彳寺鋁盒靜止后將彈簧鎖定,此時線圈恰好位于磁體上邊界處?，F(xiàn)由靜止釋放裝置,

整個裝置豎直落到水平地面上后彈簧立即解除鎖定,且磁體連同兩導軌和絕緣棒HG的速度立即變?yōu)榱恪?/p>

已知線框CDEF(含線圈、鋁盒、雞蛋)的總質(zhì)量為m,線框第一次運動到最低點時彈簧的形變量是裝置

剛落地時的兩倍，此時EF仍未進入磁場，線圈所在處的磁感應強度大小均為B,重力加速度為g,彈簧始

終在彈性限度內(nèi)，除線圈和鋁盒外，線框其他部分的電阻不計，忽略空氣阻力。求：

(1)落地時線圈切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢E以及線圈中感應電流的方向(俯視)；

(2)從落地到線框最終靜止的過程中,回路產(chǎn)生的總焦耳熱Q

(3)從落地到線框第一次運動到最低點的過程中，通過回路某截面的電荷量q。

答案(l)2nNBr?河順時針(2)mgh⑶竺胱

解析(1)根據(jù)右手定則可知，線圈中的感應電流方向為順時針，落地時線圈切割磁感線產(chǎn)生的感應電動

勢

E=NvLB,L=2nr,mgh=1mv2

解得E=2nNBrj2g/i

(2)由于待鋁盒靜止后將彈簧鎖定,則從落地到線框最終靜止的過程中，根據(jù)能量守恒有

mgh=Q

⑶線框CDEF(含線圈、鋁盒、雞蛋)靜止時有

mg=kxi

由題知線框第一次運動到最低點時彈簧的形變量是裝置剛落地時的兩倍，則說明裝置從剛落地到線框第

一次運動到最低點下落的距離為xi,根據(jù)法拉第電磁感應定律有

E