2022年天津市高三（下）第一次模拟物理试题(含详解)

天津市耀华中学2022届高三第一次模拟考

物理试卷

第I卷

一、单选题（本大题共5小题，共25分）

1.2021年12月30日，在中科院合肥等离子体物理研究所内，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克实验装

置（EAST）实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，这是目前世界上该装置高温等离子体运行的最

长时间。该装置内发生的核反应方程为：H+：H-；He+X,已知笊核（；H）的质量为2O136u,X的质

量为1.0087U,氮核（He）的质量为3.0150u,u为原子质量单位，lu相当于931MeV,下列关于该核反应

的说法正确的是（）

A.X为质子

B.反应前后核总质量相等

C.反应过程中中子数减少了1个

D.反应过程中释放的核能AE=3.2585MeV

2.下列说法中正确的是（）

A.第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律

B.空气中尘埃运动是布朗运动，反映了空气分子在做无规则的热运动

C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果

D.晶体都有固定的熔点，物理性质都表现为各向异性

3.2020年11月28日20时58分，“嫦娥五号”探测器经过约112小时奔月飞行，在距月面约400公里处

成功实施3000牛发动机点火，约17分钟后，发动机正常关机。根据实时遥测数据监视判断，“嫦娥五

号”探测器近月制动正常，如图所示，由M点顺利进入环月椭圆轨道n,绕月三圈后进行第二次近月变

轨，进入环月圆轨道I,下列关于“嫦娥五号”说法正确的是（）

N

A.在轨道I上的速度小于月球的第一宇宙速度

B.在轨道H运行周期小于在轨道I的运行周期

C.在轨道I上尸点的机械能大于轨道n上N点的机械能

D.在轨道H上M点的加速度小于轨道I上/点的加速度

4.2022年3月8日，航天员王亚平从空间站送来的“国际妇女节”节日祝福通过电磁波传播到祖国各地,

下列关于电磁波的说法正确的是（）

A.可见光不属于电磁波

B.只要有电场就能产生电磁波

C.电磁波传播需要介质，机械波传播不需要介质

D.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且都与波的传播方向垂直

5.如图所示，在电场强度为E=lV/m的匀强电场中有一个圆，其所在平面与电场线平行，。为圆心，半径

R=2m,A、B、C为圆周上三点，已知NAO8=60。，且4c为直径，现将若干完全相同的带电粒子从A点

以相同初动能向各个不同方向发射，到达圆周上各点，其中到达8点的粒子末动能最大，不计重力和空气

阻力，则

A.该电场强度的方向一定由。指向B

B该带电粒子一定带正电

C.A、8两点电势差UAB一定为IV

D.带电粒子若经过C点，其动能一定小于A点动能

二、多选题（本大题共3小题，共15分）

6.如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为L该同学和秋千踏板的总质量约为50kg。绳的

质量忽略不计。当该同学由静止开始荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8m/s,此时每根绳子平均承

受的拉力为F=410N（不计空气阻力，g取10m/s2）（）

A.秋千的绳长均L为10m

B.该同学荡秋千的过程中所受的合外力提供她做圆周运动的向心力

C.该同学由静止开始荡到秋千支架的正下方时处于失重状态

D.该同学由静止开始荡到秋千支架的正下方的过程中其重力的瞬时功率先增大后减小

7.下列说法中正确的是（）

A.一入射光照射到某金属表面上能发生光电效应，若仅使入射光的强度减弱，那么从金属表面逸出的光

电子的最大初动能将变小

B.大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性

C.电子的发现说明原子是可分的，天然放射现象的发现揭示原子核有复杂的结构

D.放射性同位素232Th经a、夕衰变会生成22弧必其衰变示意方程为

记Thf岁Rn+xa+y|3

其中A=3,y=l

E.原子核的半衰期是由原子核内部自身因素决定的，与其所处的化学状态和外部条件无关

8.如图，正方形出七1中A。加/区域内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，Med区域内有方向平行be的

匀强电场（图中未画出）。一带电粒子从d点沿位方向射入磁场，随后经过仇7的中点e进入电场，接着

从b点射出电场.不计粒子的重力。则（）

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

；xXXXXx/；

:XXXXX/

:XXXX/'

•xxx/C-

；xX,/

:X/

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

A.粒子带正电

B.电场的方向是由b指向

C.粒子在6点和d点的动能之比为5：1

D.粒子在磁场、电场中运动的时间之比为万：2

第H卷

三、实验题（本大题共2小题，共12分）

9.某同学采用如图甲所示的实验装置探究加速度和力的关系，其中小车的质量为砂和砂桶的总质量为

m（滑轮光滑），交流电频率为户50Hz。

弹

簧

测

力

计

甲

（1）本实验中（需要或不需要）满足

（2）松开砂桶，小车带动纸带运动，若相邻计数点间还有4个点未画出，纸带如图乙所示，则小车的加

速度所（结果保留三位有效数字）;

单位:cm

（3）改变砂桶内砂子的质量，重复实验，以弹簧测力计示数尸为横坐标、小车对应的加速度。为纵坐

标，做出的图像如图丙，可知小车的质量〃=kg。（结果保留三位有效数字）。

10.为测量一电源的电动势及内阻

（1）在下列三个电压表中选一个改装成量程为9V电压表

A.量程为IV、内阻大约为1k。的电压表V1

B.量程为2V、内阻大约为2kC的电压表V2

C.量程为3V、内阻为3g的电压表V3

选择电压表_______（填仪器前字母序号）串联kQ的电阻可以改转成量程为9V的电压表.

（2）利用一个电阻箱、一只开关、若开关导线和改装好的电压表（此表用符号V1、V2、V3与一个电阻串联

来表示，且可视为理想电压表），在虚线框内画出电源电动势及内阻的实验原理电路图。（）

四、计算题（本大题共3小题，共48.分）

11.如图所示，水平传送带左端A处与倾角为。=30°的光滑斜面平滑连接，右端8处与一水平面平滑连

接，水平面上有一固定竖直挡板，挡板左侧与一轻弹簧连接，弹簧处于自然状态，弹簧左端刚好处在水平

面上的C点，斜面长为玉=2.5m,传送带长L=4.5m。BC段长々=0-5m,传送带以速度y=lm/s顺

时针转动。一质量为，"=2kg的物块从斜面顶端由静止释放，已知物块与传送带间及水平面2C段的动摩擦

因数分别为4=0/，〃2=0-35,水平面C点右侧光滑，重力加速度取g=10m/s2,求：

（1）物块滑到斜面底端的速度大小；

（2）弹簧获得的最大弹性势能；

（3）物块第三次到达B点时的速度大小；

（4）物块与传送带由于相对滑动而产生热量。

12.如图（甲）所示，光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距/,在M点和P点间连接一个阻值为R的电

阻，一质量为〃?、电阻为人长度也刚好为/的导体棒垂直搁在导轨上八b两点间，在。点右侧导轨间加

一有界匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面，宽度为面，磁感应强度为B,设磁场左边界到时距离为乩

现用一个水平向右的力F拉导体棒，使它从〃、匕处静止开始运动，棒离开磁场前已做匀速直线运动，与

导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，水平力Rx的变化情况如图（乙）所示，尺已知。求：

（1）棒他离开磁场右边界时的速度；

（2）棒乃通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能E-

（3）“满足什么条件时，棒而进入磁场后一直做匀速运动。

图（甲）图（乙）

13.质谱仪是一种分离和检测同位素的重要工具，其结构原理如图所示。区域I为粒子加速器，加速电压

为q（未知）；区域n为速度选择器，磁感应强度大小为耳，方向垂直纸面向里，电场方向水平向左，板

间电压为02,板间距离为&区域ni为偏转分离器，磁感应强度大小为8?，方向垂直纸面向里。让氢的

两种同位素气核;H和笊核；H,从同一位置4由静止出发进入区域I,设点核;H的质量为〃?，若气核;H

恰好沿图中虚线经区域II从边界线MN上的。点射入区域ni,击中位于边界线MN的照相底片的p点。

忽略空气阻力、粒子重力及粒子间相互作用力。

（1）求气核;H进入区域n的速度y的大小；

（2）现将区域I和n的电压分别进行调节，使笊核；H经区域II同样沿直线从。点射入区域川，也恰好击

qu

中位于边界线MN的照相底片的尸点，求区域I和n前后两次电压力和法2的比值；

（3）如果保持区域i和区域n的板间电压％（未知）、/不变，流核；H可以从区域II飞出，请简要分

析说明笊核：H是从0点左侧还是右侧通过边界线MN?测得笊核：H通过边界MN时离。点的距离为

d'="吧.,求笊核；H离开区域II时垂直于照相底片边界线MN的速度竖直分量八。

qdB;

______©_____

天津市耀华中学2022届高三第一次模拟考

物理试卷

第I卷

一、单选题（本大题共5小题，共25分）

1.2021年12月30日，在中科院合肥等离子体物理研究所内，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克实验装

置（EAST）实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，这是目前世界上该装置高温等离子体运行的最

长时间。该装置内发生的核反应方程为：H+：H-；He+X,已知笊核（；H）的质量为2O136u,X的质

量为1.0087U,氮核（He）的质量为3.0150u,u为原子质量单位，lu相当于931MeV,下列关于该核反应

的说法正确的是（）

A.X为质子

B.反应前后核总质量相等

C反应过程中中子数减少了1个

D.反应过程中释放的核能AF=3.2585MeV

【答案】D

【解析】

【详解】AC.根据质量数守恒和电荷数守恒知X的质量数为1,电荷数为0,则X为中子，故AC错误；

B.核反应放出能量，有质量亏损，可知反应后的质量小于反应前的质量，故B错误；

D.反应过程中质量亏损为

Am=（2x2.0136-1.0087-3.0150）u=0.0035u

则

释放的核能

AF=0.0035x931MeV=3.2585MeV

故D正确。

故选D。

2.下列说法中正确的是（）

A.第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律

B.空气中尘埃的运动是布朗运动，反映了空气分子在做无规则的热运动

C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果

D.晶体都有固定的熔点，物理性质都表现为各向异性

【答案】c

【解析】

【分析】

【详解】A.第二类永动机没有违背能量守恒定律，而是违反了热力学第二定律，是不可能制成的，A错

误；

B.空气中尘埃的运动是气流引起的，不是布朗运动，B错误；

C.在完全失重状况下，液滴由于表面张力使其表面积收缩至最小，呈球形，C正确；

D.单晶体的物理性质都表现为各向异性，多晶体的物理性质都表现为各向同性，D错误。

故选Co

3.2020年11月28日20时58分，“嫦娥五号”探测器经过约112小时奔月飞行，在距月面约400公里处

成功实施3000牛发动机点火，约17分钟后，发动机正常关机。根据实时遥测数据监视判断，“嫦娥五

号”探测器近月制动正常，如图所示，由M点顺利进入环月椭圆轨道H,绕月三圈后进行第二次近月变

轨，进入环月圆轨道I,下列关于“嫦娥五号”说法正确的是（）

A.在轨道I上的速度小于月球的第一宇宙速度

B.在轨道n的运行周期小于在轨道I的运行周期

C.在轨道I上F点的机械能大于轨道11上N点的机械能

D.在轨道H上M点的加速度小于轨道I上F点的加速度

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A.根据人造卫星的线速度表达式，有

[GM

v-

可知，轨道I的半径大于月球半径，所以其速度小于月球的第一宇宙速度。故A正确;

B.根据人造卫星的周期表达式，有

T=2兀

GM

根据图中信息，可知在轨道II的运行周期大于在轨道I的运行周期。故B错误；

C.轨道II进入环月圆轨道I时，需要发电机制动，使之减速。故其机械能减小。即在轨道I上F点的机

械能小于轨道n上N点的机械能。故c错误；

D.根据加速度公式，有

FGM

a=—=^~,r=r

mrMF

可知，加速度与到月球的距离有关，故在轨道II上M点的加速度等于轨道I上尸点的加速度。故D错

误。

故选Ao

4.2022年3月8日，航天员王亚平从空间站送来的“国际妇女节”节日祝福通过电磁波传播到祖国各地，

下列关于电磁波的说法正确的是（）

A.可见光不属于电磁波

B.只要有电场就能产生电磁波

C.电磁波传播需要介质，机械波传播不需要介质

D.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且都与波的传播方向垂直

【答案】D

【解析】

【详解】A.可见光属于电磁波，故A错误；

B.若只有电场，而电场是稳定的或电场仅均匀变化都不能产生电磁波，故B错误；

C.电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质，故C错误；

D.因电磁波是横波，所以电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且与波的传播方向

垂直，故D正确.

故选D。

5.如图所示，在电场强度为E=lV/m的匀强电场中有一个圆，其所在平面与电场线平行，。为圆心，半径

R=2m,A、B、C为圆周上三点，已知NAOB=60。，且AC为直径，现将若干完全相同的带电粒子从A点

以相同初动能向各个不同方向发射，到达圆周上各点，其中到达8点的粒子末动能最大，不计重力和空气

A.该电场强度的方向一定由。指向8

B.该带电粒子一定带正电

C.A、B两点电势差UAB一定为IV

D.带电粒子若经过C点，其动能一定小于A点动能

【答案】D

【解析】

【详解】A、从B点的粒子末动能最大，根据动能定理知，说明电场力做功最大，AB间电势差最大；若过

B点作匀强电场的等势面，该面与圆只能有一个交点，即该等势面在B点与圆相切，而电场方向与等势面是

垂直的，所以场强方向与0B平行，由于带电粒子的电性未知，故无法确定电场强度的方向，故选项AB错

C、根据匀强电场的电势差与场强的关系可知：|Sj=&/=ER（l-cos6（y＞）=lV,故选项C错误；

D、若带电粒子带正电，则由A向B运动，电场力做正功，则A点电势高于B点电势，电场强度方向为

07B,则带电粒子由A向C运动，则电场力做负功，动能减小，小于A点动能；若带电粒子带负电,

则电场强度的方向为6fO,则A点电势高于C点电势，由A向C运动，则电场力做负功，动能减小,

小于A点动能，故选项D正确.

点睛：本题有一定难度，考查了学习对物理知识的理解和综合应用能力，如根据等势线确定电场线等.

二、多选题（本大题共3小题，共15分）

6.如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为L,该同学和秋千踏板的总质量约为50kg。绳的

质量忽略不计。当该同学由静止开始荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8m/s,此时每根绳子平均承

受的拉力为尸=410N（不计空气阻力，g取10m/s2）（）

A.秋千的绳长均L为10m

B.该同学荡秋千的过程中所受的合外力提供她做圆周运动的向心力

C.该同学由静止开始荡到秋千支架的正下方时处于失重状态

D.该同学由静止开始荡到秋千支架的正下方的过程中其重力的瞬时功率先增大后减小

【答案】AD

【解析】

【详解】A.该同学身高相对于秋千的绳长可忽略不计，可以把该同学看成质点。当该同学荡到秋千支架的

正下方时，由牛顿第二定律有

V2

2r-mg=m一

代入数据解得

L=10m

选项A正确：

B.荡秋千的过程是变速圆周运动，切向方向上也需要提供力，故合外力并不完全提供向心力，选项B错

误；

C.在正下方时，小孩与秋千组成的系统具有竖直向上的加速度，处于超重状态，选项C错误；

D.同学由静止开始荡到秋千支架的正下方的过程中其重力的瞬时功率表达式

P=mgvcosa

可知，初位置6=0,最低点6=0,中间状态P>0,所以重力的瞬时功率变化情况是先增大后减小,

选项D正确;

故选ADo

7.下列说法中正确是（）

A.一入射光照射到某金属表面上能发生光电效应，若仅使入射光的强度减弱，那么从金属表面逸出的光

电子的最大初动能将变小

B.大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性

C.电子的发现说明原子是可分的，天然放射现象的发现揭示原子核有复杂的结构

D.放射性同位素232Th经a、£衰变会生成22哝3其衰变示意方程为

-Thf-Rn+xa+yp

其中x=3,y=l

E.原子核的半衰期是由原子核内部自身因素决定的，与其所处的化学状态和外部条件无关

【答案】BCE

【解析】

【详解】A.一入射光照射到某金属表面上能发生光电效应，由于发生光电效应与入射光的强度无关，所

以入射光强度减弱，光电子的最大初动能不变，A错误；

B.光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，B正确；

C.电子是原子的组成部分，电子的发现说明原子可再分，天然放射现象的发现揭示原子核有复杂的结

构，C正确；

D.在衰变方程中，电荷数守恒，质量数守恒，则

90=86+2x-y

232=220+4%

解得

x-3

y=2

D错误；

E.原子核的半衰期是由原子核内部自身因素决定的，与其所处的化学状态和外部条件无关，E正确。

故选BCE。

8.如图，正方形abed中△出H区域内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，Med区域内有方向平行8c•的

匀强电场（图中未画出）。一带电粒子从d点沿位方向射入磁场，随后经过4/的中点e进入电场，接着

从匕点射出电场.不计粒子的重力。则（）

A.粒子带正电

B.电场的方向是由匕指向c

C.粒子在6点和d点的动能之比为5：1

D.粒子在磁场、电场中运动的时间之比为万：2

【答案】BCD

【解析】

【详解】A.根据粒子在磁场中受洛伦兹力而从〃点进e点出，由左手定则知带负电，则A错误；

B.根据磁场中运动的对称性知e点的速度大小等于小方向与加成45。，即水平向右，而电场线沿be方

向，则做类平抛运动，可知负粒子受的电场力向上，则电场由b指向c，B正确；

C.粒子从4到e做匀速圆周运动，速度的大小不变，而e到b做类平抛运动，水平位移等于竖直位移，

则到达b点的竖直速度

Vy=2vo

合速度为

则粒子在b点和4点动能之比为

g加(6％)2:gmvg=5:1

选项C正确；

D.设正方形边长为3由儿何关系可知

2冗丫_L

2乃一T

42二万—

%4%4%

电场中的水平分运动是匀速直线运动

L

_2_乙

‘电=一=丁

%2%

故

,磁一乃

电一2

则D正确。

故选BCD。

第n卷

三、实验题（本大题共2小题，共12分）

9.某同学采用如图甲所示的实验装置探究加速度和力的关系，其中小车的质量为砂和砂桶的总质量为

m（滑轮光滑），交流电频率为户50Hz。

弹

簧

测

力

计

甲

（1）本实验中（需要或不需要）满足加

（2）松开砂桶，小车带动纸带运动，若相邻计数点间还有4个点未画出，纸带如图乙所示，则小车的加

速度斫（结果保留三位有效数字）；

单位:cm

（3）改变砂桶内砂子的质量，重复实验，以弹簧测力计示数尸为横坐标、小车对应的加速度〃为纵坐

标，做出的a孑图像如图丙，可知小车的质量加=kg。（结果保留三位有效数字）。

【答案】①.不需要②.2.010.125

【解析】

【详解】（1）[1]本实验中小车所受拉力大小可以通过弹簧测力计直接读出，不需要用砂和砂桶的重力近似

替代，所以不需要满足，

（2）[2]由题意,相邻两计数点间时间间隔为

T=—=0.1s

f

根据逐差法可得小车的加速度为

&6-祖（36.21—9.06-9.06）x10-2

22

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

9T29x0.12

（3）[3]弹簧测力计的示数尸就是小车所受合外力大小，则由图丙并根据牛顿第二定律有

M=—=0.125kg

a

10.为测量一电源的电动势及内阻

（1）在下列三个电压表中选一个改装成量程为9V的电压表

A.量程为IV、内阻大约为1k。的电压表V1

B.量程为2V、内阻大约为2kC的电压表V?

C.量程为3V、内阻为3k。的电压表V,

选择电压表（填仪器前字母序号）串联kQ的电阻可以改转成量程为9V的电压表。

（2）利用一个电阻箱、一只开关、若开关导线和改装好的电压表（此表用符号V-$、V：与一个电阻串联

来表示，且可视为理想电压表），在虚线框内画出电源电动势及内阻的实验原理电路图。（)

【解析】

【详解】选择量程为3V、内阻大约为3g的电压V3表盘刻度改装容易，读数容易，改装后量程

和内阻都扩大3倍，所以改装时需要串联6KC的电阻

（3）［3］本实验的实验原理为U=E—〃，利用变阻箱和电压表可获取电流/,故实验原理电路图，如图

四、计算题（本大题共3小题，共48.分）

11.如图所示，水平传送带左端A处与倾角为。=30。的光滑斜面平滑连接，右端B处与一水平面平滑连

接，水平面上有一固定竖直挡板，挡板左侧与一轻弹簧连接，弹簧处于自然状态，弹簧左端刚好处在水平

面上的。点，斜面长为玉=2.5m,传送带长L=4.5m。BC段长々=0-5m,传送带以速度u=lm/s顺

时针转动。一质量为，"=2kg的物块从斜面顶端由静止释放，已知物块与传送带间及水平面BC段的动摩擦

因数分别为4=0」，〃2=035,水平面C点右侧光滑，重力加速度取g=10m/s2,求：

（1）物块滑到斜面底端的速度大小；

（2）弹簧获得的最大弹性势能；

（3）物块第三次到达B点时的速度大小；

（4）物块与传送带由于相对滑动而产生的热量。

【答案】(1)5m/s；(2)12.5J；(3)Im/s；(4)23J

【解析】

【详解】（1）设物块滑到斜面底端的速度为％,根据机械能守恒有

mgxtsin6=gmv^

解得

v,=5m/s

（2）由于W〉v,因此物块滑上传送带后开始做匀减速运动，加速度大小

a=〃话=lm/s2

设物块在传送带上先减速运动后匀速运动，则减速运动的位移

22

Ax=————=12m

2a

由于因此假设不成立，物块在传送带上一直做匀减速运动

根据功能关系

12

Ep=—mv}MgL一%mgx2-12.5J

（3）设物块第二次到达A点的速度大小为匕，根据功能关系

Ep-P^ngL-^2mgx2=gmvj

解得

匕=0

即物体到达到A点时，速度减为零，在传送带的带动下又向左做匀加速运动，当物体与传送带刚好共速时

发生的位移

2

x=—=0.5m

2a

因此物块第三次在传送带上先做匀加速运动后做匀速运动，第三次到3点的速度为u=lm/s

（4）设第一次在传送带上滑动经历的时间为乙，则有

r12

则第一次在传送带由于相对滑动而产生的热量

Q,=^mg（£-v0

联立两式代入数据解得

Qi=7J

设物块第二次到B点时速度为Z，第二次在传送带上滑动经历的时间为L，根据功能关系

Ep—/i2mgx2-gmv[

解得

v2=3m/s

则

f,=—=3s

a

第二次在传送带上由于相对滑动而产生的热量

Qi=〃冲（乙+加2）二⑸

设物块第三次在传送带上相对滑动时间为G，则

v,

匕=一=1s

a

则第三次在传送带上由于相对滑动而产生的热量

Q3=-%）=1J

由于

12

—mv=1J<〃2〃2gx2X2=7J

因此物块不会第四次滑上传送带，故物块与传送带由于相对滑动而产生的热量

Q=Q+Q2+03=23J

12.如图（甲）所示，光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距/,在M点和P点间连接一个阻值为R的电

阻，一质量为机、电阻为八长度也刚好为/的导体棒垂直搁在导轨上〃、人两点间，在4点右侧导轨间加

一有界匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面，宽度为do,磁感应强度为8,设磁场左边界到外距离为d

。现用一个水平向右的力尸拉导体棒，使它从。、6处静止开始运动，棒离开磁场前已做匀速直线运动,

与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，水平力F-x的变化情况如图（乙）所示，Fo已知。求:

（1）棒油离开磁场右边界时的速度;

（2）棒外通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能E-

（3）“满足什么条件时，棒外进入磁场后一直做匀速运动。

MN

・'B'•2F。

■F••••

R••••

F。

b••••

Q

—d

X

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

图（甲）图（乙）

2K(R+r)⑵C+2d。)-2成鬻+「):(3)

【答案】（1）d=2mF°My)2

B2l2

【解析】

【详解】（l）设棒仍离开磁场右边界时的速度为V,产生的感应电动势为

E=Blv

感应电流为

E

R+r

根据平衡条件得

24=BII

解得

24伊+广)

B2/2

（2）全程根据动能定理得

2

F()d+2冗乩-1mv-0

根据功和能的关系得

解得

1=《（d+M）_2加号:+「）

（3）棒在磁场中做匀速运动，进入磁场时的速度为也根据动能定理得

r,12

Fad=-mv

解得

2mF（R+r）~

da

B4l4

13.质谱仪是一种分离和检测同位素重要工具，其结构原理如图所示。区域I为粒子加速器，加速电压

为q（未知）；区域n为速度选择器，磁感应强度大小为耳，方向垂直纸面向里，电场方向水平向左，板

间电压为。2,板间距离为a区域HI为偏转分离器，磁感应强度大小为^2,方向垂直纸面向里。让氢的

两种同位素气核;H和笊核；H,从同一位置A由静止出发进入区域I,设笈核;H的质量为“，若笈核;H

恰好沿图中虚线经区域II从边界线MN上的。点射入区域W,击中位于边界线MN的照相底片的P点。

忽略空气阻力、粒子重力及粒子间相互作用力。

（1）求气核;H进入区域II的速度n的大小；

（2）现将区域I和H的电压分别进行调节，使气核；H经区域II同样沿直线从。点射入区域III,也恰好击

JU,

中位于边界线MN的照相底片的P点，求区域I和II前后两次电压力和于的比值；

U]U2

（3）如果保持区域I和区域n的板间电压q（未知）、氏不变，笊核；H可以从区域II飞出，请简要分

析说明笊核；H是从。点左侧还是右侧通过边界线MN?测得笊核；H通过边界MN时离。点的距离为

d,=8吗2,求笊核：H离开区域II时垂直于照相底片边界线M