精品解析：江西省宜春市上高二中2025-2026学年高二下学期阶段性练习六物理试题

2027届高二年级物理阶段性练习六 一、单选题（4×7=28） 1. 下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　） A. 图甲中，转动蹄形磁铁时，原来静止的铝框不会随磁铁转动 B. 图乙中，金属线圈对条形磁铁的振动没有影响 C. 图丙中，两个相同的小磁体由静止穿过等长的铝管和塑料管所用时间相等 D. 图丁中，线圈通入高频交流电时，金属内部形成涡流产生大量热量使其熔化 2. 如图所示为某一交变电压的图像，曲线部分为正弦式交流电的部分图像，其峰值为U1=10V，直线部分的电压大小为U2=10V，则该交变电压的有效值为（　　） A. B. 10V C. D. 3. 在匀强磁场中放置一个金属圆环，磁场方向与圆环平面垂直，规定图1所示磁场方向为正，当磁感应强度随时间t按图2所示的正弦规律变化时，下列说法正确的是（　　） A. 时刻，圆环中有感应电流 B. 时刻，圆环中无感应电流 C. 时间内，圆环中感应电流方向始终沿逆时针方向 D. 时间内，圆环出现收缩趋势 4. 如图所示的电路中，、是两个完全相同的灯泡，为电源，为定值电阻，为自感线圈，线圈直流电阻，下列说法正确的是（ ） A. 闭合开关S，、均立即亮，稳定时较亮 B. 闭合开关S，立即亮，逐渐亮，稳定时一样亮 C. 稳定后断开开关S，立即熄灭，逐渐熄灭 D. 稳定后断开开关S，闪亮一下，、同时逐渐熄灭 5. 如图甲所示电路中，变压器为理想变压器，电压表与电流表均为理想电表，为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电源接入如图乙所示的交流电。则（　　） A. 交流电源电压有效值为 B. 电阻R上的电流方向每秒钟改变50次 C. 滑动变阻器的滑片向下移动，电压表的示数增大 D. 滑动变阻器的滑片向下移动，电流表的示数增大 6. 如图所示，导线框由水平直线和曲线 组合而成，总电阻R=1Ω。线框在外力作用下水平向右以速度v=2m/s匀速进入右边的匀强磁场，磁感应强度 B=1T。下列说法正确的是（　　） A. 线框进入磁场过程中，感应电流为顺时针方向 B. 线框中产生的最大感应电动势为0.4V C. 线框进入磁场过程中所受安培力不做功 D. 线框进入磁场过程中产生的焦耳热 Q=0.024J 7. 如图所示，abcd为一个单匝闭合矩形金属线框，已知ab的长度，bc的长度，线框电阻，图中虚线为匀强磁场的右边界（磁场左边界足够远），与线框的ab边平行，且将边等分，磁场的磁感应强度大小、方向垂直线框平面向里。时线框由图示位置开始绕ab边以角速度匀速转动，下列关于线框中感应电流随时间变化的图像可能正确的是（图像中只画了一个周期，图线均为正弦曲线，实线表示实际电流，虚线表示没有电流）（　　） A. B. C. D. 二、多选题（6×3=18） 8. 如图所示，在光滑水平桌面上建立水平向右的轴，两个相邻的匀强磁场区域宽度均为，磁感应强度大小均为，方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上，由同种均匀电阻丝制成的质量为、总电阻为、边长为的正方形线框以某一初速度沿轴正方向进入磁场（边位于处），在线框运动过程中，当边位于处时线框的速度大小为，当边位于处时线框的速度大小为，则（　　） A. 当边位于处时，两端的电压为 B. 当边位于处时，线框中的电流方向为逆时针方向 C. 当边位于处时，线框的电功率为 D. 当边位于处时，线框的加速度大小为 9. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距L=0.5m，其电阻不计，导轨平面与水平面夹角，N、Q两端和M、P两端分别接有R=1.5Ω的电阻。一金属棒ab垂直导轨放置，ab两端与导轨始终接触良好，已知棒ab的质量m=0.2kg，电阻r=0.25Ω，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B=1T。棒ab在平行于导轨向上的恒定拉力F作用下，以初速度沿导轨向上加速运动，能达到的最大速度v=2m/s，重力加速度取，则下列选项中正确的是（　　） A. ab棒两端的最大电压为0.75V B. ab棒中的电流方向为从b到a C. 恒定拉力F的大小为1N D. 在ab棒位移大小为1m的过程中，通过ab棒的电荷量为0.5C 10. 如图所示，磁感应强度为的有界匀强磁场垂直于纸面向里，磁场的上下边界间距为，正方形线框的边长也为，当线框的下边距磁场的上边界等于时，让线框从静止开始下落，线框刚进入磁场就匀速下落，已知线框在穿越磁场的过程中，产生的焦耳热为，重力加速度为，忽略空气的阻力，下列说法正确的是（　　） A. 线框的质量为 B. 线框的电阻为 C. 线框在进入磁场的过程中，流过某一横截面的电荷量为 D. 线框从开始下落到刚好全部离开磁场所需的运动时间为 三、实验题（2×8=16） 11. 某实验小组使用如图所示的器材探究“电磁感应现象”中影响感应电流方向的因素。 （1）实验前______（选填“需要”或“不需要”）判明电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系； （2）实验时，闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于______端（选填“左”或“右”），当闭合开关时，发现灵敏电流计的指针右偏。指针稳定后，迅速将滑动变阻器的滑片P向左移动时灵敏电流计的指针______（选填“左偏”“不动”或“右偏”）。 （3）该组同学经过以上实验探究，对家中“自发电”无线门铃按钮原理进行研究，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮过程，磁铁远离螺线管回归原位，下列说法正确的是（　　） A. 按下按钮时，门铃会响 B. 按住按钮不动，门铃会响 C. 松开按钮时，门铃会响 D. 按下和松开按钮过程，通过门铃的感应电流大小一定相等 12. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，将所需器材组装成如图甲所示的变压器。 （1）实验时，原线圈接在电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是______。 A. 原线圈接直流电压，电表用直流电压挡 B. 原线圈接直流电压，电表用交流电压挡 C. 原线圈接交流电压，电表用交流电压挡 D. 原线圈接交流电压，电表用直流电压挡 （2）某次实验中，所用线圈匝数匝和匝，测量的数据如下表所示，则原线圈所接的匝数为________（填“”或“”），原线圈应用________（填“较粗”或“较细”）导线绕制。 1.80 2.80 3.80 4.80 3.99 6.01 8.02 10.03 （3）如图乙所示的变压器中接入4个规格相同的灯泡且都正常发光，变压器视为理想变压器，则原、副线圈的匝数比为________。 四、解答题 13. 如图所示，线圈的面积是，共20匝，线圈总电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度。线圈以的角速度绕转轴匀速转动，从图示位置开始计时。 （1）写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）1min时间内R上产生的热量； （3）线圈从图示位置转过过程中通过电阻R的电荷量。 14. 如图所示，两根相距d=1m的平行金属导轨固定于同一水平面，其右端接一阻值为R=3Ω的电阻。质量为m=0.5kg的金属杆静置在导轨上，金属杆在导轨间的电阻为r=3Ω，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B=1T、方向竖直向下。当该磁场区域以速度大小v0=5m/s匀速向右完全扫过金属杆后，金属杆的速度大小变为v=2m/s。导轨的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求： （1）MN刚扫过金属杆时，金属杆的加速度大小； （2）PQ刚要离开金属杆时，电阻R的发热功率； （3）磁场区域的宽度。 15. 如图所示，倾角为、宽度为L的光滑倾斜导轨顶端连接电动势大小为E、内阻为r的电源，以上区域存在垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一质量为m、电阻为的金属棒a垂直导轨放置，金属棒长度为L，与导轨始终接触良好，闭合开关S瞬间将金属棒a由静止释放，金属棒a向下运动一段时间达到匀速后穿出磁场边界，经过绝缘圆弧轨道进入足够长的光滑水平导轨。已知重力加速度大小为g，导轨电阻不计，求： （1）金属棒a释放瞬间加速度的大小； （2）金属棒a在倾斜导轨匀速运动速度的大小； （3）金属棒a经过绝缘圆弧后，到达光滑水平导轨时的速度大小为右侧存在竖直向下、磁感应强度大小也为B的匀强磁场，金属棒b、c通过轻质绝缘弹簧连接，静止在水平导轨上，金属棒b恰好与磁场边界重合，此时弹簧处于原长。三根金属棒a、b、c完全相同，金属棒a与b在处发生碰撞，碰撞时间极短，碰后粘为一体一起运动，经过时间t后，弹簧达到最大压缩量x，此时弹簧的弹性势能为，求这段时间内，金属棒c产生的焦耳热及金属棒c运动位移的大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027届高二年级物理阶段性练习六 一、单选题（4×7=28） 1. 下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　） A. 图甲中，转动蹄形磁铁时，原来静止的铝框不会随磁铁转动 B. 图乙中，金属线圈对条形磁铁的振动没有影响 C. 图丙中，两个相同的小磁体由静止穿过等长的铝管和塑料管所用时间相等 D. 图丁中，线圈通入高频交流电时，金属内部形成涡流产生大量热量使其熔化 【答案】D 【解析】 【详解】A．当摇动手柄使得蹄形磁铁转动时，根据电磁驱动原理可知，铝框会同方向转动，故A错误； B．振动的条形磁铁在金属线圈中产生感应电流，感应电流对磁铁的相对运动有阻碍作用，使条形磁铁快速停下来，利用了电磁阻尼规律，故B错误； C．穿过塑料管的小磁体，只受重力作用，做的是自由落体运动。穿过铝管的小磁体，由于磁体在铝管中运动的过程中，铝管产生感应电流，则小磁体受到重力和向上的电磁阻力作用，小磁体在铝管中运动的加速度小于重力加速度，所以小磁体在塑料管中的运动时间小于在铝管中的运动时间，故C错误； D．真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，由于电磁感应会在金属内部产生很大的涡流使金属产生大量热量使炉内金属熔化，从而冶炼金属，故D正确。 故选D。 2. 如图所示为某一交变电压的图像，曲线部分为正弦式交流电的部分图像，其峰值为U1=10V，直线部分的电压大小为U2=10V，则该交变电压的有效值为（　　） A. B. 10V C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据电流的热效应，在一个周期内，有 解得 故选A。 3. 在匀强磁场中放置一个金属圆环，磁场方向与圆环平面垂直，规定图1所示磁场方向为正，当磁感应强度随时间t按图2所示的正弦规律变化时，下列说法正确的是（　　） A. 时刻，圆环中有感应电流 B. 时刻，圆环中无感应电流 C. 时间内，圆环中感应电流方向始终沿逆时针方向 D. 时间内，圆环出现收缩趋势 【答案】C 【解析】 【详解】A．在时刻，磁感应强度最大，但磁通量的变化率为零，所以圆环中无感应电流，故A错误； B．在时刻，磁感应强度为0，但磁通量的变化率最大，则圆环中有感应电流，故B错误； C．在时间内，由图2可知穿过圆环的磁通量向里增大，根据楞次定律结合安培定则可知圆环中感应电流方向沿逆时针方向，故C正确； D．时间内，穿过圆环的磁通量减小，根据楞次定律推论“增缩减扩”可知，圆环出现扩张趋势，故D错误。 故选C。 4. 如图所示的电路中，、是两个完全相同的灯泡，为电源，为定值电阻，为自感线圈，线圈直流电阻，下列说法正确的是（ ） A. 闭合开关S，、均立即亮，稳定时较亮 B. 闭合开关S，立即亮，逐渐亮，稳定时一样亮 C. 稳定后断开开关S，立即熄灭，逐渐熄灭 D. 稳定后断开开关S，闪亮一下，、同时逐渐熄灭 【答案】D 【解析】 【详解】AB．闭合开关瞬间，由于线圈的自感作用，产生感应电动势阻碍电流的增加，所以灯逐渐亮，灯立即亮；电路稳定后，线圈相当于定值电阻，已知，且两灯泡完全相同，根据并联电路电压相等可知，支路的总电阻小于支路的总电阻，由欧姆定律可知通过灯的电流大于通过灯的电流，即，稳定时灯较亮，故AB错误； C．稳定后断开开关，线圈产生自感电动势，阻碍电流的减小，线圈相当于电源，与、、构成闭合回路，电流从的右端流出，经过、回到的左端，所以、灯都不会立即熄灭，而是逐渐熄灭，故C错误； D．断开开关前，断开开关瞬间，通过灯的电流突变为，电流增大，所以灯闪亮一下，、灯串联在同一回路中，电流相同，同时逐渐熄灭，故D正确。 故选D。 5. 如图甲所示电路中，变压器为理想变压器，电压表与电流表均为理想电表，为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电源接入如图乙所示的交流电。则（　　） A. 交流电源电压有效值为 B. 电阻R上的电流方向每秒钟改变50次 C. 滑动变阻器的滑片向下移动，电压表的示数增大 D. 滑动变阻器的滑片向下移动，电流表的示数增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．由乙图可知，交流电源电压的最大值为 故交流电源电压的有效值为，故A错误； B．由乙图可知，交流电源的周期，在一个周期内，电流方向改变2次，因此每秒电流方向改变的次数为次 变压器不会改变交流电的周期和频率，所以电阻R上的电流方向每秒钟也改变100次，故B错误； C．根据 因原线圈的电压一直保持不变，可知副线圈的电压也保持不变，与滑动变阻器的滑片向下移动无关，故C错误； D．滑动变阻器的滑片向下移动，的有效阻值减小，故并联电路的总电阻减小，根据 可知副线圈中的电流增大，即电流表的示数增大，故D正确。 故选D。 6. 如图所示，导线框由水平直线和曲线 组合而成，总电阻R=1Ω。线框在外力作用下水平向右以速度v=2m/s匀速进入右边的匀强磁场，磁感应强度 B=1T。下列说法正确的是（　　） A. 线框进入磁场过程中，感应电流为顺时针方向 B. 线框中产生的最大感应电动势为0.4V C. 线框进入磁场过程中所受安培力不做功 D. 线框进入磁场过程中产生的焦耳热 Q=0.024J 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据楞次定律的“增反减同”得线框进入磁场过程中，感应电流为逆时针方向，故A错误； B．当切割长度为时，线框中产生的感应电动势最大值为，故B正确； C．线框进入磁场过程中所受安培力做负功，安培力方向与运动方向相反，故C错误； D．根据可知，导线框长度为 因，又切割长度按正弦规律变化，故产生正弦式交流电，其电动势的有效值为 线框进入磁场过程中所用时间 产生的焦耳热，故D错误。 故选B。 7. 如图所示，abcd为一个单匝闭合矩形金属线框，已知ab的长度，bc的长度，线框电阻，图中虚线为匀强磁场的右边界（磁场左边界足够远），与线框的ab边平行，且将边等分，磁场的磁感应强度大小、方向垂直线框平面向里。时线框由图示位置开始绕ab边以角速度匀速转动，下列关于线框中感应电流随时间变化的图像可能正确的是（图像中只画了一个周期，图线均为正弦曲线，实线表示实际电流，虚线表示没有电流）（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】当线框从图示位置转过90°时，线框中的感应电动势和感应电流最大，且最大感应电动势 最大感应电流 线框转动周期 在线框从图示位置转动的一个周期中，在最初转过的和最后转过的，所对应时间为最初的和最后的时间内，由于线框在磁场方向的投影面积不变，即穿过线框的磁通量保持不变，因此在这两段时间内线框中没有感应电流，而在一个周期内中间的时间内，感应电流按正弦规律变化。 故选A。 二、多选题（6×3=18） 8. 如图所示，在光滑水平桌面上建立水平向右的轴，两个相邻的匀强磁场区域宽度均为，磁感应强度大小均为，方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上，由同种均匀电阻丝制成的质量为、总电阻为、边长为的正方形线框以某一初速度沿轴正方向进入磁场（边位于处），在线框运动过程中，当边位于处时线框的速度大小为，当边位于处时线框的速度大小为，则（　　） A. 当边位于处时，两端的电压为 B. 当边位于处时，线框中的电流方向为逆时针方向 C. 当边位于处时，线框的电功率为 D. 当边位于处时，线框的加速度大小为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．当边位于处时，边切割磁感线产生的感应电动势为，两端的电压为路端电压，即，A错误； B．位移为的过程中，磁通量向下增加，根据楞次定律线框中感应电流为逆时针方向，B正确； C．当边位于处时，线框切割磁感线产生的感应电动势，所以线框的电功率，C错误； D．当边位于处时，回路中的感应电流 、两边受到的安培力方向均向左，根据牛顿第二定律可得 D正确。 故选BD。 9. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距L=0.5m，其电阻不计，导轨平面与水平面夹角，N、Q两端和M、P两端分别接有R=1.5Ω的电阻。一金属棒ab垂直导轨放置，ab两端与导轨始终接触良好，已知棒ab的质量m=0.2kg，电阻r=0.25Ω，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B=1T。棒ab在平行于导轨向上的恒定拉力F作用下，以初速度沿导轨向上加速运动，能达到的最大速度v=2m/s，重力加速度取，则下列选项中正确的是（　　） A. ab棒两端的最大电压为0.75V B. ab棒中的电流方向为从b到a C. 恒定拉力F的大小为1N D. 在ab棒位移大小为1m的过程中，通过ab棒的电荷量为0.5C 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．由右手定则可知电流方向为从a流向b。 最大感应电动势Em=BLv 即Em=1V 回路最大电流 解得Im=1A 此时导体棒两端电压，A正确，B错误； C．当导体棒速度达到最大时，其受力满足 代入数据解得F=1.5N，C错误； D．在ab棒位移大小为1m的过程中，通过ab棒的电荷量为，D正确。 故选AD。 10. 如图所示，磁感应强度为的有界匀强磁场垂直于纸面向里，磁场的上下边界间距为，正方形线框的边长也为，当线框的下边距磁场的上边界等于时，让线框从静止开始下落，线框刚进入磁场就匀速下落，已知线框在穿越磁场的过程中，产生的焦耳热为，重力加速度为，忽略空气的阻力，下列说法正确的是（　　） A. 线框的质量为 B. 线框的电阻为 C. 线框在进入磁场的过程中，流过某一横截面的电荷量为 D. 线框从开始下落到刚好全部离开磁场所需的运动时间为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．线框在穿越磁场的过程中做匀速运动，由能量守恒可得重力势能的减小量等于产生的焦耳热，则有 解得，故A错误； B．设线框的下边刚到达磁场的上边界时速度为，线框自由下落的高度为时进入磁场，则有 可得，设线框的电阻为，由电磁感应的规律可得、 、 由二力平衡可得 综合可得，故B正确； C．由，、， 综合可得 线框在进入磁场的过程中， 综合可得，故C正确； D．线框从开始下落到刚好全部离开磁场所需的运动时间为，故D错误。 故选BC。 三、实验题（2×8=16） 11. 某实验小组使用如图所示的器材探究“电磁感应现象”中影响感应电流方向的因素。 （1）实验前______（选填“需要”或“不需要”）判明电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系； （2）实验时，闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于______端（选填“左”或“右”），当闭合开关时，发现灵敏电流计的指针右偏。指针稳定后，迅速将滑动变阻器的滑片P向左移动时灵敏电流计的指针______（选填“左偏”“不动”或“右偏”）。 （3）该组同学经过以上实验探究，对家中“自发电”无线门铃按钮原理进行研究，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮过程，磁铁远离螺线管回归原位，下列说法正确的是（　　） A. 按下按钮时，门铃会响 B. 按住按钮不动，门铃会响 C. 松开按钮时，门铃会响 D. 按下和松开按钮过程，通过门铃的感应电流大小一定相等 【答案】（1）需要 （2） ①. 右 ②. 右偏 （3）AC 【解析】 【小问1详解】 为了能知道产生的感应电流的方向，则实验前需要判明电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系； 【小问2详解】 [1][2]实验时，闭合开关前滑动变阻器的阻值应该最大，即滑片应位于右端，当闭合开关时，发现灵敏电流计的指针右偏。可知当电流增加时，穿过线圈的磁通量增加，指针右偏；指针稳定后，迅速将滑动变阻器的滑片P向左移动时，阻值减小，电路电流变大，线圈的磁通量增加，则灵敏电流计的指针右偏。 【小问3详解】 无论是按下按钮还是松开按钮时，穿过线圈的磁通量都发生变化，线圈中会产生感应电流，则门铃都会响；而当按住按钮不动时，穿过线圈的磁通量不变，则线圈中无感应电流产生，则门铃不会响；按下和松开按钮过程，线圈中磁通量的变化率不一定相等，感应电动势不一定相等，则通过门铃的感应电流大小不一定相等。 故选AC。 12. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，将所需器材组装成如图甲所示的变压器。 （1）实验时，原线圈接在电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是______。 A. 原线圈接直流电压，电表用直流电压挡 B. 原线圈接直流电压，电表用交流电压挡 C. 原线圈接交流电压，电表用交流电压挡 D. 原线圈接交流电压，电表用直流电压挡 （2）某次实验中，所用线圈匝数匝和匝，测量的数据如下表所示，则原线圈所接的匝数为________（填“”或“”），原线圈应用________（填“较粗”或“较细”）导线绕制。 1.80 2.80 3.80 4.80 3.99 6.01 8.02 10.03 （3）如图乙所示的变压器中接入4个规格相同的灯泡且都正常发光，变压器视为理想变压器，则原、副线圈的匝数比为________。 【答案】（1）C （2） ①. ②. 较细 （3） 【解析】 【小问1详解】 原线圈接交流电源，副线圈接多用电表交流电压挡。 故选C。 【小问2详解】 [1][2]匝数比为，而表中电压比小于，因变压器有漏磁等误差因素的存在，故为原线圈，匝数大，电流小，故使用较细的导线绕制。 【小问3详解】 设灯泡正常发光电压为，电流为，电阻为，由 得 即 根据 解得。 四、解答题 13. 如图所示，线圈的面积是，共20匝，线圈总电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度。线圈以的角速度绕转轴匀速转动，从图示位置开始计时。 （1）写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）1min时间内R上产生的热量； （3）线圈从图示位置转过过程中通过电阻R的电荷量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 电动势最大值 解得 故表达式为 【小问2详解】 电流的有效值为 则1min的时间内电路中产生的热量为 解得 【小问3详解】 由法拉第电磁感应定律可知 则， 解得 14. 如图所示，两根相距d=1m的平行金属导轨固定于同一水平面，其右端接一阻值为R=3Ω的电阻。质量为m=0.5kg的金属杆静置在导轨上，金属杆在导轨间的电阻为r=3Ω，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B=1T、方向竖直向下。当该磁场区域以速度大小v0=5m/s匀速向右完全扫过金属杆后，金属杆的速度大小变为v=2m/s。导轨的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求： （1）MN刚扫过金属杆时，金属杆的加速度大小； （2）PQ刚要离开金属杆时，电阻R的发热功率； （3）磁场区域的宽度。 【答案】（1） （2）0.75W （3）6m 【解析】 【小问1详解】 MN刚扫过金属杆时，感应电动势 感应电流为 由牛顿第二定律有 解得 【小问2详解】 PQ刚要离开金属杆时，感应电动势 电阻R的功率 【小问3详解】 由动量定理得 电荷量 解得 15. 如图所示，倾角为、宽度为L的光滑倾斜导轨顶端连接电动势大小为E、内阻为r的电源，以上区域存在垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一质量为m、电阻为的金属棒a垂直导轨放置，金属棒长度为L，与导轨始终接触良好，闭合开关S瞬间将金属棒a由静止释放，金属棒a向下运动一段时间达到匀速后穿出磁场边界，经过绝缘圆弧轨道进入足够长的光滑水平导轨。已知重力加速度大小为g，导轨电阻不计，求： （1）金属棒a释放瞬间加速度的大小； （2）金属棒a在倾斜导轨匀速运动速度的大小； （3）金属棒a经过绝缘圆弧后，到达光滑水平导轨时的速度大小为右侧存在竖直向下、磁感应强度大小也为B的匀强磁场，金属棒b、c通过轻质绝缘弹簧连接，静止在水平导轨上，金属棒b恰好与磁场边界重合，此时弹簧处于原长。三根金属棒a、b、c完全相同，金属棒a与b在处发生碰撞，碰撞时间极短，碰后粘为一体一起运动，经过时间t后，弹簧达到最大压缩量x，此时弹簧的弹性势能为，求这段时间内，金属棒c产生的焦耳热及金属棒c运动位移的大小。 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 金属棒a释放瞬间，通过金属棒的电流 根据牛顿第二定律有 解得 【小问2详解】 金属棒a在倾斜轨道上匀速运动时，根据平衡条件有 通过金属棒的电流 解得 【小问3详解】 金属棒a与b在处发生碰撞，根据动量守恒定律有 当金属棒a、b、c三者共速时，弹簧压缩量达到最大，根据动量守恒定律有 根据能量守恒定律有 金属棒c产生的焦耳热 其中 解得 金属棒a、b、c运动过程中，根据动量守恒定律有 两边同时对时间微元累加有 整理可得 其中，， 代入并整理得 其中 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $