精品解析：湖北省荆州中学2024-2025学年高二下学期起点考试物理试卷

荆州中学2024-2025学年高二下学期起点考试 物理试题 （全卷满分100分 考试用时75分钟） 一、单选题（每道题只有一个选项是正确的，每题4分） 1. 停在海面的驱逐舰向驶近的潜艇发射某频率的超声波，并接收该潜艇反射回的超声波。若不考虑海水流动对超声波的影响，则与发射的超声波相比（　　） A. 潜艇接收到的超声波频率变小，波速不变 B. 潜艇接收到的超声波频率变大，波速变大 C. 驱逐舰接收到的超声波频率变大，波速不变 D. 驱逐舰接收到的超声波频率变小，波速变小 2. 如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向轴匀速转动，已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，线圈的转速为n，线圈与二极管、阻值为R的定值电阻及理想交流电流表相连，交流电流表的示数为（　　） A B. C. D. 3. 一列简谐横波在时刻的波形如图中的实线所示，已知波沿x轴正方向传播，时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02s，则该波的传播速度是（ ） A. 1m/s B. 4m/s C. 3m/s D. 6m/s 4. 光学技术作为一门高精密度的学科，应用在各个领域，下列关于光学现象的说法，正确的是（　　） A. 如图甲使光信号在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率小于外套的折射率 B. 观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜，此过程利用了光的偏振现象，光是横波 C. 让激光束通过一个狭缝，可能观察到光屏上出现丙图且波长越大，条纹间距越大 D. 在丁图中激光束沿液流传播，若改用折射率更小的液体，则实验现象更明显 5. 如图所示，质量为m、边长为L的正三角形导线框abc用轻绳悬挂在天花板上，导线框三边粗细均匀、材质相同，ab边水平，空间存在垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出）。现将a、b两端接在输出电压恒定的电源上，当ab边的电流强度为I时，轻绳恰好没有拉力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. a端接电源正极 B. 磁感应强度大小为 C. ab边受安培力大小为 D. 若仅使磁场方向变为垂直纸面向里，则轻绳拉力大小为3mg 6. 将一小球竖直向上抛出，若小球运动过程中所受空气阻力大小恒定，方向与速度方向相反。以向下为正方向，小球动量p随时间t变化的图像如图所示，则小球所受空气阻力的大小为（　　） A. B. C. D. 7. 安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知（　　） 测量序号 1 0 21 2 0 3 21 0 4 0 A. 测量地点位于南半球 B. 当地的地磁场大小约为 C. 第2次测量时y轴正向指向南方 D 第3次测量时y轴正向指向东方 二、多选题（每道题有两个或多个选项是正确的，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错得不得分） 8. 如图所示，光滑的弧形碗中间部位矩形虚线框内有垂直纸面向外的匀强磁场，金属环在点由静止释放，向右滚动至最高点，则下列描述正确的是（　　） A. 点高于点 B. 、两点在同一水平线上 C. 点低于点 D. 金属环最终将在虚线框内做往复运动 9. 如图所示，半径均为R、内外表面均光滑的两个完全相同的四分之一圆弧槽A、B并排放在光滑水平面上，A、B质量均为m，a、b两点分别为A、B槽的最高点，c、d两点分别为 A、B槽的最低点，A槽的左端紧靠着墙壁，一个质量也为m的小球P（视为质点）从圆弧槽A的顶端静止释放，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 小球P从a点运动到c点时的速度大小为 B. 小球P在B槽内运动的最大高度为 C. 小球P第一次返回B槽最低点d时，B槽具有的速度为 D. 小球P从B槽最低点d到第一次返回B槽最低点d过程中，小球和B槽构成的系统动量守恒 10. 如图所示，半径为R 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B，AC、DE 是两条相互垂直的直径。在磁场内A 点有一放射源，能向各个方向以相同的速率v（未知）射出相同的带电粒子，所有粒子均从AE 之间射出磁场（E点有粒子射出），已知粒子所带电荷量为q、质量为m。不计粒子的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A. 粒子在磁场中运动的半径为 B. 粒子进入磁场时的速率为 C. 若仅将匀强磁场的磁感应强度大小变为 则粒子射出磁场边界的圆弧长度为 D. 若仅将粒子的速率变为 则所有粒子射出磁场时的方向都相同 三、实验题（每空2分，共14分） 11. 某实验小组用如图甲所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验。 （1）下列叙述正确的是______。 A. 长度不同的1m和30cm的同种细线，选用1m的细线做摆线 B. 如图乙中A、B、C，摆线上端的三种悬挂方式，选A方式更好 C. 当单摆经过平衡位置开始计时，可用60次经过平衡位置的时间除以60作为单摆振动的周期 D. 如图丙中，由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，求出的重力加速度与实际值相比偏大 （2）下边游标卡尺的读数为______mm （3）小组内其他同学测量了多组实验数据作出了周期的平方与摆长的关系图像如图丁所示，已知图线a、b、c平行，图线b过坐标原点。对于图线a、b、c，下列分析正确的是_____。 A. 出现图线c的原因可能是使用的摆线比较长 B. 出现图线a的原因可能是误将摆线长记作摆长L C. 由图线b计算出的g值最接近当地的重力加速度，由图线a计算出的g值偏大，由图线c计算出的g值偏小 12. 利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 （1）实验中已知双缝间的距离，双缝到光屏的距离，某种单色光照射双缝时，用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图甲所示为______mm；然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示为______mm，则这种单色光的波长为______m（最后一空结果保留两位有效数字）。 （2）上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮条纹中心间距______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 四、解答题 13. 由某透明材料制成如图所示的等腰直角三棱镜，，一束垂直于边射入的单色光恰好在边发生全反射，边长为，光在真空中的传播速度为。 （1）求该三棱镜对该单色光的折射率； （2）若一束相同的单色光平行于边从边射入，恰好由边的中点射出，不考虑二次反射，求该光束在三棱镜中的传播时间。 14. 如图所示，以OP为分界线将直角MON分为区域Ⅰ和Ⅱ，区域Ⅰ内存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，区域Ⅱ内存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为2B的匀强磁场，OP与OM间的夹角为30°。一质量为m、带电量为的粒子从分界线上的P点以速度v、沿与分界线OP成60°角的方向射入区域Ⅰ，在区域Ⅰ偏转后直接从O点离开磁场区域，不计粒子的重力。 （1）求OP之间的距离； （2）若粒子从P点射入的速度方向不变，大小可以改变，要使粒子仍从O点离开磁场区域，求粒子射入时速度大小的可能值。 15. 如图所示，两足够长平行金属直导轨MN、PQ间距为，固定在同一水平面内，直导轨在左端M、P点分别与两条竖直固定、半径为的圆弧导轨相切。MP连线与直导轨垂直，其左侧无磁场，右侧存在磁感应强度大小为，方向竖直向下的匀强磁场。长为，质量为、电阻为的金属棒ab跨放在两圆弧导轨的最高点。质量为、电阻为的均匀金属丝制成一个边长为的正方形线框，水平放置在两直导轨上，其中心到两直导轨的距离相等。忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属线框的可能形变，金属棒、金属线框均与导轨始终接触良好，重力加速度大小为g。现将金属棒ab由静止释放，求 （1）ab刚越过MP时产生的感应电动势大小； （2）金属线框刚开始运动时加速度大小； （3）为使ab在整个运动过程中不与金属线框接触，金属线框中心初始位置到MP的最小距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 荆州中学2024-2025学年高二下学期起点考试 物理试题 （全卷满分100分 考试用时75分钟） 一、单选题（每道题只有一个选项是正确的，每题4分） 1. 停在海面的驱逐舰向驶近的潜艇发射某频率的超声波，并接收该潜艇反射回的超声波。若不考虑海水流动对超声波的影响，则与发射的超声波相比（　　） A. 潜艇接收到的超声波频率变小，波速不变 B. 潜艇接收到的超声波频率变大，波速变大 C. 驱逐舰接收到的超声波频率变大，波速不变 D. 驱逐舰接收到的超声波频率变小，波速变小 【答案】C 【解析】 【详解】停在海面的驱逐舰向驶近的潜艇发射某频率的超声波，根据多普勒效应可知，与发射的超声波相比潜艇接收到的超声波频率变大；由于机械波的波速只由介质决定，所以波速不变。 故选C。 2. 如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，线圈的转速为n，线圈与二极管、阻值为R的定值电阻及理想交流电流表相连，交流电流表的示数为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】线圈转动一周只有一半的时间有电流流过电阻，感应电动势的峰值 感应电流的峰值 由于交流电流表测量的是有效值，得 解得 B正确，ACD错误。 故选B。 3. 一列简谐横波在时刻的波形如图中的实线所示，已知波沿x轴正方向传播，时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02s，则该波的传播速度是（ ） A. 1m/s B. 4m/s C. 3m/s D. 6m/s 【答案】A 【解析】 【详解】由图可知波长为，已知波沿x轴正方向传播，若该波的周期T大于0.02s，则 解得波的周期为 该波的传播速度是 故选A。 4. 光学技术作为一门高精密度的学科，应用在各个领域，下列关于光学现象的说法，正确的是（　　） A. 如图甲使光信号在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率小于外套的折射率 B. 观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜，此过程利用了光的偏振现象，光是横波 C. 让激光束通过一个狭缝，可能观察到光屏上出现丙图且波长越大，条纹间距越大 D. 在丁图中激光束沿液流传播，若改用折射率更小的液体，则实验现象更明显 【答案】B 【解析】 【详解】A．如图甲使光信号在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率大于外套的折射率，故A错误； B．观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜，此过程利用了光的偏振现象，光是横波，故B正确； C．图丙是双缝干涉图样，让激光束通过一个狭缝，不可能观察到光屏上出现丙图，故C错误； D．在丁图中激光束沿液流传播，若改用折射率更大的液体，光发生全反射时，临界偏角越小，光在液体中的路程更长，实验现象更明显，故D错误。 故选B。 5. 如图所示，质量为m、边长为L的正三角形导线框abc用轻绳悬挂在天花板上，导线框三边粗细均匀、材质相同，ab边水平，空间存在垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出）。现将a、b两端接在输出电压恒定的电源上，当ab边的电流强度为I时，轻绳恰好没有拉力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. a端接电源正极 B. 磁感应强度大小为 C. ab边受安培力大小为 D. 若仅使磁场方向变为垂直纸面向里，则轻绳拉力大小为3mg 【答案】B 【解析】 【详解】A．轻绳恰好没有拉力，由左手定则，ab边所受安培力的方向竖直向上，bc边和ca边所受安培力的合力方向也竖直向上，电流方向从b到a，故a端接电源负极，故A错误； B．设正三角形导线框三边电阻均为R，设通过ab的电流为I，通过acd的流为I′，则 则 ab边的安培力为 ，方向竖直向上 acd的有效长度也是L，则其安培力为 ，方向竖直向上 线框所受安培力的合力为 得磁感应强度大小 故B正确； C．ab边的安培力为 故C错误； D．若仅使磁场方向变为垂直纸面向里，线框所受安培力的合力为 方向竖直向下，故轻绳拉力大小 故D错误。 故选B。 6. 将一小球竖直向上抛出，若小球运动过程中所受空气阻力大小恒定，方向与速度方向相反。以向下为正方向，小球动量p随时间t变化的图像如图所示，则小球所受空气阻力的大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据动量定理有 可得 即动量对时间的变化率等于小球所受的合外力，可得 ， 解得 故选A。 7. 安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知（　　） 测量序号 1 0 21 2 0 3 21 0 4 0 A. 测量地点位于南半球 B. 当地的地磁场大小约为 C. 第2次测量时y轴正向指向南方 D. 第3次测量时y轴正向指向东方 【答案】C 【解析】 【详解】A．地球磁场如图所示 地球可视为一个磁偶极，磁南极大致指向地理北极附近，磁北极大致指向地理南极附近。通过这两个磁极的假想直线（磁轴）与地球的自转轴大约成11.3度的倾斜。由表中z轴数据（Bz为负值）可看出z轴的磁场竖直向下，则测量地点应位于北半球，故A错误； B．磁感应强度为矢量，故由表格可看出此处的磁感应强度大致为 代入数据计算得B ≈50μT 故B错误； C．由选项A可知测量地在北半球，而北半球地磁场指向北方斜向下，则第2次测量时，，，故轴正向指向南方，轴负向指向北方，故C正确； D．第3次测量时，，，故轴正向指向北方，轴正向指向西方，故D错误。 故选C。 二、多选题（每道题有两个或多个选项是正确的，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错得不得分） 8. 如图所示，光滑的弧形碗中间部位矩形虚线框内有垂直纸面向外的匀强磁场，金属环在点由静止释放，向右滚动至最高点，则下列描述正确的是（　　） A. 点高于点 B. 、两点在同一水平线上 C. 点低于点 D. 金属环最终将在虚线框内做往复运动 【答案】AD 【解析】 【详解】金属环在进入和穿出磁场的过程中，穿过环的磁通量发生变化，环中有感应电流产生，将损耗一定的机械能，所以M点高于N点。金属环的摆动幅度会越来越小，最终出不了磁场，而做等幅摆动。 故选AD。 9. 如图所示，半径均为R、内外表面均光滑的两个完全相同的四分之一圆弧槽A、B并排放在光滑水平面上，A、B质量均为m，a、b两点分别为A、B槽的最高点，c、d两点分别为 A、B槽的最低点，A槽的左端紧靠着墙壁，一个质量也为m的小球P（视为质点）从圆弧槽A的顶端静止释放，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 小球P从a点运动到c点时的速度大小为 B. 小球P在B槽内运动的最大高度为 C. 小球P第一次返回B槽最低点d时，B槽具有的速度为 D. 小球P从B槽最低点d到第一次返回B槽最低点d过程中，小球和B槽构成的系统动量守恒 【答案】BC 【解析】 【详解】A．小球P从a点运动到c点过程中，A、B均保持静止，根据动能定理，有 解得小球P从a点运动到c点时的速度大小为 故A错误； B．小球P滑到B槽后A依然保持静止，B开始向右运动，由于小球P和B槽组成的系统水平方向上不受外力，则动量守恒，当小球P在B槽内运动的最大高度时，二者水平速度相同，取向右为正方向，设共同速度为v，根据动量守恒可得 小球P和B槽组成的系统，根据机械能守恒定律可知 联立解得 故B正确； C．小球P第一次返回B槽最低点d时，设P的速度为，B的速度为，取水平向右方向为正方向，根据动量守恒和机械能守恒可得， 联立解得 故C正确； D．小球P从B槽最低点d到第一次返回B槽最低点d过程中，小球和B槽构成的系统在水平方向不受外力，水平方向动量守恒；在竖直方向上，小球运动的过程中有竖直方向的加速度，系统合外力不为零，总动量不守恒，故D错误。 故选BC。 10. 如图所示，半径为R 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B，AC、DE 是两条相互垂直的直径。在磁场内A 点有一放射源，能向各个方向以相同的速率v（未知）射出相同的带电粒子，所有粒子均从AE 之间射出磁场（E点有粒子射出），已知粒子所带电荷量为q、质量为m。不计粒子的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A. 粒子在磁场中运动的半径为 B. 粒子进入磁场时的速率为 C. 若仅将匀强磁场的磁感应强度大小变为 则粒子射出磁场边界的圆弧长度为 D. 若仅将粒子的速率变为 则所有粒子射出磁场时的方向都相同 【答案】BD 【解析】 【详解】A．所有粒子均从AE 之间射出磁场，则AE 为粒子运动的直径，由几何关系知，粒子在磁场中的半径为 故A错误； B．由洛伦兹力充当向心力 解得 故B正确； C．若仅将匀强磁场的磁感应强度大小变为 ，则粒子在磁场中运动的半径 粒子射出磁场边界圆弧长度为  故C错误； D．若仅将粒子的速率变为 ，则粒子在磁场中运动的半径 因为粒子做圆周运动的半径与区域圆的半径相等，所以所有粒子射出磁场时的方向都相同，故D正确。 故选BD 三、实验题（每空2分，共14分） 11. 某实验小组用如图甲所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验。 （1）下列叙述正确的是______。 A. 长度不同的1m和30cm的同种细线，选用1m的细线做摆线 B. 如图乙中A、B、C，摆线上端的三种悬挂方式，选A方式更好 C. 当单摆经过平衡位置开始计时，可用60次经过平衡位置的时间除以60作为单摆振动的周期 D. 如图丙中，由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，求出的重力加速度与实际值相比偏大 （2）下边游标卡尺的读数为______mm （3）小组内其他同学测量了多组实验数据作出了周期的平方与摆长的关系图像如图丁所示，已知图线a、b、c平行，图线b过坐标原点。对于图线a、b、c，下列分析正确的是_____。 A. 出现图线c的原因可能是使用的摆线比较长 B. 出现图线a的原因可能是误将摆线长记作摆长L C. 由图线b计算出的g值最接近当地的重力加速度，由图线a计算出的g值偏大，由图线c计算出的g值偏小 【答案】（1）AD （2）10.60 （3）B 【解析】 【小问1详解】 A．长度不同的1m和30cm的同种细线，摆线长度适当长一些可以减小摆长测量的相对误差，则选用1m的细线做摆线，故A正确； B．如图乙中A、B、C，摆线上端的三种悬挂方式，用夹子夹住摆线可防止摆长发生变化，选C方式更好，故B错误； C．当单摆经过平衡位置时开始计时，60次经过平衡位置时振动了30个周期（第一次经过平衡位置时记作0），则可用60次经过平衡位置的时间除以30作为单摆振动的周期，故故C错误； D．丙图为圆锥摆，设摆线长L，且与竖直方向成角，则有 解得周期 可知测得的单摆周期偏小，根据 可知，求出的重力加速度与实际值相比偏大，故D正确。 故选AD。 【小问2详解】 该游标卡尺精度为0.05mm，游标卡尺的读数 【小问3详解】 AB．根据图线c可知，在取为0时，L不为0，表明选择的的长度比实际的摆长大一些，即有可能是将摆线的长与摆球的直径之和作为摆长，摆长取值偏大，则图线右移；同理出现图线的原因可能是误将摆线长记作摆长，摆长取值偏小，图线左移，故A错误；B正确； C。根据 解得 三条直线的斜率均为 由三条直线计算出的g值都相同，故C错误。 故选B。 12. 利用图示装置测量某种单色光波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 （1）实验中已知双缝间的距离，双缝到光屏的距离，某种单色光照射双缝时，用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图甲所示为______mm；然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示为______mm，则这种单色光的波长为______m（最后一空结果保留两位有效数字）。 （2）上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮条纹中心间距______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】（1） ①. 2.332##2.331##2.333##2.334##2.335 ②. 15.325##15.324##15.326##15.323##15.322 ③. 6.5 × 10−7 （2）减小 【解析】 【小问1详解】 [1][2]将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图甲所示为2mm+0.01mm×33.3=2.333mm；然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示为15mm+0.01mm×32.5=15.325mm，则条纹间距 [3]根据 这种单色光的波长为 【小问2详解】 若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，因蓝光波长小于红光波长，根据 则相邻亮条纹中心间距减小。 四、解答题 13. 由某透明材料制成如图所示的等腰直角三棱镜，，一束垂直于边射入的单色光恰好在边发生全反射，边长为，光在真空中的传播速度为。 （1）求该三棱镜对该单色光的折射率； （2）若一束相同的单色光平行于边从边射入，恰好由边的中点射出，不考虑二次反射，求该光束在三棱镜中的传播时间。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 题意知单射光恰好在边发生全反射，光路如图 几何关系可知临界角，则折射率 【小问2详解】 由几何关系可知入射角为，设折射角为，光路如图 由折射定律可知 设光在三棱镜中的传播距离为，由正弦定理得 解得 又因为 解得 则射出时间 联立以上解得 14. 如图所示，以OP为分界线将直角MON分为区域Ⅰ和Ⅱ，区域Ⅰ内存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，区域Ⅱ内存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为2B的匀强磁场，OP与OM间的夹角为30°。一质量为m、带电量为的粒子从分界线上的P点以速度v、沿与分界线OP成60°角的方向射入区域Ⅰ，在区域Ⅰ偏转后直接从O点离开磁场区域，不计粒子的重力。 （1）求OP之间的距离； （2）若粒子从P点射入的速度方向不变，大小可以改变，要使粒子仍从O点离开磁场区域，求粒子射入时速度大小的可能值。 【答案】（1）（2） 【解析】 【详解】（1）根据牛顿第二定律 得 粒子运动轨迹如图 OP长度为 （2）粒子从点离开一定是从区域Ⅰ与相切离开磁场区域，故 根据几何关系 即 ， 解得 15. 如图所示，两足够长平行金属直导轨MN、PQ的间距为，固定在同一水平面内，直导轨在左端M、P点分别与两条竖直固定、半径为的圆弧导轨相切。MP连线与直导轨垂直，其左侧无磁场，右侧存在磁感应强度大小为，方向竖直向下的匀强磁场。长为，质量为、电阻为的金属棒ab跨放在两圆弧导轨的最高点。质量为、电阻为的均匀金属丝制成一个边长为的正方形线框，水平放置在两直导轨上，其中心到两直导轨的距离相等。忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属线框的可能形变，金属棒、金属线框均与导轨始终接触良好，重力加速度大小为g。现将金属棒ab由静止释放，求 （1）ab刚越过MP时产生的感应电动势大小； （2）金属线框刚开始运动时的加速度大小； （3）为使ab在整个运动过程中不与金属线框接触，金属线框中心初始位置到MP的最小距离。 【答案】（1）0.4V （2）m/s2 （3）0.7m 【解析】 【小问1详解】 对金属棒ab由静止释放到刚越过MP的过程，由动能定理可得 解得 则ab刚越过MP时产生的感应电动势大小为 【小问2详解】 正方形线框有两条边与两直导轨重合，线框接入电路电阻为 由闭合电路的欧姆定律得 线框刚开始运动时的加速度大小为 解得 【小问3详解】 ab在整个运动过程中不与金属线框接触，则金属棒与线框恰好不接触时一起匀速运动；ab从越过MP到开始匀速，金属棒和线框受到的安培力大小相等、方向相反，水平方向动量守恒。取向右为正方向，根据动量守恒定律可得 解得最终共同速度大小为 取向右为正方向，对线框根据动量定理可得 又 联立可得 设金属棒运动距离为，金属环运动的距离为，则有 联立解得 则金属线框中心初始位置到MP的最小距离 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$