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2024 届明日之星高考物理精英模拟卷 【广东版】
一、单项选择题:本题共 7 小题,每小题 4 分,共 28 分。在每小题给出的四个选项中,只
有一项 是符合题目要求的。
1.大气层中碳14不断产生又不断衰变,达到了动态平衡,在大气中的含量保持稳定。这种机
制的核反应方程为14NX14 CY
7 6
14C14 NZ
6 7
其中X、Y、Z所代表的粒子分别为( )
A.质子、中子、电子 B.中子、质子、电子
C.中子、电子、质子 D.电子、中子、质子
2.现在市场上的一些手机已经具备卫星电话的功能。现有两颗通信卫星,一颗是卫星G3,在
距离地面500 km高度的圆形轨道上运行;另一颗是地球同步卫星G7。下列说法正确的是( )
A.这两颗卫星的运行速度可能大于7.9 km/s
B.G7可能每天多次经过北京正上方
C.G3卫星的周期比G7的小
D.G3卫星的向心加速度比G7的小
3.如图所示,均匀透明材料制作的半圆柱,其横截面ABC的圆心为O,半径为R,半圆弧上
有一点P,OP与AC间的夹角为30°,位于A点的点光源发出一细光束射向圆弧上某点,恰
好发生全反射且反射光线垂直于OP,则此材料的临界角是( )
A.30° B.40° C.50° D.60°
4.如图所示,一不可伸长的细绳绕过光滑的定滑轮,两端连接物块a和b,物块c与b通过轻
弹簧连接,a、b、c质量均为m,初始a、b、c运动过程中弹簧长度保持不变。重力加速度为
g。则( )
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1
A.细绳剪断前,a的加速度大小为 g
2
1
B.细绳剪断前,弹簧弹力大小为 mg
3
5
C.细绳剪断后瞬间,b的加速度大小为 g
3
D.细绳剪断后,c做匀加速直线运动
5.如图(a)所示,光滑绝缘水平面上固定一长直导线,导线右侧锁定一正方形导线框,左右
两边与导线平行,导线中的电流按图(b)所示规律变化,线框始终在导线右侧。已知长直导
线在附近某点处产生的磁感应强度与电流成正比,与该点到直导线的距离成反比,则( )
A.若t 10s时解除锁定,则10~24 s内线框向右做加速运动
B.若一直锁定,则0~8 s内线框所受安培力为定值
C.若t 4s时解除锁定,则t 24s前线框可能停止运动
D.若t 24s时解除锁定,则线框在t 32s前可能停止运动
6.如图所示,光滑四分之一圆弧槽MN,顶端M与圆心等高,N处切线沿水平方向。t 0时
刻小球从M处由静止滑下,不计空气阻力,从N处离开圆弧槽后做平抛运动。整个过程重力
的瞬时功率随时间的变化图像最接近实际的是( )
A. B. C. D.
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7.跳台滑雪是以滑雪板为工具,借助跳台进行跳跃滑雪的一种运动项目。如图所示,第一次
运动员从斜坡的顶端A处水平飞出,落在斜坡上B点(未画出)。第二次运动员在A处向上
跃起,水平速度与第一次相同,落在斜坡上的C点(未画出)。运动员可视为质点,已知斜
坡平直,不计空气阻力。则( )
A.第一次运动员在空中运动的时间较长
B.第二次着陆时速度方向与斜坡夹角大于第一次的
C.第二次离斜坡的最大距离等于第一次的
D.C点到A的距离小于B点到A的距离
二、多项选择题:本题共 3 小题,每小题 6 分,共 18 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 6 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0 分。
8.如图(a)所示,单匝矩形线圈的左半部分位于具有理想边界(图中虚线)的匀强磁场中,
绕中轴线OO按图示方向匀速转动产生交流电,OO与磁场边界重合。图(b)中a、b端接
入的电压和图(a)中线圈产生的感应电动势相同,理想变压器原、副线圈接入电路的匝数可
分别通过滑动触头P、P 调节。图(b)中L是小灯泡,R、R 均为滑动变阻器。下列说法正
1 2 1 2
确的是( )
A.图(a)线圈中一半时间有电流,一半时间无电流
B.将P上移,同时将P 下移可使灯泡L的亮度减小
1 2
C.仅将P 右移可使灯泡L的亮度减小
3
D.仅将P 右移可使灯泡L的亮度增大
4
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9.如图所示,空间存在水平向右的匀强电场,一段长为L的绝缘细线,上端固定在O点,下
端连接一质量为m、电荷量为q的带正电小球。现把小球拉到O点正下方,给小球一个垂直
纸面向外的水平初速度,以后小球在重力、电场力和细线拉力共同作用下,恰好做匀速圆周
运动,轨迹直径等于L。重力加速度为g。则( )
3mg
A.电场强度的大小为
3q
2 3
B.小球运动过程中细线的拉力大小为 mg
3
2
C.小球运动的速度大小为 gL
3
1
D.小球从开始运动半周的过程,电场力做的功为 mgL
2
10.如图所示,足够长的光滑平行导轨由倾角为30的倾斜部分和水平部分组成,两部分平
滑连接,导轨间距L1m,虚线1和2,3和4间存在匀强磁场Ⅰ和Ⅱ,磁场方向垂直所在导
轨平面向上,磁感应强度大小分别为B 1.0T、B 2.0T,棒b紧靠虚线4放在其右侧,磁
1 2
1
场Ⅰ的宽度为虚线2到倾斜轨道底端距离的 ,棒a由虚线 1上侧静止释放,释放位置到虚
3
线1的距离等于磁场Ⅰ的宽度,棒a刚好匀速通过区域Ⅰ,最终两棒发生弹性碰撞。已知虚
线3、4间距离为d 0.6m,棒a、b的质量分别为m 0.4kg、m 0.1kg,接入电路阻值均
1 2
为R1Ω,两棒始终与导轨垂直且接触良好,重力加速度为g 10m/s2,导轨电阻忽略不
计。则( )
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A.棒a的释放位置到虚线1的距离为3.2 m
B.棒a进入磁场Ⅱ的瞬间加速度大小为40m/s2
C.碰后瞬间棒b的速度大小为5 m/s
D.整个过程棒a中产生的总焦耳热为5.5 J
三、非选择题:共 54 分。
11.(6分)学习小组利用如图(a)所示的实验装置,验证发生完全非弹性碰撞时动量守恒。
气垫导轨上安装有两个光电门1、2,滑块1上固定着竖直遮光条,滑块2的右侧有橡皮泥。
实验主要步骤如下:
(1)接通气源,将滑块1放置在导轨上,轻推一下使其先后通过光电门1、2,若滑块经过
光电门1的时间比经过2的长,应调整水平螺丝,把支点P调________(填“高”或
“低”)些,直到滑块1通过两个光电门的时间相同。
(2)用天平测出滑块1(包含遮光条)的质量为m 、滑块2(包含橡皮泥)的质量为m ,本
1 2
实验________(填“需要”或“不需要”)测出遮光条的宽度d。
(3)将滑块2放置在光电门1、2间合适位置并保持静止,将滑块1放置在光电门1的右
侧,轻推滑块1,使其与滑块2发生碰撞后粘在一起,光电门1记录的遮光时间为t ,光电门
1
2记录的遮光时间为t 。
2
(4)改变滑块1的初速度,多次测量,获得多组t、t 数据。
1 2
(5)在坐标纸上建立直角坐标系,描点后拟合出的图线为过原点的直线,如图(b)所示,
测量出图线的斜率k,若满足k ________(用所测物理量的字母表示),可验证完全非弹性
碰撞时动量守恒。
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12.(12分)学习小组想测量某型号电池的电动势和内阻。为了让测量结果尽量准确,设计了
如图(a)所示的电路。所用的实验器材有:待测电源,电阻箱R(最大阻值999.9 Ω),定
值电阻R 2.0,毫安表mA(量程100 mA,内阻r 待测量),电流表A(量程为1.0 A,
0 g
内阻未知),开关S、S ,导线若干。
1 2
(1)按图(a)连接电路,把电阻箱的阻值调到________(填“最大”或“最小”),保持
S 断开,闭合S 。
2 1
(2)调节电阻箱的阻值,直到毫安表满偏,此时电流表示数如图(b)所示,读数为
________A,则毫安表内阻r ________Ω。
g
(3)把电阻箱的阻值调到最大,闭合S 。调节电阻箱,记下毫安表的示数I及对应电阻箱的
2
阻值R。多次重复实验,记录多组I与R的数据。
1 1
(4)在坐标纸上以 为纵轴,以R为横轴建立坐标系,拟合出 R图线为直线,如图(c)
I I
所示,则测得的电源电动势E ________V,内阻r ________Ω。(计算结果均保留3位有
效数字)
13.(8分)如图所示,竖直放置的粗细均匀的导热U形管,左管封闭,右管开口,管中两段
水银柱封闭两段理想气体,右管中B段气体长度为h19cm,左管中A段气体的长度为
2h,B段气体上表面与A段气体下表面齐平,B段气体上方水银柱的长度为h,大气压强为76
cmHg,初始环境温度为7 ℃。
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(1)缓慢升高环境温度使管中A、B间水银柱左侧液面下降到与右侧液面平齐,求此时的温
度。
(2)接(1)问,保持环境温度不变,再往右侧管中缓慢注入水银,使左右两管中A、B间水
银液面的高度差恢复到h,求右管中注入的水银长度。
14.(10分)2024年巴黎奥运会将滑板运动列为比赛项目。如图为某模拟训练场,整个场地
1
由 圆弧AB与足够长直轨道BC组成,圆弧AB与长直轨道BC在B点处平滑连接,滑板车
4
的质量均为m10kg,人的质量为M 40kg,AB圆弧半径r 5m。在某次表演赛中,先从
A处静止释放滑板车1,相隔t 0.5s后人与滑板车2一起从A点由静止开始滑动,当人与滑
0
板车2运动到长直轨道BC段之后某一时刻人从滑板车2跳到滑板车1。(人与滑板车均可视
为质点,不计滑板车与整个轨道间的摩擦力,重力加速度g 10m/s2)
(1)当人与滑板车2到达圆弧底部处时,求人对滑板车2的压力大小。
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(2)若人从滑板车2跳到车1,人在空中滞留时间t 0.8s,求人跳离滑板车2的速度大小。
(3)若人从滑板车2跳到车1,两车恰不再相碰,求跳跃过程中人和两滑板车总机械能变化
量E大小。
15.(18分)如图所示,光滑水平面上区域1、2、3……中存在竖直向下的匀强磁场,磁感应
强度大小均为B,磁场边界相互平行,磁场区域的宽度均为d ,相邻两区域间无磁场区域的
1
宽度均为d d 3d 。N匝闭合矩形线圈长为L、宽为d ,总质量为m,总电阻为R。开始
2 2 1 1
时线圈静止在磁场区域1的左侧,线圈右边与磁场区域1的左边界平行,距离为d 。现对线
0
圈施加一水平向右的恒力F,线圈恰好匀速穿过磁场区域1。
(1)求恒力F的大小及线圈穿过磁场区域1过程产生的焦耳热。
(2)若在线圈刚要进入磁场区域1时,突然撤去恒力F,求线圈最终停在何处。
(3)若初始时线圈右边与磁场区域1的左边界距离为d,在题述恒力F作用下,从线圈进入
磁场区域1时起,线圈中以相同的时间间隔交替出现有感应电流和无感应电流的情形,求d
需满足的条件。
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答案以及解析
1.答案:B
解析:质子电荷数为1、质量数为1,中子电荷数为0、质量数为1,电子电荷数为-1、质量
数为0,核反应过程质量数和电荷数守恒。由14C14 NZ可知,Z为电子。由
6 7
14NX14 CY可知,X为中子,Y为质子,若X为质子,则Y的电荷数为2、质量数为
7 6
1,不符合,可知B正确。
2.答案:D
解析:7.9 km/s是地球卫星的最大环绕速度,这两颗卫星的运行速度一定小于7.9 km/s,A错
误。G7是地球同步卫星,运行周期与地球自转周期相同,故不可能每天多次经过北京正上
Mm 2π 2 r3
方,B错误。由万有引力提供向心力有G m r ,可得T 2π ,地球同步卫星
r2 T GM
距离地面的高度约为36000 km,结合题意可知G3卫星的周期比G7的小,C正确。由万有引
Mm
力提供向心力有G ma,可知G3卫星的向心加速度比G7的大,D错误。
r2
3.答案:B
解析:如图所示,画出光路图,结合几何知识可得AOP为150°,则
OABABO40,即临界角为40°,B正确。
4.答案:C
解析:细绳剪断前,弹簧长度不变,a、b、c的加速度大小相等,设为a ,细绳张力为T,弹
0
簧弹力为F。由牛顿第二定律,对a有T mg ma ,对b、c有2mgT 2ma ,可得
0 0
1 4 2
a g,T mg。对c有mgF ma ,得F mg ,AB错误。细绳剪断后瞬间,细绳张
0 3 3 0 3
5
力瞬间消失,弹簧弹力保持不变,设b的加速度为a ,有mgF ma,得a g,C正
3
1
确。细绳剪断后瞬间c的加速度仍为 g ,由于b的加速度大于c的,细绳剪断后的一段时间
3
内弹簧长度变短,弹力变小,b的加速度变小,c的加速度变大,c不可能做匀加速直线运
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动,D错误。
5.答案:C
解析:t 10s时解除锁定,10~24 s内线框中的磁通量不发生变化,无电流产生,线框不受安
培力作用,始终静止,A错误。设水平面上某处到长直导线的距离为r,由题意可知,该处磁
I
感应强度大小Bk ,线框内到直导线距离不同处磁感应强度大小不同,没有解除锁定时,
r
磁通量Φ与电流成正比,0~8 s内磁通量均匀增加,由法拉第电磁感应定律可知,线框中感应
电动势为定值,感应电流为定值,左边所受安培力F BI L,方向向右,右边所受安培力
1 1 感
I I 1 1
F B I L,方向向左,B k ,B k ,安培力的合力为F F F kII L ,大
2 2 感 1 r 2 r 1 2 感 r r
1 2 1 2
小与长直导线中的电流成正比,方向向右,B错误。若t 4s时刻解除锁定,安培力方向向
右,线框向右加速,t 8s前线框不可能停下,t 8s后线框向右运动,回路中磁通量减小,
所受安培力向左,线框减速,t 24s前线框可能停下,C正确。若t 24s时解除锁定,线框
向左加速,结合以上分析可知t 32s前线框不可能停下,D错误。
6.答案:A
解析:重力的瞬时功率Pmgv ,定性分析如下:小球在圆弧槽中滑行过程,v 从0开始先
y y
增加后减小,到圆弧槽最低点N处时v 减小到0,从N处离开圆弧槽后做平抛运动,v 又从
y y
0开始逐渐增加,C错误。定量分析:设小球在圆弧槽中运动时间为t ,从N点飞出后,竖
0
直方向做自由落体运动,v gtt ,重力功率随时间线性增加,B错误。小球在圆弧槽中
y 0
运动过程重力功率随时间如何变化呢?设t时刻小球的竖直分速度为v ,有Pmgv ,又经
y y
ΔP Δv ΔP
时间微元Δt,有ΔPmgΔv ,等式两边同除以Δt,有 mg y mga , (Δt 0)表示
y Δt Δt y Δt
Pt图像某点切线的斜率,小球在M处刚释放时a g ,方向向下,运动到N处时,
y
1 v2
mgR mv2,向心加速度a 2g ,方向向上,此时a a ,可知Pt图像在t t 时
2 n R y n 0
(从N点飞出前瞬间)切线斜率的绝对值是t 0时的2倍,t 0时切线的斜率等于t t 时图
0
线的斜率,A正确,D错误。
7.答案:B
解析:第一步:沿平行斜坡和垂直斜坡方向分解运动计算时间
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设斜坡倾角为θ,第一次在A处速度为v ,第二次在A处竖直分速度为v ,把运动员在空中
0 y0
的运动分解为垂直斜坡方向和平行斜坡方向,第一次在空中运动的时间为t ,垂直斜坡方向
1
t 2v sin
有v sin gcos 1 ,得t 0 ,第二次在空中运动的时间为t ,垂直斜坡方向有
0 2 1 gcos 2
t 2 v sinv cos
v sinv cos gcos 2 ,得t 0 y 0 ,可得t t ,A错误。
0 y0 2 2 gcos 2 1
第二步:根据垂直斜坡方向的运动计算到斜坡的最大距离
v sin2
第一次到斜坡的最大距离d ,有v sin2 2gcosd ,得d 0 ,第二次到斜坡的
1 0 1 1 2gcos
2
v sinv cos
最大距离d ,同理可得,d 0 y0 ,可得d d ,C错误。
2 2 2gcos 2 1
第三步:沿竖直和水平方向分解运动求解位移
把运动员在空中的运动分解为水平方向和竖直方向,第一次着陆时的水平位移为
x v t v t
x v t ,A、B间的距离l 1 0 1 ,同理A、C间的距离l 0 2 ,可得l l ,D错
1 0 1 1 cos cos 2 cos 2 1
误。
第四步:结合图像判断两次着陆时速度方向与斜坡夹角的关系
如图所示,第二次运动员做斜上抛运动,当运动到最高点D时,速度大小为v ,方向水平,
0
此时与第一次从A点飞出时的速度大小方向均相同,D处往后的轨迹部分与第一次从A点飞
出的轨迹形状相同,向前向上平移了一段距离。即AB段与DE段对应,运动员运动到E处时
速度方向与第一次运动到B处时的速度方向相同,从E继续运动到C处,速度方向继续向下
方偏移,第二次在C处着陆时速度方向与斜坡间的夹角大于第一次的,B正确。
8.答案:BD
解析:线圈绕OO轴转动,始终有一半处于磁场中,线圈中一直有电流,A错误。将P上
1
移,同时将P 下移,会使变压器输出电压变小,灯泡L亮度减小,B正确。仅将P 右移,副
2 3
线圈电路总电阻变小,电流变大,L中电流变大,灯泡亮度增大,C错误。仅将P 右移,副
4
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线圈电路总电阻变大,电流变小,R 两端的电压变小,灯泡两端的电压变大,灯泡亮度增
1
大,D正确。
9.答案:AD
解析:把重力和电场力的合力看成等效重力,小球在等效重力场中做圆锥摆运动,如图所
示,由于轨迹直径也等于L,可知圆锥摆的摆角30,有qE mgtan30,可得
mgtan 3mg mg 2 3
E ,A正确。又mg mg,对小球受力分析可知细线的拉力
q 3q cos30 3
mg 4
大小为F mg ,B错误。小球做匀速圆周运动,由牛顿第二定律有
cos 3
v2 1 1
mgtanm ,其中R L,可得v gL,C错误。小球从开始运动半周的过程,电场
R 2 3
1
力做的功为W qELcos mgL,D正确。
2
10.答案:BD
1
解析:设棒a的释放位置到虚线1的距离为x,由机械能守恒定律有m gxsin mv2,棒a
1 2 1 0
在虚线1、2间运动时,由平衡条件有m gsin F ,由法拉第电磁感应定律有E BLv ,
1 安 1 0
E
根据闭合电路欧姆定律有I ,所受安培力F BIL,联立解得x1.6m,A错误;虚线
2R 安 1
2到导轨底端的距离为s 3x4.8m,棒a在该段运动由机械能守恒定律有
1 1
m gssin mv2 mv2,解得v 8m/s,棒a进入磁场Ⅱ瞬间,有
1 2 1 1 2 1 0 1
E
E B Lv ,I ,F B IL,由牛顿第二定律得F ma,联立解得a40m/s2,B正
2 1 2R 安 2 安 1
ΔΦ E
确;棒a在虚线3、4间运动时,由E ,又ΔΦ B Ld,I ,q IΔt,设棒a与b碰前
Δt 2 2R
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瞬间的速度为v ,对棒a由动量定理有B ILΔt mv mv ,解得v 5m/s,棒a、b发生
2 2 1 2 1 1 2
1 1 1
弹性碰撞,则有mv mv m v , mv2 mv2 m v2,解得v 3m/s、v 8m/s,C错
1 2 1 3 2 4 2 1 2 2 1 3 2 2 4 3 4
误;设电路中产生的焦耳热为Q,则由能量守恒定律有
1 1
m g(2xs)sin30Q mv2 m v2,解得Q11J,由于两棒接入电路的阻值相等,则棒
1 2 1 3 2 2 4
a上产生的焦耳热为5.5 J,D正确。
11.答案:(1)低
(2)不需要
m m
(5) 1 2
m
1
解析:(1)滑块1经过光电门1的时间比经过2的长,说明滑块1经过光电门1时的速度小
于经过光电门2时的速度,说明导轨右端较高,应把支点P调低些。
d
(2)根据光电门测速原理,碰撞前滑块1的速度为v ,碰撞后滑块1、2共同的速度为
1 t
1
d m m m
v ,若动量守恒,则有mv m m v ,联立解得 1 1 2 ,此式成立,则说明碰
2 t 1 1 1 2 2 t t
2 1 2
撞过程动量守恒,由于d消掉了,故不需要测量遮光条的宽度d。
m m m m m m m
(5)由 1 1 2 整理得t 1 2 t ,t t 图线为过原点的直线,若斜率k 1 2 ,可
t t 2 m 1 2 1 m
1 2 1 1
验证发生完全非弹性碰撞时动量守恒。
12.答案:(1)最大
(2)0.60;10
(4)5.08(5.06~5.10均可);1.72(1.70~1.73均可)
解析:(1)闭合S 前,应把电阻箱的阻值调到最大,以免开关S 闭合时,回路电流过大,超
1 1
过电表的量程。
(2)毫安表满偏时,电流I 0.10A,干路电流为I 0.60A,则通过定值电阻R 的电流
1 2 0
I R
I I I 0.50A,由欧姆定律有r 0 0 10Ω。
0 2 1 g I
1
r R
(4)闭合S 后,定值电阻R 和毫安表并联总电阻R g 0 ,干路总电流
2 0 并 r R
g 0
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Ir r R E
I g g 0 I 。由闭合电路欧姆定律有I ,可得
总 R R 总 RrR
并 0 并
r R E 1 r r R r R r R 1
g 0 I ,整理得 g 0 g 0 g 0 R, R图线的斜率为
R r R I R E ER I
0 Rr g 0 0 0
r R
g 0
r R r R
k 1.18V1,纵截距为b4.0A1,由k g 0 可得E g 0 5.08V,由
ER kR
0 0
r r R r R b r R
b g 0 g 0 可得r g 0 1.72Ω。
R E k r R
0 g 0
13.答案:(1)437.5 K
(2)42.75 cm
解析:(1)初始时,B部分气体的压强 p p p
B 0 h
A部分气体的压强满足 p p p ①
A h B
缓慢升温过程,B段气体的压强不变,做等压变化,设温度为T 时液面平齐,此时左管中液
1
面下降了0.5h,A段气体长度变为2.5h,压强为 p ,对A段气体有 p p ②
A1 A1 B
2p hS p 2.5hS
根据理想气体状态方程有 A A1 ③
T T
0 1
解得T 437.5K④
1
(2)当左管中液面比B段气体下表面高h时,A段气体的压强为 p ,长度为2h,根据玻意
A2
耳定律有 p 2.5hS p 2hS⑤
A1 A2
此时B段气体压强为 p p p
B2 A2 h
设右管中注入水银柱长度为h,对B气体有 p p p p ⑥
B2 0 h Δh
解得Δh42.75cm⑦
14.答案:(1)1200 N
(2)16.25 m/s
(3)3750 J
解析:(1)人与滑板车2从A点滑到圆弧底部的过程,由动能定理有
1
(M m)gr (M m)v2①
2 0
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v2
在最低点对人由牛顿第二定律有N Mg M 0 ②
r
解得v 10m/s,N 1200 N③
0
由牛顿第三定律,则人对滑板车压力大小为N N 1200 N④
(2)设人跳离滑板车2的速度大小为v ,水平方向做匀速运动,由位移关系有vt v t t
1 1 0 0
⑤
解得v 16.25m/s⑥
1
(3)设人离开滑板车2后滑板车2速度大小为v ,人落到车1后共同速度为v ,若两车恰不
3 2
再相碰,则两车速度大小相等
对系统水平方向由动量守恒定律有(M mm)v mv (M m)v ⑦
0 3 2
且v v ⑧
2 3
1 1 1
ΔE (M mm)v2 mv2 (M m)v2⑨
2 0 2 3 2 2
解得v v 15m/s,ΔE 3750J,即机械能增加了3750 J⑩
2 3
4N4B4L4d d
15.答案:(1) 0 1
mR2
(2)见解析
1 d 2d d d 2
(3)d 1 0 2 1
4d 2 d
0 1
解析:(1)设线圈右边刚进入磁场时速度为v
0
1
由动能定理有Fd mv2①
0 2 0
切割磁感线产生的总电动势E NBLv ②
0
E
线圈中电流I ③
R
线圈受到的安培力F NBIL④
A
线圈穿过磁场区域1过程做匀速运动,有F F 0
A
2N2B2L2d 2N4B4L4d
联立得v 0 ,F ⑤
0 mR mR2
线圈穿过磁场区域1过程,恒力F做的功全部转化为焦耳热
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4N4B4L4d d
由能量守恒定律有Q F2d 0 1 ⑥
1 mR2
NBLv
(2)设线圈在磁场中某一时刻速度为v,产生的电动势E NBLv,电流I ,安培力
R
N2B2L2v
F NBIL ,经过一段时间微元Δt,线圈在磁场中前进距离Δx,速度变化Δv。
A R
由动量定理有FΔt mΔv
A
又ΔxvΔt
N2B2L2Δx
可得 mΔv
R
从线圈刚开始进入磁场到停下,设线圈在磁场中运动的总距离为x
N2B2L2x
可得 m0v ⑦
R 0
mv R
解得x 0 2d ⑧
N2B2L2 0
x
当x2d 时,即当d d 时,线圈穿越磁场区域的个数为 的整数部分n,在磁场区域
1 0 1 2d
1
n1中又前进了x xn2d 2d nd 停下⑨
1 0 1
当x2d 时,即当d d 时,线圈在磁场区域1前进了x2d 停下⑩
1 0 1 0
(3)设线圈右边刚进入磁场的速度为v ,在磁场中减速运动距离2d ,经时间t离开磁场,
1 1
离开磁场时速度为v ,在无磁场区域加速运动距离d d ,经时间t,速度又达到v 并开始进
2 2 1 1
入磁场,以后不断重复。
线圈运动的vt图如图所示
线圈在磁场中运动一段时间微元t ,前进的距离为x ,速度变化量为v 。
1 1 1
由动量定理有FΔt F Δt mΔv
1 安 1 1
N2B2L22d
对在一个磁场区域运动过程求和,可得Ft 1 mv v ⑪
R 2 1
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线圈在一个无磁场区域运动,由动量定理有Ft mv v ⑫
1 2
1 1
由动能定理有Fd d mv2 mv2⑬
2 1 2 1 2 2
N2B2L2d 2N2B2L2d d d
可得v 1 0 2 1
1 2mR mRd
1
1
线圈从静止加速过程,由动能定理有Fd mv2 0⑭
2 1
1 d 2d d d 2
可得d 1 0 2 1 ⑮
4d 2 d
0 1
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