精品解析：江西省上饶市横峰中学2024-2025学年高二下学期4月期中物理试题

横峰中学2024-2025学年度第二学期高二年级物 理期中考试物理试卷 考试时间：75分钟；试卷满分：100分 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第Ⅰ卷（选择题） 单选题每题4分，多选题每题6分（多选、错选不得分，少选得3分） 一、单选题 1. 一辆救护车鸣着警笛朝我们驶来，我们会听到警笛声从低沉的“嗡嗡”声逐渐变得尖锐刺耳，关于这种现象，下列说法正确的是（　　） A. 这种音调的变化是由于警笛发出的声音频率发生变化 B. 这种音调的变化是由于我们听到的声音频率发生变化 C. 只有波源运动才能产生这种现象 D. 只有观察者运动不能产生这种现象 2. 磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈。a、b、c和d为磁场中的四个点。下列说法正确的是（　　） A. 图示左侧通电导线受到安培力向下 B. a、b两点的磁感应强度相同 C. 圆柱内的磁感应强度处处为零 D. c、d两点的磁感应强度大小相等 3. 在同一均匀介质中，分别位于坐标原点和处的两个波源O和P，沿y轴振动，形成了两列相向传播的简谐横波a和b，某时刻a和b分别传播到和处，波形如图所示。下列说法正确的是（ ） A. a与b的频率之比为 B. O与P开始振动的时刻相同 C. a与b相遇后会出现干涉现象 D. O开始振动时沿y轴正方向运动 4. 如图所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一个闭合线圈从位置A静止释放下落到C位置，下落过程中线圈始终保持水平，在位置B，N极附近的磁感线正好与线圈平面平行，A、B之间和B，C之间的距离都比较小。下列说法正确的是（　　） A. 从上往下看，线圈中的电流方向始终为逆时针 B. 从上往下看，线圈中的电流方向先顺时针后逆时针 C. 线圈在位置B时磁通量为0，感应电流为0 D. 线圈在位置A和位置C的加速度相同 5. 如图所示的电路中，是自感系数足够大的线圈，其直流电阻几乎为零，和是两个相同的小灯泡，下列说法中正确的是（　　） A. 当开关由断开变为闭合时，灯逐渐变亮，灯立即变亮 B. 当开关由断开变为闭合时，两灯同时亮，然后灯更亮，B灯熄灭 C. 当开关由断开变为闭合时，两灯同时亮，然后灯熄灭，B灯更亮 D. 当开关由断开变为闭合时，两灯同时逐渐变亮 6. 为两个完全相同的定值电阻，两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示（三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍），两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比为（ ） A. B. C. D. 7. 2023年我国首套高温超导电动悬浮全要素试验系统完成首次悬浮运行，实现重要技术突破。设该系统的试验列车质量为m，某次试验中列车以速率v在平直轨道上匀速行驶，刹车时牵引系统处于关闭状态，制动装置提供大小为F的制动力，列车减速直至停止。若列车行驶时始终受到大小为f的空气阻力，则（　　） A. 列车减速过程的加速度大小 B. 列车减速过程F的冲量为mv C. 列车减速过程通过的位移大小为 D. 列车匀速行驶时，牵引系统的输出功率为 二、多选题 8. 关于下图光学现象的说法正确的是（ ） A. 图甲：光导纤维中内芯的折射率小于外套的折射率 B. 图乙：再叠加一张纸片，劈尖干涉的条纹间距变大 C. 图丙：太阳的反射光和折射光都是偏振光 D. 图丁：用两根铅笔之间的缝隙观察衍射条纹，缝隙越宽，观察到的中央衍射条纹越窄 9. 如图1所示，单匝正方形金属线圈边长为，电阻为，处于匀强磁场中，线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动。线圈中产生的感应电动势的图像如图2所示，则（　　） A. 穿过线圈磁通量的变化率随时间均匀变化 B. 匀强磁场的磁感应强度大小为 C. 线圈某一边受到的安培力最大值为 D. 时间内，线圈中产生的感应电动势平均值为 10. 如图所示，两根光滑平行金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面上，导轨间距为，导轨下端连接一个阻值为的定值电阻，空间有一磁感应强度大小为、方向垂直导轨所在斜面向上的匀强磁场。一个轻弹簧的劲度系数为，下端固定在斜面上，弹簧上端与质量为、长为、电阻也为的导体杆相连，杆与导轨垂直且接触良好，弹簧与导轨平行。导体杆中点系一轻细线，细线平行斜面，绕过一个光滑定滑轮后悬挂一个质量也为的物块。初始时用手托着物块，导体杆保持静止，细线伸直，但无拉力。重力加速度大小为，弹簧始终在弹性限度内，释放物块后，下列说法正确的是（ ） A. 释放物块瞬间，导体杆的加速度大小为 B. 运动过程中，弹簧的伸长量第一次为时，导体杆的加速度为零 C. 导体杆最终将保持静止，在此过程中电阻上产生的焦耳热为 D. 导体杆最终将保持静止，在此过程中电阻上产生的焦耳热为 第Ⅱ卷（非选择题） 三、实验题（每空2分，共14分） 11. 在第四次“天宫课堂”中，航天员演示了动量守恒实验。受此启发，某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实验，气垫导轨两端分别安装a、b两个位移传感器，a测量滑块A与它的距离xA，b测量滑块B与它的距离xB。部分实验步骤如下： ①测量两个滑块的质量，分别为200.0g和400.0g； ②接通气源，调整气垫导轨水平； ③拨动两滑块，使A、B均向右运动； ④导出传感器记录的数据，绘制xA、xB随时间变化的图像，分别如图乙、图丙所示。 回答以下问题： （1）从图像可知两滑块在t=_________s时发生碰撞； （2）滑块B碰撞前的速度大小v=_____________ m/s （保留2位有效数字）； （3）通过分析，得出质量为200.0g的滑块是________（填“A”或“B”）。 12. 某实验小组利用图装置测量重力加速度。摆线上端固定在点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期。 （1）关于本实验，下列说法正确的是_______________。（多选） A.小钢球摆动平面应与光电门形平面垂直 B.应在小钢球自然下垂时测量摆线长度 C.小钢球可以换成较轻的橡胶球 D.应无初速度、小摆角释放小钢球 （2）组装好装置，用毫米刻度尺测量摆线长度，用螺旋测微器测量小钢球直径。螺旋测微器示数如图，小钢球直径_______________，记摆长。 （3）多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长对应的小钢球摆动周期，并作出图像，如图。 根据图线斜率可计算重力加速度_______________（保留3位有效数字，取9.87）。 （4）若将摆线长度误认为摆长，仍用上述图像法处理数据，得到的重力加速度值将_______________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 四、解答题（13题10分，14题12分，15题18分） 13. 如图所示，某发电机的输出功率为W，输出电压为250V，输电线路总电阻Ω，理想升压变压器的匝数比，为使用户获得220V电压。求： （1）输电线路损失的功率为多大？ （2）降压变压器的匝数比是多少？ 14. 一个质量为m带有电荷量为q的小滑块，放置在与水平面倾角足够长的固定的光滑绝缘斜面上。整个置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，当物块沿斜面下滑到P处时，对斜面有大小为0.4mg压力。小滑块继续下滑至P处下方某位置时将要离开斜面。取重力加速度为g、、。求： （1）小滑块带何种电荷？ （2）小滑块滑到P处时的速度多大？ （3）小滑块滑到距离P多远处与斜面没有压力？ 15. 如图，光滑平行金属导轨、水平部分固定在水平平台上，圆弧部分在竖直面内，足够长的光滑平行金属导轨、固定在水平面上，导轨间距均为L，点与点高度差为，水平距离也为，导轨、左端接阻值为R的定值电阻，水平部分处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，平行金属导轨、完全处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，两磁场的磁感应强度大小均为。质量为的导体棒放在金属导轨、上，质量为m的金属棒从距离导轨水平部分高度为处由静止释放，从处飞出后恰好落在P、Q端，并沿金属导轨、向右滑行，金属棒落到导轨、上时，竖直方向分速度完全损失，水平分速度不变，最终a、b两金属棒恰好不相碰，重力加速度大小为，不计导轨电阻，一切摩擦及空气阻力。a、b两金属棒接入电路的电阻均为R，运动过程中始终与导轨垂直并接触良好。求： （1）导体棒a刚进入磁场时的加速度大小； （2）平行金属导轨、水平部分长度d； （3）通过导体棒b中的电量及整个过程金属棒a产生的焦耳热。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 横峰中学2024-2025学年度第二学期高二年级物 理期中考试物理试卷 考试时间：75分钟；试卷满分：100分 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第Ⅰ卷（选择题） 单选题每题4分，多选题每题6分（多选、错选不得分，少选得3分） 一、单选题 1. 一辆救护车鸣着警笛朝我们驶来，我们会听到警笛声从低沉的“嗡嗡”声逐渐变得尖锐刺耳，关于这种现象，下列说法正确的是（　　） A. 这种音调的变化是由于警笛发出的声音频率发生变化 B. 这种音调的变化是由于我们听到的声音频率发生变化 C. 只有波源运动才能产生这种现象 D. 只有观察者运动不能产生这种现象 【答案】B 【解析】 【详解】AB．题中所示的现象为多普勒效应，声调的变化是由于波源和接收者发生相对运动而使接收者接收的频率发生变化造成的，波源发出的频率没有发生变化，即警笛发出的声音频率没有发生变化，我们听到的声音频率发生变化，故A错误，B正确； CD．结合上述可知，当波源和接收者发生相对运动时，接收者接收的频率将发生变化，当波源不动，接收者相当于波源远离或靠近，会产生这种现象，故CD错误。 故选B。 2. 磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈。a、b、c和d为磁场中的四个点。下列说法正确的是（　　） A. 图示左侧通电导线受到安培力向下 B. a、b两点的磁感应强度相同 C. 圆柱内的磁感应强度处处为零 D. c、d两点的磁感应强度大小相等 【答案】A 【解析】 【详解】A．由左手定则可知，图示左侧通电导线受到安培力向下，选项A正确； B．a、b两点的磁感应强度大小相同，但是方向不同，选项B错误； C．磁感线是闭合的曲线，则圆柱内的磁感应强度不为零，选项C错误； D．因c点处的磁感线较d点密集，可知 c点的磁感应强度大于d点的磁感应强度，选项D错误。 故选A。 3. 在同一均匀介质中，分别位于坐标原点和处的两个波源O和P，沿y轴振动，形成了两列相向传播的简谐横波a和b，某时刻a和b分别传播到和处，波形如图所示。下列说法正确的是（ ） A. a与b的频率之比为 B. O与P开始振动的时刻相同 C. a与b相遇后会出现干涉现象 D. O开始振动时沿y轴正方向运动 【答案】A 【解析】 【详解】A．由同一均匀介质条件可得a和b两列波在介质中传播速度相同，由图可知，a和b两列波的波长之比为 根据 可得a与b的频率之比为 故A正确； B．因a和b两列波的波速相同，由a和b两列波分别传播到和处的时刻相同，可知O与P开始振动的时刻不相同，故B错误； C．因a与b的频率不同，a与b相遇后不能产生干涉现象，故C错误； D．a波刚传到处，由波形平移法可知，处的质点开始振动方向沿y轴负方向，而所有质点的开始振动方向都相同，所以O点开始振动的方向也沿y轴负方向，故D错误。 故选A。 4. 如图所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一个闭合线圈从位置A静止释放下落到C位置，下落过程中线圈始终保持水平，在位置B，N极附近的磁感线正好与线圈平面平行，A、B之间和B，C之间的距离都比较小。下列说法正确的是（　　） A. 从上往下看，线圈中的电流方向始终为逆时针 B. 从上往下看，线圈中的电流方向先顺时针后逆时针 C. 线圈在位置B时磁通量为0，感应电流为0 D. 线圈在位置A和位置C的加速度相同 【答案】A 【解析】 【详解】AB．线圈从A到B运动过程中，穿过线圈的磁通量逐渐减小，而磁场方向斜向上，根据楞次定律可知感应电流为逆时针方向（向下俯视）；线圈从B到C运动过程中，穿过线圈的磁通量逐渐增大，而磁场方向斜向下，根据楞次定律可知感应电流为逆时针方向（向下俯视），故B错误，A正确； C．在B处线圈与磁场平行，所以磁通量为零，但是B点前后通过线圈的磁通量的变化率不为零，因此线圈在B位置通过线圈的感应电流不为零，故C错误； D．A、B之间和B、C之间的距离相等，但线圈在C点时的速度较大，磁通量变化较快，则线圈在C点产生的感应电流更大，则C点处的安培力更大，所以A、C两点间的加速度不同，故D错误。 故选A。 5. 如图所示的电路中，是自感系数足够大的线圈，其直流电阻几乎为零，和是两个相同的小灯泡，下列说法中正确的是（　　） A. 当开关由断开变为闭合时，灯逐渐变亮，灯立即变亮 B. 当开关由断开变为闭合时，两灯同时亮，然后灯更亮，B灯熄灭 C. 当开关由断开变为闭合时，两灯同时亮，然后灯熄灭，B灯更亮 D. 当开关由断开变为闭合时，两灯同时逐渐变亮 【答案】C 【解析】 【详解】开关S闭合瞬间，L产生很大的自感电动势阻碍其电流增大，此时L可视为断路，所以A、B中同时有电流通过，即两灯同时亮,随着L的自感电动势逐渐减小，通过A的电流逐渐减小，A逐渐变暗，通过B的电流逐渐增大，B逐渐变亮，最后电路稳定时，A被短路所以处于熄灭状态，而B灯比开始时更亮。 故选C。 6. 为两个完全相同的定值电阻，两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示（三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍），两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据有效值的定义可知图1的有效值的计算为 解得 图二的有效值为 接在阻值大小相等的电阻上，因此 故选B。 7. 2023年我国首套高温超导电动悬浮全要素试验系统完成首次悬浮运行，实现重要技术突破。设该系统的试验列车质量为m，某次试验中列车以速率v在平直轨道上匀速行驶，刹车时牵引系统处于关闭状态，制动装置提供大小为F的制动力，列车减速直至停止。若列车行驶时始终受到大小为f的空气阻力，则（　　） A. 列车减速过程的加速度大小 B. 列车减速过程F的冲量为mv C. 列车减速过程通过的位移大小为 D. 列车匀速行驶时，牵引系统的输出功率为 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据牛顿第二定律有 可得减速运动加速度大小 故A错误； B．根据运动学公式有 故力F的冲量为 方向与运动方向相反；故B错误； C．根据运动学公式 可得 故C正确； D．匀速行驶时牵引力等于空气阻力，则功率为 故D错误。 故选C。 二、多选题 8. 关于下图光学现象的说法正确的是（ ） A. 图甲：光导纤维中内芯的折射率小于外套的折射率 B. 图乙：再叠加一张纸片，劈尖干涉的条纹间距变大 C. 图丙：太阳的反射光和折射光都是偏振光 D. 图丁：用两根铅笔之间的缝隙观察衍射条纹，缝隙越宽，观察到的中央衍射条纹越窄 【答案】CD 【解析】 【详解】A．光导纤维利用全反射原理，所以内芯的折射率大于外套的折射率，选项A错误； B．再叠加一张纸片，即空气膜的夹角变大，根据薄膜干涉的原理可知，劈尖干涉的条纹间距变小，选项B错误； C．太阳的反射光和折射光都是偏振光，选项C正确； D．根据单缝衍射原理可知，用两根铅笔之间的缝隙观察衍射条纹，缝隙越宽，观察到的中央衍射条纹越窄，选项D正确。 故选CD。 9. 如图1所示，单匝正方形金属线圈边长为，电阻为，处于匀强磁场中，线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动。线圈中产生的感应电动势的图像如图2所示，则（　　） A. 穿过线圈磁通量的变化率随时间均匀变化 B. 匀强磁场的磁感应强度大小为 C. 线圈某一边受到的安培力最大值为 D. 时间内，线圈中产生的感应电动势平均值为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据法拉第电磁感应定律，线圈匀速转动过程中，穿过线圈磁通量的变化率等于线圈中产生的感应电动势，线圈中产生的感应电动势随时间变化的表达式为 因此穿过线圈磁通量的变化率并不随时间均匀变化，故A错误； B．感应电动势最大值 解得磁感应强度大小为 故B正确； C．线圈中感应电流最大值 线圈某一边受到的安培力最大值为 故C正确； D．时间内，线圈转过，穿过线圈的磁通量变化量 电动势平均值 故D错误。 故选BC。 10. 如图所示，两根光滑平行金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面上，导轨间距为，导轨下端连接一个阻值为的定值电阻，空间有一磁感应强度大小为、方向垂直导轨所在斜面向上的匀强磁场。一个轻弹簧的劲度系数为，下端固定在斜面上，弹簧上端与质量为、长为、电阻也为的导体杆相连，杆与导轨垂直且接触良好，弹簧与导轨平行。导体杆中点系一轻细线，细线平行斜面，绕过一个光滑定滑轮后悬挂一个质量也为的物块。初始时用手托着物块，导体杆保持静止，细线伸直，但无拉力。重力加速度大小为，弹簧始终在弹性限度内，释放物块后，下列说法正确的是（ ） A. 释放物块瞬间，导体杆的加速度大小为 B. 运动过程中，弹簧的伸长量第一次为时，导体杆的加速度为零 C. 导体杆最终将保持静止，在此过程中电阻上产生的焦耳热为 D. 导体杆最终将保持静止，在此过程中电阻上产生的焦耳热为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．初始时，弹簧被压缩，弹力大小 释放物块瞬间，安培力为零，对杆和物块分析有 解得 故A正确； B．导体棒运动动过程中，弹簧的伸长量第一次为时，速度不为零，此时导体棒所受的合外力为其所受的安培力，根据牛顿第二定律可知 加速度不为零，故B错误； CD．由于电磁感应消耗能量，杆最终速度为零，安培力为零，细线拉力为 弹簧处于伸长状态，对导体杆有 可得 解得 弹簧弹性势能不变，对物块、导体杆、弹簧整个系统，由能量守恒可得 解得 则电阻r上产生的焦耳热 故C正确，D错误。 故选AC。 第Ⅱ卷（非选择题） 三、实验题（每空2分，共14分） 11. 在第四次“天宫课堂”中，航天员演示了动量守恒实验。受此启发，某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实验，气垫导轨两端分别安装a、b两个位移传感器，a测量滑块A与它的距离xA，b测量滑块B与它的距离xB。部分实验步骤如下： ①测量两个滑块的质量，分别为200.0g和400.0g； ②接通气源，调整气垫导轨水平； ③拨动两滑块，使A、B均向右运动； ④导出传感器记录的数据，绘制xA、xB随时间变化的图像，分别如图乙、图丙所示。 回答以下问题： （1）从图像可知两滑块在t=_________s时发生碰撞； （2）滑块B碰撞前的速度大小v=_____________ m/s （保留2位有效数字）； （3）通过分析，得出质量为200.0g的滑块是________（填“A”或“B”）。 【答案】（1）1.0 （2）0.20 （3）B 【解析】 【小问1详解】 由图像的斜率表示速度可知两滑块的速度在时发生突变，即这个时候发生了碰撞； 【小问2详解】 根据图像斜率的绝对值表示速度大小可知碰撞前瞬间B的速度大小为 【小问3详解】 由题图乙知，碰撞前A的速度大小，碰撞后A的速度大小约为，由题图丙可知，碰撞后B的速度大小为，A和B碰撞过程动量守恒，则有 代入数据解得 所以质量为200.0g的滑块是B。 12. 某实验小组利用图装置测量重力加速度。摆线上端固定在点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期。 （1）关于本实验，下列说法正确的是_______________。（多选） A.小钢球摆动平面应与光电门形平面垂直 B.应在小钢球自然下垂时测量摆线长度 C.小钢球可以换成较轻的橡胶球 D.应无初速度、小摆角释放小钢球 （2）组装好装置，用毫米刻度尺测量摆线长度，用螺旋测微器测量小钢球直径。螺旋测微器示数如图，小钢球直径_______________，记摆长。 （3）多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长对应的小钢球摆动周期，并作出图像，如图。 根据图线斜率可计算重力加速度_______________（保留3位有效数字，取9.87）。 （4）若将摆线长度误认为摆长，仍用上述图像法处理数据，得到的重力加速度值将_______________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】 ①. ABD ②. 20.035##20.036##20.034 ③. 9.87 ④. 不变 【解析】 【详解】（1）[1]A．使用光电门测量时，光电门形平面与被测物体的运动方向垂直是光电门使用的基本要求，故A正确； B．测量摆线长度时，要保证绳子处于伸直状态，故B正确； C．单摆是一个理想化模型，若采用质量较轻的橡胶球，空气阻力对摆球运动的影响较大，故C错误； D．无初速度、小摆角释放的目的是保持摆球在竖直平面内运动，不形成圆锥摆，且单摆只有在摆角很小的情况下才可视为简谐运动，使用计算单摆的周期，故D正确。 故选ABD。 （2）[2]小钢球直径为 （3）[3]单摆周期公式 整理得 由图像知图线的斜率 解得 （4）[4]若将摆线长度误认为摆长，有 则得到的图线为 仍用上述图像法处理数据，图线斜率不变，仍为，故得到的重力加速度值不变。 四、解答题（13题10分，14题12分，15题18分） 13. 如图所示，某发电机的输出功率为W，输出电压为250V，输电线路总电阻Ω，理想升压变压器的匝数比，为使用户获得220V电压。求： （1）输电线路损失的功率为多大？ （2）降压变压器的匝数比是多少？ 【答案】（1）W （2） 【解析】 【小问1详解】 根据理想变压器电压关系 可得V 理想变压器的输出功率等于输入功率，即W 则输电线上的电流A 则输电线路损失的功率为：W 【小问2详解】 降压变压器的输入电压为：V 根据降压变压器电压关系可得： 14. 一个质量为m带有电荷量为q的小滑块，放置在与水平面倾角足够长的固定的光滑绝缘斜面上。整个置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，当物块沿斜面下滑到P处时，对斜面有大小为0.4mg压力。小滑块继续下滑至P处下方某位置时将要离开斜面。取重力加速度为g、、。求： （1）小滑块带何种电荷？ （2）小滑块滑到P处时的速度多大？ （3）小滑块滑到距离P多远处与斜面没有压力？ 【答案】（1）带负电 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据题意可知小滑块所受洛伦兹力垂直斜面向上，根据左手定则可知小滑块带负电； 【小问2详解】 垂直斜面方向，根据平衡条件 又 联立解得 【小问3详解】 当小滑块对斜面没有压力时，垂直斜面方向，根据平衡条件 解得 设此时小滑块滑到P的距离为，根据动能定理有 解得 15. 如图，光滑平行金属导轨、水平部分固定在水平平台上，圆弧部分在竖直面内，足够长的光滑平行金属导轨、固定在水平面上，导轨间距均为L，点与点高度差为，水平距离也为，导轨、左端接阻值为R的定值电阻，水平部分处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，平行金属导轨、完全处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，两磁场的磁感应强度大小均为。质量为的导体棒放在金属导轨、上，质量为m的金属棒从距离导轨水平部分高度为处由静止释放，从处飞出后恰好落在P、Q端，并沿金属导轨、向右滑行，金属棒落到导轨、上时，竖直方向分速度完全损失，水平分速度不变，最终a、b两金属棒恰好不相碰，重力加速度大小为，不计导轨电阻，一切摩擦及空气阻力。a、b两金属棒接入电路的电阻均为R，运动过程中始终与导轨垂直并接触良好。求： （1）导体棒a刚进入磁场时的加速度大小； （2）平行金属导轨、水平部分长度d； （3）通过导体棒b中的电量及整个过程金属棒a产生的焦耳热。 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 设金属棒a刚进入磁场时的速度大小为，根据动能定理有 解得 金属棒进入磁场的瞬间，金属棒a中感应电动势 感应电流 根据牛顿第二定律有 解得 【小问2详解】 设金属棒a从、飞出时的速度为，飞出后做平抛运动，则有， 解得 金属棒a在金属导轨、水平部分运动过程中，根据动量定理有 根据电流的定义式有 该过程感应电动势的平均值 感应电流的平均值 又 解得 【小问3详解】 金属棒落到金属导轨、上向右滑行时的初速度大小为，金属棒a、b组成的系统动量守恒，设最后的共同速度为，根据动量守恒定律有 解得 对金属棒进行分析，根据动量定理有 根据电流的定义式有 解得 金属棒在导轨、上运动时产生的焦耳热 解得 金属棒在导轨上运动时产生的焦耳热 解得 因此金属棒中产生的焦耳热 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $