精品解析：河北省衡水中学2025-2026学年高二上学期期中物理试题

2025-2026学年度高二年级上学期期中综合素质评价 物理学科 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共5页100分。考试时间75分钟。 第Ⅰ卷（选择题 共46分） 一、单项选择题：（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 学完电磁感应涡流的知识后，某个同学回家制作了一个简易加热器，如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的是（　　） A. 将金属杯换为陶瓷杯 B. 增加线圈的匝数 C. 取走线圈中的铁芯 D. 将交流电源换成电动势更大的直流电源 2. 高大建筑上都有一竖立的避雷针，用以把聚集在云层中的电荷导入大地．在赤道某地两建筑上空，有一团带负电的乌云经过其正上方时，发生放电现象，如图所示．则此过程中地磁场对避雷针的作用力的方向是 A. 向东 B. 向南 C. 向西 D. 向北 3. 如图所示，螺线管导线的两端与平行金属板相接，一个带正电的小球用绝缘细线悬挂在两金属板间，并处于静止状态。若使一条形磁体从左向右靠近螺线管，则（　　） A. 小球不动 B. 小球向左摆动 C. 螺线管的左端相当于条形磁体的N极 D. 螺线管的左端相当于条形磁体的S极 4. 如图所示，ACD为一边长为L的等边三角形，两根完全相同的无限长直导线分别垂直纸面固定于A、D两个顶点，两根长直导线中的电流大小相等且方向均垂直纸面向里，此时C处的磁感应强度大小为。已知通电长直导线在其周围某点处产生的磁感应强度大小为（k为常量，r为该点到通电直导线的距离），若仅将D处长直导线中的电流方向改为垂直纸面向外，则C处磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示，导体AB的长为6R，绕点以角速度匀速转动，长为R，且、、三点在一条直线上，有一磁感应强度为的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直（图中未画出），那么AB两端的电势差为（ ） A. B. C. D. 6. 如图所示，光滑绝缘的水平桌面上有一直角三角形导线框ABC，其中AB=L，BC=2L，两平行虚线间有一垂直于桌面向下的匀强磁场，磁场宽度为L，导线框BC边与虚线边界垂直．现让导线框从图示位置开始沿BC方向匀速穿过磁场区域．设线框中产生顺时针方向的感应电流为正，则在线框穿过磁场的过程中，产生的感应电流与线框运动距离x的函数关系图象正确的是 A. B. C. D. 7. 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具。图中的铅盒A中的放射源放出大量的带正电粒子（可认为初速度为零），从狭缝S1进入电压为U的加速电场区加速后，再通过狭缝S2从小孔G垂直于MN射入偏转磁场，该偏转磁场是以直线MN为切线、磁感应强度为B、方向垂直于纸面向外、半径为R的圆形匀强磁场。现在MN上的点F（图中未画出）接收到该粒子，且GF＝R，则该粒子的比荷为（粒子的重力忽略不计）（　　） A. B. C D. 二、多项选择题：（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 8. 在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，线圈所围的面积为线圈电阻为．规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示．磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示．则以下说法正确的是 A. 在时间内，I的最大值为 B. 在时间内，I的大小越来越小 C. 前2s内，通过线圈某截面的总电荷量为 D. 第3s内，线圈的发热功率最大 9. 如图所示，圆形区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。质量为m、电荷量为q的带电粒子由A点沿平行于直径的方向射入磁场，经过圆心O，最后离开磁场。已知圆形区域半径为R，A点到的距离为，不计粒子重力。则（　　） A. 粒子带负电 B. 粒子运动速率为 C. 粒子在磁场中运动的时间为 D. 粒子在磁场中运动的路程为 10. 如图所示，在与水平地面成的足够大的光滑坡面内建立坐标系xOy，坡面内沿x方向等间距分布足够多垂直坡面向里的匀强磁场，沿y方向磁场区域足够长，磁感应强度大小为，每个磁场区域宽度及相邻磁场区域间距均为。现有一个边长，质量、电阻的单匝正方形线框，以的初速度从磁场边缘沿x方向进入磁场，重力加速度g取，下列说法正确的是（　　） A. 线框在斜面上做类平抛运动 B. 线框进入第一个磁场区域时，加速度大小为 C. 线框穿过第一个磁场区域过程中，通过线框的电荷量为0.04C D. 线框从开始进入磁场到沿y方向运动的过程中产生的焦耳热为0.5J 第Ⅱ卷（非选择题 共54分） 三、实验题 11. 在《描绘小灯泡伏安特性曲线》的实验中，选择“3V、0.5A”的小灯泡作为研究对象，请回答下面几个问题： （1）下列实验器材中应选用________（填入器材序号） A. 电流表（量程0~0.6A，内阻） B. 电流表（量程0~3A，内阻） C. 电压表（量程0~15V，内阻约） D. 电压表（0~3V，内阻约） E. 滑动变阻器（阻值） F. 滑动变阻器（阻值） G. 电源 H. 开关I，导线若干 （2）在本实验中，滑动变阻器应采用________（填“分压”或“限流”）接法，电流表应采用________（填“内”、“外”）接法。 （3）小灯泡所加的电压U由零逐渐增大到3V，在此过程中电流I和电压U的关系可以用图像表示，在图中符合实际的是________。 A B. C. D. 12. 某同学在实验室发现了一节干电池，想利用手上的现有仪器测这节干电池的电动势和内阻，在咨询了老师之后，设计了如下实验．（如图为电路图） （1）实验室只有一个毫安电流表，内阻为，满偏电流为，因量程太小，为了实验安全，将其改装．虚线框内是改装后的电路．已知电阻，由此可知，改装后电流表的量程为________． （2）接下来用改装后的电表进行实验，步骤如下： ①实验前，将滑动变阻器的滑片移到端，闭合开关； ②多次调节滑动变阻器的滑片，记下电压表的示数和毫安表的示数； ③以纵坐标，为横坐标，作图线，如图所示； ④根据图线求得电源的电动势________，内阻_______．（结果均保留到小数点后两位） （3）该实验中电动势的测量值________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值． 四、计算题（共38分，要写出必要的文字说明和解题过程，只写出结果，没有过程不能得分） 13. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为，导轨平面与水平面的夹角为，导轨上端连接一定值电阻，导轨的电阻不计，整个装置处于方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持良好的接触，金属棒的质量为，电阻为。现将金属棒从紧靠NQ处由静止释放，当金属棒沿导轨下滑距离为时，速度达到最大值。（重力加速度g取），求： （1）匀强磁场的磁感应强度的大小； （2）金属棒沿导轨下滑距离为14m的过程中，电阻R产生的焦耳热Q及通过金属棒截面的电荷量q； 14. 如图，在，区域中存在沿着y轴正方向的匀强电场，在，区域中存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B的大小可调，方向不变。一质量为m，电荷量为q（q>0）的粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴正方向射入电场，并从点进入磁场区域，不计重力。求： (1)匀强电场的电场强度大小； (2)若粒子经磁场偏转后不能穿过直线x=3h，求在这种情况下磁感应强度的最小值Bm。 15. 如图所示，整个空间存在竖直向上匀强磁场，磁感应强度。相距的足够长光滑平行导轨固定在水平地面上，质量均为的导体棒a、b垂直导轨放置并与导轨接触良好，两导体棒接入电路的电阻均为。导体棒a固定，导体棒b静止。其他电阻不计，现对导体棒b施加一恒力F，不计空气阻力，导体棒b的最大速度大小为，则： （1）求恒力F的大小； （2）若从施加F到导体棒b速度最大时，导体棒b向右移动的距离为48m，求该过程经历的时间（结果保留两位小数）； （3）若在导体棒b速度最大时，撤掉F，同时解除导体棒a固定，当a、b棒稳定时再在a的左侧释放一个与a、b相同的导体棒c，求从撤掉F到导体棒a、b、c稳定时，导体棒b上产生的焦耳热。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年度高二年级上学期期中综合素质评价 物理学科 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共5页100分。考试时间75分钟。 第Ⅰ卷（选择题 共46分） 一、单项选择题：（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 学完电磁感应涡流的知识后，某个同学回家制作了一个简易加热器，如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的是（　　） A. 将金属杯换为陶瓷杯 B. 增加线圈的匝数 C. 取走线圈中的铁芯 D. 将交流电源换成电动势更大的直流电源 【答案】B 【解析】 【分析】由题意可知，本题是涡流现象的应用，即采用线圈产生变化的磁场使金属杯产生感应电流，从而进行加热。 【详解】A．将金属杯换为陶瓷杯，陶瓷杯不产生感应电流，不会产生涡流，无法加热杯内的水，A不符合题意； B．由法拉第电磁感应定律可知，增加线圈的匝数，可以提高金属杯产生的感应电动势，进而增大金属杯的感应电流，提高加热功率，则可以缩短加热时间，B符合题意； C．取走线圈中铁芯，线圈产生的磁场减弱，金属杯产生的感应电动势减小，进而金属杯的感应电流减小，加热功率减小，则会增加加热时间，C不符合题意； D．将交流电源换成电动势更大的直流电源，线圈不产生变化的磁场，金属杯不会产生感应电流，不会产生涡流，D不符合题意； 故选B。 2. 高大建筑上都有一竖立的避雷针，用以把聚集在云层中的电荷导入大地．在赤道某地两建筑上空，有一团带负电的乌云经过其正上方时，发生放电现象，如图所示．则此过程中地磁场对避雷针的作用力的方向是 A. 向东 B. 向南 C. 向西 D. 向北 【答案】C 【解析】 【详解】当带有负电的乌云经过避雷针上方时，避雷针开始放电形成瞬间电流，负电电荷从上而下通过避雷针，所以电流的方向为从下而上，磁场的方向从南向北，根据左手定则，安培力的方向向西．故选C． 【点睛】左手定则的内容是：伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向. 3. 如图所示，螺线管导线的两端与平行金属板相接，一个带正电的小球用绝缘细线悬挂在两金属板间，并处于静止状态。若使一条形磁体从左向右靠近螺线管，则（　　） A. 小球不动 B. 小球向左摆动 C. 螺线管的左端相当于条形磁体的N极 D. 螺线管的左端相当于条形磁体的S极 【答案】D 【解析】 【详解】AB．当磁体靠近时，导致线圈的磁通量发生变化，从而导致线圈中产生感应电动势，假设电路闭合，则由楞次定律可知，感应电流方向是从右极板向下通过线圈再到左极板，由于线圈相当于电源，因此左极板电势高，所以带正电小球将向右摆动，故AB错误； CD．假如电路闭合，则螺线管中的电流方向如图所示，根据右手螺旋定则可知螺线管的左端相当于S极，故C错误，D正确。 故选D。 【点睛】 4. 如图所示，ACD为一边长为L的等边三角形，两根完全相同的无限长直导线分别垂直纸面固定于A、D两个顶点，两根长直导线中的电流大小相等且方向均垂直纸面向里，此时C处的磁感应强度大小为。已知通电长直导线在其周围某点处产生的磁感应强度大小为（k为常量，r为该点到通电直导线的距离），若仅将D处长直导线中的电流方向改为垂直纸面向外，则C处磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】初始时A、D两处的长直导线在C处产生的磁场磁感应强度大小相等，设为，根据安培定则可知A、D两处的长直导线在C处产生的磁场方向的夹角为60°，根据矢量的合成可知 若将D处长导线中的电流方向改为垂直纸面向外，则A、D两处的长直导线在C处产生的磁场方向的夹角为120°，根据矢量的合成可知，C处磁感应强度大小 故选A。 5. 如图所示，导体AB的长为6R，绕点以角速度匀速转动，长为R，且、、三点在一条直线上，有一磁感应强度为的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直（图中未画出），那么AB两端的电势差为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】AB两端的电势差大小等于导体棒AB中感应电动势的大小，为 故选D。 6. 如图所示，光滑绝缘的水平桌面上有一直角三角形导线框ABC，其中AB=L，BC=2L，两平行虚线间有一垂直于桌面向下的匀强磁场，磁场宽度为L，导线框BC边与虚线边界垂直．现让导线框从图示位置开始沿BC方向匀速穿过磁场区域．设线框中产生顺时针方向的感应电流为正，则在线框穿过磁场的过程中，产生的感应电流与线框运动距离x的函数关系图象正确的是 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】在线圈进入0-L范围时，线圈内产生的感应电流为逆时针方向；切割磁感线的有效长度从0均匀增加到，可知感应电流均匀增加；从L-2L，线圈切割磁感线的有效长度为不变，感应电流不变，方向为逆时针方向；从2L-3L，线圈切割磁感线的有效长度从逐渐增加到L，则感应电动势增加到原来的2倍，感应电流增加到2倍，方向为顺时针方向，故选D. 7. 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具。图中的铅盒A中的放射源放出大量的带正电粒子（可认为初速度为零），从狭缝S1进入电压为U的加速电场区加速后，再通过狭缝S2从小孔G垂直于MN射入偏转磁场，该偏转磁场是以直线MN为切线、磁感应强度为B、方向垂直于纸面向外、半径为R的圆形匀强磁场。现在MN上的点F（图中未画出）接收到该粒子，且GF＝R，则该粒子的比荷为（粒子的重力忽略不计）（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设粒子在加速电场被加速后获得的速度大小为v，由动能定理则有 粒子在磁场中的运动轨迹如图所示 由几何知识知，粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径 洛伦兹力提供圆周运动的向心力，则有 解得 故选C。 二、多项选择题：（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 8. 在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，线圈所围的面积为线圈电阻为．规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示．磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示．则以下说法正确的是 A. 在时间内，I的最大值为 B. 在时间内，I的大小越来越小 C. 前2s内，通过线圈某截面的总电荷量为 D. 第3s内，线圈的发热功率最大 【答案】AC 【解析】 【分析】根据法拉第电磁感应定律求出各段时间内的感应电动势，就可以解得电流的大小，从而可以判断电流、电量等问题； 【详解】A、根据法拉第电磁感应定律，可以看出B-t图象的斜率越大则电动势越大，所以零时刻线圈的感应电动势最大，即：，根据欧姆定律：，故A正确； B、在时间内，B-t图象的斜率不变，可知该段时间内电动势不变，即电流大小不变，故选项B错误； C、通过线圈某一截面的电量，故C正确； D、第3s内，磁场不变，则磁通量不变，故没有感应电流产生，则线圈不会产生热量，故选项D错误． 【点睛】解决本题的关键是掌握法拉第电磁感应定律，会根据楞次定律判断感应电流的方向，同时掌握求解电量的方法． 9. 如图所示，圆形区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。质量为m、电荷量为q带电粒子由A点沿平行于直径的方向射入磁场，经过圆心O，最后离开磁场。已知圆形区域半径为R，A点到的距离为，不计粒子重力。则（　　） A. 粒子带负电 B. 粒子运动速率为 C. 粒子在磁场中运动的时间为 D. 粒子在磁场中运动的路程为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由于粒子经过圆心O，最后离开磁场，可知，粒子在A点所受洛伦兹力向下，根据左手定则，四指指向与速度方向相反，可知，粒子带负电，故A正确； B．由于圆形区域半径为R，A点到的距离为，令粒子圆周运动的半径为r，根据几何关系有 解得 粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有 解得 故B错误； C．根据上述，作出运动轨迹，如图所示 由于圆形区域半径为R，A点到的距离为，根据上述，粒子圆周运动的半径也为R，则与均为等边三角形，则轨迹所对应的圆心角为，粒子圆周运动的周期 则粒子在磁场中运动的时间为 故C错误； D．结合上述可知，粒子在磁场中运动的路程为 故D正确。 故选AD 10. 如图所示，在与水平地面成的足够大的光滑坡面内建立坐标系xOy，坡面内沿x方向等间距分布足够多垂直坡面向里的匀强磁场，沿y方向磁场区域足够长，磁感应强度大小为，每个磁场区域宽度及相邻磁场区域间距均为。现有一个边长，质量、电阻的单匝正方形线框，以的初速度从磁场边缘沿x方向进入磁场，重力加速度g取，下列说法正确的是（　　） A. 线框在斜面上做类平抛运动 B. 线框进入第一个磁场区域时，加速度大小为 C. 线框穿过第一个磁场区域过程中，通过线框的电荷量为0.04C D. 线框从开始进入磁场到沿y方向运动的过程中产生的焦耳热为0.5J 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据题意可知，线框刚进入磁场后，线框受安培力，初速度方向上做减速运动，则线框在斜面上不做类平抛运动，故A错误； B．根据题意可得 联立解得线框刚进入第一个磁场区域时受到的安培力大小为 F=0.2N 线框的加速度大小为 故B错误； C．线框穿过第一个磁场区域过程中，通过线框的电荷量为 故C错误； D．设线框沿x方向速度减到零时，线框沿y方向运动的位移为y，根据能量守恒定律有 在沿y方向根据运动学规律得 解得 Q=0.5J 故D正确。 故选D。 第Ⅱ卷（非选择题 共54分） 三、实验题 11. 在《描绘小灯泡伏安特性曲线》的实验中，选择“3V、0.5A”的小灯泡作为研究对象，请回答下面几个问题： （1）下列实验器材中应选用________（填入器材序号） A. 电流表（量程0~0.6A，内阻） B. 电流表（量程0~3A，内阻） C. 电压表（量程0~15V，内阻约） D. 电压表（0~3V，内阻约） E. 滑动变阻器（阻值） F. 滑动变阻器（阻值） G. 电源 H. 开关I，导线若干 （2）在本实验中，滑动变阻器应采用________（填“分压”或“限流”）接法，电流表应采用________（填“内”、“外”）接法。 （3）小灯泡所加的电压U由零逐渐增大到3V，在此过程中电流I和电压U的关系可以用图像表示，在图中符合实际的是________。 A. B. C. D. 【答案】（1）ADFGH （2） ①. 分压 ②. 外 （3）B 【解析】 【小问1详解】 实验中需要选择的仪器有：量程0~0.6A的电流表A；量程为3V的电压表D；滑动变阻器要采用分压接法，可知选用阻值较小的F；另外选择GH。故选择器材：ADFGH； 小问2详解】 [1][2]在本实验中，小灯泡两端要得到从0开始连续可调的电压，则滑动变阻器要采用分压接法；小灯泡内阻较小，则电流表应采用外接法。 【小问3详解】 小灯泡的电阻随电流增加而增大，因I-U图像上的点到原点连线斜率的倒数等于电阻，可知图像B符合实际。 故选B。 12. 某同学在实验室发现了一节干电池，想利用手上的现有仪器测这节干电池的电动势和内阻，在咨询了老师之后，设计了如下实验．（如图为电路图） （1）实验室只有一个毫安电流表，内阻为，满偏电流为，因量程太小，为了实验安全，将其改装．虚线框内是改装后的电路．已知电阻，由此可知，改装后电流表的量程为________． （2）接下来用改装后的电表进行实验，步骤如下： ①实验前，将滑动变阻器的滑片移到端，闭合开关； ②多次调节滑动变阻器的滑片，记下电压表的示数和毫安表的示数； ③以为纵坐标，为横坐标，作图线，如图所示； ④根据图线求得电源的电动势________，内阻_______．（结果均保留到小数点后两位） （3）该实验中电动势的测量值________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值． 【答案】 ①. 0.5 ②. 1.48 ③. 0.45 ④. 等于 【解析】 【详解】(1)[1]根据并联电路基本原理可知，改装后的量程为 内阻 (2)[2][3]根据改装原理可知，实际电流为电流表读数的5倍，由闭合电路欧姆定律可知： 由图可知，电源的电动势 所以 (3)[4]由于电流表的分压作用，电压表测的并不是电源的路端电压，根据等效电路可知，当外电路断路时，电源两端的电压等于电源电动势，所以该实验中电动势的测量值等于真实值． 四、计算题（共38分，要写出必要的文字说明和解题过程，只写出结果，没有过程不能得分） 13. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为，导轨平面与水平面的夹角为，导轨上端连接一定值电阻，导轨的电阻不计，整个装置处于方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持良好的接触，金属棒的质量为，电阻为。现将金属棒从紧靠NQ处由静止释放，当金属棒沿导轨下滑距离为时，速度达到最大值。（重力加速度g取），求： （1）匀强磁场的磁感应强度的大小； （2）金属棒沿导轨下滑距离为14m的过程中，电阻R产生的焦耳热Q及通过金属棒截面的电荷量q； 【答案】（1）4T （2）12J，14C 【解析】 【小问1详解】 金属板速度达到最大值，金属板所受外力为0，对棒进行分析，根据平衡条件有 金属棒中的感应电流 解得 【小问2详解】 根据能量守恒定律有 则电阻R产生的焦耳热 解得 感应电动势平均值 感应电流的平均值 根据电流的定义式有 解得 14. 如图，在，区域中存在沿着y轴正方向的匀强电场，在，区域中存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B的大小可调，方向不变。一质量为m，电荷量为q（q>0）的粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴正方向射入电场，并从点进入磁场区域，不计重力。求： (1)匀强电场的电场强度大小； (2)若粒子经磁场偏转后不能穿过直线x=3h，求在这种情况下磁感应强度的最小值Bm。 【答案】(1)；(2) 【解析】 【分析】 【详解】(1)粒子在电场中做类平抛运动，设运动时间为t，沿x轴正方向有 沿y轴正方向有 根据牛顿第二定律有 联立解得 (2)粒子进入磁场时沿y轴方向的分速度 进入磁场时速度 与x轴正方向成角 粒子经磁场偏转后不能穿过直线x=3h，如图所示 当轨迹与其相切时，半径最大为Rm，根据洛伦兹力公式和牛顿第二定律有 根据几何关系得 联立解得，最小磁感应强度 15. 如图所示，整个空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度。相距的足够长光滑平行导轨固定在水平地面上，质量均为的导体棒a、b垂直导轨放置并与导轨接触良好，两导体棒接入电路的电阻均为。导体棒a固定，导体棒b静止。其他电阻不计，现对导体棒b施加一恒力F，不计空气阻力，导体棒b的最大速度大小为，则： （1）求恒力F的大小； （2）若从施加F到导体棒b速度最大时，导体棒b向右移动的距离为48m，求该过程经历的时间（结果保留两位小数）； （3）若在导体棒b速度最大时，撤掉F，同时解除导体棒a的固定，当a、b棒稳定时再在a的左侧释放一个与a、b相同的导体棒c，求从撤掉F到导体棒a、b、c稳定时，导体棒b上产生的焦耳热。 【答案】（1）；（2）3.87s；（3）9J 【解析】 【详解】（1）导体棒b速度最大时，处于平衡状态，设b的最大速度为，则有 联立解得 （2）从施加F到导体棒b速度最大时，对导体棒b由动量定理有 又 解得 （3）从撤掉F到a、b棒稳定，系统满足动量守恒 解得 则此过程回路生热 导体棒b产生的焦耳热 解得 再释放一个导体棒，则系统依然满足动量守恒 解得 则此过程回路生热 导体棒b产生的焦耳热 解得 从撤掉F到a、b、c稳定，导体棒b上产生的总焦耳热为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $