精品解析：四川省达州中学2024-2025学年高二下学期第三次月考物理试题

四川省达州中学2024-2025学年高二下学期第三次月考物理试题 一、单选题 1. 如图是物理知识在生活中的一些实际应用，其中有关原理说法错误的是（ ） A. 甲图中，雷达测速应用了多普勒效应 B. 乙图中，光导纤维导光的原理是应用了光的干涉现象 C. 丙图中，灯焰在肥皂膜上所成的像出现了明暗相间的条纹，这是由于光的干涉造成的 D. 丁图中，要想减弱汽车玻璃表面反射光的干扰，拍出清晰的车窗内景象，可以在相机镜头前装一片偏振滤光片 2. 如图所示，一根细金属棍ab用软导线悬挂在匀强磁场中，电流由a向b流。此时悬线张力不为零（即安培力与重力不平衡）。欲使细金属棍ab与软导线连接处张力为零则必须（　　） A. 改变电流方向，并适当增加电流强度 B. 不改变电流方向，而适当增加电流强度 C. 改变磁场方向，并适当增强的大小 D. 不改变磁场方向，适当减少的大小 3. 正电子是电子反粒子，正电子与电子的质量相等，带的电荷量也相等，与电子不同的是正电子带正电。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场（方向未画出），从P点先后发出两个电子和一个正电子，三个粒子的运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（　　） A. 轨迹1对应的粒子初速度最大 B. 磁场方向垂直于纸面向里 C. 轨迹3对应的粒子运动速度越来越大 D. 轨迹2对应的粒子做匀速圆周运动的周期最大 4. 如图所示，a、b两束单色光分别沿不同方向射向横截面为半圆形玻璃砖的圆心O。已知a光刚好发生全反射，b光的折射光线刚好与a光的反射光线重叠，下列说法正确的是（　　） A. 增大b光的入射角，b光也可以发生全反射 B. 在同一介质中，a光的临界角大于b光的临界角 C. 在同一介质中，a光的波长大于b光的波长 D. 在同一介质中，a光的传播速度小于b光的传播速度 5. 如图所示，理想变压器的原线圈接有电压为U的正弦交流电源。和为定值电阻，为光敏电阻，其阻值随照射光强度的增大而减小。现减小照射光强度，则：（　　） A. 两端的电压增大 B. 消耗的功率增大 C. L的亮度增大 D. 通过原线圈的电流增大 6. 在国际单位制中，阿伏加德罗常数是NA，铜的摩尔质量是，密度是，则下列说法正确的是（　　） A. 一个铜原子的质量为 B. 一个铜原子所占的体积为 C. 1m3铜中所含的原子数为 D. mkg铜所含有的原子数为mNA 7. 电阻不计的单匝圆形线圈固定在磁场中，线圈平面与磁场方向垂直。若一定值电阻R接在线圈的a、b两端，如图1所示，磁感应强度以均匀增大时，电阻R消耗的功率为P；若磁感应强度恒为0.5T，线圈闭合，在线圈边缘与圆心O之间接入定值电阻R，如图2所示，电阻不计的金属棒Oc沿着半径放在线圈上（与线圈接触良好），绕圆心O匀速转动，电阻R消耗的功率也为P。金属棒Oc转动的角速度为（ ） A. B. C. D. 二、多选题 8. 一小型水力发电站要将电能输送到附近的用户，输电线路如图甲所示，输送的总功率为，发电站的输出电压随时间变化的图像如图乙所示，为减少输电功率损失，先用一理想升压变压器将电压升高再输出，已知升压变压器原、副线圈的匝数比，输电线的总电阻。下列说法正确的是（　　） A. 用户获得的交流电的频率为50Hz B. 升压变压器副线圈两端的电压为350V C. 通过输电线R的电流 D. 由于输电线有电阻，输电过程中损失的功率为2000W 9. 如图所示，在坐标系的第一象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面的匀强磁场。一比荷为k不计重力的带正电的粒子，从x轴上的M点（图中未画出）沿y轴正方向射入磁场，随后从点以与x轴负方向成角离开第二象限，则（　　） A. B的方向垂直于纸面向外 B. 粒子运动速度的大小为kBa C. M点的坐标为 D. 粒子在磁场中运动的时间为 10. 如图所示，两条平行边界间有宽度为d匀强磁场，磁场区域足够长，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，磁场左侧有一边长为d的正方形金属导体线框，线框的质量为m，电阻为R，线框在纸面内，CD边平行于磁场左边界，现用外力使线框以恒定的速度v通过磁场区域，速度v方向与左边界的夹角为α，在线框匀速通过磁场区域过程中，下列说法正确的是（ ） A. 线框穿过磁场过程中受到的安培力方向与速度v方向相反 B. 线框从CD边运动到磁场左边界至AB边运动到磁场左边界过程中通过线框导体横截面电荷量为 C. 线框穿过磁场整个过程中线框中产生的热量为 D. 如果仅给线框一个初速度，速度方向依然与左边界夹角为α，线框的CD边恰好没有穿出磁场，此过程中线框受安培力的冲量大小为 三、实验题 11. 如图所示，在双缝干涉测波长的实验中，已知两缝间的距离为0.3 mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝1.2 m远的光屏上，将测量头的分划板中心刻线与O处亮条纹的中心对齐，并将其定义为第0条亮条纹，测得第1条亮纹到第10条亮纹中心间的距离为22.78 mm，则该单色光的波长为λ=___________m，双缝到第10条亮纹中心的光程差为s=___________m，若换用频率更大的单色光照射双缝，则其形成的干涉条纹的间距将___________（选填“变小”“不变”或“变大”）。（计算结果均保留两位有效数字） 12. （1）变压器的工作原理是：____________________。 （2）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，某同学先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________（选填“增大”“减小”或“不变”）；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________（选填“增大”“减小”或“不变”）；上述过程中采用的实验方法是________。 （3）如图，当左侧线圈“0”“16”间接入12 V交变电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出的电压可能是________。 A 6 V B. 4.3 V C. 2.1 V 四、解答题 13. 如图所示，一光学器材的横截面为一直角梯形，其中AB平行于DE，。一平行于底边DE的单色光从AE边的中点M射入该光学器材，恰好从BD边的中点Q（图中未画出）射出该光学器材。已知，，光在真空中的传播速度大小为，求： （1）该光学器材的折射率； （2）该单色光在该光学器材中的传播时间。（不考虑多次反射） 14. 某装置可以研究带电粒子运动轨迹， 其原理如图所示。在x轴上方存在垂直xOy平面向里的匀强磁场。x轴下方有一个半径为R的圆形区域磁场， 方向垂直 xOy平面向外， 大小为B，其圆心为y轴上的A点，边界过坐标原点O。x轴正半轴上有一绝缘板MN，M、N点坐标分别为（，0 ）、（L，0），板厚度可以忽略。位于圆形磁场左侧有一个粒子发射装置S， 可以发射一束速度方向平行于x轴、沿y轴宽度为2R的粒子流，且粒子沿y轴方向均匀分布。粒子的质量为m，电荷量为-q（q>0）。已知速度方向对准A 点的粒子经过磁场后刚好从坐标原点射出并打在N点。不计粒子的重力及相互作用。求： （1）该粒子流的速度大小v； （2）打在M点上的粒子在第一象限中运动的时间t； （3）打在 MN探测板上的粒子占粒子总数的比例η。 15. 某种轨道交通工具的电磁制动装置的原理图如图所示。间距为L的两平行轨道固定于水平地面上，两轨道间存在多个矩形匀强磁场区域，区域宽度均为d，相邻磁场区域间的距离均为d，磁感应强度大小均为B，方向竖直向下。将电阻均为R、质量均为m的两根金属杆M、N用两段长均为d的硬质金属导线焊接成长方形金属框，并放置于轨道上。若金属框以大小为的初速度进入磁场，在轨道上运动时每根金属杆受到的摩擦阻力大小均为，其中v为金属框的运动速率，k为已知常量，金属杆始终与轨道垂直，忽略硬质金属导线的电阻和质量，忽略金属框中电流间的相互作用力。求： （1）N第一次刚进磁场时产生的电动势大小和所受安培力方向； （2）N第一次刚进磁场时M和N之间每段金属导线对N的弹力大小； （3）金属框停止运动前的位移大小以及系统因摩擦阻力而产生的热量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 四川省达州中学2024-2025学年高二下学期第三次月考物理试题 一、单选题 1. 如图是物理知识在生活中的一些实际应用，其中有关原理说法错误的是（ ） A. 甲图中，雷达测速应用了多普勒效应 B. 乙图中，光导纤维导光的原理是应用了光的干涉现象 C. 丙图中，灯焰在肥皂膜上所成的像出现了明暗相间的条纹，这是由于光的干涉造成的 D. 丁图中，要想减弱汽车玻璃表面反射光的干扰，拍出清晰的车窗内景象，可以在相机镜头前装一片偏振滤光片 【答案】B 【解析】 【详解】A．甲图中，雷达测速应用了多普勒效应，当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射机频率，如此即可根据频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度，A正确； B．乙图中，光导纤维导光的原理是应用了光的全反射现象，B错误； C．丙图中，灯焰照射在肥皂薄膜上，入射光经肥皂薄膜上表面反射后得第一束光，折射光经薄膜下表面反射，又经上表面折射后得第二束光，两束光存在光程差，形成明暗相间的条纹，这是薄膜干涉现象，是由于光的干涉造成的，C正确； D．偏振滤光片只能允许某些方向的光线通过，降低光的强度，减弱某些光线的干扰，丁图中，要想减弱汽车玻璃表面反射光的干扰，拍出清晰的车窗内景象，可以在相机镜头前装一片偏振滤光片，D正确； 本题选择错误的，故选B。 2. 如图所示，一根细金属棍ab用软导线悬挂在匀强磁场中，电流由a向b流。此时悬线张力不为零（即安培力与重力不平衡）。欲使细金属棍ab与软导线连接处张力为零则必须（　　） A. 改变电流方向，并适当增加电流强度 B. 不改变电流方向，而适当增加电流强度 C. 改变磁场方向，并适当增强的大小 D. 不改变磁场方向，适当减少的大小 【答案】B 【解析】 【详解】A．若改变图中电流方向，根据左手定则，可知，电流方向改变后，安培力方向竖直向下，此时根据平衡条件有 可知，增加电流强度时，绳的张力增大，不可能为零，A错误； B．若不改变电流方向，根据左手定则，可知，此时安培力方向竖直向上，此时根据平衡条件有 可知，增加电流强度时，绳的张力减小，可能为零，B正确； C．若改变图中磁场方向，根据左手定则，可知，磁场方向改变后，安培力方向竖直向下，此时根据平衡条件有 可知，增强的大小时，绳的张力增大，不可能为零，C错误； D．若不改变图中磁场方向，根据左手定则，可知安培力方向竖直向上，此时根据平衡条件有 可知，减小的大小时，绳的张力增大，则绳的张力不可能为零，D错误。 故选B。 3. 正电子是电子的反粒子，正电子与电子的质量相等，带的电荷量也相等，与电子不同的是正电子带正电。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场（方向未画出），从P点先后发出两个电子和一个正电子，三个粒子的运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（　　） A. 轨迹1对应的粒子初速度最大 B. 磁场方向垂直于纸面向里 C. 轨迹3对应的粒子运动速度越来越大 D. 轨迹2对应的粒子做匀速圆周运动的周期最大 【答案】B 【解析】 【详解】B．根据题图可知，1和3粒子绕转动方向一致，则1和3粒子为电子，2为正电子，电子带负电且顺时针转动，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，故B正确； C．电子在云室中运行，洛伦兹力不做功，但粒子受到云室内填充物质的阻力作用，所有粒子的速度越来越小，故C错误； A．带电粒子若仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，则有 解得半径为 根据题图可知轨迹3对应的粒子运动的半径最大，速度最大，故A错误； D．根据周期表达式有 可知三个粒子的周期相同，故D错误。 故选B。 4. 如图所示，a、b两束单色光分别沿不同方向射向横截面为半圆形玻璃砖的圆心O。已知a光刚好发生全反射，b光的折射光线刚好与a光的反射光线重叠，下列说法正确的是（　　） A. 增大b光的入射角，b光也可以发生全反射 B. 在同一介质中，a光的临界角大于b光的临界角 C. 在同一介质中，a光的波长大于b光的波长 D. 在同一介质中，a光的传播速度小于b光的传播速度 【答案】D 【解析】 【详解】A．当光从光密介质射入光疏介质时，入射角大于临界角时，发生全反射，b光从空气射入玻璃，不会发生全反射，故A错误； BCD．根据题意可得 由于a光的折射率大，所以同一介质中a光发生全反射的临界角较小，a光的波长小，a光的传播速度小，故BC错误，D正确。 故选D。 5. 如图所示，理想变压器的原线圈接有电压为U的正弦交流电源。和为定值电阻，为光敏电阻，其阻值随照射光强度的增大而减小。现减小照射光强度，则：（　　） A. 两端的电压增大 B. 消耗的功率增大 C. L的亮度增大 D. 通过原线圈的电流增大 【答案】B 【解析】 分析】 【详解】A．理想变压器输出电压一定，光照减小，则光敏电阻阻值增大，副线圈总电阻增大，根据欧姆定律，副线圈干路电流减小。故两端电压 也减小，故A错； B．两端电压减小，由于副线圈电压不变，故R2两端电压增大，由 可知R2消耗的功率增大，故B正确； C．由于干路电流减小，且等于两支路电流之和，通过R2电流增大，故通过灯泡L电流减小，亮度减小，故C错误； D．根据 可知，副线圈中电流减小，故原线圈中电流I1减小，故D错误。 故选B。 6. 在国际单位制中，阿伏加德罗常数是NA，铜的摩尔质量是，密度是，则下列说法正确的是（　　） A. 一个铜原子的质量为 B. 一个铜原子所占的体积为 C. 1m3铜中所含的原子数为 D. mkg铜所含有的原子数为mNA 【答案】A 【解析】 【详解】A．铜摩尔质量是，故一个铜原子的质量为 故A正确； BC．1m3铜的质量为kg，物质的量为，故原子的个数为 1m3铜中所含的原子数为，故一个铜原子所占的体积为 故BC错误； D．mkg铜的物质的量为，故含有的原子数目为 故D错误。 故选A。 7. 电阻不计的单匝圆形线圈固定在磁场中，线圈平面与磁场方向垂直。若一定值电阻R接在线圈的a、b两端，如图1所示，磁感应强度以均匀增大时，电阻R消耗的功率为P；若磁感应强度恒为0.5T，线圈闭合，在线圈边缘与圆心O之间接入定值电阻R，如图2所示，电阻不计的金属棒Oc沿着半径放在线圈上（与线圈接触良好），绕圆心O匀速转动，电阻R消耗的功率也为P。金属棒Oc转动的角速度为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据法拉第电磁感应定律 单匝线圈，设圆形线圈半径为r，则 已知 所以 根据 可得 金属棒切割磁感线产生的感应电动势 因为电阻消耗的功率也为P，所以 由于两图中电阻R消耗功率P相等，则 等式两边R和r（）可约去，得到 因为 代入可得 解得 故选B。 二、多选题 8. 一小型水力发电站要将电能输送到附近的用户，输电线路如图甲所示，输送的总功率为，发电站的输出电压随时间变化的图像如图乙所示，为减少输电功率损失，先用一理想升压变压器将电压升高再输出，已知升压变压器原、副线圈的匝数比，输电线的总电阻。下列说法正确的是（　　） A. 用户获得的交流电的频率为50Hz B. 升压变压器副线圈两端的电压为350V C. 通过输电线R的电流 D. 由于输电线有电阻，输电过程中损失的功率为2000W 【答案】AD 【解析】 【详解】A．交流电的周期为，则交流电的频率为50Hz，在输电的过程中，频率不变，故A正确； B．升压变压器的输入电压为 则输出电压为 故B正确； C．输电线上的电流 故C错误； D．输电线上损失的功率为 故D正确。 故选AD。 9. 如图所示，在坐标系的第一象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面的匀强磁场。一比荷为k不计重力的带正电的粒子，从x轴上的M点（图中未画出）沿y轴正方向射入磁场，随后从点以与x轴负方向成角离开第二象限，则（　　） A. B的方向垂直于纸面向外 B. 粒子运动速度的大小为kBa C. M点的坐标为 D. 粒子在磁场中运动的时间为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．轨迹如图，带正电的粒子从M点逆时针转动，根据左手定则，可知B的方向垂直于纸面向里，故A错误； B．根据几何知识可知 粒子的旋转半径 根据洛伦兹力提供向心力 将比荷带入解得 故B错误； C．M点的水平位置 M点的坐标为，故C正确； D．通过几何知识可知，圆心角 周期为 粒子在磁场中运动的时间为 联立解得 故D正确。 故选CD。 10. 如图所示，两条平行边界间有宽度为d的匀强磁场，磁场区域足够长，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，磁场左侧有一边长为d的正方形金属导体线框，线框的质量为m，电阻为R，线框在纸面内，CD边平行于磁场左边界，现用外力使线框以恒定的速度v通过磁场区域，速度v方向与左边界的夹角为α，在线框匀速通过磁场区域过程中，下列说法正确的是（ ） A. 线框穿过磁场过程中受到的安培力方向与速度v方向相反 B. 线框从CD边运动到磁场左边界至AB边运动到磁场左边界过程中通过线框导体横截面的电荷量为 C. 线框穿过磁场整个过程中线框中产生的热量为 D. 如果仅给线框一个初速度，速度方向依然与左边界夹角为α，线框CD边恰好没有穿出磁场，此过程中线框受安培力的冲量大小为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．线框进入磁场过程中根据楞次定律可判定线框中感应电流方向为A-B-C-D-A，线框穿出磁场过程中根据楞次定律可判定线框中感应电流方向为A-D-C-B-A，根据安培定则可以判定CD边在磁场中时，受到的安培力方向水平向左，AB边在磁场中时，受到的安培力方向也向左，AB、CD边在磁场外时不受安培力，AD边和BC边受到的安培力大小相等、方向相反，所以线框穿过磁场过程中受到的安培力方向水平向左，A错误； B．线框进入磁场过程中通过线框导体横截面上的电荷量为 B正确； C．线框穿过磁场整个过程中线框产生的感应电动势为 通过的时间为 整个过程产生的热量为 C正确； D．此过程中线框受安培力的方向水平向左，线框的CD边恰好没有穿出磁场，则水平方向的末速度变为0，在水平方向上，设向左为正方向，根据动量定理，此过程中线框受安培力的冲量 D错误。 故选BC。 三、实验题 11. 如图所示，在双缝干涉测波长的实验中，已知两缝间的距离为0.3 mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝1.2 m远的光屏上，将测量头的分划板中心刻线与O处亮条纹的中心对齐，并将其定义为第0条亮条纹，测得第1条亮纹到第10条亮纹中心间的距离为22.78 mm，则该单色光的波长为λ=___________m，双缝到第10条亮纹中心的光程差为s=___________m，若换用频率更大的单色光照射双缝，则其形成的干涉条纹的间距将___________（选填“变小”“不变”或“变大”）。（计算结果均保留两位有效数字） 【答案】 ①. 6.3×10-7 ②. 6.3×10-6 ③. 变小 【解析】 【分析】 【详解】[1]由 Δx=λ 可得 λ=Δx 其中 代入数据计算可得 λ=6.3×10-7 m [2]双缝到第10条亮纹中心的光程差为 s=10λ 即 s=6.3×10-6 m [3]若换用频率更大的单色光照射时，其波长变短，则由 Δx=λ 可知，干涉条纹的间距将变小。 12. （1）变压器的工作原理是：____________________。 （2）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，某同学先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________（选填“增大”“减小”或“不变”）；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________（选填“增大”“减小”或“不变”）；上述过程中采用的实验方法是________。 （3）如图，当左侧线圈“0”“16”间接入12 V交变电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出的电压可能是________。 A. 6 V B. 4.3 V C. 2.1 V 【答案】（1）电磁感应现象 （2） ①. 增大 ②. 减小 ③. 控制变量法 （3）C 【解析】 【小问1详解】 变压器的工作原理是电磁感应现象。 【小问2详解】 [1]根据变压比公式 保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大； [2]根据变压比公式 保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小； [3]这种探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是控制变量法。 【小问3详解】 若变压器为理想变压器，则根据变压比公式 代入数据，解得 实验中考虑到漏磁，导线、铁芯中的焦耳热等因素，所以输出电压小于3V。 故选C。 四、解答题 13. 如图所示，一光学器材的横截面为一直角梯形，其中AB平行于DE，。一平行于底边DE的单色光从AE边的中点M射入该光学器材，恰好从BD边的中点Q（图中未画出）射出该光学器材。已知，，光在真空中的传播速度大小为，求： （1）该光学器材的折射率； （2）该单色光在该光学器材中的传播时间。（不考虑多次反射） 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据题意画出对应的光路图如图所示 根据几何关系可得 由于，则 故 根据折射定律，该光学器材的折射率 （2）该单色光在该光学器材中的传播路程为 该单色光在该光学器材中的传播速度为 该单色光在该光学器材中的传播时间为 14. 某装置可以研究带电粒子的运动轨迹， 其原理如图所示。在x轴上方存在垂直xOy平面向里的匀强磁场。x轴下方有一个半径为R的圆形区域磁场， 方向垂直 xOy平面向外， 大小为B，其圆心为y轴上的A点，边界过坐标原点O。x轴正半轴上有一绝缘板MN，M、N点坐标分别为（，0 ）、（L，0），板厚度可以忽略。位于圆形磁场左侧有一个粒子发射装置S， 可以发射一束速度方向平行于x轴、沿y轴宽度为2R的粒子流，且粒子沿y轴方向均匀分布。粒子的质量为m，电荷量为-q（q>0）。已知速度方向对准A 点的粒子经过磁场后刚好从坐标原点射出并打在N点。不计粒子的重力及相互作用。求： （1）该粒子流的速度大小v； （2）打在M点上的粒子在第一象限中运动的时间t； （3）打在 MN探测板上的粒子占粒子总数的比例η。 【答案】（1） （2）或 （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子束中心粒子在磁场中运动半径为R ，由 得 【小问2详解】 粒子的运行半径为 打在M点上的粒子， 对应的O 点入射角为： 得 或 圆心角为θ对应圆周运动时间为 第一象限中运动的时间为 或 【小问3详解】 由（2） 可知打在M点上的粒子， 对应的入射角为α=60°或120° 由几何关系得，入射点纵坐标分别为或 得 15. 某种轨道交通工具的电磁制动装置的原理图如图所示。间距为L的两平行轨道固定于水平地面上，两轨道间存在多个矩形匀强磁场区域，区域宽度均为d，相邻磁场区域间的距离均为d，磁感应强度大小均为B，方向竖直向下。将电阻均为R、质量均为m的两根金属杆M、N用两段长均为d的硬质金属导线焊接成长方形金属框，并放置于轨道上。若金属框以大小为的初速度进入磁场，在轨道上运动时每根金属杆受到的摩擦阻力大小均为，其中v为金属框的运动速率，k为已知常量，金属杆始终与轨道垂直，忽略硬质金属导线的电阻和质量，忽略金属框中电流间的相互作用力。求： （1）N第一次刚进磁场时产生的电动势大小和所受安培力方向； （2）N第一次刚进磁场时M和N之间每段金属导线对N的弹力大小； （3）金属框停止运动前的位移大小以及系统因摩擦阻力而产生的热量。 【答案】（1），安培力方向水平向左 （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 根据右手定则可知，感应电流方向为逆时针方向，根据左手定则可知，安培力方向水平向左，根据法拉第电磁感应定律有 【小问2详解】 闭合回路的总电阻为 根据闭合电路欧姆定律有 解得 安培力大小 设N和M之间每段金属导线的弹力大小为T，对金属框N、N整体进行分析，根据牛顿第二定律有 对金属框N进行分析，根据牛顿第二定律有 解得 【小问3详解】 根据分析可知，每次只有一根杆在切割磁感线，并且不同杆切割时，闭合回路的总电阻始终为 假设某根杆切割磁感线的速度为v，根据上述可知，电流强度为 其受到的安培力大小为 又由于 则在某段很短的时间内，根据动量定理有 其中 则有 对上式子两边进行累加后可得 解得 在整个运动过程中，设产生的焦耳热和摩擦热分别为和，根据能量守恒定律可得 在整个运动过程中安培力和摩擦力大小之比恒为 故焦耳热和摩擦热之比为 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $