安徽省合肥市第八中学2025-2026学年高三上学期开学物理试题

2023级高三年级第一学期物理统一作业3 命题人：路东磊 审题人： 秦自强 一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。 1．2025年1月，具有完全知识产权，全球最大“华龙一号”核电基地——漳州核电机组正式投入商业运行，这标志着我国在高温气冷堆核电技术领域实现了全球领先。关于核反应和核能，下列说法正确的是（　　） A．反应方程式，属于核聚变反应 B．反应方程式，此过程中释放的能量为，其中是反应前后的质量亏损 C．核电站利用核反应堆中发生的核裂变反应来发电，其核废料具有放射性，但不会对环境造成危害 D．氢的同位素（氚）具有放射性，半衰期为12.46年，现有100个氚原子核，经过12.46年后将剩下50个 2．如图所示，位于坐标原点的波源发出的波在介质I、II中沿轴传播，某时刻形成的完整波形如图，、分别为介质I、II中的质点。下列说法正确的是（　　） A．此时波源沿轴正方向运动 B．波源的起振方向沿轴正方向 C．P、Q的振动周期相同 D．从此时开始，Q比先到波峰 3．如图所示，一导热性能良好的汽缸内用活塞封住一定质量的理想气体（不计活塞与缸壁的摩擦），温度升高时，下列说法正确的是（　　）   A．气体的内能不变 B．外界对气体做功 C．活塞高度不变 D．汽缸高度不变 4．如图所示，两个光滑斜面在B处平滑连接，小球在A点获得大小为8m/s的速度沿斜面向上运动，到达B点时速度大小为6m/s，到达C点时速度减为0。已知AB=BC，下列说法正确的是（     ） A．小球在、段的加速度大小之比为: B．小球在、段运动时间之比为: C．小球经过中间位置时速度大小为 D．小球由A运动到C平均速率为 5．如图，正方形abcd内有方向垂直于纸面的匀强磁场，电子在纸面内从顶点a以速度v0射入磁场，速度方向垂直于ab。磁感应强度的大小不同时，电子可分别从ab边的中点、b点和c点射出，在磁场中运动的时间分别为t1、t2和t3，则（　　）   A．t1 < t2 = t3 B．t1 < t2 < t3 C．t1 = t2 > t3 D．t1 > t2 > t3 6．航天员在“天宫课堂”中演示碰撞实验。分析实验视频，每隔相等的时间截取一张照片，照片中小方格为正方形，虚线均分小方格，如图所示。碰撞时间忽略不计，则小球和大球的质量之比为（　　）   A．1:2 B．1:4 C．2:3 D．1:5 7．如图为小型交流发电机的示意图，两磁极N、S之间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，一电阻为r的线圈绕垂直磁场的水平轴OO'沿逆时针方向以角速度ω匀速转动，外接一交流电流表和阻值为R的电阻。从图示位置（线圈平面与磁感线垂直）开始计时，线圈转过45°时电路中电流瞬时值的大小为i0。下列判断正确的是（　　） A．线圈在图示位置时，交流电流表的示数为0 B．从图示位置开始转过90°时，流过线圈的电流方向发生改变 C．线圈转动一周的过程中回路产生的焦耳热为 D．线圈由图示位置转过90°过程中，流过线圈的电量大小为 8．如图所示，玩具水枪对着竖直墙壁稳定连续喷水，喷口始终位于a点，水流喷出方向始终沿a、b连线方向。第一次喷水时水流击中墙壁c点，第二次喷水时速度变为原来的一半，水流击中墙壁d点。a、b、c、d位于同一竖直平面，喷出的水可视为做斜抛 运动。下列说法正确的是（　　） A．水流从a点喷出到打到c、d两点所用时间相等 B．图中的距离关系满足bd=3bc C．第二次空中的水量等于第一次空中的水量 D．第二次水枪喷水的功率是第一次的 二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。 9．截至2025年5月，我国在轨卫星的数量已超过1000颗，这些卫星服务于通信、导航、遥感、气象、科学研究等多个领域。现有一颗人造地球卫星A绕地球做椭圆运动，近地点到地心距离为a，远地点到地心距离为b，周期为T0。另一颗做圆周运动的地球同步卫星B到地心的距离为。已知引力常量为G，地球为质量均匀的球体，自转周期为24h。下列说法正确的是（　　） A．绕地球运转的所有卫星与地心的连线单位时间扫过的面积均相等 B．根据已知条件，可估算卫星A的运转周期为3h C．根据已知条件，可估算地球的密度为 D．根据已知条件，可估算卫星A在近地点的加速度大小是卫星B的倍 10．绝缘的水平面上存在着沿水平方向的电场，带负电滑块（可视为质点）在水平面上不同位置所具有的电势能Ep如图甲所示，P点是图线最低点。现将滑块由x=1m处以v=2m/s的初速度沿x轴正方向运动（如图乙），滑块质量m=1kg、与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，g取10m/s²，则（　　） A．电场中x=3m处的电势最低 B．滑块沿x轴正方向运动过程中，速度先增加后减少 C．滑块运动至x=3m处，速度大小为2m/s D．滑块不可能到达x=4m处 三、非选择题：共5题，共58分。 11．(6分)某课外兴趣小组欲利用如图所示的装置探究小车的加速度和合外力的关系，具体实验步骤如下： ①按图所示安装好实验装置，并测出两光电门之间的距离L； ②调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车连着托盘和砝码沿长木板向下运动，且遮光片通过两个光电门的时间相等； ③取下细绳和托盘，测量托盘质量，并记下托盘和砝码的总质量m，计算出其重力并做为合力 F 的值； ④把小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录遮光片分别通过光电门甲和乙的时间，并计算出遮光片通过两个光电门位置时小车的速度和运动的加速度； ⑤重新挂上细绳和托盘，改变托盘中砝码的质量，重复② ~④的步骤。 (1)用游标卡尺测得遮光片的宽度为d（d<<L），某次实验时通过光电门甲和乙的时间分别为和，则小车加速度的表达式为a= （用题中所测的物理量表示）。 (2)实验过程中，托盘和砝码的总质量 （填“需要”或“不需要”）远远小于小车的质量。 (3)若小组同学在每次实验时，都只记下了砝码的质量，而忽略了托盘的质量，作出 a --F图像可能为 。 A． B． C． D． 12．(10分)在“测定金属丝的电阻率”的实验中： (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图甲所示，则该金属丝直径的测量值 。 (2)该实验小组接着用欧姆表“”挡粗测这段导体两端面之间的电阻值，示数如图乙所示，读数为 。 丙 丁 (3)为了尽可能提高测量准确度，采用“伏安法”较准确地测量电阻，实验电路图（部分）如图丙所示，实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材： 表头G（满偏电流，内阻为） 电流表A（量程，内阻约） 滑动变阻器R（） 电阻箱（最大阻值为） 电源（电动势） 为了操作方便，需利用表头G和电阻箱改装成量程为的电压表，请在图丁中画出改装电路图，此时电阻箱阻值为 。 (4)若通过测量可知，金属丝的有效长度为L，直径为d，通过金属丝的电流为，表头G的示数为，由此可计算得出金属丝的电阻率 （用题目所给字母和通用数学符号表示）。 13．(10分)如图，一半径为、圆心为O的圆形黑色薄纸片漂浮静止在某种液体的表面上，O点正下方液体中A点处有一单色点光源。光源发出的一条与水平方向夹角为的光线AB经过纸片的边缘B点射入空气中，其折射光线与水平方向的夹角为。已知光在真空中的传播速度大小为。 (1)求光在液体中的传播时间； (2)若使此光源发出的光都不能射出液面，求该光源向上移动的最小距离。 14．(14分)如图所示，竖直平面内一倾角为足够长的斜面AB与半径为的光滑圆弧轨道相切B点，C是圆弧轨道最低点，D与圆心O等高。将一质量为的小滑块从距离B点高度为的A点由静止释放，小滑块沿斜面向下运动，进入圆弧轨道后刚好能到达D点。空气阻力不计，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度。求： (1)小滑块第一次运动到C点时对轨道的压力大小； (2)斜面的动摩擦因数μ； (3)小滑块最终在AB斜面上滑行的总路程。 15．(18分)如图所示，间距为L的平行、足够长的光滑金属导轨固定在水平面上，导轨左端通过单刀双掷开关连接电阻R和电容为C的电容器，空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。质量为m、长为L、电阻为r的金属棒MN垂直于导轨放置。开关k接1，零时刻给金属棒水平向右的速度。已知导轨电阻忽略不计，金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好。 (1)求零时刻金属棒MN中的电流方向和金属棒的加速度大小； (2)一段时间后金属棒速度变为，求该过程中金属棒发生的位移； (3)若将开关k接2，金属棒以初速度向右运动，求金属棒的最终速度。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2026届高三统一作业3 物理试题 一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。 1．2025年1月，具有完全知识产权，全球最大“华龙一号”核电基地——漳州核电机组正式投入商业运行，这标志着我国在高温气冷堆核电技术领域实现了全球领先。关于核反应和核能，下列说法正确的是（　　） A．反应方程式，属于核聚变反应 B．反应方程式，此过程中释放的能量为，其中是反应前后的质量亏损 C．核电站利用核反应堆中发生的核裂变反应来发电，其核废料具有放射性，但不会对环境造成危害 D．氢的同位素（氚）具有放射性，半衰期为12.46年，现有100个氚原子核，经过12.46年后将剩下50个 【答案】B 【详解】A．铀235吸收中子后分裂为钡144和氪89，并释放中子，属于核裂变反应，而非核聚变，故A错误； B．氘与氚聚变生成氦4和中子，释放的能量由质量亏损决定，满足，故B正确； C．核电站的核废料具有放射性，若处理不当会对环境造成危害，故C错误； D．半衰期是统计规律，仅适用于大量原子核的衰变，少量原子核的剩余数量无法精确预测，故D错误。 故选B。 2．如图所示，位于坐标原点的波源发出的波在介质I、II中沿轴传播，某时刻形成的完整波形如图，、分别为介质I、II中的质点。下列说法正确的是（　　） A．此时波源沿轴正方向运动 B．波源的起振方向沿轴正方向 C．P、Q的振动周期相同 D．从此时开始，Q比先到波峰 【答案】C 【详解】A．由“上下坡法”知，此时波源沿轴负方向运动，故A错误； B．波源的起振方向为沿轴负方向，故B错误； C．两列波由同一波源引起，所以波上所有质点的振动周期都相同，故C正确； D．P、Q的振动周期相同，此时P、Q都从平衡位置开始向上振动，经过同时到达波峰，故D错误。 故选C。 3．如图所示，一导热性能良好的汽缸内用活塞封住一定质量的理想气体（不计活塞与缸壁的摩擦），温度升高时，下列说法正确的是（　　）   A．气体的内能不变 B．外界对气体做功 C．活塞高度不变 D．汽缸高度不变 【答案】C 【详解】A．温度升高时，气体的内能增大，故A错误； C．对活塞和汽缸的整体进行分析有 可知，当温度变化时，不变，即活塞高度不变，故C正确； B．对汽缸进行分析有 可知，当温度升高时，气体的压强不变，根据盖—吕萨克定律有 可知，温度升高时，气体的体积增大，气体对外界做功，故B错误； D．结合上述可知，活塞高度不变，气体的体积增大，则汽缸高度增大，故D错误。 故选C。 4．如图所示，两个光滑斜面在B处平滑连接，小球在A点获得大小为8m/s的速度沿斜面向上运动，到达B点时速度大小为6m/s，到达C点时速度减为0。已知AB=BC，下列说法正确的是（    ） A．小球在、段的加速度大小之比为： B．小球在、段运动时间之比为： C．小球经过中间位置时速度大小为 D．小球由A运动到C平均速率为 【答案】B 【详解】A．对段，根据速度位移公式得， 代入数据解得， 解得，故A错误； B．根据平均速度的推论知，段的时间 段运动的时间 解得，故B正确； C．段中间位置时的速度大小，故C错误； D．物体由A运动到C的平均速率为，故D错误。 故选B。 5．如图，正方形abcd内有方向垂直于纸面的匀强磁场，电子在纸面内从顶点a以速度v0射入磁场，速度方向垂直于ab。磁感应强度的大小不同时，电子可分别从ab边的中点、b点和c点射出，在磁场中运动的时间分别为t1、t2和t3，则（   ） A．t1 < t2 = t3 B．t1 < t2 < t3 C．t1 = t2 > t3 D．t1 > t2 > t3 【答案】A 【详解】由于带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，则电子在磁场中运动的时间为 设正方形abcd的边长为l，则，， 则有t1 < t2 = t3 故选A。 6．航天员在“天宫课堂”中演示碰撞实验。分析实验视频，每隔相等的时间截取一张照片，照片中小方格为正方形，虚线均分小方格，如图所示。碰撞时间忽略不计，则小球和大球的质量之比为（　　） A．1：2 B．1：4 C．2：3 D．1：5 【答案】B 【详解】设小球、大球的质量分别为m1、m2，小正方形的边长为a，间隔相等的时间为t，水平向右为正方向，由第一张与第二张照片可知小球的初速度 由第二张与第三张照片可知碰撞后小球的速度 碰撞后大球的速度 根据动量守恒定律有 解得 故选B。 7．如图为小型交流发电机的示意图，两磁极N、S之间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，一电阻为r的线圈绕垂直磁场的水平轴OO'沿逆时针方向以角速度ω匀速转动，外接一交流电流表和阻值为R的电阻。从图示位置（线圈平面与磁感线垂直）开始计时，线圈转过45°时电路中电流瞬时值的大小为i0。下列判断正确的是（　　） A．线圈在图示位置时，交流电流表的示数为0 B．从图示位置开始转过90°时，流过线圈的电流方向发生改变 C．线圈转动一周的过程中回路产生的焦耳热为 D．线圈由图示位置转过90°过程中，流过线圈的电量大小为 【答案】D 【详解】A．交流电流表显示的为交流电流的有效值，而不是瞬时值，则线圈在图示位置时，交流电流表的示数不为0，故A错误； B．线圈经过中性面时，电流方向发生改变，故B错误； C．由题得， 可得该交流电的有效值为 所以转动一周的过程中，回路中产生的焦耳热为，故C错误； D．因为 因为 所以，故D正确。 故选D。 8．如图所示，玩具水枪对着竖直墙壁稳定连续喷水，喷口始终位于a点，水流喷出方向始终沿a、b连线方向。第一次喷水时水流击中墙壁c点，第二次喷水时速度变为原来的一半，水流击中墙壁d点。a、b、c、d位于同一竖直平面，喷出的水可视为做斜抛 运动。下列说法正确的是（　　） A．水流从a点喷出到打到c、d两点所用时间相等 B．图中的距离关系满足bd=3bc C．第二次空中的水量等于第一次空中的水量 D．第二次水枪喷水的功率是第一次的 【答案】C 【详解】A．水流从a点沿ab连线方向喷出，做斜抛运动，击中墙壁c点。第二次喷水时速度变为原来的一半，水流击中墙壁d点。由于速度减半，根据斜抛运动的特性，水平方向的速度减半，竖直方向的速度也减半，因此第二次的运动时间是第一次的两倍，故A错误； B．把斜抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和竖直向下的自由落体运动，设a、b间距离为L，有 b到击中点的距离为h，有 可得 两次高度之比 所以 故B错误； C．设管口截面积为S，空中水的体积 则两次空中的水量相等，故C正确； D．时间喷出水的质量 水枪在时间对水做的功为 水枪的喷水功率 则第二次水枪的喷水功率是第一次的，故D错误。 故选C。 二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。 9．截至2025年5月，我国在轨卫星的数量已超过1000颗，这些卫星服务于通信、导航、遥感、气象、科学研究等多个领域。现有一颗人造地球卫星A绕地球做椭圆运动，近地点到地心距离为a，远地点到地心距离为b，周期为。另一颗做圆周运动的地球同步卫星B到地心的距离为。已知引力常量为G，地球为质量均匀的球体，自转周期为24h。下列说法正确的是（　　） A．绕地球运转的所有卫星与地心的连线单位时间扫过的面积均相等 B．根据已知条件，可估算卫星A的运转周期为3h C．根据已知条件，可估算地球的密度为 D．根据已知条件，可估算卫星A在近地点的加速度大小是卫星B的倍 【答案】BD 【详解】A．根据开普勒第二定律，同一卫星在椭圆轨道运行时，单位时间扫过的面积相等，但不同卫星的轨道参数不同，面积速率也不同，故A错误； B．同步卫星B的周期为24h，轨道半径为，卫星A的椭圆轨道半长轴为，根据开普勒第三定律 代入， 可得，故B正确； C．对于近地轨道卫星，， 联立解得 仅适用于近地轨道（轨道半径≈地球半径），卫星A的轨道半长轴为，不等于地球半径，无法直接套用此公式，故C错误； D．根据牛顿第二定律，卫星的加速度为 解得 卫星A在近地点的加速度和卫星B在近地点的加速度之比为 解得，故D正确。 故选BD。 10．绝缘的水平面上存在着沿水平方向的电场，带负电滑块（可视为质点）在水平面上不同位置所具有的电势能Ep如图甲所示，P点是图线最低点。现将滑块由x=1m处以v=2m/s的初速度沿x轴正方向运动（如图乙），滑块质量m=1kg、与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，g取10m/s²，则（　　） A．电场中x=3m处的电势最低 B．滑块沿x轴正方向运动过程中，速度先增加后减少 C．滑块运动至x=3m处，速度大小为2m/s D．滑块不可能到达x=4m处 【答案】BCD 【详解】A．滑块在x=3m处电势能最小，根据，且滑块带负电，可知x=3m处的电势最高，故A错误； C．滑块从x=1m处运动到x=3m处，根据功能关系可得 解得滑块运动至x=3m处，速度大小为，故C正确； B．根据图像斜率的绝对值 由题图可知，从x=1m处到x=3m处，滑块受到的电场力逐渐减小，且滑块从x=1m处运动到x=3m处，电场力做功等于克服摩擦力做功，所以电场力先大于摩擦力后小于摩擦力，则滑块沿x轴正方向运动过程中，合力先做正功，后做负功，根据动能定理可知，滑块的速度先增加后减少，故B正确； D．滑块在x=1m处的电势能与在x=4m处的电势能相等，滑块从x=1m处到x=4m处，需要克服摩擦力做功 可知滑块不可能到达x=4m处，故D正确。 故选BCD。 三、非选择题：共5题，共58分。 11．(6分)某课外兴趣小组欲利用如图所示的装置探究小车的加速度和合外力的关系，具体实验步骤如下： ①按图所示安装好实验装置，并测出两光电门之间的距离L； ②调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车连着托盘和砝码沿长木板向下运动，且遮光片通过两个光电门的时间相等； ③取下细绳和托盘，测量托盘质量，并记下托盘和砝码的总质量m，计算出其重力并做为合力 F 的值； ④把小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录遮光片分别通过光电门甲和乙的时间，并计算出遮光片通过两个光电门位置时小车的速度和运动的加速度； ⑤重新挂上细绳和托盘，改变托盘中砝码的质量，重复② ~④的步骤。 (1)用游标卡尺测得遮光片的宽度为d（d<<L），某次实验时通过光电门甲和乙的时间分别为和，则小车加速度的表达式为a= （用题中所测的物理量表示）。 (2)实验过程中，托盘和砝码的总质量 （填“需要”或“不需要”）远远小于小车的质量。 (3)若小组同学在每次实验时，都只记下了砝码的质量，而忽略了托盘的质量，做出 a --F图像可能为 。 A． B． C． D． 【答案】(1) (2)不需要 (3)C 【详解】（1）小车经过光电门时的速度， 由匀变速直线运动的速度位移公式可知，加速度 解得 （2）本实验中，托盘和砝码的总质量所对应的重力即为小车做匀变速运动时所受的外力大小，所以不需要“托盘和砝码的总质量必须远远小于小车的质量”的实验条件。 （3）设托盘质量为，砝码质量为，小车质量为，对小车，根据牛顿第二定律有 解得 若忽略托盘质量，即认为合外力为 根据上式可知，当时，即此时对应的图像有纵截距。 故选C。 12．(10分)在“测定金属丝的电阻率”的实验中： (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图甲所示，则该金属丝直径的测量值 。 (2)该实验小组接着用欧姆表“”挡粗测这段导体两端面之间的电阻值，示数如图乙所示，对应的读数是 。 丙 丁 (3)为了尽可能提高测量准确度，采用“伏安法”较准确地测量电阻，实验电路图（部分）如图丙所示，实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材： 表头G（满偏电流，内阻为） 电流表A（量程，内阻约） 滑动变阻器R（） 电阻箱（最大阻值为） 电源（电动势） 为了操作方便，需利用表头G和电阻箱改装成量程为的电压表，请在图丁中画出改装电路图，此时电阻箱阻值为 。 (4)若通过测量可知，金属丝的有效长度为L，直径为d，通过金属丝的电流为，表头G的示数为，由此可计算得出金属丝的电阻率 （用题目所给字母和通用数学符号表示）。 【答案】(1)4.486/4.487/4.488/4.489 (2)5.0/5 (3) 900 (4) 【详解】（1）由甲图可知，该金属丝直径的测量值 （2）由乙图可知，这段导体两端面之间的电阻值为 （3）[1]根据电压表的改装原理可知，需要将表头G与电阻箱串联，改装电路图如图所示 [2]根据电压改装原理有 解得 （4）由题可知，此时待测电阻的表达式为 根据电阻定律有 又 联立解得 四、解答题 13．(10分)如图，一半径为、圆心为O的圆形黑色薄纸片漂浮静止在某种液体的表面上，O点正下方液体中A点处有一单色点光源。光源发出的一条与水平方向夹角为的光线AB经过纸片的边缘B点射入空气中，其折射光线与水平方向的夹角为。已知光在真空中的传播速度大小为。 (1)求光在液体中的传播时间； (2)若使此光源发出的光都不能射出液面，求该光源向上移动的最小距离。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由图可知光折射时，在空气中的折射角为 在液体中的入射角为 结合折射率定义，可知该液体的折射率为 光在液体中的传播速度为 光在液体中的传播距离为 则光在液体中的传播时间为 解得 （2）若使此光源发出的光都不能射出液面，使光在点恰好发生全反射，根据全反射临界角公式可得 解得发生全反射的临界角为 由几何关系，可知光源应向上移动的最小距离满足 解得 14．(14分)如图所示，竖直平面内一倾角为 足够长的斜面AB 与半径为 的光滑圆弧轨道相切B点，C是圆弧轨道最低点，D与圆心O等高。将一质量为 的小滑块从距离B点高度为 的A 点由静止释放，小滑块沿斜面向下运动，进入圆弧轨道后刚好能到达D点。空气阻力不计， 重力加速度 。求： (1)小滑块第一次运动到C点时对轨道的压力大小； (2)斜面的动摩擦因数μ； (3)小滑块最终在AB斜面上滑行的总路程。 【答案】(1)60N (2)0.25 (3)18m 【详解】（1）小滑块沿斜面向下运动，进入圆弧轨道后刚好能到达D点，此时小球速度为0，根据动能定理有 根据牛顿第二定律有 结合牛顿第三定律可知，小滑块第一次运动到C点时对轨道的压力大小为N （2）从A到C，根据动能定理有 解得 （3）由于 小滑块最终运动到B点时速度大小为零，在光滑圆弧轨道来回运动，整个过程，根据动能定理有 解得m 15．(18分)如图所示，间距为L的平行、足够长的光滑金属导轨固定在水平面上，导轨左端通过单刀双掷开关连接电阻R和电容为C的电容器，空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。质量为m、长为L、电阻为r的金属棒MN垂直于导轨放置。开关k接1，零时刻给金属棒水平向右的速度。已知导轨电阻忽略不计，金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好。 (1)求零时刻金属棒MN中的电流方向和金属棒的加速度大小； (2)一段时间后金属棒速度变为，求该过程中金属棒发生的位移； (3)若将开关k接2，金属棒以初速度向右运动，求金属棒的最终速度。 【答案】(1)由到M； (2) (3) 【详解】（1）零时刻，由右手定则可知金属棒中的电流方向为由到，此时由法拉第电磁感应定律有 由闭合电路欧姆定律有 对金属棒受力分析并结合牛顿第二定律有 联立，解得 （2）对金属棒速度减为的过程分析，由动量定理分析有 安培力的冲量为 又， 联立，解得 （3）仅将开关接2，金属棒运动，切割磁感线，产生感应电动势，给电容器充电，最终的状态是金属棒切割磁感线产生的电动势和电容器两极板间电压相等，此后金属棒做匀速运动，设此时金属棒的速度为，此时由法拉第电磁感应定律有 电容器两极板所带电荷量 此过程对金属棒分析由动量定理有 联立，解得 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$