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    2023年上海市徐汇区高三上学期期末(高考高考(等级考)一模)物理试卷含详解
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    2023年上海市徐汇区高三上学期期末(高考高考(等级考)一模)物理试卷含详解

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    这是一份2023年上海市徐汇区高三上学期期末(高考高考(等级考)一模)物理试卷含详解,共19页。试卷主要包含了单项选择题,填空题,综合题等内容,欢迎下载使用。

    1. 下列物理量在国际单位制中,属于基本物理量的是( )
    A. 电场强度B. 磁感强度C. 电流强度D. 电荷量
    2. 某原子核X释放出一个电子后转变为新核Y,可知衰变前后核内( )
    A 电子数减少1B. 质子数减少1C. 中子数减少1D. 质量数减少1
    3. 一肥皂膜竖直放置在单色点光源 S 与光屏之间,如图所示,光屏上的圆形区域内应( )
    A 比周围稍亮,且明暗均匀B. 比周围稍亮,且明暗相间
    C. 比周围稍暗,且明暗均匀D. 比周围稍暗,且明暗相间
    4. 一平面简谐横波以v =1m/s 的速度沿 x 轴正方向传播,t = 0 时刻的波形图如图所示。则t =2s时,质点A将做( )
    A. 加速度增大的减速运动B. 加速度减小的减速运动
    C. 加速度增大的加速运动D. 加速度减小的加速运动
    5. 如图所示,a、b两点位于以真空中一静止的负点电荷为球心的球面上,c点在球面外,则( )
    A. a点与b点场强相同B. b点场强比c点小
    C. a点电势比b点高D. b点电势比c点低
    6. 一只可视为质点的蜜蜂沿弯曲轨迹做匀速率运动,蜜蜂在途经 A、B、C、D 位置时的速度 v 和所受合力 F 的大小、方向如图所示,其中可能正确的是( )
    A. A 或 CB. B 或 D
    C. A 和 CD. B 和 D
    7. 同型号废旧玩具直流电动机 a、b、c、d,内部结构如图所示。某同学先后将各台电动机的正负接线柱用导线直接相连,并用力扭转它们的转轴,发现 a 转得越快越省力,b 转得越快越费力,c 转动快慢阻力都一样,d 无法转动,可知其中仍能正常工作的是( )
    A. aB. bC. cD. d
    8. 某转笔高手能让笔绕其手上的某一点O匀速转动,笔杆上相距为L的 A、B两点,,在如图时刻的速度大小分别为 vA、vB,向心加速度大小为 aA、aB,OB两点间为距离 rB,则有( )
    A. ,B. ,
    C. ,D. ,
    9. 某同学用手机内部磁传感器测量地磁场磁感强度大小,测得如图手机坐标系中、、三个方向上的磁感强度分别为,,,若将手机边框看作闭合线圈,则( )
    A. ;绕轴旋转手机时边框中无感应电流
    B ;绕轴旋转手机时边框中无感应电流
    C. ;绕轴旋转手机时边框中无感应电流
    D. ;绕轴旋转手机时边框中无感应电流
    10. 三条相同的电阻丝组成等边三角形导体框ABC垂直磁场放置,接入如图电路后线框受到的安培力的合力大小为F,其中AC边受到的安培力大小为( )
    A. B. C. D.
    11. 如图所示,一根均匀带电的长直橡胶棒沿其轴线方向做速度为v的匀速直线运动。已知棒的横截面积为S,单位体积内所带的电荷量为-q。由于棒的运动而形成的等效电流( )
    A. 大小为qv,方向与v相同B. 大小为qv,方向与v相反
    C. 大小为qSv,方向与v相同D. 大小为qSv,方向与v相反
    12. 下列图像中,可表示地面附近一小球沿竖直方向做抛体运动过程中,速度与重力势能之间关系的是(不计空气阻力)( )
    A. B.
    C. D.
    二、填空题(共20分)
    13. 由大量氘()核组成的高温等离子体中,可以发生两个氘核聚合为一个新核并放出一个中子的核反应,该反应的方程式为__________________________;为发生这一反应,每个核至少要有72keV的动能才能克服库仑斥力靠近并发生聚合,同一时刻等离子体中有多少比例的氘核满足这一反应条件,在宏观上对应的物理量是________。
    14. 在光刻机内部,芯片电路的紫外线影像通过一系列复杂的光路和狭小的孔径,微缩到几纳米的尺度后在硅晶片表面曝光蚀刻出实际电路。紫外线波长越短,衍射越________,为得到更小的曝光尺寸就需要波长更短的紫外线,对光刻机可采取的改进措施为____________。
    15. 物体在星球表面附近绕星球做匀速圆周运动的速度叫做该星球的第一宇宙速度,对月球可近似认为其第一宇宙速度,其中R表示月球半径,g表示_______________。不计其它天体的引力作用,若在月球表面以v1为初速度竖直向上抛出一石块,该石块所能上升的最大高度H________(选填“>”、“<”或“=”)。
    16. 一带电小球只在重力、电场力和空气阻力作用下从 A 到 B 运动。运动过程中小球的机械能 E、重力势能 Ep、动能 Ek、电势能 E电、重力做功 WG、电场力做功 W电、空气阻力做功 Wf 中的部分物理量大小或变化情况已在下表中列出,试完成该表:
    17. 某同学尝试“吸”开“马德堡半球”。如图所示,一内壁光滑的导热气缸固定在水平地面上,一横截面积 SA、质量 M 的活塞将一定质量的理想气体和一个圆柱形“马德堡半球”装置密封在气缸内。圆柱形“马德堡半球”竖直悬挂,“半球”内部已近似抽成真空,上下两片“半球”质量均为 m,中空部分横截面积为 SB,忽略两半球间的接触面积及壁厚,两片合并后所占据的总体积为 VB。初始时,缸内气体压强等于大气压强 p0,气缸与活塞之间的容积为 VA,重力加速度为。用水平向右的拉力缓慢拉动活塞,当拉力大小 F =________时,两“半球”恰自动分开;在此过程中活塞向右移动的距离 d =________。
    三、综合题(共40分)
    18. 在“测量电源电动势和内电阻”的实验中,可供选择的实验器材(均可视为理想电表或理想元件)有:电压表(量程0~3V,最小刻度0.1V)、电流表(量程0~0.6A,最小刻度0.02A)、滑动变阻器(最大阻值30Ω)、电阻箱(调节范围0~9999Ω)、电键及导线若干。
    (1)某组同学选取部分元件组成如图(a)所示电路,并在U–I图中描绘测得的数据点如(b)图所示5组数据。可知待测电源电动势约为_______V,内电阻约为_______Ω;实验过程中滑动变阻器接入电路的最大阻值约为_______Ω,滑动变阻器的最大功率约为________W;
    (2)另一组同学计划测量一“可乐电池”(电动势小于1V,内电阻约为几千欧)的电动势和内电阻,应从上述器材中选取__________________。不选择其余器材的理由是:_______________。
    19. 如图,与水平面夹角θ =37°的斜面与半径R=0.4m的光滑圆轨道的最低点B圆滑对接,且固定于竖直平面内。小滑块从斜面上的A点由静止释放,经B点后沿圆轨道运动,通过最高点C时轨道对滑块的弹力恰为零。已知滑块与斜面间动摩擦因数。g 取 10 m/s2,,。求:
    (1)滑块在C点的速度大小;
    (2)A、B两点间的高度差h;
    (3)滑块在BC段的运动过程中,是否存在动能和势能相等的位置?若有,对零势能面的选取有何要求?
    20. 某电动汽车在刹车过程中,驱动电机在一定条件下会处于发电状态,将车辆的部分动能转化为电能为车载电池充电;同时,为保持刹车的平顺性,除电机的电磁制动外,车辆的液压摩擦制动装置也给车辆提供一部分制动力,该过程的工作原理可简化如图:
    两条间距为l的长直金属导轨AD、AʹDʹ平行固定在同一水平面内,垂直导轨平面存在磁感应强度为B的匀强磁场。长度为l、质量为m的光滑导体棒ab以大小为v0的初速度沿导轨向右减速滑行,运动过程中导体棒与导轨始终垂直且保持良好接触。为使导体棒能以大小为a的加速度做匀减速运动,导体棒始终受到沿导轨向左的液压摩擦制动力F。导轨左端AAʹ间串联一升压充电模块M与电键K,模块M可视为等效阻值可变的恒定功率负载。当高于或等于Us时电键K闭合,模块可自动调整其等效阻值,使模块输入功率恒为P,而当低于Us时电键K自动断开,充电模块停止工作。空气阻力、导体棒电阻与导轨电阻均可忽略不计。
    (1)为使充电模块工作,导体棒减速滑行的初速v0至少应为多大?
    (2)求导体棒以上述v0运动时,流过导体棒的电流I的大小方向;
    (3)求导体棒从上述v0减速到零的过程中,液压摩擦制动力F随时间t变化的关系,并画出相应的F – t图;
    (4)简述导体棒从上述v0减速到零的过程中,导体棒上做功与能量转化的关系。
    徐汇区2022学年第一学期高三物理
    一、单项选择题(共40分,1至8题每小题3分,9至12题每小题4分。每小题只有一个正确选项)
    1. 下列物理量在国际单位制中,属于基本物理量的是( )
    A. 电场强度B. 磁感强度C. 电流强度D. 电荷量
    【答案】C
    【详解】国际单位制中的七个基本物理量分别是:长度、质量、时间、电流强度、热力学温度、光照强度、物质的量。
    故选C。
    2. 某原子核X释放出一个电子后转变为新核Y,可知衰变前后核内( )
    A. 电子数减少1B. 质子数减少1C. 中子数减少1D. 质量数减少1
    【答案】C
    【详解】原子核释放一个电子后,质量数不变,原子核内一个中子变成质子,所以质子数增加1,中子数减少1,电子被释放出来,原子核内无电子。
    故选C。
    3. 一肥皂膜竖直放置在单色点光源 S 与光屏之间,如图所示,光屏上的圆形区域内应( )
    A. 比周围稍亮,且明暗均匀B. 比周围稍亮,且明暗相间
    C. 比周围稍暗,且明暗均匀D. 比周围稍暗,且明暗相间
    【答案】D
    【详解】由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加产生明暗相间干涉条纹,且比周围稍暗一些。
    故选D。
    4. 一平面简谐横波以v =1m/s 的速度沿 x 轴正方向传播,t = 0 时刻的波形图如图所示。则t =2s时,质点A将做( )
    A. 加速度增大的减速运动B. 加速度减小的减速运动
    C. 加速度增大的加速运动D. 加速度减小的加速运动
    【答案】A
    【详解】根据
    结合图像解得
    T=4s
    则有
    根据同侧法可知,t = 0 时刻,质点A沿y轴正方向运动,由于2s时间内质点A运动时间为半个周期,可知2s时刻,质点A位于平衡位置与波谷之间的某一位置,且质点A沿y轴正方向运动,即远离平衡位置,速度减小,根据
    质点位移增大,加速度增大,可知,质点A做加速度增大的减速运动。
    故选A
    5. 如图所示,a、b两点位于以真空中一静止的负点电荷为球心的球面上,c点在球面外,则( )
    A. a点与b点场强相同B. b点场强比c点小
    C. a点电势比b点高D. b点电势比c点低
    【答案】D
    【详解】AB.根据
    由于
    则有
    可知,a点与b点的场强大小相等,方向不同,即a点与b点场强不相同,b点场强比c点大,AB错误;
    C.根据点电荷等势面的分布可知,a点与b点位于同一等势面上,即a点与b点等势相等,C错误;
    D.沿电场线电势降低,根据点电荷电场线的分布规律,结合上述可知,b点电势比c点低,D正确。
    故选D。
    6. 一只可视为质点的蜜蜂沿弯曲轨迹做匀速率运动,蜜蜂在途经 A、B、C、D 位置时的速度 v 和所受合力 F 的大小、方向如图所示,其中可能正确的是( )
    A. A 或 CB. B 或 D
    C. A 和 CD. B 和 D
    【答案】B
    【详解】由题意知蜜蜂做曲线运动,所受合外力不肯能为零,故A点不可能;
    密封做曲线运动,合外力指向轨迹凹侧,故B、D两点均可能,C点不可能。
    故选B
    7. 同型号的废旧玩具直流电动机 a、b、c、d,内部结构如图所示。某同学先后将各台电动机的正负接线柱用导线直接相连,并用力扭转它们的转轴,发现 a 转得越快越省力,b 转得越快越费力,c 转动快慢阻力都一样,d 无法转动,可知其中仍能正常工作的是( )
    A. aB. bC. cD. d
    【答案】B
    【详解】当将电动机的正负接线柱用导线直接相连时,若电动机内部线路完好,则内部线圈构成了一个完好无损的闭合电路,当用力扭转转轴时,穿过线圈的磁通量发生改变,线圈中产生感应电流,该感应电流受到磁铁磁场的安培力作用,根据楞次定律可知,该安培力的效果是阻碍线圈的运动,线圈转动越快,感应电流越大,安培力越大,磁铁的磁场对感应电流的安培力越大,即阻碍效果越强,可知a、b、c、d四台电动机中,b仍能正常工作。
    故选B。
    8. 某转笔高手能让笔绕其手上的某一点O匀速转动,笔杆上相距为L的 A、B两点,,在如图时刻的速度大小分别为 vA、vB,向心加速度大小为 aA、aB,OB两点间为距离 rB,则有( )
    A. ,B. ,
    C. ,D. ,
    【答案】C
    【详解】同轴转动的物体上的任意一点的角速度相等,则有
    根据
    ,,,
    根据题意有
    解得

    故选C。
    9. 某同学用手机内部的磁传感器测量地磁场磁感强度大小,测得如图手机坐标系中、、三个方向上的磁感强度分别为,,,若将手机边框看作闭合线圈,则( )
    A. ;绕轴旋转手机时边框中无感应电流
    B. ;绕轴旋转手机时边框中无感应电流
    C. ;绕轴旋转手机时边框中无感应电流
    D. ;绕轴旋转手机时边框中无感应电流
    【答案】D
    【详解】磁感应强度为矢量,根据磁场的叠加可得
    手机绕轴旋转手机时,穿过边框的磁通量不发生变化,边框中无感应电流,手机绕轴旋转手机时,穿过边框的磁通量发生变化,边框中有感应电流。
    故选D。
    10. 三条相同的电阻丝组成等边三角形导体框ABC垂直磁场放置,接入如图电路后线框受到的安培力的合力大小为F,其中AC边受到的安培力大小为( )
    A. B. C. D.
    【答案】B
    【详解】由左手定则可知各边所受的安培力如图所示
    设AB两端电压为U,每节电阻丝的阻值为r,当把AB两端接入电压时,经过AC和CB的电流为
    则安培力
    经过AB的电流为
    则安培力
    可得
    由力的合成与分解可得
    解得
    故选B。
    11. 如图所示,一根均匀带电的长直橡胶棒沿其轴线方向做速度为v的匀速直线运动。已知棒的横截面积为S,单位体积内所带的电荷量为-q。由于棒的运动而形成的等效电流( )
    A. 大小为qv,方向与v相同B. 大小为qv,方向与v相反
    C. 大小为qSv,方向与v相同D. 大小为qSv,方向与v相反
    【答案】D
    【详解】橡胶棒带负电,等效电流方向与的方向相反,由电流的定义式可得
    故D正确,ABC错误。
    故选D。
    12. 下列图像中,可表示地面附近一小球沿竖直方向做抛体运动过程中,速度与重力势能之间关系的是(不计空气阻力)( )
    A. B.
    C. D.
    【答案】A
    【详解】根据
    可得
    重力势能的表达式
    速度的大小越小,重力势能越大,与速度的方向无关,与零势能面的选取无关。
    故选A。
    二、填空题(共20分)
    13. 由大量氘()核组成的高温等离子体中,可以发生两个氘核聚合为一个新核并放出一个中子的核反应,该反应的方程式为__________________________;为发生这一反应,每个核至少要有72keV的动能才能克服库仑斥力靠近并发生聚合,同一时刻等离子体中有多少比例的氘核满足这一反应条件,在宏观上对应的物理量是________。
    【答案】 ①. ②. 等离子体的温度
    【详解】[1]根据质量数守恒和电荷数守恒可得两个氘核聚合为一个新核并放出一个中子的核反应方程式
    [2]温度的微观意义是物体分子热运动的剧烈程度,所以等离子体每个核至少要有72keV的动能在宏观上对应的物理量是等离子体的温度。
    14. 在光刻机内部,芯片电路的紫外线影像通过一系列复杂的光路和狭小的孔径,微缩到几纳米的尺度后在硅晶片表面曝光蚀刻出实际电路。紫外线波长越短,衍射越________,为得到更小的曝光尺寸就需要波长更短的紫外线,对光刻机可采取的改进措施为____________。
    【答案】 ①. 不明显 ②. 改变光源提高频率或替换介质减小光速
    【详解】[1]由波发生明显衍射现象的条件:孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大,可知波长越短,衍射越不明显;
    [2]要减小光的波长,根据
    可知可以改变光源提高频率或替换介质减小光速。
    15. 物体在星球表面附近绕星球做匀速圆周运动的速度叫做该星球的第一宇宙速度,对月球可近似认为其第一宇宙速度,其中R表示月球半径,g表示_______________。不计其它天体的引力作用,若在月球表面以v1为初速度竖直向上抛出一石块,该石块所能上升的最大高度H________(选填“>”、“<”或“=”)。
    【答案】 ①. 月球表面的重力加速度 ②. >
    【详解】[1]在月球表面,根据
    可得
    可知g表示月球表面的重力加速度;
    [2]若随着高度增加,月球的重力加速度不变,根据
    解得
    但随着高度增加,对应高度的加速度变小,所以
    16. 一带电小球只在重力、电场力和空气阻力作用下从 A 到 B 运动。运动过程中小球的机械能 E、重力势能 Ep、动能 Ek、电势能 E电、重力做功 WG、电场力做功 W电、空气阻力做功 Wf 中的部分物理量大小或变化情况已在下表中列出,试完成该表:
    【答案】 ①. 5 J ②. − 2 J ③. − 5 J ④. − 0.5 J
    【详解】[1]机械能等于重力势能和动能之和,则
    [2]由于

    [3]重力做负功,重力势能增加,故从 A 到 B 运动的过程中
    [4]电场力做功和阻力做功改变了小球的机械能,则从 A 到 B 运动的过程中

    17. 某同学尝试“吸”开“马德堡半球”。如图所示,一内壁光滑的导热气缸固定在水平地面上,一横截面积 SA、质量 M 的活塞将一定质量的理想气体和一个圆柱形“马德堡半球”装置密封在气缸内。圆柱形“马德堡半球”竖直悬挂,“半球”内部已近似抽成真空,上下两片“半球”质量均为 m,中空部分横截面积为 SB,忽略两半球间的接触面积及壁厚,两片合并后所占据的总体积为 VB。初始时,缸内气体压强等于大气压强 p0,气缸与活塞之间的容积为 VA,重力加速度为。用水平向右的拉力缓慢拉动活塞,当拉力大小 F =________时,两“半球”恰自动分开;在此过程中活塞向右移动的距离 d =________。
    【答案】 ①. ②.
    【详解】[1][2]因为“半球”内部已近似抽成真空,所以当满足
    时,两“半球”恰自动分开,则用水平向右的拉力缓慢拉动活塞,此时恰好满足
    联立解得
    同时此过程,由玻意耳定律,得
    解得
    三、综合题(共40分)
    18. 在“测量电源电动势和内电阻”的实验中,可供选择的实验器材(均可视为理想电表或理想元件)有:电压表(量程0~3V,最小刻度0.1V)、电流表(量程0~0.6A,最小刻度0.02A)、滑动变阻器(最大阻值30Ω)、电阻箱(调节范围0~9999Ω)、电键及导线若干。
    (1)某组同学选取部分元件组成如图(a)所示电路,并在U–I图中描绘测得的数据点如(b)图所示5组数据。可知待测电源电动势约为_______V,内电阻约为_______Ω;实验过程中滑动变阻器接入电路的最大阻值约为_______Ω,滑动变阻器的最大功率约为________W;
    (2)另一组同学计划测量一“可乐电池”(电动势小于1V,内电阻约为几千欧)的电动势和内电阻,应从上述器材中选取__________________。不选择其余器材的理由是:_______________。
    【答案】 ①. 1.39##1.4##1.40##1.41 ②. 0.8~1.0 ③. 27.2 ④. 0.46 ⑤. 电压表、电阻箱、电键及导线若干 ⑥. 由于 I =,E < 1 V 且内电阻约几千欧,电路中总电流小于 1 mA,若选用最小刻度 0.02 A的电流表,示数几乎始终为零,无法测得有用数据。又由于,若选用滑动变阻器滑则 R 远小于 r,将导致外电压几乎始终为零,无法测得有用数据。
    【详解】(1)[1][2]由闭合电路欧姆定律
    可得
    所以在U–I图像中,图线与纵轴的截距就是电源电动势大小,图线的斜率大小即为电源内阻。将图(b)中的数据点连成图线,如图
    所以,由图像得电源电动势,电源内阻
    [3]由图(b)中的数据点,但U1=1.36V,I1=0.05A时,接入电路的滑动变阻器阻值最大
    [4]电源输出功率与外电阻关系如图
    所以当滑动变阻器接入电路的阻值等于电源内阻时,电源输出功率即滑动变阻器的功率最大。由图(b)的数据点可知,实验中滑动变阻器接入电路的阻值都大于0.95Ω,故而当U5=1.05V,I5=0.44A时,滑动变阻器的功率最大
    (2)[5][6]由闭合电路欧姆定律
    因为E<1V,且内电阻约几千欧,故电路中总电流小于1mA,若选用最小刻度0.02A的电流表,示数几乎始终为零,无法测得有用数据,故不用电流表。又由于
    若选用滑动变阻器滑则R远小于r,将导致外电压几乎始终为零,无法测得有用数据,故不用滑动变阻器,改用电阻箱,采用伏阻法来测量电源电动势和内阻,选取的器材有电压表、电阻箱、电键及导线若干。
    19. 如图,与水平面夹角θ =37°的斜面与半径R=0.4m的光滑圆轨道的最低点B圆滑对接,且固定于竖直平面内。小滑块从斜面上的A点由静止释放,经B点后沿圆轨道运动,通过最高点C时轨道对滑块的弹力恰为零。已知滑块与斜面间动摩擦因数。g 取 10 m/s2,,。求:
    (1)滑块在C点的速度大小;
    (2)A、B两点间的高度差h;
    (3)滑块在BC段的运动过程中,是否存在动能和势能相等的位置?若有,对零势能面的选取有何要求?
    【答案】(1)2 m/s;(2)1.5 m;(3)有,见解析
    【详解】(1)滑块在C点时,仅由重力提供其做圆周运动的向心力
    可得
    (2)对滑块,从A到C的过程中
    其中
    联立解得
    (3)取B点上方 x 高处为零势能面,设滑块位于B点上方y高度时动能和势能相等,则有
    滑块在BC段运动过程中,只有重力做功,机械能守恒。则有
    又,滑块位于BC间,则有
    可得
    (i)若取B点上方0.6m到B点下方 1 m 范围内任意高度零势能面,在BC间存在某位置滑块动能与势能相等;
    (ii)若取B点上方0.6m以上或B点下方1m以下某高度为零势能面,在BC间不存在滑块动能与势能相等的位置。
    20. 某电动汽车在刹车过程中,驱动电机在一定条件下会处于发电状态,将车辆的部分动能转化为电能为车载电池充电;同时,为保持刹车的平顺性,除电机的电磁制动外,车辆的液压摩擦制动装置也给车辆提供一部分制动力,该过程的工作原理可简化如图:
    两条间距为l的长直金属导轨AD、AʹDʹ平行固定在同一水平面内,垂直导轨平面存在磁感应强度为B的匀强磁场。长度为l、质量为m的光滑导体棒ab以大小为v0的初速度沿导轨向右减速滑行,运动过程中导体棒与导轨始终垂直且保持良好接触。为使导体棒能以大小为a的加速度做匀减速运动,导体棒始终受到沿导轨向左的液压摩擦制动力F。导轨左端AAʹ间串联一升压充电模块M与电键K,模块M可视为等效阻值可变的恒定功率负载。当高于或等于Us时电键K闭合,模块可自动调整其等效阻值,使模块输入功率恒为P,而当低于Us时电键K自动断开,充电模块停止工作。空气阻力、导体棒电阻与导轨电阻均可忽略不计。
    (1)为使充电模块工作,导体棒减速滑行的初速v0至少应为多大?
    (2)求导体棒以上述v0运动时,流过导体棒电流I的大小方向;
    (3)求导体棒从上述v0减速到零的过程中,液压摩擦制动力F随时间t变化的关系,并画出相应的F – t图;
    (4)简述导体棒从上述v0减速到零的过程中,导体棒上做功与能量转化的关系。
    【答案】(1);(2)I =,方向由b向a;(3)见解析,图见解析;(4)见解析
    【详解】(1)导体棒切割磁感线运动产生感应电动势
    由于导轨与导体棒电阻可忽略不计
    当时充电模块工作,则有
    可得
    故导体棒减速滑行的初速v0至少应为。
    (2)模块输入功率

    由右手定则判断,电流方向由b向a。
    (3)当时,导体棒所受安培力
    方向沿导轨向左;
    导体棒在安培力FA与液压摩擦制动力F的共同作用下匀减速直线运动,则有
    可得
    ()
    当时,导体棒仅在液压摩擦制动力 F 作用下匀减速直线运动,则有
    ()
    F – t图像如图
    (4)导体棒的动能(或机械能)共减少,其中通过克服安培力FA做功转化为电能,剩余通过克服液压摩擦制动力F做功转化为内能。E
    Ep
    Ek
    ΔE电
    WG
    W电
    Wf
    A
    5.5 J
    − 3 J
    8.5 J
    _____
    _____
    2 J
    ____
    B
    7 J
    2 J
    ___
    E
    Ep
    Ek
    ΔE电
    WG
    W电
    Wf
    A
    5.5 J
    − 3 J
    85 J
    _____
    _____
    2 J
    ____
    B
    7 J
    2 J
    ___
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