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2026年安徽省阜阳市高考物理一模试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.年月日中核集团漳州核电号机组首次启动核燃料铀装载工作。下列关于该核电站核反应过程的说法正确的是( )
A. 核反应的原理是可控核聚变反应
B. 核反应过程中质量数守恒
C. 核反应的反应物结合能之和大于产物结合能之和
D. 核反应的反应物原子核比产物原子核更稳定
2.汽车行驶时胎压过高或过低都容易造成安全隐患。夏天汽车在户外长时间暴晒，假设在暴晒过程中轮胎容积不变，则暴晒后轮胎内( )
A. 每个分子的运动速率都增大
B. 单位体积内的分子数减少
C. 气体从外界吸收的热量全部用于对外界做功
D. 单位时间内单位面积上气体分子对轮胎的作用力增大
3.一列波长为的简谐横波在均匀介质中传播，、是波传播方向上的两个质点，振动图像分别如图甲、乙所示。则时两质点间的波形图可能为( )
A. B.
C. D.
4.在光学仪器中，道威棱镜被广泛用来进行图形翻转。如图所示，棱镜的横截面是底角为的等腰梯形。一束与平行的光线从边的中点射入棱镜，已知棱镜材料的折射率，下列说法正确的是( )
A. 光线进入棱镜后频率变小
B. 若光线经边一次反射后从边射出，出射光线与边平行
C. 若光线经边一次反射后从边射出，入射光线向上平移，则出射光线也向上平移
D. 若棱镜材料折射率为，光线射到边的位置向右移动
5.宇宙中某恒星质量是太阳质量的倍，设想地球“流浪”后绕此恒星公转，“流浪”前后的公转轨道均可以看作圆周，且在新公转轨道上的温度与“流浪”前一样。已知此恒星单位时间内向外部空间均匀辐射的能量是太阳的倍，根据球体能量辐射模型可知地球绕此恒星公转的半径是绕太阳公转半径的倍。地球绕太阳公转的线速度为，公转的周期为；地球绕此恒星公转的线速度为，公转的周期为。则( )
A. B. C. D.
6.如图所示，理想变压器副线圈接入的匝数可以通过滑动触头调节，副线圈回路中接有定值电阻、和滑动变阻器，开关处于闭合状态。电压表、电流表均为理想电表，原线圈接在电压有效值保持不变的正弦式交流电源上，下列说法正确的是( )
A. 仅将滑片向端移动，电压表示数增大
B. 仅将滑片向端移动，原线圈的输入功率减小
C. 仅将滑片向下移动，电流表示数增大
D. 仅将滑片向下移动，滑动变阻器的功率增大
7.如图所示，以为圆心，半径为的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，直线与圆形磁场的边界相切于点，下方有范围足够大、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。一个电子，沿着与平行的方向正对圆心点射入圆形磁场，从点射出，进入下方磁场。已知
电子质量为，电荷量大小为，不计重力。下列说法正确的是( )
A. 电子的速度大小
B. 电子第二次经过边的位置与点的距离为
C. 电子从进入圆形有界磁场到第二次经过边所用的时间为
D. 电子从进入圆形有界磁场到第二次经过边所用的时间为
8.一倾角为足够大的光滑斜面固定于水平地面上，在斜面上建立直角坐标系，其中轴平行于底边，轴沿斜面向上，如图所示。物块从静止开始，同时受到沿轴正方向的力和沿轴正方向的力，两个力大小随时间变化的关系如图，已知物块的质量为，重力加速度取，，不计空气阻力，则( )
A. 物块运动过程中受到的合力方向不断变化 B. 物块的运动轨迹一定为曲线
C. 时物块的加速度为 D. 时物块的瞬时速度为
