安徽省淮南市2026届高三物理下学期第二次模拟考试试题含解析

这是一份安徽省淮南市2026届高三物理下学期第二次模拟考试试题含解析，共16页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

（考试时间：75 分钟 满分：100 分）
一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题 4 分，共 32 分。在每小题给出的四个选项中，只有
一项是符合要求的。
1. 北斗卫星导航系统用到了我国自主研发的氢原子钟，氢原子钟是利用氢原子跃迁频率稳定的特性来获取
精准时间频率信号的设备。氢原子能级如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 处于基态的氢原子可以吸收任何能量的光子，从基态跃迁到激发态
B. 对于大量处于 能级的氢原子，向低能级跃迁时最多发出 3 种不同频率的光
C. 氢原子由 能级跃迁到 能级时发出光子的频率等于由 能级跃迁至 能级时发出光子
的频率
D. 对于大量处于 能级的氢原子，向低能级跃迁时发出的光子中能量最大的为 1.51 eV
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据玻尔理论，氢原子吸收光子发生跃迁时，光子的能量必须等于两能级间的能量差，即
，不能吸收任何能量的光子，故 A 错误；
B．对于大量处于 能级的氢原子，向低能级跃迁时，可能发生的跃迁有 、 、 ，最
多发出 3 种不同频率的光，故 B 正确；
C．氢原子由 能级跃迁到 能级时发出光子的能量为
由 能级跃迁至 能级时发出光子的能量为
根据 可知，两光子能量不同，频率不相等，故 C 错误；
D．对于大量处于 能级的氢原子，向低能级跃迁时，能级差最大的是从 跃迁到 ，发出的光
第 1页/共 20页
子能量最大，最大能量为 ，故 D 错误。
故选 B。
2. 静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置，如图所示为该透镜工作原理示意图。虚线表示
这个静电场在 xOy 平面内的一簇等势线，实线为一电子仅在电场力作用下通过该区域的部分运动轨迹，P、
Q 为轨迹上的两点。下列说法正确的是（ ）
A. P 点的电场强度比 Q 点的电场强度小
B. P 点的电势低于 Q 点的电势
C. 电子在 P 点的动能大于在 Q 点的动能
D. 电子从 P 运动到 Q 的过程中，电势能先增大后减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．等势线越密，电场强度越大。由图可知， 点处的等势线比 点处的等势线密集，所以 点的
电场强度比 点的大，故 A 错误；
B．电子做曲线运动，所受电场力指向轨迹的凹侧，且电场力方向与等势线垂直。由图可知，电子在 点受
到的电场力方向大致向左。因为电子带负电，受力方向与电场强度方向相反，所以电场强度方向大致向右。
沿电场线方向电势降低，所以 点的电势高于 点的电势，故 B 错误；
C．电子从 运动到 的过程中，电场力方向大致向左，位移方向大致向右，电场力做负功。根据动能定
理，动能减小，所以电子在 点的动能大于在 点的动能，故 C 正确；
D．电子从 运动到 的过程中，电场力做负功，电势能增大，故 D 错误。
故选 C。
3. 如图，直线 MN 右侧无穷大区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为 B，方向垂直纸面向里。有一个带
负电的粒子，质量为 m，所带电荷量大小为 q，从 A 点斜向下与直线 MN 成 45°角以一定的初速度垂直进入
磁场中，一段时间后从直线 MN 上某点离开匀强磁场区域，不考虑粒子的重力，下列关于该粒子运动的描
述，正确的是（ ）
第 2页/共 20页
A. 粒子在磁场中的运动时间为
B. 若其他条件不变，粒子入射的初速度大小变为原来的两倍，则粒子在磁场中的运动时间变为原来的一半
C. 若其他条件不变，粒子带正电，则粒子在磁场的运动时间变为原来的三倍
D. 若其他条件不变，粒子入射的初速度大小变为原来的 ，则粒子在磁场的运动时间变为原来的一半
【答案】C
【解析】
【详解】A．负电粒子垂直进入匀强磁场，洛伦兹力提供向心力，有
粒子运动的周期为
联立可得
粒子以与 MN 成 角入射，带负电，粒子做顺时针圆周运动。入射速度与边界 MN 夹角为 ，出射时
速度与边界 MN 夹角也为 ，因此轨迹对应的圆心角
粒子在磁场中的运动时间为 ，故 A 错误；
BD．根据上述，若其他条件不变，粒子入射的初速度大小变为原来的两倍，半径变为原来的两倍，周期不
变，对应圆心角仍为 ，所以粒子在磁场的运动时间不变与速度无关，故 BD 错误；
C．若其他条件不变，粒子带正电，粒子以与 MN 成 角入射，粒子做逆时针圆周运动。入射速度与边界
MN 夹角为 ，出射时速度与边界 MN 夹角也为 ，因此轨迹对应的圆心角
粒子在磁场中的运动时间为
第 3页/共 20页
则粒子在磁场的运动时间变为原来的三倍，故 C 正确。
故选 C。
4. “打水漂”是乡村少年经常进行的一项有趣的户外活动，通过让扁平的瓦片从手中平抛，然后在水面弹
跳，追求最多的跳跃次数。现将一质量为 0.1kg 的瓦片从距离水面高度为 0.8m 处水平抛出，抛出的初速度
大小为 8m/s，此后瓦片会多次与水面作用，反复在水面上弹跳前进。假设瓦片每次和水面作用前后，水平
分速度与竖直分速度大小均变为原来的二分之一，当地重力加速度 g 取 ，不计空气阻力。研究瓦片
第一次跃出水面到第二次进入水面的过程，下列说法正确的是（ ）
A. 瓦片上升的时间比下降的时间长 B. 瓦片上升的最大高度为 0.4 m
C. 上升过程重力对瓦片做的功为 0.2J D. 瓦片下降过程中的位移大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．开始时瓦片做平抛运动，竖直方向为自由落体运动。瓦片第一次跃出水面到第二次进入水面的
过程，为斜抛运动，瓦片在竖直方向做竖直上抛运动，根据对称性可知，上升过程与下降过程时间相等，
故 A 错误；
B．根据
可得第一次落水时竖直分速度大小
第一次落水时水平分速度大小
瓦片每次和水面作用前后，水平分速度与竖直分速度大小均变为原来的二分之一，可知瓦片第一次跃出水
面时竖直分速度大小
水平分速度大小
根据
第 4页/共 20页
可得瓦片上升的最大高度为 ，故 B 错误；
C．上升过程重力对瓦片做的功为 ，故 C 错误；
D．瓦片下降过程中的时间为
瓦片下降过程中的水平位移为
竖直位移为 ，可得瓦片下降过程中的位移大小为 ，故 D 正确。
故选 D。
5. 夏天的雨后经常可以看到美丽的彩虹。从物理学角度看，彩虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射
形成的，如图是彩虹成因的简化示意图，a、b 是两种不同频率的单色光出现的霓虹现象。入射光从 P 点以
45°入射角射入球形雨滴，入射光线与出射单色光 a 之间的夹角为 30°。已知球形雨滴的半径为 R，真空中的
光速为 c，则下列说法中正确的是（ ）
A. 雨滴对 a 单色光的折射率为 B. a 单色光在雨滴内的速度为
C. a 单色光在雨滴内经历的时间为 D. a 单色光的折射率比 b 单色光的折射率小
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由几何关系可知，a 光线在 P 点的折射角为 30°，则折射率为
a 单色光在雨滴内的速度为 ，AB 错误；
第 5页/共 20页
C．a 单色光在雨滴内经历的时间为 ，C 正确；
D．由光路可知，a 光的偏折程度大于 b 光，可知 a 单色光的折射率比 b 单色光的折射率大，D 错误。
故选Ｃ。
6. 有一种新型酒瓶开启器。其使用方法是手握开瓶器，将气针插入软木塞，通过气针对酒瓶进行打气，随
着瓶内气体压强不断增大，软木塞将会被顶起。其原理简化如图，圆柱形容器横截面积为 S，软木塞质量为
m，软木塞与瓶子间的最大静摩擦力大小为软木塞重力的 15 倍，不考虑开瓶器和气针对软木塞的作用力。
打气前，圆柱形瓶内气体压强为 ，气体体积为 ，打气时气针每次将压强为 ，体积为 的空气
打入瓶内。已知当地大气压强为 ，重力加速度为 g。假设打气过程温度不变，不考虑瓶子容积的变化，
下列说法正确的是（ ）
A. 要维持气体温度不变，打气过程气体需要从周围环境吸收热量
B. 在软木塞被顶起前，每打气一次，软木塞受到的静摩擦力一定增大一次
C. 软木塞被顶起时，瓶内气体压强为
D. 至少要打气 次才能使软木塞被顶起
【答案】D
【解析】
【详解】A．打气过程中，外界对瓶内气体做功， ；气体温度不变，理想气体内能不变， 。
根据热力学第一定律
第 6页/共 20页
得
即气体向外界放热，而非吸热，故 A 错误；
B．对软木塞受力分析，初始瓶内压强等于大气压 ，向下总力为 ，大于向上的气体压力，此时
静摩擦力向上，大小
每打气一次 增大，静摩擦力 减小，直到 后，静摩擦力转为向下， 增大时 才开始增
大，故 B 错误；
C．最大静摩擦力
软木塞被顶起时受力平衡，向下的力为大气压压力 、软木塞重力 、最大静摩擦力 ，向上为瓶
内气体压力 ，即
解得
故 C 错误；
D．打气过程温度不变，由玻意耳定律，设至少打气 次，总气体初态满足
代入
约去 化简得
解得
故 D 正确。
故选 D。
7. 如图所示，人在岸上拉船，已知船的质量为 m，水的阻力恒为 f，当轻绳与水面的夹角为 时，船的速度
为 v，人的拉力大小为 F，则此时（ ）
A. 人拉绳行走的速度为
B. 人拉绳行走的速度为
第 7页/共 20页
C. 船的加速度为
D. 船的加速度为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．船运动的速度是沿绳子收缩方向的速度和绕定滑轮的摆动速度的合速度，根据平行四边形定
则，有
故 AB 错误；
CD．对小船受力分析，则有
因此船的加速度大小为
故 C 正确，D 错误。
故选 C。
8. 如图甲所示，倾角 的固定光滑斜面上放着两物块 P、Q，两物块紧靠但不粘连，轻弹簧一端与 P
相连。另一端与固定挡板相连，整个系统处于静止状态。某时刻对物块 Q 施加沿斜面向上的恒力 ，
使物块 P、Q 沿斜面向上做加速运动。在分离前，物块 P 的加速度随其运动位移 x 的变化图像如图乙所示。
当物块 P 运动位移为 时，物块 P 与 Q 恰好分离。已知物块 P 的质量为 m，重力加速度大小为 g，下列说
法正确的是（ ）
A. 弹簧恢复原长时 P、Q 恰好分离
B. 物块 P、Q 分离时的速度为
C. 弹簧的劲度系数等于
第 8页/共 20页
D. 从 F 开始作用到 P、Q 分离时，弹簧的弹性势能减少了
【答案】B
【解析】
【详解】A．物块 P、Q 分离时，两者之间的弹力为零，且加速度相同。由图乙可知，分离时（ ）加
速度 。 对物块 Q 分析，由牛顿第二定律得
解得
对物块 P 分析，由牛顿第二定律得
解得
此时弹簧弹力不为零，说明弹簧处于压缩状态，未恢复原长，故 A 错误；
B．物块 P 做变加速运动，根据
可知 等于 图像面积的 2 倍。 由图乙可知，图像面积
所以分离时的速度
故 B 正确；
C．在 时，加速度
对 P、Q 整体分析，由牛顿第二定律得
代入数据
解得初始弹力
从 到 过程中，弹簧压缩量减小了 ，弹力变化量
由胡克定律
解得劲度系数
故 C 错误；
D．从 开始作用到 P、Q 分离，弹簧弹性势能的减少量等于弹力做的功
第 9页/共 20页
故 D 错误。
故选 B。
二、多项选择题：本题共 2 小题，每小题 5 分，共 10 分。在每小题给出的选项中，有多项符
合题目要求。全部选对的得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。
9. 2025 年神舟二十一号发射入轨后与空间站完成对接，神舟二十号因突发故障，乘组改乘神舟二十一号撤
离空间站并安全返回地球，随后神舟二十二号飞船成功发射，中国载人航天工程首次圆满完成应急发射任
务。如图所示，神舟二十二号飞船的发射过程可简化如下：飞船先进入近地圆轨道 1 运行，然后从 A 点变
轨进入椭圆轨道 2，运动到 B 点再变轨进入空间站运行的圆轨道 3，与空间站保持相对静止，最终按照预定
程序与空间站进行自主快速交会对接。则神舟二十二号飞船（ ）
A. 在轨道 3 上运行的线速度小于第一宇宙速度
B. 由轨道 2 进入轨道 3 需要在 B 点减速
C. 在轨道 1 和轨道 2 上经过 A 点时的加速度相同
D. 在轨道 2 上由 A 点运行到 B 点过程中飞船的引力势能逐渐减小
【答案】AC
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度是近地圆轨道的环绕速度，也是所有圆轨道卫星的最大环绕速度。根据万有引力
提供向心力得线速度公式
轨道 3 的半径 大于地球半径，因此线速度小于第一宇宙速度，故 A 正确；
B．飞船在椭圆轨道 2 的 B 点时，万有引力大于做圆周运动所需的向心力；要进入轨道 3（圆轨道），需要
加速增大所需向心力，使万有引力等于向心力，因此需要在 B 点加速，而非减速，故 B 错误；
C．加速度由万有引力提供，公式为
第 10页/共 20页
飞船在轨道 1、轨道 2 经过 A 点时，到地心的距离 相同，因此加速度相同，故 C 正确；
D．从 A 到 B，飞船离地心越来越远，万有引力对飞船做负功，引力势能逐渐增大，故 D 错误。
故选 AC。
10. 某自行车所装车灯发电机的原理图如图所示，绕有线圈的“匚”形铁芯开口处装有磁体，自行车车轮转动
时带动与其接触的摩擦轮转动，摩擦轮又通过传动轴带动磁体一起转动，从而使铁芯中磁通量发生变化，
绕在铁芯上的线圈共 N 匝，线圈两端 c、d 作为发电机输出端，通过导线与额定电压为 U、电阻为 R 的灯泡
L 相连，当车轮匀速转动时，发电机输出电压近似视为正弦式交变电压，灯泡阻值视为不变，发电机线圈电
阻不计，摩擦轮与轮胎间不打滑。若某次无风时自行车以某一速度匀速行驶，带动磁体转动的转速为 n，灯
泡 L 恰好正常发光，假设骑车人对自行车做的功仅用于克服空气阻力和发电机阻力，已知空气阻力与车速
成正比，该次骑车时骑车人克服空气阻力的功率为 P，则（ ）
A. 磁体从图示位置匀速转过 90°的过程中 L 中的电流逐渐变大
B. 该次骑车时磁体转动过程中通过线圈的最大磁通量为
C. 该次骑车时骑车人对自行车做功的功率为
D. 若磁体转动的转速变为 ，则骑车人对自行车做功的功率变为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．由图可知，开始阶段，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，转动后，磁通量减小，
磁通量的变化率增大，当转过 时，穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，可知，转动过程中 L
中的电流逐渐增大，故 A 正确；
B．灯泡两端的最大值为 ，感应电动势最大值为
第 11页/共 20页
联立可得通过线圈的最大磁通量为 ，故 B 正确；
C．该次骑车时消耗的电功率为
该次骑车时骑车人对自行车做功的功率为 ，故 C 错误；
D．若磁体转动的转速变为 ，感应电动势最大值为
有效值为
该次骑车时消耗的电功率为
磁体转动的转速变为 ，根据
令匀速运动时的速度为 v，根据题意知
可知自行车的速度变为原来的一半，骑车时骑车人克服空气阻力的功率为
所以骑车人对自行车做功的功率变为 ，故 D 正确。
故选 ABD。
三、非选择题：本大题共 5 小题，共 58 分。
11. 某同学设计了如图所示的装置研究碰撞中的动量守恒，实验中使用半径相等的两小球 A 和 B，实验的主
要步骤如下：
A、用天平测得两小球 A、B 的质量分别为 和 。
B、如图所示安装器材，调节斜槽使其末端 C 切线水平且与斜面等高。斜面很长，与斜槽紧密接触。
C、C 处先不放球 B，将球 A 从斜槽上的适当高度多次由静止释放，球 A 抛出后撞在斜面上的平均落点为 P
D、再将球 B 置于 C 点，让球 A 从斜槽上同一位置多次由静止释放，两球碰后落在斜面上的平均落点为 M、
第 12页/共 20页
N
E、用刻度尺测出三个平均落点到 C 点的距离分别为 、 和
回答下列问题：
（1）关于上述实验，要求合理的有________。
A.
B. 斜槽要尽可能光滑
C. 实验还需要测出斜面的倾角θ
（2）若关系式________（用题中所测量的物理量的符号表示）成立，说明两小球碰撞中动量守恒。
（3）若关系式________（用题中所测量的物理量的符号表示）成立，说明两小球发生的是弹性碰撞。
【答案】（1）A （2）
（3） 或
【解析】
【小问 1 详解】
A．为避免球 A 碰撞后反弹回斜槽，需保证球 A 质量大于球 B，故 A 正确；
B．只要每次从同一位置释放，初速度一致即可，摩擦力不影响实验重复性，故 B 错误；
C．最终动量和动能守恒式中与斜面的倾角 无关，无需测量，故 C 错误。
故选 A。
【小问 2 详解】
碰撞前小球落在图中的 点，设水平初速度为 ，小球 和 发生碰撞后， 落点在图中的 点，设水
平初速度为 ， 的落点在图中的 点，设其水平初速度为 ，设斜面与水平面的夹角为 ，由平抛运
动规律有 ，
解得
同理可得 ，
两小球碰撞中动量守恒,则有
代入速度并化简可得
第 13页/共 20页
【小问 3 详解】
两小球发生的是弹性碰撞，需满足
代入速度并化简可得
联立 可进一步化简得
12. 某探究小组要测量一种新型合金材料的电阻率，并探究利用该合金丝制作电阻应变片以测量微小形变。
（1）小组同学用螺旋测微器测量该合金丝的直径 D，示数如图甲所示，其直径 ________mm；若又测
得合金丝的长度为 L，电阻为 R，则该合金丝的电阻率表达式为 ________（用 R，L，D 表示）。
（2）该小组制作了测量微小形变的“电阻应变片”：将上述合金丝制作成栅状并粘贴在柔性基底（被测物
体）上，如图乙所示，同时利用如图丙所示的惠斯通电桥电路检测“电子皮肤”的微小形变。图中 为上
述合金丝制成的电阻应变片，R 为一根带有滑动金属夹的均匀长直电阻丝， 为电阻箱，G 为灵敏电流计。
实验时，闭合开关 S，调节电阻丝上金属夹位置，使电流计的示数为零时即为电桥平衡。
①当被测物体发生拉伸形变时，应变片随之被拉长，此时应变片的电阻值将________（选填“变大”或“变
小”）；
②一同学某次实验将电桥调节平衡后，用刻度尺测出此时电阻丝左右两端长度分别为 、 ，并读出电阻
箱的阻值为 ，则此时应变片的电阻值 ________（用 、 、 表示）；
③实验后该同学认为用刻度尺测量电阻丝的长度时测量误差较大，于是他在保持本次实验中滑片位置不变
的情况下，将电阻应变片和电阻箱的位置调换了一下，并重新通过调电阻箱，使电桥再次平衡，读出此时
电阻箱的阻值为 ，则此时应变片的电阻值可表示为 ________（用 、 表示）
【答案】（1） ①. 1.990##1.989##1.991 ②.
（2） ①. 变大 ②. ③.
第 14页/共 20页
【解析】
【小问 1 详解】
[1]螺旋测微器读数规则，固定刻度读数 + 可动刻度读数×0.01 mm。图甲中固定刻度读数为 ，可动
刻度对齐 格，因此总读数为
[2]根据电阻定律
合金丝横截面积
整理得电阻率表达式
【小问 2 详解】
[1]应变片被拉伸时，长度 增大，横截面积 减小，由
可知，应变片电阻值变大。
[2]电桥平衡时，灵敏电流计示数为零，说明电流计两端电势相等，满足比例关系
均匀电阻丝的电阻和长度成正比，即
因此整理得
[3]调换 和 位置后，滑片位置不变， 、 不变，再次平衡得
联立第一次平衡的关系
可得
整理得
该方法消除了长度测量的误差。
13. 健身房里有一种锻炼项目叫战绳，可以很好地锻炼人体上肢和核心肌群，一男子将长绳拉成水平，沿竖
直方向稳定地周期性抖动绳子，形成一列机械波以 的速度沿绳传播。绳子的一端 O 握在人手上，
时刻 O 点位于平衡位置，A 为绳上的一点，且 OA 两点间水平距离 ，B 为 OA 的中点，已知
第 15页/共 20页
O 点的振动方程为 ，求
（1）该机械波的波长；
（2）A 点开始振动时 B 点运动的总路程。
【答案】（1）
4 m （2）
0.75 m
【解析】
【小问 1 详解】
由 O 点的振动方程 ，可得振动角频率
周期 代入 ，得振动周期
波长 代入 、 ，解得
【小问 2 详解】
波传到 A 点的时间
OB 间距 ，波传到 B 点的时间
A 点开始振动时，B 点已振动的时间
振幅 ，质点一个周期内振动路程为 ，且所有质点起振方向与 O 点一致（沿 y 轴正方向）；
时间内从平衡位置运动到最高点，路程为 ， 总路程
14. 竖直平面内固定放置一半径为 R 的光滑的圆轨道，圆轨道下端有一小口，圆轨道空间有竖直向下的场
强为 E 的匀强电场，场强大小为 ，现给质量为 m、带电荷量为 的小球（可视为质点）一个水平初速
度 ，使它从最低点 A 进入圆轨道，如图所示，重力加速度 g。
第 16页/共 20页
（1）若小球最高到达与圆心等高的 B 点，求 的大小；
（2）若小球恰好能做完整的圆周运动，求 的大小；
（3）当 时，求小球转过多大角度时开始不做圆周运动。
【答案】（1）
（2）
（3）转过 （或 弧度）时开始不做圆周运动
【解析】
【小问 1 详解】
已知条件
因此小球受到竖直向下的总合力为
小球最高到达与圆心等高的 B 点时，速度为 ，从 A 到 B 上升高度为 ，由动能定理
代入 ，化简得
即
【小问 2 详解】
小球恰好完成完整圆周运动的条件是，在最高点 C，轨道对小球弹力为 ，重力与电场力的合力提供向心力
解得
从 A 到 C 上升高度为 ，由动能定理
代入化简得
解得
【小问 3 详解】
设小球从 A 转过 角（ 为位置半径与竖直向下半径 OA 的夹角）时，轨道弹力 ，开始脱离圆周。
第 17页/共 20页
此时沿半径指向圆心的合力提供向心力，得
解得
从 A 到该位置，小球上升高度
由动能定理
代入 和
化简
解得
得
即转过 （或 弧度）时开始不做圆周运动。
15. 电磁缓冲技术不仅能减小航天器对接时的机械碰撞，还能回收动能。如图所示，为了测试某种新型“电
磁缓冲对接系统”，在太空中构建了如下简化模型：模拟空间站对接端口的“U 形”金属导轨（包含缓冲
装置），质量为 ，导轨两臂足够长且相互平行，间距为 L，右端连接一阻值为 R 的定值电阻（代表
能量回收电路，其余电阻不计）。导轨处于磁感应强度大小为 B、方向竖直向下的匀强磁场中。模拟神舟飞
船对接的金属棒，质量为 m，电阻不计。实验开始前，飞船（金属棒）与空间站（导轨）均处于悬浮状态。
实验开始后，飞船以水平向右的初速度 进入导轨区域，与导轨接触良好且始终保持垂直，导轨在太空中
可沿轴线方向无摩擦滑动。
（1）飞船刚进入导轨区域（即切割磁感线瞬间），求导轨获得的加速度大小 a。
（2）若导轨初始保持静止（未施加控制），求飞船与导轨最终达到相对静止（完成对接锁定）的过程中，
电阻 R 上产生的焦耳热 Q；
（3）为了进一步减小对接振动并便于后续操作，控制中心决定实施“零速捕获”方案：即在飞船进入导轨
前，给导轨施加一个水平向左的初速度 u，使得二者最终达到相对静止时，相对于空间坐标系（惯性系）的
第 18页/共 20页
速度恰好均为零。求：
①导轨所需的初速度大小 u；
②从飞船（金属棒）进入空间站（导轨）到两者相对静止的过程中，飞船相对于空间坐标系移动的位移大
小 x。
【答案】（1）
（2）
（3） ，
【解析】
【小问 1 详解】
对金属棒由
由闭合电路的欧姆定律
金属棒受到的安培力
由牛顿第三定律导轨受到的安培力
对导轨由牛顿第二定律
解得
【小问 2 详解】
对导轨和飞船组成的系统由动量守恒
由能量守恒有
【小问 3 详解】
①取向右为正方向，对飞船和导轨组成的系统由动量守恒
解得
②设某时刻飞船瞬时速度 ，导轨向左的瞬时速率 ，相对速度为
对飞船由动量定理有
第 19页/共 20页
求和
由
得
联立解得