天津市南开中学2022-2023学年高三下学期第四次月考物理试题答案和解析

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高三年级阶段性统一练习（四）
物理科目答案
1
.
D 2
.
B 3
.
A 4.A 5
.
C
6
.
ABD 7
.
AC 8
.
CD
9.(1)①D
②

(2)①D
E
②变阻器 2的阻值
③60
10． (1)4 m/s
(2)60 N
(3)4 m/s
[命题立意]本题考查平抛运动和圆周运动的综合运用。
[解题思路](1)根据牛顿第二定律计算出小球到达 A点时的速度大小。(2)根据机
械能守恒定律先计算出小球在 C点的速度，结合牛顿运动定律计算出小球在 C
点时对轨道的压力。(3)根据平抛运动的特点结合机械能守恒定律计算出小球的
水平初速度。
[解](1)小球到达最高点 A时，根据牛顿第二定律，有：
mg = m
，
解得：vA = 4 m/s。
(2)小球从 C到A的过程，根据机械能守恒定律，有：
m
=
m
＋mg·2 R，
在C位置根据牛顿第二定律，有：FN－mg = m
，
解得：FN = 60 N，
根据牛顿第三定律，小球对轨道的压力大小为 60 N。
(3)小球从 B到A的过程，根据机械能守恒定律，有：
m
=
m
＋mg·( R＋Rcos 60°)，
根据平抛运动规律，有：v0 = vB·cos 60°，
联立解得：v0 = 4 m/s。
11
.
(1)1 m/s2
(2)0
.
35 W
(3)0
.
05 J
[命题立意]本题考查电磁感应定律的综合应用。
[解题思路](1)分析图乙得到电压与时间的表达式，推导出速度与时间的关系式，
即可分析出金属杆做匀加速直线运动，并求出加速度的大小。(2)由速度公式求
出2 s 末杆的速度，进一步求出杆所受的安培力大小，由牛顿第二定律求出外力
F
，即能求出外力的功率。(3)根据能量守恒定律求出电路中产生的焦耳热，由焦
耳定律求出金属杆上产生的焦耳热。
[解析](1)设路端电压为
U
，金属杆的运动速度为
v
，则感应电动势：
E
=
BLv
，
电阻
R
两端的电压：
U
=
IR
= 
 ，
由图乙可得：
U
=
kt
，
k
= 0
.
1 V/s，
解得：
v
= 
 ，
因为速度与时间成正比，所以金属杆做匀加速运动，加速度：
a
= 
 ，
解得：
a
= 1 m/s2。
(2)在2 s 末，速度：
v
2 =
at
= 2 m/s，
此时通过金属杆的电流：
I
=
，
金属杆受到的安培力：
F
安 =
BIL
= 0
.
075 N，
设2 s 末外力大小为
F
2，由牛顿第二定律，有：
F
2－
F
安 =
ma
，
第2 s 末时外力
F
的瞬时功率：
P
=
F
2
v
2，
解得：
P
= 0
.
35 W。
(3)在2 s 末，杆的动能：
E
k =
m
= 0
.
2 J，
由能量守恒定律得，回路产生的焦耳热：
Q
=
W
－
E
k = 0
.
15 J，
其中杆
=
，
在金属杆上产生的焦耳热：
Q
杆 = 0
.
05 J。
12．
【答案】（1）
22
1
2U
rB
；（2）
22
2
22
er B
mU
；
2
2
3
8
Br
tU
；（3）
3
2r
【详解】（1）甲离子加速过程，由动能定理得
2
11
1
2
qU m v
①
甲离子在磁场中做圆周运动有
2
1
11
1
v
qv B m r
②
由①②两式得
22
11
2qU
m r B
（2）乙离子加速过程，由动能定理得
③
乙离子在磁场中做圆周运动
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