内容正文:
西安中学2025-2026学年度第一学期期末考试
高二物理试题
一、单项选择题(共7小题,每题4分,共28分)。
1. 下列物理现象分别属于波的( )
(1)夏天里一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝;
(2)“闻其声而不见其人”;
(3)围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音;
(4)当正在鸣笛的火车驶过时,听到鸣笛声的频率先变高后变低。
A. 反射、衍射、干涉、多普勒效应 B. 折射、衍射、多普勒效应、干涉
C. 反射、折射、干涉、多普勒效应 D. 衍射、折射、干涉、多普勒效应
2. 如图所示,用绝缘细线将一个闭合金属圆环悬挂于O点,现将圆环拉离平衡位置并静止释放,圆环摆动过程中经过有界的水平方向的匀强磁场区域, a、b为该磁场的竖直边界,磁场方向垂直于圆环所在平面向里,若不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 圆环可以返回到释放位置处
B. 圆环完全处于磁场时,感应电流方向不变
C. 圆环完全进入磁场后,速度越大,感应电流也越大
D. 圆环最终将在磁场中来回摆动
3. 如图所示的电路中,电感L的自感系数很大,电阻可忽略,D为理想二极管,则下列说法正确的有( )
A. 当闭合时,和立即变亮
B. 当闭合时,立即变亮,逐渐变亮
C. 当断开时,突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭
D. 当断开时,突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭
4. 在下列各图中导体棒均静止在导轨上,通过导体棒的电流及其所在位置的磁感应强度大小均相等,则导体棒对轨道压力最大的是( )
A. 磁场垂直水平面 B. 磁场与竖直方向成角
C. 磁场竖直向上 D. 磁场垂直斜面
5. 一台小型发电机与交流电压表、小灯泡按图甲所示连接,发电机产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示,发电机内阻不可忽略,交流电压表视为理想电压表,则( )
A. 交流电压表的示数为220V
B. 电动势表达式为e=220sin100πt(V)
C. 当线圈转动至中性面位置时,线圈的电动势为最大值
D. 若线圈的转速提升至原来的两倍,其电动势的最大值也将变为原来的两倍
6. 无线话筒是振荡电路的一个典型应用。在振荡电路中,某时刻磁场方向、电场方向如图所示,下列说法正确的是( )
A. 电容器正在充电 B. 振荡电流正在增大
C. 线圈中的磁场正在增强 D. 增大电容器两板距离,振荡频率减小
7. 如图所示,某小型水电站发电机的输出功率,发电机的电压,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻,在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率,假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是( )
A. 发电机输出的电流
B. 输电线上的电流
C. 降压变压器的匝数比
D. 用户得到的电流
二、多项选择题(共3小题,每小题6分,共18分。全部选对得6分,选对但不全得3分,错选或不选得0分)。
8. 均匀介质中一列沿x轴方向传播的简谐横波在时刻的波形图如图甲所示,质点P的平衡位置坐标为,质点Q的平衡位置坐标为。质点Q的振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 波沿x轴正方向传播
B. 该波传播速度大小为20m/s
C. 在时刻,质点P和Q的加速度相同
D. 在0~0.15s时间内,质点P和Q运动的路程相等
9. 如图,光滑水平面上两虚线之间区域内存在垂直于纸面向里的范围足够大的匀强磁场,磁感应强度大小为。边长为的正方形导线框沿图示速度方向进入磁场,当对角线刚进入磁场时线框的速度大小为,方向与磁场边界成角,若线框的总电阻为,则( )
A. 刚进入磁场时线框中感应电流大小为
B. 刚进入磁场时线框所受安培力大小为
C. 刚进入磁场时两端的电压大小为
D. 进入磁场后线框中的感应电流逐渐变小
10. 如图所示,一根固定的绝缘竖直长杆位于范围足够大且相互正交的匀强电场和匀强磁场中,电场强度大小为E=,磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电小圆环套在杆上,环与杆间的动摩擦因数为μ;现使圆环以初速度v0向下运动,经时间t0,圆环回到出发点。若圆环回到出发点之前已经开始做匀速直线运动,不计空气阻力,重力加速度为g。则下列说法中正确的是( )
A 环经过时间刚好到达最低点
B. 环的最大加速度为am=g+
C. 环在t0时间内损失的机械能为m(-)
D. 环下降过程和上升过程系统因摩擦产生的内能相等
三、实验题(每空2分,共18分)。
11. 某学习小组用如图甲所示装置进行“用单摆测定重力加速度”的实验。
(1)如图甲,可在单摆悬点处安装力传感器,某同学利用力传感器,获得传感器读取的力与时间的关系图像,如图乙所示,则单摆的周期为 __________用字母表示。
(2)在测量单摆的摆长时,先用毫米刻度尺测得摆线长为,再用螺旋测微器测得摆球的直径为,则该单摆摆长的表达式为 __________用所测物理量的字母表示。
(3)根据已知的物理量,可得当地重力加速度的表达式为 __________用字母、、表示。
(4)若实验时,固定细线的铁夹出现松动,摆动过程中摆线变长了,则测得的重力加速度__________填“偏大”或“偏小”。
12. 某实验小组的同学要测量阻值约为300Ω的定值电阻,现备有下列器材:
A.电流表(量程为10mA,内阻约为10Ω);
B.电压表(量程为3V,内阻约为3kΩ);
C.滑动变阻器(阻值范围为0~10Ω,额定电流为2A);
D.定值电阻(阻值为750Ω);
E.直流电源E(电动势为4.5V,内阻不计);
F.开关S和导线若干。
(1)实验小组设计了如图甲、乙所示的两种测量电路,电阻的测量值可由计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数,则图______(填“甲”或“乙”)所示电路的测量值更接近待测电阻的真实值。
(2)若采用(1)中所选电路进行测量,得到电压表和电流表的示数如图丙所示,则电压表的示数为______V,电流表的示数为______mA,由此组数据可得待测电阻的测量值______Ω,若所用电压表和电流表的内阻分别按3kΩ和10Ω进行计算,则由此可得待测电阻的真实值______Ω(计算结果均保留三位有效数字)。
四、计算题(共3小题,13题10分,14题11分,15题15分,共36分)。
13. 如图,在坐标系内,第一象限有垂直纸面向外匀强磁场,第二象限有沿x轴负方向的匀强电场,电场强度大小为E。一质量为m、电荷量为q的带电粒子从x轴上的点以速度v沿与x轴正方向成60°角的方向射入磁场,恰好垂直于y轴射出磁场进入电场,不计粒子重力,求:
(1)磁感应强度B的大小;
(2)粒子从P点射入到第二次到达y轴的时间t。
14. 一列简谐横波沿x轴传播,如图所示,实线为时的波形图,虚线为时的波形图,已知波源的振动周期大于3s。求:
(1)波的传播速度;
(2)若这列波沿x轴正方向传播,求平衡位置在O处质点的振动方程。
15. 如图,平行光滑金属导轨被固定在水平绝缘桌面上,导轨间距为L,右端连接阻值为R的定值电阻。水平导轨上足够长的矩形区域MNPQ存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。某装置从MQ左侧沿导轨水平向右发射第1根导体棒,导体棒以初速度v0进入磁场,速度减为0时被锁定;从原位置再发射第2根相同的导体棒,导体棒仍以初速度v0进入磁场,速度减为0时被锁定,以此类推,直到发射第n根相同的导体棒进入磁场。已知导体棒的质量为m,电阻为R,长度恰好等于导轨间距,与导轨接触良好(发射前导体棒与导轨不接触),不计空气阻力、导轨的电阻,忽略回路中的电流对原磁场的影响。
求:
(1)第1根导体棒刚进入磁场时,所受安培力的功率;
(2)第2根导体棒从进入磁场到速度减为0的过程中,其横截面上通过的电荷量;
(3)从第1根导体棒进入磁场到第n根导体棒速度减为0的过程中,导轨右端定值电阻R上产生的总热量。
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西安中学2025-2026学年度第一学期期末考试
高二物理试题
一、单项选择题(共7小题,每题4分,共28分)。
1. 下列物理现象分别属于波( )
(1)夏天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝;
(2)“闻其声而不见其人”;
(3)围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音;
(4)当正在鸣笛的火车驶过时,听到鸣笛声的频率先变高后变低。
A. 反射、衍射、干涉、多普勒效应 B. 折射、衍射、多普勒效应、干涉
C. 反射、折射、干涉、多普勒效应 D. 衍射、折射、干涉、多普勒效应
【答案】A
【解析】
【详解】(1)夏天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝,是由于声音在云层间来回传播,这是声音的反射;
(2)“闻其声而不见其人”,听到声音,却看不见人,这是声音的衍射;
(3)围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音,音叉发出两个频率相同的声波相互叠加,从而出现加强区和减弱区,这是声音的干涉;
(4)当正在鸣笛的火车向我们驶来时,听到鸣笛声的频率变高;当正在鸣笛的火车远离我们后,听到的笛声的频率变低。这是多普勒效应。
故选A。
2. 如图所示,用绝缘细线将一个闭合金属圆环悬挂于O点,现将圆环拉离平衡位置并静止释放,圆环摆动过程中经过有界的水平方向的匀强磁场区域, a、b为该磁场的竖直边界,磁场方向垂直于圆环所在平面向里,若不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 圆环可以返回到释放位置处
B. 圆环完全处于磁场时,感应电流方向不变
C. 圆环完全进入磁场后,速度越大,感应电流也越大
D. 圆环最终将在磁场中来回摆动
【答案】D
【解析】
【详解】A.当圆环进入或离开磁场时磁通量发生变化,会产生感应电流,机械能向电能转化,机械能减少,因此环向右穿过磁场后,不能摆到原释放位置,故A错误;
BC.圆环完全进入磁场后,磁通量不变,没有产生感应电流,故BC错误;
D.随着电能的产生,机械能逐渐减小,当线圈只在磁场内摆动时,机械能守恒,最终线圈在磁场区域来会摆动,故D正确。
故选D。
3. 如图所示的电路中,电感L的自感系数很大,电阻可忽略,D为理想二极管,则下列说法正确的有( )
A. 当闭合时,和立即变亮
B. 当闭合时,立即变亮,逐渐变亮
C. 当断开时,突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭
D. 当断开时,突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由于D为理想二极管,具有单向导电性,根据图像可知,电源与二极管的负极连接,可知当S闭合时,L1一直不亮,由于线圈的自感作用,L2将逐渐变亮,故AB错误;
CD.当S断开时,由于线圈的自感作用,线圈相当于一个电源,线圈中的电流将在新的回路中由原来的稳定值逐渐减小为0,可知当S断开时,L2逐渐熄灭,L1突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭,故C正确,D错误。
故选C。
4. 在下列各图中导体棒均静止在导轨上,通过导体棒的电流及其所在位置的磁感应强度大小均相等,则导体棒对轨道压力最大的是( )
A. 磁场垂直水平面 B. 磁场与竖直方向成角
C. 磁场竖直向上 D. 磁场垂直斜面
【答案】B
【解析】
【详解】选项A安培力为水平方向,竖直方向受力平衡,得
选项B根据左手定则,安培力方向斜向右下,存在竖直向下的分量,竖直方向平衡得
选项C导轨倾角为,安培力水平向右,垂直导轨方向受力平衡得
选项D安培力沿斜面方向,垂直导轨方向受力平衡得
综上得,对轨道压力最大的是
故选B。
5. 一台小型发电机与交流电压表、小灯泡按图甲所示连接,发电机产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示,发电机内阻不可忽略,交流电压表视为理想电压表,则( )
A. 交流电压表的示数为220V
B. 电动势表达式为e=220sin100πt(V)
C. 当线圈转动至中性面位置时,线圈的电动势为最大值
D. 若线圈的转速提升至原来的两倍,其电动势的最大值也将变为原来的两倍
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图像,可得感应电动势最大值为
电动势的有效值为
由于发电机内阻不可忽略,电压表的示数为,故A错误;
B.线圈转动的角速度为
则发电机产生的感应电动势的表达式为,故B错误;
C.当线圈转动至中性面位置时,线圈的电动势为零,故C错误;
D.若线圈的转速提升至原来的两倍,则角速度变为原来的2倍,根据Em=NBSω,其电动势的最大值也将变为原来的两倍,故D正确。
故选D。
6. 无线话筒是振荡电路的一个典型应用。在振荡电路中,某时刻磁场方向、电场方向如图所示,下列说法正确的是( )
A. 电容器正在充电 B. 振荡电流正在增大
C. 线圈中的磁场正在增强 D. 增大电容器两板距离,振荡频率减小
【答案】A
【解析】
【详解】A.由题图中磁场的方向,根据安培定则可知电流由电容器上极板经线圈流向下极板,由电场方向可知,下极板是正极,故此时电容器正在充电,故A正确;
BC.电容器正在充电,则电路中电流正在减小,线圈中的磁场正在减弱,故BC错误;
D.根据
增大电容器两板距离,电容减小,根据
振荡频率增大,故D错误。
故选A。
7. 如图所示,某小型水电站发电机的输出功率,发电机的电压,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻,在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率,假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是( )
A. 发电机输出的电流
B. 输电线上的电流
C. 降压变压器的匝数比
D. 用户得到的电流
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据电功率公式
发电机输出电流
A错误;
B.输电线上损失功率,由
可得
故B错误;
C.降压变压器原副线圈得到的功率为
P4=P-P线=95kW
根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系,可得
C正确;
D.用户得到的功率为,用户得到的电流
D错误。
故选C。
二、多项选择题(共3小题,每小题6分,共18分。全部选对得6分,选对但不全得3分,错选或不选得0分)。
8. 均匀介质中一列沿x轴方向传播的简谐横波在时刻的波形图如图甲所示,质点P的平衡位置坐标为,质点Q的平衡位置坐标为。质点Q的振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 波沿x轴正方向传播
B. 该波的传播速度大小为20m/s
C. 在时刻,质点P和Q的加速度相同
D. 在0~0.15s时间内,质点P和Q运动的路程相等
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由图乙可知,时刻,质点Q振动方向沿y轴正方向,根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播,故A错误;
B.由图甲可知波长为,由乙图可知周期为,则该波的波速大小为
故B正确;
C.质点P的振动方程为
可知时刻,质点P的位移为
质点Q的振动方程为
可知时刻,质点Q的位移为
可知在时刻,质点P和Q的位移相同,所以该时刻质点P和Q的加速度也相同,故C正确;
D.在时间内,质点P运动的路程为
质点Q运动的路程为
质点P和Q运动的路程不相等,故D错误。
故选BC。
9. 如图,光滑水平面上两虚线之间区域内存在垂直于纸面向里的范围足够大的匀强磁场,磁感应强度大小为。边长为的正方形导线框沿图示速度方向进入磁场,当对角线刚进入磁场时线框的速度大小为,方向与磁场边界成角,若线框的总电阻为,则( )
A. 刚进入磁场时线框中的感应电流大小为
B. 刚进入磁场时线框所受安培力大小为
C. 刚进入磁场时两端的电压大小为
D. 进入磁场后线框中的感应电流逐渐变小
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.刚进入磁场时有效的切割长度等于,产生的感应电动势为
感应电流为
方向沿逆时针,故A正确;
B.边所受的安培力大小为
方向垂直斜向下,边所受的安培力大小为
方向垂直斜向下,线框所受安培力大小
故B错误;
C.两端电压为
故C正确;
D.进入磁场后,有效切割长度逐渐减小,感应电动势逐渐减小,感应电流逐渐减小,故D正确;
故选ACD。
10. 如图所示,一根固定的绝缘竖直长杆位于范围足够大且相互正交的匀强电场和匀强磁场中,电场强度大小为E=,磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电小圆环套在杆上,环与杆间的动摩擦因数为μ;现使圆环以初速度v0向下运动,经时间t0,圆环回到出发点。若圆环回到出发点之前已经开始做匀速直线运动,不计空气阻力,重力加速度为g。则下列说法中正确的是( )
A. 环经过时间刚好到达最低点
B. 环的最大加速度为am=g+
C. 环在t0时间内损失的机械能为m(-)
D. 环下降过程和上升过程系统因摩擦产生的内能相等
【答案】B
【解析】
【详解】A.环向下运动时在竖直方向上受到重力、向上的静电力、向上的摩擦力,以竖直向上为正方向,设加速度大小为a1,则
因为速度的减小,导致洛伦兹力减小,则摩擦力会减小,因此环做加速度减小的减速运动,当环向上运动时,环的加速度大小
随着速度增大,开始做加速度减小的加速运动,之后做匀速直线运动,因此在
t=
时,圆环不可能刚好到达最低点,故A错误;
B.圆环在运动过程中,向下运动时的加速度大于向上运动的加速度,而向下运动所受摩擦力越大,则加速度越大,因此环刚开始运动时加速度最大,最大加速度
故B正确;
C.圆环从出发点到回到出发点的过程中,重力势能变化为零,那么机械能的损失即为动能的减小,则有
ΔEk=mv02-mv2
而
v=
因此损失的机械能为
m(v02-)
故C错误;
D.根据功能关系,除重力以外的力做功,才导致机械能变化,而环在下落与上升过程中,因摩擦力做功值不同,因此环在下落过程中损失的机械能不会等于上升回到出发点过程中损失的机械能,故D错误。
故选B。
三、实验题(每空2分,共18分)。
11. 某学习小组用如图甲所示装置进行“用单摆测定重力加速度”的实验。
(1)如图甲,可在单摆悬点处安装力传感器,某同学利用力传感器,获得传感器读取的力与时间的关系图像,如图乙所示,则单摆的周期为 __________用字母表示。
(2)在测量单摆的摆长时,先用毫米刻度尺测得摆线长为,再用螺旋测微器测得摆球的直径为,则该单摆摆长的表达式为 __________用所测物理量的字母表示。
(3)根据已知的物理量,可得当地重力加速度的表达式为 __________用字母、、表示。
(4)若实验时,固定细线的铁夹出现松动,摆动过程中摆线变长了,则测得的重力加速度__________填“偏大”或“偏小”。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)偏小
【解析】
【小问1详解】
单摆摆到最高点(最大偏角位置)时拉力最小,一次全振动中,相邻两次到达最高点的时间间隔为半个周期。由图乙可知,相邻两个拉力最小值的间隔为,即,得周期。
【小问2详解】
单摆摆长是悬点到摆球球心的距离,等于摆线长加摆球半径,摆球直径为,半径为,因此摆长。
【小问3详解】
根据单摆周期公式
变形得
代入、
整理得:
【小问4详解】
摆线松动变长后,测量得到摆长(初始摆长)小于实际摆动的摆长,周期测量值是实际摆动的周期,根据
代入偏小的摆长计算,最终测得的重力加速度偏小。
12. 某实验小组的同学要测量阻值约为300Ω的定值电阻,现备有下列器材:
A.电流表(量程为10mA,内阻约为10Ω);
B.电压表(量程为3V,内阻约为3kΩ);
C.滑动变阻器(阻值范围为0~10Ω,额定电流为2A);
D.定值电阻(阻值为750Ω);
E.直流电源E(电动势为4.5V,内阻不计);
F.开关S和导线若干。
(1)实验小组设计了如图甲、乙所示的两种测量电路,电阻的测量值可由计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数,则图______(填“甲”或“乙”)所示电路的测量值更接近待测电阻的真实值。
(2)若采用(1)中所选电路进行测量,得到电压表和电流表的示数如图丙所示,则电压表的示数为______V,电流表的示数为______mA,由此组数据可得待测电阻的测量值______Ω,若所用电压表和电流表的内阻分别按3kΩ和10Ω进行计算,则由此可得待测电阻的真实值______Ω(计算结果均保留三位有效数字)。
【答案】 ①. 甲 ②. 1.60 ③. 5.0 ④. 320 ⑤. 310
【解析】
【详解】(1)[1]由于
可知电压表分流更明显,故采用电流表内接法,则题图甲所示电路测量更准确,测量值更接近待测电阻的真实值。
(2)[2]根据读数规律可知,电压表的示数
[3]根据读数规律可知,电流表的示数
[4]根据欧姆定律可得待测电阻的测量值
[5]电路误差在于电流表的分压,则
解得
四、计算题(共3小题,13题10分,14题11分,15题15分,共36分)。
13. 如图,在坐标系内,第一象限有垂直纸面向外的匀强磁场,第二象限有沿x轴负方向的匀强电场,电场强度大小为E。一质量为m、电荷量为q的带电粒子从x轴上的点以速度v沿与x轴正方向成60°角的方向射入磁场,恰好垂直于y轴射出磁场进入电场,不计粒子重力,求:
(1)磁感应强度B的大小;
(2)粒子从P点射入到第二次到达y轴的时间t。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
粒子在磁场中的运动情况如图所示
由几何关系得
解得
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
【小问2详解】
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期
粒子在磁场中运动的时间
粒子从y轴进入电场至速度为0的过程中,可得,
解得
粒子从P点射入到第二次到达y轴的时间
14. 一列简谐横波沿x轴传播,如图所示,实线为时的波形图,虚线为时的波形图,已知波源的振动周期大于3s。求:
(1)波的传播速度;
(2)若这列波沿x轴正方向传播,求平衡位置在O处质点的振动方程。
【答案】(1)沿x轴正方向1m/s,沿x轴负方向m/s;(2)
【解析】
【详解】(1)由题图,知该列波的波长为,因为,则当波沿着x轴正方向传播时,则有波传播的距离
可得波速大小为
当波沿着x轴负方向传播时,则有
可得波速大小为
(2)若这列波沿x轴正方向传播,则
可得波的周期为
角速度
由图知波的振幅为,由题图知平衡位置在O处质点在时位于负的最大位移处,由数学知识可得平衡位置在O处质点的振动方程为
15. 如图,平行光滑金属导轨被固定在水平绝缘桌面上,导轨间距为L,右端连接阻值为R的定值电阻。水平导轨上足够长的矩形区域MNPQ存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。某装置从MQ左侧沿导轨水平向右发射第1根导体棒,导体棒以初速度v0进入磁场,速度减为0时被锁定;从原位置再发射第2根相同的导体棒,导体棒仍以初速度v0进入磁场,速度减为0时被锁定,以此类推,直到发射第n根相同的导体棒进入磁场。已知导体棒的质量为m,电阻为R,长度恰好等于导轨间距,与导轨接触良好(发射前导体棒与导轨不接触),不计空气阻力、导轨的电阻,忽略回路中的电流对原磁场的影响。
求:
(1)第1根导体棒刚进入磁场时,所受安培力的功率;
(2)第2根导体棒从进入磁场到速度减为0的过程中,其横截面上通过的电荷量;
(3)从第1根导体棒进入磁场到第n根导体棒速度减为0的过程中,导轨右端定值电阻R上产生的总热量。
【答案】(1)
(2)
(3),n = 1,2,3,…
【解析】
【小问1详解】
第1根导体棒刚进入磁场时产生的感应电动势为E = BLv0
则此时回路的电流为
此时导体棒受到的安培力F安 = BIL
此时导体棒受安培力的功率
【小问2详解】
第2根导体棒从进入磁场到速度减为0的过程中,根据动量定理有
其中
解得
【小问3详解】
由于每根导体棒均以初速度v0进入磁场,速度减为0时被锁定,则根据能量守恒,每根导体棒进入磁场后产生的总热量均为
第1根导体棒进入磁场到速度减为0的过程中,导轨右端定值电阻R上产生的热量
第2根导体棒进入磁场到速度减为0的过程中,导轨右端定值电阻R上产生的热量
第3根导体棒进入磁场到速度减为0的过程中,导轨右端定值电阻R上产生的热量
第n根导体棒进入磁场到速度减为0的过程中,导轨右端定值电阻R上产生的热量
则从第1根导体棒进入磁场到第n根导体棒速度减为0的过程中,导轨右端定值电阻R上产生的总热量QR = QR1+QR2+QR3+…+QRn
通过分式分解和观察数列的“望远镜求和”性质,得出,n = 1,2,3,…
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