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2024 届明日之星高考物理精英模拟卷 【安徽版】
一、选择题:本题共 8小题,每小题 4分,共 32分,每小题给出的四个选项中,只有
一项是符合题目要求的。
e2
1.氢原子的能级图如图所示。已知氢原子系统的电势能E k ,其中k为静电力常
p r
n
量,r 为电子在相应定态上绕氢原子核做匀速圆周运动的轨道半径,则氢原子从定态
n
n2跃迁至n1时电子动能的变化量为( )
A.10.2 eV B.-10.2 eV C.17.0 eV D.-17.0 eV
2.如图所示,叠放在一起的两块平整薄玻璃板的右端中间夹有一块垫板,两玻璃板间
形成夹角较小的空气膜,用沿竖直方向的波长为的单色光A照射玻璃板,沿光射入
0
的方向观察,形成的平行条纹为a1条暗条纹、a条亮条纹;换用沿竖直方向的单色
光B照射玻璃板,沿光射入的方向观察,形成的平行条纹恰为b1条暗条纹、b条亮
条纹,则单色光B的波长λ为( )
b a a b
A. B. C. D.
a 0 b 0 b 0 a 0
3.柔性电池被世界经济论坛评为“2023年十大新兴技术”之首,和柔性电池相关的柔
性显示屏、柔性传感器、柔性超级电容器等技术都取得了重大进展。中国空间站“天
和”核心舱首次采用了大面积可展收柔性太阳电池翼作为航天器的能量来源,柔性太
阳翼为空间站提供120 kW功率的额外电力。下列说法错误的是( )
A.一块“1 Ah”的小薄膜电池可以让额定电流为1 mA的电子标签工作1000小时
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B.两块“5 V,1 Ah”柔性电池串联和并联后正常工作时能提供的总电能都是10 W·h
C.用指针式多用电表测柔性电池的电动势时,一定要用黑表笔接电池的正极
D.一个标有“5 V,30 F”的超级电容可储存150 C的电荷量
4.如图为利用位移传感器测小车速度的原理图,与计算机连接的固定传感器C发出第
一个超声波脉冲,超声波在P处遇到车D反射回来被C接收,C记录下从发射到接收
的时间差t 。C在发出第一个超声波脉冲t时间后接着发出第二个超声波脉冲,第二
1
个超声波脉冲在Q处遇到车,C再记录下从第二次发射到接收信号的时间差t ,已知
2
声音的速度为v ,小车匀速运动,Q到C的距离大于P到C的距离,下列说法正确的
0
是( )
t t
A.车在P处到C的距离x v t B.车从P到Q的运动时间t 2 Δt 1
1 0 1 2 2
t t t t
C.车从P到Q的运动时间t Δt 2 1 D.车子的速度vv 2 1
2 2 0 2Δt
5.2023年是中国载人航天 20周年,10月 26日“神舟十七号”成功发射并对接空间站,
10月31日“神舟十六号”返回地球。如图为返回舱展开降落伞后最后着地前的一段
可看成直线下落的过程中动能随下落的位移变化的关系图,认为重力加速度不变,下
列说法正确的是( )
A.在Oh 过程中,返回舱所受的空气阻力增大
1
B.在Oh 过程中,返回舱重力做的功为E E
1 k1 k2
C.在h h 过程中,图线的斜率小于阻力
1 2
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D.在h h 过程中,返回舱的重力的功率减小
2 3
6.一定质量的理想气体由状态a变为状态b,该过程的 pV 图像如图甲中的ab直
线段所示。以横坐标v表示分子速率,纵坐标 f(v)表示各速率区间的分子数占总分子
数的百分比,分别作出图甲中两种状态下气体的分子速率分布曲线,如图乙所示。则
下列说法正确的是( )
A.ab过程,气体吸热,且吸收的热量大于3pV
0 0
B.实线B状态时气体单位时间内撞击单位面积容器壁的分子数目比虚线A状态时的少
C.虚线A是状态a时的图像,实线B是状态b时的图像
D.实线B与横坐标轴所围图形的面积大于虚线A与横坐标轴所围图形的面积
7.2023年8月13日1时26分,中国成功发射“陆地探测四号 01”卫星,如图中C所示.
该卫星是地球同步轨道卫星.A为赤道上等待发射的“陆地探测四号02”卫星,B为“5G
标准近地轨道”卫星,距离地面高度几百千米,A、B、C 卫星如图所示.已知地表的最
大重力加速度大小为g,则关于“陆地探测四号01”卫星、“陆地探测四号02”卫星、“标
准近地轨道”卫星间的比较,下列说法正确的是( )
A.A运动的向心加速度小于C
B.B、C两卫星在相等时间内与地心的连线扫过的面积相等
C.A卫星的线速度大于 C卫星
D.A、B两卫星的向心加速度大小均为g
8.如图甲所示,光滑水平桌面被虚线分成左右两部分,右侧处于竖直向下的匀强磁场
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中,同种材料做成粗细均匀、边长为L的单匝正方形线圈M在水平外力F的作用下进
入磁场区域;现将线圈M的导线拆开,均匀拉长后做成 n匝边长为L的闭合正方形线
圈N,在水平外力F 的作用下进入该磁场区域.如图乙所示,M、N 进入该磁场区域的
2
速度一时间图像相同,均为一条平行于横轴的直线,在线圈进入磁场的过程中,下列
说法正确的是( )
A.线圈M、N 的电阻之比1:n
B.水平外力F 与的比值为n:1
1
C.通过线圈M、N 某横截面的电荷量之比1:1
D.线圈M、N 产生的焦耳热之比为1:1
二、选择题:本题共 2小题,每小题 5分,共 10分。在每小题给出的四个选项中,有
多项符合题目要求。全部选对的得 5分,选对但不全的得 3分,有选错的得 0分。
9.水平地面上有一质量为M 10kg的木板,其静止在图示位置,质量为m40kg的人
(可视为质点)从高出木板上表面h0.8m的平台边缘以水平向左的初速度v 3m/s
0
跳出,落在木板上,若人与木板的作用时间极短,然后二者一起运动.设木板与水平地
面之间的动摩擦因数为0.2,取g 10m/s2,不计空气阻力,则下列说法正确的有
( )
A.人跳上木板瞬间至与木板相对静止时速度大小为4 m/s
B.人与木板从开始一起运动至静止所滑行的距离为1.44 m
C.人腾空过程机械能守恒,且末速度大小为5 m/s
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D.人与木板从开始一起运动至静止的过程摩擦力的冲量大小为200 N·s
10.如图甲所示,质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)0时刻从a点以速
度v (方向竖直向下)垂直进入范围足够大的周期性匀强磁场.周期性匀强磁场的磁感
0
3πm
应强度随时间变化的图像如图乙所示,已知周期T ,规定磁场垂直纸面向里时,
2B q
0
磁感应强度为正,反之为负,不考虑磁场与电场的相互转化,下列说法正确的是( )
3
A.当磁感应强度的大小为B 时,粒子做圆周运动的周期等于 T
0 4
3mv
B.T时刻,粒子到a点的距离为 0
B q
0
2T
C. 时刻与0时刻相比较,粒子速度的方向改变了180°
3
3T
D.0时刻到 时刻,洛伦兹力对粒子冲量的大小为2mv
2 0
三、非选择题:本题共 5小题,共 58分。
11.(6分)某学习小组用插针法测定玻璃砖的折射率,所用的玻璃砖网光学表面平行,
正确操作后,作出了光路图并以入射点O为圆心作出了一个圆,如图甲所示.
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(1)已知图中小方格的边长为1 cm,通过测量和计算,玻璃砖的折射率n
______(保留 2位有效数字).
(2)在实验操作过程中下列说法正确的是( )
A.不能用手摸玻璃砖的光学面
B.可以把玻璃砖当尺子画出玻璃砖的边界
C.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
D.采用两光学表面平行的玻璃砖有利于提高实验准确程度
(3)某同学在画好了玻璃砖前后两光学表面后,实验过程中玻璃砖围绕入射点发生了
转动,玻璃砖的前后表面如图乙中虚线所示,该同学按照第(1)问的做法求出了玻璃
砖的折射率,求得的结果比真实值_______(填“大”“小”或“相同”).
12.(8分)如图为某同学设计的温度计电路原理图.电源电压恒为U 5V,电压表量
程为150~150mV,视为理想电压表,其零刻线在中间,当电流从A流向B时电压
表指针向右偏,当电流从B流向A时电压表指针向左偏.定值电阻
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R R 2500,R 100,R 为标准的铂电阻Pt100,如表为该电阻阻值和温度的
1 2 3 t
对照表.该同学想直接用电压表的示数来表示温度.完成下列填空:
Pt100 热敏电阻常用温度阻值对应表
温度(℃) -40 -30 -20 -10 0 10
电阻(Ω) 84.27 88.22 92.16 96.09 100.00 103.90
温度(℃) 20 30 40 50 60 70
电阻(Ω) 107.79 111.67 115.54 119.40 123.24 127.08
温度(℃) 80 90 100 110 120 130
电阻(Ω) 130.90 134.71 138.51 142.29 146.07 149.83
温度(℃) 140 150 160 170 180 190
电阻(Ω) 153.58 157.33 161.05 164.77 168.48 172.17
(1)当R 处在0 ℃的冰水混合物中,电压表的读数为_______mV.
t
(2)当R 处在40C的环境中,电压表的指针向______(填“左”或“右”)偏.
t
(3)该温度计,应该把______mV的电压刻度线刻成190 ℃的温度值.(结果保留三位
有效数字)
(4)你认为设计的该温度计的问题有______.(一条即可)
13.(10分)传送带在工业生产、物流运输、农业等领域都有着广泛的应用,如图所示,
倾角30的传送带长为L12m,传送带以恒定速率v 8m/s顺时针转动。质量
0
m2kg的滑块以不同的初速度从底端滑上传送带,从传送带顶端滑离后落至地面,
3
已知滑块与传送带之间的动摩擦因数 ,重力加速度g 10m/s2,滑块可视为质
2
点,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不考虑传送带两个轮子的大小。要使滑块总能落
至地面上的同一位置,求:
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(1)滑块落点到传送带左端的距离;
(2)滑块初速度的取值范围。
14.(14分)如图所示,光滑水平面上放置一劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧的左端固
定在挡板上,右端与小球(视为质点)接触不粘连,用一根轻质细线连接在挡板与小球
之间,使弹簧处于压缩状态,弹簧的压缩量为x .内壁光滑的圆弧轨道ABC固定在水
0
平面上,OA、OB分别是竖直半径和水平半径,COB37.现突然烧断细线,弹簧恢
复原长后小球获得的动量为p,然后小球从A点运动到C点,当小球到达C点(即将
离开轨道)时与轨道间的弹力刚好为零.弹簧的弹性势能E 与弹簧的形变量x以及弹簧
p
1
的劲度系数k之间的关系式为E kx2,重力加速度为g,sin370.6,
p 2
cos370.8,求:
(1)小球的质量以及圆弧轨道的半径.
(2)小球刚要落回到水平面上时重力的瞬时功率.
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15.(20分)如图所示左侧四分之一圆弧轨道半径为R,现将其固定在光滑地面上,与
右侧未固定水平平行直导轨不连接,PQ间距为L,右侧有竖直向上的匀强磁场,磁场
r
范围足够大,磁感应强度大小为B,右侧导轨不等宽,弯折部分MN的电阻为 ,质
2
L
量为 m,长度为 ,导轨其他部分电阻不计,除 MN段外导轨其余部分质量忽略不计,
2
不计一切摩擦.导体棒a的质量为m,电阻为r,长度为 L,从轨道与圆心等高点由静
r L
止释放,导体棒b的质量为m,电阻为 ,长度为 ,初速度为零,导体棒a到达
2 2
MN之前速度已经达到稳定状态,PQ与MN之间距离为L ,重力加速度为g,求:
0
(1)导体棒a从开始到滑到PQ位置,a对轨道的压力;
(2)从导体棒a进入PQ开始计时,定性画出导体棒a、b的vt图像;
(3)导体棒a与MN之间最小距离;
(4)整个过程导体棒b产生的焦耳热.
答案以及解析
1.答案:A
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1 e2
解析:氢原子的能量指电子动能与氢原子系统的电势能之和,即E mv2 k ,由
n 2 n r
n
e2 v2 1
库仑力提供向心力得k m n ,解得 mv2 E ,则氢原子从定态n2跃迁至
r2 r 2 n n
n n
n1时电子动能的变化量ΔE 13.6eV3.4eV10.2eV,A正确,B、C、D错误。
k
2.答案:B
解析:薄膜干涉条纹平行等宽,相邻两亮条纹处,上下两玻璃板间的竖直高度差为波
长的一半,设两块玻璃板间垫板的厚度为d,则垫板的厚度d a 0 b ,分解得
2 2
a
,B正确。
b 0
3.答案:C
1000mAh
解析:由Q It,得t 1000h,A说法正确;电能E UIt,无论串联还是
1mA
并联,E 512Wh 10Wh,B说法正确;多用电表调至电压挡,红表笔应该接
电源的正极,让电流由红表笔流入多用表,C说法错误;QCU 150C,D说法正
确。
4.答案:C
t
解析:超声波从发出到P处遇到车,即车在P处到C的距离x v 1 ,A错误;同理
1 0 2
t t t x x
x v 2 ,车从P到Q的运动时间t Δt 2 1 ,B错误,C正确;车速v 2 1 ,
2 0 2 2 2 t
v t t
得v 0 2 1 ,D错误。
2Δtt t
2 1
5.答案:C
解析:在E h图像中图线的斜率表示合力,因为动能减小,所以合力做负功,合力
k
方向向上,阻力大于重力,合力F f mg,在Oh 过程中,图线的斜率减小,返回
1
舱所受的合力减小,阻力减小,设返回舱克服阻力做的功为W ,根据动能定理,有
f
mgh W E E ,下降过程重力做正功,mgh E E W ,A、B错误;在
1 f k2 k1 1 k2 k1 f
h h 过程中,返回舱的动能减小,重力势能减少,动能减小,说明受阻力,图线斜
1 2
率的绝对值为合力的大小,则k F f mg ,C正确;h h 过程,由题图可知返回
2 3
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舱的速度不变,则重力的功率不变,D错误。
6.答案:A
解析:结合题图甲,根据理想气体状态方程可知,状态a时气体的温度低于状态b时
气体的温度,即该过程气体内能增大,由于气体体积增大,气体对外做功,则
p 2p 3V V
W 0 0 0 0 3pV ,根据热力学第一定律U W Q,可知Q3pV ,A
2 0 0 0 0
正确;由于从状态a变为状态b气体的温度升高,根据气体分子速率变化规律可知,
温度升高,速率较大的分子数增多,故虚线A是状态b时的图像,实线B是状态a时
的图像,C错误;根据气体分子速率分布曲线的物理意义可知,气体分子速率分布曲
线与横轴所围图形的面积为1,D错误;气体从状态a变为状态b,温度升高,气体分
子每次撞击器壁的平均作用力增大,压强减小,则气体在单位时间内撞击单位面积容
器壁的分子数目必定减少,即虚线A状态时气体单位时间内撞击单位面积容器壁的分
子数目比实线B状态时的少,B错误。
7.答案:A
解析:由题意知,A为地球赤道上等待发射的卫星,C为地球同步卫星,二者有相同
的角速度,A卫星的轨道半径小于C卫星,由a2r可知,A卫星运动的向心加速度
小于C卫星,A正确;由开普勒第二定律可知,天体在相等时间内扫过的面积相等的
前提是必须为同一轨道,而题中B、C两卫星在不同轨道,故B错误;A、C两卫星具
有相同的角速度,由vr 可知,A卫星的线速度大小小于C卫星,C错误;对B卫
m M Mm
星,有G B m g m a ,A卫星在赤道,则G A m g m a ,联立解得A卫
R2 B B B R2 A 0 A A
星的向心加速度a gg ,比g小得多,而B卫星的向心加速度大小为 g,D错误.
A 0
8.答案:D
l l l2
R
解析:由电阻定律得, S V V ,可知线圈M、N 的电阻之比为1:n2,A
l
错误;由题图乙可知,M、N 速度一时间图像相同,均为一条平行于横轴的直线,说
nBLv n2B2L2v
明M、N 做匀速直线运动且速度大小相等,由F nBILnBL 可知,
安 R R
E nBLv
水平外力F 与F 的比值为1:1,B错误;由I 可知,流过线圈M、N 某横截
1 2 R R
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面的电荷量之比为n:1,C错误;此过程线圈产生的热量等于克服安培力做的功,此
过程克服安培力做功W F L,线圈M、N 产生的焦耳热之比为1:1,D正确.
安
9.答案:BC
解析:人跳上木板瞬间二者组成的系统可认为在水平方向动量守恒,则
mv (mM)v,解得v2.4m/s,A错误;人与木板组成的系统受到地面的摩擦力
0
F
F (mM)g,由牛顿第二定律知a f 2m/s2,由运动学公式得v2 2ax,
f (mM)
解得x1.44m,B正确;人从跳离平台至刚要落在木板上的过程,只有重力做功,则
1 1
由机械能守恒定律有mgh mv2 mv2,解得v 5m/s,C正确;对人与木板从开
2 1 2 0 1
始一起运动至静止的过程应用动量定理,摩擦力的冲量等于系动动量的变化量,大小
为120 N·s,D错误.
10.答案:BD
2πm
解析:当磁感应强度的大小为B 时,粒子做圆周运动的周期为T ,结合磁感应
0 2 B q
0
3πm 4
强度随时间变化的周期T 可得T T ,A错误;当磁感应强度的大小为2B ,
2B q 2 3 0
0
2πm πm 3πm T 1
粒子做圆周运动的周期为T ,结合T 可得 T ,粒子做圆周运
1 2B q B q 2B q 6 4 1
0 0 0
mv 2πm
动的半径为r 0 ,当磁感应强度的大小为B ,粒子做圆周运动的周期为T ,
1 2B q 0 2 B q
0 0
3πm T 1 mv
结合T 可得 T ,粒子做圆周运动的半径为r 0 ,由左手定则可知,T
2B q 3 4 2 2 B q
0 0
3mv
时刻,粒子距a点的距离为d r r r r 0 ,B正确;0时刻粒子的速度方向
1 2 1 2 B q
0
2T T T T 2
竖直向下,由前面分析知, 1 2 1 ,即 T 时刻粒子的速度方向水平向右,
3 4 4 4 3
3T
则粒子的速度方向改变了90°,C错误;0时刻粒子的速度方向竖直向下, 时刻粒
2
子的速度方向竖直向上,则粒子的速度方向改变了180°,速度的变化量为v2v ,
0
由动量定理可得,洛伦兹力对粒子冲量的大小为I mv2mv ,D正确.
0
11.答案:(1)1.5(1.4~1.6均可)
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(2)AC
(3)小
解析:(1)如图甲所示,HI的长度约为1.63 cm,JK的长度约为1.08 cm,则玻璃砖
sini HI
的折射率为n 1.5.(2)为了保护仪器,不能用手摸玻璃砖的光学面,不
sinr JK
能把玻璃砖当尺子画出玻璃砖的边界,A正确,B错误;插在玻璃砖同侧的两枚大头
针间的距离尽量大些,可以减小视觉距离误差,C正确;本实验只要把折射光线画出
来就能求出玻璃砖的折射率,玻璃砖的两光学表面是否平行与提高实验准确程度无关,D
错误.(3)如图乙所示,该同学按照第(1)问的做法求出的玻璃砖的折射率
HI HI
n ,即求得的结果比真实值小.
JK JK
12.答案:(1)0
(2)左
(3)130
(4)测温度的精准度较低
解析:(1)当R 处在0 ℃的冰水混合物中,电阻为100 Ω,A、B两点电势相等,电
t
压表的读数为0.
(2)当R 处在-40 ℃的环境中,电阻为 84.27 Ω,小于R ,B点电势高于A点电势,
t 3
电压表的指针向左偏.
(3)190 ℃时R 的电阻为172.17Ω,由
t
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5 5
172.17V 100V0.130V可知,应该把130 mV的电压刻
2500172.17 2500100
度线刻成190 ℃的温度值.
(4)温度每变化10 ℃,电阻才变化3.8 Ω左右,电阻变化小,则电压表的示数变化
小,用电压表的示数来表示温度的精准度较低.
38 34 102
13.答案:(1)d m(2)2m/sv2 91m/s
5
解析:滑块离开传送带后做斜抛运动,要使滑块总能落至地面上的同一位置,则滑块
离开传送带时速度要相同,符合条件的情况只能是滑块与传送带共速。
由斜抛运动规律
1
在竖直方向有Lsinv tsin gt2
0 2
在水平方向有d v tcos
1 0
则滑块落点到传送带左端的距离d d Lcos
1
38 34 102
解得d m
5
(2)滑块重力沿传送带向下的分力为F mgsin10N,滑块与传送带间的最大静
1
摩擦力为 f mgcos15N,可知滑块与传送带共速后不会相对传送带滑动
设滑块初速度的最小值为v ,滑块在传送带上一直做加速运动,由动能定理有
min
1 1
f F L mv2 mv2
1 2 0 2 min
解得v 2m/s
min
设滑块初速度的最大值为v ,滑块在传送带上一直做减速运动,由动能定理有
max
1 1
f F L mv2 mv2
1 2 0 2 max
解得v 2 91m/s
max
滑块初速度的取值范围为2m/sv2 91m/s
7 8pg
14.答案:(1)见解析(2)
19 5
解析:(1)设小球的质量为m,弹簧恢复原长时小球的速度为v ,由题意可得
0
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p mv
0
1 1
由能量守恒定律可得 kx2 mv2
2 0 2 0
p2 kx2
联立解得m ,v 0
kx2 0 p
0
设圆弧轨道的半径为R,把小球在C点的重力分别沿着CO和垂直CO方向分解,沿
着CO方向的分力为
G mgsin37
y
小球到达C点(即将离开轨道)时与轨道间的弹力刚好为零,则G 充当向心力,则有
y
mv2
G C
y R
小球从A点到C点由机械能守恒定律可得
1 1
mgRRsin37 mv2 mv2
2 0 2 C
5k2x4 3 kx2
联立解得R 0 ,v 0
19p2g C 19 p
(2)把小球在C点的速度分别沿水平方向和竖直方向分解,水平方向的分速度为
v v sin37
x C
小球从C点落回水平面过程做斜抛运动,水平方向的分运动是匀速运动,设落回水平
面的速度为v ,把v 分别沿水平方向和竖直方向分解,则水平方向的分速度仍为
合 合
v v sin37
x C
则竖直向下的分速度为v v2 v2
y 合 x
kx2
由能量守恒定律可得v v 0
合 0 p
小球刚要落回到水平面上时重力的瞬时功率为
Pmgv
y
7 8pg
联立解得P
19 5
4mr 2gR 1
15.答案:(1)见解析(2)见解析(3)L (4) mgR
0 3B2L2 6
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解析:(1)导体棒a从初始位置到最低点,由动能定理得
1
mgR mv2
2
解得v 2gR
mv2
在最低点由牛顿第二定律有F mg
N R
解得F 3mg
N
根据牛顿第三定律知,a对轨道的压力大小为3mg,方向竖直向下
(2)设导体棒a、b的速度分别为v 、v ,当导体棒a进入磁场区域,右侧导轨受到的
a b
安培力向右,因此左右导轨会分离,MN段所在导轨受到的安培力与导体棒 b受到的
安培力相同,由题意知,二者质量相同,所以加速度、速度相同,右侧导轨与导体棒
b相对静止一起运动,切割磁感线总长度也是L,整个回路电动势为E BLv BLv ,
a b
稳定状态时E 0,所以v v ,则导体棒a到达稳定状态前,导体棒 a做减速运动,
a b
b做加速运动,E减小,I减小,由F BIL知,安培力减小,所以加速度减小,导体
安
棒a做加速度减小的减速运动,导体棒b做加速度减小的加速运动,以导体棒a、b以
及右侧导轨为整体,系统所受合外力为零,根据动量守恒定律有mv3mv ,解得
共
v
v ,则导体棒a、b的vt图像如图所示.
共 3
(3)取水平向右为正方向,对导体棒a由动量定理得
BLv v
B a b Lt mv mv
2r 共
B2L2x
化简得 mv mv
2r 共
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4mr 2gR
解得x
3B2L2
4mr 2gR
则导体棒a与 MN之间最小距离为L x L
0 0 3B2L2
(4)以导体棒a、右边的导轨以及导体棒b为整体,从导体棒 a进入磁场区域到达到
1 3
稳定状态过程,由能量守恒定律得 mv2 mv2 Q
2 2 共
2
解得Q mgR
3
则导体棒b产生的焦耳热为
r
1 1
2
Q Q Q mgR
b 2r 4 6
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