精品解析:云南省泸西县第一中学2025-2026学年高三上学期期中考试物理试卷
2026-04-24
|
2份
|
26页
|
77人阅读
|
0人下载
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 云南省 |
| 地区(市) | 红河哈尼族彝族自治州 |
| 地区(区县) | 泸西县 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 5.13 MB |
| 发布时间 | 2026-04-24 |
| 更新时间 | 2026-04-29 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-04-24 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57511381.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
高三物理试卷
考试时间75分钟,满分100分
一、选择题(本题共10题,其中1-7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的,8-10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)
1. 中子活化分析法是用中子轰击待测样品,通过测定由核反应生成的放射性同位素衰变时产生的射线能量和强度,进行元素分析,分析过程中发生的反应有和。下列说法正确的是( )
A. 是电子
B. 和有相同的中子数
C. 属于核聚变
D. 属于衰变
2. 甲、乙两质点沿相同方向做直线运动,时,乙在甲前方8米处,两者的位移与时间的比值随时间变化的关系如图所示,则以下说法错误的是( )
A. 甲做匀加速运动的加速度大小为
B. 甲的初速度大小为
C. 相遇前两者的最大间距为
D. 时,两者相遇
3. 如图所示,质量m=2kg的均匀钢管一端支在粗糙水平地面上,另一端被竖直绳悬挂。钢管处于静止状态,此时与水平地面之间的夹角。已知钢管与水平地面之间的动摩擦因数=0.5,重力加速度。则地面对钢管的摩擦力大小为( )
A. B. 5N C. 10N D. 0N
4. 如图1所示,长为R且不可伸长的轻绳一端固定在O点,另一端系一小球,使小球在竖直面内做圆周运动。由于阻力的影响,小球每次通过最高点时速度大小不同。测量小球经过最高点时速度的大小v、绳子拉力的大小F,作出F与的关系图线如图2所示。下列说法中正确的是( )
A. 根据图线可以得出小球的质量
B. 根据图线可以得出重力加速度
C. 绳长不变,用质量更小的球做实验,得到的图线斜率更大
D. 用更长的绳做实验,得到的图线与横轴交点的位置不变
5. 一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程,由两个等容过程和两个等温过程组成,温度为温度为,关于该循环,下列判断正确的是( )
A. 过程,单位时间撞击单位面积器壁的分子数不变
B. 放出的热量等于吸收的热量
C. 整个过程,气体向外界放出热量
D. 气体分子在状态A时的平均动能大于在状态B时的平均动能
6. 位于坐标原点的质点从时刻开始沿轴做简谐运动。时,振动沿轴正方向传播到处、沿轴负方向传播到处,如图所示。此时,质点 的位移均为,质点位于正向最大位移处。下列说法正确的是( )
A. 波速大小为
B. 质点的起振方向沿轴正方向
C. 两质点的振动总是相反
D. 时,质点到达波峰
7. 某带电导体周围的电场线和等势面分布如图所示,相邻等势面之间的电势差相等,其中A、B、C三点分别位于电场中三个相邻等势面上,下列说法正确的是( )
A. A点处的电场强度大于B点处的电场强度
B. 沿电场线方向,B点附近的电势比A点附近的电势降落更快
C. 一带负电的试探电荷在A点的电势能小于在C点的电势能
D. 对同一试探电荷,由A点移到B点电场力做的功大于B点移到C点电场力做的功
8. 若宇航员在月球表面附近自高h处以初速度v₀水平抛出一个小球,测出小球的水平射程为L。已知月球半径为R,万有引力常量为G。则下列说法正确的是( )
A. 月球表面的重力加速度 B. 月球的质量
C. 月球的平均密度 D. 月球的第一宇宙速度
9. 线圈在匀强磁场中匀速转动可产生交变电流。如图甲所示,转轴位于线圈平面内,并与磁场方向垂直,线圈内阻为1Ω,电阻R的阻值为5Ω,电路中的电流随时间变化如图乙所示,则( )
A. 该交变电流的频率为5Hz B. 电压表的示数为
C. 时,电流表的示数为0 D. 时刻,线圈平面与磁场方向垂直
10. 如图,平面直角坐标系xOy内虚线CD上方存在匀强磁场和匀强电场,分界线OE、OF与x轴的夹角均为。时,一对质量为m、电荷量为q的正、负粒子从坐标原点O以大小为的速度沿y轴正方向射入磁场,正粒子通过坐标为的P点(图中未画出)进入电场,然后沿y轴负方向经y轴上的Q点射出电场,不计粒子重力和粒子间的相互作用力。则( )
A. 磁场的磁感应强度大小为
B. 电场的电场强度大小为
C. 在坐标为的位置,两粒子相遇
D. 在时,两粒子相遇
三、非选择题(本题共5小题,共54分)
11. 某同学利用如图甲的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台、打点计时器、交流电源、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的是_________
A. 秒表 B. 刻度尺 C. 天平
(2)先接通电源,再释放纸带,得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取四个点0、1、2、3,其中点0为纸带上打出的第一个点,测得点1、2、3到点0的距离分别为;已知当地重力加速度为g,重物的质量为m,交流电的周期为T,则打下点2时重物的速度大小为_________;若关系式_________成立(用题中的物理量表示),则从点0到点2的过程中,重物的机械能守恒。
12. 某实验小组通过实验描绘小灯泡的伏安特性曲线,并研究灯丝的导电特点。
(1)实验中用电流传感器代替电流表,请将图甲的电路图补充完整。___________
(2)滑动变阻器有:A.最大阻值和B.最大阻值两种规格。本实验应选___________(选填“A”或“B”)。
(3)某次测得的电流,电压,此状态下小灯泡电阻的测量值___________,测量值比真实值___________(选填“偏大”或“偏小”)。
(4)描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,可以得出灯丝材料的电阻率随温度的升高而变___________(选填“大”或“小”)。
(5)若小灯泡与的定值电阻并联,连接在、的电源正负极间,如图丙所示,则小灯泡实际消耗的功率为___________W。
13. 如图所示,正三角形ABC为一个三棱镜的横截面,在横截面内,一条单色光线以角从边的中点射入三棱镜,从边出射,出射光线与法线的夹角也为。已知
(1)求该棱镜的折射率;
(2)改变入射角,出射角也随之发生变化,试求出射光线与法线最小夹角的正弦值。
14. 某兴趣小组对一简易缓冲装置进行性能测试,该装置由轻弹簧和足够长的轻杆相连组成,轻杆可在墙壁上的槽内水平移动,如图所示。测试时,把小球A用轻绳悬挂于O点,在O点正下方的光滑水平面上静置一小物块B。拉起A至轻绳水平由静止释放,A摆到最低点时恰好与B发生正碰,碰后瞬间两者速度大小均为v=1.5m/s,A向左运动,B向右运动压缩弹簧,一段时间后使杆在槽内移动。已知A的质量mA=1kg,绳长L=0.45m,杆与槽间的最大静摩擦力fm=7.5N,滑动摩擦力等于最大静摩擦力,弹簧劲度系数k=75N/m,其弹性势能Ep与形变量x的关系式为,弹簧始终在弹性限度内,取重力加速度大小g=10m/s2,A与B碰撞后不再相碰,忽略空气阻力。求:
(1)A与B碰撞前瞬间A的速度大小;
(2)轻杆开始移动时B的加速度大小;
(3)B最终的速度大小。
15. 如图所示,电阻为2r、半径为R的单匝圆形导体线圈两端与导轨、相连,处于竖直向下磁场中,其磁感应强度B随时间t变化规律为:,其中、为已知量。、、是三根材质和粗细相同的匀质金属棒,的长度为3d、电阻为3r、质量为m。导轨与平行且间距为d,导轨与平行且间距为3d,和的长度相同且与、的夹角均为30°。区域Ⅰ和区域Ⅱ是两个相邻的边长均为L的正方形区域,区域Ⅰ中存在竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场。时间内,水平外力使棒在区域Ⅰ中某位置保持静止,且其两端分别与导轨与对齐。其余导体电阻均不计,导轨均固定于水平面内,不计一切摩擦。
(1)和内,分别比较棒两端的电势高低,并分别求使棒保持静止的水平外力F大小;
(2)在以后的某时刻,撤去右侧圆形磁场,若区域Ⅰ内的磁场在外力作用下全部从区域Ⅰ以速度匀速运动到区域Ⅱ时,导体棒速度恰好达到且恰好进入区域Ⅱ,该过程棒产生的焦耳热为Q,求金属棒与区域Ⅰ左边界的初始距离和该过程维持磁场匀速运动的外力做的功W;
(3)在(2)前提下,若磁场运动到区域Ⅱ时立刻停下,求导体棒运动到时的速度。
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$
高三物理试卷
考试时间75分钟,满分100分
一、选择题(本题共10题,其中1-7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的,8-10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)
1. 中子活化分析法是用中子轰击待测样品,通过测定由核反应生成的放射性同位素衰变时产生的射线能量和强度,进行元素分析,分析过程中发生的反应有和。下列说法正确的是( )
A. 是电子
B. 和有相同的中子数
C. 属于核聚变
D. 属于衰变
【答案】A
【解析】
【详解】A.对反应,根据质量数守恒定律和电荷数守恒定律,得X的质量数为0、电荷数为-1,即X是电子,A正确;
B.的中子数为,的中子数为,中子数不同,B错误;
C.核聚变是“轻核聚合成重核”(如氢核聚变成氦核),而是中子轰击钠核的人工核转变,不是核聚变,C错误;
D.α衰变是放出(氦核),此反应放出电子,属于β衰变,D错误;
故选A。
2. 甲、乙两质点沿相同方向做直线运动,时,乙在甲前方8米处,两者的位移与时间的比值随时间变化的关系如图所示,则以下说法错误的是( )
A. 甲做匀加速运动的加速度大小为
B. 甲的初速度大小为
C. 相遇前两者的最大间距为
D. 时,两者相遇
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由,得到
所以图像纵截距为,斜率为,由图像可知乙做匀速直线运动,;
甲做匀加速直线运动,
故AB正确,不符题意;
C.当两者速度相等时,相遇前间距最大,由
解得
内甲、乙的位移为,
所以最大间距
故C错误,符合题意;
D.若两者相遇,则有
即
解得
故D正确,不符题意。
故选D。
3. 如图所示,质量m=2kg的均匀钢管一端支在粗糙水平地面上,另一端被竖直绳悬挂。钢管处于静止状态,此时与水平地面之间的夹角。已知钢管与水平地面之间的动摩擦因数=0.5,重力加速度。则地面对钢管的摩擦力大小为( )
A. B. 5N C. 10N D. 0N
【答案】D
【解析】
【详解】对钢管受力分析,如图所示
若钢管受到地面的摩擦力,则钢管水平方向受力不平衡,钢管不可能处于静止状态,则地面对钢管左端的摩擦力大小为0,故选D。
4. 如图1所示,长为R且不可伸长的轻绳一端固定在O点,另一端系一小球,使小球在竖直面内做圆周运动。由于阻力的影响,小球每次通过最高点时速度大小不同。测量小球经过最高点时速度的大小v、绳子拉力的大小F,作出F与的关系图线如图2所示。下列说法中正确的是( )
A. 根据图线可以得出小球的质量
B. 根据图线可以得出重力加速度
C. 绳长不变,用质量更小的球做实验,得到的图线斜率更大
D. 用更长的绳做实验,得到的图线与横轴交点的位置不变
【答案】A
【解析】
【详解】AB. 根据牛顿第二定律可知
解得
由图像可知
可得小球的质量
由
可得重力加速度
选项A正确,B错误;
C. 图像的斜率为
则绳长不变,用质量更小的球做实验,得到的图线斜率更小,选项C错误;
D. 图线与横轴交点的位置
可得
则用更长的绳做实验,得到的图线与横轴交点的位置距离原点的距离变大,选项D错误。
故选A。
5. 一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程,由两个等容过程和两个等温过程组成,温度为温度为,关于该循环,下列判断正确的是( )
A. 过程,单位时间撞击单位面积器壁的分子数不变
B. 放出的热量等于吸收的热量
C. 整个过程,气体向外界放出热量
D. 气体分子在状态A时的平均动能大于在状态B时的平均动能
【答案】B
【解析】
【详解】AD.过程,温度不变,分子的平均动能不变,分子的平均速率也不变,因体积增大,则分子的数密度减小,所以单位时间撞击单位面积器壁的分子数减少,故AD错误;
B.和均为等容过程,对外界不做功,温度变化相同,即内能变化量的大小相等,由可知,放出的热量等于吸收的热量,故B正确;
C. 过程气体对外做功,过程外界对气体做功,但由于过程气体压强比过程大,所以过程气体对外做的功大于过程外界对气体做的功,由于过程和过程气体体积不变,所以整个过程气体对外做功,而气体又回到初始状态,内能不变,根据可知,气体从外界吸收热量,故C错误。
故选B。
6. 位于坐标原点的质点从时刻开始沿轴做简谐运动。时,振动沿轴正方向传播到处、沿轴负方向传播到处,如图所示。此时,质点 的位移均为,质点位于正向最大位移处。下列说法正确的是( )
A. 波速大小为
B. 质点的起振方向沿轴正方向
C. 两质点的振动总是相反
D. 时,质点到达波峰
【答案】A
【解析】
【详解】A.时,振动传播到处,根据波速公式
得,A正确;
B.波源起振方向与波前沿质点振动方向一致。用“上下坡法”判断处质点(波沿正方向传播),该质点在平衡位置,振动方向向下(轴负方向),因此质点起振方向沿轴负方向,B错误;
C.、的振动关系中振动“始终相反”的条件为两质点间距为半波长的奇数倍。由图可知,、的平衡位置间距不满足此条件,且时,两者振动方向均向正方向,方向相同,因此振动并非“总是相反”,C错误;
D.由波速和波长关系,周期
时,质点的位置从到
时间间隔
时间内,不可能到达波峰,D错误;
故选A。
7. 某带电导体周围的电场线和等势面分布如图所示,相邻等势面之间的电势差相等,其中A、B、C三点分别位于电场中三个相邻等势面上,下列说法正确的是( )
A. A点处的电场强度大于B点处的电场强度
B. 沿电场线方向,B点附近的电势比A点附近的电势降落更快
C. 一带负电的试探电荷在A点的电势能小于在C点的电势能
D. 对同一试探电荷,由A点移到B点电场力做的功大于B点移到C点电场力做的功
【答案】B
【解析】
【详解】A.等势面越密集,电场强度越大,则A点处的电场强度小于B点处的电场强度,故A错误;
B.沿电场线方向,B点附近的电势比A点附近的电势降落更快,故B正确;
C.负点电荷在电势低处的电势能更大,则在A点的电势能大于在C点的电势能,故C错误;
D.相邻等势面之间的电势差相等,则对同一试探电荷,由A点移到B点电场力做的功等于由B点移到C点电场力做的功,故D错误。
故选B。
8. 若宇航员在月球表面附近自高h处以初速度v₀水平抛出一个小球,测出小球的水平射程为L。已知月球半径为R,万有引力常量为G。则下列说法正确的是( )
A. 月球表面的重力加速度 B. 月球的质量
C. 月球的平均密度 D. 月球的第一宇宙速度
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据平抛运动规律有,
联立解得,故A错误;
B.在月球表面,万有引力等于重力,则有
解得,故B正确;
C.月球的平均密度为,故C错误;
D.因为万有引力提供向心力,有
解得,故D正确。
故选BD。
9. 线圈在匀强磁场中匀速转动可产生交变电流。如图甲所示,转轴位于线圈平面内,并与磁场方向垂直,线圈内阻为1Ω,电阻R的阻值为5Ω,电路中的电流随时间变化如图乙所示,则( )
A. 该交变电流的频率为5Hz B. 电压表的示数为
C. 时,电流表的示数为0 D. 时刻,线圈平面与磁场方向垂直
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由图乙可知,该交变电流的周期
则频率,故A正确;
B.由图乙可知,电流的最大值
则有效值
电压表测量的是电阻R两端的电压,则,故B错误;
C.电流表测量的是交变电流的有效值,其示数不随时间变化,始终为,故C错误;
D.时刻,电流为0,此时线圈处于中性面位置,即线圈平面与磁场方向垂直,故D正确。
故选AD。
10. 如图,平面直角坐标系xOy内虚线CD上方存在匀强磁场和匀强电场,分界线OE、OF与x轴的夹角均为。时,一对质量为m、电荷量为q的正、负粒子从坐标原点O以大小为的速度沿y轴正方向射入磁场,正粒子通过坐标为的P点(图中未画出)进入电场,然后沿y轴负方向经y轴上的Q点射出电场,不计粒子重力和粒子间的相互作用力。则( )
A. 磁场的磁感应强度大小为
B. 电场的电场强度大小为
C. 在坐标为的位置,两粒子相遇
D. 在时,两粒子相遇
【答案】AD
【解析】
【详解】A.根据已知做出两粒子轨迹如图
由几何关系可知
根据洛伦兹力提供向心力
解得
故A正确;
B.带正电粒子进入电厂后,水平方向做匀减速运动,根据牛顿第二定律
水平方向根据
联立解得
故B错误;
C.在电场中到Q点的时间
在电场中竖直方向做匀速运动,则下降的高度
粒子从O点下降的总高度
两粒子相遇的位置为,故C错误;
D.在磁场中运动的时间
两粒子相遇时间
故D正确。
故选AD。
三、非选择题(本题共5小题,共54分)
11. 某同学利用如图甲的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台、打点计时器、交流电源、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的是_________
A. 秒表 B. 刻度尺 C. 天平
(2)先接通电源,再释放纸带,得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取四个点0、1、2、3,其中点0为纸带上打出的第一个点,测得点1、2、3到点0的距离分别为;已知当地重力加速度为g,重物的质量为m,交流电的周期为T,则打下点2时重物的速度大小为_________;若关系式_________成立(用题中的物理量表示),则从点0到点2的过程中,重物的机械能守恒。
【答案】(1)B (2) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
实验需要测量纸带上点之间的距离来计算重物下落的高度和速度,因此必须使用刻度尺;而验证机械能守恒时,等式两边的质量可以约去,不需要测量重物质量,所以天平不需要;打点计时器本身能计时,则秒表也不需要。
故选B。
【小问2详解】
[1]点2的速度等于点1到点3之间的平均速度,则;
[2]从点0到点2的过程中,若机械能守恒,则有
两边同时消去质量m,得到关系式。
12. 某实验小组通过实验描绘小灯泡的伏安特性曲线,并研究灯丝的导电特点。
(1)实验中用电流传感器代替电流表,请将图甲的电路图补充完整。___________
(2)滑动变阻器有:A.最大阻值和B.最大阻值两种规格。本实验应选___________(选填“A”或“B”)。
(3)某次测得的电流,电压,此状态下小灯泡电阻的测量值___________,测量值比真实值___________(选填“偏大”或“偏小”)。
(4)描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,可以得出灯丝材料的电阻率随温度的升高而变___________(选填“大”或“小”)。
(5)若小灯泡与的定值电阻并联,连接在、的电源正负极间,如图丙所示,则小灯泡实际消耗的功率为___________W。
【答案】(1) (2)A
(3) ①. 0.75 ②. 偏小
(4)大 (5)0.72
【解析】
【小问1详解】
实验中需要电压的测量范围较大,故选分压法。
【小问2详解】
因为实验选用的是分压法,所以滑动变阻器应选A
【小问3详解】
[1] [2]根据欧姆定律
由于电压表内阻的影响,实际电流小于,测量值比真实值偏小。
【小问4详解】
小灯泡的电压增大时,由功率表达式可知,小灯泡的功率增大,温度升高,小灯泡的伏安特性曲线中随电压的增大,小灯泡瞬间的坐标点与坐标原点的连线斜率增大,即小灯泡电阻增大,即灯丝材料的电阻随温度的升高而变大,又有电阻的决定式得,灯丝材料的电阻率随温度的升高而变大。
【小问5详解】
设灯泡两端的电压为,通过灯泡的电流为,由闭合电路欧姆定律得
上式整理可得
该电路的等效电路为等效电源电动势
等效内阻
在图乙上面做等效电源的外电路电压与电流的关系图像
图中交点代表的是小灯泡两端的实际电压和电流,有图可得实际功率
13. 如图所示,正三角形ABC为一个三棱镜的横截面,在横截面内,一条单色光线以角从边的中点射入三棱镜,从边出射,出射光线与法线的夹角也为。已知
(1)求该棱镜的折射率;
(2)改变入射角,出射角也随之发生变化,试求出射光线与法线最小夹角的正弦值。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
设光在三棱镜中的折射角为,根据几何关系可知
则根据折射定律有
解得
【小问2详解】
当入射光线与法线的夹角接近时,出射光线与法线夹角最小根据折射定律有
可得
由几何关系得
根据折射定律有
得
14. 某兴趣小组对一简易缓冲装置进行性能测试,该装置由轻弹簧和足够长的轻杆相连组成,轻杆可在墙壁上的槽内水平移动,如图所示。测试时,把小球A用轻绳悬挂于O点,在O点正下方的光滑水平面上静置一小物块B。拉起A至轻绳水平由静止释放,A摆到最低点时恰好与B发生正碰,碰后瞬间两者速度大小均为v=1.5m/s,A向左运动,B向右运动压缩弹簧,一段时间后使杆在槽内移动。已知A的质量mA=1kg,绳长L=0.45m,杆与槽间的最大静摩擦力fm=7.5N,滑动摩擦力等于最大静摩擦力,弹簧劲度系数k=75N/m,其弹性势能Ep与形变量x的关系式为,弹簧始终在弹性限度内,取重力加速度大小g=10m/s2,A与B碰撞后不再相碰,忽略空气阻力。求:
(1)A与B碰撞前瞬间A的速度大小;
(2)轻杆开始移动时B的加速度大小;
(3)B最终的速度大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设A与B碰撞前瞬间A的速度大小为,根据动能定理有
解得
【小问2详解】
A与B碰撞时,动量守恒,取向右方向为正方向
由题意可知,当弹簧弹力等于杆的最大静摩擦力时,杆开始移动,即
对物块B,根据牛顿第二定律
联立,解得
【小问3详解】
当轻杆开始运动时,有
由于杆的质量不计,弹簧弹力始终等于滑动摩擦力,杆开始运动后,物块B将做匀减速直线运动,B的速度减为0后,弹簧又将逐渐恢复原长,此时压缩的弹性势能转化为B的动能,设最终B的速度大小为,则
联立,解得
15. 如图所示,电阻为2r、半径为R的单匝圆形导体线圈两端与导轨、相连,处于竖直向下磁场中,其磁感应强度B随时间t变化规律为:,其中、为已知量。、、是三根材质和粗细相同的匀质金属棒,的长度为3d、电阻为3r、质量为m。导轨与平行且间距为d,导轨与平行且间距为3d,和的长度相同且与、的夹角均为30°。区域Ⅰ和区域Ⅱ是两个相邻的边长均为L的正方形区域,区域Ⅰ中存在竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场。时间内,水平外力使棒在区域Ⅰ中某位置保持静止,且其两端分别与导轨与对齐。其余导体电阻均不计,导轨均固定于水平面内,不计一切摩擦。
(1)和内,分别比较棒两端的电势高低,并分别求使棒保持静止的水平外力F大小;
(2)在以后的某时刻,撤去右侧圆形磁场,若区域Ⅰ内的磁场在外力作用下全部从区域Ⅰ以速度匀速运动到区域Ⅱ时,导体棒速度恰好达到且恰好进入区域Ⅱ,该过程棒产生的焦耳热为Q,求金属棒与区域Ⅰ左边界的初始距离和该过程维持磁场匀速运动的外力做的功W;
(3)在(2)前提下,若磁场运动到区域Ⅱ时立刻停下,求导体棒运动到时的速度。
【答案】(1)见解析;(2) ;;(3)
【解析】
【详解】(1)根据楞次定律和安培定则可知,在内,CD中的电流由C到D,即
感应电动势为
感应电流为
则外力
在,匝圆形导体线圈内磁通量不变,则回路电动势、电流为零,C、D两点的电势相等,故外力
(2)棒向左加速过程中,感应电动势的平均值为
感应电流的平均值为
安培力的平均值为
由动量定理得
联立可得
由串联电路的特点可知,电路中产生的总热量为
由功能关系和能量守恒得
(3)从磁场区域Ⅱ右边界向左运动距离x时,回路中棒的长度为
回路中总电阻为
回路中电流为
棒所受安培力为
棒从磁场区域Ⅱ右边界运动到过程,由动量定理得
即
其中
所以
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$
相关资源
由于学科网是一个信息分享及获取的平台,不确保部分用户上传资料的 来源及知识产权归属。如您发现相关资料侵犯您的合法权益,请联系学科网,我们核实后将及时进行处理。