精品解析：四川省南充市白塔中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

白塔中学高2022级高二（下）期中考试（物理卷） （考试时间75分钟，满分100分） 第Ⅰ卷（选择题，共43分） 一、单项选择题（本题包括7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题意。） 1. 如图所示为某一交变电流随时间的变化图像，则该交变电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 2. 如图所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦式交流电源，电压表V的示数为220V，负载电阻R=44Ω，电流表A1的示数为0.2A。下列判断正确的是（　　） A. 原线圈和副线圈的匝数比为2：1 B. 原线圈和副线圈的匝数比为5：1 C. 电流表A2的示数为0.1A D. 电流表A2的示数为0.4A 3. 如图所示，开关S闭合后，一带正电的粒子沿线圈的轴线方向射入，观测到粒子在线圈中做匀速直线运动。现把直流电源换成交流电源，该粒子以同样的方式射入，可观测到（　　） A. 粒子仍做直线运动，但速度的大小在不断变化 B. 粒子做曲线运动，速度的大小也在不断变化 C. 粒子做曲线运动，速度大小不变 D. 粒子仍做匀速直线运动 4. 如图所示，PN与QM两平行金属导轨相距1 m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6 Ω，ab杆的电阻为2 Ω，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T．现ab以恒定速度v＝3 m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等．则(　　) A. R2＝6 Ω B. R1上消耗的电功率为0.75 W C. a、b间电压为3 V D. 拉ab杆水平向右的拉力为0.75 N 5. 在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd.线圈cd边沿竖直方向且与磁场的右边界重合．线圈平面与磁场方向垂直．从t＝0时刻起，线圈以恒定角速度绕cd边沿图所示方向转动，规定线圈中电流沿abcda方向为正方向，则从t＝0到t＝T时间内，线圈中的电流I随时间t变化关系图象为(　　) A. B. C. D. 6. 如图所示，一条形磁铁放于水平桌面上，它的上方靠S极的一侧固定有一根与它垂直的通电导体棒。图中画出此棒的横截面，棒中电流方向垂直纸面向里，磁铁始终静止。与通电前相比（　　） A. 磁铁对桌面的压力不变 B. 磁铁对桌面的压力增大 C. 磁铁受到向左的摩擦力 D. 磁铁受到向右的摩擦力 7. 如图，半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，半径与成60°角，质子甲以速率v从A点沿直径方向射入磁场，从C点射出。质子乙以速率从A点沿方向射入磁场，从D点射出磁场（D点没有画出），不计质子重力。则A、D两点间的距离为（　　） A. R B. C. 3R D. 2R 二、多项选择题（本题包括3小题，每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 8. 据媒体报道，美国海军最早将于2020年实现电磁轨道炮的实战部署，我国在该领域的研究也走在世界的前列。电磁轨道炮原理示意图如图所示，图中虚线表示电流方向，下列说法正确的是（　　） A. 如果电流方向如图中所示，则该电流在两轨道间产生的磁场方向竖直向下 B. 电流大小一定时，两导轨距离越近，导轨之间的磁场越强 C. 如果电流反向，炮弹所受安培力也会反向，炮弹将无法发射出去 D. 导轨间距一定时，要提高炮弹的发射速度，可以增大电流强度 9. 如图所示的电路中，L是自感系数很大的线圈，其电阻不为零，A和B是两个相同的小灯泡。闭合开关S，一段时间后两灯泡都发光；断开开关S瞬间，灯泡B闪亮一下后熄灭。则下列说法正确的是（　　） A. 闭合开关S瞬间两灯泡亮度相同 B. 断开开关S后灯泡A逐渐熄灭 C. 线圈的直流电阻小于灯泡的电阻 D. 断开开关S前后通过灯泡B的电流方向不变 10. 如图所示，T为理想变压器，电流表A、电压表V均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，L为电感线圈，A、B两点间接正弦交流电，则（　　） A. 只将滑片P1下移时，电流表A示数变小 B. 只将滑片P2下移时，电压表V示数变大 C. 只增大交流电的电压时，电流表A示数变大 D. 只增大交流电的频率时，电压表V示数不变 第Ⅱ卷（非选择题，共57分） 三、实验探究题（本题共2小题，每空2分，共14分） 11. 在“研究电磁感应现象”实验中： （1）某实验小组桌上没有干电池，但有一多用电表，为弄清电流表指针摆动方向与电流方向的关系，组内一同学将多用电表调到适当挡位，表笔与电流表试触后，得出：当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。后借用其他实验小组的干电池做该步骤，证明他的结论是正确的。试问：当电流计G指针向左偏转时，他是用多用电表的______表笔与电流计G左端的接线柱相连（填“红”或“黑”）。 将灵敏电流计G与线圈L连接，线圈上导线绕法如图所示。完成（2）、（3）两问。 （2）将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时，灵敏电流计的指针将________偏转（选填“向左”“向右”或“不”）。 （3）当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，a点电势________b点电势（填“高于”、“等于”或“低于”）。 12. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 （1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是_______。 A．控制变量法　　B．等效替代法　　C．演绎法　　D．理想实验法 （2）为了保证安全，低压交流电源的电压不要超过_______。（填字母） A．　　B．　　C． （3）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为，则原线圈的输入电压可能为_______。（填字母） A．　　B．　　C． （4）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因不可能为_______。（填字母代号） A．原、副线圈上通过的电流发热 B．铁芯在交变磁场作用下发热 C．变压器铁芯漏磁 D．原线圈输入电压发生变化 四、计算题（本题共3小题，共43分。解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的，不能得分。有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 13. 如图所示，匀强磁场中有一N =100匝正方形线圈abcd，线圈总电阻r＝1Ω，线圈由图示位置（线圈平面与磁感线平行）开始，绕垂直于匀强磁场的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4Ω，已知电压表示数为U=8V．求: （1）发电机线圈内阻消耗的功率Pr； （2）线圈转过600时线圈中的电动势的大小； （3）线圈从开始转动秒过程中，通过R的电量； 14. 如图所示，水平放置的M、N两平行板相距为d=0.50m，板长为L=1m，两板间有向下的匀强电场，场强E=300.0N/C，紧靠平行板右侧边缘的 xoy直角坐标系以N板右端为原点，在xoy坐标系的第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感强度B=×10-2T，磁场边界OA与x轴夹角∠AOx=60°，现有比荷为×106C/kg的带电粒子（重力不计），沿靠近M板的水平线垂直电场方向进入电场，离开电场后垂直于OA边界进入磁场区域， 求： （1）带电粒子进入电场时的初速度v0； （2）带电粒子从进入电场到离开磁场的总时间． 15. 如图所示，PQMN与CDEF为两根足够长的固定平行金属导轨，导轨间距为L。PQ、MN、CD、EF为相同的弧形导轨；QM、DE为足够长的水平导轨。导轨的水平部分QM和DE处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。a、b为材料相同、长都为L的导体棒，跨接在导轨上。已知a棒的质量为3m、电阻为R，b棒的质量为m、电阻为3R，其它电阻不计。金属棒a和b都从距水平面高度为h的弧形导轨上由静止释放，分别通过DQ、EM同时进入匀强磁场中，a、b棒在水平导轨上运动时不会相碰。若金属棒a、b与导轨接触良好，且不计导轨的电阻和棒与导轨的摩擦。（重力加速度为g） （1）金属棒b向左运动速度减为0时金属棒a的速度多大？ （2）金属棒a、b进入磁场后，如先离开磁场的某金属棒在离开磁场前已匀速运动，此棒从进入磁场到匀速运动的过程电路中产生的焦耳热多大？ （3）从两棒达到水平导轨至金属棒b向左运动速度减为0时两棒运动总路程？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 白塔中学高2022级高二（下）期中考试（物理卷） （考试时间75分钟，满分100分） 第Ⅰ卷（选择题，共43分） 一、单项选择题（本题包括7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题意。） 1. 如图所示为某一交变电流随时间的变化图像，则该交变电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】将交流与直流通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I，则根据有效值的定义有 解得 I=3A 故选C。 2. 如图所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦式交流电源，电压表V的示数为220V，负载电阻R=44Ω，电流表A1的示数为0.2A。下列判断正确的是（　　） A. 原线圈和副线圈的匝数比为2：1 B. 原线圈和副线圈的匝数比为5：1 C. 电流表A2的示数为0.1A D. 电流表A2的示数为0.4A 【答案】B 【解析】 【详解】由变压器的输出功率等于输入功率可得 可解得 原线圈和副线圈的匝数比 故选B。 3. 如图所示，开关S闭合后，一带正电的粒子沿线圈的轴线方向射入，观测到粒子在线圈中做匀速直线运动。现把直流电源换成交流电源，该粒子以同样的方式射入，可观测到（　　） A. 粒子仍做直线运动，但速度的大小在不断变化 B. 粒子做曲线运动，速度的大小也在不断变化 C. 粒子做曲线运动，速度大小不变 D. 粒子仍做匀速直线运动 【答案】D 【解析】 【详解】不管是直流电还是交流电，螺线管中轴线方向的磁场方向与中轴线重合，则粒子的速度方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力，粒子仍然做匀速直线运动，D正确，ABC错误。 故选D。 4. 如图所示，PN与QM两平行金属导轨相距1 m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6 Ω，ab杆的电阻为2 Ω，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T．现ab以恒定速度v＝3 m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等．则(　　) A. R2＝6 Ω B. R1上消耗的电功率为0.75 W C. a、b间电压为3 V D. 拉ab杆水平向右的拉力为0.75 N 【答案】D 【解析】 【详解】A.杆ab消耗的功率与R1、R2消耗的功率之和相等，则 ＝Rab. 解得R2＝3 Ω，故A错误； BC.由题意知 E＝Blv＝3 V， 则 Iab＝＝0.75 A， Uab＝E－Iab·Rab＝1.5 V， PR1＝＝0.375 W， 故B、C错误； D.由题意知 F拉＝F安＝BIab·l＝0.75 N， 故D正确； 5. 在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd.线圈cd边沿竖直方向且与磁场的右边界重合．线圈平面与磁场方向垂直．从t＝0时刻起，线圈以恒定角速度绕cd边沿图所示方向转动，规定线圈中电流沿abcda方向为正方向，则从t＝0到t＝T时间内，线圈中的电流I随时间t变化关系图象为(　　) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】线圈以cd边为轴按图示方向匀速转动，从ab边速度正好与磁场平行开始计时，线圈磁通量在变小，则感应电流的磁场会阻碍其变小，所以感应电流方向是adcba，与规定的正方向相反，感应电流大小在渐渐变大，然而磁场只有一半，接着二分之一周期没有感应电流；当从ab边刚好进入磁场开始计时，线圈磁通量在变大，则感应电流的磁场会阻碍其变大，所以感应电流方向是abcda，与规定的正方向相同，感应电流大小在渐渐变小；所以只有B选项符合条件，故选B。 【点睛】本题虽没有明确什么方向为感应电流的正方向，但不影响答题。同时也可以假设磁场没有界，则感应电流变化规律应是余弦曲线，从而可快速确定当一半磁场时的答案。 6. 如图所示，一条形磁铁放于水平桌面上，它的上方靠S极的一侧固定有一根与它垂直的通电导体棒。图中画出此棒的横截面，棒中电流方向垂直纸面向里，磁铁始终静止。与通电前相比（　　） A. 磁铁对桌面的压力不变 B. 磁铁对桌面的压力增大 C. 磁铁受到向左的摩擦力 D. 磁铁受到向右的摩擦力 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】以导线为研究对象，由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向左下方，根据牛顿第三定律得知，导线对磁铁的作用力方向斜向右上方，磁铁有向右运动的趋势，受到向左的摩擦力，同时磁铁对桌面的压力减小，选项ABD错误，C正确。 故选C。 7. 如图，半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，半径与成60°角，质子甲以速率v从A点沿直径方向射入磁场，从C点射出。质子乙以速率从A点沿方向射入磁场，从D点射出磁场（D点没有画出），不计质子重力。则A、D两点间的距离为（　　） A. R B. C. 3R D. 2R 【答案】A 【解析】 【详解】质子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，有 甲质子的半径为 乙质子的半径为 甲、乙质子的运动轨迹如图所示 由几何关系可得 所以，则三解形为等边三角形，所以距离为R。 故选A。 二、多项选择题（本题包括3小题，每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 8. 据媒体报道，美国海军最早将于2020年实现电磁轨道炮的实战部署，我国在该领域的研究也走在世界的前列。电磁轨道炮原理示意图如图所示，图中虚线表示电流方向，下列说法正确的是（　　） A. 如果电流方向如图中所示，则该电流在两轨道间产生的磁场方向竖直向下 B. 电流大小一定时，两导轨距离越近，导轨之间的磁场越强 C. 如果电流反向，炮弹所受安培力也会反向，炮弹将无法发射出去 D. 导轨间距一定时，要提高炮弹的发射速度，可以增大电流强度 【答案】BD 【解析】 【详解】A．电流方向如图中所示，根据安培定则可知，磁场方向竖直向上，故A错误； B．两平行导轨的电流方向相反，在导轨间的磁场方向相同，根据直线电流磁场分布可知，当电流大小一定时，两导轨距离越近，导轨之间的磁场越强，故B正确； C．如果电流反向，导轨之间的磁场方向也反向，炮弹所受安培力方向不变，故C错误； D．要提高炮弹的发射速度，炮弹受到的安培力越大越好，当导轨间距一定时，电流越大，磁感应强度越大，根据F＝BIL可知安培力越大，故D正确。 故选BD。 9. 如图所示的电路中，L是自感系数很大的线圈，其电阻不为零，A和B是两个相同的小灯泡。闭合开关S，一段时间后两灯泡都发光；断开开关S瞬间，灯泡B闪亮一下后熄灭。则下列说法正确的是（　　） A. 闭合开关S瞬间两灯泡亮度相同 B. 断开开关S后灯泡A逐渐熄灭 C. 线圈的直流电阻小于灯泡的电阻 D. 断开开关S前后通过灯泡B的电流方向不变 【答案】AC 【解析】 【详解】A．闭合开关S瞬间，L是自感系数很大的线圈，则两个灯可视为串联，所以两灯泡同时发光，亮度相同，故A正确； B．断开开关S后，小灯泡A无法与线圈构成回路，小灯泡A马上熄灭，故B错误； C．断开开关S瞬间，灯泡B闪亮一下后熄灭，说明开关S闭合稳定后，通过线圈的电流大于通过B的电流，则线圈的电阻小于小灯泡的电阻，故C正确； D．断开开关S前后小灯泡B的电流方向由原来的向右变为向左，故D错误。 故选AC。 10. 如图所示，T为理想变压器，电流表A、电压表V均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，L为电感线圈，A、B两点间接正弦交流电，则（　　） A. 只将滑片P1下移时，电流表A示数变小 B. 只将滑片P2下移时，电压表V示数变大 C. 只增大交流电的电压时，电流表A示数变大 D. 只增大交流电的频率时，电压表V示数不变 【答案】AC 【解析】 【详解】A、只将滑片P1下移时，输出电压减小，输出功率减小，输入功率也减小，电流表A示数变小，A正确； B、只将滑片P2下移时，R3及其与R2的并联电阻减小，电压表V示数变小，B错误； C、只增大交流电的电压时，输出电压增大，输出功率增大，输入功率也增大，电流表A示数变大，C正确； D、只增大交流电的频率时，电感L的感抗增大，电压表V示数变大，D错误． 故选AC． 第Ⅱ卷（非选择题，共57分） 三、实验探究题（本题共2小题，每空2分，共14分） 11. 在“研究电磁感应现象”实验中： （1）某实验小组桌上没有干电池，但有一多用电表，为弄清电流表指针摆动方向与电流方向的关系，组内一同学将多用电表调到适当挡位，表笔与电流表试触后，得出：当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。后借用其他实验小组的干电池做该步骤，证明他的结论是正确的。试问：当电流计G指针向左偏转时，他是用多用电表的______表笔与电流计G左端的接线柱相连（填“红”或“黑”）。 将灵敏电流计G与线圈L连接，线圈上导线绕法如图所示。完成（2）、（3）两问。 （2）将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时，灵敏电流计的指针将________偏转（选填“向左”“向右”或“不”）。 （3）当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，a点电势________b点电势（填“高于”、“等于”或“低于”）。 【答案】 ①. 黑 ②. 向左 ③. 高于 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1] 当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。多用表电流“红进黑出”故他是用多用电表的黑表笔与电流计G左端的接线柱相连。 (2)[2] 将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时，线圈磁通量向下增大，根据楞次定律可知，感应电流从G左端流入，灵敏电流计的指针将向左偏转。 (3)[3] 当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，线圈磁通量向上减小，根据楞次定律可知，a点相当于电源正极，电势高于b点电势。 12. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 （1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是_______。 A．控制变量法　　B．等效替代法　　C．演绎法　　D．理想实验法 （2）为了保证安全，低压交流电源的电压不要超过_______。（填字母） A．　　B．　　C． （3）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为，则原线圈的输入电压可能为_______。（填字母） A．　　B．　　C． （4）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因不可能为_______。（填字母代号） A．原、副线圈上通过的电流发热 B．铁芯在交变磁场作用下发热 C．变压器铁芯漏磁 D．原线圈输入电压发生变化 【答案】 ①. A ②. B ③. C ④. D 【解析】 【详解】（1）[1]在物理学中，当一个物理量与两个或两个以上的物理量有关系，需要研究其中两个物理量之间的关系时，需要控制其它物理量保持不变，从而方便研究二者之间的关系，该方法称之为控制变量法。为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法为控制变量法。 故选A。 （2）[2]为了人体安全，低压交流电源的电压不要超过12V。 故选B。 （3）[3]若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系 若变压器的原线圈接“0”和“8”两个接线柱，副线圈接“0”和“4”两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为，副线圈的电压为3V，则原线圈的电压为 考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于6V，可能为7V。 故选C。 （4）[4]AB．原、副线圈上通过的电流发热，铁芯在交变磁场作用下发热，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别，选项AB不符合题意； C．变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，选项C不符合题意； D．原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，选项D符合题意。 故选D。 四、计算题（本题共3小题，共43分。解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的，不能得分。有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 13. 如图所示，匀强磁场中有一N =100匝正方形线圈abcd，线圈总电阻r＝1Ω，线圈由图示位置（线圈平面与磁感线平行）开始，绕垂直于匀强磁场的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4Ω，已知电压表示数为U=8V．求: （1）发电机线圈内阻消耗的功率Pr； （2）线圈转过600时线圈中的电动势的大小； （3）线圈从开始转动秒过程中，通过R的电量； 【答案】【答案】（1）2A （2）V （3）C 【解析】 【详解】（1）电路中电流：I=U/R=2A 则发电机线圈内阻消耗的功率Pr= I2r=4W （2）电动势最大值： 瞬时值表达式： 线圈转过600时线圈中的电动势的大小 （3）线圈从开始转动1/4秒过程中，线圈转过900角，由Em=NBSω 则∆φ=BS=Em/ωN= 点睛：本题考查了有关交流电描述的基础知识，要能根据题意写出瞬时值的表达式，知道有效值跟峰值的关系．线框在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流．而对于电表读数、求产生的热量均由交变电的有效值来确定，而涉及到耐压值时，则由最大值来确定． 14. 如图所示，水平放置的M、N两平行板相距为d=0.50m，板长为L=1m，两板间有向下的匀强电场，场强E=300.0N/C，紧靠平行板右侧边缘的 xoy直角坐标系以N板右端为原点，在xoy坐标系的第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感强度B=×10-2T，磁场边界OA与x轴夹角∠AOx=60°，现有比荷为×106C/kg的带电粒子（重力不计），沿靠近M板的水平线垂直电场方向进入电场，离开电场后垂直于OA边界进入磁场区域， 求： （1）带电粒子进入电场时的初速度v0； （2）带电粒子从进入电场到离开磁场的总时间． 【答案】(1) 3×104m/s； (2) 【解析】 【详解】(1) 粒子运动轨迹如图所示 带电粒子在电场中做类平抛运动，粒子垂直射入磁场，则速度偏向角为30°，粒子离开磁场时的竖直分速度 粒子离开磁场时的竖直分速度 解得 v0＝3×104m/s (2)粒子在电场中的运动时间为 粒子在电场中的偏转距离为 粒子离开电场的速度 粒子离开电场后做匀速直线运动，直线运动距离 可得 运动时间 粒子进入磁场后的轨道半径为R，其中 由 由正弦定理有 解得 θ=30° 由此可知，带电粒子在磁场中的偏转角度为30°； 由在磁场中的运动时间为 则总运动时间为 15. 如图所示，PQMN与CDEF为两根足够长的固定平行金属导轨，导轨间距为L。PQ、MN、CD、EF为相同的弧形导轨；QM、DE为足够长的水平导轨。导轨的水平部分QM和DE处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。a、b为材料相同、长都为L的导体棒，跨接在导轨上。已知a棒的质量为3m、电阻为R，b棒的质量为m、电阻为3R，其它电阻不计。金属棒a和b都从距水平面高度为h的弧形导轨上由静止释放，分别通过DQ、EM同时进入匀强磁场中，a、b棒在水平导轨上运动时不会相碰。若金属棒a、b与导轨接触良好，且不计导轨的电阻和棒与导轨的摩擦。（重力加速度为g） （1）金属棒b向左运动速度减为0时金属棒a的速度多大？ （2）金属棒a、b进入磁场后，如先离开磁场的某金属棒在离开磁场前已匀速运动，此棒从进入磁场到匀速运动的过程电路中产生的焦耳热多大？ （3）从两棒达到水平导轨至金属棒b向左运动速度减为0时两棒运动总路程？ 【答案】（1）；（2）3mgh；（3） 【解析】 【分析】本题考查电磁感应中双棒运动问题。需运用动能定理、动量守恒、能量守恒、微元法等求解。 【详解】（1）金属棒从弧形轨道滑下，由机械能守恒有 解得 两棒同时进入磁场区域的初速大小均为，由于两棒在水平轨道上时所受合外力为零，则两棒在水平轨道上运动时动量守恒，可得 解得金属棒b向左运动速度减为0时，金属棒a的速度 （2）先离开磁场的某金属棒在离开磁场前已匀速运动，则两棒在水平面上匀速的速度相等，由动量守恒得 解得 方向向右。 金属棒a、b进入磁场后，到b棒第一次离开磁场过程中，由能量守恒得 解得此棒从进入磁场到匀速运动的过程电路中产生的焦耳热 （3）设a、b进入磁场后到b向左运动速度减为0的过程中，两者速度大小分别为、，对a棒受力分析，由牛顿第二定律可得 将该式对时间累积可得 解得 从两棒达到水平导轨至金属棒b向左运动速度减为0时两棒运动总路程。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $