东北三省精准教学联盟2024-2025学年高三下学期3月联考物理试卷（原卷版+解析版）

这是一份东北三省精准教学联盟2024-2025学年高三下学期3月联考物理试卷（原卷版+解析版），共26页。试卷主要包含了4s相遇等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 物理学公式不但反映了物理量之间关系，也反映了物理量单位之间的关系，高中阶段常见的力的单位N，能量的单位J，电压的单位V，磁通量的单位Wb，都可以用国际单位制中的基本单位来表示，下列关系正确的是（ ）
A. B.
C. D.
2. 如图甲所示，一束复色光经玻璃砖折射后分成a、b两束单色光。用b光照射光电管时，电流表有示数，如图乙所示，若使电流表的示数增大，可以采取的措施是（ ）
A. 增加b光的照射时间B. 增强b光的光照强度
C. 将滑动变阻器的滑片向左移动D. 换用相同光照强度的a光照射
3. 在东北，立秋后晒干菜是一种习俗。如图所示，室外固定一个用于晒干菜折形杆MNP，其由水平直杆MN和倾斜直杆NP相连而成。一轻绳一端固定在M点，另一端Q与PN相连，轻绳上用光滑的挂钩悬挂干菜，干菜处于静止状态。现将轻绳的Q端从图示位置开始沿折形杆缓慢移动到MN的中点，则此过程中轻绳中的张力将（ ）
A. 一直增大B. 一直减小C. 先增大后减小D. 先减小后增大
4. 海盗船是一种在竖直面内往复摆动的游乐项目。如图所示，在满载的海盗船上，甲同学乘坐的位置比乙同学更靠近船头，甲、乙两名同学的质量相等且远小于海盗船的质量，在海盗船无动力运行过程中忽略海盗船与承重结构连接处的摩擦，海盗船可看作圆弧模型，其静止时的最低点为O点，下列说法正确的是（ ）
A. 甲同学的最大线速度比乙同学大
B. 甲同学的最大角速度比乙同学大
C. 乙同学的最大向心力比甲同学大
D. 乙同学对座椅的最大压力比甲同学大
5. 人造卫星甲、乙绕地球公转的轨道半径分别为和，绕地球公转的角速度分别为和，若人造卫星绕地球的运动均可视为匀速圆周运动，则下列关系正确的是（ ）
A. B.
C. D.
6. 如图所示，55匝的矩形导线框ABCD处于磁感应强度大小的水平匀强磁场中，线框面积，电阻不计。矩形线框与电阻R、理想变压器的原线圈串联，变压器的副线圈线接入一只“220V 60W”的灯泡，变压器原、副线圈匝数比，当线框绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动时，灯泡正常发光。则（ ）
A. 电阻R阻值为90Ω
B. 电阻R的功率为60W
C. 图示时刻CD边电流的方向由C到D
D. 从图示位置转过30°时开始计时，线框产生电动势的瞬时值表达式为
7. 在x轴上x=0和x=1m处固定两个点电荷，电荷量分别为4q和-q（q>0），已知点电荷在空间各点的电势φ可由计算，r为各点到点电荷的距离，k为静电力常量。电子带电量为-e，质量为m，下列说法正确的是（ ）
A. 轴上处的电场强度为零
B. 轴上x=2m处电势为零
C. 在轴上处，由静止释放电子，电子只在电场力作用下可以沿x轴运动到无穷远处
D. 在轴上处，由静止释放电子，电子只在电场力作用下获得的最大速度为
8. 甲、乙两车在一平直公路上同向行驶，t=0时刻，乙位于甲的前方处。从t=0时刻开始计时，它们的速度v随时间t变化的图像如图所示，在整个运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 甲车加速度大小是乙车加速度大小的2倍
B. 0~2s内，甲、乙两车的距离越来越大
C. 若甲、乙两车能够相遇2次，则
D. 若甲、乙两车恰好不相遇，则
9. 如图甲所示，鱼洗是我国珍贵的古代文物，具有很高的科学价值、历史价值和艺术价值。有节奏地摩擦鱼洗双耳，振动产生的两列波相向传播，在水面上叠加，可以看到盆内水波荡漾，甚至喷出水柱。图乙鱼洗双耳对应的波源位置，分别为，，振动频率为5Hz，发出两列沿x轴方向的水波相向传播，某时刻波形图如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 盆内水花四溅的原因是水波的衍射现象
B. 两列波经过t0.4s相遇
C. 两波源起振方向相同
D. x=16cm处的点可能喷出水柱
10. 如图所示，平面直角坐标系第一象限存在与坐标平面垂直的匀强磁场B，x轴、y轴为磁场边界。一束速度大小各不相同的电子从y轴上的A点不断射入磁场区域，射入时的速度方向与y轴负方向夹角均为，，下列说法正确的是（ ）
A. 从x轴上不同位置射出磁场的电子，射出时速度方向相同
B. 电子能到达y轴区域的长度是能到达x正半轴区域长度的倍
C. 第一象限有电子经过区域的面积为
D. 若，则x正半轴上有电子射出区域的长度变大
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 弹弓是一种游戏工具。由弓架、皮筋、皮兜三部分组成，传统弹弓一般用树木的枝桠制作，“丫”字形枝桠两端系上皮筋，皮筋中段系上一包裹弹丸的皮兜，如图所示。皮筋的回弹能给弹丸提供一个很大的初速度，某同学想探究一下弹丸获得的速度与皮筋形变量之间的关系，设计了如下实验：
（1）将光电门固定在气垫导轨上，放置带有遮光条的滑块，调节气垫导轨至水平状态。
（2）皮筋的左端系在滑块上，右端固定在气垫导轨上，记录皮筋原长时小车的位置P。
（3）将滑块向左拉到某一位置Q，测出PQ间距离x。由静止释放滑块，记录滑块通过光电门的挡光时间t，遮光条的宽度为d。则滑块获得的速度为______。
（4）改变Q的位置，记录多组PQ间距离x和滑块通过光电门的挡光时间t的数据，绘制表格并算出滑块的速度v，根据数据分析，滑块速度与皮筋形变量的关系为______（填“”“”“”或“无法判断”）。
（5）实际应用中影响弹丸获得速度大小的主要因素，除了皮筋的形变量外还与______有关。
12. 某同学要将一满偏电流为1mA的电流表改装成量程为10V的电压表。
（1）使用多用电表测得该电流表的内阻为300Ω，若要完成改装，应将一阻值R=______Ω的定值电阻与电流表串联。
（2）改装后的电压表需利用一标准电压表对其进行校准，如图甲所示，闭合开关，调节滑动变阻器，当标准电压表示数为10V时，改装后的电压表显示9.9V。若想把示数调节到与标准电压表相同，应在定值电阻上（ ）
A. 串联一个小电阻B. 串联一个大电阻
C. 并联一个小电阻D. 并联一个大电阻
（3）如图乙所示，两个阻值较大的定值电阻、串联接入电压恒为U=12V的电源，已知，，用校准后的电压表测两端电压时，电压表的示数为=______V；测两端电压时，电压表的示数为。若假设用理想电压表分别测量、的电压，示数为和，则______（填“大于”“等于”或“小于”）。
13. 某校物理课外小组进行了如下实验，将一个足够长粗细均匀的导热玻璃管，开口向下竖直放置。管内有一段长度为15cm的水银柱，封闭着一段长为20cm的空气柱。如图所示，环境温度恒为7℃，大气压强为75cmHg，重力加速度g为。将玻璃管绕管口顺时针缓慢旋转90°，使其开口水平向左。若要使封闭的空气柱长度仍为20cm，0℃=273K。可采用下列两种方式：
（1）若给空气柱加热，则加热后温度为多少摄氏度？
（2）若使玻璃管向右做匀加速直线运动，则加速度的大小为多少？
14. 传送带是一种应用广泛的设备，下图是利用传送带运送煤块的示意图，传送带长为L=8m，倾角，以恒定速度沿顺时针方向转动，传送带的上方主动轮最高点与运煤车底板间的竖直高度H=1.8m，与运煤车车厢中心的水平距离x=1.2m。某块煤的质量m=1kg，由传送带底端静止释放，煤块（可视为质点）运动到主动轮的最高点时恰好水平抛出并落在空的车厢中心，在此过程中煤块在传送带上留下5m长的痕迹（已知，，，运煤车底板厚度不计，忽略空气阻力）。求：
（1）煤块在主动轮的最高点水平抛出时的速度大小；
（2）传送带与煤块间的动摩擦因数μ；
（3）由于运送这一煤块，传动带多消耗的电能。
15. 如图，平行光滑金属导轨M、N固定在水平桌面上，导轨间距离L=1m，垂直导轨平面有竖直向下的匀强磁场，以CD为分界线，左边磁感应强度大小为，右边磁感应强度大小为，两导体棒a、b垂直导轨静止放置在分界线左侧，a棒通过绝缘细线与固定点连接，已知a、b棒质量均为m=1kg、长度均为L=1m，电阻分别为，，棒与导轨始终接触良好，导轨电阻不计，导体棒b在水平向右的恒力F作用下由静止开始运动，已知绝缘细线能承受的最大拉力为，且在导体棒b运动过程中能被拉断，分界线右侧导轨足够长，以向右为正方向。
（1）求细线被拉断时导体棒b的速度大小。
（2）若细线被拉断时撤去导体棒b受到的水平拉力F，求导体棒a经过分界线CD位置时速度可能达到的最大值。
（3）在（2）情况中导体棒a经过分界线CD位置时速度最大情况下，求从撤去外力到系统稳定过程中导体棒a中产生的焦耳热。
高三物理
本试卷满分100分，考试时间75分钟。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 物理学公式不但反映了物理量之间的关系，也反映了物理量单位之间的关系，高中阶段常见的力的单位N，能量的单位J，电压的单位V，磁通量的单位Wb，都可以用国际单位制中的基本单位来表示，下列关系正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据
可知
故A错误；
B．根据
可知
故B错误；
C．根据，
可知
故C正确；
D．根据，
可知
故D错误。
故选C。
2. 如图甲所示，一束复色光经玻璃砖折射后分成a、b两束单色光。用b光照射光电管时，电流表有示数，如图乙所示，若使电流表的示数增大，可以采取的措施是（ ）
A. 增加b光的照射时间B. 增强b光的光照强度
C. 将滑动变阻器的滑片向左移动D. 换用相同光照强度的a光照射
【答案】B
【解析】
【详解】A．光电流与光照时间无关，增加b光照射时间不能改变光电流大小，故A错误；
B．增大b光的光照强度，单位时间内逸出的光电子数目增多，则光电流增大，故B正确；
C．滑片向左移动，板间正向电压减小，则光电流减小，故C错误；
D．由题图甲可知玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，则a光频率大于b光频率，用光照强度相同的a光照射，单位时间内逸出的光电子数目减小，则光电流减小，故D错误。
故选B。
3. 在东北，立秋后晒干菜是一种习俗。如图所示，室外固定一个用于晒干菜的折形杆MNP，其由水平直杆MN和倾斜直杆NP相连而成。一轻绳一端固定在M点，另一端Q与PN相连，轻绳上用光滑的挂钩悬挂干菜，干菜处于静止状态。现将轻绳的Q端从图示位置开始沿折形杆缓慢移动到MN的中点，则此过程中轻绳中的张力将（ ）
A. 一直增大B. 一直减小C. 先增大后减小D. 先减小后增大
【答案】B
【解析】
【详解】轻绳上的张力大小F处处相等，设轻绳的总长度为L，Q与M点的水平距离为d，对结点受力分析如图所示
根据几何关系有
竖直方向受力平衡有
Q端从图示位置开始沿折杆缓慢移动到MN的中点的过程中，d逐渐减小，增大，则力F逐渐减小。
故选B。
4. 海盗船是一种在竖直面内往复摆动的游乐项目。如图所示，在满载的海盗船上，甲同学乘坐的位置比乙同学更靠近船头，甲、乙两名同学的质量相等且远小于海盗船的质量，在海盗船无动力运行过程中忽略海盗船与承重结构连接处的摩擦，海盗船可看作圆弧模型，其静止时的最低点为O点，下列说法正确的是（ ）
A. 甲同学的最大线速度比乙同学大
B. 甲同学最大角速度比乙同学大
C. 乙同学的最大向心力比甲同学大
D. 乙同学对座椅的最大压力比甲同学大
【答案】D
【解析】
【详解】AB．视海盗船、甲、乙两名同学是一个整体，任意时刻甲、乙两名同学都有相同的角速度，且运动半径相同，根据
可知甲、乙任意时刻线速度大小相同，故A错误，B错误；
C．甲、乙两名同学的质量相等，根据
可知任意时刻甲、乙的向心力的大小相等，故C错误；
D．海盗船由右向左摆动时，O点到最低点时动能最大，速度最大，此时甲、乙同学在圆周运动轨迹最低点两侧并速度最大，设此时所在位置半径与竖直方向的夹角为，由牛顿第二定律
可得
可知，由于乙同学更靠近最低点，到达相对地面同一位置时乙同学的速度大于甲的速度，所以乙同学受到座椅的最大支持力较大，根据牛顿第三定律可知乙同学对座椅的最大压力较大，故D正确。
故选D。
5. 人造卫星甲、乙绕地球公转的轨道半径分别为和，绕地球公转的角速度分别为和，若人造卫星绕地球的运动均可视为匀速圆周运动，则下列关系正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】卫星绕地球公转，根据万有引力提供向心力可得
可得
联立有
由数学知识可知有
即
可知图像的斜率为
故选A。
6. 如图所示，55匝的矩形导线框ABCD处于磁感应强度大小的水平匀强磁场中，线框面积，电阻不计。矩形线框与电阻R、理想变压器的原线圈串联，变压器的副线圈线接入一只“220V 60W”的灯泡，变压器原、副线圈匝数比，当线框绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动时，灯泡正常发光。则（ ）
A. 电阻R的阻值为90Ω
B. 电阻R的功率为60W
C. 图示时刻CD边电流的方向由C到D
D. 从图示位置转过30°时开始计时，线框产生电动势的瞬时值表达式为
【答案】A
【解析】
【详解】A．线框产生电动势的最大值
则线框中电动势的有效值
灯泡正常发光，则有
由理想变压器的电流规律有
解得
由理想变压器的电压规律有
解得
根据闭合电路欧姆定律有
解得
故A正确；
B．电阻R的功率为
故B错误；
C．由右手定则可知CD中电流方向由D到C，故C错误；
D．从图示位置转过30°时开始计时，线框产生电动势的瞬时值表达式为
故D错误。
故选A。
7. 在x轴上x=0和x=1m处固定两个点电荷，电荷量分别为4q和-q（q>0），已知点电荷在空间各点的电势φ可由计算，r为各点到点电荷的距离，k为静电力常量。电子带电量为-e，质量为m，下列说法正确的是（ ）
A. 轴上处的电场强度为零
B. 轴上x=2m处电势为零
C. 在轴上处，由静止释放电子，电子只在电场力作用下可以沿x轴运动到无穷远处
D. 在轴上处，由静止释放电子，电子只在电场力作用下获得的最大速度为
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据电场强度公式
可知电场强度为零的位置在x=1m的右侧，设其坐标为，则有
解得
故A错误；
B．设电势为零的位置在坐标处，则
或
解得或
故B错误；
C．由B选项分析可知，处电势为零，无穷远处电势为零，由功能关系可知电子可以运动到无穷远处，故C正确；
D．由A选项可知，在-q右侧处也就是处电势最高，由题意可知此处电势为
运动到处动能最大，根据动能定理有
电子只在电场力作用下获得的最大速度为
故D错误。
故选C。
8. 甲、乙两车在一平直公路上同向行驶，t=0时刻，乙位于甲的前方处。从t=0时刻开始计时，它们的速度v随时间t变化的图像如图所示，在整个运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 甲车加速度大小是乙车加速度大小的2倍
B. 0~2s内，甲、乙两车的距离越来越大
C. 若甲、乙两车能够相遇2次，则
D. 若甲、乙两车恰好不相遇，则
【答案】AC
【解析】
【详解】A．图像的斜率表示加速度，甲车的加速度
乙车的加速度
所以甲车加速度大小是乙车加速度大小的2倍，A正确；
B．由于甲、乙两车初始距离未知，若0~2s内甲、乙两车未相遇或在2s末相遇，甲、乙两车的间距变小，若0~2s内甲、乙两车相遇，甲、乙两车的间距先变小后变大，B错误；
D．根据题图则有，
若，解得t=2s，v=1m/s
此时应为
所以恰好不相遇，D错误；
C．共速后乙车比甲车多走
所以时，甲、乙两车能够相遇2次，C正确。
故选AC。
9. 如图甲所示，鱼洗是我国珍贵的古代文物，具有很高的科学价值、历史价值和艺术价值。有节奏地摩擦鱼洗双耳，振动产生的两列波相向传播，在水面上叠加，可以看到盆内水波荡漾，甚至喷出水柱。图乙鱼洗双耳对应的波源位置，分别为，，振动频率为5Hz，发出两列沿x轴方向的水波相向传播，某时刻波形图如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 盆内水花四溅的原因是水波的衍射现象
B. 两列波经过t0.4s相遇
C. 两波源起振方向相同
D. x=16cm处的点可能喷出水柱
【答案】CD
【解析】
【详解】A．两列波在盆内互相叠加时水花四溅，为干涉现象，不是衍射现象，故A错误；
B．波的传播速度
两列波相遇需要的时间为
故B错误；
C．根据同侧法可知两列波起振方向都向下，所以起振方向相同，故C正确；
D．两列波的波源到x16cm处的质点的波程差为0，所以x16cm处的点是振动加强点，振幅最大，可能喷出水柱，故D正确。
故选CD。
10. 如图所示，平面直角坐标系第一象限存在与坐标平面垂直的匀强磁场B，x轴、y轴为磁场边界。一束速度大小各不相同的电子从y轴上的A点不断射入磁场区域，射入时的速度方向与y轴负方向夹角均为，，下列说法正确的是（ ）
A. 从x轴上不同位置射出磁场的电子，射出时速度方向相同
B. 电子能到达y轴区域的长度是能到达x正半轴区域长度的倍
C. 第一象限有电子经过区域的面积为
D. 若，则x正半轴上有电子射出区域的长度变大
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．电子速度大小不同，所以运动轨迹的半径不相同，根据几何关系可知，从x轴上不同位置射出磁场的电子在磁场中的偏转角不同，射出时速度方向不同，故A错误；
B．如图所示
电子能到达y轴的临界情况是，电子的运动轨迹与x轴相切，设切点为E，此时电子到达y轴上的H点，则电子能到达y轴区域的长度是线段AH的长度，能到达x轴区域的长度是线段FE的长度，由几何关系可知，
解得
故B正确；
C．由上述分析可知，电子在第一象限能经过的区域面积为五边形AHCEF的面积和以C为圆心、EH为优弧的扇形的面积之和，又，
根据几何关系有
解得
故该面积
故C正确；
D．若，设此时临界圆的半径为，根据几何关系有
解得
则此时
又
可得此时x轴上有电子射出的区域长度
故D正确。
故选BCD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 弹弓是一种游戏工具。由弓架、皮筋、皮兜三部分组成，传统弹弓一般用树木的枝桠制作，“丫”字形枝桠两端系上皮筋，皮筋中段系上一包裹弹丸的皮兜，如图所示。皮筋的回弹能给弹丸提供一个很大的初速度，某同学想探究一下弹丸获得的速度与皮筋形变量之间的关系，设计了如下实验：
（1）将光电门固定在气垫导轨上，放置带有遮光条的滑块，调节气垫导轨至水平状态。
（2）皮筋的左端系在滑块上，右端固定在气垫导轨上，记录皮筋原长时小车的位置P。
（3）将滑块向左拉到某一位置Q，测出PQ间距离x。由静止释放滑块，记录滑块通过光电门的挡光时间t，遮光条的宽度为d。则滑块获得的速度为______。
（4）改变Q的位置，记录多组PQ间距离x和滑块通过光电门的挡光时间t的数据，绘制表格并算出滑块的速度v，根据数据分析，滑块速度与皮筋形变量的关系为______（填“”“”“”或“无法判断”）。
（5）实际应用中影响弹丸获得速度大小的主要因素，除了皮筋的形变量外还与______有关。
【答案】 ①. ②. ③. 弹丸的质量
【解析】
【详解】（3）[1]滑块通过光电门时的速度为。
（4）[2]从表格的数据可知看出速度与的比值在误差允许的范围内近似相等，可以推断出滑块获得的速度v与皮筋形变量x的关系为正比关系，所以选。
（5）[3]皮筋对弹丸做的功等于弹丸获得的动能，根据动能定理
所以最大速度还与弹丸质量有关。
12. 某同学要将一满偏电流为1mA的电流表改装成量程为10V的电压表。
（1）使用多用电表测得该电流表的内阻为300Ω，若要完成改装，应将一阻值R=______Ω的定值电阻与电流表串联。
（2）改装后的电压表需利用一标准电压表对其进行校准，如图甲所示，闭合开关，调节滑动变阻器，当标准电压表示数为10V时，改装后的电压表显示9.9V。若想把示数调节到与标准电压表相同，应在定值电阻上（ ）
A. 串联一个小电阻B. 串联一个大电阻
C. 并联一个小电阻D. 并联一个大电阻
（3）如图乙所示，两个阻值较大的定值电阻、串联接入电压恒为U=12V的电源，已知，，用校准后的电压表测两端电压时，电压表的示数为=______V；测两端电压时，电压表的示数为。若假设用理想电压表分别测量、的电压，示数为和，则______（填“大于”“等于”或“小于”）。
【答案】（1）9700
（2）D （3） ①. 6 ②. 等于
【解析】
【小问1详解】
要串联的电阻
【小问2详解】
因为串联分压，串联电阻越大分压越多，改装后读数小，说明串联的电阻R过大，需要稍微增大电流，因此需要并联大电阻，D正确。
【小问3详解】
[1][2]校准后的电压表内阻，测量两端电压时，则与改装后的电压表并联的电阻
根据欧姆定律可得
代入数据可得
测量两端电压时，则与改装后的电压表并联的电阻
根据部分电路欧姆定律可得
代入数据可得
理想电压表测两端电压时示数为
理想电压表测两端电压时示数为
所以有
13. 某校物理课外小组进行了如下实验，将一个足够长的粗细均匀的导热玻璃管，开口向下竖直放置。管内有一段长度为15cm的水银柱，封闭着一段长为20cm的空气柱。如图所示，环境温度恒为7℃，大气压强为75cmHg，重力加速度g为。将玻璃管绕管口顺时针缓慢旋转90°，使其开口水平向左。若要使封闭的空气柱长度仍为20cm，0℃=273K。可采用下列两种方式：
（1）若给空气柱加热，则加热后温度为多少摄氏度？
（2）若使玻璃管向右做匀加速直线运动，则加速度的大小为多少？
【答案】（1）77 （2）
【解析】
【小问1详解】
初始状态有，
将玻璃管绕管口顺时针缓慢旋转90°时有，
根据查理定律有
解得
即
【小问2详解】
设管内水银的质量为m，初始竖直放置时有
转过90度后，加速度为a，根据牛顿第二定律有
体积温度均不变，则压强不变，解得
14. 传送带是一种应用广泛的设备，下图是利用传送带运送煤块的示意图，传送带长为L=8m，倾角，以恒定速度沿顺时针方向转动，传送带的上方主动轮最高点与运煤车底板间的竖直高度H=1.8m，与运煤车车厢中心的水平距离x=1.2m。某块煤的质量m=1kg，由传送带底端静止释放，煤块（可视为质点）运动到主动轮的最高点时恰好水平抛出并落在空的车厢中心，在此过程中煤块在传送带上留下5m长的痕迹（已知，，，运煤车底板厚度不计，忽略空气阻力）。求：
（1）煤块在主动轮的最高点水平抛出时的速度大小；
（2）传送带与煤块间的动摩擦因数μ；
（3）由于运送这一煤块，传动带多消耗的电能。
【答案】（1）2m/s
（2）0.8 （3）82J
【解析】
【小问1详解】
煤块在主动轮的最高点水平抛出，在竖直方向有
在水平方向有
联立可得
【小问2详解】
煤块在倾斜传送带上做匀加速直线运动直到与传送带共速这段过程，有
这段时间传送带运动的位移
传送带与煤块间的相对位移大小等于煤块在传送带上留下的痕迹长度，则有
对煤块，根据牛顿第二定律则有
解得，
【小问3详解】
由于
所以煤块先匀加速直线运动后匀速直线运动
传送带与煤块间因摩擦产生的热量
由于运送这一煤块，传动带多消耗的电能
解得
15. 如图，平行光滑金属导轨M、N固定在水平桌面上，导轨间距离L=1m，垂直导轨平面有竖直向下的匀强磁场，以CD为分界线，左边磁感应强度大小为，右边磁感应强度大小为，两导体棒a、b垂直导轨静止放置在分界线左侧，a棒通过绝缘细线与固定点连接，已知a、b棒质量均为m=1kg、长度均为L=1m，电阻分别为，，棒与导轨始终接触良好，导轨电阻不计，导体棒b在水平向右的恒力F作用下由静止开始运动，已知绝缘细线能承受的最大拉力为，且在导体棒b运动过程中能被拉断，分界线右侧导轨足够长，以向右为正方向。
（1）求细线被拉断时导体棒b的速度大小。
（2）若细线被拉断时撤去导体棒b受到的水平拉力F，求导体棒a经过分界线CD位置时速度可能达到的最大值。
（3）在（2）情况中导体棒a经过分界线CD位置时速度最大情况下，求从撤去外力到系统稳定过程中导体棒a中产生的焦耳热。
【答案】（1）5m/s或10m/s
（2）4m/s （3）5.6J
【解析】
【小问1详解】
细线被拉断时对a分析，则有
a棒受安培力为
根据闭合电路欧姆定律有
若拉断时导体棒b在分界线左侧，导体棒b产生的感应电动势
代入数据得
若拉断时导体棒b在分界线右侧，导体棒b产生的感应电动势
代入数据得
【小问2详解】
根据题意分析可知，最大值对应细线被拉断时导体棒b在分界线右侧，且导体棒a在分界线左侧能两者整体受力平衡的情况
对导体棒a列动量定理有
对导体棒b列动量定理有
速度达到最大值时两棒产生的感应电动势相等，则有
联立可得，
【小问3详解】
导体棒a经过分界线位置时速度最大的情况下，滑到右侧后a、b棒组成的系统动量守恒，则有
系统稳定过程回路产生的焦耳热为
其中
解得
形变量x（cm）
2
4
6
8
10
12
遮光时间t（ms）
3.32
1.60
1.11
0.84
0.67
0.56
速度v（m/s）
2.97
6.12
9.01
11.85
15.01
17.99
8.82
37.45
81.18
140.42
225.30
323.64
形变量x（cm）
2
4
6
8
10
12
遮光时间t（ms）
3.32
1.60
1.11
0.84
0.67
0.56
速度v（m/s）
2.97
6.12
9.01
11.85
15.01
17.99
8.82
37.45
81.18
140.42
225.30
323.64