學(xué)而優(yōu)教有方絕密★啟用前2024年高考物理模擬卷（三）【江蘇卷】物理（考試時間：75分鐘試卷滿分：100分）注意事項：1．本試卷分第Ⅰ卷（選擇題）和第Ⅱ卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在答題卡上。2．回答第Ⅰ卷時，選出每小題答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號。寫在本試卷上無效。3．回答第Ⅱ卷時，將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。4．考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。第Ⅰ卷一、單項選擇題：共11題，每題4分，共44分，每題只有一個選項最符合題意1．我國首顆超百Gbps容量高通量地球靜止軌道通信衛(wèi)星中星26號衛(wèi)星，于北京時間2023年2月23日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，該衛(wèi)星主要用于為固定端及車、船、機(jī)載終端提供高速寬帶接入服務(wù)。如圖，某時刻中星26與橢圓軌道偵察衛(wèi)星恰好位于C、D兩點(diǎn)，兩星軌道相交于A、B兩點(diǎn)，C、D連線過地心，D點(diǎn)為遠(yuǎn)地點(diǎn)，兩衛(wèi)星運(yùn)行周期都為T。下列說法正確的是（）A．中星26與偵察衛(wèi)星可能在A點(diǎn)或B點(diǎn)相遇B．偵查衛(wèi)星從D點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)過程中機(jī)械能增大C．中星26在C點(diǎn)線速度v1與偵察衛(wèi)星在D點(diǎn)線速度v2相等D．相等時間內(nèi)中星26與地球的連線掃過的面積大于偵察衛(wèi)星與地球的連線掃過的面積【答案】D【解析】根據(jù)題意，由于中星26與橢圓軌道偵察衛(wèi)星的運(yùn)行周期都為T，由圖可知，中星26在下半周轉(zhuǎn)動時，偵察衛(wèi)星在上半周轉(zhuǎn)動，中星26在上半周轉(zhuǎn)動時，偵察衛(wèi)星在下半周轉(zhuǎn)動，則中星26與偵察衛(wèi)星不可能在A點(diǎn)或B點(diǎn)相遇，A錯誤；偵查衛(wèi)星從D點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)過程中機(jī)械能不變，B錯誤；由開普勒第二定律可知，偵察衛(wèi)星在D點(diǎn)速度最小，由于中星26與橢圓軌道偵察衛(wèi)星的運(yùn)行周期都為T，則中星26在C點(diǎn)線速度v1大于偵察衛(wèi)星在D點(diǎn)線速度v2，C錯誤；根據(jù)題意可知，中星26與橢圓軌道偵察衛(wèi)星的運(yùn)行周期都為T，由開普勒第三定律可知，中星26的軌道半徑等于偵察衛(wèi)星的半長軸，令相等時間為周期T，則中星26與地球的連線掃過的面積為圓的面積，偵察衛(wèi)星與地球的連線掃過的面積為橢圓面積，由于圓的面積大于橢圓面積可知，相等時間內(nèi)中星26與地球的連線掃過的面積大于偵察衛(wèi)星與地球的連線掃過的面積，D正確。故選D。2．下列有關(guān)四幅圖像說法正確的是（）A．圖（1）中線圈中的磁場能在增加B．圖（2）中變化的磁場周圍存在電場，與周圍有沒有閉合電路無關(guān)C．圖（3）中若B線圈不閉合，S斷開時延時效果還存D．圖（3）中電子的衍射實(shí)驗(yàn)證明了電子的粒子性【答案】B【解析】如圖所示，電容器下極板帶正電，結(jié)合電流方向可知，電容器處于充電階段，則電場能增加，磁場能減小，A錯誤；根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，變化的磁場周圍存在電場，與是否有閉合電路無關(guān)，B正確；若B線圈不閉合，S斷開時不存在閉合回路，不會產(chǎn)生自感電流的磁場，延時效果不存在，C錯誤；電子的衍射實(shí)驗(yàn)證明電子的波動性，D錯誤。故選B。3．如圖所示是某款手機(jī)防窺屏的原理圖，在透明介質(zhì)中有相互平行排列的吸光屏障，屏障垂直于屏幕，可實(shí)現(xiàn)對像素單元可視角度θ的控制（可視角度θ定義為某像素單元發(fā)出的光在圖示平面內(nèi)折射到空氣后最大折射角的2倍）。發(fā)光像素單元緊貼防窺屏的下表面，可視為點(diǎn)光源，位于相鄰兩屏障的正中間。不考慮光的衍射。下列說法正確的是（）A．防窺屏實(shí)現(xiàn)防窺效果主要是運(yùn)用了光的干涉B．屏障的高度d越大，可視角度θ越大C．透明介質(zhì)折射率越大，可視角度θ越大D．從上往下觀察手機(jī)屏幕，看到的圖像比實(shí)際位置低【答案】C【解析】防窺膜實(shí)現(xiàn)防窺效果主要是因?yàn)槟承┙嵌确秶鷥?nèi)的光被屏蔽屏障吸收，沒有發(fā)生干涉，A錯誤；如果屏蔽越高，則入射角越小，折射角越小，可視角度θ越小，B錯誤；由圖可知，可視角θ是光線進(jìn)入空氣中時折射角的2倍，透明介質(zhì)的折射率越大，根據(jù)折射定律，折射角就越大，θ角越大，C正確；根據(jù)光路可逆，可知從上往下觀察手機(jī)屏幕，看到的圖像比實(shí)際位置高，D錯誤。故選C。4．地鐵靠站時列車車體和屏蔽門之間安裝有光電傳感器。如圖甲所示，若光線被乘客阻擋，電流發(fā)生變化，工作電路立即報警。如圖乙所示，光線發(fā)射器內(nèi)大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，輻射出的光中只有a、b兩種可以使該光電管陰極逸出光電子，圖丙所示為a、b光單獨(dú)照射光電管時產(chǎn)生的光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖線。已知光電管陰極材料的逸出功為2.55eV，可見光光子的能量范圍是1.62eV~3.11eV，下列說法正確的是（）A．光線發(fā)射器中發(fā)出的光有兩種為可見光B．題述條件下，光電管中光電子飛出陰極時的最大初動能為9.54eVC．題述a光為氫原子從n=3能級躍遷到n=1能級時發(fā)出的光D．若部分光線被遮擋，光電子飛出陰極時的最大初動能變小，光電流減小【答案】B【解析】光線發(fā)射器中發(fā)出的光子的能量分別為E1=?1.51eV?（?13.6eV）=12.09eVE2=?3.40eV?（?13.6eV）=10.2eVE3=?1.51eV?（?3.40eV）=1.89eV可見光光子的能量范圍是1.62eV~3.11eV，光線發(fā)射器中發(fā)出的光有一種為可見光，A錯誤；根據(jù)E1=W0+Ekm，光電管中光電子飛出陰極時的最大初動能為Ekm=9.54eV，B正確；由圖丙可知，a光遏止電壓小于b光遏止電壓，由E=W0+Ekm，eUc=Ekm，得a光能量小于b光能量，則題述a光為氫原子從n=2能級躍遷到n=1能級時發(fā)出的光，B錯誤；部分光線被遮擋，不改變光子能量，則光電子飛出陰極時的最大初動能不變。因?yàn)楣庾訑?shù)量減少，則光電子數(shù)量減小，光電流變小，D錯誤。故選B。5．幾十億年后太陽內(nèi)部氫元素消耗殆盡，內(nèi)部高溫高壓使三個氦核發(fā)生短暫的熱核反應(yīng)，被稱為氦閃，核反應(yīng)方程為，該反應(yīng)放出的能量為E，真空中光速為c。則下列說法錯誤的是（）A．該反應(yīng)屬于核聚變 B．X核中有6個中子C．X核的比結(jié)合能為E/12 D．該反應(yīng)的質(zhì)量虧損為【答案】C【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒，可知核反應(yīng)方程為，屬于輕原子核結(jié)合成較重原子核反應(yīng)，所以該反應(yīng)屬于核聚變，又中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，因此X核中有6個中子，故AB正確，不符合題意；比結(jié)合能又稱平均結(jié)合能，等于結(jié)合能除以核子數(shù)，結(jié)合能是自由分散的核子結(jié)合成原子核所釋放的能量，并不是該反應(yīng)放出的能量為E，所以X核的比結(jié)合能不為E/12，故C錯誤，符合題意；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc2，又因?yàn)樵摲磻?yīng)放出的能量為E，所以該反應(yīng)的質(zhì)量虧損為，故D正確，不符合題意。故選C。6．如圖所示，一理想變壓器可通過移動觸頭P的位置改變原線圈接入電路的匝數(shù)，為原線圈的中點(diǎn)，當(dāng)P接端點(diǎn)時，原、副線圈匝數(shù)之比為，原線圈接的交流電源，則下列說法正確的是（）A.增大電源的頻率，燈泡變暗B.當(dāng)P接時，通過原、副線圈的磁通量之比為C.當(dāng)P接時，滑動變阻器兩端的電壓為22VD.當(dāng)滑動變阻器的滑片向下滑動時，變壓器的輸入功率變小【答案】C【解析】因?yàn)樽儔浩鞑桓淖冸妷旱念l率，增大電源的頻率，副線圈中電流頻率也增大，電容器的容抗減小，燈泡中電流增大，燈變亮，A錯誤；任何情況下，原、副線圈的磁通量之比都為1：1，B錯誤；當(dāng)P接b時，原、副線圈匝數(shù)之比為5：1，原線圈電壓，根據(jù)，可得，滑動變阻器R兩端的電壓為U2=22V，C正確；當(dāng)滑動變阻器的滑片向下滑動時，接入電路中的電阻R減小，根據(jù)，可知，R消耗的功率變大，所以變壓器的輸入功率也變大，D錯誤。故選C。7．如圖甲所示，S為與波源處于同一均勻介質(zhì)中的點(diǎn)，其與兩波源P1、P2的距離分別是7m、9m，P1、P2間距離為10m，波源P1的振動圖像如圖乙所示；波源P2振動頻率f=5Hz，其產(chǎn)生的簡諧橫波在t=0.25s時刻的圖像如圖丙所示，已知P1、P2均在t=0s時刻開始振動，則（）A.波源P2的起振方向沿y軸負(fù)方向B.質(zhì)點(diǎn)S為振動減弱點(diǎn)C.t=1.1s時質(zhì)點(diǎn)S向y軸負(fù)方向運(yùn)動D.在t=0.6s時，SP1P2所在的平面內(nèi)有2處波峰與波峰相遇【答案】D【解析】結(jié)合波源P2在t=0.25s時波的圖像丙圖可知，此時剛開始振動的質(zhì)點(diǎn)x=2.5m處的起振方向沿y軸正方向，質(zhì)點(diǎn)與波源的起振方向相同，因此波源為P2的起振方向沿y軸正方向，A錯誤；根據(jù)波源P1的振動圖像圖乙可知，波源P1的起振方向向上，又因?yàn)镾點(diǎn)到兩波源的波程差為，S點(diǎn)到兩波源的波程差為波長的整數(shù)倍，且兩波源的起振方向相同，所以質(zhì)點(diǎn)S為振動加強(qiáng)點(diǎn)，故B錯誤；在同一介質(zhì)中，頻率相同的兩列機(jī)械波，波速相同，波長相等，由圖可知λ=2.0m，T=0.2s，則波速為，則P1波傳到S點(diǎn)的時間為。因?yàn)镾點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)，所以它的振動情況與波源P1的相同，當(dāng)t=1.1s，S點(diǎn)已經(jīng)振動了0.4s，剛好為兩個周期，所以它此時向y軸正方向運(yùn)動，故C錯誤；在t=0.6s時，波傳至距離波源6m處，由起振方向可知，波峰分別位于距離波源5.5m、3.5m和1.5m處，以波源為圓心，波峰到波源的距離為半徑做圓，如圖可知SP1P2所在的平面內(nèi)有2處波峰與波峰相遇，故D正確。故選BD。8．如圖所示，長度為l的輕質(zhì)細(xì)線一端與帶孔小球A連接，另一端與木塊B連接，小球A穿在光滑的固定水平桿（足夠長）上，小球A與木塊B質(zhì)量均為m。t＝0時刻，給木塊B一水平瞬時沖量I，使其獲得v0＝的初速度，則從t＝0時刻至B再次運(yùn)動到A正下方的過程中（）A.A、B沿繩方向加速度始終相等 B.繩對A球的沖量大小為mC.繩對A先做正功后做負(fù)功D.木塊B再次運(yùn)動到A正下方時繩子拉力的大小為3mg【答案】D【解析】從t＝0時刻至B再次運(yùn)動到A正下方的過程中，細(xì)繩一直處于向右傾斜狀態(tài)，所以A一直水平向右加速，B的運(yùn)動可以分解為水平向右隨A加速直線運(yùn)動和豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動。所以A的加速度水平向右，B的加速度有與A相同的向右的加速度分量和沿繩的加速度分量。故A、B沿繩方向加速度不相等，故A錯誤；從t＝0時刻至B再次運(yùn)動到A正下方的過程中，由動量守恒定理和能量守恒定理可得，，解得，，對A球由動量定理可得，由受力分析可知重力與支持力不相等，所以，所以，故B錯誤；從t＝0時刻至B再次運(yùn)動到A正下方的過程中，細(xì)繩一直處于向右傾斜狀態(tài)，繩對A一直做正功，故C錯誤；B再次運(yùn)動到A正下方時，由B項分析知A的速度不為零，所以B隨A水平運(yùn)動的速度為零，由，得，故D正確。故選D。9．在一塊水平放置的很大的接地金屬平板上方附近固定著一個正電荷Q，a、b、c、d為過正電荷所在位置的豎直平面上的四個點(diǎn)，位置如圖所示，下列說法正確的是（）A．c點(diǎn)的電勢高于d點(diǎn)的電勢B．c點(diǎn)的場強(qiáng)比d點(diǎn)的小C．電荷量為q的負(fù)電荷在a點(diǎn)的電勢能大于在b點(diǎn)的電勢能D．電荷量為q的正電荷從b點(diǎn)移到a點(diǎn)的過程中電場力做正功【答案】A【解析】由靜電感應(yīng)可知，金屬板上方的電場線垂直于金屬棒向下，則點(diǎn)電荷以及金屬棒周圍的等勢面分布如圖；由圖可知，c點(diǎn)的電勢高于d點(diǎn)的電勢，選項A正確；c點(diǎn)的等差等勢面比d點(diǎn)密集，則c點(diǎn)的場強(qiáng)比d點(diǎn)的大，選項B錯誤；因a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，則電荷量為q的負(fù)電荷在a點(diǎn)的電勢能小于在b點(diǎn)的電勢能，選項C錯誤；電荷量為q的正電荷從b點(diǎn)移到a點(diǎn)的過程中電場力做負(fù)功，選項D錯誤。故選A。10．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其壓強(qiáng)P和體積倒數(shù)變化圖像如圖所示，此過程中該系統(tǒng)內(nèi)氣體（）A．溫度不變 B．對外界做正功 C．對外界放熱 D．內(nèi)能變大【答案】C【解析】根據(jù)公式，得。根據(jù)圖象點(diǎn)與原點(diǎn)連線斜率減小，可知溫度降低，其體內(nèi)能減小。A錯誤，D錯誤；理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，圖像可以得到Va>Vb，可知?dú)怏w的體積減小，氣體對外界做負(fù)功，B錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，其中，，因此Q<0，氣體放熱，C正確。故選C。11．如圖所示，將霍爾式位移傳感器置于一個沿軸正方向的磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨位置變化關(guān)系為（且均為常數(shù)），霍爾元件的厚度很小。當(dāng)霍爾元件通以沿軸正方向的恒定電流，上、下表面會產(chǎn)生電勢差，則下列說法正確的是（）A.若霍爾元件是自由電子導(dǎo)電，則上表面電勢低于下表面B.當(dāng)物體沿軸正方向移動時，電勢差將變小C.僅減小霍爾元件上下表面間的距離，傳感器靈敏度將變?nèi)鮀.僅減小恒定電流，傳感器靈敏度將變?nèi)酢敬鸢浮緿【解析】霍爾元件是自由電子導(dǎo)電，受洛倫茲力的是電子，根據(jù)左手定則。電子受向下的洛倫茲力，所以下表面帶負(fù)電，上表面帶正電，上表面電勢高于下表面，A錯誤；設(shè)霍爾元件上下表面高度差為，電子定向移動速度為，電子電荷量為，霍爾元件平衡時，有，解得。又因?yàn)椋渲袨閱挝惑w積的自由電子數(shù)，可得，則，當(dāng)物體沿z軸正方向移動時增大，所以增大，電勢差也增大，B錯誤；傳感器靈敏度為，因?yàn)椋傻茫瑑H減小霍爾元件上下表面間的距離，傳感器靈敏度不變，僅減小恒定電流，傳感器靈敏度將變?nèi)酰珻錯誤，D正確。故選D。第Ⅱ卷二、非選擇題：共5題，共56分。其中第13題~第16題解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分；有數(shù)值計算時，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。11．（15分）李同學(xué)在研究測量電源電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中，電路連接如圖2，突然靈光一閃，發(fā)現(xiàn)該電路也可以粗測滑動變阻器電阻絲的電阻率。（1）如圖2所示，滑動變阻器的瓷筒上緊密纏繞著單層電阻絲，測量出瓷筒上電阻絲纏繞的總寬度，測得n匝電阻絲纏繞后的寬度為x，則電阻絲的直徑為______；測量出滑動變阻器瓷筒外徑D，可認(rèn)為一匝電阻絲的長度為；（2）將開關(guān)撥到接線柱2，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，即改變其接入電路中的寬度l，電壓表和電流表示數(shù)都在較大范圍內(nèi)較為均勻的變化，整理數(shù)據(jù)如圖3所示，橫坐標(biāo)單位為，若圖像斜率為k，則電阻絲的電阻率為______（用題設(shè)中已知物理量符號表示）；（3）儲同學(xué)認(rèn)為從圖3中圖像數(shù)據(jù)可知，上述實(shí)驗(yàn)方案誤差較大，應(yīng)采用電流表外接的方式，你是否認(rèn)同儲同學(xué)觀點(diǎn)，并說明理由______；（4）楊同學(xué)繼續(xù)用如圖1電路測量電源電動勢和內(nèi)阻，根據(jù)前面實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，開關(guān)應(yīng)該連接______接線柱（選填“1”或“2”）；電源電動勢測量值相較真實(shí)值______（選填“偏大”、“偏小”或“相同”）；電源內(nèi)阻數(shù)量級應(yīng)為______（選填“幾歐”、“幾十歐”或“幾百歐”）。【答案】①②③不認(rèn)同，因?yàn)椴捎秒娏鞅硗饨硬⒗脠D像法處理數(shù)據(jù)，圖像斜率和電阻率相關(guān)但與電流表內(nèi)阻無關(guān)④1⑤相同⑥幾歐【解析】（1）[1]測得n匝電阻絲纏繞后的寬度為x，則每匝電阻絲的寬度即為電阻絲的直徑，應(yīng)為（2）[2]由電阻定律可得電阻絲的橫截面積由歐姆定律電阻絲的總長度圖3圖線的斜率聯(lián)立解得（3）[3]不認(rèn)同，因?yàn)椴捎秒娏鞅硗饨硬⒗脠D像法處理數(shù)據(jù)，圖像斜率和電阻率相關(guān)但與電流表內(nèi)阻無關(guān)。（4）[4]因電源的內(nèi)阻較小，由圖中l(wèi)=0時縱坐標(biāo)值為電流表內(nèi)阻，即電流表的內(nèi)阻可由圖像確定，電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于電源的內(nèi)阻，因此為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)用電流表外接，即開關(guān)S2應(yīng)該連接1接線柱。[5]考慮到電流表內(nèi)阻，根據(jù)U-I圖像的到的電源電動勢測量值與真實(shí)值相同，內(nèi)阻測量值包括了電流表的內(nèi)阻。[6]因一般電源內(nèi)阻都較小，因此電源內(nèi)阻數(shù)量級應(yīng)為幾歐。13．（6分）如圖所示的圓柱形氣缸固定于水平接觸面上，內(nèi)用活塞密封著一定質(zhì)量的理想氣體，已知?dú)飧椎臋M截面積為S，活塞重為G，大氣壓強(qiáng)為P0。將活塞固定，使氣缸內(nèi)氣體溫度升高1℃，氣體需吸收的熱量為Q1；如果讓活塞可以自由滑動（活塞與氣缸間無摩擦、不漏氣；不計氣體的重力），仍使氣缸內(nèi)氣體溫度升高1℃，需吸收的熱量為Q2。（1）Q1和Q2哪個大些？簡要說明理由。（2）氣體在定容下的比熱容與在定壓下的比熱容為什么會有不同？（比熱容是單位質(zhì)量的物體溫度上升1℃需要吸收的熱量）（3）若活塞可自由滑動，初始時活塞距底部的距離為H，求當(dāng)氣缸內(nèi)氣體溫度升高1℃時活塞向上移動的高度h以及剛開始時氣體的溫度。【答案】（1）Q2，理由見解析；（2）見解析；（3），【解析】（1）定容過程，吸收的熱量，用于增加氣體的內(nèi)能，則定壓過程，吸收的熱量，用于增加氣體的內(nèi)能和對外做功又因?yàn)椋瑒t；（2）定容下的比熱容定壓下比熱容由（1）可知，，則；（3）氣體對外做功，有活塞向上移動的高度因?yàn)槭堑葔鹤兓杂薪獾?4．（8分）如圖所示，光滑的水平面上放置物塊C，質(zhì)量為2m，其上開有水平和豎直的光滑槽。質(zhì)量均為m的圓柱體A、B可以在槽中無阻力地滑動，兩圓柱體間用長度為L的輕桿從槽外相連，輕桿不妨礙圓柱體的滑動，水平和豎直槽的長度都大于L，圓柱體和槽的粗細(xì)可以忽略，重力加速度為g。用一豎直的光滑銷釘從B的右側(cè)將B擋住，此時輕桿與豎直方向夾角為α，sinα＝0.6，cosα＝0.8，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。之后快速撤去銷釘，則：（1）求初始靜止?fàn)顟B(tài)時，銷釘對B的作用力大小；（2）當(dāng)C的速度達(dá)最大值時，求此時A的加速度的大小；（3）求A與豎直槽底部相撞前瞬間，A的速度大小?【答案】（1）；（2）g；（3）【解析】（1）初始靜止?fàn)顟B(tài)時，受力分析如圖對A有對B有又聯(lián)立解得（2）快速撤去銷釘后，物塊C在小球A的壓力作用下向左運(yùn)動，當(dāng)C的速度達(dá)最大值時，A對C以及桿對小球A的彈力均為零，A只受重力，故A的加速度為a=g（3）A與豎直槽底部相撞前瞬間，A、B在桿的連接下具有共同的水平速度，AC有共同的水平速度，AB與C組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒，可知A與豎直槽底部相撞前瞬間，AB與C水平速度為零。對整體由機(jī)械能守恒又h=Lcosα解得A的速度大小。15．（12分）如圖所示，由金屬和絕緣部件組成的無限長光滑平行導(dǎo)軌，其間距為L=0.5m，金屬導(dǎo)軌中間嵌有兩段由絕緣材料制成的導(dǎo)軌M、N（圖中用黑實(shí)體表示），導(dǎo)軌左端連有電動勢E=11.2V的電源。質(zhì)量m=0.1kg，電阻R=0.2Ω的三根相同導(dǎo)體棒ab、cd和ef垂直導(dǎo)軌放置，其中cd用兩根很長的輕質(zhì)絕緣細(xì)線懸掛，剛好與導(dǎo)軌接觸且無擠壓．ghkj是一個置于金屬導(dǎo)軌上的“”型導(dǎo)體線框，由三根導(dǎo)體棒組成，每根棒質(zhì)量均為m，電阻均為R，長度均為L。若ef棒與線框ghkj相碰則連接成一個正方形導(dǎo)體框，初始時，導(dǎo)體棒和線框均靜止在金屬導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌上方有三個方向垂直于導(dǎo)軌平面向下的有界勻強(qiáng)磁場：緊靠絕緣導(dǎo)軌M左側(cè)的區(qū)域Ⅰ中有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=1T的磁場；區(qū)域Ⅱ中有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的磁場，cd棒緊靠區(qū)域Ⅱ的左邊界放置；緊靠絕緣導(dǎo)軌N右側(cè)的區(qū)域Ⅲ中有寬度為L、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B3=2T的磁場．初始時ef處于區(qū)域Ⅱ中，區(qū)域Ⅱ、Ⅲ位于絕緣導(dǎo)軌N兩側(cè)。導(dǎo)體線框gj兩點(diǎn)緊靠區(qū)域Ⅲ的左邊界，閉合開關(guān)S，ab棒啟動，進(jìn)入絕緣軌道M之前已做勻速運(yùn)動。導(dǎo)體棒ab和cd相碰后結(jié)合在一起形成“聯(lián)動二棒”，與導(dǎo)軌短暫接觸后即向右上方擺起，擺起的最大高度為h=3.2m，到達(dá)最高點(diǎn)后不再下落，同時發(fā)現(xiàn)ef棒向右運(yùn)動，進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅲ。不計其他電阻。求：（1）ab棒勻速運(yùn)動時的速度；（2）ef棒離開區(qū)域Ⅱ時的速度；（3）“”導(dǎo)體線框能產(chǎn)生的焦耳熱。【答案】（1）22.4m/s；（2）6.4m/s；（3）0.256J【解析】（1）ab棒勻速運(yùn)動時，導(dǎo)體棒受到的安培力為零，即產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與電源電動勢大小相等，故有代入數(shù)據(jù)可得（2）ab與cd碰撞過程，系統(tǒng)動量守恒，故有“聯(lián)動二棒”與導(dǎo)軌短暫接觸時，“聯(lián)動二棒”與ef棒構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒，故有“聯(lián)動二棒”上擺的過程中，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故有聯(lián)立解得（3）ef棒與線框ghkj相碰則連接成一個正方形導(dǎo)體框，即碰后粘在一起向右運(yùn)動，碰撞過程中，系統(tǒng)動量守恒，故有線框向右移動過程中，ef邊相當(dāng)于電源，又由于gh/kj在導(dǎo)軌上被短路，因此，回路中總電阻為假設(shè)正方向線框停下時，ef仍在磁場區(qū)域Ⅲ中，線框從開始運(yùn)動到停下來運(yùn)動的總位移為x1，由動量定理可得代入數(shù)據(jù)可得故假設(shè)成立，即ef在離開區(qū)域Ⅲ前，線框已經(jīng)停下，故根據(jù)能量守恒定律可得，正方向?qū)w線框產(chǎn)生的總焦耳熱為導(dǎo)體線框產(chǎn)生的焦耳熱為代入數(shù)據(jù)可得16．（14分）如圖甲所示，真空中存在一間距為的水平平行板電容器，板長，板間電壓為U、板間勻強(qiáng)電場方向向上，為一垂直上極板PQ的足能長的光屏，其下端N與極板右端Q重合，在MN所在豎直線右側(cè)空間存在勻強(qiáng)磁場。在下極板左端有一個粒子源A，可以緊貼極板水平向右連續(xù)發(fā)射帶正電的粒子，粒子比荷為，初速度。已知粒子打到極板或光屏?xí)r會被吸收，粒子之間的作用力不計，粒子的重力不計。（1）為使粒子能夠從極板間射出，求電壓U的最大值；（2）若