2024届安徽省合肥一中等名校高三上学期期末测试物理试题 解析版

这是一份2024届安徽省合肥一中等名校高三上学期期末测试物理试题 解析版，共16页。试卷主要包含了试卷分值等内容，欢迎下载使用。


考生注意：
1.试卷分值：100分，考试时间：75分钟。
2.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B 铅笔 把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水 签字笔在答题卡上各题的答案区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在 试题卷、草稿纸上作答无效。
3.所有答案均要答在答题卡上，否则无效。考试结束后只交答题卡。
一、选择题(本题共42分，其中1～8为单选，每题4分，9～10为多选，每题5分，
全对得5分，漏选得3分，错选不得分。)
1.核能的利用离不开人类对微观世界的不断探索。下图表示了科学家对原子认
识的演变史，下列说法正确的是( )
道尔顿实心 枣糕模型 行星模型或 玻尔模型 电子云模型
小球模型 核式结构模型
A. 普朗克基于道尔顿的实心小球模型和电子的发现事实建构了枣糕模型
B. 卢瑟福建构的行星模型不仅揭示了原子内存在原子核而且揭示了原子核
的组成结构
C. 玻尔基于行星模型和氢原子光谱的实验规律建构了氢原子模型并做了有
限推广
D. 基于量子理论建构的电子云模型完全否定了玻尔模型的正确性及其科学
研究价值
2.下列说法中正确的是( )
A.光导纤维束传送信号是利用光的衍射现象
B. 在光的双缝干涉实验中，把入射光由红光改为蓝光，条纹间距将变宽
C. 潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，其原理是波的衍射
D.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象
3.甲乙两车在同一条直道上行驶，它们运动的位移 x 随 时 间t 变化的关系如 图所示，已知乙车做匀变速直线运动，其图线与 t 轴相切于10 s 处，则下列说
法正确的是( )
A. 甲车的初速度为零
B. 乙车的初位置在x ₀=60 m 处
C. 乙车的加速度大小为1 .6 m/s²
D.5s 时两车相遇，此时甲车速度较大
4.无人驾驶飞机简称“无人机”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置 操控的不载人飞机。无人机按应用领域，可分为军用与民用。 一架无人机某 次飞行的轨迹如图所示，轨迹abcde 是在竖直平面内一条光滑曲线，若此次飞 行中飞机的速率近似保持不变，b 点 和d 点分别为轨迹的最低点和最高点，则
下列说法正确的是( )
A. 飞 机 在 b 点所受合外力沿水平向右
B. 飞机在b 点受到的升力大于在c 点受到的升力
C. 从 b 点 到d 点的飞行中，飞机的水平方向分
速度不变
D.从 b 点 到d 点的飞行中，飞机一直处于超重状态
5. 如图所示，倾角θ=60°的斜面A 锁定在水平面上，细线的一端系于墙面，另一 端跨过斜面顶端的轻质滑轮与小物块 B 相 连 。B 开始静止在斜面上，此时滑 轮右侧的细线水平，左侧的细线与斜面平行。解除锁定后，A 做直线运动。已 知A 、B 的质量均为m, 重力加速度为 g, 不计 一 切摩擦。则在 B 沿斜面滑动
的过程中，下列说法不正确的是( )
A.B 的运动轨迹为直线
B.A 、B 的速度大小始终相等
C.A 对 B 支持力的大小始终等：
D.A、B 组成的系统机械能守恒
6. 《天问》是战国时期诗人屈原创作的一首长诗，全诗问天问地问自然，表现了作 者对传统的质疑和对真理的探索精神。我国探测飞船“天问一号”发射成功飞
向火星，屈原的“天问”梦想成为现实，也标志着我国深空探测迈向一个新台
阶。如图所示，“天问一号”经过变轨成功进入近火圆轨道，其中轨道1是圆轨
道，轨道2是椭圆轨道，轨道3是近火圆轨道，已知火星的平均密度为 p, 火 星
的半径为R, 轨道1的半径为 r, 引力常量为G, 下列说法正确的是( )
A. “天问一号”在轨道3上运动的周期为
D “工同 日”专构常0 L 一 的用期业，
C. “天问一号”在轨道1上运动的周期
D. 火星的第一宇宙速度为R√3πGp
7.如图所示， 一质谱仪由加速电场、静电分析器、磁分析器构成。静电分析器通 道的圆弧中心线半径为R, 通道内有均匀辐向电场，中心线处的电场强度大小 为E; 半圆形磁分析器中分布着方向垂直于纸面、磁感应强度为 B 的匀强磁 场。要让质量为 m、电 荷 量 为 q 的粒子(不计重力),由静止开始从 M 板 经 加 速电场加速后，沿圆弧中心线通过静电分析器，再由P 点垂直磁场边界进入
磁分析器，最终打到胶片上，则( )
A. 加速电场的电压U 需满足的关系为 U=ER
B.若 q<0, 则 M 板电势低于N 板电势，辐向电场的方向由圆心指向圆外，且
磁分析器中磁场方向垂直于纸面向外
C. 电荷量相同的粒子都能打在胶片上的同一 点
D. 粒子打在胶片上的位置 Q 到 P 点 的 距 离
8.一 列简谐横波在 时的波形图如图甲所示，P、Q 是介质中的两个质点，
图乙是质点 Q 的振动图像，则下列说法正确的是( )
甲
A. 这列机械波沿 x 轴正方向传播
B. 该波的波速为10 m/s
C. 质点 P 、Q 平衡位置的距离为6 cm
乙
D. 质 点 Q ;内通过的路程为40 cm
9.质量M=1kg 的长木板置于水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ=0.1。 木板上放有质量分别为m₄=2kg 和 mg=1kg 的A、B 两物块，A、B与木板间 的动摩擦因数分别为μg=0.3 、μ₃=0.5, 水平恒力 F 作用在物块A 上，如图所 示。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s²。 则( )
A. 若 F=5 N,物块 A 受到的摩擦力大小为5 N
B. 若 F=6 N,物 块 B 受到的摩擦力大小为5 N
C. 若 F=9 N,物 块 A 将会相对木板滑动
D. 无论力 F 多 大 ，B 与长木板之间都不会发生相对滑动
10. 如图所示，在地面上方的水平匀强电场中， 一个质量为 m、 电 荷 量 为 +q 的 小 球，系在一根长为 L 的绝缘细线 一端，可以在竖直平面内绕 O 点做圆周运
动。AB 为圆周的水平直径，CD 为竖直直径，小球可视为质点。已知重力加
速度为 g, 电场强度 下列说法正确的是( )
。
A. 若小球在竖直平面内绕 O 点做圆周运动，则它运动的
最小速度为 √ √2gL
B. 若小球在竖直平面内绕 O 点做圆周运动，则小球运动
到 B 点时的机械能最大
C. 若将小球在 A 点由静止开始释放，它将在 ACBD 圆弧上往复运动
D. 若将小球在A 点以大小为√gL 的速度竖直向上抛出，它将能够到达 B 点 二、实验题(本题共2小题，共16分，每空2分。)
11.某物理学习兴趣小组用图1所示的装置探究“加速度与力和质量”的关系，打点 计时器使用的交流电频率为50 Hz, 纸带每5个点选 一个计数点，A、B、C……为
选取的连续5个计数点。已知：重物质量为m, 重力加速度为g, 滑轮重力及
绳与滑轮间的摩擦不计。
图 1
图2
(1)本实验中，重物的质量 (填“需要”或“不需要”)远小于小车的质量，
(2)依据图2纸带计算，小车做匀加速运动的加速度大小为 m/s²
(保留两位有效数字)。
(3)由生顿第二定律可得，实验中弹簧秤读数应为 F= ( 用 m、g、d
表示)。
(4)由于绳与滑轮间存在摩擦或存在空气阻力，实验中发现 F 的计算值总是
略 (填“大于”或“小于”)弹簧秤的读数。
12.在“练习使用多用电表”的实验中，图1为某多用电表的面板。
图 1
图2
(1)若用此电表测量一阻值约为1000 Ω的定值电阻，选择开关应调到电阻挡 的 (选填“×1”、“×10”、“×100”或“×1 k”) 位置。
(2)图2为一正在测量中的多用电表表盘。如果选择开关在电阻挡“×100”,
则读数为 Ω;如果选择开关在直流电压挡“50 V”, 则读数为 V。 (3)若该欧姆表的刻度值是按电动势为9.0 V 刻度的，当电池的电动势下降 到7.0 V 时，欧姆表仍可调零。若重新调零后的欧姆表测得某待测电阻阻值 为18.0 kΩ, 则这个待测电阻的真实值为 kΩ。
警报器
三、解答题(本题共3小题，13题10分，14题14分，15题18分，共42分。解答 应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，
有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。)
13.某同学制作了一个简易的环境温度监控器，如图所示，汽缸导 热，缸内温度与环境温度可以认为相等，达到监控的效果。汽缸 内有一质量不计、横截面积 S=10 cm²的活塞封闭着 一 定质量 理想气体，活塞上方用轻绳悬挂着矩形重物。当缸内温度为 T₁=300 K 时，活塞与缸底相距 H=3 cm,与重物相距h=2 cm。 环境空气压强 p₀=1.0×10⁵Pa, 重力加速度大小g=10 m/s², 不计活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦。
(1)当活塞刚好接触重物时，求缸内气体的温度 T²;
(2)若重物质量为m=2kg, 当轻绳拉力刚好为零，警报器开始报警，求此时
缸内气体温度 T₃。
14.如图所示，质量均为m 的物体B、C 分别与轻质弹簧的两端相拴接，将它们放 在倾角为θ=30°的光滑斜面上，静止时弹簧的形变量为x₀ 。 斜面底端有固 定挡板 D, 物体C 靠在挡板D 上。将质量也为 m 的物体A 从斜面上的某点 由静止释放，A 与 B 相碰。已知重力加速度为g, 弹簧始终处于弹性限度内， 不计空气阻力。
(1)求弹簧的劲度系数k;
(2)若A 与 B 相碰后粘连在一起开始做简谐运动，
当 A 与 B 第一次运动到最高点时，C 对挡板D 的
压力恰好为零，求挡板 D 对C 支持力的最大值及A
开始下滑时离物块 B 的距离。
15.某公园的游乐场中引进了电磁弹射儿童车项目，其装置简化示意图如图所 示 。AA'BB '与CC'EE '是两个宽度均为L=1.0 m 的水平平行金属轨道，两 部分导轨之间用绝缘材料连接，AA'BB '轨道间存在着方向竖直向下的匀强 磁场，磁感应强度大小为B₁, 且其大小可调。CC'EE '轨道的DD'EE '部分存 在磁感应强度大小B₂=5T 、 方向竖直向下的匀强磁场。在AA'BB '金属轨
道的左侧接有电容大小C=8.0F 的电容器，在CC'EE '金属轨道的右侧接有 R=0.6 Ω的定值电阻。 一个用木制横梁连接的两金属棒 ab、cd 固定在儿童 车的底部，并将其放在如图示位置。用电动势 E=15 V 的电源(图中未画 出)为电容器充电完毕后断开电源，电容器的带电情况如图所示，然后闭合开 关 S, 儿童车开始从 AA'位置向右加速弹射。已知乘坐一名幼儿时，幼儿和 儿童车的总质量m=50.0 kg,两金属棒 ab、cd 及木制横梁的长度均为L=
1.0m, 两金属棒的电阻均为r=0.3Ω,CC'DD '部分的金属轨道长度d₁ >L,
整个轨道之间各处均光滑且平滑连接，AA'BB '金属轨道足够长，重力加速度 g 取10 m/s², 不计空气阻力。求：
(1)电容器充电完毕后所带的电荷量 Q;
(2)要使儿童车在AA'BB '轨道上能获得最大的速度，B₁ 应设置为多大?最 大速度为多少?
(3)儿童车在AA'BB '轨道上获得最大速度后，离开 B₁ 磁场区域，要使金属 棒 cd 恰好停在EE '处，DD'EE '部分金属轨道长度d₂ 为多长。
绝缘材料
·
参考答案、提示及评分细则
1.【答案】C
【解析】A. 汤姆孙基于道尔顿的实心小球模型和电子的发现事实建构了枣糕模型，也叫西瓜模 型，故 A 错误；B.卢瑟福建构的行星模型揭示了原子内存在原子核，但是并没有揭示原子核内部 的组成结构，故B 错误；C.玻尔基于行星模型和氢原子光谱的实验规律建构了氢原子模型并做 了有限推广，该模型对于氢原子以外的原子不成立，故C 正确；D.基于量子理论建构的电子云模 型并没有完全否定玻尔模型的正确性及其科学研究价值，故D 错误。故选 C。
2.【答案】D
【解析】A.在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，故 A 错误；B.由 知在光的 双缝干涉实验中，把入射光由红光改为蓝光，波长变短，则条纹间距将变窄，B 错误；C.潜艇利用 声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理，故 C 错误；D.标准平面检查光学平面的平 整程度，是利用光的空气薄层的反射面，得到频率相同的光，进行相互叠加，体现光的干涉现象， 故 D正确。故选D。
3.【答案】C
【解析】位移时间图象的斜率等于速度，则知甲车的速度不变，做匀速直线运动，初速度不为零， 故A 错误；乙车做匀变速直线运动，其图线与t 轴相切于10 s 处，则 t=10s 时，速度为零，反过
来看成初速度为0的匀加速直线运动，则 ,根据图象可知，
25,解得：a=1.6m/s²,x₀=80m, 故 C 正确，B 错误；5 s 时两车相遇，此时甲的速度 4 m/s,乙的速度为vz=at=1 .6×5=8m/s, 故 D 错误。故选 C。
4.【答案】B
【解析】A. 曲线运动的合外力指向曲线的凹侧一方，故 A 错误；
B.飞机在 b 点受到升力和重力的合外力指向曲线的凹侧一方且与运动方向垂直，此时可以近似 看为升力与重力的差值提供向心力，近似为
在 c 点受到升力和重力的合外力指向曲线的凹侧一方且与运动方向垂直，根据三角形定则可知
b点受到的升力大于在c 点受到的升力，故 B 正确；
C.b 点和d 点分别为轨迹的最低点和最高点，两点只有水平方向上的速度，竖直方向上速度为 0,且此次飞行中飞机的速率近似保持不变，则从b 点到d 点的飞行中，竖直方向上的速度与水 平方向上的速度的合速度大小等于b 点和d 点的速度大小，则此过程中水平方向分速度一定在
物理答案 第1页(共6页)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
D
C
B
C
C
D
C
CD
ABD
改变，故C 错误；
D. 从 b 点 到d 点的飞行中，合外力方向会发生变化，故从b 点 到d 点的过程中，先超重，再失重， 故 D 错误。故选 B。
5.【答案】C
【解析】斜面体 A 的运动沿水平方向，位移大小等于滑轮右侧水平细线长度的变化量，B 的运动 可分解为沿水平方向的运动和沿斜面向下的运动，且 B 在这两个方向运动的位移大小均与斜面 体A 的位移大小相同，又这两个运动方向之间的夹角为120°,故 B 与 A 的位移始终相等，即A、 B 的速度大小始终相等，合运动为直线运动，故 AB 正确；B 处于平衡状态时，A 对 B 的支持力
,斜面体 A(含滑轮)受重力、地面的支持力、B 对A 的压力以及两线对滑轮 (A 的一部分)向右下方的压力，故斜面体 A 具有水平向右的加速度，即B 的加速度不为零，易知 B 在垂直斜面体A 的方向上有分加速度，所以 A 对 B 的支持力不等于mgcs θ,C错 ；A、B 组成 的系统，水平方向受到细线的拉力作用，系统动量不守恒，D 错 。A、B 组成的系统，只有动能、重 力势能之间的相互转化，故机械能守恒，D 正确。故选 C。
6.【答案】C
【解析】A. 火星的半径为R, 因轨道3为近火轨道，所以轨道3的半径为R, 设火星的质量为M, “天问一号”的质量为m, 根据万有引力提供向心力有
火星的密度
解得 ,故 A 错误；
BC. 设“天问一号”在轨道1上运动的周期为 T', 在轨道上2运动的周期为 T”, 根据开普勒第三
定律可得
解得
故 B 错误，C 正确；
D.火星的第一宇宙速度为
故 D 错误。故选 C。
7.【答案】D
【解析】A. 设离子进入静电分析器时的速度为 v, 离子在静电分析器中做匀速圆周运动，电场力
提供向心力，根据牛顿第二定律得。 离子在加速电场中加速的过程中，由动能定理得：
,解得 ,故 A 错误；
B. 由题意可知，负离子刚进入磁分析器时所受洛伦兹力竖直向下，根据左手定则可知，磁分析器 中匀强磁场方向垂直于纸面向内，故B 错误；
CD. 由 A 分析知，静电分析器通道中心线半径,R 与离子质量、电量无关，所以不同粒子 经相同的加速压U 加速后都可以沿通道中心线安全通过静电分析器。离子在磁分析器中做匀
,磁分析
.解得：
速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
器 P 点到Q 点的距离,即打在胶片上的距离与电荷量有关，故 C 错误，D 正
确。故选D。
8.【答案】C
【解析】由同侧法可知，沿x 轴负方向传播，故 A 错误；
由图可知波长λ=36 cm, 周期 T=2 s,
波速 ;
代入数据解得 v=18 cm/s;
设质点 P、Q平衡位置的距离为△r, 则
代入数据解得 △x=6 cm,
,0~2s
由图乙可知，质点 Q 的振幅A=10 cm,在 时刻，质点Q 的位移为 内质点Q 通
过的路程为4A, 则内，质点Q 通过的路程(=3.4A=35 cm.
故C 正确，BD 错误。故选C。
9.【答案】CD
【解析】A 与木板间的最大静摩擦力为 FAmx=μ2mAg=6N;B 与木板间的最大静摩擦力为 fmx
=μsmng=5N; 木板与地面间的最大静摩擦力为f=μ(M +m₄+mg)g=4N; 若 F=5 N,木板
已相对地面滑动，设A、B 相对木板静止，则对整体：F-f=(M+ma+mg)a, 对 A:F-f₄=
m₄a, 解得 fa=4.5N<6N; 对 B:fg=mga, 解得fg=0.25 N<5N,故 A、B 确实相对木板静 止，且 fA=4.5N 故 A 错误；若F=6N, 木板已相对地面滑动，设AB 相对木板静止，则对整体：
F-f=(M+m₄+mg)a, 对 A:F-f₄=maa, 解得 fa=5N<6N; 对 B:fg=mga, 解得 fg=
0.5N<5 N, 故 A、B 确实相对木板静止，且fg=0.5N, 故 B 错误；若F=9 N,木板已相对地面
滑动，设AB 相对木板静止，则对整体 F -f=(M+mA+mg)a, 对 A:F-fa=m₄a, 解得 fa=
6.5N 大于6 N; 对 B:fg=mga, 解得 fg=1.25N<5N, 所以A 与木板发生相对滑动、B 相对木
板静止，故 C 正确；木板和 B 之所以能运动，是A 与木板间的摩擦力做动力，当A 与木板间的摩
擦力达到最大时，设木板和B 相对静止，对木板和 B: fAmx-f=(M+mg)a, 对 B:fg=mga, 解
得fg=1N, 即 A 与木板间的摩擦力达到最大时，木板和B 仍相对静止。则无论力 F 多大，B 与 长木板之间都不会发生相对滑动，故 D 正确。故选 CD。
10. 【答案】ABD
【解析】电场力的方向水平向右，大小为 F=qE=mg, 电场力和重力的合力方向与水平方向的夹 角为45°,合力大小为 √2mg, 于是“等效重力”的方向与水平方向的夹角为45°,大小为√2mg。
若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则在等效最高点即弧AD的中点处有、
*
最小速度v=√√2gL, 故 A 正确；由于只有重力和电场力对小球做功，小球的机械能和电势能 之和不变，而小球在 B 点的电势能最小，则在B 点的机械能最大，故B 正确；若小球从A 点静 止释放，小球受到的合力方向沿 AC 方向，所以小球会沿 AC 做匀加速直线运动，故 C 错误；在 “等效重力场”中，若小球在A 点以大小为√gL 的速度竖直向上抛出，小球在“等效重力”方向 上做竖直上抛运动，垂直“等效重力”方向上做匀速直线运动，当垂直“等效重力”方向的位移为
√ZL. 时，即运动时间为 ,依据运动学公式，则有 ,所以小球能通过B 点，故 D 正确。故选 ABD。
11.【答案】(1)不需要 (2)2.0 (3) (4)大于
【解析】(1)实验小车的质量未知，研究对象应选择重物，因此，只需对重物进行受力和运动分 析，所以小车不需要补偿阻力；绳子的拉力可以通过弹簧秤直接读出，重物的质量不需要远小 于小车的质量；
(2)相邻两点间有4个点未画出，可知相邻两点的时间间隔为 T=5×0.02 s=0.10 s,
根据逐差法，小车做匀加速运动的加速度大小为
=2.0 m/s²;
(3)由图可知，弹簧秤的示数等于绳子的拉力，且小车加速度为重物的两倍，则有 ;
(4)绳与滑轮间存在空气阻力，对重物和滑轮整体：
得：
F 的计算值总是大于弹簧秤的读数F'。
12.【答案】(1)×100 (2)1500 25.0 (3)14.0 kΩ
【解析】(1)表盘中央刻度线为15,用此电表测量一阻值约为1000Ω的定值电阻，选择开关应调 到电阻挡的×100;
(2)选择开关在电阻挡“×100”,由图示表盘可知，读数为：15×100=1500 Ω;如果选择开关在 直流电压挡“50 V”, 由图示表盘可知，其分度值为1 V, 其读数为：25.0V;
(3)电动势为9.0 V, 调零后欧姆表内部电阻为
物理答案 第4页(共6页)
