含答案解析陕西省西工大附中高三下学期四模考试理综物理试题.docx
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含答案解析陕西省西工大附中高三下学期四模考试理综物理试题
2015年陕西省西工大附中高考物理四模试卷
一、选择题:
本题共8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的四个选项中,14~18只有一个选项符合题目要求,第19-21题有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.第Ⅱ卷(非选择题共174分)
1.(6分)(2015•陕西校级四模)物理关系式不仅反映了物理量之间的关系,也确定了单位间的关系.如关系式U=IR既反映了电压、电流和电阻之间的关系,也确定了V(伏)与A(安)和(欧)的乘积等效.现有物理量单位:
m(米)、s(秒)、N(牛)、J(焦)、W(瓦)、C(库)、F(法)、A(安)、(欧)和T(特),由他们组合成的单位都与电压单位V(伏)等效的是( )
A.J/C和N/CB.C/F和T•m2/s
C.W/A和C•T•m/sD.W
•Ω
和T•A•m
【考点】:
力学单位制.
【分析】:
单位制包括基本单位和导出单位,规定的基本量的单位叫基本单位,由物理公式推导出的但为叫做导出单位.根据相关公式分析单位的关系.
【解析】:
解:
A、根据C=
可得:
U=
,所以1V=1C/F,由U=Ed知:
1V=1N/C•m,故A错误.
B、由E=
知,1V=1Wb/s=1T•m2/s,故B正确.
C、由P=UI得:
U=
,则1V=1W/A.由E=BLv知:
1V=1T•m•m/s,故C错误.
D、根据P=
可得:
U=
,所以1V=
.
由F=BIL知:
1N=1T•A•m≠1V,故D错误.
故选:
B.
【点评】:
物理公式不仅确定了各个物理量之间的关系,同时也确定了物理量的单位之间的关系,根据物理公式来分析物理量的单位即可.
2.(6分)(2015•陕西校级四模)物体B放在物体A上,A、B的上下表面均与斜面平行(如图),当两者以相同的初速度、始终相对静止靠惯性沿固定斜面C向上做匀减速运动时,( )
A.A受到B的摩擦力沿斜面方向向上
B.A受到B的摩擦力沿斜面方向向下
C.A、B之间是否存在摩擦力取决于A、B表面的性质
D.A、B之间是否存在摩擦力取决于A、C表面的性质
【考点】:
牛顿第二定律;力的合成与分解的运用.
【专题】:
牛顿运动定律综合专题.
【分析】:
先对A、B整体受力分析,求出加速度;再隔离出物体B,受力分析,根据牛顿第二定律列方程求未知力.
【解析】:
解:
先对A、B整体受力分析,受重力、支持力和平行斜面向下的滑动摩擦力,合力沿斜面向下,根据牛顿第二定律,有:
(m1+m2)gsinθ+μ(m1+m2)gcosθ=(m1+m2)a(θ为斜面的倾角)
解得:
a=gsinθ+μgcosθ①
再隔离出物体B受力分析,受重力、支持力,假设有沿斜面向上的静摩擦力f,如图
根据牛顿第二定律,有
m2gsinθ﹣f=ma②
由①②两式可解得
f=﹣μm2gcosθ
负号表示摩擦力与假设方向相反,即A对B的静摩擦力平行斜面向下;
根据牛顿第三定律,B对A的静摩擦力平行斜面向上;
当A与斜面间的接触面光滑时,A与B间的摩擦力f为零;
故D正确,ABC错误;
故选:
D.
【点评】:
本题关键先用整体法求出整体的加速度,然后隔离出物体B,假设摩擦力为f,对其受力分析后根据牛顿第二定律求解出摩擦力.
3.(6分)(2012•江苏)如图所示,细线的一端固定于O点,另一端系一小球.在水平拉力作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点.在此过程中拉力的瞬时功率变化情况( )
A.逐渐增大B.逐渐减小
C.先增大,后减小D.先减小,后增大
【考点】:
功率、平均功率和瞬时功率.
【专题】:
功率的计算专题.
【分析】:
根据小球做圆周运动,合力提供向心力,即合力指向圆心,求出水平拉力和重力的关系,根据P=Fvcosα得出拉力瞬时功率的表达式,从而判断出拉力瞬时功率的变化.
【解析】:
解:
因为小球是以恒定速率运动,即它是做匀速圆周运动,那么小球受到的重力G、水平拉力F、绳子拉力T三者的合力必是沿绳子指向O点.
设绳子与竖直方向夹角是θ,则
=tanθ (F与G的合力必与绳子拉力在同一直线上)
得 F=Gtanθ
而水平拉力F的方向与速度V的方向夹角也是θ,所以水平力F的瞬时功率是
P=Fvcosθ
则P=Gvsinθ
显然,从A到B的过程中,θ是不断增大的,所以水平拉力F的瞬时功率是一直增大的.故A正确,B、C、D错误.
故选A.
【点评】:
解决本题的关键掌握瞬时功率的表达式P=Fvcosα,注意α为F与速度的夹角.
4.(6分)(2015•陕西校级四模)有同学这样探究太阳的密度:
正午时分让太阳光垂直照射一个当中有小孔的黑纸板,接收屏上出现一个小圆斑;测量小圆斑的直径和黑纸板到接收屏的距离,可大致推出太阳直径.他掌握的数据是:
太阳光传到地球所需的时间、地球的公转周期、万有引力恒量;在最终得出太阳密度的过程中,他用到的物理规律是小孔成像规律和( )
A.牛顿第二定律
B.万有引力定律
C.万有引力定律、牛顿第二定律
D.万有引力定律、牛顿第三定律
【考点】:
万有引力定律及其应用.
【专题】:
万有引力定律的应用专题.
【分析】:
根据小孔成像规律和几何知识能得到太阳的直径,算出太阳的体积.根据太阳光传到地球所需的时间,可算出太阳到地球的距离,结合地球公转的周期,根据牛顿第二定律能求出太阳的质量,得到太阳的密度.
【解析】:
解:
根据小孔成像规律和相似三角形的知识可得到太阳的直径D,求得太阳的体积.根据万有引力定律和牛顿第二定律
可得太阳的质量,故可求出太阳的密度.所以他用到的物理规律是小孔成像规律和万有引力定律、牛顿第二定律.
故选C
【点评】:
知道地球公转的周期、轨道半径可求出太阳的质量,可根据太阳的万有引力提供地球的向心力模型研究.
5.(6分)(2015•陕西校级四模)如图所示电路中,R1、R2、R3、R4为四个可变电阻器,C1、C2为两个极板水平放置的平行板电容器,两电容器的两极板间各有一个油滴P、Q处于静止状态,欲使油滴P向上运动,Q向下运动,应增大哪个变阻器的电阻值( )
A.R1B.R2C.R3D.R4
【考点】:
带电粒子在混合场中的运动.
【专题】:
带电粒子在复合场中的运动专题.
【分析】:
开始时刻两个油滴均受重力和电场力而平衡,故电场力向上;要使P向上运动,Q向下运动,需要增加电容器C1的电压而减小电容器C2的电压;结合闭合电路欧姆定律分析即可.
【解析】:
解:
直流电流中,电容器相当于断路,故电容器C1的电压等于路端电压,电容器C2的电压等于电阻R4的电压;
开始时刻两个油滴均受重力和电场力而平衡,故电场力向上,与重力平衡;
要使P向上运动,Q向下运动,需要增加电容器C1的电压而减小电容器C2的电压,故需要增加R3的电阻或者减小R4的电阻;
故选:
C.
【点评】:
本题考查电容器的动态分析及共点力的平衡条件,注意正确找出电容器与哪一部分电阻并联,然后结合串联电路的电压分配关系分析.
6.(6分)(2009•盐城二模)某物体沿直线运动的v﹣t关系如图所示,已知在第1s内合外力对物体做的功为W,则( )
A.从第1s末到第3s末合外力做功为4W
B.从第3s末到第5s末合外力做功为﹣2W
C.从第5s末到第7s末合外力做功为W
D.从第3s末到第4s末合外力做功为﹣0.75W
【考点】:
动能定理的应用;匀变速直线运动的图像.
【专题】:
动能定理的应用专题.
【分析】:
由速度﹣时间图象可知,物体在第1秒末到第3秒末做匀速直线运动,合力为零,做功为零.根据动能定理:
合力对物体做功等于物体动能的变化.从第3秒末到第5秒末动能的变化量与第1秒内动能的变化量相反,合力的功相反.从第5秒末到第7秒末动能的变化量与第1秒内动能的变化量相同,合力做功相同.根据数学知识求出从第3秒末到第4秒末动能的变化量,再求出合力的功.
【解析】:
解:
A、物体在第1秒末到第3秒末做匀速直线运动,合力为零,做功为零.故A错误.
B、从第3秒末到第5秒末动能的变化量与第1秒内动能的变化量相反,合力的功相反,等于﹣W.故B错误.
C、从第5秒末到第7秒末动能的变化量与第1秒内动能的变化量相同,合力做功相同,即为W.故C正确.
D、从第3秒末到第4秒末动能变化量是负值,大小等于第1秒内动能的变化量的
,则合力做功为﹣0.75W.故D正确.
故选CD
【点评】:
本题考查动能定理基本的应用能力.由动能的变化量求出合力做的功,或由合力做功求动能的变化量,相当于数学上等量代换.
7.(6分)(2015•陕西校级四模)如图,L1和L2为两平行的虚线,L1上方和L2下方都是垂直纸面向里的磁感强度相同的匀强磁场,A、B两点都在L2上.带电粒子从A点以初速v与L2成α角斜向上射出,经过偏转后正好过B点,经过B点时速度方向也斜向上.不计重力,下列说法中正确的是( )
A.此粒子一定带正电荷
B.带电粒子经过B点时速度一定跟在A点时速度相同
C.若α=30°角时,带电粒子经过偏转后正好过B点,则α=45°角时,带电粒子经过偏转后也一定经过同一个B点
D.若α=30°角时,带电粒子经过偏转后正好过B点,则α=60°角时,带电粒子经过偏转后也一定经过同一个B点
【考点】:
带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.
【专题】:
带电粒子在磁场中的运动专题.
【分析】:
分析带电粒子的运动情况:
在无磁场区域,做匀速直线运动,进入磁场后,只受洛伦兹力,做匀速圆周运动,画出可能的轨迹,作出选择.
【解析】:
解:
画出带电粒子运动的可能轨迹,B点的位置可能有下图四种.如图所示.
A、如图,分别是正负电荷的轨迹,正负电荷都可能.故A错误.
B、如图,粒子B的位置在B1、B4,速度方向斜向下,跟在A点时的速度大小相等,但方向不同,速度不同,B的位置在B2、B3,速度方向斜向上,跟在A点时的速度大小相等,方向相同,速度相同.故B正确.
C、D根据轨迹,粒子经过边界L1时入射点与出射点间的距离与经过边界L2时入射点与出射点间的距离相同,与速度无关.所以当初速度大小稍微增大一点,但保持方向不变,它仍有可能经过B点.故C错误,D正确.
故选:
BD.
【点评】:
带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动问题,关键是画出粒子圆周的轨迹.往往要抓住圆的对称性和几何知识进行分析.
8.(6分)(2015•陕西校级四模)如图所示,处于真空中的匀强电场与水平方向成15°角,在竖直平面内的直线AB与场强E互相垂直,在A点以大小为v0的初速度水平向右抛出一质量为m、带电荷量为+q的小球,经时间t,小球下落一段距离过C点(图中未画出)时其速度大小仍为v0,已知A、B、C三点在同一平面内,则在小球由A点运动到C点的过程中( )
A.小球的电势能增加B.小球的机械能增加
C.小球的重力势能能增加D.C点位于AB直线的右侧
【考点】:
带电粒子在匀强电场中的运动;电势能.
【分析】:
小球由A点运动到C点的过程中,重力做正功,动能不变,由动能定理可判断出电场力做负功,机械能减小,C点的电势比A点电势高,可知C点位于AB直线的右侧
【解析】:
解:
A、由题,小球由A点运动到C点的过程中,重力做正功,重力势能减小,动能不变,由动能定理得知,电场力必定做负功,小球的电势能增加.故A正确,C错误.
B、小球具有机械能和电势能,总是守恒,小球的电势能增加,则知小球的机械能一定减小.故B错误.
D、小球的电势能增加,而小球带正电,则知C点的电势比A点电势高,故C点一定位于AB直线的右侧.故D正确.
故选:
AD
【点评】:
本题运用动能定理分析电场力做功正负,并分析电势能、机械能的变化.根据推论:
正电荷在电势高处电势能大,分析C点的位置.
三、非选择题:
包括必考题和选考题两部分.第9题~第12题为必考题,每个小题考生都必须作答.第13题~第18题为选考题,考生根据要求作答.
(一)必考题
9.(6分)(2008•四川)一水平放置的圆盘绕过其圆心的竖直轴匀速转动.盘边缘上固定一竖直的挡光片.盘转动时挡光片从一光电数字计时器的光电门的狭缝中经过,如图1所示.图2为光电数字计时器的示意图.光源A中射出的光可照到B中的接收器上.若A、B间的光路被遮断,显示器C上可显示出光线被遮住的时间.挡光片的宽度用螺旋测微器测得,结果如图3所示.圆盘直径用游标卡尺测得,结果如图4所示.由图可知,
(1)挡光片的宽度为 10.243 mm.
(2)圆盘的直径为 24.215 cm.
(3)若光电数字计时器所显示的时间为50.0ms,则圆盘转动的角速度为 1.69 rad/s(保留3位有效数字)
.
【考点】:
线速度、角速度和周期、转速;刻度尺、游标卡尺的使用;螺旋测微器的使用.
【专题】:
实验题;匀速圆周运动专题.
【分析】:
(1)由螺旋测微器读出整毫米数,由可动刻度读出毫米的小部分.即可得到挡光片的宽度.
(2)图中20分度的游标卡尺,游标尺每一分度表示的长度是0.05mm.由主尺读出整毫米数,游标尺上第3条刻度线与主尺对齐,则读出毫米数小数部分为3×0.05mm=0.15mm.
(3)由v=
求出圆盘转动的线速度,由v=ωr,求出角速度ω.
【解析】:
解:
(1)由螺旋测微器读出整毫米数为10mm,由可动刻度读出毫米的小部分为0.243mm.则挡光片的宽度为D=10.243mm.
(2)由主尺读出整毫米数为242mm,游标尺上第3条刻度线与主尺对齐,读出毫米数小数部分为3×0.05mm=0.15mm,则圆盘的直径为d=242.15mm=24.215cm.
(3)圆盘转动的线速度为v=
…①
由v=ωr,得角速度ω=
…②
又r=
联立得ω=
代入解得,ω=1.69rad/s
故答案为:
(1)10.243;
(2)24.215;(3)1.69.
【点评】:
螺旋测微器和游标卡尺的读数是基本功,要熟悉读数的方法.题中还要掌握圆周运动的线速度与角速度的关系v=ωr.
10.(9分)(2015•陕西校级四模)有一只电压表V,量程为3V,内阻约为几kΩ~几十kΩ.某同学想设计一个实验方案测定该电压表内阻的具体数值.可供选择的器材有:
电流表A(0~0.6A~3.0A,内阻小于2.0Ω),
滑动变阻器R1(0~50Ω),电阻箱R2(0~9999Ω),
电池组E(电动势为3.0V,内阻不计),开关S及导线若干.
(1)请你帮助该同学选择适当器材,设计一个测量电路,在方框中画出你设计的电路图(标出对应器材的符号)
(2)简述实验步骤,用适当的符号表示该步骤中应测量的物理量:
按原理图连好电路,将R1的滑片位置滑至a端.
②调节电阻箱R2的值为零欧姆,闭合开关S,移动滑片P,使电压表有一合适的示数U1并记下.
③保持R1的滑片位置不动,调节R2,使电压表又取某一合适示数,记下电阻箱R2和电压表的示数分别为R、U2.
④重复步骤②、③取多组数据.
⑤打开开关S,整理仪器,放回原处 .
(3)用所测得的物理量表示电压表内阻的表达式为Rv=
.
【考点】:
伏安法测电阻.
【专题】:
实验题;恒定电流专题.
【分析】:
明确实验原理,根据题目中给出的实验器材分析实验应采用的方法及实验步骤,并正确得出对应的表达式.
【解析】:
解:
因为待测电压表允许通过的最大电流
只有几毫安,远小于电流表A的量程,所以不能用A表测量电流,故本实验只能用电压
表V和电阻箱R2串联,利用分压原理来完成.电路图如图所示;
实验方案为:
(1)如右图所示,
(2)①按原理图连好电路,将R1的滑片位置滑至a端.
②调节电阻箱R2的值为零欧姆,闭合开关S,移动滑片P,使电压表有一合适的示数U1并记下.
③保持R1的滑片位置不动,调节R2,使电压表又取某一合适示数,记下电阻箱R2和电压表的示数分别为R、U2.
④重复步骤②、③取多组数据.
⑤打开开关S,整理仪器,放回原处.
(3)由以上步骤可知,电压约为U1,在电压表与电阻箱串联时,由串联电路规律可知,电压表内阻为:
RV=
;I=
;
联立解得:
故答案为:
(1)如图所示;
(2))①按原理图连好电路,将R1的滑片位置滑至a端.
②调节电阻箱R2的值为零欧姆,闭合开关S,移动滑片P,使电压表有一合适的示数U1并记下.
③保持R1的滑片位置不动,调节R2,使电压表又取某一合适示数,记下电阻箱R2和电压表的示数分别为R、U2.
④重复步骤②、③取多组数据.
⑤打开开关S,整理仪器,放回原处.
(3)
【点评】:
本题为开放型实验,答案并不唯一,但在解决问题时要注意紧扣我们所学过的实验,设计出误差更小,更容易操作的实验原理和方法.
11.(12分)(2005•江苏)如图所示为车站使用的水平传送带装置的示意图,绷紧的传送带始终保持3.0m/s的恒定速率运行,传送带的水平部分AB距离水平地面的高度h=0.45m.现有一行李包(可视为质点)由A端被传送到B端,且传送到B端时没有及时取下,行李包从B端水平抛出,不计空气阻力,取g=10m/s2.
(1)若行李包从B端水平抛出的初速度v=3.0m/s,求它在空中运动的时间和飞行的水平距离.
(2)若行李包以v0=1.0m/s的初速度从A端向右滑行,行李包与传送带间的动摩擦因数μ=0.20.要使它从B端飞出的水平距离等于
(1)中所求的水平距离,求传送带的长度应满足的条件.
【考点】:
匀变速直线运动的速度与位移的关系;自由落体运动.
【专题】:
压轴题;直线运动规律专题.
【分析】:
(1)水平抛出做平抛运动,根据高度求出运动的时间,根据时间和初速度求出水平距离.
(2)要使它从B端飞出的水平距离等于
(1)中所求的水平距离,则水平抛出的初速度为3m/s,行李包在传送带上先做匀加速直线运动,当速度达到3m/s做匀速直线运动,根据速度位移公式求出最小距离.
【解析】:
解:
(1)设行李包在空中运动的时间为t,飞出的水平距离为s,则
,
t=0.3s
根据s=vt,得s=0.9m.
(2)设行李包的质量为m,与传送带相对运动时的加速度为a,则滑动摩擦力f=μmg=ma
代入数值,得a=2.0m/s2
要使行李包从B端飞出的水平距离等于
(1)中所求水平距离,行李包从B端水平抛出的初速度应为v=3.0m/s时通过的距离为s0,则
代入数值,得:
s0=2.0m故传送带的长度L应满足的条件为L≥2.0m.
答:
(1)它在空中运动的时间和飞行的水平距离分别为0.3s、0.9m.
(2)传送带的长度应满足的条件为L≥2.0m.
【点评】:
解决本题的关键知道平抛运动的水平方向和竖直方向上的运动规律,以及知道行李包在传送带上的运动情况,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.
12.(20分)(2015•陕西校级四模)如图所示,A是y轴上的一点,它到坐标原点O的距离为h;C是x轴上的一点,到O的距离为l.在坐标系xOy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E.在其它象限中存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里.一质量为m、电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域,继而通过C点进入磁场区域,并再次通过A点.不计重力作用.试求:
(1)粒子经过C点时速度的大小和方向;
(2)磁感应强度的大小B.
【考点】:
带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.
【专题】:
带电粒子在磁场中的运动专题.
【分析】:
(1)粒子在电场作用下做类平抛运动,加速度沿y轴负方向,根据平抛运动的基本公式可求出初速度,再根据圆周运动的对称性求出C点进入磁场时的速度为v,方向可通过几何关系求解.
(2、3)粒子从C点进入磁场后在磁场中做速率为v的圆周运动.理论重量通过向心力,通过几何关系表示出轨道半径R,进而求出B.
【解析】:
解:
画出带电粒子的运动轨迹如图所示
(1)以a表示粒子在电场作用下的加速度,
有qE=ma ①
加速度沿y轴负方向.
设粒子从A点进入电场时的初速度为v0,由A点运动到C点经历的时间为t,则有h=
at2 ②
l=v0t ③
由②③式得v0=
④
设粒子从C点进入磁场时的速度为v,v垂直于x轴的分量v1=
⑤
由①④⑤式得
v=
=
⑥
设粒子经过C点时的速度方向与x轴的夹角为α,则有tanα=
⑦
由④⑤⑦式得α=arctan
.⑧
(2)粒子从C点进入磁场后在磁场中做速率为v的圆周运动.若圆周的半径为R,
则有qvB=m
⑨
设圆心为P,则PC必与过C点的速度垂直,且有
.用β表示
与y轴的夹角,由几何关系得
Rcosβ=Rcosα+h ⑩
Rsinβ=l﹣Rsinα⑪
由⑧⑩⑪式解得R=
⑫
由⑥⑨⑫式解得B=
.
答:
(1)粒子经过C点时速度的大小是
,速度方向与x轴之间的夹角是α=arctan
;
(2)磁感应强度的大小是
.
【点评】:
本题主要考查了带电粒子在混合场中运动的问题,要求同学们能正确分析粒子的受力情况,再通过受力情况分析粒子的运动情况,熟练掌握平抛运动和圆周运动的基本公式,并几何几何关系解题,难度较大.
选修题
13.(6分)(2015•陕西校级四模)如图所示,足够长的光滑“П”型金属导体框竖直放置,除电阻R外其余部分阻值不计.质量为m的金属棒MN与框架接触良好.磁感应强度分别为B1、B2的有界匀强磁场方向相反,但均垂直于框架平面,分别处在abcd和cdef区域.现从图示位置由静止释放金属棒MN,当金属棒进入磁场B1区域后,恰好做匀速运动.以下说法中正确的有( )
A.若B2=B1,金属棒进入B2区域后仍保持匀速下滑
B.若B2=B1,金属棒进入B2区域后将加速下滑
C.若B2<B1,金属棒进入B2区域后先加速后匀速下滑
D.若B2>B1,金属棒进入B2区域后先减速后匀速下滑
E.无论B2大小如何金属棒进入B2区域后均先加速后匀速下滑
【考点】:
导体切割磁感线时的感应电动势.
【专题】:
电磁感应——功能问题.
【分析】:
由题,当金属棒进入磁场B1区域后,恰好做匀速运动,说明金属棒所受的安培力与重力大小相等、方向相反.若B2=B1,金属棒进入B2区域后,金属棒受到的安培力大小和方向不变,则知棒仍做匀速运动.若B2>B1,金属棒进入B2区域后受到的安培力增大,将先减速后匀速下滑.
【解析】:
解:
A、B当金属棒进入磁场B1区域后,恰好做匀速运动,说明金属棒所受的安培力与重力大小相等、方向相反.若B2=B1,根据安培力公式FA=
得知,金属棒进入B2区域后,金属棒受到的安培力大小不变,由楞次定律得知,安培力方向仍竖直向上,安培力与重力仍平衡,故金属棒进入B2区域后仍将保持匀速下滑.故A正确;B错误;
C、若B2<B1,金属棒进入B2区域后安培力减小,将小于金属棒的重力,棒将先做加速运动,随着速度增加,安培力增大,当安培力再次与重力平衡后,金属棒又做匀速运动.故C正确.
D、若B2>B1,金属棒进入B2区域后安培力增大,将大于金属棒的重力,棒将先做减速运动,随着速度减小,安培力减小,当安培力再次与重力平衡后,金属