精品解析：福建省华安县第一中学2024-2025学年高二下学期7月期末物理试题

华安一中2024-2025学年下学期期末考试 高二物理试题 （考试时间：75分钟总分：100分） 注意事项： 1、答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2、请将答案正确填写在答题卡上 一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 下列说法正确的是（　　） A. 随着科技的发展，永动机是可以制成的 B. 食盐受潮粘连成食盐块时，形状不规则，是非晶体 C. “既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的 D. 液体表面层分子间相互作用表现为斥力，正是因为斥力才使得水黾可以停在水面上 2. 如图所示是一定质量的理想气体从状态a到状态b的图像，线段ab的反向延长线过原点。下列说法正确的是（　　） A. ab是一条等温线 B. ab过程中气体放出热量 C. ab过程中气体对外界做功为1.5p0V0 D. ab过程的图像也是一条延长线过原点的直线 3. 如图所示，光伏并网发电系统就是太阳能光伏发电系统与常规电网相连，逆变器将光伏发电阵列所发的直流电逆变成正弦交流电，产生的交流电经过变压器升压后，向电网输出与电网电压、相位相同的正弦交流电。某电网电压有效值为2000kV，光伏发电阵列的输出功率为100kW，逆变器输出电压的有效值为1000V，逆变器将直流电能转换为交流电能的效率为80%，变压器为理想变压器，输电线的电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 变压器原、副线圈匝数比为1：200 B. 从逆变器中输出电流的峰值为80A C. 该系统向电网输出电流的有效值为25A D. 若用该系统直接给我国居民供电，变压器原、副线圈匝数比为50：11 4. 如图所示，两根光滑且平行的电阻不计长直金属导轨固定在水平桌面上，左端接入电容为C、带电荷量为Q的电容器和阻值为R的电阻．一质量为m、阻值也为R的导体棒MN垂直静置在导轨上且接触良好，整个系统处于竖直向下的匀强磁场中．闭合开关S后（ ） A. 导体棒 MN中电流的最大值为 B. 导体棒MN向右先加速后匀速运动 C. 导体棒MN所受安培力最大时，速度也最大 D. 电阻R上产生的热量大于导体棒MN上产生的热量 二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 5. 下列装置中都涉及到磁场的具体应用，关于这些装置的说法正确的是（　　） A. 甲图为回旋加速器，粒子可以从磁场中获得能量 B. 乙图为磁流体发电机，可判断出、极板的正对面积越大两极板间的电势差越大 C. 丙图为质谱仪，打到照相底片点的带电粒子距离射入点越远，粒子比荷越小 D. 丁图为速度选择器，电子和质子的速度符合要求时均可以从左侧沿直线运动到右侧 6. 不久前，某移动公司与华为合作，成功实现该地商用手机下行速率达到5.4Gbps，创下业界最高记录，接近理论极限。产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（　　） A. 线圈储存的磁场能正在减少 B. 电容器两极板间电场强度正在变大 C. 电容器正在放电 D. 线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反 7. 图甲所示的电路中电阻R=5Ω，螺线管匝数n=3000匝，横截面积S=10cm2，螺线管导线总电阻r=1Ω，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B随时间t按图乙所示规律变化，磁感应强度B向下为正方向，下列说法正确的是（　　） A. 通过电阻R中的电流方向是从N到M B. 感应电流的大小是1.0A C. 0~2s内通过电阻R的电荷量为1C D. N点的电势为-2.5V 8. 某自行车的车灯发电机如图甲所示，结构如图乙所示。绕有400匝线圈的“匚”形铁芯开口处装有磁铁，车轮转动时带动半径为2cm的摩擦小轮转动，摩擦小轮又通过传动轴带动磁铁一起转动，从而使铁芯中的磁通量按正弦规律变化，如图丙所示，其中为摩擦小轮转动的角速度。线圈总电阻为，、端与标有“，”的灯泡L相连。当自行车以速度匀速行驶时，灯泡L恰好正常发光。假设灯泡L阻值不变，摩擦小轮与车轮不打滑，则（　　） A. 自行车的速度 B. 灯泡L正常发光时 C. 若自行车的速度减半，则灯泡L的功率也减半 D. 磁铁处于图乙位置时，交流电压表的示数为10V 三、非选择题：共60分，其中9~11题为填空题，12、13为实验题，14~16题为计算题。考生根据要求作答。 9. 如图所示，是两种单色光射入正六边形冰晶，则冰晶对单色光的折射率______（填“大于”或“小于”）冰晶对单色光的折射率，单色光在冰晶中的传播速度比单色光在冰晶中的传播速度______（填“大”或“小”）。如果让太阳光从冰晶射向空气，逐渐增大入射角，则两种单色光中，单色光______（填“a”，或“b”）更容易发生全反射。 10. 一列简谐横波沿x轴传播，时刻的波形如图甲所示，处质点的振动图像如图乙所示，则该波沿x轴______（填“正”或“负”）方向传播，波长为______m，传播速度大小______m/s。 11. 研究光电效应现象的实验装置如图所示。闭合开关S，当用单色光（光子能量为4.7eV）照射到光电管阴极上时，电流表示数大于零。移动滑动变阻器的触头，当电压表的示数大于或等于2.4V时，电流表的示数为0，光电管阴极的逸出功为______，用光子能量为5.0eV的单色光照射光电管阴极，光电子的最大初动能为______eV，对应的遏止电压为______V。 12. 某同学用单摆测量重力加速度，装置如图乙所示。将装有磁感应强度传感器的手机固定于磁性小球正下方，测得摆线长，用20分度游标卡尺测摆球直径如图甲所示。将小球拉开一小角度释放后做简谐运动，通过手机记录如图丙所示的磁感应强度－时间曲线，图中A、B两点间时间间隔为10.80s。回答下列问题： （1）摆球直径______mm； （2）单摆周期______s，重力加速度______（取，结果保留三位有效数字）； （3）实验时若找不到磁性小球，改用不规则小磁铁做摆球，通过测量多组摆线长与周期，作图像，通过图线斜率求值，则不规则小磁铁的重心位置未知对结果______（填“有”或“无”）影响。 13. 实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示，保温箱原理图如图2所示。回答下列问题： （1）图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是________（填“线性”或“非线性”）的。 （2）存在一个电流值，若电磁铁线圈的电流小于，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头________（填“a”或“b”）相连接。 （3）当保温箱的温度设定在时，电阻箱旋钮的位置如图3所示，则电阻箱接入电路的阻值为________。 （4）若要把保温箱的温度设定在，则电阻箱接入电路的阻值应为________。 14. 人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着玩手机。若手机的质量为150g，从离人脸约20cm的高度无初速度掉落，砸到人脸后手机未反弹，人脸受到手机的冲击时间为0.1s，重力加速度，忽略空气阻力，求： （1）手机在空中下落的时间及砸到人脸前的瞬间速度大小； （2）手机砸到人脸前的瞬间动量大小； （3）手机对人脸的平均冲力大小。 15. 如图所示，足够长的光滑平行金属导轨、固定在水平面上，间距为，间接阻值为的定值电阻，质量为的金属棒垂直导轨放置，导轨和金属棒电阻不计，整个装置处于方向垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。现给金属棒一个水平外力使金属棒从静止开始向右匀加速运动，速度达到时水平外力大小为该时刻安培力大小的2倍，运动过程中金属棒始终垂直导轨且与导轨接触良好。求在速度增加到时： （1）电路中的电流 （2）金属棒受到的安培力大小； （3）金属棒的加速度大小； 16. 如图所示，水平面上固定有两足够长的平行金属导轨，整个区域都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。两根导轨间距为L，导体棒1、2用轻质的绝缘细线连接，垂直导轨放置且与导轨接触良好，其接入电路的电阻均为R，金属导轨的电阻忽略不计。现给导体棒2施加平行于导轨方向的恒力F，使之以速度大小做匀速运动。某时刻剪断导体棒间的细线，从剪断细线开始计时，经过时间t，导体棒2达到最大速度，此时导体棒1仍继续向前运动。已知两导体棒质量均为m，与导轨间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，求： （1）导体棒1和导体棒2所能达到的稳定加速度大小； （2）导体棒2所能达到的最大速度； （3）从剪断细线到导体棒2达到最大速度的过程中，通过导体棒1的电荷量和导体棒1、2相对滑动的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 华安一中2024-2025学年下学期期末考试 高二物理试题 （考试时间：75分钟总分：100分） 注意事项： 1、答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2、请将答案正确填写在答题卡上 一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 下列说法正确的是（　　） A. 随着科技的发展，永动机是可以制成的 B. 食盐受潮粘连成食盐块时，形状不规则，是非晶体 C. “既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的 D. 液体表面层分子间相互作用表现为斥力，正是因为斥力才使得水黾可以停在水面上 【答案】C 【解析】 【详解】A．永动机违背热力学第一定律（能量守恒）或第二定律（熵增原理），无论科技如何发展都不可能制成，故A错误。 B．食盐是晶体，其本质由内部结构决定，受潮后形状不规则并不改变其晶体属性，故B错误。 C．“马儿跑”需要能量，而“不吃草”意味着无能量输入，违背能量守恒定律，故C正确。 D．液体表面层分子间作用力表现为引力，表面张力由此产生，使水黾能浮在水面，故D错误。 故选C。 2. 如图所示是一定质量的理想气体从状态a到状态b的图像，线段ab的反向延长线过原点。下列说法正确的是（　　） A. ab是一条等温线 B. ab过程中气体放出热量 C. ab过程中气体对外界做功为1.5p0V0 D. ab过程的图像也是一条延长线过原点的直线 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据理想气体状态方程，由题图可知过程，、都增大，则气体的温度增大，气体的内能增大，由于气体体积增大，则外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知，ab过程中气体吸收热量，故AB错误； C．根据与横轴围成的面积表示做功大小，由题图可知，ab过程中气体对外界做功为，故C正确； D．根据理想气体状态方程，可得 由于ab过程气体的压强增大，所以图像上点与原点连线的斜率逐渐增大，即图像不是一条延长线过原点的直线，故D错误。 故选C。 3. 如图所示，光伏并网发电系统就是太阳能光伏发电系统与常规电网相连，逆变器将光伏发电阵列所发的直流电逆变成正弦交流电，产生的交流电经过变压器升压后，向电网输出与电网电压、相位相同的正弦交流电。某电网电压有效值为2000kV，光伏发电阵列的输出功率为100kW，逆变器输出电压的有效值为1000V，逆变器将直流电能转换为交流电能的效率为80%，变压器为理想变压器，输电线的电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 变压器原、副线圈匝数比为1：200 B. 从逆变器中输出电流的峰值为80A C. 该系统向电网输出电流的有效值为25A D. 若用该系统直接给我国居民供电，变压器原、副线圈匝数比为50：11 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题意可知 故A错误； B．逆变器的电流 则 故B错误； C．由于 代入数据可得 故C错误； D．我国居民用电电压为220V，在逆变器电压不变的情况下 故D正确。 故选D。 4. 如图所示，两根光滑且平行的电阻不计长直金属导轨固定在水平桌面上，左端接入电容为C、带电荷量为Q的电容器和阻值为R的电阻．一质量为m、阻值也为R的导体棒MN垂直静置在导轨上且接触良好，整个系统处于竖直向下的匀强磁场中．闭合开关S后（ ） A. 导体棒 MN中电流的最大值为 B. 导体棒MN向右先加速后匀速运动 C. 导体棒MN所受安培力最大时，速度也最大 D. 电阻R上产生的热量大于导体棒MN上产生的热量 【答案】D 【解析】 【详解】A．在运动过程中，MN上的电流瞬时值为，当闭合的瞬间，电流最大，故A错误； B．当时，导体棒加速运动，当速度达到最大值之后，电容器与MN及R构成回路，由于一直处于通路的形式，由能量守恒可知，最后MN的速度为零，故B错误； C．当时，MN上电流瞬时为零，安培力为零，此时MN速度最大，故C错误； D．在MN加速阶段，由于MN反电动势存在，故MN上电流小于电阻R上的电流，电阻R消耗的电能大于MN消耗的电能，故加速过程中，；在MN减速为零的过程中，电容器的电流和导体棒的电流都流经电阻 R形成各自的回路，因此可知此时也是电阻R的电流大，综上分析可知全过程中电阻R上的热量大于导体棒上的热量，故D正确。 故选D。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 5. 下列装置中都涉及到磁场的具体应用，关于这些装置的说法正确的是（　　） A. 甲图为回旋加速器，粒子可以从磁场中获得能量 B. 乙图为磁流体发电机，可判断出、极板的正对面积越大两极板间的电势差越大 C. 丙图为质谱仪，打到照相底片点的带电粒子距离射入点越远，粒子比荷越小 D. 丁图为速度选择器，电子和质子的速度符合要求时均可以从左侧沿直线运动到右侧 【答案】CD 【解析】 【详解】A．粒子每次通过D形盒间的空隙时，电场力做正功，动能增加，所以粒子从电场中获得能量，而通过磁场时，洛伦兹力不做功，在磁场中无法获得能量，故A错误； B．当带电粒子在两极板间所受电场力和洛伦兹力等大反向时将匀速直线运动，两极板的电势差达到稳定，此时 解得 所以，两极板间的电势差与两极板的正对面积无关，故B错误； C．带电粒子进入磁场的动能 带电粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力 解得 距越远，即半径越大，粒子比荷越小，故C正确； D．电子所受电场力竖直向上，洛伦兹力竖直向下；质子所受电场力竖直向下，洛伦兹力竖直向上，两者都是只需满足电场力和洛伦兹力等大即可，根据 解得 故D正确。 故选CD。 6. 不久前，某移动公司与华为合作，成功实现该地商用手机下行速率达到5.4Gbps，创下业界最高记录，接近理论极限。产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（　　） A. 线圈储存的磁场能正在减少 B. 电容器两极板间电场强度正在变大 C. 电容器正在放电 D. 线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反 【答案】AB 【解析】 【详解】A．根据图示可知，电容器下极板带正电，下极板失电子，则电容器极板所带电荷量增大，即电容器处于充电状态，电场能增大，则线圈储存的磁场能正在减少，故A正确； B．结合上述，电容器电荷量增大，根据， 可知，电容器两极板间电场强度正在变大，故B正确； C．结合上述可知，电容器正在充电，故C错误； D．结合上述，线圈储存的磁场能正在减少，则线路中的电流正在减小，根据楞次定律可知，线路中的电流方向与线圈中感应电流的方向相同，故D错误。 故选AB。 7. 图甲所示的电路中电阻R=5Ω，螺线管匝数n=3000匝，横截面积S=10cm2，螺线管导线总电阻r=1Ω，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B随时间t按图乙所示规律变化，磁感应强度B向下为正方向，下列说法正确的是（　　） A. 通过电阻R中的电流方向是从N到M B. 感应电流的大小是1.0A C. 0~2s内通过电阻R的电荷量为1C D. N点的电势为-2.5V 【答案】CD 【解析】 【详解】A．穿过螺线管的磁场的磁感应强度方向向下，大小增大，根据楞次定律可知，通过电阻R中的电流方向是从M到N，故A错误； B．感应电动势 感应电流，故B错误； C．根据电流的定义式有 解得0~2s内通过电阻R的电荷量，故C正确； D．结合上述通过电阻R中的电流方向是从M到N，则有 根据欧姆定律有 解得，故D正确。 故选CD。 8. 某自行车的车灯发电机如图甲所示，结构如图乙所示。绕有400匝线圈的“匚”形铁芯开口处装有磁铁，车轮转动时带动半径为2cm的摩擦小轮转动，摩擦小轮又通过传动轴带动磁铁一起转动，从而使铁芯中的磁通量按正弦规律变化，如图丙所示，其中为摩擦小轮转动的角速度。线圈总电阻为，、端与标有“，”的灯泡L相连。当自行车以速度匀速行驶时，灯泡L恰好正常发光。假设灯泡L阻值不变，摩擦小轮与车轮不打滑，则（　　） A. 自行车的速度 B. 灯泡L正常发光时 C. 若自行车的速度减半，则灯泡L的功率也减半 D. 磁铁处于图乙位置时，交流电压表的示数为10V 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．灯泡电阻 线圈中电动势有效值 最大值 根据最大感应电动势的表达式 可得 则自行车的速度等于摩擦小轮边缘的线速度，即 选项A正确，B错误； C．若自行车的速度减半，则小轮的角速度ω减半，感应电动势最大值和有效值均减半，灯泡L两端电压减半，根据功率表达式 可知功率变为原来的四分之一，选项C错误； D．交流电压表的示数为灯泡两端电压的有效值，由电动势的最大值决定，与磁铁的位置无关，即磁铁处于图乙位置时，交流电压表的示数仍为10V，选项D正确。 故选AD。 三、非选择题：共60分，其中9~11题为填空题，12、13为实验题，14~16题为计算题。考生根据要求作答。 9. 如图所示，是两种单色光射入正六边形冰晶，则冰晶对单色光的折射率______（填“大于”或“小于”）冰晶对单色光的折射率，单色光在冰晶中的传播速度比单色光在冰晶中的传播速度______（填“大”或“小”）。如果让太阳光从冰晶射向空气，逐渐增大入射角，则两种单色光中，单色光______（填“a”，或“b”）更容易发生全反射。 【答案】 ①. 小于 ②. 大 ③. b 【解析】 【详解】[1]光从空气斜射到冰晶上，由题图可知，单色光偏折较大，单色光偏折较小，所以此冰晶对单色光的折射率小于对单色光的折射率； [2]根据可知单色光在冰晶中的传播速度比单色光在冰晶中的传播速度大； [3]根据知单色光的临界角较小，所以单色光比单色光更容易发生全反射。 10. 一列简谐横波沿x轴传播，时刻的波形如图甲所示，处质点的振动图像如图乙所示，则该波沿x轴______（填“正”或“负”）方向传播，波长为______m，传播速度大小______m/s。 【答案】 ①. 负 ②. 8 ③. 2 【解析】 【详解】[1]根据图乙可知，0时刻，处质点沿y轴负方向运动，在图甲波形中，根据同侧法可知，该波沿x轴负方向传播； [2]根据图甲可知 则有 [3]根据图乙可知 波传播速度 解得 11. 研究光电效应现象的实验装置如图所示。闭合开关S，当用单色光（光子能量为4.7eV）照射到光电管阴极上时，电流表示数大于零。移动滑动变阻器的触头，当电压表的示数大于或等于2.4V时，电流表的示数为0，光电管阴极的逸出功为______，用光子能量为5.0eV的单色光照射光电管阴极，光电子的最大初动能为______eV，对应的遏止电压为______V。 【答案】 ①. 2.3 ②. 2.7 ③. 2.7 【解析】 【详解】[1]当电压表的示数大于或等于时2.4V，电流表的示数为0，可知，遏止电压为2.4V，根据 可得 根据光电效应方程有 解得 [2][3]用光子能量为5.0eV的单色光照射光电管阴极，光电子的最大初动能为 根据 可得的遏止电压 12. 某同学用单摆测量重力加速度，装置如图乙所示。将装有磁感应强度传感器的手机固定于磁性小球正下方，测得摆线长，用20分度游标卡尺测摆球直径如图甲所示。将小球拉开一小角度释放后做简谐运动，通过手机记录如图丙所示的磁感应强度－时间曲线，图中A、B两点间时间间隔为10.80s。回答下列问题： （1）摆球直径______mm； （2）单摆周期______s，重力加速度______（取，结果保留三位有效数字）； （3）实验时若找不到磁性小球，改用不规则小磁铁做摆球，通过测量多组摆线长与周期，作图像，通过图线斜率求值，则不规则小磁铁的重心位置未知对结果______（填“有”或“无”）影响。 【答案】（1）10.60 （2） ①. 1.8 ②. 9.87 （3）无 【解析】 【小问1详解】 游标卡尺读数包括主尺读数加副尺读数，主尺读数 副尺读数 游标卡尺读数 【小问2详解】 [1]由丙图可知A、B两点间有六个单摆周期，A、B两点间时间间隔为10.80s，所以 [2]单摆周期公式 解得 【小问3详解】 由公式 可知通过图像求加速度时，小球的重心对其无影响。 13. 实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示，保温箱原理图如图2所示。回答下列问题： （1）图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是________（填“线性”或“非线性”）的。 （2）存在一个电流值，若电磁铁线圈的电流小于，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头________（填“a”或“b”）相连接。 （3）当保温箱的温度设定在时，电阻箱旋钮的位置如图3所示，则电阻箱接入电路的阻值为________。 （4）若要把保温箱的温度设定在，则电阻箱接入电路的阻值应为________。 【答案】（1）非线性 （2）a （3）130.0 （4）210.0 【解析】 【小问1详解】 根据图1可知热敏电阻的阻值随温度的变化关系是非线性的。 【小问2详解】 根据图1可知温度升高，热敏电阻的阻值变小，根据欧姆定律可知流过电磁铁线圈的电流变大，衔铁与下固定触头b接触，此时加热电阻丝电路部分断开连接，停止加热，可知图2中加热电阻丝的c端应该与触头a相连接。 【小问3详解】 由图3可知电阻箱接入电路的阻值为 【小问4详解】 根据（3）可知，当温度为时，热敏电阻的阻值为，电阻箱接入的电阻为，当温度为时，热敏电阻的阻值为，要使得电流值不变，则在电流为时，控制电路的总电阻不变，则此时电阻箱的电阻为 14. 人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着玩手机。若手机的质量为150g，从离人脸约20cm的高度无初速度掉落，砸到人脸后手机未反弹，人脸受到手机的冲击时间为0.1s，重力加速度，忽略空气阻力，求： （1）手机在空中下落的时间及砸到人脸前的瞬间速度大小； （2）手机砸到人脸前的瞬间动量大小； （3）手机对人脸的平均冲力大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由位移—时间公式 解得 由速度—时间公式 解得 【小问2详解】 手机砸到人脸前的瞬间动量大小 【小问3详解】 设人脸对手机的平均冲力为，全过程由动量定理得 解得 手机对人脸的平均冲力大小等于人脸对手机的平均冲力大小，即4.5N 15. 如图所示，足够长的光滑平行金属导轨、固定在水平面上，间距为，间接阻值为的定值电阻，质量为的金属棒垂直导轨放置，导轨和金属棒电阻不计，整个装置处于方向垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。现给金属棒一个水平外力使金属棒从静止开始向右匀加速运动，速度达到时水平外力大小为该时刻安培力大小的2倍，运动过程中金属棒始终垂直导轨且与导轨接触良好。求在速度增加到时： （1）电路中的电流 （2）金属棒受到的安培力大小； （3）金属棒的加速度大小； 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 金属棒切割磁感线产生的电动势为 电路中的电流为 解得 【小问2详解】 金属棒受到的安培力 解得 【小问3详解】 根据牛顿第二定律 其中 联立解得 16. 如图所示，水平面上固定有两足够长的平行金属导轨，整个区域都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。两根导轨间距为L，导体棒1、2用轻质的绝缘细线连接，垂直导轨放置且与导轨接触良好，其接入电路的电阻均为R，金属导轨的电阻忽略不计。现给导体棒2施加平行于导轨方向的恒力F，使之以速度大小做匀速运动。某时刻剪断导体棒间的细线，从剪断细线开始计时，经过时间t，导体棒2达到最大速度，此时导体棒1仍继续向前运动。已知两导体棒质量均为m，与导轨间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，求： （1）导体棒1和导体棒2所能达到的稳定加速度大小； （2）导体棒2所能达到的最大速度； （3）从剪断细线到导体棒2达到最大速度的过程中，通过导体棒1的电荷量和导体棒1、2相对滑动的距离。 【答案】（1）0，0 （2） （3）， 【解析】 【详解】（1）据题意，未剪断细线时导体棒2做匀速运动 对导体棒1、2整体由平衡知识得 对导体棒2由牛顿第二定律得 导体棒1、2整体所受合外力为零，最终稳定后两导体棒均做匀速直线运动，故加速度大小均为零。 （2）以导体棒1、2组成的系统为研究对象，两棒受到等大反向的安培力，系统受到的合外力为零 由系统动量守恒得 导体棒2达到最大速度时有 由法拉第电磁感应定律得 感应电流 安培力 联立解得导体棒2所能达到的最大速度 （3）以导体棒1为研究对象 由动量定理得 其中 联立解得通过导体棒1的电荷量 又 又 故得 联立解得导体棒1、2相对滑动的距离 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $