湖南省長沙市雅禮中學(xué)2022-2023學(xué)年高三上學(xué)期月考卷物理試題（五）（解析版）

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雅禮中學(xué)2023屆高三月考試卷（五）物理試題本試題卷分選擇題和非選擇題兩部分，共8頁。時(shí)量75分鐘，滿分100分。一、單選題（本題共6小題，每小題4分，共24分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的）1.物理實(shí)驗(yàn)助推物理學(xué)理論的發(fā)展。對以下實(shí)驗(yàn)的表述，說法正確的是（　　）A.圖甲：密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測量了電子的電荷量，揭示了電荷的量子化B.圖乙：庫侖通過扭秤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷間的作用規(guī)律，并測量了靜電力常量C.圖丙：盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型D.圖?。簻穼O通過陰極射線實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子，揭示了原子具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)【答案】ACD【解析】【詳解】A．圖甲：密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測量了電子的電荷量，揭示了電荷的量子化，故A正確；B．庫侖通過扭秤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷間的作用規(guī)律，靜電力常量既不是庫侖通過扭秤測出來的，也不是后人通過庫侖扭秤測出來的，而是通過麥克斯韋的相關(guān)理論算出來的，故B錯(cuò)誤；C．圖丙：盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，故C正確；D．圖?。簻穼O通過陰極射線實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子，揭示了原子具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，故D正確。故選ACD。2.在籃球比賽中，投籃的投出角度太大或太小，都會(huì)影響投籃的命中率。在某次投籃表演中，運(yùn)動(dòng)員在空中一個(gè)漂亮的投籃，籃球以與水平面成的傾角準(zhǔn)確落入籃筐，這次跳起投籃時(shí)，投球點(diǎn)和籃筐正好在同一水平面上，不考慮空氣阻力，下列說法正確的是（　?。〢.籃球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)速度為零B.上升階段可以看成豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)

1C.在任意相等時(shí)間內(nèi)速度的變化量相同D.上升階段所用的時(shí)間大于下降階段所用時(shí)間【答案】C【解析】【詳解】A．拋體運(yùn)動(dòng)的水平分速度保持不變，籃球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)速度為，故A錯(cuò)誤；B．籃球在空中運(yùn)動(dòng)過程，只受重力作用，籃球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向，上升階段做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，下降階段做自由落體運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C．由可知，在任意相等時(shí)間內(nèi)速度的變化量相同，故C正確；D．由于投球點(diǎn)和籃筐正好在同一水平面上，由對稱性可知，上升階段所用的時(shí)間等于下降階段所用時(shí)間，故D錯(cuò)誤。故選C。3.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由地球同步靜止軌道衛(wèi)星、與地球自轉(zhuǎn)周期相同的傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，以及比它們軌道低一些的軌道衛(wèi)星組成，它們均為圓軌道衛(wèi)星。若軌道衛(wèi)星與地球同步靜止軌道衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌跡在同一平面內(nèi)，已知衛(wèi)星的離地高度為，地球自轉(zhuǎn)周期為，地球半徑為，地球表面重力加速度為，萬有引力常量為，下列說法正確的是（　?。〢.若衛(wèi)星與衛(wèi)星的周期之比為，某時(shí)刻兩者相距最近，則經(jīng)過時(shí)間后，兩者再次相距最近B.衛(wèi)星與衛(wèi)星一定具有相同的機(jī)械能C.可以發(fā)射一顆地球同步靜止軌道衛(wèi)星，每天同一時(shí)間經(jīng)過杭州正上空同一位置D.衛(wèi)星的周期為【答案】A【解析】【詳解】A．衛(wèi)星的周期為，兩者再次相距最近的過程滿足

2代入數(shù)據(jù)解得A正確；B．機(jī)械能包括衛(wèi)星的動(dòng)能和勢能，與衛(wèi)星的質(zhì)量有關(guān)，而衛(wèi)星與衛(wèi)星的質(zhì)量不一定相同，故衛(wèi)星與衛(wèi)星不一定具有相同的機(jī)械能，B錯(cuò)誤；C．地球同步靜止軌道衛(wèi)星只能在赤道上空的特定軌道上，與地球自轉(zhuǎn)周期相同，不可能經(jīng)過杭州上空，C錯(cuò)誤；D．對衛(wèi)星，萬有引力提供向心力，由牛頓第二定律可得解得D錯(cuò)誤。故選A。4.如圖所示的交流電路中，理想變壓器原線圈輸入電壓為，副線圈電路中R1、R2為定值電阻，P是滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)觸頭，電壓表V1、V2的示數(shù)分別為U1和U2；電流表A的示數(shù)為I。下列說法中正確的是（　　）A.變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為B.副線圈回路中電流方向每秒鐘改變50次C.當(dāng)P向上滑動(dòng)的過程中，增大，I減小D.當(dāng)P向下滑動(dòng)的過程中，R1消耗的功率增大，R2消耗的功率減小【答案】D【解析】【詳解】A．電壓表V1測量原線圈輸入電壓，電壓表V2測量滑動(dòng)變阻器兩端電壓，并不是副線圈輸出電壓，根據(jù)變壓比可知，變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比不等于U1：U2，故A錯(cuò)誤；

3B．原線圈輸入電壓的角速度ω=100πrad/s周期為一個(gè)周期內(nèi)，電流方向改變兩次，變壓器不改變交流電的周期，所以副線圈回路中電流方向每秒鐘改變100次，故B錯(cuò)誤；C．當(dāng)P向上滑動(dòng)的過程中，阻值增大，副線圈總阻值增大，原線圈輸入電壓不變，匝數(shù)不變，則副線圈輸出電壓不變，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，副線圈輸出電流減小，則電阻R1兩端電壓減小，并聯(lián)部分電壓增大，電流表示數(shù)I增大，電壓表示數(shù)U2增大，故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)P向下滑動(dòng)的過程中，阻值減小，副線圈總阻值減小，原線圈輸入電壓不變，匝數(shù)不變，則副線圈輸出電壓不變，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，副線圈輸出電流增大，則電阻R1兩端電壓增大，R1消耗的功率增大，并聯(lián)部分電壓減小，則R2消耗的功率減小，故D正確。故選D。5.如圖甲所示，一彈性輕繩水平放置，a、b、c是彈性繩上三個(gè)質(zhì)點(diǎn)。現(xiàn)讓質(zhì)點(diǎn)從時(shí)刻開始在豎直面內(nèi)做簡諧運(yùn)動(dòng)，其位移隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示，形成的簡諧波同時(shí)沿該直線向和方向傳播，在時(shí)質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)正向最大位移處，a、b兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離，a、c兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離，則下列選項(xiàng)正確的是（　?。〢.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為B.該波的波長為C.波速大小為D.0~2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)通過的路程為【答案】C【解析】【詳解】A．由圖乙可知周期故A錯(cuò)誤；BC．設(shè)波長為，波速為，第一個(gè)波峰從傳播到的時(shí)間為解得該波的波長為故B錯(cuò)誤；C正確；

4D．波傳播到點(diǎn)所用時(shí)間為c點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間為質(zhì)點(diǎn)通過的路程為故D錯(cuò)誤。故選C。6.如圖所示，光滑絕緣的水平面與半徑為的絕緣圓弧軌道相切于點(diǎn)，點(diǎn)為光滑圓弧軌道的圓心，且在點(diǎn)的正上方，光滑圓弧軌道在豎直平面內(nèi)，整個(gè)空間內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場?，F(xiàn)將一質(zhì)量為、電荷量為的帶電小球從距離點(diǎn)處的位置A由靜止釋放，小球恰好能運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道高度的一半位置處，已知重力加速度為。則下列選項(xiàng)正確的是（　?。〢.小球帶負(fù)電B.勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為C.要使小球能運(yùn)動(dòng)到，應(yīng)從距離點(diǎn)的位置由靜止釋放小球D.若使小球從點(diǎn)由靜止釋放，則小球運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力為【答案】D【解析】【詳解】A．由題意可知，小球運(yùn)動(dòng)方向與電場方向相同，即受電場力的方向與電場方向一致，所以小球帶正點(diǎn)，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)題意可知，小球從A點(diǎn)由靜止釋放運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道的高度的過程中，沿電場方向的位移為此過程由動(dòng)能定理可得

5聯(lián)立解得B錯(cuò)誤；C．設(shè)小球釋放點(diǎn)距點(diǎn)的距離為，小球從釋放點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的過程中，由動(dòng)能定理可得解得C錯(cuò)誤；D．在小球從點(diǎn)由靜止釋放運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的過程中，由動(dòng)能定理可得在最低點(diǎn)由牛頓第二定律可得聯(lián)立可得由牛頓第三定律可得小球在點(diǎn)時(shí)對軌道壓力大小為，D正確。故選D。二、多選題（本題共4小題，每小題5分，共20分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，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）7.下列關(guān)于光現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)結(jié)果說法正確的是（　?。〢.光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光是一種波B.3D電影是利用了光的偏振現(xiàn)象，說明光是一種縱波C.水波容易繞過較大障礙物發(fā)生衍射，而光波不能，說明光波的波長比水波的波長長D.用同一裝置觀測紅光和綠光雙縫干涉條紋，綠光條紋間距較窄，說明綠光波長較短【答案】AD【解析】【詳解】A．光能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，說明光是一種波，故A正確；B．3D電影是利用了光的偏振現(xiàn)象，說明光是一種橫波，故B錯(cuò)誤；C．水波容易繞過較大障礙物發(fā)生衍射，而光波不能，說明光波的波長比水波的波長短，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)公式

6可知，用同一裝置觀測紅光和綠光雙縫干涉條紋，綠光條紋間距較窄，說明綠光波長較短，故D正確。故選AD。8.一半圓柱工件放置在粗糙水平地面上，外圓柱表面光滑，截面為半圓，如圖所示，A為半圓水平直徑的端點(diǎn)，為半圓的最高點(diǎn)。將一可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊沿圓柱表面在作用力的作用下，由A點(diǎn)向點(diǎn)緩慢移動(dòng)，力的方向始終沿圓弧的切線方向，在此過程中半圓柱工件一直處于靜止?fàn)顟B(tài)。物塊和點(diǎn)的連線與水平方向的夾角為，下列說法正確的是（　?。〢.作用力一直減小B.工件對物塊的支持力先減小后增大C.當(dāng)時(shí)地面對工件的摩擦力最大D.水平地面對工件的支持力先增大后減小【答案】AC【解析】【詳解】AB．由于物塊緩慢移動(dòng)，可看作是平衡狀態(tài)，設(shè)物塊和點(diǎn)的連線與水平方向的夾角為，對物塊受力分析，由平衡條件可得物塊從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的過程中，夾角從零增大到90°，所以推力一直減小，物塊受到的支持力一直增大，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．將物塊和工件看作一個(gè)整體，對整體受力分析，如圖所示根據(jù)平衡條件可得夾角從零增大到90°，地面對工件的支持力一直增大；當(dāng)

7時(shí)地面對工件的摩擦力最大，所以水平地面對工件的摩擦力先增大后減小，故C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。9.如圖平面內(nèi)有向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度，在軸上有一粒子源，坐標(biāo)為，粒子源可以在平面內(nèi)向各個(gè)方向均勻射出質(zhì)量、帶電量、速度的帶電粒子，一足夠長薄感光板從圖中較遠(yuǎn)處沿軸負(fù)方向向左緩慢移動(dòng)，其下表面和上表面先后被粒子擊中并吸收粒子，不考慮粒子間的相互作用，粒子重力不計(jì)，（?。铝姓f法正確的是（　?。〢.帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑為B.下表面剛好被粒子擊中時(shí)感光板左端點(diǎn)位置距原點(diǎn)的距離為C.在整個(gè)過程中擊中感光板的粒子運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間為D.當(dāng)薄板左端運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的瞬間，擊中上、下板面的粒子數(shù)之比為【答案】BCD【解析】【詳解】A．根據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得故A錯(cuò)誤；B．下表面被擊中的位置故B正確；C．根據(jù)

8又解得代入數(shù)據(jù)解得由幾何關(guān)系可得最長時(shí)間為打在坐標(biāo)原點(diǎn)的粒子，如甲圖，有故C正確；D．如乙圖，由幾何關(guān)系得打到上板的粒子所對應(yīng)的角度為，打到下板的粒子所對應(yīng)的角度為，擊中上、下板面的粒子數(shù)之比故D正確。故選BCD。10.如圖為某商家為吸引顧客設(shè)計(jì)的趣味游戲。4塊相同木板a、b、c、d緊挨放在水平地面上。某顧客使小滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）以某一水平初速度從a的左端滑上木板，若滑塊分別停在a、b、c、d上，則分別獲得四、三、二、一等獎(jiǎng)，若滑離木板則不得獎(jiǎng)。已知每塊木板的長度為L、質(zhì)量為m，木板下表面與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，滑塊質(zhì)量為M=2m，滑塊與木板a、b、c、d上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ、2μ，2μ、4μ，重力加速度大小為g，最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力視為相等，下列說法正確的是（　?。〢.若木板全部固定，要想獲獎(jiǎng)，滑塊初速度B.若木板不固定，顧客獲四等獎(jiǎng)，滑塊初速度的最大值

9C.若木板不固定，滑塊初速度為，顧客獲三等獎(jiǎng)D.若木板不固定，顧客獲得一等獎(jiǎng)，因摩擦產(chǎn)生的總熱量【答案】AD【解析】【詳解】A．若木板全部固定，當(dāng)滑塊恰好能夠滑動(dòng)至d的右端時(shí)v0具有最大值，根據(jù)動(dòng)能定理有解得故A正確；B．若顧客獲四等獎(jiǎng)，剛好到a木板右側(cè)時(shí)，滑塊初速度最大為v0，滑塊與木板之間的摩擦力為地面對abcd木板的摩擦力為由于f1

10解得可知滑塊停止在c木塊上，顧客獲二等獎(jiǎng)，故C錯(cuò)誤；D．若滑塊恰好到d木塊時(shí)，因摩擦產(chǎn)生的總熱量最少為當(dāng)滑塊到d木板上時(shí)，木板d受到地面的摩擦力為滑塊與木板之間的摩擦力為由于f6

11三、實(shí)驗(yàn)題（本題共2小題，每空2分，共16分）11.小明在家里做“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)。如圖1，他找到了一塊外形不規(guī)則的小石塊代替擺球，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟是：A.將小石塊用不可伸長的細(xì)線系好，結(jié)點(diǎn)為，細(xì)線的上端固定于點(diǎn)；B.用刻度尺測量間細(xì)線的長度作為擺長；C.將石塊拉開一個(gè)大約的角度，然后由靜止釋放；D.從石塊擺至某一位置處開始計(jì)時(shí)，測出30次全振動(dòng)的總時(shí)間，由得出周期；E.改變間細(xì)線的長度再做幾次實(shí)驗(yàn)，記下相應(yīng)的和；F.根據(jù)公式，分別計(jì)算出每組和對應(yīng)重力加速度，然后取平均值作為重力加速度的測量結(jié)果。（1）小石塊擺動(dòng)的過程中，充當(dāng)回復(fù)力的是______。A.重力B.拉力C.拉力沿水平方向的分力D.重力沿圓弧切線方向的分力（2）為使測量更加準(zhǔn)確，步驟D中，小明應(yīng)從______（選填“最大位移”或“平衡位置”）處開始計(jì)時(shí)。（3）小明用的長作為擺長，的測量值比真實(shí)值______（選填“偏大”或“偏小”）。（4）小紅利用小明測出的多組擺長和周期的值，作出圖線如圖2所示，并計(jì)算出圖線的斜率為，由斜率求出重力加速度______（計(jì)算結(jié)果保留2位小數(shù)）?！敬鸢浮竣?D②.平衡位置③.偏小④.9.74【解析】【詳解】（1）[1]小石塊擺動(dòng)過程中，指向平衡位置的力為重力沿圓弧切線方向的分力，所以重力沿圓弧切線方向的分力充當(dāng)回復(fù)力。故選D。（2）[2]為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)從石塊擺到最低點(diǎn)，即從平衡位置開始計(jì)時(shí)。（3）[3]由單擺的周期公式解得

12用的長作為擺長，擺長偏短，則測得的重力加速度偏小。（4）[4]設(shè)石塊重心到點(diǎn)的距離為，則實(shí)際擺長為可得解得可知圖像的斜率為解得12.有一個(gè)電壓表，其內(nèi)阻未知（約）、量程約，共有個(gè)均勻小格，但刻度數(shù)值已經(jīng)模糊。為了測量其量程并重新刻度，現(xiàn)提供下列器材選用：標(biāo)準(zhǔn)電壓表（量程0~3V，內(nèi)阻為）標(biāo)準(zhǔn)電壓表（量程為，內(nèi)阻約為）滑動(dòng)變阻器：總阻值穩(wěn)壓電源：，內(nèi)阻不能忽略開關(guān)、導(dǎo)線若干（1）用多用電表的歐姆擋粗略測量其內(nèi)阻，多用電表刻度盤上電阻刻度中間值為20。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將選擇開關(guān)撥至倍率“______”（選填“1”“10”或“1k”）。（2）為了讓電表指針均偏轉(zhuǎn)到滿偏的三分之一以上，且能較精確地測出待測電壓表的量程，請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)合理的電路圖，畫在如圖所示的虛線方框內(nèi)，將所選用的器材用相應(yīng)的符號(hào)表示_______。（3）根據(jù)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，并讓待測電壓表的指針恰好偏轉(zhuǎn)了

13格，為了得到待測電壓表的量程，還需要測量的物理量和相應(yīng)的符號(hào)是______，待測電壓表的量程為______（用測得的物理量和題中已知量的符號(hào)表示）?！敬鸢浮竣?②.見解析③.標(biāo)準(zhǔn)電壓表的示數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)電壓表的示數(shù)④.【解析】【詳解】（1）[1]多用表測電阻時(shí)，應(yīng)盡量使指針指向中央附近，所以歐姆擋的倍率應(yīng)選“”。（2）[2]因?yàn)殡妷罕韮?nèi)阻較大，可將標(biāo)準(zhǔn)電壓表做電流表使用，故電路如圖（3）[3][4]調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，讓待測電壓表的指針恰好偏轉(zhuǎn)格，記錄標(biāo)準(zhǔn)電壓表的示數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)電壓表的示數(shù)，假設(shè)待測電壓表的量程為，則有解得四、計(jì)算題（本題共3小題，共40分）13.汽車安全氣囊系統(tǒng)可以為乘員提供有效的防撞保護(hù)。汽車安全行駛時(shí)氣囊內(nèi)氣體體積可忽略不計(jì)，受到猛烈撞擊后，氣囊內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)迅速反應(yīng)產(chǎn)生氣體，對氣囊充氣，氣囊上的可變排氣孔在充氣階段封閉。充滿氣后，氣囊內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為、體積為、溫度為，若大氣壓強(qiáng)恒為。當(dāng)乘員因慣性擠壓安全氣囊，氣囊的可變排氣孔開始泄氣，當(dāng)內(nèi)部氣體體積變?yōu)?、溫度降為、壓?qiáng)變?yōu)闀r(shí)，恰好不再排氣，將氣體視為理想氣體。（1）求充氣過程中氣囊克服外界大氣壓做的功；（2）求泄氣過程中從氣囊內(nèi)排出的氣體占總量的比例?！敬鸢浮浚?）；（2）

14【解析】【詳解】（1）充氣過程中氣囊克服外界大氣壓做功為（2）對氣囊內(nèi)所有的氣體由理想氣體狀態(tài)方程得解得從氣囊內(nèi)排出氣體的體積為排出氣體占總量的比例為14.如圖所示，水平傳送帶足夠長，向右前進(jìn)的速度，與傾角為37°的斜面的底端P平滑連接，將一質(zhì)量的小物塊從A點(diǎn)靜止釋放。已知A、P的距離，物塊與斜面、傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為、，取重力加速，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求物塊（1）第1次滑過P點(diǎn)時(shí)的速度大小；（2）從釋放到最終停止運(yùn)動(dòng)，與斜面間摩擦產(chǎn)生的熱量Q?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】【詳解】（1）物塊沿斜面下滑，由牛頓第二定律得代入數(shù)值解得

15由速度-位移關(guān)系式可得代入數(shù)據(jù)解得（2）根據(jù)能量守恒物塊第1次滑過P點(diǎn)時(shí)與斜面產(chǎn)生的熱量為根據(jù)已知條件分析可知，物塊之后再到達(dá)P點(diǎn)的速度不會(huì)大于4m/s，則物塊此后在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)時(shí)對稱的，即物塊以4m/s的速度返回斜面向上運(yùn)動(dòng)，速為零后沿斜面加速以某一速度進(jìn)入傳送帶先減速為零在以反向加速以同樣的速度進(jìn)入斜面，因此可以看成傳送帶沒有對物塊做功，物塊最后靜止在斜面底端，損耗的能量為摩擦生熱故聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得15.圖（甲）是磁懸浮實(shí)驗(yàn)車與軌道示意圖，圖（乙）是固定在車底部金屬框abcd（車廂與金屬框絕緣）與軌道上運(yùn)動(dòng)磁場的示意圖．水平地面上有兩根很長的平行直導(dǎo)軌PQ和MN，導(dǎo)軌間有豎直（垂直紙面）方向等間距的勻強(qiáng)磁場和，二者方向相反．車底部金屬框的ad邊寬度與磁場間隔相等，當(dāng)勻強(qiáng)磁場和同時(shí)以恒定速度v0沿導(dǎo)軌方向向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬框會(huì)受到磁場力，帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)車沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)．設(shè)金屬框垂直導(dǎo)軌的ab邊長L=0.20m、總電阻R=l.6Ω，實(shí)驗(yàn)車與線框的總質(zhì)量m=2.0kg，磁場Bl=B2=1.0T，磁場運(yùn)動(dòng)速度．已知懸浮狀態(tài)下，實(shí)驗(yàn)車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到恒定的阻力f=0.20N，求：（1）設(shè)t=0時(shí)刻，實(shí)驗(yàn)車的速度為零，求金屬框受到的磁場力的大小和方向；（2）求實(shí)驗(yàn)車的最大速率；（3）實(shí)驗(yàn)車以最大速度做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，為維持實(shí)驗(yàn)車運(yùn)動(dòng)，外界在單位時(shí)間內(nèi)需提供的總能量？（4）假設(shè)兩磁場由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動(dòng)來啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)車，當(dāng)兩磁場運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t=30s時(shí)，實(shí)驗(yàn)車正在向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)實(shí)驗(yàn)車的速度為v=4m/s

16，求由兩磁場開始運(yùn)動(dòng)到實(shí)驗(yàn)車開始運(yùn)動(dòng)所需要的時(shí)間．【答案】（1）1N方向水平向右（2）8m/s（3）2J（4）【解析】【詳解】（1）當(dāng)實(shí)驗(yàn)車的速度為零時(shí)，線框相對于磁場的速度大小為v0，線框中左右兩邊都切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，則有：所以此時(shí)金屬框受到的磁場力的大小代入數(shù)值解得根據(jù)楞次定律可判斷磁場力方向水平向右。（2）實(shí)驗(yàn)車最大速率為時(shí)相對磁場的切割速率為，則此時(shí)線框所受的磁場力大小為此時(shí)線框所受的磁場力與阻力平衡，得：所以?（3）實(shí)驗(yàn)車以最大速度做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，克服阻力的功率為當(dāng)實(shí)驗(yàn)車以速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)金屬框中感應(yīng)電流金屬框中的熱功率為所以外界在單位時(shí)間內(nèi)需提供的總能量為（4）根據(jù)題意分析可得，為實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)車最終沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其加速度必須與兩磁場由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度相同。設(shè)加速度為a，則t時(shí)刻金屬線圈中的電動(dòng)勢金屬框中感應(yīng)電流

17又因?yàn)榘才嗔λ詫υ囼?yàn)車，由牛頓第二定律得解得設(shè)從磁場運(yùn)動(dòng)到實(shí)驗(yàn)車起動(dòng)需要時(shí)間為t0，則t0時(shí)刻金屬線圈中的電動(dòng)勢金屬框中感應(yīng)電流又因?yàn)榘才嗔?shí)驗(yàn)車，由牛頓第二定律得：即解得由兩磁場開始運(yùn)動(dòng)到實(shí)驗(yàn)車開始運(yùn)動(dòng)所需要的時(shí)間：。

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