电动势为7.0 V 时，调零后欧姆表内部电阻为
电动势为9.0 V 时，电阻阻值为18.0 kΩ 对应的电流为
,
电动势为7.0 V时，
解得，这个待测电阻的真实值为Rx=14.0 kΩ。
13.【答案】(1)500 K (2)600 K
【解析】(1)从开始到活塞刚接触重物，气体为等压变化过程，则
解得 T₂=500 K, ……………………………………………………………………………… 5 分
(2)从刚接触重物到绳子拉力刚好为零，有
p₁S=p₀S+mg
解得 T₃=600 K 。 …………………………………………………………………………… 10 分
14.【答案】(1) (2)3mg;8x₀
【解析】(1)根据物体平衡条件得 kx₀=mgsin θ,
解得弹簧的劲度系数 ; … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …4分
(2)A 与 B 碰后一起做简谐运动到最高点时，物体C 对挡板D 的压力最小为0,则对 C, 弹簧弹力
F=mgsin θ
对 A、B,回复力最大 Fm=3mgsin θ,
由简谐运动的对称性，可知 A 与 B 碰后一起做简谐运动到最低点时，回复力也最大，即 F=
3mgsin θ,
此时物体 C 对挡板D 的压力最大，对物体A 、B有 F—2mgsin θ=3mgsin θ,
则弹簧弹力F=5mgsin 0,
对物体 C, 设挡板 D 对物体C 的弹力为F, 则 Fx=5mgsin θ+mgsin θ=3mg,
挡板 D 对 C 支持力的最大值为3mg 。 ……………………………………………………… 9 分
设物体 A 释放时A 与 B 之间距离为x,A 与 B 相碰前物体A 速度的大小为v₁, 对物体A, 从开
始下滑到 A、B相碰前的过程，根据机械能守恒定律有
解得 v₁=√gx,
设 A 与B 相碰后两物体共同速度的大小为v₂, 对 A 与 B 发生碰撞的过程，根据动量守恒定律 有mv₁=(m+m)v₂,
解得 ;
物体 B 静止时弹簧的压缩量为x₀,AB 第一次运动到最高点时，弹簧伸长量为x₀, 从 A 、B 开始 压缩弹簧到弹簧第一次恢复原长的过程，根据机械能守恒定律有：
联立以上各式，可得x=8x。 ……………………………………………………………… 14 分
物理答案 第5页(共6页)
8
15.【答案】(1)120 C (2)2.5T,3m/s (3)4 m
【解析】(1)由题知，用电动势 E=15V 的电源(图中未画出)为电容器充电，则有
Q=CU=120 C …………………………………… 3 分
(2)闭合开关S 后，儿童车先作加速度变小的加速运动。达到最大速度后作匀速运动，设此时 速度为 v₁, 电容器电压为U 金属棒ab 、cd并联，可看作一根金属棒，受到安培力的冲量对儿童 车由动量定理得
B₁I₁LAt₁=mv₁,q₁=I₁△t₁
其中
q₁=C(E-U₁),U₁=B₁Lv₁
联立解得
…………………………………… 6 分
当 ,即 B₁=2.5T时，儿童车在AA'BB'金属轨道上获得的最终速度最大，且儿童车 的最大速度
v₁=3 m/s ……………………………………… 9 分
(3)金属棒 cd 进入DD '右侧磁场后切割磁感线相当于电源。金属棒 ab 与电阻R 并联。设电 路中的总电阻为R1, 设向右为正方向，金属棒 ab 进入右侧磁场时速度变为v₂, 对儿童车，根据 动量定理有
—B,I₂L△t₂=mv₂—mv
其中
……………………… 13分
; -
解得 v₂=2m/s,
金属棒ab 进入右侧磁场后，再运动d₂-L 后儿童车停下，全属棒ab 、cd并联同时切制磁感线相 当于电源，再与电阻R 串联。设电路中的总电阻为R, 向右为正方向，速度变化量为一v₂, 对 儿童车根据动量定理有
一 B₂I₃L△t₃=0-mv
其中
,
解得 d₂=4 m 。 ………………………………………………………………………………18分
物理答案 第6页(共6页)