精品解析：云南保山市腾冲市第一中学2025-2026学年高三下学期期中考试物理试卷

2025-2026学年高三年级下学期期中考试 物理试卷 满分100分，考试时间75分钟。 第I卷（选择题，共46分） 一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求；第8-10题有多项符合题目要求，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. 福清核电站5号机组是全球首个采用我国自主三代核电技术“华龙一号”的机组。核电站的能量来源于原子核的裂变，其中一个典型的核反应方程为，则X为（　　） A. B. C. D. 2. 如图所示，将小球用细线悬于P点，使小球在水平面内做匀速圆周运动。测量出细线的长度l，悬点P到轨迹圆的圆心O的距离h，小球运动n圈的时间t，已知重力加速度为g。忽略小球的大小，由以上物理量，不能计算出的是（　　） A. 小球运动的角速度 B. 小球运动的线速度 C. 小球运动的向心加速度 D. 细线对小球的拉力 3. 如图所示为神舟十三号载人飞船，与空间站交会对接前的变轨示意图。下列说法正确的是（　　） A. 神舟十三号沿着轨道Ⅰ运动，环绕速度大于第一宇宙速度 B. 空间站内乒乓球下沉，浮力消失，是失重状态的体现，同时能用弹簧测力计测量出重力大小 C. 飞船在轨道Ⅱ运行时，经过M、N两点时，N点的机械能最大 D. 神舟十三号在M点从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ，发动机需朝运动反方向点火；与空间站交会对接前需减速，发动机需朝运动方向点火 4. 如图，水平面内一绝缘细圆环的左、右半圆分别均匀分布着等量异种电荷。过圆心与环面垂直的轴线上点有一质量为电量为小球在外力的作用下恰能沿轴线匀速运动，则（　　） A. 点场强方向水平向左 B. 由至点场强先变大后变小 C. 小球运动过程中电势能不变 D. 小球运动过程中外力做正功 5. 有一列沿x轴方向传播的简谐横波，t=0时的波形图如图甲所示，波上的四个质点a、b、c、d的位移大小相等，四个质点中某质点的振动图像如图乙所示，已知t=0.15s时b质点位于平衡位置，则质点a的振动方程为（　　） A. B. C. D. 6. 一列简谐横波沿x轴传播，t=0时刻的波形如图1所示，a、b、c是介质中的三个质点。图2是质点b的振动图像。下列说法不正确的是（　　） A. 该波的波速为10m/s B. 该波沿x轴负方向传播 C. 0~0.2s内，质点b通过的路程为4cm D. 0.3~0.5s内，质点b的加速度一直增大 7. 某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率。如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角和折射角，做出图像如图乙所示。则（ ） A. 光由A经O到B， B. 光由B经O到A， C. 光由A经O到B， D. 光由B经O到A， 8. 如图所示，物体B和C叠放在竖直弹簧上，物体A和C通过跨过定滑轮的轻绳相连接。初始时用手托住物体A，整个系统处于静止状态，且轻绳恰好伸直且没拉力。已知A和B的质量均为，C的质量为，重力加速度为，弹簧的劲度系数为，不计一切摩擦。释放物体A，则（　　） A. 释放瞬间，C的加速度大小为 B. B和C分离之前，B和C之间的弹力逐渐增大 C. 释放瞬间，绳子的拉力为 D. B和C分离时，B向上移动了 9. 如图所示，半径为的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，半径OB与OC成角，带正电的粒子以速率从点沿直径AB方向射入磁场，从C点射出。现仅把磁感应强度大小调整为3B，粒子从点（未画出）射出磁场，不计粒子重力，则（　　） A. C、D间的距离为 B. C、D间的距离为 C. 调整磁场前后，粒子在磁场中的运动时间之比为1∶2 D. 调整磁场前后，粒子在磁场中的运动时间之比为3∶2 10. 如图甲所示，轻质弹簧一端系在倾角为的固定光滑斜面底端，另一端与球B相连，球B处于静止状态。现将球A置于球B上方斜面某位置处，并以此位置作为原点O，沿平行于斜面向下为正方向建立轴坐标系。某时刻将球A由静止释放，A与B碰撞后以共同速度沿斜面向下运动，碰撞时间极短，测得球A的动能与其位置坐标的关系如图乙所示，图像中之间为直线，其余部分为曲线。球A、B均可视为质点，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力，重力加速度大小为g。则（　　） A. A、B的质量之比为1：3 B. A与B碰撞后在位置处速度最大 C. A与B碰撞后在位置处加速度最大 D. 弹簧的劲度系数为 第Ⅱ卷（非选择题，共54分） 二、非选择题：本题共5个小题，共54分 11. 用如图甲所示的装置探究轻弹簧的弹性势能。弹簧的左端固定，右端与小滑块接触但不连接，小滑块位于粗糙桌面边缘时弹簧恰好处于原长。