2025年高考押题预测卷：物理（浙江卷02）（解析版）

这是一份2025年高考押题预测卷：物理（浙江卷02）（解析版），共23页。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
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
选择题部分
一、选择题Ⅰ(本题共10小题,每小题3分,共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1．一定质量理想气体的状态方程为，常量的单位用国际单位制基本单位可表示为（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【详解】根据，则，可得常量的单位用国际单位制基本单位可表示为
故选A。
2．[原创题]如图为小米SU7 Ultra新能源汽车的宣传页上所标示的该车的部分性能参数, 其零百加速（从静止加速到100km/h）时间为1.98秒，设计最高时速可达到350公里，则（ ）
A．研究该车零百加速时，可以将其看成质点
B．研究该车零百加速过程中，其惯性随车速增加而增加
C．该车从静止加速到100km/h过程中，位移大于100m
D．该车的最高时速350km/h是指瞬时速度
【答案】A
【详解】A．研究其加速运动，汽车的大小和形状可以忽略，可将其视为质点，A正确；
B．惯性是物体的固有属性，只与质量有关，与速度无关，B错误；
C．匀加速情况下位移 ，计算得s≈26.5m，远小于100米，C错误；
D．最高时速350km/h是指汽车能达到的最大瞬时速度，D错误。
故选A。
3．在江南水乡，撑篙行舟是一种传统的水上交通方式。如图所示，船夫使用一根竹篙倾斜撑向河底，就能让船夫和小船一起缓慢向右运动离岸。小船缓慢离岸的过程中，竹篙对河底力的作用点不变，对该过程分析正确的是（ ）
A．竹篙对河底做正功B．小船受到的合力向左
C．小船受到船夫的摩擦力向右D．船夫受到小船的支持力的冲量为零
【答案】C
【详解】A．竹篙对河底有力的作用，但河底在这个力的方向上没有发生位移，所以竹篙对河底不做功，故A 错误；
B．因为小船缓慢向右运动，处于平衡状态，根据平衡条件，物体处于平衡状态时合力为零，所以小船受到的合力为零，故B 错误；
C．船夫和小船一起缓慢向右运动，船夫相对小船有向右的运动趋势，所以小船对船夫的摩擦力向左，根据牛顿第三定律可知，小船受到船夫的摩擦力向右，故C正确；
D．根据，因船夫受到小船的支持力不零，运动的时间也不为零，故船夫受到小船的支持力的冲量不为零，故D错误。
故选C。
4．[新情境改编，源自教材最后课题研究]用人们散步时并不觉得空气有阻力，但跑步时就会明显感觉迎面有风阻挡。这些经验说明，空气阻力的大小跟物体在空气中运动的速率有关。用如图所示的装置做课题研究发现：球形物体所受空气阻力的大小跟它运动的速率成正比。当气球和重物由静止释放，在一起竖直下落的过程中，其速率、加速度的大小和运动的时间之间的关系图像，下列可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【详解】以气球和重物为对象，根据牛顿第二定律可得，又，联立可得，可知气球和重物由静止释放，随着速度的增大，加速度逐渐减小，气球和重物做加速度逐渐减小的加速运动，则图像的切线斜率逐渐减小；图像为一条斜率为负的倾斜直线。
故选A。
5．[新情境]如图所示，用平行光从侧面照射一个做匀速圆周运动的小球，它在光屏上的影子将做简谐运动。若从某时刻开始计时，测得影子偏离平衡位置的位移随时间变化的关系为，则小球的加速度大小为（ ）
A．B．C．D．
【答案】D
【详解】根据影子偏离平衡位置的位移随时间变化的关系为，可知小球做匀速圆周运动的半径为，小球做匀速圆周运动的角速度为；则小球的加速度大小为
故选D。
6．[科技前沿]2025年1月20日，我国自主设计全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造了新的世界记录，实现了1亿摄氏度稳态长脉冲高约束模等离子体运行1066秒。该装置中的核反应方程为，其中可以用中子轰击得到，下列说法正确的是（ ）
A．该核反应方程中是质子
B．该核反应满足电荷数守恒和质量守恒
C．的比结合能大于的比结合能
D．用中子轰击还能得到，该反应属于核聚变
【答案】C
【详解】A．由质量数和电荷数守恒得X的电荷数为0，质量数为1，所以X为中子，故A错误；
B．核反应满足电荷数守恒，但由于核反应过程中有质量亏损，会以能量的形式释放出来，所以不满足质量守恒，而是满足质量数守恒，故B错误；
C．生成物比反应物更加稳定，所以的比结合能大于的比结合能，故C正确；
D．用中子轰击的反应属于人工核转变，核聚变是质量较小的核结合成质量较大的核的反应，故D错误。
故选C。
7．[新情境]在天文学上，太阳的半径、体积、质量和密度都是常用的物理量，利用小孔成像原理和万有引力定律，可以简捷的估算太阳的密度。如图，在地面上某处，取一个长的圆筒，在其一端封上厚纸，中间扎直径为1mm的圆孔，另一端封上一张画有同心圆的薄白纸，最小圆的半径为2.0mm，相邻同心圆的半径相差0.5mm，当作测量尺度；再用目镜（放大镜）进行观察。把小孔正对着太阳，调整圆筒的方向，使在另一端的薄白纸上可以看到一个圆形光斑，这就是太阳的实像。为了使观察效果明显，可在圆筒的观测端蒙上遮光布，形成暗室。若测得光斑的半径为（小于圆筒半径），试根据以上数据估算太阳的密度为（ ）（已知：，一年约为，取）
A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】设太阳质量为M、半径为R、体积为V、平均密度为ρ，地球质量为m、日地距离为r，由万有引力定律和牛顿运动定律可以知道，，由图中的几何关系可近似得到 ，联立计算得，代入数据得ρ≈1.4×103kg/m3
故选B。
8．[新情境]生物电是细胞或组织在生命活动中产生的电现象，安静状态下细胞膜存在静息电位，其机理为钾离子K+从膜内流向膜外后，导致细胞膜内侧与外侧存在电势差。安静状态下膜内外两侧电势呈现外正内负，电荷分布如图所示。下列说法正确的是（ ）

A．静息电位Uab为正
B．K+在a点电势能大于在b点电势能
C．K+外流过程中，电场力对K+做负功
D．安静状态下，将灵敏电流计的两极分别插入膜内和膜外后，指针不偏转
【答案】C
【详解】AB．静息电位Uab为负，因为b点周围有很多正电荷，电势高，a点周围有很多负电荷，电势低，所以Uab为负，K+带正电，在电势高的地方电势能大，故AB错误；
C．K+外流过程中，克服电场力做功，电场力对K+做负功，故C正确；
D．安静状态下，将灵敏电流计的两极分别插入膜内和膜外后，因为膜内和膜存在电势差，电荷发生定向移动，指针发生偏转，故D错误。
故选C。
9．图甲为风力发电的简易模型，绕有线圈的形铁芯开口处装有磁铁，风叶转动时带动磁铁一起转动，从而使铁芯中磁通量发生变化。当风叶匀速转动时，发电机输出电压视为正弦式交流电。发电机与一变压器的原线圈相连，变压器原、副线圈匝数比为，当风速为某一恒定值时，变压器原线圈两端的电压随时间变化的关系图像如图乙所示。此时，若风速减小，导致风叶转速变为原来的，此过程中小灯泡阻值不变，所有线圈均为理想线圈，不计内阻。则下列说法中正确的是（ ）
A．变压器原线圈电压的瞬时值表达式变为
B．电压表V2的示数为
C．小灯泡的功率变为原来的
D．发电机产生的交变电流的周期变为
【答案】D
【详解】A．根据题意，结合题图可得变化前得，周期，所以角速度，解得，故变压器原线圈电压的瞬时值表达式变为，根据可知变化之后，，，故，故A答案错误；
B．电压表的示数为副线圈的有效值，根据变压器电压关系，又由，解得电压表V2的示数为，故B答案错误；
C．若风速减小，导致风叶转速变为原来的，则根据，可知灯泡两端电压也变为原来的，根据，得灯泡的功率变为原来的，故C答案错误；
D．根据转速与角速度的关系，又，故转速变为原来的，周期变为0.04s。
故选D。
10．[新情境]一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝，相距为，直径均为，折射率为。下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至下端面，测量前先调节光纤内光路，使得从下端面出射的光与竖直方向的夹角达到最大。被测物体自上而下微小移动，使下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，被测物体下移的距离为（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】由题意可知当光在两侧刚好发生全反射时从M下端面出射的光与竖直方向夹角最大，设光在M下端发生折射时，入射光线与竖直方向的偏角为α，如图
此时，可得，又，可得，则，根据题意要使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，光路图如图所示
由几何关系可得，，联立，解得
故选C。
二、选择题Ⅱ(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11．下列关于来自课本的四幅插图的描述符合事实的是（ ）

A．如图甲所示为应变片测力原理图，当自由端施力变大时，上表面应变片的电阻也变大
B．如图乙为某分子在的速率分布图像，当温度升高时各速率区间分子数占总分子数的百分比都将增加
C．如图丙为方解石的双折射现象，该现象说明方解石晶体具有各向异性
D．如图丁为核反应堆的原理图，其中镉棒的作用是将裂变过程中的快中子变成慢中子
【答案】AC
【详解】A．当应变片在其弹性极限内受外力拉伸时，其不会被拉断或产生永久变形而会变窄变长，这种形变导致了其端电阻变大。相反，当一个导体被压缩后会变宽变短，这种形变导致了其端电阻变小，A正确；
B．当温度升高时，平均分子速率变大，但是不会各速率区间分子数占总分子数的百分比都增加，B错误；
C．双折射是光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光而沿不同方向折射的现象，方解石的双折射现象，该现象说明方解石晶体具有各向异性，C正确；
D．图丁中镉棒的作用是吸收中子，从而影响链式反应速度，D错误。
故选AC。
12．[新情境]算盘是中国古老的计算工具，承载着我国古代劳动人民的智慧结晶和悠远文明。算盘一般由框、梁、档和算珠组成，中心带孔的相同算珠可在档上滑动，使用前算珠需要归零。若一水平放置的算盘中分别有一颗上珠和一颗顶珠未在归零位置，上珠靠梁，顶珠与框相隔，上珠与顶珠相隔，如图甲所示。现用手指将上珠以一定初速度拨出，一段时间后，上珠与顶珠发生正碰（碰撞时间极短），整个过程，上珠运动的图像如图乙所示。已知算珠与档之间的动摩擦因数处处相同，重力加速度大小为。下列说法正确的是（ ）
A．算珠与档之间的动摩擦因数为0.2
B．上珠从拨出到停下所用时间为0.2s
C．上珠与顶珠发生的碰撞是弹性碰撞
D．顶珠碰撞后恰好能运动至归零位置
【答案】AD
【详解】A．研究上珠从拨出至与顶珠碰撞前的运动过程，根据运动学公式，得，故A正确；
B．上珠从拨出到停下所用时间为，故B错误；
C．由图像知，上珠碰撞前的速度，碰撞后的速度，根据动量守恒定律有，得碰撞后顶珠的速度，因，故碰撞前、后机械能有损失，该碰撞不是弹性碰撞，故C错误；
D．碰撞后顶珠做匀减速直线运动，则碰撞后顶珠恰好能运动至归零位置，故D正确。
故选AD。
13．[新情境]如图所示，质量相等的小球和点光源，分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水平杆上，间距为l，竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为2l，小球和光源做小振幅运动时，在观测屏上可观测小球影子的运动。以竖直向上为正方向，小球和光源的振动图像如图2所示，则（ ）
A．光源与小球振动的相位差为
B．光源从初始状态回到平衡位置的时间为0.75s
C．影子振动的初相位为
D．影子的最大速度
【答案】CD
【详解】A．设小球的振动方程，光源的振动方程，当时，则，，所以，则光源与小球振动的相位差为，故A错误；
B．光源的振动方程，，即，光源从初始状态回到平衡位置，即，可知光源从初始状态回到平衡位置的时间是多个值，0.75s，1.75s等均可，故B错误；
C．小球的振动方程，光源的振动方程，影子是光源发出的光被小球遮挡后，在屏上留下的阴影，取影子某一时刻的位置
根据几何关系，得影子的振动方程，当时，即，所以，故C正确；
D．对于，设振幅，根据能量守恒，根据图2，周期，又，联立得，故D正确。
故选CD。
非选择题部分
三、非选择题(本题共5小题，共58分)
14、实验题(I、ⅡI、ⅢI三题共14分)
14-Ⅰ．（5分）一实验小组用图甲所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，图乙是某次实验获取的一段纸带，图丙为其中三个计数点放大图。纸带上已标出6个连续的计数点，相邻两个计数点间还有4个点迹，已知打点计时器的打点周期是。
(1)本次实验选择的电火花计时器所用的电源应为图________（选填“A”、“B”或“C”）中的电源。
A． B． C．
(2)该实验过程中，下列操作正确的是_______。
A．先释放小车，再接通电源
B．平衡阻力时，小车需要连上纸带
C．调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行
(3)根据图丙可计算出小车的加速度大小为 （计算结果保留两位有效数字）。
(4)另一实验小组利用如图装置来做“探究加速度与力、质量的关系”实验，通过测量小车1和小车2的位移来比较他们的加速度，则本实验方案需保证两小车运动的 相同，若用刻度尺量出小车1、2发生的位移大小分别为、，可知小车1、2的加速度大小之比 。
【答案】(1)C （1分） (2)B （1分） (3) 0.96/0.95/0.97 （1分） (4) 时间 （1分） （1分）
【详解】（1）电火花打点计时器适用220V交流电源。
故选C。
（2）A．为了充分利用纸带，应先接通电源，后释放小车，故A错误；
B．平衡摩擦力时，不能将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上，但要拖着穿过打点计时器的纸带，轻推小车，若小车能够做匀速直线运动，摩擦力得到平衡，故B正确；
C．为了使小车所受合外力恒定，调节滑轮高度使细绳与长木板平行，故C错误。
故选B。
（3）根据题意可知纸带上相邻计数点时间间隔，根据逐差法可得加速度
（4）[1]根据位移时间关系可知通过测量小车1和小车2的位移来比较他们的加速度，则本实验方案需保证两小车运动的时间相同；
[2]根据以上分析可知用刻度尺量出小车1、2发生的位移大小分别为、，可知小车1、2的加速度大小之比
14-Ⅱ．（2分）某学习小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。
(1)学习小组中小明先将图1中的零件组装成图2中的变压器，再将原线圈接在交流电源上，之后再将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈输出电压U2随时间t变化的图像如图3所示，在保证安全的前提下，小明可能在t1-t2时间内进行的操作是 _____________；
A．减少了原线圈的匝数B．拔掉了变压器铁芯
C．减小了交流电源的频率D．增大了原线圈的输入电压
(2)学习小组中的小文在实验室中找到了一只标有“220V/11V”的变压器，如图所示。他看到这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、b引线比c、d引线粗。在没有相应的说明书情况下，他应该把引线 接交流“220 V”（选填“a、b”或“c、d”）。
【答案】(1) B （1分） (2) c、d （1分）
【详解】（1）实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是控制变量法。
故选A。
（2）AD．由图知，t1时刻前的电压值大于t2时刻后的电压值，可知副线圈输出电压U2减小；根据
若减少了原线圈的匝数，则副线圈输出电压U2增大；若增大了原线圈的输入电压，则副线圈输出电压U2增大；故AD错误；
B．拔掉了变压器铁芯Q，副线圈磁通量减小，则输出电压U2减小，故B正确；
C．只减小交流电源的频率，不能改变副线圈输出电压U2，故C错误。
故选B。
（3）理想变压器的输入功率等于输出功率，因为是降压变压器，所以副线圈的电压小于原线圈的电压，而功率又相等，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，为了减少功率损失，根据电阻定律可知副线圈应用较粗的铜导线绕制，故应将较细的线圈作为原线圈，他应该把引线c、d接交流“220 V”。
14-Ⅲ．（7分）小明在实验室找到一个可调内阻的电池，想自己动手探究电池内、外电压的关系。可调内阻电池由电池槽，正、负极板，探针，气室，打气筒等构成，如图甲所示。电池槽中间有一条电解质溶液通道，缓慢推动打气筒活塞，向电池内打气，可改变通道内液面的高度，从而改变电池的内阻，液面越低，电池内阻越大。电压表V1与正、负极板连接，电压表V2与探针连接。小明将三个相同的小灯泡并联接在两端，每个支路由独立的开关控制，如图乙所示。
（1）断开开关，两个电压表的示数分别如图丙中的A、B所示，则 （填“A”或“B”）为的读数，其读数为 ，若不计电压表内阻的影响，则此数值等于该电源的电动势。
（2）逐步闭合开关，小明将看到的示数 （填“增大”“减小”或“不变”），的示数 ____ （填“增大”“减小”或“不变”），同时会发现两电压表的示数还会满足 的关系。若读得的示数为，的示数为，的示数为，则此时电池的内阻 （用所给物理量符号表示）。
（3）保持闭合，用打气筒向电池内打气，同时记录的示数和的示数，利用多组数据画出图象，若灯泡电阻恒定，则下列图象正确的是 。
A． B．
C． D．
【答案】 （1） B （1分） 2.70（2.68～2.72）（1分）
（2） 减小 （1分） 增大（1分） 两电压表示数之和保持不变（或） （1分） （1分）
（3） AD（1分，漏选不得分）
【详解】（1）[1][2][3]断开开关外电路断开，电源输出电流为零，内电阻电压为零，即两探针之间电压为零，题图丙中的为电压表的读数。根据电压表读数规则，其读数为2.70V。电源两极之间的开路电压等于电源电动势，若不计电压表内阻的影响，则此数值等于电源的电动势。
（2）[4][5][6][7]逐步闭合开关，根据闭合电路欧姆定律可判断出电源输出电流逐渐增大，由，可知逐渐减小，小明将看到的示数逐渐减小。电压表测量的是电源内阻的电压，即，电压表的示数逐渐增大。由，可知两电压表的示数之和保持不变。由
可得电池的内阻。
（3）[8]AB．保持开关闭合，用打气筒向电池内打气，电解质溶液液面下降，电池内阻增大，外电阻不变，由，可知，A正确，B错误；
CD．由，可知
D正确，C错误。
故选AD。
四、计算题（本大题共4小题，共44分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分）
15.（8分）如图，左边是某款气压式升降椅，通过活塞上下运动来改变椅子的上下位置，右边为气缸柱放大结构图，气缸里充入一定量的密闭气体，圆柱形气缸内部横截面积为，和底座一起固定，室内温度为，活塞上端被气缸上端卡环卡住，此刻气缸内部气体柱长，外部大气压为，气缸内部气体压强，活塞、连接杆、椅子面总质量为，不计任何摩擦，气体视为理想气体。
（1）若椅子上放了一个快递，活塞对气体做功20J，一段时间后气缸内气体温度不变，判断缸内气体是吸热还是放热，求出该热量的大小。
（2）若椅子上不放任何东西，求活塞对卡环的作用力
（3）某同学刚坐在椅子上不久，椅子高度下降，平衡后某时刻缸内气体温度为312K，求该同学质量。

【答案】（1）放热，20J；（2），活塞对卡环的力方向竖直向上；（3）71kg
【详解】（1）根据热力学第一定律（1分）
可得
可得缸内气体放热，（1分）
放热20J 。（1分）
（2）活塞静止不动处于平衡状态（1分）
根据牛顿第三定律得到，活塞对卡环的力方向竖直向上 （1分）
（3）根据理想气体状态方程有（1分）
得到
活塞静止不动处于平衡状态（1分）
解得（1分）
16.（11分）北京成为世界上第一个既举办过夏季奥运会，又举办冬季奥运会的城市。如图（a）为某滑雪跳台的一种场地简化模型，右侧是一固定的四分之一光滑圆弧轨道，半径为，左侧是一固定的光滑曲面轨道，两轨道末端与等高，两轨道间有质量的薄木板静止在光滑水平地面上，右端紧靠圆弧轨道的端。薄木板上表面与圆弧面相切于点。一质量的小滑块（视为质点）从圆弧轨道最高点由静止滑下，经点后滑上薄木板，重力加速度大小为，滑块与薄木板之间的动摩擦因数为。
(1)求小滑块滑到点时对轨道的压力大小；
(2)若木板只与端发生1次碰撞，薄木板与轨道碰撞为弹性碰撞且碰撞时间极短，运动过程滑块所受摩擦力不变，滑块未与木板分离，求薄木板的运动时间和滑块发生的位移？
(3)如图（b）撤去木板，将两轨道C端和B端平滑对接后固定。忽略轨道上、距地的高度，点与地面高度差，小滑块仍从圆弧轨道最高点由静止滑下，滑块从点飞出时速率为多少？从点飞出时速度与水平方向夹角可调，要使得滑块从点飞出后落到地面水平射程最大，求最大水平射程及对应的夹角。
【答案】(1)60N (2)1.2s，4.5m (3)；，
【详解】（1）根据题意可知，小滑块由到的过程中，机械能守恒，由机械能守恒定律有
（1分）
在点，由牛顿第二定律有，解得（1分）
由牛顿第三定律可知，小滑块滑到点时对轨道的压力。（1分）
（2）设木板与挡板第一次碰撞时，滑块速度为，木板速度为，在滑块滑上木板到木板第一次与挡板碰撞的过程中，由动量守恒定律有（1分）
由于只发生一次碰撞，则有
解得，（1分）
整个过程木板所受摩擦力不变，滑块滑上木板后，小滑块做匀减速直线运动，由牛顿第二定律有
解得
设从滑上木板到第一次碰撞的运动时间为，则有
解得
由于无能量损失，则木板原速率返回，做匀减速运动，由对称性可知，木板运动到端时，速度恰好为零，小滑块的速度为零，运动时间
则薄木板的运动时间为（1分）
由于小滑块一直做匀减速运动，则有（1分）
（3）根据题意可知，图（b）中，小滑块由点到点的过程中机械能守恒，由机械能守恒定律有
解得（1分）
设从点飞出时速度方向与水平方向夹角为，小滑块落地的速度大小为，落地速度方向与水平方向夹角为，从点飞出到落到所用时间为，根据动能定理有
解得（1分）
画出速度矢量关系图，如图所示
由几何关系可知，图像的面积为
又有，
则
可知，面积最大时，水平位移最大，由上述分析可知，、固定不变，则当
水平位移最大，又有
可得（1分）
解得
即从点飞出时速度与水平方向夹角为时，水平射程最大，则有
解得（1分）
17.（12分）[新情境]某科技小组设计了一种新型的海浪发电装置，其原理图如图甲所示。匝数为、质量为、半径为、总电阻为的圆形线圈通过固定绝缘细杆与漂浮平台连接，发电装置工作时，漂浮平台与线圈始终保持水平，且随着海浪做竖直方向的运动。条形磁铁固定在水底，N极在上，条形磁铁粗细可忽略不计。以条形磁铁底端所在位置为坐标原点，竖直向上为轴正方向建立坐标轴，在条形磁铁上方，沿轴方向的磁场可视为磁感应强度为的恒定匀强磁场，磁场的水平分量可视为沿磁铁中心轴辐向分布且不随发生变化。某次发电时，如图乙所示，漂浮平台速度与时间满足关系，经检测可知，当线圈向上加速或向下减速运动时，穿过线圈的磁通量随坐标的变化满足（为常量），线圈向下加速或向上减速运动时，穿过线圈的磁通量随轴坐标的变化满足，规定竖直向上为正方向，线圈产生的电能通过传输装置供给总阻值为的负载。已知正弦式交流电的感应电动势大小的平均值为最大值的，不计海水对线圈的作用力，求：
(1)时，线圈中电流的方向（俯视观察）；
(2)一个周期内，该装置输出的电能；
(3)在时间内，绝缘细杆对线圈的冲量大小。
【答案】(1)逆时针方向 (2) (3)
【详解】（1）由题图乙可知，时漂浮平台速度方向竖直向上，由题述及右手定则可知此时线圈中电流方向沿逆时针方向。（1分）
（2）由题意可知，感应电动势（1分）
由于当线圈向上加速或向下减速运动时，穿过线圈的磁通量随坐标的变化满足
线圈向下加速或向上减速运动时，穿过线圈的磁通量随轴坐标的变化满足
可知的大小为（1分）
解得（1分）
则产生的电动势的有效值为（1分）
可知一个周期内，该装置输出的电能
解得（1分）
（3）设线圈处磁感应强度的水平分量大小为，时间内，根据动量定理有（1分）
其中（1分）
感应电流的平均值，感应电动势的平均值（1分）
结合上述有 （1分）
根据题意、结合上述可知，在线圈运动过程中有（1分）
解得（1分）
18.（13分）[新情境]真空中有如图甲所示的太阳风（设为质子）模拟实验装置。实验中模拟太阳风在的范围内，以的速度沿x轴负方向运动，图甲中虚拟曲面EFGH与xOz平面相切于Oz轴，该曲面与xOy平面的交线是一条抛物线OM，曲面与yOz平面内存在沿y轴负方向的匀强电场，其场强。在xOy平面内通过曲线OM进入电场区域的质子均经过原点O。在yOz平面左侧空间某区域有沿z轴负方向的匀强磁场B1。其场强，质子通过磁场后，从yOz平面进入左端开口的固定容器D，容器D的长度，整个装置在xOy平面内的截面图如图乙所示。已知质子的质量和电荷量为，。不计质子间的相互作用。
(1)请写出满足条件的OM曲线的函数方程（请写出的形式）；
(2)求质子在第三象限中可能经历的所有轨迹对应的面积（在xy平面内）；
(3)若单位时间内通过曲面EFGH的质子数个，容器内同时存在沿x轴正方向的匀强电场（）和匀强磁场（未知），设所有质子均装进容器，且与容器光滑侧壁发生弹性碰撞，最终均被右侧面PQ吸收。求质子对容器产生的x方向压力F。
【答案】(1) (2) (3)1.336N
【详解】（1）设从处射入电场
由类平抛运动知识得
（1分）
（1分）
解得满足条件的OM曲线的函数方程为（1分）
（2）由洛伦兹力提供向心力（1分）
可得（1分）
由几何关系可得（1分）
代入数据解得（1分）
因为从入射的质子轨道为最左边界（半圆），从入射的质子轨迹如图
所以所求面积为（1分）
（3）因为粒子进入D的（1分）
之后水平方向匀加速，垂直x方向运动不用考虑（1分）
所以到达PQ时（1分）
对质子流由动量定理（1分）
所以质子对容器产生的x方向压力为（1分）