内容正文:
西安市第八十五中学
2025-2026学年度第二学期高三年级第一次模考物理试题
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 下列单位是国际单位制中的基本单位,而且既可以是标量也可以是矢量的单位是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A.是导出单位,故A错误;
B.m是国际单位制中的基本单位,是标量路程的单位,也是矢量位移的单位,故B正确;
CD.是标量电流的单位,是标量质量的单位,故CD错误。
故选B。
2. 如图所示,一束复色光与平行玻璃砖上表面成角射向厚度为d的玻璃砖上的O点,从玻璃砖的下界面射出两条光线a、b,下列说法中正确的是( )
A. 出射光线a、b不可能平行
B. a光比b光在此玻璃砖中传播速度慢
C. 若减小角,出射光线a最先消失
D. 若a光和b光都能使某种金属发生光电效应,则b光激发的光电子最大初动能较大
【答案】B
【解析】
【详解】A.玻璃砖上下表面平行,光线在上表面的折射角等于下表面的入射角,根据折射定律,出射光线的出射角等于入射光的入射角,因此所有出射光线都与入射光线平行, 出射光线一定平行。故A错误。
B.根据光在介质中的速度公式 ,折射率越大,传播速度越小,因 ,故 ,故B正确。
C. 设上表面入射角为,折射角为(即下表面的入射角),由折射定律得:,即 ;全反射临界角满足 ,因此 ,即 ,无论怎么改变入射角,下表面都不会发生全反射,不会有光线消失,C错误。
D. 光的折射率越大,频率越高,因此 ;根据光电效应方程 ,频率越大,光电子最大初动能越大,因此a光激发的光电子最大初动能更大。D错误。
故选B。
3. 我国2013年6月发射的“神舟十号”飞船绕地球飞行的周期约为90分钟,取地球半径为6400km,地表重力加速度为g。设飞船绕地球做匀速圆周运动,则由以上数据无法估测( )
A. 飞船线速度的大小
B. 飞船的质量
C. 飞船轨道离地面的高度
D. 飞船的向心加速度大小
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】根据
得
和
可得飞船轨道半径
再由可以求得飞船轨道离地面的高度;
根据
得飞船线速度的大小
可以求得飞船线速度的大小;
根据
得
可以求得飞船的向心加速度大小;
根据
飞船的质量消去,飞船的质量无法估测,故B正确,ACD错误。
故选B。
4. 水平维修平台上停放着一艘帆船,无风时,平台对帆船的作用力大小为。某日维修时突遇水平方向侧风,帆船仍静止于平台上,此时平台对帆船的作用力大小为。下列说法正确的是( )
A. B.
C. D. 和大小关系与风力大小有关
【答案】B
【解析】
【详解】无风时,平台对帆船的作用力大小为
有风时,帆船依然静止,水平方向受到平台的摩擦力大小等于,竖直方向受到自身重力和平台对其的支持力,支持力大小等于帆船重力,因此平台对帆船的作用力大小
故选B。
5. 甲、乙两辆遥控小汽车在一条直线上沿同一方向做匀加速直线运动,它们的速度v随着时间t变化的关系图像如图所示。已知时,两车经过同一位置,下列说法正确的是( )
A. 时,两车相遇
B. 时,两车相遇
C. 时,两车相距最远
D. 相遇前两车之间的最大距离为1m
【答案】A
【解析】
【详解】ABC.时两车经过同一位置,结合图像可知甲车的初速度
甲车的加速度
乙车的初速度
乙车的加速度
当时,甲车的位移为
乙车的位移为
可知时,两车相遇,故A正确,BC错误;
D.相遇前两车之间的距离最大时速度相等,由图可知为时刻,甲车的位移为
乙车的位移为
两车之间的最大距离为,故D错误。
故选A。
6. 如图所示,两根相互平行的固定无限长直导线垂直纸面向里放置,其中导线A通过点,导线B通过点。导线A中的电流为,导线B中的电流为。已知长直通电导线周围某点的磁感应强度大小为,其中为比例常数,I为导线中的电流,r为该点到导线的垂直距离。则坐标原点处的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据安培定则可知,导线A在点产生的磁感应强度沿轴正方向,导线B在点产生的磁感应强度沿轴负方向,导线A、B在坐标原点处的磁感应强度大小分别为,
由磁感应强度的叠加原理可得坐标原点处的磁感应强度大小为
故选A。
7. 如图所示,空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场,水平直线下方、上方的磁感应强度大小分别为、,且,一带正电的粒子P静止在直线下方与距离为d的位置。某时刻,粒子P爆炸分裂为带正电的粒子A和不带电的粒子B,已知粒子A的质量为m,电荷量为,以大小为的速度开始水平向右运动,一段时间后与粒子B相遇。不计粒子重力,磁场区域足够大。则( )
A. 粒子B的质量为 B. 粒子B的速度大小为
C. 两粒子相遇前,粒子A运动的时间为 D. 两粒子相遇前,粒子B通过的距离为
【答案】B
【解析】
【详解】ABC.粒子A获得水平向右的速度,在磁场中做匀速圆周运动,根据
可得
根据
可得
粒子B获得水平向左的速度,在水平方向做匀速直线运动,若粒子A、B相遇,则两者的运动轨迹如图所示。
相遇前粒子A运动的总时间为
根据速度公式,
根据动量守恒,
得到,故AC错误、B正确;
D.根据图可得,相遇前粒子B通过的距离为,故D错误。
故选 B。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有各项符合题目要求,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. 在x轴正半轴和负半轴存在两种不同材质的绳子,和处为两波源,分别向右、向左传播形成振幅均为4cm的简谐横波,波形如图所示。时刻和处的质点刚好开始振动,已知左右两种介质的传播速度之比为,到时间内P点经过的路程为6cm,则下列说法正确的是( )
A. 时刻P处质点向右运动 B. 两列波振动的周期相同
C. 波2在x轴正半轴的传播速度为8m/s D. 波2的周期为2s。
【答案】BC
【解析】
【详解】A.参与振动的质点,只能垂直于传播方向上下振动,不会左右运动,故A错误;
B.根据波的传播速度与周期波长关系,可得
由图可知,两列波的波长分别为,
依题意,有左右两种介质的传播速度之比为,代入上式,可得两列波的周期相同,故B正确;
CD.研究向右传播的波,根据波的振动方程,有
,,可得
依题意可知
解得
故向左传播的波的周期也为1s,根据波的速度公式可知左右两种介质的传播速度分别为,,故C正确,D错误。
故选BC。
9. 在如图所示的电路中,电源电动势为、内电阻为。开关S闭合后,将滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电压表示数的变化量的绝对值为,电流表示数的变化量的绝对值为。两电表均为理想电表,下列说法正确的是( )
A. 电压表示数变大 B. 电压表示数和电流表示数的比值变小
C. 与的比值不变 D. 电容器两极板所带电荷量减少
【答案】BC
【解析】
【详解】AD.将滑动变阻器的滑片P向右滑动时,R阻值减小,总电阻减小,总电流变大,R1和内阻上的电压变大,可知R上的电压减小,即电压表示数减小,电容器两极板间电压变大,根据Q=CU可知,电容器两极板带电量增加,AD错误;
B.电压表示数和电流表示数的比值,可知比值变小,B正确;
C.根据题图,可知
可知
即与的比值不变,C正确。
故选BC。
10. 如图所示,足够长的木板置于水平地面上,其上表面光滑,质量为,在水平拉力的作用下,以的速度沿水平地面向右匀速运动,现有若干个小铁块(可视为质点),每个质量均为,将第一个铁块无初速地放在木板最右端,当木板运动了时,又将第二块无初速地放在木板最右端,以后只要木板运动了L就在木板的最右端无初速地放上一个铁块,直到木板停下来,就不再向木板上放铁块了,,。则下列说法正确的是( )
A. 最终有7个铁块放在木板上 B. 最终有6个铁块放在木板上
C. 最后一个铁块与木板最右端的距离为 D. 最后一个铁块与木板最右端的距离为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.无铁块时,木板做匀速直线运动,受到地面摩擦力,可以算出每放上一块铁块,木板受到的摩擦力会增大,木板最终停下来时,木板的初动能全部用来克服增加的摩擦力所做的功,第n块铁块释放时,木板克服摩擦力所做的功为
由动能定理可得
解得
即第7个铁块放上去后木板再运动不足1m便会停下来,所以木板最终停下来时上面有7个铁块,故A正确,B错误;
CD.第7个铁块放上去时,增加的摩擦力已做功
木板剩下的动能为
设木板还能运动的距离为s,则由
解得,故C错误,D正确。
故选AD。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某实验小组利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。跨过轻质定滑轮的轻绳两端悬挂着质量分别为M和m()的重锤A和B。在重锤A上固定有宽度为D的遮光条,铁架台上固定有两个光电门1和2,可测量遮光条通过两光电门的时间。测得两光电门中心间的竖直距离为h。当地重力加速度为g。
(1)实验前,该小组同学首先用游标卡尺测量遮光条的宽度,如图乙所示,则遮光条的宽度______cm。
(2)是否需要满足M远大于m,______(选填“需要”或“不需要”)。
(3)若系统机械能守恒,应满足的关系式为______(用题中所给物理量M、m、g、h、d、、表示)。
【答案】(1)0.42
(2)不需要 (3)
【解析】
【详解】(1)游标卡尺精度为0.01cm,故遮光条宽度测量
(2)系统机械能守恒定律适用于整个系统(重锤A和B),不需要满足的条件。
(3)根据系统机械能守恒,系统减少的重力势能等于系统增加的动能即
12. 某同学为测量硅光电池的电动势和内阻,进行了如下实验探究。将内阻较小的待测硅光电池(保持光照强度一定,电动势可视为不变)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及若干导线连接成电路如图1所示。
(1)闭合开关前,该同学发现图1中有一处连线错误,应去掉图中序号为______的导线。(选填“①”、“②”、“③”或者“④”)
(2)正确连线后,由实验中记录的数据,得到该电池的曲线,如图2所示。某次调节滑动变阻器时,电流表的示数为250mA,电压表示数如图3所示,读出电压表的示数为______V。根据U-I曲线,计算此时硅光电池的内阻为______Ω(计算结果保留两位有效数字)。
(3)若硅光电池的曲线在范围内可视为直线,该直线斜率为。现将该电池分别与阻值为、的定值电阻连接构成闭合回路,且,实验测得两组数据、,其中,,则两种情况下硅光电池的输出功率______(选填“大于”、“等于”或者“小于”)。
【答案】(1)③ (2) ①. 1.49#1.50#1.51 ②. 5.6
(3)大于
【解析】
【小问1详解】
测量电源电动势和内阻实验需要电流表串联在电路中,电压表并联在电路中,如图所示连接电路导线③可使得电压表短路,所以应该去掉图中序号为③的导线
【小问2详解】
[1]观察图中电压表,其量程为3V,分度值为0.1V,指针指在1刻度后的第5格上,所以电压表的示数为1.50V
[2]根据闭合电路欧姆定律
U-I曲线的斜率的绝对值表示内阻
由[1]可知当电流表的示数为250mA,根据电压为1.50V
当电流I=0时,
根据
【小问3详解】
当范围内可视为直线,该直线斜率为,由
在时硅光电池的内阻可视为
对于硅光电池与定值电阻构成的闭合回路,其输出功率
根据闭合电路欧姆定律
则输出功率
当时
对于,输出功率
对于,出功率
所以当且时,
时,硅光电池的U-I曲线不再是斜率为的直线,其内阻不再是
从U-I曲线的性质来看,随着电流的增大,电池的内阻会增大(实际电池的内阻会随工作状态变化)
输出功率,对于接(电流)的情况,由于内阻增大,根据
在E不变,I增大且r增大的情况下,路端电压会比按照内阻计算的值更小
对于,输出功率(,内阻为)
对于,输出功率(,内阻大于)
电源内阻按计算时
实际内阻增大导致减小,所以
13. 如图所示,一开口向上的导热良好的汽缸置于水平面上,用质量为的活塞封闭了一定质量的理想气体,初始时活塞静止,距汽缸底部的距离为。现将质量为的细沙缓慢地倒在活塞上,经过一段时间,重新达到平衡。已知活塞横截面积为S,环境的热力学温度为,大气压强(为重力加速度),不计一切摩擦,活塞移动的过程中无气体泄漏。求:
(1)重新达到平衡状态后气体的压强p及活塞下降的高度;
(2)若缓慢提高环境的热力学温度至,使活塞回到初位置,求。
【答案】(1),
(2)
【解析】
【小问1详解】
重新达到平衡状态后,根据平衡条件有
解得
根据玻意耳定律有
解得
【小问2详解】
若缓慢提高环境的热力学温度至,使活塞回到初位置,根据盖吕萨克定律有
解得
14. 某校科技兴趣小组设计了如图所示的赛车轨道,轨道由水平直轨道 AB、圆轨道 BCD (B点与 D 点在同一水平面上但不重合)、水平直轨道 DE、圆弧轨道 EP 和管道式圆弧轨道 PF 组成,整个轨道处在同一竖直面内,AB 段粗糙,其他轨道均光滑,EO2 和 FO3均沿竖直方向.已 知 R1= 0.5 m,R2=1.2 m,θ =60°.一遥控电动赛车(可视为质点)质量 m =1kg,其电动机 额定输出功率 P=10W,静止放在 A 点.通电后,赛车开始向 B 点运动,t0=5s 后关闭电源,赛车继续运动,到达 B 点时速度 vB=5m/s .求:
(1)赛车运动到 C 点时的速度及其对轨道的压力;
(2)赛车克服阻力所做的功;
(3)要使赛车沿轨道运动到达 F 点水平飞出,且对管道 F 处的上壁无压力,赛车的通电时间 应满足的条件.(假定赛车关闭电源时仍处于 AB 轨道上.管道上下壁间距比小车自身高度略大)
【答案】(1)0 ; (2)37.5J ; (3) 5s≤t≤5.55s
【解析】
【分析】
【详解】(1)从B→C 过程根据动能定理
解得
在C点根据牛顿第二定律
解得
(2)A→B过程:设赛车克服阻力所做的功为Wf,根据动能定理
解得
(3)C→F过程
解得
可知,在恰好能过C点的临界情况下,赛车到达F点时速度为lm/s.
而要使赛车在F点对管道上壁无压力并从F点水平飞出,
在F点的速度应满足
综合上述结论可得
A→F过程
解得
15. 如图所示,水平放置的间距为的足够长光滑平行金属导轨左端接有电动势为、内阻值的电源(可充电),质量为、接入电阻为的金属棒垂直导轨放置。导轨平面某虚线区域内存在竖直向上的匀强磁场(虚线与导轨垂直),磁感应强度大小为,宽度为。金属棒通过跨过定滑轮的细绳与质量为的小球相连,滑轮左侧细绳始终保持水平,开始时用手托住,使细绳伸直但无拉力,金属棒位于磁场边界左侧处,某时刻释放,金属棒始终保持与导轨垂直且良好接触,且棒离开磁场时速度已经达到最大值,不计导轨的电阻,重力加速度为,求:
(1)金属棒刚进入磁场瞬间的速度大小;
(2)金属棒在磁场中运动的最大速度;
(3)金属棒从开始运动到离开磁场的时间及该过程棒产生的焦耳热。
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
根据牛顿运动定律有、
棒和做匀加速运动有
解得
【小问2详解】
棒达到最大速度后在磁场中匀速运动,受力平衡有
电流为
棒在磁场中运动的最大速度为
【小问3详解】
设金属棒进入磁场前匀加速运动的时间为t1,由运动学公式得:
解得t1=0.3s
进入磁场前回路中的电流为
根据焦耳定律可得进入磁场前棒产生的焦耳热为
联立解得Q1=0.45J
进入磁场后到离开磁场的过程,设此过程的时间为t2。分别以金属棒和小球P的运动方向为正方向,应用微元法,对两者组成的系统由动量定理得:
其中 ,
联立可得:
解得:
可得金属棒从开始运动到离开磁场的时间为
金属棒穿越磁场过程电源处于充电的过程,设此过程回路产生的总的焦耳热为Q,根据能量守恒定律得:
此过程金属棒产生的焦耳热为
金属棒从开始运动到离开磁场的过程棒产生的焦耳热为Q棒=Q1+Q2=0.45J+1J=1.45J
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2025-2026学年度第二学期高三年级第一次模考物理试题
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 下列单位是国际单位制中的基本单位,而且既可以是标量也可以是矢量的单位是( )
A. B. C. D.
2. 如图所示,一束复色光与平行玻璃砖上表面成角射向厚度为d的玻璃砖上的O点,从玻璃砖的下界面射出两条光线a、b,下列说法中正确的是( )
A. 出射光线a、b不可能平行
B. a光比b光在此玻璃砖中传播速度慢
C. 若减小角,出射光线a最先消失
D. 若a光和b光都能使某种金属发生光电效应,则b光激发的光电子最大初动能较大
3. 我国2013年6月发射的“神舟十号”飞船绕地球飞行的周期约为90分钟,取地球半径为6400km,地表重力加速度为g。设飞船绕地球做匀速圆周运动,则由以上数据无法估测( )
A. 飞船线速度的大小
B. 飞船的质量
C. 飞船轨道离地面的高度
D. 飞船的向心加速度大小
4. 水平维修平台上停放着一艘帆船,无风时,平台对帆船的作用力大小为。某日维修时突遇水平方向侧风,帆船仍静止于平台上,此时平台对帆船的作用力大小为。下列说法正确的是( )
A. B.
C. D. 和大小关系与风力大小有关
5. 甲、乙两辆遥控小汽车在一条直线上沿同一方向做匀加速直线运动,它们的速度v随着时间t变化的关系图像如图所示。已知时,两车经过同一位置,下列说法正确的是( )
A. 时,两车相遇
B. 时,两车相遇
C. 时,两车相距最远
D. 相遇前两车之间的最大距离为1m
6. 如图所示,两根相互平行的固定无限长直导线垂直纸面向里放置,其中导线A通过点,导线B通过点。导线A中的电流为,导线B中的电流为。已知长直通电导线周围某点的磁感应强度大小为,其中为比例常数,I为导线中的电流,r为该点到导线的垂直距离。则坐标原点处的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
7. 如图所示,空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场,水平直线下方、上方的磁感应强度大小分别为、,且,一带正电的粒子P静止在直线下方与距离为d的位置。某时刻,粒子P爆炸分裂为带正电的粒子A和不带电的粒子B,已知粒子A的质量为m,电荷量为,以大小为的速度开始水平向右运动,一段时间后与粒子B相遇。不计粒子重力,磁场区域足够大。则( )
A. 粒子B的质量为 B. 粒子B的速度大小为
C. 两粒子相遇前,粒子A运动的时间为 D. 两粒子相遇前,粒子B通过的距离为
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有各项符合题目要求,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. 在x轴正半轴和负半轴存在两种不同材质的绳子,和处为两波源,分别向右、向左传播形成振幅均为4cm的简谐横波,波形如图所示。时刻和处的质点刚好开始振动,已知左右两种介质的传播速度之比为,到时间内P点经过的路程为6cm,则下列说法正确的是( )
A. 时刻P处质点向右运动 B. 两列波振动的周期相同
C. 波2在x轴正半轴的传播速度为8m/s D. 波2的周期为2s。
9. 在如图所示的电路中,电源电动势为、内电阻为。开关S闭合后,将滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电压表示数的变化量的绝对值为,电流表示数的变化量的绝对值为。两电表均为理想电表,下列说法正确的是( )
A. 电压表示数变大 B. 电压表示数和电流表示数的比值变小
C. 与的比值不变 D. 电容器两极板所带电荷量减少
10. 如图所示,足够长的木板置于水平地面上,其上表面光滑,质量为,在水平拉力的作用下,以的速度沿水平地面向右匀速运动,现有若干个小铁块(可视为质点),每个质量均为,将第一个铁块无初速地放在木板最右端,当木板运动了时,又将第二块无初速地放在木板最右端,以后只要木板运动了L就在木板的最右端无初速地放上一个铁块,直到木板停下来,就不再向木板上放铁块了,,。则下列说法正确的是( )
A. 最终有7个铁块放在木板上 B. 最终有6个铁块放在木板上
C. 最后一个铁块与木板最右端的距离为 D. 最后一个铁块与木板最右端的距离为
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某实验小组利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。跨过轻质定滑轮的轻绳两端悬挂着质量分别为M和m()的重锤A和B。在重锤A上固定有宽度为D的遮光条,铁架台上固定有两个光电门1和2,可测量遮光条通过两光电门的时间。测得两光电门中心间的竖直距离为h。当地重力加速度为g。
(1)实验前,该小组同学首先用游标卡尺测量遮光条的宽度,如图乙所示,则遮光条的宽度______cm。
(2)是否需要满足M远大于m,______(选填“需要”或“不需要”)。
(3)若系统机械能守恒,应满足的关系式为______(用题中所给物理量M、m、g、h、d、、表示)。
12. 某同学为测量硅光电池的电动势和内阻,进行了如下实验探究。将内阻较小的待测硅光电池(保持光照强度一定,电动势可视为不变)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及若干导线连接成电路如图1所示。
(1)闭合开关前,该同学发现图1中有一处连线错误,应去掉图中序号为______的导线。(选填“①”、“②”、“③”或者“④”)
(2)正确连线后,由实验中记录的数据,得到该电池的曲线,如图2所示。某次调节滑动变阻器时,电流表的示数为250mA,电压表示数如图3所示,读出电压表的示数为______V。根据U-I曲线,计算此时硅光电池的内阻为______Ω(计算结果保留两位有效数字)。
(3)若硅光电池的曲线在范围内可视为直线,该直线斜率为。现将该电池分别与阻值为、的定值电阻连接构成闭合回路,且,实验测得两组数据、,其中,,则两种情况下硅光电池的输出功率______(选填“大于”、“等于”或者“小于”)。
13. 如图所示,一开口向上的导热良好的汽缸置于水平面上,用质量为的活塞封闭了一定质量的理想气体,初始时活塞静止,距汽缸底部的距离为。现将质量为的细沙缓慢地倒在活塞上,经过一段时间,重新达到平衡。已知活塞横截面积为S,环境的热力学温度为,大气压强(为重力加速度),不计一切摩擦,活塞移动的过程中无气体泄漏。求:
(1)重新达到平衡状态后气体的压强p及活塞下降的高度;
(2)若缓慢提高环境的热力学温度至,使活塞回到初位置,求。
14. 某校科技兴趣小组设计了如图所示的赛车轨道,轨道由水平直轨道 AB、圆轨道 BCD (B点与 D 点在同一水平面上但不重合)、水平直轨道 DE、圆弧轨道 EP 和管道式圆弧轨道 PF 组成,整个轨道处在同一竖直面内,AB 段粗糙,其他轨道均光滑,EO2 和 FO3均沿竖直方向.已 知 R1= 0.5 m,R2=1.2 m,θ =60°.一遥控电动赛车(可视为质点)质量 m =1kg,其电动机 额定输出功率 P=10W,静止放在 A 点.通电后,赛车开始向 B 点运动,t0=5s 后关闭电源,赛车继续运动,到达 B 点时速度 vB=5m/s .求:
(1)赛车运动到 C 点时的速度及其对轨道的压力;
(2)赛车克服阻力所做的功;
(3)要使赛车沿轨道运动到达 F 点水平飞出,且对管道 F 处的上壁无压力,赛车的通电时间 应满足的条件.(假定赛车关闭电源时仍处于 AB 轨道上.管道上下壁间距比小车自身高度略大)
15. 如图所示,水平放置的间距为的足够长光滑平行金属导轨左端接有电动势为、内阻值的电源(可充电),质量为、接入电阻为的金属棒垂直导轨放置。导轨平面某虚线区域内存在竖直向上的匀强磁场(虚线与导轨垂直),磁感应强度大小为,宽度为。金属棒通过跨过定滑轮的细绳与质量为的小球相连,滑轮左侧细绳始终保持水平,开始时用手托住,使细绳伸直但无拉力,金属棒位于磁场边界左侧处,某时刻释放,金属棒始终保持与导轨垂直且良好接触,且棒离开磁场时速度已经达到最大值,不计导轨的电阻,重力加速度为,求:
(1)金属棒刚进入磁场瞬间的速度大小;
(2)金属棒在磁场中运动的最大速度;
(3)金属棒从开始运动到离开磁场的时间及该过程棒产生的焦耳热。
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