2023届天津市河东区高三下第一次模拟测试物理试卷（含答案）

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1、2023届天津市河东区高三下第一次模拟物理试卷第卷注意事项：1每题选出答案后，用铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。2本卷共8题，每题5分，共40分。一、单项选择题（每题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）1. 日本东电正式提交核污水排海申请，预计2023年春开始排入福岛核电站1公里处的近海，此决定引发国内外强烈质疑。核泄漏对环境会造成污染，影响人类的安全、生活，其中核反应之一为。下列说法正确的是（）A. 该核反应为衰变B. 环境温度升高，则的半衰期增大C. 的比结合能比的比结合能大D. 的质量等于和X的总质量2. 我国空降部队在抗震救灾过程中多次建立功勋，这与伞兵们平时严格的训练是分不

2、开的。一伞兵从高空悬停的直升机上无初速度下落，5s后打开降落伞。规定竖直向下为正方向，其沿竖直方向运动的图像如图所示，下列说法正确的是（）A. 05s内伞兵处于完全失重状态B. 59s内，伞兵处于超重状态C. 伞兵下落50m时速度小于D. 59s内伞兵所受的合力越来越大3. 如图所示，绕过滑轮的轻绳一端固定在竖直墙上，站在地面上的人用手拉着绳的另一端，滑轮下吊着一个小球，处于静止状态，不计滑轮摩擦。保持B点高度不变，手与绳无相对滑动且球不碰地。在人缓慢向右移动一小段距离的过程中（）A. 绳上张力变大B. 人对地面的压力变大C. 滑轮受到绳的作用力不变D. 地面对人的摩擦力变大4. 战绳训练需要

3、训练者上下交替摆动两根粗重的绳子，训练者把两根相同绳子的一端固定在一点，用双手分别握住绳子的另一端，上下抖动绳子使绳子振动起来，研究发现战绳训练能将训练者的最大氧气摄入量增加50%，对训练者的心肺水平也是一个挑战。若以手的平衡位置为坐标原点，训练者右手在抖动绳子过程中某时刻的波形如图所示，若右手抖动的频率是2Hz，下列说法正确的是（ ）A. 该时刻Q点的振动方向沿y轴负方向B. 该绳波传播速度为2m/sC 再经过0.25s，Q点到达x轴上方对称位置D. 从该时刻开始计时，质点P的振动方程为5. 如图所示，a、b两束单色光分别沿不同方向射向横截面为半圆形玻璃砖的圆心O，已知a光刚好发生全反射，b

4、光的折射光线（反射光线未画出）刚好与a光的反射光线重叠，且，则可判断（）A. 若将b光沿a光的光路射向O点，b光也能发生全反射B. 用a、b单色光分别检查同一光学平面的平整度时，a光呈现的明暗相间的条纹要宽些C. 用a、b单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，a光发生的侧移小D. 用a、b单色光分别照射同一光电管阴极并都能发生光电效应时，如果光电管两端施加反向电压，用b光照射时的遏制电压小二、不定项选择题（每题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的）6. “心怀山海，眼有星辰。”北京时间2022年11月30日5时42分，我国神舟15号载人飞船与天问一号空间站组合体成功对接，与神14乘组太

5、空胜利会师，中国航天员完成首次在轨交接。“十四十五一相逢，便胜却古今无数！”航天员们以漂浮姿态在天宫一号中活动，下列说法正确的是（ ）A. 航天员在天宫一号中处于漂浮姿态，说明航天员不受重力B. 航天员在天宫一号中不能用天平称量出物体质量C. 航天员可以在天宫一号中通过举重来锻炼身体D. 航天员可以在天宫一号中通过弹簧拉力器来锻炼臂力7. 如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可忽略）。如果不计大气压的变化，该装置就是一支简易的气温计。关于该气温计的说法正确的是（）A. 气温计刻度是均匀的，左大右小B. 读数变大过程，罐中气体压强增

6、大C 读数变大过程，罐中气体对外做功，内能增大D. 读数变小过程，罐中气体放出的热量大于外界对其做的功8. 如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻不计，绕轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度做匀速转动，从图示位置开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，副线圈接有固定电阻和滑动变阻器R，所有电表均为理想交流电表，下列判断正确的是（）A. 矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为B. 矩形线圈从图示位置转过的时间内产生感应电动势的平均值为C. 当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电流表和示数都变小D. 当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电压表示数不变，的示数变大第卷注意

7、事项：1用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡上。2本卷共4题，共60分。9. 某实验小组利用如下图所示装置探究加速度与力、质量的关系。（1）把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动。此处采用的科学方法是_。A理想化模型法 B阻力补偿法 C等效替代法 D控制变量法（2）已知交流电源频率为50Hz，启动打点计时器，释放小车，小车在砝码桶的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如下图所示（图中相邻两点间有4个点未画出）。小车的加速度大小为_。（结果保留3位有效数字）（3）实验时改变砝码桶内砝码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数

8、据画出关系图像，如下图所示。此图像的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是_。（选填下列选项的序号）A小车与平面轨道之间存在摩擦B平面轨道倾斜角度过大C所用小车的质量过大D所挂的砝码桶及桶内砝码的总质量过大10. 实验室有一粗细均匀的电阻丝，某同学设计如图所示的电路测量该电阻丝的电阻率。在刻度尺两端的接线柱a和b之间接入该电阻丝，金属夹P夹在电阻丝上，沿电阻丝移动金属夹，改变接入电路的电阻丝长度。实验提供的器材有：电池组E（电动势为3.0V，内阻约1）；电流表A（量程0100mA）；电阻箱R（099.99）；开关、导线若干。实验操作步骤如下：a用螺旋测微器测出电阻丝的直径D；b根据所提

9、供的实验器材，设计如图所示的实验电路；c调节电阻箱使其接入电路的电阻值最大，将金属夹夹在电阻丝某位置上；d闭合开关S，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值和接入电路的电阻丝长度；e改变的位置，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表再次满偏；f重复多次，记录每一次的和数据。（1）用螺旋测微器测出电阻丝的直径D，示数如图所示，读数为_mm；（2）用记录的多组和的数据，绘出了如图所示图线，截距分别为和，则电阻丝的电阻率表达式_（用题中已知量的字母表示）；（3）电流表的内阻对本实验结果_（选填“有”或“无”）影响。11. 在省级公路与一个乡镇公路的交汇处形成一“丁”字路口，一

10、辆沿省级公路行驶的小轿车在超车时，突然发现前方“丁”字路口处有一辆微型面包车正由“丁”字路口缓慢驶入省级公路，此时司机以最快的反应采取了紧急刹车措施，但两车还是发生了猛烈的碰撞，相撞后又一起滑行了一段距离后才停下来。事后交通民警进行事故责任认定时，测得小轿车撞车前在路面上划出一条长长的刹车痕迹，相撞后两车一起滑行的距离。查得小轿车的质量，微型面包车的质量，两车与路面间的动摩擦因数均为。若省级公路在经过乡镇附近的限速为，试通过计算分析说明小轿车是否超速。12. 2022年6月，我国首艘完全自主设计建造的航母“福建舰”下水亮相，除了引人注目的电磁弹射系统外，电磁阻拦索也是航母的“核心战斗力”之一，

11、其原理是利用电磁感应产生的阻力快速安全地降低舰载机着舰的速度。如图所示为电磁阻拦系统的简化原理：舰载机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索拉住轨道上的一根金属棒ab，金属棒ab瞬间与舰载机共速并与之一起在磁场中减速滑行至停下。已知舰载机质量为M，金属棒质量为m，接入导轨间电阻为r，两者以共同速度为进入磁场。轨道端点MP间电阻为R，不计其它电阻。平行导轨MN与PQ间距L，轨道间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为B。除安培力外舰载机系统所受其它阻力均不计。求：（1）舰载机和金属棒一起运动的最大加速度a；（2）舰载机减速过程中金属棒ab中产生的焦耳热；（3）舰载机减速过程通过的位移x的大小。13. 如

12、图所示是某研究室设计的一种飞行时间质谱仪。该质谱仪的离子源能产生比荷不同但初速度均为0的带正电粒子，带电粒子经同一加速电场作用后垂直于磁场区域的左边界进入磁场。其中区域的磁场垂直纸面向里，区域的磁场垂直纸面向外，磁感应强度大小均为B，区域宽度均为d。粒子从区域的右边界飞出后进入一圆筒形真空无场源漂移管，检测器能测出粒子在漂移管中的飞行时间。已知加速电压为U，漂移管长度为L、直径为d，且轴线与离子源中心处于同一直线上，不计带电粒子重力和粒子间的相互作用。（1）若带电粒子的质量为m，电荷量为q，求该粒子在磁场区域运动轨迹的半径；（2）若测得某一粒子在漂移管中运动时间为t，求该粒子的比荷为多少；（3

13、）求该装置能检测粒子的比荷的最大值。2023届天津市河东区高三下第一次模拟物理试卷第卷注意事项：1每题选出答案后，用铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。2本卷共8题，每题5分，共40分。一、单项选择题（每题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）1. 日本东电正式提交核污水排海申请，预计2023年春开始排入福岛核电站1公里处的近海，此决定引发国内外强烈质疑。核泄漏对环境会造成污染，影响人类的安全、生活，其中核反应之一为。下列说法正确的是（）A. 该核反应为衰变B. 环境温度升高，则的半衰期增大C. 比结合能比的比结合能大D. 的质量等于和X的总质量【答案】C【解析】【详解】A由核反应过程中质

14、量数守恒和电荷数守恒可知，X的电荷数为、质量数为0，则X为，所以该核反应为衰变，故A错误；B半衰期是放射性元素的一个特征常数，它一般不随外界条件（温度、压强）的变化，也不随元素所处状态（游离态或化合态）的不同和起始元素质量的多少而改变，即半衰期与外界环境无关，则B错误；C比结合能是某个原子核结合能与组成该原子核的核子数的比值，比结合能越大，说明当初在孤立的核子（质子和中子），构成该原子核时其质量亏损就越多，即原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，比结合能越小，原子更容易发生核反应，并在核反应中释放出能量，同时出现质量亏损，所以是经过核反应后，释放出能量后的转变成的更

15、稳定的新核，比结合能比的比结合能大，故C正确；D该核反应向外释放能量，则由爱因斯坦质能方程可知，该核反应存在质量亏损，则的质量大于和X的总质量，故D错误。故选C。2. 我国空降部队在抗震救灾过程中多次建立功勋，这与伞兵们平时严格的训练是分不开的。一伞兵从高空悬停的直升机上无初速度下落，5s后打开降落伞。规定竖直向下为正方向，其沿竖直方向运动的图像如图所示，下列说法正确的是（）A. 05s内伞兵处于完全失重状态B. 59s内，伞兵处于超重状态C. 伞兵下落50m时速度小于D. 59s内伞兵所受的合力越来越大【答案】B【解析】【详解】A05s内伞兵向下的加速度为则伞兵并非处于完全失重状态，选项A错

16、误；B59s内，伞兵向下减速运动，加速度向上，则处于超重状态，选项B正确；C伞兵在开始的100m内做匀加速下降，则下落50m时速度选项C错误；D图像的斜率等于加速度，可知59s内伞兵的加速度逐渐减小，则所受的合力越来越小，选项D错误。故选B。3. 如图所示，绕过滑轮的轻绳一端固定在竖直墙上，站在地面上的人用手拉着绳的另一端，滑轮下吊着一个小球，处于静止状态，不计滑轮摩擦。保持B点高度不变，手与绳无相对滑动且球不碰地。在人缓慢向右移动一小段距离的过程中（）A. 绳上张力变大B. 人对地面的压力变大C. 滑轮受到绳作用力不变D. 地面对人的摩擦力变大【答案】C【解析】【详解】A滑轮两边绳上的力大小

17、相等，人缓慢向右移动一小段距离的过程，滑轮两边绳间的夹角变小，根据解得可知，变小，绳上的张力T变小，A错误；B对人分析有结合上述解得则人对地面的压力为可知人对地面的压力不变，B错误；C对滑轮与小球整体分析可知，滑轮受到绳的作用力为即滑轮受到绳的作用力不变，C正确；D对人分析可知地面对人的摩擦力为可知变小，地面对人的摩擦力变小，D错误。故选C。4. 战绳训练需要训练者上下交替摆动两根粗重的绳子，训练者把两根相同绳子的一端固定在一点，用双手分别握住绳子的另一端，上下抖动绳子使绳子振动起来，研究发现战绳训练能将训练者的最大氧气摄入量增加50%，对训练者的心肺水平也是一个挑战。若以手的平衡位置为坐标原

18、点，训练者右手在抖动绳子过程中某时刻的波形如图所示，若右手抖动的频率是2Hz，下列说法正确的是（ ）A. 该时刻Q点的振动方向沿y轴负方向B. 该绳波传播速度为2m/sC. 再经过0.25s，Q点到达x轴上方对称位置D. 从该时刻开始计时，质点P的振动方程为【答案】C【解析】【详解】A由波形图可知，该时刻Q点的振动方向沿y轴正方向，选项A错误；B该绳波传播速度为选项B错误；C再经过0.25s=，Q点到达x轴上方对称位置，选项C正确；D从该时刻开始计时，开始时P振动方向沿y轴负向则质点P的振动方程为选项D错误。故选C。5. 如图所示，a、b两束单色光分别沿不同方向射向横截面为半圆形玻璃砖的圆心O

19、，已知a光刚好发生全反射，b光的折射光线（反射光线未画出）刚好与a光的反射光线重叠，且，则可判断（）A. 若将b光沿a光的光路射向O点，b光也能发生全反射B. 用a、b单色光分别检查同一光学平面的平整度时，a光呈现的明暗相间的条纹要宽些C. 用a、b单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，a光发生的侧移小D. 用a、b单色光分别照射同一光电管阴极并都能发生光电效应时，如果光电管两端施加反向电压，用b光照射时的遏制电压小【答案】D【解析】【详解】根据题意，由折射定律有可知A由公式可知，由于则光的临界角大于光的临界角，由于a光刚好发生全反射，则将b光沿a光的光路射向O点，b光不能发生全反射，故

20、A错误；B由于则光和光的波长大小关系为由可得，用a、b单色光分别检查同一光学平面的平整度时，光呈现的明暗相间的条纹要宽些，故B错误；C由于用a、b单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，a光发生的侧移大，故C错误；D由于则光和光的频率大小关系为根据题意，由光电效应方程和动能定理有由于光的频率大于光的频率，则用b光照射时的遏制电压小，故D正确。故选D。二、不定项选择题（每题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的）6. “心怀山海，眼有星辰。”北京时间2022年11月30日5时42分，我国神舟15号载人飞船与天问一号空间站组合体成功对接，与神14乘组太空胜利会师，中国航天员完成首次在轨交接。“

21、十四十五一相逢，便胜却古今无数！”航天员们以漂浮姿态在天宫一号中活动，下列说法正确的是（ ）A. 航天员在天宫一号中处于漂浮姿态，说明航天员不受重力B. 航天员在天宫一号中不能用天平称量出物体的质量C. 航天员可以在天宫一号中通过举重来锻炼身体D. 航天员可以在天宫一号中通过弹簧拉力器来锻炼臂力【答案】BD【解析】【详解】A航天员在天宫一号中处于漂浮姿态，说明处于完全失重状态，但地球对他的万有引力仍然存在，提供他随天宫一号围绕地球做圆周运动的向心力，故A错误；B天宫一号处于完全失重状态，不能用天平称量出物体的质量，故B正确；C举重锻炼身体主要利用物体的重力，在天宫一号中物体处于完全失重状态，所

22、以航天员在天宫一号中不能通过举重来锻炼身体，故C错误；D弹簧拉力器锻炼臂力是通过拉伸弹簧来实现的，与重力无关，故D正确。故选BD。7. 如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可忽略）。如果不计大气压的变化，该装置就是一支简易的气温计。关于该气温计的说法正确的是（）A. 气温计刻度是均匀的，左大右小B 读数变大过程，罐中气体压强增大C. 读数变大过程，罐中气体对外做功，内能增大D. 读数变小过程，罐中气体放出的热量大于外界对其做的功【答案】CD【解析】【详解】A由题意可知，罐内气体做等压变化，由盖吕萨克定律可知，当罐内气体温度升高时，

23、气体的体积增大，吸管内的油柱向右移动，则吸管上的温度刻度值左小右大，A错误；B吸管内的油柱受内外气压的作用处于平衡状态，所以温度升高时，即读数变大过程，罐中气体做等压变化，压强不变，B错误；C读数变大过程，罐内气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，则气体对外做功W小于气体向外界吸收的热量Q，C正确；D读数变小过程，罐内气体温度降低，内能减小，由热力学第一定律可知，因此罐中气体放出的热量大于外界对其做的功，D正确。故选CD。8. 如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻不计，绕轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度做匀速转动，从图示位置开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想

24、变压器原线圈，副线圈接有固定电阻和滑动变阻器R，所有电表均为理想交流电表，下列判断正确的是（）A. 矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为B. 矩形线圈从图示位置转过的时间内产生感应电动势的平均值为C. 当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电流表和示数都变小D. 当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电压表示数不变，的示数变大【答案】CD【解析】【详解】A因为线圈是从垂直中性面开始计时，所以矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为A错误；B矩形线圈从图示位置转过的时间内产生感应电动势的平均值为B错误；C滑动变阻器滑片向上滑动过程中，变阻器阻值变大，根据欧姆定律，副线圈电流变小，根据电流与匝数成反比

25、，知原线圈电流减小，即电流表A1和A2示数都变小，C正确；D滑动变阻器滑片向上滑动过程中，变阻器连入电路电阻变大，原线圈电压U1不变，即V1不变，匝数比不变，副线圈两端的电压不变，所以电压表V2的示数不变，副线圈电阻变大，电流变小，电阻两端的电压变小，变阻器两端的电压变大，即电压表V3的示数变大，D正确；故选CD。第卷注意事项：1用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡上。2本卷共4题，共60分。9. 某实验小组利用如下图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。（1）把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动。此处采用的科学方法是_。A理想化模型法 B阻力补

26、偿法 C等效替代法 D控制变量法（2）已知交流电源频率为50Hz，启动打点计时器，释放小车，小车在砝码桶的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如下图所示（图中相邻两点间有4个点未画出）。小车的加速度大小为_。（结果保留3位有效数字）（3）实验时改变砝码桶内砝码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出关系图像，如下图所示。此图像的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是_。（选填下列选项的序号）A小车与平面轨道之间存在摩擦B平面轨道倾斜角度过大C所用小车的质量过大D所挂的砝码桶及桶内砝码的总质量过大【答案】 . B . 2.01 . D【解析】【详解】（1）

27、1把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动。此处采用的科学方法是阻力补偿法。故选B。（2）2小车的加速度大小为（3）3ABC由以上分析可知，当小车与平面轨道之间存在摩擦，平面轨道倾斜角度过大，所用小车的质量过大，都不会影响a-F关系图，AB段明显偏离直线，故ABC错误；D当所挂的砝码桶内及桶内砖码的总质量太大时，则有木块所受的合外力造成此现象的主要原因可能是当有砝码桶内及桶内砖码的总质量接近木块及木块上砝码的总质量时，木块受到的合外力小于砖码桶及桶内砖码的总重力，木块的加速度就不成线性增大，实验误差增大，则有a-F图像的AB段明显偏离直线，故D正确。故选

28、D。10. 实验室有一粗细均匀的电阻丝，某同学设计如图所示的电路测量该电阻丝的电阻率。在刻度尺两端的接线柱a和b之间接入该电阻丝，金属夹P夹在电阻丝上，沿电阻丝移动金属夹，改变接入电路的电阻丝长度。实验提供的器材有：电池组E（电动势为3.0V，内阻约1）；电流表A（量程0100mA）；电阻箱R（099.99）；开关、导线若干。实验操作步骤如下：a用螺旋测微器测出电阻丝的直径D；b根据所提供的实验器材，设计如图所示的实验电路；c调节电阻箱使其接入电路的电阻值最大，将金属夹夹在电阻丝某位置上；d闭合开关S，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值和接入电路的电阻丝长度；e改变

29、的位置，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表再次满偏；f重复多次，记录每一次的和数据。（1）用螺旋测微器测出电阻丝的直径D，示数如图所示，读数为_mm；（2）用记录的多组和的数据，绘出了如图所示图线，截距分别为和，则电阻丝的电阻率表达式_（用题中已知量的字母表示）；（3）电流表的内阻对本实验结果_（选填“有”或“无”）影响。【答案】 . . . 无【解析】【详解】（1）1由图可知，电阻丝的直径为（2）2根据题意，由实验步骤可知，电阻箱的阻值和电阻丝阻值之和保持不变，则有由图可知，当时此时，电阻箱的阻值即为电阻箱的阻值和电阻丝阻值之和，则有整理可得结合图像可得解得（3）由（2）分析可知，电流表

30、的内阻对本实验结果无影响。11. 在省级公路与一个乡镇公路交汇处形成一“丁”字路口，一辆沿省级公路行驶的小轿车在超车时，突然发现前方“丁”字路口处有一辆微型面包车正由“丁”字路口缓慢驶入省级公路，此时司机以最快的反应采取了紧急刹车措施，但两车还是发生了猛烈的碰撞，相撞后又一起滑行了一段距离后才停下来。事后交通民警进行事故责任认定时，测得小轿车撞车前在路面上划出一条长长的刹车痕迹，相撞后两车一起滑行的距离。查得小轿车的质量，微型面包车的质量，两车与路面间的动摩擦因数均为。若省级公路在经过乡镇附近的限速为，试通过计算分析说明小轿车是否超速。【答案】见解析【解析】【详解】微型面包车正缓慢驶入省级公路

31、，可认为其初速度为0，设小轿车刹车前的速度为，发生撞车事故前的速度为，两车相撞后的共同速度为，相撞后两车一起沿路面滑动的加速度为a，根据牛顿第二定律则有解得根据运动学公式可知对于两车的碰撞过程，根据动量守恒定律则有解得小轿车刹车留下长的刹车痕迹的过程中，加速度。根据运动学公式可知因，所以小轿车已超速。12. 2022年6月，我国首艘完全自主设计建造的航母“福建舰”下水亮相，除了引人注目的电磁弹射系统外，电磁阻拦索也是航母的“核心战斗力”之一，其原理是利用电磁感应产生的阻力快速安全地降低舰载机着舰的速度。如图所示为电磁阻拦系统的简化原理：舰载机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索拉住轨道上的一根金

32、属棒ab，金属棒ab瞬间与舰载机共速并与之一起在磁场中减速滑行至停下。已知舰载机质量为M，金属棒质量为m，接入导轨间电阻为r，两者以共同速度为进入磁场。轨道端点MP间电阻为R，不计其它电阻。平行导轨MN与PQ间距L，轨道间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为B。除安培力外舰载机系统所受其它阻力均不计。求：（1）舰载机和金属棒一起运动的最大加速度a；（2）舰载机减速过程中金属棒ab中产生的焦耳热；（3）舰载机减速过程通过的位移x的大小。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）初始时刻，金属棒的速度最大，感应电流最大，加速度最大，此时可得最大加速度（2）根据能量守恒可知，舰载机停止时，整

33、个回路产生的焦耳热因此金属棒ab中产生的焦耳热（3）当某时刻速度为v时，金属棒所受安培力根据动量定理而联立解得13. 如图所示是某研究室设计的一种飞行时间质谱仪。该质谱仪的离子源能产生比荷不同但初速度均为0的带正电粒子，带电粒子经同一加速电场作用后垂直于磁场区域的左边界进入磁场。其中区域的磁场垂直纸面向里，区域的磁场垂直纸面向外，磁感应强度大小均为B，区域宽度均为d。粒子从区域的右边界飞出后进入一圆筒形真空无场源漂移管，检测器能测出粒子在漂移管中的飞行时间。已知加速电压为U，漂移管长度为L、直径为d，且轴线与离子源中心处于同一直线上，不计带电粒子重力和粒子间的相互作用。（1）若带电粒子的质量为

34、m，电荷量为q，求该粒子在磁场区域运动轨迹的半径；（2）若测得某一粒子在漂移管中运动的时间为t，求该粒子的比荷为多少；（3）求该装置能检测粒子的比荷的最大值。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）带电粒子在加速电场中加速，根据动能定理有 再由粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力，有 联立解得 （2）粒子在漂移管中做匀速直线运动 联立解得 （3）粒子进入磁场区域后做圆周运动，最后从区域的右边界离开时出射方向与边界垂直，根据第（1）问中的结果可知，比荷越大，粒子在磁场中运动的轨迹半径越小，故当粒子恰好从漂移管的边缘进入时，轨迹半径最小时，比荷最大。粒子运动轨迹如图由几何关系有 解得 联立解得粒子的比荷的最大值为