精品解析：山西省晋中市榆次区山西现代双语学校南校2024-2025学年高二下学期开学物理试题

高二年级学业水平检测物理试题 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分 试题个数：共14道） 一、单选题（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. 下列说法正确的是（ ） A. 质量一定的物体，若动量发生变化，则动能一定变化 B. 质量一定的物体若动能发生变化，则动量一定变化 C. 做匀速圆周运动的物体，其动能和动量都保持不变 D. 一个力对物体有冲量，则该力一定会对物体做功 2. 如图所示，带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况。一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示。若只受电场力，则下列判断中正确的是（　　） A. 若粒子是从A到B，则粒子带正电；若粒子是从B到A，则粒子带负电 B. 带电粒子在A点的电势能小于在B点的电势能 C. 若粒子从B运动到A，则其速度减小 D. 粒子从B运动到A，机械能守恒 3. 如图所示，其中电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02A；R1的阻值等于电流表内阻阻值的一半；R2的阻值等于电流表内阻的2倍．若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是（ ） A. 将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04A B. 将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02A C. 将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06A D. 将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01A 4. 已知直导线中电流在周围空间产生的磁感应强度大小为B=k，k为常量，I为电流强度，r为到导线的距离。b、c、d三根长通电直导线垂直于纸面放置，电流方向如图所示，ac垂直于bd且ab=ad=ac，b、c、d三根导线中电流强度分别为I、I、2I。已知导线c在a点的磁感应强度大小为B，则a点处的合磁感应强度大小为（　　） A. B B. 3B C. 2B D. B 5. 如图所示，宽度为d的有界匀强磁场，磁感应强度为B，MM′和NN′是它的两条边界线，现有质量为m、电荷量为q的带负电的粒子沿图示方向垂直磁场射入，粒子重力不计，要使粒子不能从边界NN′射出。粒子入射速率v的最大值是（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示，有一等腰直角三角形的区域，其斜边长为2L，高为L。在该区域内分布着如图所示的磁场，左侧磁场方向垂直纸面向外，右侧磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B。一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域。取沿顺时针的感应电流方向为正，则下列表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是（　　） A B. C. D. 7. 两根足够长的固定的光滑平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L．导轨上横放着两根导体棒ab和cd构成矩形回路，如图所示两根导体棒的质量皆为m，ab棒的电阻为R，cd棒的电阻为2R，回路中其余部分的电阻可不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场磁感应强度为B，开始时，cd棒静止，ab棒有指向棒cd的初速度v，若两导体棒在运动中始终不接触，cd榉达到的最大速度为，则在两根棒到达共同速度的过程中，下列说法中错误的是（　　） A. ab棒的最小速度为 B. ab棒和cd棒加速度大小始终相同，方向始终相反 C. 安培力对cd棒做的功为，cd棒产生热量为 D. ab棒克服安培力做功为，两根导体棒生热为 二、多选题（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 8. 长度为L、通有电流I的直导线按甲、乙、丙、丁四种方式放入四个不同的匀强磁场中，所受的磁场力大小均为F。关于各磁场的磁感应强度大小B，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中磁场的磁感应强度大小 B. 图乙中磁场的磁感应强度大小 C. 图丙中磁场的磁感应强度大小 D. 图丁中磁场的磁感应强度大小 9. 如图所示，A、B两灯泡与两电阻的阻值均为R。闭合、，电路稳定后，两灯亮度相同，则（　　） A. 只断开，两灯亮度不变 B. 在只断开的瞬间，电流从 C. 只断开，B灯立即熄灭，A灯闪亮一下再熄灭 D. 只断开，A灯立即熄灭，B灯闪亮一下再熄灭 10. 如图，水平放置的粗糙导轨宽为，abcd和efgh区域内有磁感应强度大小均为B、方向均垂直于纸面向里的匀强磁场，ab、cd、ef、gh均与导轨垂直，。一质量为m的导体棒在恒定拉力F的作用下从ab左侧某处由静止开始运动，通过ab、ef的速度大小相等。已知导体棒的电阻为R，与导轨接触良好且摩擦力大小恒为，不计其他电阻，则（　　） A. 导体棒通过abcd磁场区域的过程中可能做加速直线运动 B. 导体棒通过abcd磁场区域的过程中，通过导体棒某一横截面的电荷量为 C. 导体棒通过abcd磁场区域的时间小于通过cdef无磁场区域的时间 D. 导体棒通过两磁场区域产生总焦耳热为 三、实验题（共15分） 11. 在练习使用多用电表实验中： （1）某同学使用多用电表的欧姆挡粗略测量一定值电阻的阻值，先把选择开关旋到“×10”挡位，测量时指针偏转如图1所示。以下是接下来的测量过程； a．将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针对准刻度盘上电阻的零刻度，然后断开两表笔 b．旋转选择开关至交流电压最大量程处（或“OFF”挡），并拔出两表笔 c．将选择开关旋到“×1”挡 d．将选择开关旋到“×100”挡 e．将选择开关旋到“×1k”挡 f．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值，断开两表笔 以上实验步骤中的正确顺序是______（填写步骤前的字母）。 （2）重新测量后，指针位于如图2所示位置，被测电阻的测量值为______Ω。 （3）如图3所示为欧姆表表头，已知电流计的量程为μA，电池电动势为V，则该欧姆表的内阻是______kΩ，表盘上30μA刻度线对应的电阻值是______kΩ。 12. 如图甲所示，是标称电压为的方形“叠层电池”，具有体积小输出电压高的特点，主要应用于便携式设备，如对讲机、遥控玩具、万用表等，某实验小组利用如图乙所示的电路图来测量从玩具车上换下来的叠层电池的电动势和内阻，可供选择的器材有： ①电流表，量程为，内阻 ②电流表，量程为，内阻约为 ③滑动变阻器，最大值为 ④电阻箱，调节范围 ⑤一个开关、导线若干 （1）该实验小组将电流表与电阻箱串联后改装为量程为的电压表，则电阻箱应调至_______。 （2）改变滑动变阻器的位置，测得多组实验数据，并作出如图丙所示的关系图线，如果图线与纵轴的交点坐标为，图线的斜率的绝对值为，则通过计算可得电源的电动势为_______，电源内阻_______ 。（结果均保留一位小数） 四、解答题（共2个题，共39分） 13. 制造芯片，要用电磁场精准控制粒子的轨迹，其部分电磁场简化如图所示。在三维坐标系oxyz中，平面xoy位于纸面，z轴垂直纸面向外（图中未画出）。在平面xoy第一象限内有沿y轴负方向的匀强电场，一质量为m、电荷量为q（q > 0）的粒子从y轴上P点（0，h，0）以初速度垂直于y轴射入电场，再经x轴上的Q点沿与x轴正方向成45°角进入第四象限。在第四象限内有沿z轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为；第三象限有沿z轴负方向的匀强磁场，磁感应强度大小为。粒子重力不计，求： （1）匀强电场的场强大小E； （2）粒子从进入磁场到第四次经过y轴所用时间t。 14. 如图，间距为d、左右对称的两根相同金属导轨分别固定在竖直平面内，导轨水平部分长度均为L，构成的水平面区域内有磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场（边界、处无磁场），P、Q两根金属杆放在导轨上，质量均为m，接入导轨的电阻均为R，离水平导轨的高度均为h，同时释放后，恰好不会相碰。重力加速度大小为g，不计导轨电阻和摩擦阻力，两杆与导轨始终垂直且接触良好。求： (1)P刚进入磁场时受到的安培力大小F； (2)若P、Q的质量分别为m、，电阻仍均为R，P放在原来位置，Q放在导轨右侧高度处，先释放P，当它在水平轨道上的速度减为零时，再释放Q，此后两杆发生正碰，碰撞时间极短，碰撞前后两杆的总动能减少了，求： ①P第一次停止运动时所在的位置； ②最终P、Q两杆之间的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二年级学业水平检测物理试题 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分 试题个数：共14道） 一、单选题（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. 下列说法正确的是（ ） A. 质量一定的物体，若动量发生变化，则动能一定变化 B. 质量一定的物体若动能发生变化，则动量一定变化 C. 做匀速圆周运动的物体，其动能和动量都保持不变 D. 一个力对物体有冲量，则该力一定会对物体做功 【答案】B 【解析】 【详解】AB．质量一定的物体，若动量发生变化，则可能是速度大小变化，也可能是速度方向变化，因此动能不一定变化。若动能发生变化，则速度的大小一定发生变化，因此动量一定变化，A错误，B正确。 C．做匀速圆周运动的物体，速度的大小不变，但速度的方向时刻在变化，因此物体的动能不变，但动量时刻在变化，C错误。 D．一个力对物体有了冲量，则物体的速度可能只有方向改变，如匀速圆周运动，此时该力对物体不做功，D错误。 故选B。 2. 如图所示，带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况。一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示。若只受电场力，则下列判断中正确的是（　　） A. 若粒子是从A到B，则粒子带正电；若粒子是从B到A，则粒子带负电 B. 带电粒子在A点的电势能小于在B点的电势能 C. 若粒子是从B运动到A，则其速度减小 D. 粒子从B运动到A，机械能守恒 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．根据做曲线运动物体所受合外力指向曲线内侧可知与电场线的方向相反，所以不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电，故A错误； B．若粒子是从A运动到B，电场力做负功，则电势能增加，则粒子在A点的电势能小于B点的电势能，选项B正确； C．从B到A过程中电场力与速度方向成锐角，即做正功，动能增大，速度增大，故C错误； D．粒子从B运动到A，电场力做正功，则机械能增加，故D错误。 故选B。 3. 如图所示，其中电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02A；R1的阻值等于电流表内阻阻值的一半；R2的阻值等于电流表内阻的2倍．若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是（ ） A. 将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04A B. 将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02A C. 将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06A D. 将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01A 【答案】C 【解析】 【详解】当接线柱1、2接入电路时，R1与电流表并联，由于R1＝，可知流过R1的电流为流过电流表电流的2倍，所以1、2接线柱间的电流为通过电流表电流的3倍，所以每一小格是原来的3倍，即为0.06 A，所以A、B错误；当接线柱1、3接入电路时，电流表与R1并联，然后再与R2串联，串联电阻对电流无影响，与1、2接入电路的效果一样，所以每一小格表示0.06 A，C正确，D错误． 4. 已知直导线中电流在周围空间产生的磁感应强度大小为B=k，k为常量，I为电流强度，r为到导线的距离。b、c、d三根长通电直导线垂直于纸面放置，电流方向如图所示，ac垂直于bd且ab=ad=ac，b、c、d三根导线中电流强度分别为I、I、2I。已知导线c在a点的磁感应强度大小为B，则a点处的合磁感应强度大小为（　　） A. B B. 3B C. 2B D. B 【答案】A 【解析】 【详解】由于直导线c在a点处的磁感应强度大小为B，又因为b、c、d三根导线中电流强度分别为I、I、2I，且，所以直导线b在a点的磁感应强度大小也等于B，而直导线d在a点的磁感应强度大小等于2B，根据安培定则可判断方向如下图所示 b和d直导线在a点产生的磁感应强度方向向左，合成后大小为3B，c直导线在a点产生的磁感应强度方向向下，大小为B，根据平行四边形法则，可知a点的磁感应强度大小为 故BCD错误，A正确。 故选A。 5. 如图所示，宽度为d的有界匀强磁场，磁感应强度为B，MM′和NN′是它的两条边界线，现有质量为m、电荷量为q的带负电的粒子沿图示方向垂直磁场射入，粒子重力不计，要使粒子不能从边界NN′射出。粒子入射速率v的最大值是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】要使粒子不能从边界NN′射出，当粒子轨迹刚好与边界NN′相切时，粒子入射速率最大，如图所示 根据几何关系可得 解得 由洛伦兹力提供向心力可得 解得粒子入射速率v的最大值为 故选D。 6. 如图所示，有一等腰直角三角形的区域，其斜边长为2L，高为L。在该区域内分布着如图所示的磁场，左侧磁场方向垂直纸面向外，右侧磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B。一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域。取沿顺时针的感应电流方向为正，则下列表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【分析】首先根据楞次定律判断出感应电流的方向。再分段确定线框有效的切割长度，分析线框中感应电动势的大小与位置坐标的关系。线框的电阻一定，感应电流与感应电动势成正比。 【详解】边的位置坐标在过程，线框边有效切线长度为 感应电动势为 感应电流 根据楞次定律判断出来感应电流方向沿，为正值。 在过程，边和边都切割磁感线，产生感应电动势，穿过线框的磁通量增大，总的磁感线方向向里，根据楞次定律判断出来感应电流方向沿，为负值，线框有效切线长度为，感应电动势为 感应电流 在过程，线框边有效切线长度为 感应电动势为 感应电流 根据楞次定律判断出来感应电流方向沿，为正值。 由图示图象可知，D正确，ABC错误。 故选D。 【点睛】本题关键确定线框有效的切割长度与x的关系，再结合数学知识选择图象。 7. 两根足够长的固定的光滑平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L．导轨上横放着两根导体棒ab和cd构成矩形回路，如图所示两根导体棒的质量皆为m，ab棒的电阻为R，cd棒的电阻为2R，回路中其余部分的电阻可不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场磁感应强度为B，开始时，cd棒静止，ab棒有指向棒cd的初速度v，若两导体棒在运动中始终不接触，cd榉达到的最大速度为，则在两根棒到达共同速度的过程中，下列说法中错误的是（　　） A. ab棒的最小速度为 B. ab棒和cd棒的加速度大小始终相同，方向始终相反 C. 安培力对cd棒做的功为，cd棒产生热量为 D. ab棒克服安培力做功为，两根导体棒生热为 【答案】C 【解析】 【详解】A.cd榉达到的最大速度为，两棒的总动量守恒，此时ab棒的速度最小，根据动量守恒定律可得 mv＝mvA+m⋅ 解得： vA= 故A项与题意不相符； B.根据右手定则可知感应电流方向为cdba，根据左手定则可知ab受到的安培力方向向右、cd受到的安培力方向向左，安培力大小相等，根据牛顿第二定律可得 a= 所以ab棒和cd棒的加速度大小始终相同，方向始终相反，故B项与题意不相符； C.安培力对cd棒做的功为 W= 整个过程中动能损失为 cd棒产生热量为 故C项与题意相符； D.ab棒克服安培力做功为 整个过程中动能损失为 则两根导体棒生热为，故D项与题意不相符． 二、多选题（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 8. 长度为L、通有电流I的直导线按甲、乙、丙、丁四种方式放入四个不同的匀强磁场中，所受的磁场力大小均为F。关于各磁场的磁感应强度大小B，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中磁场的磁感应强度大小 B. 图乙中磁场的磁感应强度大小 C. 图丙中磁场的磁感应强度大小 D. 图丁中磁场的磁感应强度大小 【答案】AC 【解析】 【详解】A．磁感应强度定义式的适用条件是通电直导线垂直于磁场方向，若不垂直时，L为通电直导线垂直于磁场方向的有效投影长度，图甲中通电直导线垂直于磁场方向的有效投影长度为Lcosθ，所以磁感应强度大小为 A正确； BCD．图乙、丙、丁中通电直导线均与磁场垂直，所以磁感应强度大小均为 C正确，BD错误。 故选AC。 9. 如图所示，A、B两灯泡与两电阻的阻值均为R。闭合、，电路稳定后，两灯亮度相同，则（　　） A. 只断开，两灯亮度不变 B. 在只断开的瞬间，电流从 C. 只断开，B灯立即熄灭，A灯闪亮一下再熄灭 D. 只断开，A灯立即熄灭，B灯闪亮一下再熄灭 【答案】AB 【解析】 分析】 【详解】A．电路稳定后，两灯亮度相同，故只断开，电路结构不变，两灯亮度不变，故A正确； BCD．只断开，由于自感现象，电流从经过灯A构成回路，B灯立即熄灭，由于原来电阻中电流与A灯中电流相等，则A灯不会闪亮一下，而是逐渐熄灭，故B正确，CD错误。 故选AB。 10. 如图，水平放置的粗糙导轨宽为，abcd和efgh区域内有磁感应强度大小均为B、方向均垂直于纸面向里的匀强磁场，ab、cd、ef、gh均与导轨垂直，。一质量为m的导体棒在恒定拉力F的作用下从ab左侧某处由静止开始运动，通过ab、ef的速度大小相等。已知导体棒的电阻为R，与导轨接触良好且摩擦力大小恒为，不计其他电阻，则（　　） A. 导体棒通过abcd磁场区域过程中可能做加速直线运动 B. 导体棒通过abcd磁场区域的过程中，通过导体棒某一横截面的电荷量为 C. 导体棒通过abcd磁场区域的时间小于通过cdef无磁场区域的时间 D. 导体棒通过两磁场区域产生的总焦耳热为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由题意，导体棒通过ab、ef的速度大小相等，可以确定：导体棒在cdef无磁场区域做匀加速直线运动，在abcd磁场区域做减速直线运动，A错误； B．导体棒通过abcd磁场区域的过程中，由法拉第电磁感应定律和电荷量公式知 B正确； C．导体棒通过abcd磁场区域，由牛顿第二定律 知导体棒做加速度减小的减速运动，而导体棒在cdef无磁场区域做匀加速直线运动，两阶段位移相等，初末速度相反，由v-t图（两阶段图线与坐标轴所围面积相等）可知：导体棒通过abcd磁场区域的时间大于通过cdef无磁场区域的时间，C错误； D．导体棒通过abcd磁场区域，由功能关系有 通过cdef无磁场区域 联立可得 根据对称性，导体棒通过efgh磁场区域产生的焦耳热与通过abcd磁场区域相等，故导体棒通过两磁场区域产生的总焦耳热为，D正确。 故选BD。 三、实验题（共15分） 11. 在练习使用多用电表的实验中： （1）某同学使用多用电表的欧姆挡粗略测量一定值电阻的阻值，先把选择开关旋到“×10”挡位，测量时指针偏转如图1所示。以下是接下来的测量过程； a．将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针对准刻度盘上电阻的零刻度，然后断开两表笔 b．旋转选择开关至交流电压最大量程处（或“OFF”挡），并拔出两表笔 c．将选择开关旋到“×1”挡 d．将选择开关旋到“×100”挡 e．将选择开关旋到“×1k”挡 f．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值，断开两表笔 以上实验步骤中的正确顺序是______（填写步骤前的字母）。 （2）重新测量后，指针位于如图2所示位置，被测电阻的测量值为______Ω。 （3）如图3所示为欧姆表表头，已知电流计的量程为μA，电池电动势为V，则该欧姆表的内阻是______kΩ，表盘上30μA刻度线对应的电阻值是______kΩ。 【答案】（1）d、a、f、b （2） （3） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 图1中欧姆表的指针偏转过小，说明待测电阻阻值较大，应更换更大的倍率即将选择开关旋到“×100”挡，然后重新进行欧姆调零后进行测量，测量完毕后关闭多用电表并拔出表笔，故正确顺序为d、a、f、b。 【小问2详解】 被测电阻测量值为 【小问3详解】 [1]根据欧姆表的原理可知，该欧姆表的内阻 [2] 当电流计示数为30μA时，有 两式联立，求得 12. 如图甲所示，是标称电压为的方形“叠层电池”，具有体积小输出电压高的特点，主要应用于便携式设备，如对讲机、遥控玩具、万用表等，某实验小组利用如图乙所示的电路图来测量从玩具车上换下来的叠层电池的电动势和内阻，可供选择的器材有： ①电流表，量程，内阻 ②电流表，量程为，内阻约为 ③滑动变阻器，最大值为 ④电阻箱，调节范围 ⑤一个开关、导线若干 （1）该实验小组将电流表与电阻箱串联后改装为量程为的电压表，则电阻箱应调至_______。 （2）改变滑动变阻器的位置，测得多组实验数据，并作出如图丙所示的关系图线，如果图线与纵轴的交点坐标为，图线的斜率的绝对值为，则通过计算可得电源的电动势为_______，电源内阻_______ 。（结果均保留一位小数） 【答案】（1）9500 （2） ①. 8.4 ②. 6.9 【解析】 【小问1详解】 把电流表A1（量程，内阻）与电阻箱R0串联改装为量程为U=10V的电压表 解得 【小问2详解】 [1]改装后的电压表量程为10 V，电流表A1​的量程为1.0 mA，因此电压表的示数​（​单位为mA）。根据闭合电路欧姆定律，电源电动势+I2​r（​是干路电流）， 公式变形可得 图线与纵轴的交点坐标为(0,0.84)，即当时，。代入上式得: ，即 [2]图线的斜率的绝对值为0.69， 可得 四、解答题（共2个题，共39分） 13. 制造芯片，要用电磁场精准控制粒子的轨迹，其部分电磁场简化如图所示。在三维坐标系oxyz中，平面xoy位于纸面，z轴垂直纸面向外（图中未画出）。在平面xoy第一象限内有沿y轴负方向的匀强电场，一质量为m、电荷量为q（q > 0）的粒子从y轴上P点（0，h，0）以初速度垂直于y轴射入电场，再经x轴上的Q点沿与x轴正方向成45°角进入第四象限。在第四象限内有沿z轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为；第三象限有沿z轴负方向的匀强磁场，磁感应强度大小为。粒子重力不计，求： （1）匀强电场的场强大小E； （2）粒子从进入磁场到第四次经过y轴所用时间t。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 带电粒子在第一象限中做类平抛运动，设粒子到达Q点，则有 ，， 联立解得 【小问2详解】 粒子进入第四象限做匀速圆周运动，有 ， 解得 粒子进入第三象限做匀速圆周运动，有 解得 粒子的运动轨迹如图所示 故粒子从进入磁场到第四次经过y轴所用时间 14. 如图，间距为d、左右对称的两根相同金属导轨分别固定在竖直平面内，导轨水平部分长度均为L，构成的水平面区域内有磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场（边界、处无磁场），P、Q两根金属杆放在导轨上，质量均为m，接入导轨的电阻均为R，离水平导轨的高度均为h，同时释放后，恰好不会相碰。重力加速度大小为g，不计导轨电阻和摩擦阻力，两杆与导轨始终垂直且接触良好。求： (1)P刚进入磁场时受到的安培力大小F； (2)若P、Q的质量分别为m、，电阻仍均为R，P放在原来位置，Q放在导轨右侧高度处，先释放P，当它在水平轨道上的速度减为零时，再释放Q，此后两杆发生正碰，碰撞时间极短，碰撞前后两杆的总动能减少了，求： ①P第一次停止运动时所在的位置； ②最终P、Q两杆之间距离。 【答案】(1)；(2)①P杆第一次停止运动时位于边界处；② 【解析】 【分析】 【详解】(1)设金属杆下滑进入磁场时的速度大小为，由机械能守恒定律得 刚进入磁场时，回路总电动势为 回路电流为 金属杆受到的安培力大小为 联立得 (2)①P、Q质量相同又同时释放时，设在磁场运动过程中，通过P杆的感应电量为，平均电流为，时间为，对P杆，根据动量定理得 其中 又 只释放P杆，设它在磁场中运动位移为x时速度减为零，同理可得 解得 故P杆第一次停止运动时位于边界处； ②设Q杆与P杆碰撞前瞬间的速度大小为v，碰撞后瞬间Q杆与P杆的速度分别为、，有 解得 （另一组解，，舍去） 说明Q杆与P杆碰后，Q杆停止在边界处，P杆以速度向左进入磁场，设其停止运动前在磁场中通过的路程为，同理可得 解得 说明P杆在磁场中向左运动L距离后，经圆弧轨道返回又在磁场中向右运动了才停止运动，故最终两杆之间的距离 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $