2023年高考物理试题解析浙江卷

1.（2023年6月高考浙江选考科目）下列四组物理量中均为标量的是（）

A.电势电场强度B.热量功率C.动量动能D.速度加速

度

【参考答案】B

【名师解析】电场强度时矢量，动量是矢量，速度和加速度都是矢量，所以下列四组物理

量中均为标量的是B.

2.（2023年6月高考浙江选考科目）在足球运动中，足球入网如图所示，则（）

A.踢香蕉球时足球可视为质点B.足球在飞行和触网时惯性不变

C.足球在一丁时受到脚的作用力和重力D.触网时足球对网的力大于网对足球的力

【参考答案】B

【名师解析】踢香蕉球时足球不可视为质点，足球在飞行和触网时质量不变，惯性不变,

A错误B正确：足球在飞行时只受到竖直向下的重力作用，C错误：根据牛顿第三定律，

触网时足球对网的力等于网对足球的力，D错误。

3.（2023年6月高考浙江选考科目）铅球被水平推出后的运动过程中，不计空气阻力，下

列关于铅球在空中运动时的加速度大小。、速度大小心动能反和机械能E随运动时间，的

变化关系中，正确的是（）

【参考答案】D

【名师解析】铅球被水平推出后的运动过程中，不计空气阻力，铅球只受重力，其加速度

a=g,铅球竖直速度随时间均匀增大，水平速度不变，所以铅球速度随时间不是均匀增大，

AB错误：铅球被水平推出后的运动过程中，不计空气阻力，铅球只受重力，机械能守恒，

动能逐渐增大，但不是均匀增大，C错误D正确。

4.（2023年6月高考浙江选考科目）图为“玉兔二号”巡视器在月球上从。处行走到B

处的照片，轨迹04段是直线，A8段是曲线，巡视器质量为135kg,则巡视器（）

A.受到月球的引力为135ONB.在A8段运动时一定有加速度

C.OA段与AI3段的平均速度方向相同D.从O到13的位移大小等于OAB轨迹K

度

【参考答案】.B

【名师解析】由于月球表面的重力加速度小于地面重力加速度，大约为地球表面

的1/6,所以巡视器受到的月球引力小于1350N,A错误；轨迹AB段是曲线，

巡视器沿曲线运动，速度方向一定改变，一定有加速度，B正确；由于0A段和

AB段的位移方向不同，所以OA段和AB段的平均速度方向不同，C错误；根

据位移的定义，从0到B的位移大小为从0指向B的有向线段的长度，小于

OAB轨迹的长度，D错误。

5.（2023年6月高考浙江选考科目）“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核

电池将^Pu衰变释放的核能一部分转换成电能。2；：PU的衰变方程为■PUU+：He,

则（）

A.衰变方程中的X等于233B.:He的穿透能力比y射线强

C.2j：Pu比［U的比结合能小D.月夜的寒冷导致若Pu的半衰期变大

【参考答案】C

【名师解析［根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知X=238-4=234,

A错误；丫射线的穿透能力比a射线穿透能力强，B错误；根据原子核衰变的产

物的比结合能大于放射性原子核可知，答pu比二u的比结合能小，C正确；半

衰期与原子核所处的物理化学状态无关，D错误,

6.（2023年6月高考浙江选考科目）如图所示，水平面上固定两排平行的半圆柱体，重为

G的光滑圆柱体静置其上，〃、〃为相切点，ZaOb=90°,半径。〃与重力的夹角为37。。

已知sin370=0.6,cos37°=0.8,则圆柱体受到的支持力几、用大小为（）

A.Fa=0.6G,Fb=0.4GB.Fa=0.4G,Fh=0.6G

C.F,=0.8G,Fh=0.6GD.Fa=0.6G,笈=0.8G

6.【参考答案】D

【名师解析】对圆柱体受力分析,画出所受力的矢量图,F«=/ngsin37°=0.6G,

瓦二〃?gcos370=（）.8G,D正确。

【方法归纳】对于受到三个力的平衡问题，一般是对研究对象受力分析，画出所

受各力的矢量图，利用平行四边形定则，得出三力矢量三角形，利用数学知识得

出未知力的大小。

7.（2023年6月高考浙江选考科目）我国UOOkV特高压直流输电工程的送电端用“整流”

设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。卜列说法正确的是（）

A.送电端先升压再整流B.用户端先降压再变交流

C.UOOkV是指交流电的最大值D.输目功率由送电端电压决定

7.【参考答案】A【名师解析】由于只有交流电才能通过变压器变压，所以送电

端先升压在整流，用户端先变交流电在降压，A正确B错误；特高压输电UOOkV

是指直流电压，C错误；输电功率由用户端电压决定，D错误。

8.（2023年6月高考浙江选考科目）某带电粒子转向器的横截面如图所示，转向器中有辐

向电场。粒子从W点射入，沿着由半径分别为R和R2的圆弧平滑连接成的虚线（等势线）

运动，并从虚线上的N点射出，虚线处电场强度大小分别为民和氏，则R、&和E2

8.【参考答案】A

【名师解析】带电粒子沿转向器中圆弧虚线运动，电场力提供向心力，（7日二〃?E,

qEi-m—,联立解得"二殳，A正确。

9.（2023年6月高考浙江选考科目）木星的卫星中，木卫一、木卫二、木卫三做圆周运动

的周期之比为1:2:4。木卫三周期为。公转轨道半径是月球绕地球轨道半径r的〃倍。月

球绕地球公转周期为式），则（）

A.木卫一轨道半径为上B.木卫二轨道半径为乙r

162

1T~

C.周期7与7b之比为MD.木星质量与地球质量之比为

T~

【参考答案】.D

【名师解析】木卫三的公转轨道半径为nr,对木卫一和木卫三，由开普勒第三定

律可得邑二M•二1/4、解得r尸®,A错误；对木卫二和木卫三，由开普勒第

（咐T；4

三定律可得上=马=22/42=1/4,解得「2=2，B错误；木卫三绕木星运动周

（〃/"V4

期与月球绕地球运动周期之间没有联系，C错误；木卫三绕木星运动，G"当

（”）一

二〃,月球绕地球运动，G四粤一场/至］，联立解得处=至〃3,口

）r月［M地T-

正确。

10.（2023年6月高考浙江选考科目）如图所示，质量为M、电阻为R、长为L的导体棒，

通过两根长均为/、质量不计的导电细杆连在等高的两周定点上，固定点间距也为L细杆

通过开关S可与直流电源员或理想二极管串接。在导体棒所在空间存在磁感应强度方向竖

直向上、大小为3的匀强磁场，不计空气阻力和其它电阻。开关S接1,当导体棒静止时，

细杆与竖直方向的夹角固定点。二色；然后开关S接2,棒从右侧开始运动完成一次振动的

4

A.电源电动势七二立也/?

B.棒消耗的焦耳热。=?

2BL

C.从左向右运动时，最大摆角小于ND.棒两次过最低点时感应电动势大小相等

4

【参考答案】C

【名师解析】开关S接1,导体棒静止时，受力分析，由tan。=BIL/mg,解得

I=mg/BL,由闭合电路欧姆定律，电源电动势E=IR=mgR/BL,A错误；不能得

出导体棒完成一次振动过程消耗的焦耳热，B错误；开关接2,由于金属棒运动

切割磁感线产生感应电动势，在从左向右运动时，产生的感应电流，从二极管正

极流入，金属棒中有电流，受到与方向相反的安培力作用，所以最大摆班小于兀/4,

C正确；金属棒从右向左经过最低点时速度大于从左向右经过最低点时的速度,

根据法拉第电磁感应定律可知，金属棒两次经过最低点时产生的感应电动势大小

不等，D错误。

11.（2023年6月高考浙江选考科目）如图所示，置于管口下前的声源发出一列单一频率

声波，分成两列强度不同的声波分别沿A、6两管传播到出口先调节A、6两管等长，

O处探测到声波强度为400个单位，然后将A管拉长d=15cm,在。处第一次探测到声

波强度最小，其强度为100个单位。已知声波强度与声波振幅平方成正比，不计声波在管道

中传播的能量损失，则（）

T

A.声波的波长4=15cmB.声波的波长义=30cm

C.两声波的振幅之比为3:1D.两声波的振幅之比为2:1

【参考答案】C

【名师解析】先调节A、B两管等长,两管中传播的声波到O点路程差为零，振动加强,

O处探测到声波强度为400个单位，将A管拉长d=15cm,在O处第•次探测到声波强

度最小，说明两管中传播的声波到O点路程差浦2,其强度为100个单位，由此可知2d=.V2,

声波的波长X=60cm,AB错误；根据题述，已知声波强度与声波振幅平方成正比，即

A7

CVAJ2400解得-±=2,C正确D错误。

(…②『二而41

12.（2023年6月高考浙江选考科目）A3、C。两块正对的平行金属板与水平面成30。角固

定，竖直截面如图所示。两板间距10cm,电荷量为LOxlO^C、质量为3.0xl（y4kg的小

球用长为5cm的绝缘细线悬排干4点。闭合开关S,小球静止时,细线与48板夹角为30。：

剪断细线，小球运动到CD板上的M点（未标出），则（）

A.距离为5j5cmB.电势能增加了3j5xlOYj

4

C.电场强度大小为6x10'N/CD.减小R的阻值，MC的距曲将变大

【参考答案】B

【名师解析】小球用长为5cm的绝缘细线悬挂于A点，小球静止时，细线与/W板夹角为

30。，细线与竖直方向夹角为30°,小球所受电场力方向垂直极板AB,与竖直线方向夹角

为30°,可知电场力F=FT，2FCOS30°=mg»解得F=电场强度大小为

F/q=-^-=>^xl05N/C.C错误；剪断细线，小球沿与CD板夹角为30°的方向加速宜

*q

线运动到M点，由lan30>=d/MC解得MC=loJJcm,A错误；小球运动到CQ板上的M

点，克服电场力做功W=F（d-lsin30°）=^xl0-3X0.075J=->/3x10^J,B正确；减小

4

R的阻值，两块正对的平厅金属板之间电压不变，MC的距离不变，D错误。

13.（2023年6月高考浙江选考科目）在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直角三

角形发光体，直角边的长度为0.9m,水的折射率〃=9,细灯带到水面的距离=

310

【参考答案】C

【名师解析】灯带发出的光从水面射出的时发生全反射临界角的正弦值

则tanC—1—

取细灯带上一点光源，点光源发出的光在水面上有光射出的水面形状为圆形。设此圆的半径

为R,点光源发出的光恰好发生全反射的光路图如图1所示。

根据几何关系可得R=C=立xm=（）.3m

10小

每一条细灯带发出的光在水面上有光射出的水面形状如图2所示。

三条细灯带构成的直角三角形发光体发出的光在水面上有光射出的水面形状如图3所示。

则一个点发出的光在水面上能看到的R-0.3m的圆，光射出的水面形状三角形顶端边缘为弧

形,AB错误。设直角边的长度«=0.9m,由几何关系可得（an22.5°=&=--8s*=0

—Vl+cos45°

乙

-1

解得厂（1-也）a

2

由于r=0.294x0.9m=0.27in<R=0.3m,可知有光射出的水面形状在三角形中央区域无空块,

所以有光射出的水面形状为Co

二、选择题n（本题共2小题，每小题3分，共6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3分，选对但不全的得2分，

有选错的得0分）

14.（2023年6月高考浙江选考科目）下列说法正确的是（）

A.热量能自发地从低温物体传到高温物体

B.液体的表面张力方向总是跟液面相切

C.在不同的惯性参考系内，物埋规律的形式是不同的

D.当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率

【参考答案】.BD

【名师解析】热量能够自发地从高温物体传到低温物体，不能自发地从低温物体

传到高温物体，A错误；液体表面张力方向总是与表面相切，B正确；在不同惯

性参考系中，物理规律的形式是相同的，C错误；根据多普勒效应，当波源与观

察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源的振动频率，D正确。

15.（2023年6月高考浙江选考科目）有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为1%。当

紫外光照射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间跖为d

的双缝，在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为已知电子质量为〃?，

普朗克常量为人光速为C,则（）

chiwh-r

C.光子的能量E=%+JD.光子的动量〃=」+......-

dAxc2cma~^x~

【参考答案】.AD

【名师解析】根据双缝干涉条纹间隔公式△x=LVd,可得人cUx/L。电子动量

p=hA=g,A正确；电子动能E=三二峥L*；、,B错误；根据爱

d\x2m2m2md2Ax2

因斯坦光电效应方程，Ek=E-Wo,解得光子能量E=Wo+〃，：-C错误；由

2md~\x~

h2r}

E=cp可得光子动量p=Wo/c+-----------,D正确。

2cmd~^x

非选择题部分

三、非选择题（本题共5小题，共55分）

16.实验题（I、II、III三题共14分）

16-I.（2023年6月高考浙江选考科目）（7分）（1）在“探究平抛运动的特点”实验中

①用图1装置进行探究，下列说法正确的是________O

A.只能探究平抛运动水平分运动的特点

B.需改变小锤击打的力度，多次重复实验

C.能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点

②用图2装置进行实验，下列说法正确的是_____

A.斜槽轨道M必须光滑且其末端水平

B.上下调节挡板N时必须每次等间距移动

C.小钢球从斜槽加上同一位置静止滚下

③用图3装置进行实验，竖直挡板上附有复写纸和白纸，可以记下钢球撞击挡板时的点迹。

实验时竖直挡板初始位置累塞斜槽末端，钢球从斜槽上P点静止滚卜，撞击挡板留卜点迹0,

将挡板依次水平向右移动x，重复实验，挡板上留下点迹1、2、3、4。以点迹0为坐标原点，

竖宜向下建立坐标轴），，各点迹坐标值分别为巾、1y2、”、＞'4o测得钢球宜径为4则钢球平

抛初速度用为_______。

A.7序B.（x+g）mC.（3X《、ED.V厚

2丫2,2\y2-2V2”2M2y4

（2）如图4所示，某同学把A、B两根不同的弹簧串接竖直悬挂，探究4、B弹簧弹力与伸

长量的关系。在8弹簧下端依次挂上质量为机的钩码，静止时指针所指刻度必、身的数据

如表。

钩码个数12•••

8/cm7.758.539.30•••

Xft/cm16.4518.5220.60•••

ilrf•5

/，

0)------

图4

钩码个数为1时，弹簧A的伸长量=cm,弹簧8的伸长量=________cm,

两根弹簧弹性势能的增加量%."陪（Ax.+A”）（选填“=”、“V”或。

16-1【参考答案】（1）①B②C③D（2）0.781.29>

【名师解析】（1）①用图1装置可以探究平抛运动竖直方向做自由落体运动，需要改变小

锤击打的力度，多次重复实验，B正确AC错误；②用图2装置进行实验，斜槽轨道M不

必要光滑，但末端必须水平，A错误；上下调节挡板N时，不需要等间距移动，B错误；

小钢球必须从斜槽M上同一位置静止滚下，C正确。

2

③用图3装置进行实验，根据平抛运动规律，x-d/2=v0T,yi=^T,联立解得vO=（x-W2）

*AB错误；由4x-d/2Ko4T,y4=-^^（47'）2,联立解得v0=（x-d/2）»D正确

C错误。

（2）钩码个数为1时,弹簧A伸长量△xA=8.53cm-7.75cm=0.78cm；

弹簧B伸长量△xA=18.52cm・l6.45cm・0.78cm=1.29cm；

由于弹簧不是理想的轻弹簧，根据系统机械能守恒定律氏知两根弹簧的重力势能减少量和钩

码减少的重力势能等于弹簧增加的弹性势能，所以△综>，咫（入9+A。）。

16-11.（2023年6月高考浙江选考科目）（5分）在“测量干电池的电动势和内阻”实验

中

图1

⑴部分连线如图1所示，导线。端应连接到________（选填“4”、“8"、"C”或“D”）

接线柱上。正确连接后，某次测量中电压表指针位置如图2所示，其示数为_______V,

（2）测得的7组数据已标在如图3所示U-/坐标系上，用作图法求干电池的电动势上二

_V和内阻r=（计算结果均保留两位小数）

々UN

图3

16・n【参考答案】（1）B1.20（2）1.501.04

【参考答案】（1）根据利用电压表和电流表测量干电池电动势和内阻的实验电路，可知导

线a应该连接到B接线柱上。根据电压表读数规则，电压表示数为1.20V。

（2）过尽可能多的点作宜线得出干电池的伏安特性曲线，如图。

TUN

十电池的伏安特性曲线在纵轴的截距值大约干电池的电动势E=1.50V；

斜率绝对值等于干电池的内阻，尸Q=1.04Q。

0.48-0

I6-IH.（2023年6月高考浙江选考科目）（2分）以下实验中，说法正确的是（多

选）。

A.“观察电容器的充、放电现象”实验中，充电时电沆逐渐增大，放电时电流逐渐减小

B.“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，需尽快描下油膜轮廓，

测出油膜面积

C.“观察光敏电阻特性”和“观察金属热电阻特性”实验中，光照强度增加，光敏电阻阻

值减小；温度升高，金属热电阻阻值增大

D.“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，如果可拆变压器的“横梁”铁芯

没装上，原线圈接入10V的交流电时，副线圈输出电压不为零

16-HI【参考答案】CD

【名师解析】“观察电容器的充放电现象”实验中，充电时电流逐渐减小，放电时电流逐渐

减小，A错误；“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，需要等到

油膜充分扩展成单分子油摸后，才能描绘油膜轮廓，测出油膜面积，B错误；“观察光敏电

阻特性”实验中，光照强度增加，光敏电阻阻值减小；“观察金属热电阻特性”实验中，温

度升高，金属热电阻阻值漕大，C正确；“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验

中，如果可拆变压器的“横梁”铁芯没有装上，原线圈接入10V的交流电时，只是漏磁较

大，在副线圈中仍能够产生感应电动势，副线圈输出电压不为零，D正确。

17.（8分）（2023年6月高考浙江选考科目）如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面

积S=100cmt质量〃?=lkg的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒

与温度300K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A,其体积匕=600cm3。缓慢推动

活塞使气体达到状态B,此时体积％=500cm3。固定活塞，升高热源温度，气体达到状

态C,此时压强Pc=14xIO,Pao已知从状态A到状态C,气体从外界吸收热量Q=14J；

从状态6到状态C,气体内能增加△U-25J；大气压化）-1.01k10'Pa。

热源

（1）气体从状态A到状态8,其分子平均动能________（选填“增大”、“减小”或“不

变”），圆筒内壁单位面积受到的压力（选填“增大”，“减小”或“不变”），

（2）求气体在状态C的温度7；；

（3）求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。

【参考答案】（1）不变增大（2）Tc=350K（3）W=11J

【名师解析】（1）气体从状态A到状态B,做等温压缩变化，其气体内能不变，分子平均

动能不变。体积减小，压强增大，圆筒内壁单位面积受到的压力增大。

（2）初始时,对活塞，pAS=pBS+mg

PA二P。=10xl5pa

解得T°

气体从状态A到状态B,做等温压缩变化，由玻意耳定律，POVA二PBVB，

5

解得：pB=1.2pA=1.2X10Pa

气体从状态B到状态C,做等容变化，由查理定律庄二义，刀尸300K

TBTC

解得：7c=350K

（3）由热力学第一定律，411=W+Q,解得W=11J.

18.（11分）（2023年6月高考浙江选考科目）为了探究物体间碰撞特性，设计了如图所

示的实验装置“水平直轨道48、CO和水平传送带平滑无缝连接，两半径均为R=0.4m的

四分之一圆周组成的竖直细圆弧管道DEF与领道CD和足够长的水平直轨道FG平滑相切

连接。质量为3机的滑块b与质量为2m的滑块c用劲度系数A=100N/m的轻质弹簧连接，

静置于轨道FG上。现有质量m=0.12kg的滑块a以初速度％=2历m/s从。处进入,

经DEF管道后，与FG上的滑块b碰撞（时间极短）。已知传送带长L=0.8m,以u=2nVs

的速率顺时针转动，滑块。与传送带间的动摩擦因数〃=0.5,其它摩擦和阻力均不计，各

滑块均可视为质点，弹簧的弹性势能上〃=^!■心G为形变量）。

「2

（1）求滑块。到达圆弧管道DEF最低点/时速度大小i午和所受支持力大小FN:

（2）若滑块”碰后返回到B点时速度以=lm/s,求滑块人力碰撞过程中损失的机械能AE：

（3）若滑块。碰到滑块力立即被粘住，求碰撞后弹簧最大长度与最小长度之差Ar。

【解析】（I）滑块a以初速度vO从D处进入竖直圆弧轨道DEF运动，机械能守恒,

mg,2R=-mVp--mu；,解得VF二IOm/s。

在最低点F,由牛顿第二定律，FN-mg=m

R

解得：FN=31.2N

（2）碰撞后滑块a返回过程，由动能定理，-mg-2R-|.imgL=mv\-mvQ,解得Va=5m/s。

滑块a、b碰撞，由动最守恒定律，mvF=-mVa+3mvb，

解得：Vb=5m/s

碰撞过程中损失的机械能△E=,八6--m=0

222

（3）滑块a碰撞b后立即被粘住，由动量守恒定律，mvF=（m+3m）vab,

解得vab=2.5m/so

滑块ab一起向右运动，压缩弹簧，ab减速运动，c加速运动，当abc三者速度相等时,

弹簧长度最小，由动量守恒定律，（m+3in）vab=（m+3m+2m）vahc

解得vabc=5/3m/so

由机械能守怛定律,Epi=-4加编--6mpi

解得Ep,=0.5J

由Ep产解得：最大压缩量xi=0.1m

滑块ab•起继续向右运动，弹簧弹力使c继续加速，使ab继续减速，当弹簧弹力减小到

零时，c速度最大，ab速度最小；滑块ab一起再继续向右运动，弹簧弹力使c减速，ab加

速，当abc三者速度相等时，弹簧长度最大，其对应的弹性势能与弹簧长度最小时弹性势能

相等，其最大伸长量

由动量守恒定律，x2=0.1m

所以碰撞后弹簧最大长度与最小长度之差Ax=xi+X2=02m

19.（11分）（2023年6月高考浙江选考科目）某兴趣小组设计了一种火箭落停装置，简

化原理如图所示，它由两根竖直导轨、承载火箭装置（简化为与火箭绝缘的导电杆MN）和

装置A组成，并形成团合回路。装置A能自动调节其输出电压确保回路电流/恒定，方向

如图所示。导轨长度远大于导轨间距，不论导电杆运动到什么位置，电流/在导电杆以上空

间产生的磁场近似为零：在导电杆所在处产生的磁场近似为匀强磁场，大小片二H（其中

k为常量），方向垂直导轨平面向里：在导电杆以下的两导轨间产生的磁场近似为匀强磁场，

大小生二2〃，方向与向相同。火箭无动力下降到导轨顶端时与导电杆粘接，以速度vo

进入导轨，到达绝缘停靠平台时速度恰好为零，完成火箭落停。已知火箭与导电杆的总质量

为M,导轨间距］二坐，导电杆电阻为R。导电杆与导轨保持良好接触滑行，不计空气

阻力和摩擦力，不计导轨电阻和装置人的内阻。在火箭落停过程中,

」

(1)求导电杆所受安培力的大小广和运动的距离小

(2)求回路感应电动势E与运动时间/的关系：

(3)求装置人输出电压/./与运动时间/的关系和输出的能晟W：

(4)若R的阻值视为0,装置4用于I可收能量，给出装置A可I可收能量的来源和大小。

【参考答案】(1)3Ms：」-；(2)E=-----—(vo-2gt)；

4gI

U=^(%-2gf)+/R

⑶1

3

(4)装置A可回收的能量包括导电杆和火箭的动能和重力势能。一

4

【名师解析】(I)导电杆所受安培力F=B|Id=kI-I•笔~=3Mg

KI

由动能定理，-FL+MgL=a2M片

2

2

解得：L=3。

4g

(2)火箭与导电杆下落做匀减速运动，由F-Mg=Ma,解得加速度大小为a=2g。

在时刻t,导电杆的速度v=vo-at=vo-2gt,

导电杆切割磁感线产生的感应电动势E=B2dv=2kl・d・(v0-2gt)(v0-2gt)

(3)根据题述导电杆中电流恒定为I，则有U+E=IR,()

解得装置A输出电压U=JR-64g-(vo-2gt)

装置A输出的电功率P=UI=尸兄6M”0+12Mg2t

由vo-2gto=O解得总下落时间to=争~

2g

令尸R6Mgi，o=P（）,画出输出的电功率P随时间t变化图像,如图。

2

S时刻装置A输出的电功率Pl0=UI=6Mgi，o+12Mg2t=1R

电功率P随时间l变化图像与横轴所围面积等于输出的能量W,

所以W=、（4+Eo）fo=：（2-R-6Mg中）

，乙乙g，gz

（4）装置A可回收的能量包括导电杆和火箭的动能和重力势能、磁场能;

3

若R的阻值视为零，装置A可回收的电磁能为E卡|w|=-Mv^

动能为EK=1MF；,重力势能为为Ep=Mg-,

113

可回收的总机械能量为E^=EK+%=—历4+—/力说=—MU：

244

20.（11分）利用磁场实现离子偏转是科学仪器中广泛应用的技术。如图所示，。町，平面

（纸面）的第一象限内有足够长且宽度均为/,、边界均平行X轴的区域［和II,其中区域存

在磁感应强度大小为S的匀强磁场，区域II存在磁感应强度大小为&的磁场，方向均垂直

纸面向里，区域II的下边界与x轴重合。位于（0,3L）处的离子源能释放出质量为"人电荷

量为分速度方向与％轴夹角为60。的正离子束，沿纸面射向磁场区域。不计离子的重力及

离子间的相互作用，并忽略磁场的边界效应。

（I）求离子不进入区域II的最大速度VI及其在磁场中的运动时间/;

（2）若巴=2用，求能到达），处的离子的最小速度也；

（3）若凡="y,且离子源射出的离子数按速度大小均匀地分布在.~竺班范围,

Lmm

求进入第四象限的离子数与总离子数之比人

【名师解析】（1）画出离子恰不进入区域H的轨迹，由轨迹图中几何关系得

sin30°=-^i—

4

解得n=2Lo

由洛伦兹力提供向心力，qv\B\=m—,

rx

解得v尸冬肥

m

运动轨迹所对圆心角为0=2兀/3

离子在区域11中