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.在水平方向的匀强电场中，一带电小球仅在重力和电场力作用下于竖直面纸面内运动。如图，若小球的初速度方向沿与水平方向的夹角为的虚线，则其运动轨迹为直线。现让小球以一定的初速度从点出发，垂直于虚线向右上方运动。下列判断正确的是( )
A. 小球一定带正电
B. 从点运动至与点等高的点的过程中，小球的动能先减小后增大
C. 从点运动至与点等高的点的过程中，小球的机械能一直增大
D. 若将电场的方向调整为竖直方向，小球可能做匀速直线运动
10.如图所示，木板和物块叠放在足够长的水平传送带上，轻弹簧的一端固定在左侧挡板上，另一端与木板接触不连接，用力推木板压缩弹簧。使传送带以恒定速度顺时针转动，由静止释放木板。物块与木板、木板与传送带间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若弹簧恢复原长时，木板速度还未达到，已知重力加速度大小为，则下列说法正确的是( )
A. 弹簧恢复原长前，木板先加速后减速
B. 弹簧恢复原长前，木板的加速度一直减小
C. 弹簧恢复原长后，木板速度还未达到，物块脱离木板前，木板加速度为
D. 弹簧恢复原长后，木板速度还未达到，物块脱离木板后，木板加速度为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.图为探究“加速度与力、质量的关系”实验，设计了如下两种方案：
方案：不加槽码时，调节长木板与水平面的夹角，小车能匀速下滑；加上槽码时，小车加速下滑。用光电计时器记录信息，测小车加速度大小，槽码重力为小车受到的合力大小。 方案：加槽码时，调节长木板与水平面的夹角，小车能匀速下滑；去掉槽码，小车加速下滑，用打点计时器在纸带上记录信息，测加速度大小，槽码重力为小车所受到的合力大小。
有补偿阻力环节的方案是 ；不需要小车质量远大于槽码质量的方案是 。
选实验方案进行实验。打点计时器所接电源频率为，打出一条纸带，在纸带上选出、、、、共个计数点，相邻两个计数点间有个点没有画出，各个计数点间的距离如图所示。打下点时小车的速度 。结果保留两位有效数字
12.某款可拆卸手机电池标称电动势是，物理兴趣小组的同学利用下列实验器材测量这款手机电池的电动势和内电阻。
A.电流表量程，内阻
B.电压表量程，内阻约为
C.滑动变阻器阻值范围，额定电流
D.电阻箱阻值范围
E.开关和导线若干
小组成员设计了如图所示的实验电路图。
图中电流表与并联，改装成了一个量程为的大量程电流表，电阻箱的阻值应调为______。
图是实验的实物图，图中已经画出了部分连接线路，请你用笔画线代替导线将其他部分的线路补充完整。
闭合开关，调节的滑片位置，记录几组图电路中的电压表和电流表的读数、，并作出关系图像，如图所示，根据图像中的信息，可得：电池的电动势 ______、内阻 ______。计算结果保留位有效数字
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.为抢救病人，一辆救护车紧急出发，鸣着笛沿水平直路从时由静止开始做匀加速运动，时速度大小为。此后停止加速开始做匀速运动，匀速运动后救护车停止鸣笛。经过一段时间在救护车出发处的人听到救护车发出的最后的鸣笛声。已知声速，求：
救护车匀加速运动时的加速度大小；
在救护车出发处的人听到救护车发出的最后的鸣笛声的时刻。
14.某固定装置的竖直截面如图所示，由倾角的直轨道、半径的圆弧轨道为圆弧轨道最低点、倾角为的足够长直轨道组成，轨道间平滑连接。质量的小物块从轨道上距点高度为的位置静止释放，经圆弧轨道滑上轨道，小物块在轨道上运动时的动摩擦因数，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。其他轨道均光滑，小物块视为质点，不计空气阻力。已知：重力加速度，，。
求小物块第一次经过点时对圆弧轨道的压力；
求小物块第一次沿向上运动的最大距离；
若静止释放的同时，在点放置一个质量也为的小物块，小物块与小物块在点发生弹性碰撞。小物块在轨道上运动时的动摩擦因数，求小物块在上经过的总路程。
15.如图所示，长度均为的两根光滑金属直导轨和固定在水平绝缘桌面上，两者平行且相距，、连线垂直于导轨，定滑轮位于、连线中点正上方处。和单位长度的电阻均为。、间连接一阻值为的电阻。空间有垂直于桌面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。质量为、电阻不计的金属杆，初始时位于、连线处，在过定滑轮的不可伸长的轻质轻绳拉动下，沿导轨水平向右由静止做加速度大小为的匀变速直线运动。金属杆在导轨上时与导轨始终垂直且接触良好，重力加速度大小为。
求金属杆在导轨上运动到与、连线相距时，回路的感应电动势；
求金属杆在导轨上运动到与、连线相距时，轻绳拉力；
若让轻绳拉动金属杆从、连线处以速度大小为，水平向右做匀速直线运动，求金属杆在导轨上保持速度大小做匀速直线运动的最大路程。
答案解析
1.【答案】
【解析】解：、核反应的原理是核裂变反应，故A错误；
B、在核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，故B正确；
、核反应是朝着比结合能大的方向进行的，生成物的原子核比反应物的原子核更加稳定，所以生成物的比结合能大于反应物的比结合能，反应物和生成物的质量数相等，所以核反应中反应物结合能之和小于产物结合能之和，故CD错误。
故选：。
核电站的原理都是核裂变反应；核反应中质量数、电荷数守恒；核反应是朝着比结合能大的方向进行的。
知道核反应是朝着比结合能大的方向进行的是解题的关键，知道现在所有的核电站都是应用的核裂变反应等是解题的基础。
2.【答案】
【解析】解：温度是分子热运动平均动能的标志，暴晒后轮胎内气体温度升高，分子的平均动能增大，但分子运动速率遵循统计规律，并非每个分子的运动速率都增大，存在个别分子速率减小的情况，故A错误；
B.题目明确“轮胎容积不变”，即气体体积不变。轮胎内气体的分子总数未发生变化无气体进出轮胎，则单位体积内的分子数保持不变，故B错误；
C.根据热力学第一定律，其中为气体内能变化，为吸收的热量，为外界对气体做的功。气体温度升高，内能增大；轮胎容积不变，气体体积不变，气体不对外做功，外界也不对气体做功；由，可得，即气体从外界吸收热量，且吸收的热量全部用于增加内能，并非对外做功，故C错误；
D.气体压强的微观本质是大量气体分子对容器壁的碰撞产生的平均作用力。温度升高，分子平均动能增大，分子碰撞轮胎内壁的平均作用力增大；分子数密度不变体积不变、分子总数不变，单位时间内单位面积上的碰撞次数不变，故单位时间内单位面积上气体分子对轮胎的作用力增大，故D正确。
故选：。
需先根据温度变化判断分子平均动能变化，再结合体积不变分析分子数密度及压强变化，最后依据热力学第一定律判断吸放热与做功关系。
考查热力学第一定律的理解及应用；温度与分子动能关系，温度是分子热运动平均动能的标志；理想气体压强的微观解释。
3.【答案】
【解析】解：质点、的振动周期均为，时处于平衡位置向上振动，处于波峰，时、的振动情况与时的振动情况相同，即处于平衡位置向下振动、处于波谷，故A正确，BCD错误。
故选：。
根据时刻和所处的位置以及振动情况确定时的振动情况、位置，因此得到波形图。
本题既要理解振动图像和波动图像各自的物理意义，由振动图像能判断出质点的速度方向，同时要把握两种图像的内在联系。
4.【答案】
【解析】解：、光的频率由光源决定，在进入不同介质时保持不变，故A错误；
B、棱镜的截面是轴对称的等腰梯形，且光线在边发生全反射，入射角与反射角相等，所以光线在边的折射角与在边的入射角相等，出射光线折射角为，与边平行，故B正确；
C、入射光线向上平移，入射角不变，光线与、边的夹角不变，此时光线射到边的位置向右移动，射到边的位置向下移动，出射光线向下平移，故C错误；
D、若棱镜材料折射率更大，光线与边的折射角减小，光线射到边的位置向左移动，故D错误。
故选：。
A、理解光的频率的决定因素，及光与介质之间的关系；
B、通过等腰梯形的对称性和折射定律，认识到光线在边的折射角与边的入射角相等，进而发现边的入射角和边的折射角相等，均为，出射光线与梯形底边平行；
C、理解平移光线时角度不变的特点，判断出射光线的变化；
D、理解折射率改变对光线折射角的影响，判断光线传播方向。
本题考查光的折射定律和全反射，通过光线在棱镜中的传播路径，判断选项正误。
5.【答案】
【解析】解：设地球的质量为，公转半径为，中心天体质量为。地球公转时，根据万有引力提供向心力得
得，
已知，，解得，，故ABD错误，C正确。
故选：。
地球绕恒星和太阳公转时，根据万有引力提供向心力列式，即可求解。
解答本题时，要读懂题意，建立模型，根据万有引力提供向心力这条思路解答。
6.【答案】
【解析】解：、仅将滑片向端移动，则副线圈的匝数减少，根据变压比可知变压器的输出电压减小，即电压表示数减小。副线圈电路中的电阻不变，根据可知，副线圈电路的功率减小，变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率减小，故A错误，B正确；
、仅将滑片向下移动，变阻器接入电路中的电阻增大，变阻器和串联，其两端电压等于变压器的输出电压不变，跟姐姐欧姆定律可知通过该支路的电流减小，即电流表的示数减小，当变阻器接入电路中的电阻和阻值相等时，变阻器消耗的功率最大，但不知道变阻器和的阻值关系，所以变阻器消耗的功率无法判断，故CD错误。
故选：。
仅将滑片向端移动，则副线圈的匝数减少，根据变压比分析；根据分析变压器的输入功率；仅将滑片向下移动，变阻器接入电路中的电阻增大，根据欧姆定律分析示数的变化，当变阻器和阻值相等时，变阻器消耗的功率最大。
知道变压比是解题的基础，知道滑动变阻器的阻值和阻值相等时，变阻器消耗的功率最大是解题的关键。
7.【答案】
【解析】解：、根据题意分析可知，粒子的运动轨迹如图所示
粒子的运动轨迹半径为，故根据洛伦兹力提供圆周运动的向心力有，解得，故A错误；
B、由圆形磁场进入下方磁场，运动半径为，根据项，解得，故电子第二次经过边的位置与点的距离为，故B错误；
、电子在圆形磁场中运动的时间为，电子在下方磁场运动的轨迹为半圆，故时间为，故总时间为，代入数据解得，故C正确，D错误；
故选：。
根据洛伦兹力提供向心力求轨道半径，结合几何图形确定轨迹圆心角，再求运动时间和位置。
解决此类问题关键是准确画出轨迹，确定圆心和半径，结合几何关系求圆心角，进而求时间。
8.【答案】
【解析】解：由图可知
过原点，时，故F，
截距为，时，故F，
物块质量，斜面倾角，重力沿斜面向下的分力
方向，合力
加速度
方向，合力
加速度
A.合力的方向由决定，与时间无关，方向恒定，故A错误；
B.初速度为，加速度方向恒定，物体做初速度为的匀加速直线运动，轨迹为直线，故B错误；
C.时，加速度，
合加速度，故C错误；
D.时，图像图线与坐标轴围成面积表示力的冲量，由动量定理可得
，解得，
，
解得
合速度，故D正确。
故选：。
分析图，得到力与时间关系表达式，利用力的合成与分解得到两个方向的合力，由两个力的方向判断合力方向是否变化；根据牛顿第二定律求得两个方向加速度，由曲线运动与直线运动条件分析判断物块的轨迹；时，先求得两个方向上的加速度，在求得合加速度；由动量定理和图像求得时物块的瞬时速。
本题主要考查牛顿第二定律、运动的合成与分解、动量定理的应用，理解图像图线与坐标轴围成面积表示力的冲量是解题关键。
9.【答案】
【解析】解：带电小球在电场和重力场中沿虚线做直线运动，其合力方向必沿该虚线方向。重力竖直向下，电场力水平，合力方向与水平方向成，可知。由于重力向下，合力指向右下方或左下方。根据题意，小球垂直于该虚线向右上方运动，该虚线应为或方向的对角线，而能使合力指向下方的对角线为向右下方，此时电场力水平向右。
A、电场力方向向右，但匀强电场的方向未知，因此无法确定小球一定带正电，故A错误；
B、小球垂直于虚线向右上方运动，即初速度与恒定的合力垂直。根据恒力作用下的运动规律，带电小球做类平抛运动，其速度大小满足，其中，速度大小随时间逐渐增大。因此，动能一直增大，不会先减小后增大，故B错误；
C、机械能的变化由除重力以外的力做功决定。电场力水平向右，小球初速度向右上方，在向右的电场力作用下，其水平分速度和水平位移一直增大，电场力一直做正功，故机械能一直增大，故C正确；
D、若将电场调整为竖直方向，当向上方向的电场力与重力大小相等、方向相反时，由，解得：，小球可能做匀速直线运动，故D正确。
故选：。
由题意可知小球沿虚线做直线运动，说明合力方向与虚线方向一致。已知重力竖直向下，电场力水平，合力与水平方向成度，可推知电场力大小等于重力。但电场方向未知，因此无法确定小球电性。小球垂直于虚线向右上方运动，其初速度与合力方向垂直，将做类平抛运动，速度大小随时间持续增大，动能一直增大。机械能变化取决于电场力做功，电场力方向与小球运动方向夹角始终小于度，一直做正功，机械能一直增大。若电场方向调整为竖直方向，当电场力与重力平衡时合力为零，小球可能做匀速直线运动。
本题综合考查带电粒子在匀强电场与重力场复合场中的运动分析，涉及受力分析、运动合成与分解、功能关系等核心知识。题目计算量适中，但思维层次较高，要求学生具备较强的物理建模与逻辑推理能力。通过设定小球沿特定虚线作直线运动这一条件，巧妙揭示了电场力与重力的大小及合力方向关系，是解题的关键突破口。分析小球垂直于该虚线方向的初速运动时，需将其等效为类平抛运动，从而判断速度与动能的变化。在机械能变化分析中，需准确理解电场力作为非保守力做功与机械能变化的对应关系。选项D则进一步考查学生对平衡条件的动态应用，需考虑电场方向改变后达到新的力平衡的可能性。整体而言，本题通过多角度设问，有效检验了学生对复合场中物体运动规律的深度理解和综合应用能力。
10.【答案】
【解析】解：、弹簧恢复原长前，对木板和物块整体受力分析可知在水平方向受到弹簧弹力、传送带对木板的滑动摩擦力，物块与木板相对静止，一起做加速运动，由牛顿第二定律可得：，解得加速度为：，由此可知弹簧恢复原长过程中，弹簧的弹力逐渐减小，因此加速度一直减小，但加速度与速度同向，木板一直加速，不会出现减速阶段，故A错误，B正确；
、弹簧恢复原长后，弹簧的弹力，木板速度仍小于传送带速度，在物块未脱离木板时，对和组成的整体：由牛顿第二定律可得：，解得：，此时物块受静摩擦力为：，等于最大静摩擦力，所以两者相对静止，有共同的加速度；物块脱离木板后对木板：，解得：，故CD正确。
故选：。
弹簧恢复原长前后，由牛顿第二定律结合整体法和隔离法及胡克定律判断加速度的情况。
本题以弹簧、传送带与叠放物体为情境，结合多阶段受力分析考查牛顿第二定律的应用，侧重对连接体受力变化和加速度的判断，能有效检验复杂受力情境下的物理分析能力。
11.【答案】方案
方案

【解析】解：方案要使细线拉力等于小车受到的力，需要补偿阻力。要使细线拉力近似等于槽码的重力，需要使小车质量远大于槽码质量；方案小车匀速运动时细线拉力等于槽码的重力。小车加速下滑时，小车受到的合力等于槽码的重力，所以不需要小车质量远大于槽码质量，去掉槽码，不需要补偿阻力。
相邻计数点间的时间间隔为
匀变速直线运动中间时刻速度等于该段的平均速度，则打点时小车的速度为
故答案为：方案，方案；。
根据实验原理分析判断；
根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段的平均速度计算打点时小车的速度；
本题关键掌握“探究加速度与力、质量关系”的实验原理、根据匀变速直线运动规律计算小车速度的方法。
12.【答案】
【解析】解：根据并联电路特点和欧姆定律
解得
根据实验电路图连接的实验电路如图所示：
改装电流表的内阻
电流表的量程扩大为原来的倍，当电流表示数为时，干路电流
根据闭合电路欧姆定律
变形得
图像的纵截距表示电动势，电动势
图像斜率的绝对值
结合函数斜率绝对值的含义，图像斜率绝对值
内阻。
故答案为：；
；。
根据并联电路特点和欧姆定律求解作答；
根据电路图连接实验电路；
根据并联电路特点求解改装电流表的内阻；改装电流表的量程扩大为原来的倍，据此求解干路电流；根据闭合电路欧姆定律求解函数，结合图像纵截距和图像斜率绝对值求解作答。
本题主要考查了测量普通电源的电动势和内阻的实验，要明确实验原理，掌握并联电路特点和闭合电路欧姆定律的运用，掌握图像法处理实验数据的方法；明确改装电流表的量程扩大为原来的倍，从而得出干路电流与电流表示数的关系是解题的关键。
13.【答案】救护车匀加速运动时的加速度大小是 在救护车出发处的人听到救护车发出的最后的鸣笛声的时刻是
【解析】解：根据匀变速运动速度公式
代入数据得救护车匀加速运动时的加速度大小
救护车加速运动过程中的位移
代入数据得，匀速运动停止鸣笛，则匀速阶段的位移
代入数据得
设在救护车出发处的人听到救护车发出的最后的鸣笛声的时刻。
则有
代入数据得
答：救护车匀加速运动时的加速度大小是；
在救护车出发处的人听到救护车发出的最后的鸣笛声的时刻是。
根据匀加速直线运动速度公式，已知初速度、末速度和加速时间，直接代入公式计算加速度大小；
先计算鸣笛结束时救护车的总位移，再根据声速计算该位移处声音传回出发处的时间，最后将鸣笛结束时刻与声音传播时间相加得到听到最后鸣笛声的时刻。
本题以救护车救人为情境，融合了匀变速直线运动和声波传播的知识，需要分段分析运动过程并结合声速计算传播时间，能有效考查学生对多过程运动问题的分析与综合计算能力。
14.【答案】小物块第一次经过点时对圆弧轨道的压力大小为，方向竖直向下 小物块第一次沿向上运动的最大距离为 小物块在上经过的总路程为
【解析】解：取水平向右为正方向。
小物块从点运动至第一次经过点的过程中，依据机械能守恒定律可得：。
第一次经过点时，设圆弧轨道对小物块的支持力为，根据牛顿第二定律有：。
依据牛顿第三定律，小物块对圆弧轨道的压力与大小相等，即。
联立上述方程，解得：，方向竖直向下。
设小物块第一次沿向上运动的最大距离为。从释放点到沿上升至最大距离处，根据动能定理有：。
代入数据，解得：。
小物块与小物块在点发生弹性碰撞，设碰后两者的速度分别为、。根据动量守恒定律：。
根据机械能守恒定律：。
联立解得：，。
此后，小物块静止于点，小物块经圆弧轨道后进入轨道。由于，小物块每次沿上升至最高点后必定下滑，最终两物块将反复发生碰撞，并在、之间往复运动。
设小物块在轨道上经过的总路程为，依据功能关系有：。代入已知数据，解得：。
答案：小物块第一次经过点时对圆弧轨道的压力大小为，方向竖直向下。
小物块第一次沿向上运动的最大距离为。
小物块在上经过的总路程为。
小物块从释放点运动至圆弧轨道最低点的过程，机械能守恒，利用已知高度可求得经过点时的速度大小。在点处，物块做圆周运动，由牛顿第二定律建立向心力方程，结合支持力与重力的关系求出轨道对物块的支持力，再根据牛顿第三定律得到物块对轨道的压力大小与方向。
小物块从释放点沿轨道运动至在轨道上达到最高点的全过程，需分析各阶段能量转化。初始重力势能最终全部转化为克服摩擦力做功及在轨道上增加的重力势能，利用动能定理建立从起点到最高点的能量关系，注意段摩擦力做功与沿斜面位移的关系，即可求得最大距离。
与在点发生弹性正碰，质量相等，碰后速度交换，静止于点，以碰前速度进入轨道。由于在段所受重力沿斜面向下的分力大于最大静摩擦力，将在轨道上做往复运动，每次返回点与发生弹性碰撞后速度交换，如此反复。最终系统的机械能全部通过在段克服摩擦力做功耗散，利用功能关系，将系统初始机械能与在段的总摩擦力做功建立等式，即可求出总路程。
本题综合考查力学中的能量守恒、圆周运动、碰撞与功能关系，属于难度中等偏上的综合计算题。计算量适中，但需要学生清晰把握多个运动过程并灵活运用动能定理。第一问通过机械能守恒与圆周运动向心力公式求解压力，是基础考点。第二问涉及斜面上的摩擦力做功，需准确运用动能定理分析上滑过程。第三问是本题亮点，将弹性碰撞与往复运动结合，考查学生分析复杂过程的能力。学生需理解碰撞后速度交换，并判断物块在斜面上的运动性质，最终通过功能关系求解总路程，对逻辑推理与建模分析能力要求较高。
15.【答案】回路的感应电动势为 轻绳拉力为 金属杆在导轨上保持速度大小做匀速直线运动的最大路程为
【解析】解：金属杆沿导轨做匀变速直线运动，其加速度为。设金属杆运动至与、连线相距时的速度为，根据运动学公式，解得：。
金属杆切割磁感线产生的感应电动势为，代入的表达式，可得。
金属杆运动距离时，电路中的总电阻为。根据闭合电路欧姆定律，此时流经金属杆的电流为。
金属杆所受安培力大小为。对金属杆进行受力分析，如图所示，根据牛顿第二定律有。
根据几何关系，。联立以上各式，解得：。
当金属杆以恒定速度做匀速直线运动，且运动路程为时，设绳子拉力为，与水平方向的夹角为，金属杆受力平衡。
受力分析如图所示，有及。根据位置关系，。
同时，安培力，其中电流，联立解得：。
由该式可知，随着逐渐增大，逐渐减小。当时，金属杆在导轨上运动的路程达到最大值，解得：。
答：回路的感应电动势为。
轻绳拉力为。
金属杆在导轨上保持速度大小做匀速直线运动的最大路程为。
金属杆做匀加速直线运动，已知加速度和运动距离，通过运动学规律可求出此时的速度。该速度垂直于磁场方向，金属杆切割磁感线产生感应电动势，其大小由磁感应强度、切割长度和速度决定，将速度表达式代入即可得到电动势与已知量、、、的关系。
金属杆运动到指定位置时，需进行受力分析。金属杆受到轻绳拉力、安培力和合外力作用，合外力产生已知加速度。安培力由回路中的感应电流产生，电流大小可通过闭合电路欧姆定律求得，回路总电阻需结合导轨单位长度电阻和已运动距离以及定值电阻计算。拉力方向与水平方向夹角由几何关系确定，最终通过牛顿第二定律建立方程求解拉力。
金属杆匀速运动时受力平衡，拉力在竖直方向的分力平衡重力，水平方向的分力平衡安培力。安培力与感应电流相关，电流由匀速运动产生的恒定感应电动势和回路总电阻决定，总电阻随金属杆位置变化。结合几何关系中拉力方向角的正切与的关系，可建立支持力或相关约束力的表达式。当约束力减小至零时，金属杆将脱离导轨，此临界位置对应的即为最大路程。
本题是一道综合性较强的电磁学与力学结合题，涉及电磁感应、电路分析、牛顿运动定律及平衡条件的综合应用。题目计算量较大，难度属于中等偏上，主要考查学生对法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力公式以及运动学公式的灵活运用能力，同时需要学生具备良好的受力分析和几何关系处理能力。第一问通过匀变速运动规律求速度进而得到电动势，是基础考查；第二问则需结合变电阻电路计算安培力，并利用牛顿第二定律及力的分解求解拉力，对学生的综合建模与分析能力提出了较高要求；第三问转为匀速运动情景，需通过受力平衡及支持力为零的临界条件来求解最大路程，思维层次更深，很好地考查了学生对物理过程临界状态的分析与判断能力。
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