精品解析：江苏省清江中学2025-2026学年高二下学期期中考试物理试卷

江苏省清江中学2025-2026学年度第二学期期中考试 高二物理试卷 时间：75分钟   满分：100分 一、单选题：本大题共10题，每题4分，计40分。 1. 下列说法正确的是（　　） A. 一定质量的的水结成的冰，分子势能减小 B. 布朗运动就是悬浮在液体中的微粒的分子的运动 C. 用气体的摩尔体积除以阿伏加德罗常数，就是气体分子的体积 D. 压缩气体时气体会抗拒压缩是由于此时气体分子间作用力表现为斥力的缘故 2. 演示自感现象的实验电路如图所示，、为两个完全相同的灯泡，调节变阻器，使电路稳定时灯比灯亮，然后断开开关，则（　　） A. 灯泡立即熄灭 B. 灯泡先更亮一下再熄灭 C. 灯泡立即熄灭 D. 灯泡先更亮一下再熄灭 3. 振荡电路在测量、自动控制、无线电通信等领域有广泛应用。如图所示的振荡电路，某时刻线圈中磁场方向向下，则下列说法正确的是（　　） A. 若电容器上极板带正电，则电容器正在充电 B. 若电容器下极板带正电，则线圈中的电流正在增大 C. 若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在增大 D. 若磁场正在增强，则电容器两极板间的电场强度正在增大 4. 分子固定在轴上的点，分子由较远处只在分子力的作用下沿轴负方向运动，其分子势能随两分子距离的变化规律如图所示。下列说法中正确的是（　　） A. 分子在处，两分子间的作用力最大 B. 分子在处，两分子间的作用力为零 C. 分子在处的速度最大 D. 分子在处的速度最大 5. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，电流表和电压表均为理想交流电表。已知交流电源电压瞬时值表达式为。下列说法中正确的是（　　） A. 电压表的示数为22V B. 通过滑动变阻器的交流电的频率为100Hz C. 若将滑动变阻器的滑片上移，则消耗的功率变大 D. 若将滑动变阻器的滑片上移，则电压表的示数变大 6. 远距离输电的原理图如图所示，发电机的输出功率为P，输电线上损失的功率为P线，变压器均为理想变压器，下列关系式正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，MN和PQ是两根相互平行、竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计。ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆，金属杆具有一定的质量和电阻。开始时，将开关S断开，让杆ab由静止开始自由下落，过段时间后，再将S闭合。从S刚闭合开始，金属杆可能（　　） A. 做加速度不变的减速运动 B. 做加速度变大的减速运动 C. 做加速度变大的加速运动 D. 做加速度变小的加速运动 8. 下列有关电磁波、电磁阻尼和电磁驱动现象的说法正确的是（　　） A. 甲图中，同时减少线圈的匝数和电容器的电容，可以接收到更高频率的电磁波 B. 乙图中，电磁波是横波，在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且和方向均与波的传播方向平行 C. 丙图中，当匀速转动手柄时，铝框将跟随磁铁同向并同速转动 D. 丁图中，磁铁在无裂缝的铝管中下落比有裂缝的铝管中下落快 9. 汽缸内封闭有一定质量的气体，在某次压缩过程中，缸内气体的温度从T1迅速升高至T2。下列各图中，纵坐标f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，图线I、Ⅱ分别为缸内气体在T1、T2两种温度下的分子速率分布曲线，其中正确的是（　　） A. B. C. D. 10. 如图所示，两平行光滑导轨固定在绝缘的水平桌面上，导轨所在平面存在着竖直向下的匀强磁场，一导体棒垂直放在导轨上。导轨、开关S，电容器及导体棒构成回路，电容器两极板已分别带了等量异种电荷。在闭合开关的同时，使导体棒获得向右的瞬时速度，导体棒在运动过程中，始终与导轨垂直且与导轨接触良好，此后关于该棒的速度、加速度、通过的电流随时间变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 二、实验题：本大题共2小题，共15分。 11. 某实验小组利用如图所示的实验器材，探究影响感应电流方向的因素。 （1）两个并联的发光二极管与线圈相连，当强磁铁的极靠近线圈时，________发光；（选填“”或“”） （2）当强磁铁的极远离线圈时，图中两点的电势高低关系为________。（选填“”“”或“”） 12. 某实验小组在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。 （1）关于实验操作，下列说法正确的是（　　） A. 爽身粉不能撒太多，否则油膜不能充分展开 B. 将油酸酒精溶液滴入水中后应立即描绘油膜轮廓 C. 向水面滴入油酸酒精溶液时，滴管应尽量离水面远一些 D. 实验中，酒精的作用是使油酸和爽身粉之间形成清晰的边界轮廓 （2）（多选）实验中，计算出的分子直径偏大，可能是由于（　　） A. 计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格 B. 将油酸酒精溶液的体积直接作为纯油酸的体积进行计算 C. 配制好的油酸酒精溶液滴入水槽之前在空气中搁置了较长时间 D. 计算每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL油酸酒精溶液的滴数多记了若干滴 （3）利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为的一滴纯油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为，这种油的密度为，摩尔质量为，则阿伏加德罗常数可表示为________（用所给物理量的符号表示） 三、计算题：本大题共4小题，共45分。 13. 已知体积为的气泡内某种气体的密度为，摩尔质量为，阿伏加德罗常数为。 （1）求该气泡内气体分子个数； （2）取气体分子的平均直径为，若气泡内的气体能完全变为液体，求该液体的密度。 14. 如图甲所示，匝数的圆形导体线圈面积，电阻，线圈的两端与一个的电阻连接。线圈中存在面积的圆形匀强磁场区域，磁场区域圆心与线圈圆心重合。选垂直于线圈平面向外为正方向，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示。求： （1）内间的电压； （2）内线圈中电流的有效值。 15. 如图所示为一台小型发电机构造示意图，图示时刻线圈平面和磁感线平行。线圈匝数为，电阻为，理想电压表与外接电阻并联。当线圈绕轴以角速度匀速转动时，电压表的示数为。求： （1）穿过线圈的磁通量的最大值； （2）线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻的电荷量； （3）线圈转动一圈，发电机提供的电能。 16. 如图甲所示，在竖直平面内有一宽度为的匀强磁场区域，其上下边界水平，磁场的方向垂直竖直平面向里，磁感应强度大小为。从时开始，一质量为的单匝正方形闭合金属框在竖直向上的恒力作用下，从静止开始向上运动，边刚进入磁场时，速度大小为；当线框的边离开磁场时马上撤去恒力，此时线框恰与挡板碰撞，速度立刻减为0，碰撞时间忽略不计。线框下落完全离开磁场时的速度大小为，线框上升和下落的过程中速度大小与时间的关系如图乙所示，图中和均为已知。已知线框的边长为、总电阻为，在整个运动过程中线框平面始终在该竖直平面内，且边保持水平，重力加速度为，求： （1）上升过程中，线框所受恒力的大小； （2）整个运动过程中，线框产生的焦耳热； （3）从时开始到线框向下运动至完全离开磁场的时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 江苏省清江中学2025-2026学年度第二学期期中考试 高二物理试卷 时间：75分钟   满分：100分 一、单选题：本大题共10题，每题4分，计40分。 1. 下列说法正确的是（　　） A. 一定质量的的水结成的冰，分子势能减小 B. 布朗运动就是悬浮在液体中的微粒的分子的运动 C. 用气体的摩尔体积除以阿伏加德罗常数，就是气体分子的体积 D. 压缩气体时气体会抗拒压缩是由于此时气体分子间作用力表现为斥力的缘故 【答案】A 【解析】 【详解】A．一定质量0℃的水结成0℃的冰时温度不变，分子平均动能不变；该过程向外放热，内能减小，而内能为分子动能与分子势能之和，因此分子势能减小，故A正确； B．布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的宏观运动，是液体分子无规则运动的反映，并非微粒本身的分子的运动，故B错误； C．气体分子间距远大于分子本身直径，气体的摩尔体积除以阿伏加德罗常数得到的是每个气体分子占据的平均空间，不是气体分子本身的体积，故C错误； D．通常状态下气体分子间距较大，分子间作用力近似为零，压缩气体时气体抗拒压缩是气体压强的宏观表现，并非分子间斥力的作用，故D错误。 2. 演示自感现象的实验电路如图所示，、为两个完全相同的灯泡，调节变阻器，使电路稳定时灯比灯亮，然后断开开关，则（　　） A. 灯泡立即熄灭 B. 灯泡先更亮一下再熄灭 C. 灯泡立即熄灭 D. 灯泡先更亮一下再熄灭 【答案】D 【解析】 【详解】电路稳定时灯比灯亮，可知所在支路的电流大于所在支路的电流；断开开关，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小，且与、、变阻器构成回路，则灯泡慢慢熄灭，灯泡先更亮一下再熄灭。 故选D。 3. 振荡电路在测量、自动控制、无线电通信等领域有广泛应用。如图所示的振荡电路，某时刻线圈中磁场方向向下，则下列说法正确的是（　　） A. 若电容器上极板带正电，则电容器正在充电 B. 若电容器下极板带正电，则线圈中的电流正在增大 C. 若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在增大 D. 若磁场正在增强，则电容器两极板间的电场强度正在增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据图中磁场方向，由安培定则可知，图中电流方向为逆时针方向，电子定向移动方向为逆时针方向，若电容器上极板带正电，则上极板得电子，上极板电荷量减小，可知，电容器正在放电，故A错误； B．结合上述可知，若电容器下极板带正电，则上极板带负电，上极板所带电荷量增大，电容器处于充电过程，则线圈中的电流正在减小，故B错误； C．若磁场正在减弱，则线圈中电流在减小，电流随时间的变化率的绝对值在增大，可知，线圈的自感电动势正在增大，故C正确； D．若磁场正在增强，则磁场能增大，电场能减小，即电容器极板所带电荷量在减小，可知，电容器两极板间的电场强度正在减小，故D错误。 故选C。 4. 分子固定在轴上的点，分子由较远处只在分子力的作用下沿轴负方向运动，其分子势能随两分子距离的变化规律如图所示。下列说法中正确的是（　　） A. 分子在处，两分子间的作用力最大 B. 分子在处，两分子间的作用力为零 C. 分子在处的速度最大 D. 分子在处的速度最大 【答案】C 【解析】 【详解】由图可知，分子在处，分子势能最小，分子动能最大，可知分子运动到过程，分子力表现为引力，对分子做正功；从到过程，分子势能增大，分子动能减小，分子力表现为斥力，对分子做负功；故分子在处，处于平衡位置，两分子间的作用力为零，分子在处的速度最大。 故选C。 5. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，电流表和电压表均为理想交流电表。已知交流电源电压瞬时值表达式为。下列说法中正确的是（　　） A. 电压表的示数为22V B. 通过滑动变阻器的交流电的频率为100Hz C. 若将滑动变阻器的滑片上移，则消耗的功率变大 D. 若将滑动变阻器的滑片上移，则电压表的示数变大 【答案】D 【解析】 【详解】A． 交流电源的有效值为，但原线圈与串联，总电压被​分压，因此原线圈电压 根据理想变压器变压比 得副线圈电压（电压表示数），故A错误； B．由瞬时值表达式得交流电频率 变压器不改变交流电频率，因此副边交流电频率也为，故B错误。 C．滑动变阻器滑片上移，接入电阻增大，副线圈总电阻增大。将副线圈电阻等效到原线圈，则由等效电阻 知等效电阻也增大，原边总电阻增大，则由原线圈电流 ​知减小。又由的功率​ 因此​功率变小，故C错误。 D．由原线圈电压 因减小，因此​增大，根据变压比 知也增大，即电压表示数变大，故D正确。 故选D。 6. 远距离输电的原理图如图所示，发电机的输出功率为P，输电线上损失的功率为P线，变压器均为理想变压器，下列关系式正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据电压与匝数的关系有 故A错误； B．输电线路上损耗的电压 根据输电线上电压的关系有 解得 故B错误； C．输电线上损耗的功率 结合上述解得 故C错误； D．发电机输出的功率为 故D正确。 故选D。 7. 如图所示，MN和PQ是两根相互平行、竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计。ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆，金属杆具有一定的质量和电阻。开始时，将开关S断开，让杆ab由静止开始自由下落，过段时间后，再将S闭合。从S刚闭合开始，金属杆可能（　　） A. 做加速度不变的减速运动 B. 做加速度变大的减速运动 C. 做加速度变大的加速运动 D. 做加速度变小的加速运动 【答案】D 【解析】 【详解】设开关S闭合瞬间，金属杆速度为，根据公式则有 ，， 解得竖直向上的安培力表达式为 若，则金属杆一直做匀速直线运动，速度始终不变，加速度为0； AB．若，则有 可知金属杆先做加速度减小的减速运动，最后做匀速直线运动，故AB错误； CD．若，则有 可知金属杆先做加速度减小的加速运动，最后做匀速直线运动，故C错误，D正确。 故选D。 8. 下列有关电磁波、电磁阻尼和电磁驱动现象的说法正确的是（　　） A. 甲图中，同时减少线圈的匝数和电容器的电容，可以接收到更高频率的电磁波 B. 乙图中，电磁波是横波，在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且和方向均与波的传播方向平行 C. 丙图中，当匀速转动手柄时，铝框将跟随磁铁同向并同速转动 D. 丁图中，磁铁在无裂缝的铝管中下落比有裂缝的铝管中下落快 【答案】A 【解析】 【详解】A．甲图中，根据可知，同时减少线圈的匝数和电容器的电容，可以接收到更高频率的电磁波，故A正确； B．乙图中，电磁波是横波，在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且和方向均与波的传播方向垂直，故B错误； C．丙图中，当匀速转动手柄时，根据楞次定律可知铝框将跟随磁铁同向转动，但比磁铁转的慢，故C错误； D．丁图中，磁铁下落过程中，在无裂缝的铝管中产生的涡流比在有裂缝的铝管中产生的涡流大，则在无裂缝的铝管中受到的阻力更大，磁铁在无裂缝的铝管中下落比有裂缝的铝管中下落慢，故D错误。 故选A。 9. 汽缸内封闭有一定质量的气体，在某次压缩过程中，缸内气体的温度从T1迅速升高至T2。下列各图中，纵坐标f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，图线I、Ⅱ分别为缸内气体在T1、T2两种温度下的分子速率分布曲线，其中正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】温度越高，分子平均动能越大，图像的峰值越靠右，两图线与横轴所围面积相等。 故选A。 10. 如图所示，两平行光滑导轨固定在绝缘的水平桌面上，导轨所在平面存在着竖直向下的匀强磁场，一导体棒垂直放在导轨上。导轨、开关S，电容器及导体棒构成回路，电容器两极板已分别带了等量异种电荷。在闭合开关的同时，使导体棒获得向右的瞬时速度，导体棒在运动过程中，始终与导轨垂直且与导轨接触良好，此后关于该棒的速度、加速度、通过的电流随时间变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】BC．电容器两极板已分别带了等量异种电荷，若两极板之间电压，此时回路中总电动势为0，回路中电流为0，导体棒所受安培力为0，导体棒向右做匀速直线运动，此过程图像为一条平行于时间轴的直线； 当开始两极板之间电压，回路中电流方向为逆时针方向，导体棒所受安培力向左，导体棒做加速度减小的减速直线运动，当导体棒切割磁感线的电动势大小等于电容器两极板之间电压大小时，回路总电动势为0，回路中电流为0，导体棒向右做匀速直线运动，即导体棒速度不可能减为0，此过程图像开始的斜率逐渐减小，后来图像为一条平行于时间轴的直线； 当开始两极板之间电压，回路中电流方向为顺时针方向，导体棒所受安培力向右，导体棒做加速度减小的加速直线运动，当导体棒切割磁感线的电动势大小等于电容器两极板之间电压大小时，回路总电动势为0，回路中电流为0，导体棒向右做匀速直线运动，此过程图像开始的斜率逐渐减小，后来图像为一条平行于时间轴的直线，故BC错误； D．结合上述可知，若两极板之间电压，此时回路中总电动势为0，回路中电流为0； 当开始两极板之间电压，回路中电流方向为逆时针方向，回路中有充电电流，电流开始减小，稳定时，电流为0，由于，结合上述可知，图像的斜率逐渐减小； 当开始两极板之间电压，回路中电流方向为顺时针方向，回路中有放电电流，电流开始减小，稳定时，电流为0，由于，结合上述可知，图像的斜率逐渐减小，故D错误； A．结合上述可知，若两极板之间电压，此时回路中总电动势为0，回路中电流为0，导体棒加速度为0； 当开始两极板之间电压，导体棒做加速度减小的减速直线运动，当导体棒切割磁感线的电动势大小等于电容器两极板之间电压大小时，加速度为0，导体棒向右做匀速直线运动； 当开始两极板之间电压，导体棒做加速度减小的加速直线运动，当导体棒切割磁感线的电动势大小等于电容器两极板之间电压大小时，加速度为0，导体棒向右做匀速直线运动，故A正确。 故选A。 二、实验题：本大题共2小题，共15分。 11. 某实验小组利用如图所示的实验器材，探究影响感应电流方向的因素。 （1）两个并联的发光二极管与线圈相连，当强磁铁的极靠近线圈时，________发光；（选填“”或“”） （2）当强磁铁的极远离线圈时，图中两点的电势高低关系为________。（选填“”“”或“”） 【答案】（1） （2）＜ 【解析】 【小问1详解】 磁铁N极靠近线圈，线圈内原磁场方向向右且磁通量增加。根据楞次定律，感应电流产生的磁场要阻碍磁通量增加，因此感应磁场方向向左。用右手螺旋定则判断：线圈中感应电流方向（从线圈外部看）是从b流向a，因此线圈的a端电势高，b端电势低。 二极管的特性是正向导通，此时电流从a流向b，只有D1的导通方向与电流方向一致，因此D1发光。 【小问2详解】 磁铁N极远离线圈，线圈内原磁场方向向右且磁通量减少。根据楞次定律，感应电流产生的磁场要阻碍磁通量减少，因此感应磁场方向向右。用右手螺旋定则判断：线圈中感应电流方向（从线圈外部看）是从a流向b，因此线圈的b端电势高，a端电势低。所以a、b两点的电势关系为。 12. 某实验小组在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。 （1）关于实验操作，下列说法正确的是（　　） A. 爽身粉不能撒太多，否则油膜不能充分展开 B. 将油酸酒精溶液滴入水中后应立即描绘油膜轮廓 C. 向水面滴入油酸酒精溶液时，滴管应尽量离水面远一些 D. 实验中，酒精的作用是使油酸和爽身粉之间形成清晰的边界轮廓 （2）（多选）实验中，计算出的分子直径偏大，可能是由于（　　） A. 计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格 B. 将油酸酒精溶液的体积直接作为纯油酸的体积进行计算 C. 配制好的油酸酒精溶液滴入水槽之前在空气中搁置了较长时间 D. 计算每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL油酸酒精溶液的滴数多记了若干滴 （3）利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为的一滴纯油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为，这种油的密度为，摩尔质量为，则阿伏加德罗常数可表示为________（用所给物理量的符号表示） 【答案】（1）A （2）AB （3） 【解析】 【小问1详解】 A．爽身粉撒太多会增大油膜扩散阻力，导致油膜无法充分展开，A正确； B．滴入油酸酒精溶液后需等待酒精挥发、油膜形状稳定后再描绘轮廓，立即描绘会导致面积测量偏小，B错误； C．滴管应尽量靠近水面滴入溶液，防止溶液溅起带来测量误差，C错误； D．酒精的作用是稀释油酸，滴入水中后快速挥发以保证油膜为纯油酸单分子层，爽身粉才是用来形成清晰边界的，D错误。 故选A。 【小问2详解】 分子直径计算公式为，d偏大的原因是纯油酸体积计算偏大或油膜面积计算偏小。 A．舍去所有不足1格的方格，会导致测得的油膜面积S偏小，d偏大，A正确。 B．将油酸酒精溶液体积直接作为纯油酸体积，会导致计算偏大，d偏大，B正确。 C．溶液搁置较长时间后酒精挥发，实际每滴溶液中纯油酸含量高于理论值，计算时仍按原浓度算，会导致计算偏小，d偏小，C错误。 D．1mL溶液的滴数多记，会导致计算得到的每滴溶液体积偏小，对应纯油酸体积偏小，d偏小，D错误。 故选AB。 【小问3详解】 单分子油膜的厚度等于油酸分子直径，得 将油酸分子视为球体，单个分子体积 油酸的摩尔体积 阿伏加德罗常数为摩尔体积与单个分子体积的比值，代入得 三、计算题：本大题共4小题，共45分。 13. 已知体积为的气泡内某种气体的密度为，摩尔质量为，阿伏加德罗常数为。 （1）求该气泡内气体分子个数； （2）取气体分子的平均直径为，若气泡内的气体能完全变为液体，求该液体的密度。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 气泡内气体总质量  气体的物质的量  分子总个数 【小问2详解】 物态变化质量守恒， 将分子视为球体，单个分子体积  气体液化后分子数不变，液体总体积等于所有分子体积之和  液体质量等于原气体质量 由密度公式 代入化简得 14. 如图甲所示，匝数的圆形导体线圈面积，电阻，线圈的两端与一个的电阻连接。线圈中存在面积的圆形匀强磁场区域，磁场区域圆心与线圈圆心重合。选垂直于线圈平面向外为正方向，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示。求： （1）内间的电压； （2）内线圈中电流的有效值。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据法拉第电磁感应定律，0~4s内线圈的感应电动势为  由图乙得 代入解得 电路中感应电流大小为 根据楞次定律：磁场向外均匀增强，感应电流的磁场向里，因此线圈中感应电流为顺时针方向；线圈作为电源，内部电流从低电势流向高电势，因此端电势高于端，路端电压  【小问2详解】 同理得感应电动势 感应电流大小  根据电流有效值的定义，设电流有效值为，总时间，则  解得  15. 如图所示为一台小型发电机构造示意图，图示时刻线圈平面和磁感线平行。线圈匝数为，电阻为，理想电压表与外接电阻并联。当线圈绕轴以角速度匀速转动时，电压表的示数为。求： （1）穿过线圈的磁通量的最大值； （2）线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻的电荷量； （3）线圈转动一圈，发电机提供的电能。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【分析】 【小问1详解】 电压表的示数为路端电压有效值，电路电流有效值  根据闭合电路欧姆定律，感应电动势有效值 感应电动势最大值 且  联立得  【小问2详解】 由法拉第电磁感应定律可得 由闭合电路欧姆定律得​ 则电荷量 整理得 从图示位置转，磁通量变化 代入​化简得 【小问3详解】 线圈转动周期 ​ 发电机提供的电能等于电路消耗的总电能 代入、、 化简得  【点睛】 16. 如图甲所示，在竖直平面内有一宽度为的匀强磁场区域，其上下边界水平，磁场的方向垂直竖直平面向里，磁感应强度大小为。从时开始，一质量为的单匝正方形闭合金属框在竖直向上的恒力作用下，从静止开始向上运动，边刚进入磁场时，速度大小为；当线框的边离开磁场时马上撤去恒力，此时线框恰与挡板碰撞，速度立刻减为0，碰撞时间忽略不计。线框下落完全离开磁场时的速度大小为，线框上升和下落的过程中速度大小与时间的关系如图乙所示，图中和均为已知。已知线框的边长为、总电阻为，在整个运动过程中线框平面始终在该竖直平面内，且边保持水平，重力加速度为，求： （1）上升过程中，线框所受恒力的大小； （2）整个运动过程中，线框产生的焦耳热； （3）从时开始到线框向下运动至完全离开磁场的时间。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由图乙可知，线框进入磁场前做匀加速直线运动，进入磁场时速度为，且进入磁场过程速度保持不变（匀速运动）。 进入磁场时，线框受到的安培力 匀速运动时受力平衡 联立得 【小问2详解】 上升通过磁场过程中，有， 联立可得 下落通过磁场的过程中，有 解得 则整个运动过程中，线框产生的焦耳热为 【小问3详解】 从静止到边进入磁场的过程中，有， 联立解得 在线框上升通过磁场过程中，有 解得 下落通过磁场的过程中，对其中任一阶段有 可得 又 即 解得 则有 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $