精品解析:河北石家庄市第一中学2025-2026学年高二下学期4月阶段检测物理学科试题
2026-04-21
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 河北省 |
| 地区(市) | 石家庄市 |
| 地区(区县) | 长安区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.90 MB |
| 发布时间 | 2026-04-21 |
| 更新时间 | 2026-04-21 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-04-21 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57467136.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
石家庄市第一中学
2024级高二级部4月阶段检测物理学科试题
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。
1. 如图所示,矩形线圈PQRS位于通电长直导线附近,线圈与导线在同一平面内,线圈的两个边与导线平行。导线中电流i与时间t的关系有下图中的四种情况,则在这段时间内,线圈中一定不产生感应电流的是( )
A. B.
C. D.
2. 如图1所示,竖直固定的螺线管线圈两端通过导线与一电阻相连,构成闭合回路。螺线管处于竖直方向的磁场中,磁感应强度B随时间t变化的关系如图2所示。磁场竖直向上为正方向,则通过电阻的电流,下列判断正确的是( )
A. 时刻电流最大 B. 时间内电流方向为a→b
C. 与时间内电流方向相反 D. 与时间内电流方向相同
3. 杭州第19届亚运会赛场“氛围组”:让音乐激发共鸣传递梦想。氛围感拉满,用音乐助力运动员们的高光时刻。“氛围组”所使用的无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。在LC振荡电路中,某时刻线圈的磁场方向如图所示,且电容器上极板带正电,则下列说法正确的是( )
A. 电容器所带的电荷量正在逐渐增加 B. 电流方向沿a到b
C. 极板间的电场强度正在逐渐减小 D. 磁场能正在逐渐增加
4. 如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为,和为完全相同的定值电阻,电压表为理想电表,原线圈两端加电压,则电压表的示数为( )
A. 300V B. 100V C. D. 50V
5. 一定质量的理想气体,状态变化过程如图中ABC图线所示,其中BC为一段双曲线。若将这一状态变化过程表示在下图中的p-T图像或V-T图像上,下列选项正确的是( )
A. B.
C. D.
6. 如图甲所示,用一根不可伸长的绝缘细绳将半径的半圆形金属框竖直悬挂在匀强磁场中。金属框的阻值,磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系图像如图乙所示,磁场的方向垂直金属框平面向里,金属框两端a、b处于同一水平线,则( )
A. 时,穿过金属框的磁通量大小为
B. 金属框产生的感应电动势大小为
C. 金属框产生的感应电流大小为
D. 内流过金属框某一横截面的电荷量为
7. 如图所示,竖直平面内有两个同心圆,圆心为O,外圆半径为,内圆半径为l、两同心圆之间的环形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场;沿外圆固定一闭合金属线框,一长度为的粗细均匀的导体棒一端位于O点,另一端与线框接触良好;电阻和电容器并联,用两根线通过铜片分别与导体棒O端和线框连接。已知导体棒接入电路的阻值与电阻的阻值均为R,电容器的电容为C,线框电阻不计。导体棒绕O点以角速度ω逆时针方向匀速转动,电容器未被击穿,则电容器的上极板带电情况为( )
A. 带正电、电荷量为 B. 带负电、电荷量为
C. 带正电,电荷量为 D. 带负电,电荷量为
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。
8. 夜晚,公园的彩灯为公园营造温馨的氛围,供电示意图如图甲所示,三盏彩灯的额定电压均为,电阻均为,变压器原线圈所接电压随时间按正弦规律变化,如图乙所示。已知三盏彩灯正常发光,变压器可视为理想变压器。下列说法正确的是( )
A. 所用交流电的频率为 B. 所用交流电的周期为
C. 变压器的输入功率为 D. 变压器原、副线圈的匝数之比为55∶9
9. 如图,某同学做自感现象实验时,连接电路如图所示,其中L是自感系数较大、直流电阻不计的线圈,L1、L2是规格相同的灯泡,D是理想二极管,则( )
A. 闭合开关S,L1逐渐变亮,然后亮度不变
B. 闭合开关S,L1、L2都逐渐变亮,最后亮度相同
C. 断开开关S,L1逐渐变暗至熄灭,L2变亮后再与L1同时熄灭
D. 断开开关S,L1逐渐变暗至熄灭,L2一直不亮
10. 如图所示,空间中虚线上方存在垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场,虚线下方为无场区。时刻,半径为a的金属圆环在纸面内以M点为轴沿顺时针方向匀速转动。已知金属圆环转动的角速度为,电阻为R。下列说法正确的是( )
A. 金属圆环进入磁场区域的过程中,环内电流方向为顺时针
B. 感应电动势变化的周期为
C. 安培力的最大值为
D. 时间内,电流大小随时间变化关系为
第Ⅱ卷(非选择题,共54分)
三、实验题
11. 传感器在实际生活中应用得相当广泛,周小南在实验室测定某热敏电阻的阻值R随温度t变化的图像如图甲所示,现在用该热敏电阻制作的简易火灾自动报警器电路图如图乙所示。请回答以下问题:
(1)为使温度在升高到报警温度时,报警器响起,单刀双掷开关c应该接____________(选填“a”或“b”)。
(2)为实现温度升高到60℃时报警器响起的目的,该同学先把热敏电阻放入60℃的恒温水中,然后调节滑动变阻器的电阻,直到报警器响起。在闭合两开关,之前,该同学还应将滑动变阻器的滑片滑至最____________(选填“左端”或“右端”)。
(3)已知直流电源电动势V,内阻不计。若继电器线圈ed电阻忽略不计,流过继电器线圈的电流才会报警,欲使温度升高到60℃时报警器响起,则滑动变阻器接入电路的阻值应该是____________Ω。
12. 某学校的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律,在注射器中密封了一定质量的气体。
(1)下列实验操作中正确的是
A. 密封气体前,在柱塞上均匀涂抹润滑油
B. 推拉柱塞时,用手握住注射器气体部分
C. 实验时应快速移动柱塞
(2)甲同学在不同温度下进行了两次实验,得到的图像如图乙所示,由图可知一定质量的气体,在温度保持不变的条件下,压强与体积成_____________比(选填“正”或“反”)。进一步分析可知两次实验的温度大小关系为T1________________T2(选填“<”“=”或“>” )。
(3)若橡胶套内的气体不可忽略,乙同学在实验过程中移动柱塞,多次记录注射器上的体积刻度 V和气压计读数p,绘出的图像可能为 。
A. B.
C. D.
四、解答题
13. 如图所示,放在水平地面上的气缸由内筒和外筒构成,封闭一定质量的理想气体,外筒可滑动但不漏气,内筒厚度不计,横截面积为S。初始状态内部气体温度为,压强等于外部大气压,缓慢加热使内部气体升温,当温度升高到时,内筒对外筒的支持力刚好为零,继续缓慢升温,直至外筒上升的高度等于内筒高度的时停止升温。不计内、外筒之间的摩擦,重力加速度为g,求:
(1)外筒的质量;
(2)停止升温时内部气体的温度。
14. 如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨固定于倾角为的斜面上,在整个导轨平面内有垂直于导轨平面向上的匀强磁场。现将质量、电阻的金属棒ab从导轨某处静止释放,当棒ab沿导轨下滑的位移时达到最大速度。已知导轨宽度,磁感应强度,电阻、,导轨自身电阻不计。棒ab在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好,,重力加速度取。求:
(1)下滑过程中,棒ab上哪一端的电势高一些?
(2)棒ab能达到的最大速度的大小;
(3)棒ab加速过程中,ab棒产生的热量。(取三位有效数字)
15. 如图,PQ、MN是两条固定在水平面内间距的平行轨道,两轨道在、处各有一小段长度可以忽略的绝缘体,绝缘体两侧为金属导轨,金属导轨电阻不计。轨道左端连接一个的电阻,轨道的右端连接一个“恒流源”,使导体棒ab在、右侧时电流恒为,沿轨道MN建立x轴,O为坐标原点,在两轨道间存在垂直轨道平面向下的有界磁场,区域B随坐标x的变化规律为;区域为匀强磁场,磁感应强度大小。开始时,质量、长度、电阻的导体棒ab在外力作用下静止在,、右侧轨道光滑,ab棒与、左侧导轨间动摩擦因数。现撤去外力,发现ab棒沿轨道向左运动。重力加速度g取,求:
(1)撤掉外力瞬间ab棒中的电流方向和ab棒的加速度大小;
(2)撤掉外力后,ab棒由静止运动到处的速度大小;
(3)若ab棒最终停在处,其运动的总时间为多少。(已知:质量为m的物体做简谐运动时,回复力与物体偏离平衡位置的位移满足,且振动周期,结果可保留)
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石家庄市第一中学
2024级高二级部4月阶段检测物理学科试题
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。
1. 如图所示,矩形线圈PQRS位于通电长直导线附近,线圈与导线在同一平面内,线圈的两个边与导线平行。导线中电流i与时间t的关系有下图中的四种情况,则在这段时间内,线圈中一定不产生感应电流的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A.选项A中在这段时间内的电流恒定不变,产生的磁场不变,则通过线圈的磁通量不变,线圈中不产生感应电流,故A正确;
BCD.选项B、C、D中在这段时间内的电流均发生变化,产生的磁场发生变化,则通过线圈的磁通量发生变化,线圈中产生感应电流,故BCD错误。
故选A。
2. 如图1所示,竖直固定的螺线管线圈两端通过导线与一电阻相连,构成闭合回路。螺线管处于竖直方向的磁场中,磁感应强度B随时间t变化的关系如图2所示。磁场竖直向上为正方向,则通过电阻的电流,下列判断正确的是( )
A. 时刻电流最大 B. 时间内电流方向为a→b
C. 与时间内电流方向相反 D. 与时间内电流方向相同
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据法拉第电磁感应定律可得,
其中为图线的斜率,由图2可知,时刻图线的斜率为零,此时电流最小,为零,故A错误;
B.时间内磁场正方向增大,根据楞次定律“增反减同”可知,感应磁场向下,根据安培定则可知,电流方向为a→b,故B正确;
CD.时间内磁场正方向减小,根据楞次定律“增反减同”可知,感应磁场向上,根据安培定则可知,电流方向为b→a;同理,时间内磁场负方向增加,根据楞次定律“增反减同”可知,感应磁场向上,根据安培定则可知,电流方向为b→a,所以与时间内电流方向相同;与时间内电流方向相反,故CD错误。
故选B。
3. 杭州第19届亚运会赛场“氛围组”:让音乐激发共鸣传递梦想。氛围感拉满,用音乐助力运动员们的高光时刻。“氛围组”所使用的无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。在LC振荡电路中,某时刻线圈的磁场方向如图所示,且电容器上极板带正电,则下列说法正确的是( )
A. 电容器所带的电荷量正在逐渐增加 B. 电流方向沿a到b
C. 极板间的电场强度正在逐渐减小 D. 磁场能正在逐渐增加
【答案】A
【解析】
【详解】A.对螺线管应用右手螺旋定则可知,电流方向从b向a,流入电容器上极板,故电容器所带的电荷量正在逐渐增加,A正确;
B.电流方向从b向a,B错误;
C.因电容器所带的电荷量正在逐渐增加,则极板间的电场强度正在逐渐增强,C错误;
D.因极板间的电场强度正在逐渐增强,则电场能正在逐渐增加,根据能量守恒,磁场能正在逐渐减少,D错误。
故选A。
4. 如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为,和为完全相同的定值电阻,电压表为理想电表,原线圈两端加电压,则电压表的示数为( )
A. 300V B. 100V C. D. 50V
【答案】D
【解析】
【详解】由题知,原线圈电压的有效值为
根据理想变压器变压比
解得
又,所以电压表示数为50V,D正确.
故选D。
5. 一定质量的理想气体,状态变化过程如图中ABC图线所示,其中BC为一段双曲线。若将这一状态变化过程表示在下图中的p-T图像或V-T图像上,下列选项正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】AB.分析图像可知,为等压膨胀, 是等温压缩(反比例函数图像为双曲线),是等容降温,根据理想气体状态方程,可知p-T图像中为平行横轴的直线, 是平行纵轴的直线,是过原点的直线,选项A正确,B错误;。
CD .V-T图像中为过原点的直线, 是平行纵轴的直线,是平行横轴的直线,图像C的变化方向错误,故选项CD错误。
故选A。
6. 如图甲所示,用一根不可伸长的绝缘细绳将半径的半圆形金属框竖直悬挂在匀强磁场中。金属框的阻值,磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系图像如图乙所示,磁场的方向垂直金属框平面向里,金属框两端a、b处于同一水平线,则( )
A. 时,穿过金属框的磁通量大小为
B. 金属框产生的感应电动势大小为
C. 金属框产生的感应电流大小为
D. 内流过金属框某一横截面的电荷量为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图乙可知,时,磁感应强度
穿过金属框的磁通量大小
故A错误;
B.由图乙可知,磁感应强度的变化率大小为,
由法拉第电磁感应定律,故B错误;
C.金属框产生的感应电流大小为,故C错误;
D.内流过金属框某一横截面的电荷量为,故D正确。
故选D。
7. 如图所示,竖直平面内有两个同心圆,圆心为O,外圆半径为,内圆半径为l、两同心圆之间的环形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场;沿外圆固定一闭合金属线框,一长度为的粗细均匀的导体棒一端位于O点,另一端与线框接触良好;电阻和电容器并联,用两根线通过铜片分别与导体棒O端和线框连接。已知导体棒接入电路的阻值与电阻的阻值均为R,电容器的电容为C,线框电阻不计。导体棒绕O点以角速度ω逆时针方向匀速转动,电容器未被击穿,则电容器的上极板带电情况为( )
A. 带正电、电荷量为 B. 带负电、电荷量为
C. 带正电,电荷量为 D. 带负电,电荷量为
【答案】D
【解析】
【详解】由右手定则可知,导体棒绕O点逆时针方向转动时,产生由到的电流,相当于电源的负极,故电容器上极板带负电。又导体棒转动时产生的感应电动势
感应电流
电容器两端的电压
电容器的上极板所带电荷量
故选D。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。
8. 夜晚,公园的彩灯为公园营造温馨的氛围,供电示意图如图甲所示,三盏彩灯的额定电压均为,电阻均为,变压器原线圈所接电压随时间按正弦规律变化,如图乙所示。已知三盏彩灯正常发光,变压器可视为理想变压器。下列说法正确的是( )
A. 所用交流电的频率为 B. 所用交流电的周期为
C. 变压器的输入功率为 D. 变压器原、副线圈的匝数之比为55∶9
【答案】CD
【解析】
【详解】AB.由图像可知,所用交流电的周期为,频率为,AB错误;
C.变压器的输出功率为,则输入功率为,C正确;
D.变压器初级电压为,次级电压为,可得变压器原、副线圈的匝数之比为,D正确。
故选CD。
9. 如图,某同学做自感现象实验时,连接电路如图所示,其中L是自感系数较大、直流电阻不计的线圈,L1、L2是规格相同的灯泡,D是理想二极管,则( )
A. 闭合开关S,L1逐渐变亮,然后亮度不变
B. 闭合开关S,L1、L2都逐渐变亮,最后亮度相同
C. 断开开关S,L1逐渐变暗至熄灭,L2变亮后再与L1同时熄灭
D. 断开开关S,L1逐渐变暗至熄灭,L2一直不亮
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.闭合开关S,根据电流的方向可知,二极管D处于截止状态,故L2不亮,自感线圈产生自感电动势,阻碍L1中电流的变化,故L1逐渐变亮,最后稳定时亮度不变,故A正确,B错误;
CD.断开开关S,自感线圈产生自感电动势,阻碍L1中电流的变化,故L1逐渐变暗至熄灭,另外自感线圈与L1、L2、二极管D组成闭合回路,自感线圈相当于电源对回路供电,流过二极管D的电流由左向右,二极管D处于导通状态,故L2变亮后再与L1同时熄灭,故C正确,D错误。
故选AC。
10. 如图所示,空间中虚线上方存在垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场,虚线下方为无场区。时刻,半径为a的金属圆环在纸面内以M点为轴沿顺时针方向匀速转动。已知金属圆环转动的角速度为,电阻为R。下列说法正确的是( )
A. 金属圆环进入磁场区域的过程中,环内电流方向为顺时针
B. 感应电动势变化的周期为
C. 安培力的最大值为
D. 时间内,电流大小随时间变化关系为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.金属圆环进入磁场过程中磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流为顺时针,A正确。
B.感应电流的周期与金属圆环转动的周期相同为,B错误。
C.当金属圆环直径与虚线重合时,切割磁感线的有效长度最大,为,此时安培力最大,由,,,
解得,C正确。
D.金属圆环在时间内进入磁场,切割磁场的有效长度为与虚线重合的弦长L,由,,,,
解得,D正确。
故选ACD。
第Ⅱ卷(非选择题,共54分)
三、实验题
11. 传感器在实际生活中应用得相当广泛,周小南在实验室测定某热敏电阻的阻值R随温度t变化的图像如图甲所示,现在用该热敏电阻制作的简易火灾自动报警器电路图如图乙所示。请回答以下问题:
(1)为使温度在升高到报警温度时,报警器响起,单刀双掷开关c应该接____________(选填“a”或“b”)。
(2)为实现温度升高到60℃时报警器响起的目的,该同学先把热敏电阻放入60℃的恒温水中,然后调节滑动变阻器的电阻,直到报警器响起。在闭合两开关,之前,该同学还应将滑动变阻器的滑片滑至最____________(选填“左端”或“右端”)。
(3)已知直流电源电动势V,内阻不计。若继电器线圈ed电阻忽略不计,流过继电器线圈的电流才会报警,欲使温度升高到60℃时报警器响起,则滑动变阻器接入电路的阻值应该是____________Ω。
【答案】 ①. a ②. 左端 ③. 220
【解析】
【详解】(1)[1]由图甲可知,热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在温度升高的过程中图乙中电流增大,螺旋管的磁感应强度增大,铁片受到的作用力增大将向左移动,要使报警器响起,单刀双掷开关c应该接a;
(2)[2]在闭合开关前,应使滑动变阻器接入电路的阻值最大,即应将滑动变阻器的滑片滑至最左端;
(3)[3]由图甲可知,温度升高到60℃时热敏电阻的阻值为580,由闭合电路欧姆定律得
解得
12. 某学校的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律,在注射器中密封了一定质量的气体。
(1)下列实验操作中正确的是
A. 密封气体前,在柱塞上均匀涂抹润滑油
B. 推拉柱塞时,用手握住注射器气体部分
C. 实验时应快速移动柱塞
(2)甲同学在不同温度下进行了两次实验,得到的图像如图乙所示,由图可知一定质量的气体,在温度保持不变的条件下,压强与体积成_____________比(选填“正”或“反”)。进一步分析可知两次实验的温度大小关系为T1________________T2(选填“<”“=”或“>” )。
(3)若橡胶套内的气体不可忽略,乙同学在实验过程中移动柱塞,多次记录注射器上的体积刻度 V和气压计读数p,绘出的图像可能为 。
A. B.
C. D.
【答案】(1)A (2) ①. 反 ②. > (3)C
【解析】
【小问1详解】
A.密封气体前,在柱塞上均匀涂抹润滑油,可以防止漏气,A正确;
B.实验要保证封闭气体的温度不变,推拉活塞时,手不能握住注射器含有气体的部分,若手握着含有气体的部分,会造成温度变化,B错误;
C.急速推拉活塞,则可能造成漏气和等温条件的不满足,应缓慢推拉活塞,C错误。
故选A。
【小问2详解】
[1]根据图乙所示的图像是延长线经过原点的直线,可得成正比,则可知一定质量的气体,在温度保持不变的条件下,压强与体积成反比。
[2]由理想气体状态方程:,可知图像的斜率越大,温度越高,分析可知两次实验的温度大小关系为。
【小问3详解】
若橡胶套内的气体不可忽略,设其体积为,多次记录注射器上的体积刻度V和气压计读数p,由波义耳定律得,当增大时,即图像的斜率随增大而减小。
故选C。
四、解答题
13. 如图所示,放在水平地面上的气缸由内筒和外筒构成,封闭一定质量的理想气体,外筒可滑动但不漏气,内筒厚度不计,横截面积为S。初始状态内部气体温度为,压强等于外部大气压,缓慢加热使内部气体升温,当温度升高到时,内筒对外筒的支持力刚好为零,继续缓慢升温,直至外筒上升的高度等于内筒高度的时停止升温。不计内、外筒之间的摩擦,重力加速度为g,求:
(1)外筒的质量;
(2)停止升温时内部气体的温度。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
从初始状态到内筒对外筒的支持力刚好为零,气体经历等容过程,设此时气体的压强为,根据查理定律有
根据力的平衡条件有
联立可得
【小问2详解】
外筒被顶起后,气体经历等压过程,根据盖—吕萨克定律有
式中,
联立解得
14. 如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨固定于倾角为的斜面上,在整个导轨平面内有垂直于导轨平面向上的匀强磁场。现将质量、电阻的金属棒ab从导轨某处静止释放,当棒ab沿导轨下滑的位移时达到最大速度。已知导轨宽度,磁感应强度,电阻、,导轨自身电阻不计。棒ab在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好,,重力加速度取。求:
(1)下滑过程中,棒ab上哪一端的电势高一些?
(2)棒ab能达到的最大速度的大小;
(3)棒ab加速过程中,ab棒产生的热量。(取三位有效数字)
【答案】(1)a端 (2)
(3)1.69J
【解析】
【小问1详解】
根据右手定则,磁感线垂直导轨平面向上穿过手心,大拇指指向棒下滑方向,四指指向感应电流方向,即由指向。在电源内部电流从低电势流向高电势,故端电势高。
【小问2详解】
外电路电阻
回路总电阻
当棒受力平衡时速度最大,有
其中
联立解得
代入数据得
【小问3详解】
根据能量守恒定律,重力势能的减小量等于动能增加量与回路产生的总焦耳热之和,即
解得
ab棒产生的热量
15. 如图,PQ、MN是两条固定在水平面内间距的平行轨道,两轨道在、处各有一小段长度可以忽略的绝缘体,绝缘体两侧为金属导轨,金属导轨电阻不计。轨道左端连接一个的电阻,轨道的右端连接一个“恒流源”,使导体棒ab在、右侧时电流恒为,沿轨道MN建立x轴,O为坐标原点,在两轨道间存在垂直轨道平面向下的有界磁场,区域B随坐标x的变化规律为;区域为匀强磁场,磁感应强度大小。开始时,质量、长度、电阻的导体棒ab在外力作用下静止在,、右侧轨道光滑,ab棒与、左侧导轨间动摩擦因数。现撤去外力,发现ab棒沿轨道向左运动。重力加速度g取,求:
(1)撤掉外力瞬间ab棒中的电流方向和ab棒的加速度大小;
(2)撤掉外力后,ab棒由静止运动到处的速度大小;
(3)若ab棒最终停在处,其运动的总时间为多少。(已知:质量为m的物体做简谐运动时,回复力与物体偏离平衡位置的位移满足,且振动周期,结果可保留)
【答案】(1)电流的方向从b到a,
(2)
(3)(或)
【解析】
【小问1详解】
由题可知,ab棒沿轨道向左运动,即受到了向左的安培力作用,根据左手定则判断,电流的方向从b到a,对棒ab,由牛顿第二定律
解得
【小问2详解】
ab棒由静止运动到处,ab棒受安培力随位移线性变化,所以
对棒ab,从开始到过程,由动能定理
得
【小问3详解】
在区域中,棒受到的合力为
由简谐振动的性质可知棒ab以处为平衡位置作简谐振动,
周期为
则在区域中的运动时间为
在棒ab穿过左侧匀强磁场过程中
由动量定理
代入
解得
得
则全程总时间
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