河南省豫西北联盟2024-2025学年高三上学期第一次质量检测（期中）物理试卷(002)

这是一份河南省豫西北联盟2024-2025学年高三上学期第一次质量检测（期中）物理试卷(002)，共17页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答， 如图甲所示，质量为m=5，2A等内容，欢迎下载使用。

物 理
考试时间: 75 分钟 试卷满分 : 100 分
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡的指定位置。
2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题：本题共 7 小题，每小题 4 分，共28 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，把所选答案涂在答题卡上。
1.如图所示是研究光电效应的电路图，滑动变阻器的滑片 P 位于图示位置，用黄光照射阴极 K 时，电流表示数不为零，下列说法正确的是
A.仅增加黄光的光强，电流表示数变大
B.若换用光强较弱的紫光照射，可能会使电流表的示数变为零
C.仅将 P 移至 C 端，电流表示数一定变为零
D.康普顿根据爱因斯坦的光电效应方程计算出了普朗克常量
2. 2023 年 12 月 28 日 11 时 58 分，郑州机场至许昌东站轻轨初期运营，最高试运行速度达120km/h。为了研究该列车在某过程的直线运动状态，工程师李某绘制了该过程如图所示的 图像，但是没有告知该过程是处于加速还是减速状态，下列说法正确的是
A.该过程列车处于加速状态
B.该过程列车的初速度为 20m/s
C.该过程列车的加速度大小为 8m/s²
D. 该车在前 3 秒内的位移为 64m
3.某同学在水平地面上练习掷铅球，第一次掷出的初速度与水平方向的夹角为α₁，第二次掷出的初速度与水平方向的夹角为 如图所示。两次铅球都落在了水平地面上的同一位置P，已知铅球两次从同一位置掷出且速度大小相等，不计空气阻力，则下列说法正确的是
A. 铅球第一次在空中的加速度大于第二次在空中的加速度
B.铅球第一次在最高点的速度小于第二次在最高点的速度
C. 铅球两次在空中的运动时间相等
D. 铅球第一次在空中运动的平均速度大于第二次在空中运动的平均速度
4.2024年4月 25 日 20时59 分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号 F 遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，发射取得圆满成功。神舟十八号飞船和天宫空间站顺利完成史诗级别超精准对接。已知天宫空间站距离地面的高度约为 400km，地球半径约为6400km，可认为天宫空间站绕地球做匀速圆周运动。则下列说法正确的是
A.航天员可以漂浮在空间站中，所以加速度为零
B.天宫空间站在轨运行的线速度小于同步卫星的线速度
C. 神舟十八号在地球表面的发射速度可以大于 11.2km/s
D.天宫空间站绕地球运行的向心加速度大小约为地面重力加速度的 倍
5.如图所示，在xOy 坐标系中一质量为m 的小球绕原点 O 沿顺时针方向做匀速圆周运动，半径为 R，从小球经过x =-R的位置开始计时，该小球每分钟转 300 圈。一束平行光沿x轴正方向照射小球，在x =2R处放置一垂直于x轴的足够大屏幕，可以看到小球的影子在屏幕上的运动情况。则下列说法正确的是
A. t=3.05s时,小球坐标是(-R,0)
B.从开始计时，t=1.25s 内小球影子所通过的路程为 25R
C.小球做匀速圆周运动的向心力大小为
D.小球的影子在y轴方向上的运动满足方程y= Rsin(20πt)
6. 如图所示,一条直线上有ACBO 四个点,AC=2L,CB=BO=L,A处固定一个电荷量为2Q的正点电荷，B处固定一个电荷量为-Q的负点电荷，图中虚线圆圆心为O、半径为2L，D为圆上一点且BD与直线AB垂直，已知将试探电荷从圆上任意一点移动到无穷远处，电场力做功均为0，则以下判断正确的是
A.正试探电荷在圆上所受电场力不一定指向 O点
B. D点场强大小为
C.将正试探电荷从D点移到AC中点，电势能减小
D. 负试探电荷q在C 点所受电场力大小为 方向指向A点
7. 如图甲所示，质量为m=5.0kg的物体静止在水平地面上，在水平推力 F 的作用下开始运动，水平推力F随位移x变化的图像如图乙所示(x=4.0m之后无推力存在)，已知物体与地面之间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度大小g取 下列选项正确的是
A.物体从开始运动到距出发点4.0m的过程中，加速度始终减小
B.在距出发点3.5m位置时物体的速度最大
C. 物体的最大速度为
D. 物体在水平地面上运动的最大位移是 16.0m
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分，把所选答案涂在答题卡上。
8.半径为R的半圆柱形玻璃砖置于空气中，其横截面如图所示，O为圆心，AB面水平，设光在空气中的传播速率为c。一束单色光与水平面成45°角照射到AB面上的D点，D为 OA 中点，折射光线刚好照射到圆弧最低点 C，光线在 C 点折射后照射到地面上的E点(图中未画出)，现将入射点从D点移到O点，保持入射方向始终与原入射方向平行，最终光线也照射到地面上的E点，不考虑光的反射。则下列说法正确的是
A. 玻璃砖对光的折射率为 B. C点到E点的距离为2R
C. C点离地面的高度为 R D. 光在玻璃砖中的传播速率为
9. 图甲中理想变压器原、副线圈的匝数比为3：1，输入电压U随时间t的变化规律如图乙所示(图像为正弦图像的一部分)，电阻R₁、R₂和R₃的阻值分别为5Ω、2Ω和3Ω，电流表为理想交流电表，下列说法正确的是

A.输入电压 U的有效值为
B.若开关S断开，电流表的示数为0.2A
C.若将开关S由断开变为闭合，电流表的示数变小
D.若仅增大副线圈负载的电阻，副线圈两端电压变化量与电流变化量的绝对值之比不变
10.如图所示，三根轻质细线结于O点，OA另一端固定在天花板上的A点(位于圆心O'的正上方)，OB另一端连接质量为m的小球 P(可视为质点)，OC另一端连接质量为2m的物体Q，将小球P放置于半径为R、质量为3m的圆表面光滑的半圆柱上，半圆柱及物体Q 均放置于粗糙水平面上，当A、O、O'处于同一竖直线上时，OC 处于水平且物体Q恰好不滑动，此时 重力加速度大小为g'，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是
A.半圆柱所受的摩擦力与物体Q 所受到的摩擦力大小相等
B. OC段绳子的拉力大小为
C.水平面对圆柱体的支持力大小为4mg
D.物体Q 与水平面间的动摩擦因数为
三、实验探究题(本大题有2小题，每空2分，共16分)
11.某实验小组的同学设计了测量物体质量的实验，所用装置如图甲所示(忽略滑块与气垫导轨之间的摩擦阻力)。主要步骤如下：

(1)在不连接钩码时，推动滑块在气垫导轨上自由滑动，使其能够在导轨上匀速运动。
(2)用游标卡尺测量滑块上遮光条的宽度d，如图乙所示，则d= mm。
(3)滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过两个光电门的时间，同时记录遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间，可以计算出这一过程中的加速度a。
(4)依次增加所挂钩码的个数，记录每次实验钩码的总质量m，并计算出滑块相应的加速度a，以¹/m为横轴、¹/a为纵轴，建立直角坐标系，通过描点连线得到 图像如图丙中Ⅰ所示，图线Ⅰ的斜率为k₁，在纵轴上的截距为b。
(5)将待测物体固定在滑块的凹槽内，重复上述实验步骤(3)和(4)，在图丙中画出新的 图像Ⅱ，若图线Ⅱ的斜率为k₂，在纵轴上的截距也为b。已知当地的重力加速度为g，则下列关系式中正确的是 (填正确答案标号)。
A. b=g

(6)则待测物体的质量M= (用k₁、k₂、b表示)。
12.某物理兴趣小组想要设计一个既能测量电源电动势和内阻，又能测量定值电阻阻值的电路。他们用了以下实验器材中的一部分，设计出了如图(a)所示的电路：
a.待测电源；
b.待测电阻Rₓ;
c.滑动变阻器R(最大阻值20Ω)；
d. 几个可供挑选的定值电阻；
e.开关和导线若干；
f. 电流表A₁(量程0.6A,内阻很小);
g. 电流表 A₂(量程300μA,内阻
(1)根据实验要求，需将电流表A₂ 改装成量程为3V的电压表，与电流表 串联的定值电阻R₀的阻值应为 Ω。
(2)该小组成员先用该电路测量电源电动势和内阻，将滑动变阻器滑片移至最右端，闭合开关S₁，调节滑动变阻器，分别记录电流表A₁、A₂ 的读数I₁、I₂，得I₁与I₂的关系如图(b)所示.根据图线可得电源电动势E= V，电源内阻r= Ω(计算结果均保留两位有效数字)。
(3)该小组成员再用该电路测量定值电阻Rₓ的阻值，进行了以下操作：
①闭合开关S₁、S₂，调节滑动变阻器到适当阻值，记录此时电流表A₁示数Iₐ，电流表 示数 Ib;
②断开开关S₂，保持滑动变阻器阻值不变，记录此时电流表 A₁示数I₀，电流表 A₂示数 Id;
③根据上述数据可知定值电阻Rₓ的阻值为( 的 倍(用. 表示)。若忽略偶然误差，则用该方法测得的阻值 (填“大于”、“小于”或“等于”)其真实值。
四、计算题(本题共3小题，共38分)
13.(10分)如图所示，将一内径处处相同，导热良好的“T” 形细玻璃管以“∈”的姿势放在水平面上，使其上端开口，下端封闭，且使竖直细管垂直水平面，管中用水银封闭着A、B两部分理想气体，C为轻质密闭活塞，各部分长度如图所示。现缓慢推动活塞，将水平管中水银恰好全部推进竖直管中，水银未从上端管口溢出，已知大气压强
设外界温度不变。求：
(1)水平管中水银恰好全部被推进竖直管中时，气体A的压强；
(2)将水平管中水银全部推进竖直管的过程中活塞移动的距离。
14.(12分)绝缘轨道ACD 由竖直的半圆光滑轨道AC和水平直粗糙轨道 CD组成。半圆轨道与直轨道相切于 C点。半圆轨道的圆心为O、半径为R，且圆心在AC连线上。空间有如图所示的匀强电场和匀强磁场，电场强度大小为E，方向与水平面的夹角为θ=30°；匀强磁场的方向垂直纸面向外(图中未画出)，重力加速度大小为g。在D点由静止释放一质量为m、电荷量为 的带正电小滑块(可视为质点)，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为μ，该滑块运动到直轨道末端C点之前已经匀速，到达C 点时磁场消失，滑块沿着半圆轨道运动到 A 点时对轨道的压力恰好为零。求：
(1)该滑块运动到 C点时速度的大小；
(2)磁场磁感应强度的大小；
(3)滑块从A点水平抛出时，电场瞬间反向，大小不变，则滑块再次到达水平直轨道时相对C点的距离。(不考虑撤去磁场及改变电场方向引起的电磁效应)
15.(16分)如图所示，两根电阻不计的光滑水平导轨A₁B₁、A₂B₂平行放置，间距L=1m，处于竖直向下 B=0.4T的匀强磁场中，导轨左侧接一电容C=0.1F的超级电容器，初始时刻电容器带一定电量，电性如图所示。质量 、电阻不计的金属棒 ab垂直架在导轨上，闭合开关S后，ab棒由静止开始向右运动，且离开B₁B₂时已以 匀速。下方光滑绝缘轨道C₁MD₁、C₂ND₂间距也为L,正对A₁B₁、A₂B₂放置,其中C₁M、C₂N为半径r=1.25m、圆心角θ=37°的圆弧,与水平轨道MD₁、ND₂相切于M、N两点,其中NO、MP两边长度d=0.5m，以O点为坐标原点，沿导轨向右建立坐标系，OP右侧0(1)求初始时刻电容器带电量Q₀；
(2)若闭合线框进入磁场B，区域时，立刻给线框施加一个水平向右的外力 F，使线框匀速穿过磁场 Bx区域，求此过程中线框产生的焦耳热；
(3)闭合线框进入磁场Bₓ区域后只受安培力作用而减速，试讨论线框能否穿过Bₛ区域。若能，求出离开磁场B，时的速度；若不能，求出线框停止时右边框的位置坐标x。

高三物理一模参考答案
一、选择题答案及详解
1.【答案】A
【详解】.在发生光电效应的前提条件下，光的强度越大，光电流越大，故选项A 正确；换用频率更高的紫光一定能发生光电效应，与光的强度无关，故选项B错误；仅将P移至C端，AK间的电压为0，仍然发生光电效，应有微弱的光电流，故选项C错误； 密里根根据爱因斯坦的光电效应的方程计算出了普朗克常量，故D选项错误。故选A。
2. 【答案】B
【详解】由图像可知斜率k=20，纵轴截距b=-2，由 xt2=k1t+b得 x=20t-12×4×t2可知列车在做匀减速运动，初速度 v₀=20m/s,加速度 a=-4m/s²;前3s内得位移 x=20m/s×3s-12×4m/s2×3s2=42m。故B答案正确。
3.【答案】D
【详解】不计空气阻力，铅球在空中运动过程中只受重力的作用，所以加速度相等，故A错误; 两次初速度大小为v₀相等, α₂大于α₁, v₀csα₁大于 v₀csα₂,，所以B 错误； 由题意可知两次水平位移相等，水平方向匀速直线运动，而v v₀csα₁大于 v₀csα₂,,所以t₁小于t₂,即第一次在空中运动时间较短，故C 错误； 两次实际位移相同，第一次用时间较短，所以第一次平均速度较大，故D 正确。
4.【答案】D
【详解】航天员可以漂浮在空间站中，万有引力提供向心力有 GMmr2=ma 可得 a=GMr2故 A错误； 根据万有引力提供向心力有 GMmr2=mv2rv=GMr,由于天宫空间站在轨运行的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则天宫空间站在轨运行的线速度大于同步卫星的线速度，故B错误； 7.9km/s是发射地球卫星的最小速度，则神舟十八号的发射速度大于7.9km/s, 但是不能大于11.2km/s,大于11.2km/s就逃出地球引力范围了, 故C 错误;根据题意知空间站绕地球运动的轨道半径与地球半径之比为 rR=6400km+400km6400km=1716根据万有引力提供向心力，有 GMmr2=ma,联立解得： a=GM1716R2。地表的重力加速度为 g=GMR2可得 ag=16172,故D正确。
5.【答案】B
【详解】由题意可知 T=1n=0.2s,所以 ω=2πT=10π,根据小球的运动规律匀速圆周运动可知所以影子做简谐运动, 且振动方程为y= Rsin(10πt), 故A、D 错误, B正确;由向心力公式 F=mω²R=100mπ²R,故 C 错误。故选 B。
6.【答案】D
【详解】将试探电荷从圆上任意一点移动到无穷远处，电场力做功均为0，可知圆上各点在同一等势面，由于电场线与等势面垂直，则正试探电荷在圆上所受电场力一定指向 O 点，故A错误；连接AD，CD，OD，由几何关系有 AD⊥OD,BD=3L,∠DAB=∠ODB=30∘,则A处和B处在D点产生的电场场强分别为E₁和E₂
E1=k⋅2Q3L2+3L2=kQ6L2
E2=kQ3L2
将E₁正交分解如图所示
由矢量合成可知D点产生的场强大小为
E=E1'2+E2-E1'2=3kQ6L2, 故 B错误；
D点与C点在同一等势面，由D点移到AC中点相当于由C点移到AC中点，正试探电荷在AO 连线上受到的电场力向右，则在从C点移到AC中点过程中，电场力做负功，电势能增加，故C错误； 负试探电荷在C点所受电场力为 F=k⋅2Qq4L2+kQqL2=3kQq2L2,方向指向A点。故D正确
7.【答案】C
【详解】物体在水平方向上受推力与摩擦力的作用，根据牛顿第二定律F--μmg = ma解得加速度 a=Fm-μg,由乙图可知，当推力大于摩擦力时，随着F的减小，加速度a逐渐减小； 当推力减小到等于摩擦力时，合力为零，加速度为零； 当推力小于摩擦力时，物体做减速运动，加速度反向增大，故A 选项错误； 由图像可知，推力与位移的关系式为：F=100-25x(0≤x≤4.0m),当加速度为零时，物体速度最大，此时，F=μmg，解得 x=100-μmg25=100-25x=3.0m,即在3.0m时，速度达到最大值，故B 错误；
F-x图像与坐标轴围成图形的面积等于推力对物体做的功，设物体的最大速度为 vm，由图乙可知，从开始到速度最大，推力所做的功为 W=12×100+25×3J=187.5J,再由动能定理 W-μmgx=12mvm2-0,代入数据解得： vm=35m/s,故C 正确；
整个过程推力所做的功 W=12×100×4.0J=200J,再由动能定理： W-μmgxₘ=0-0,解得： xₘ=8m,故D选项错误。
8.【答案】CD
【详解】画出光路如下图光线在AB面上的入射角为α=45°，折射角 tanβ=12,则 sinβ=15,折射率为 n=sinαsinβ=102,故A错误,因DC平行于OE,则∠FCE=α=45°,则 tan45∘=EFCF, tanβ=EFCF+R,联合解得： CE=2R,CF=R,所以 B错误, C正确； 又因为 n=cv,所以 D 正确; 故选 CD。
9.【答案】BD
【详解】A. 设输入电压U的有效值为U，根据有效值的定义有
U2RT=2×Um22R×14T
求得输入电压 U的有效值为U=10V，故A 错误；
由等效电阻： R'=n1n22R3+R2=45Ω, 因此， I=10V50Ω=0.2A, 故B正确；
若将开关S由断开变为闭合，负载电阻变小，因此电流表的示数变大，故C错误；
设原线圈两端电压为U₁，则有 E=U₁+I₁R₁可知 ΔU1ΔI1=R1,
根 据线圈电压、电流 与匝数的关系有 U1U2=ΔU1ΔU2=n1n2且 I1I2=ΔI1ΔI2=n2n1, 所以 ΔU2ΔI2=n2n12⋅R1,即副线圈两端电压变化量与电流变化量的绝对值之比始终不变，故 D 正确。故选 BD。
10.【答案】AD
【详解】根据题意，对整体进行受力分析，水平方向上合力为零，物块所受摩擦力与半圆柱体所受摩擦力等大反向，故A 正确；
对小球P受力分析，受重力 mg，光滑半圆柱的支持力N和绳子的拉力F，处于平衡状态，画出拉力F等大反向的力F，即为 mg和N的合力，如图所示
由相似三角形有
F'OB=mgOO'
解得
F'=34mg
由余弦定理有
csθ=32R2+2R2-R22×32R×2R=78
则有
sinθ=1-cs2θ=158
对结点O受力分析，如图所示
由平衡条件有
F₂=F₁sinθ
对物体Q受力分析，如图所示
由平衡条件有
FN=2mg,f=F4
又有
F4=F2=F1sinθ=Fsinθ=Fsinθ=31532mg
f=μFN
则有
μ=fFN=F4FN=31564
所以B错误，D正确； OA段绳子的张力不为零，在竖直方向上将小球P 和圆柱体整体受力分析，可知C错误。故选AD。
二、非选择题答案及详解
11.【答案】(2) 5.30 (5) B 6k2-k1b (每空2分)
【详解】(2) 20分度的游标卡尺精确度为0.05mm，由图可知读数为
5mm+6×0.05mm=5.30mm
(5)滑块的质量为M₀，待测物体的质量为M，滑块受到拉力为F，由牛顿第二定律有
F=M₀+Ma
对钩码有 mg-F= ma
联立得 1a=M0+Mg⋅1m+1g
纵轴截距为 b=1g
故选 B。
(6) 由上述分析可知斜率为 M0g=k1 而且 M0+Mg=k2
解得 M=k2-k1b
12.【答案】(每空2分)
(1) 9000 (2) 3.0 , 2.1 3circle3IdIc-IbIa 或 IaId-IbIcIaIc), 相等
【详解】(1) 要将A₂改装成量程为3V的电压表，需串联的电阻
R0=UIg-rA=3V300×10-6A-1000Ω=9000Ω
(2) 理论上，当I₁为零时，加在改装电压表两端的电压就是电动势，电源电动势
E=I2R0+rA=300×10-6×9000+1000V=3.0)
根据闭合电路欧姆定律，可知
E=I2R0+rA+I1+I2r
由于 I₂<上式简化为 I1=-R0+rArI2+Er
由图像可知 R0+rAr=0.58300-180×10-6
代入数据可得
r=2.1Ω
(3) 滑动变阻器接入电路的阻值
R=IbR0+rAIa
待测电阻的阻值
Rx=IdR0+rΔIc-R=IdIc-IbIaR0+rA=IaId-IbIcIaIcR0+rA
由于电流表A₁的内阻并入到滑动变阻中，不会对测量结果产生误差，因此测量值等于真实值。
【详解】(1) 水平管中水银恰好全部推进竖直管中时，气体A的压强
p'A= p₀+p'n=75cmHg+15cmHg=90cmHg…………(1分)
(2) 初状态，气体A的压强
PA = P₀+ pn=75cmHg+10cmHg=85cmHg…………(1分)
设玻璃管横截面积为Scm²，初状态气体A的体积 VA=45Scm3
设末状态气体A的体积为VA，对气体A由玻意耳定律得
PAVA = PA'VA'………(1分)
解得
VA'=42.5Scm3⋯⋯(1分)
末状态气体A的长度
L=VA'S=42.5cm
气体A的长度减少量
△L=(45-42.5)=2.5cm
初状态气体B 的压强
PB = P₀+ph₁=75cmHg+5cmHg=80cmHg…………(1分)
末状态气体B的压强
P'B=P₀+Pn₂ =75cmHg+(5+5-2.5)cmHg=82.5cmHg…………(1分)
初状态气体B的体积 VB=41.25Scm2(1分)
设活塞移动的距离为 xcm，末状态气体B的体积
VB'=41.25+5-xScm3=46.25-xScm3⋯⋯(1分)
对气体 B 由玻意耳定律得
(1分)
带入数据得x=6.25cm(1分)
【其他解法只要合理同样给分】
【答案】 1vc=52gR;
2B=103-μE10μ1gR 或 B=103-μm10qμgR;
3x=433R
【详解】(1) 在A 点对滑块受力分析，有 mg-qEsin30∘=mvA2R⋯⋯.(1分)
解得： vA=12gR⋯⋯ (1分)
滑块从 C点到A点，根据动能定理有
-mg⋅2R+qEsin30∘⋅2R=12mvA2-12mvC2…(1分)
解得： vc=52gR⋯⋯ (1分)
(2) 在C点之前匀速直线运动，对滑块受力分析，有
水平方向： μFN=qEcs30∘⋯⋯(1分)
竖直方向：
FN+qEsin30°=qvB+ mg……………(1分)
解得： B=103-μE10μ1gR或 B=103-μm10qμgR⋯⋯⋯. (1分)
(3)滑块从A点抛出后，电场方向反向，以水平、竖直方向建立坐标系，竖直方向
mg+qEsin30°= may…………(1分)
2R=12ayt2………… (1分)
解得： t=236Rg⋯⋯⋯..(1分)
水平方向 qEcs30∘=max,x=vAt-12axt2⋯⋯⋯(1分)
解得： x=433R⋯⋯(1分)
【其他解法只要合理同样给分】
15.【详解】(1)设初始时电容器两端电压为U₀，导体棒从开始运动到稳定过程，电容器极板上电荷量变化量为△Q，导体棒稳定后的电动势为E，
对导体棒，由动量定理有 BIL·Δt=m₁v₁-0…………(1分)
E=BLv₁…………(1分),
而 C=QU=ΔQU0-E⋯⋯ (1分),
由电流的公式有： I=ΔQΔt⋯⋯⋯(1分)
整理有：Q₀=CU₀=△Q+CE=0.864C …………(1分)
【第 (1) 问共5分，其他解法只要合理同样给分】
…………(2) 由于导体棒恰好能从C₁C₂处沿切线进入圆弧轨道，设进入瞬间导体棒的速度为v₂,有
v2=v1csθ
解得： v₂=2m/s…………(1分)
设导体棒在与金属框碰撞前的速度为v₃，由动能定理有
m1gr1-csθ=12m1v32-12m1v22
解得： v3=3m/s=⋯⋯(1分)
金属棒和线框发生完全非弹性碰撞，设碰后速度为v共，有
m1v3=m1+m2v共
解得： v共=1m/s=⋯⋯(1分)
线框进入磁场过程中所受安培力为： Fx=BIL=Bx2L2v共R=3xN.……… (1分)
线框整个过程所产生的焦耳热与线框克服安培力所做的功相同，且由上述安倍力的表达式可知，安倍力随着进入磁场的距离均匀变化，所以进入过程中，安培力为其平均值，因此， Q和=2F安x=2F安x=2F安初+F安末2x=2×0+3×0.52×0.5=0.75J⋯.……(2分)
【第 (2) 问共6分，其他解法只要合理同样给分】
(3) 线框的右边框进入磁场过程由动量定理有
-∑Bx2L2vR⋅Δt=m1+m2v4-v共…(1分)
整理有
解得： v4=38m/s⋯⋯.(1分)
所以线框的右边框能完全离开，然后左边框开始以 v4=38m/s进入磁场，假设左边框仍能穿出磁场，
解得： v5=-28m/s⋯⋯... (1分)
所以线框左边框不能穿出磁场，则-∑3x⋅Δx=-0+3x2x=-32x2=0-m1+m2v4
解得： x=1510m⋯⋯ (1分)
所以线框右边框所处的坐标为： x右=5+1510m⋯⋯ (1分)
【第 (3) 问共5分，其他解法只要合理同样给分】题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
B
D
D
B
D
C
CD
BD
AD