向左推小滑块移动距离后，由静止释放，小滑块向右移动离开桌面落在倾角的足够长斜面上。已知斜面上端刚好位于桌面右边缘处。测出小滑块落点到抛出点的距离为，重力加速度为。 （1）小滑块离开桌面时的速度大小为______。 （2）若改变小滑块的质量，仍将弹簧压缩后由静止开始释放滑块，测出小滑块离开桌面后落点到抛出点的距离，作出的关系图像如图乙所示。图像的斜率为，与纵轴的截距为，则弹簧压缩时的弹性势能为______。 （3）桌面有摩擦对计算弹簧的弹性势能结果______（填“有影响”或“无影响”）。 12. 为研究某种新型材料的导电性能，实验小组选取一段均匀圆柱形材料样品进行电阻率的测量，具体过程如下： （1）实验小组先用直尺测得样品的长度L；再用螺旋测微器测量其直径d，示数如图甲所示，其读数________mm。 （2）实验小组利用多用电表电阻档“”倍率粗测样品的电阻。 （3）实验室提供了如下器材： A．直流电源：电动势约为3V，内阻可忽略不计 B．电压表（0～3V，内阻约3kΩ） C．电压表（0～15V，内阻约15kΩ） D．电流表（0～600mA，内阻约0.3Ω） E．电流表（0～300mA，内阻约0.5Ω） F．电阻箱：最大阻值为999.9Ω，允许通过的最大电流为1.0A G．开关、导线等 为了更准确的测量样品的电阻率，电压表应选________，电流表应选________（均填器材前的字母）。 （4）实验小组设计了如图乙所示的电路测量样品电阻。请分析该电路测得的阻值与真实值相比，结果________（填“偏大”“相等”或“偏小”）。 （5）若该样品电阻的测量值计为R，则该样品的电阻率为________（用题目中给出的已知量的符号表示）。 13. 如图所示，足够高的U形玻璃管竖直固定，左右两侧均开口，管内径横截面积为S。管内通过一个活塞和一段水银柱封闭了一定量的理想气体。初始时，左侧管内的水银柱高度为h1，右则水银柱的高度为，空气柱的长度为L，环境大气压强p0，不计活塞和U形管之间的摩擦，水银的密度为ρ，重力加速度为g。 （1）求活塞的质量； （2）若用力将活塞向上缓慢提升，直到U形管内两侧的水银柱液面相平，求活塞被提升的高度。 14. 如图所示xOy平面内，虚线y=h上方存在垂直平面向外的匀强磁场、下方存在沿y轴正方向的匀强电场。质量为m、电荷量为+q的带电粒子从P（2h，h）点以速度大小v0、方向与x轴正方向间的夹角θ=45°射入磁场。一段时间后，粒子第1次从虚线上的Q（0，h）点进入电场，在电场中的运动恰好不通过x轴，粒子重力不计。求： （1）磁场的磁感应强度大小B； （2）粒子从P点射入至第2次经过虚线所用的时间t； 15. 如图所示，两根平行间距为L的金属导轨固定于水平面上，导轨电阻不计。一根质量为m、电阻为R的金属棒垂直放于导轨上，导轨与金属棒间的动摩擦因数为。导轨左端连有阻值也为R的电阻，在电阻两端接有电压传感器并与监视器相连。空间中存在多段竖直向下的匀强磁场区域，磁感应强度大小均为B，每段磁场区域的宽度均为2d，相邻两段磁场区域的间距为d，金属棒初始位置与第1段磁场左边界的距离为，金属棒与导轨接触良好。 （1）金属棒在外力作用下穿过各段磁场，已知进入某磁场的速度大小为v，若使金属棒匀速通过该磁场，求：在该磁场中运动过程需对金属棒施加水平向右拉力的大小。 （2）现对金属棒施加一个水平向右的恒定拉力（g为重力加速度），使金属棒从初始位置由静止开始运动，若已知金属棒刚穿过第1段磁场区域的速度为进入第1段磁场区域速度的，求穿过第1段磁场过程中回路产生的焦耳热Q及通过金属棒横截面的电荷量q； （3）金属棒在持续作用下穿过各段磁场。运动一段时间后，从监视器可发现，电压呈稳定的周期性变化（即棒在通过每段磁场区域和无磁场区域的过程中，速度的变化规律完全相同），求：此周期性变化的电压的有效值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高三年级下学期期中考试 物理试卷 满分100分，考试时间75分钟。 第I卷（选择题，共46分） 一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求；第8-10题有多项符合题目要求，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. 福清核电站5号机组是全球首个采用我国自主三代核电技术“华龙一号”的机组。核电站的能量来源于原子核的裂变，其中一个典型的核反应方程为，则X为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据电荷数守恒，设X的电荷数为Z，故 解得 根据质量数守恒，设X的质量数为A，故 解得 故为，与A选项符合。 故选A。 2. 如图所示，将小球用细线悬于P点，使小球在水平面内做匀速圆周运动。测量出细线的长度l，悬点P到轨迹圆的圆心O的距离h，小球运动n圈的时间t，已知重力加速度为g。忽略小球的大小，由以上物理量，不能计算出的是（　　） A. 小球运动的角速度 B. 小球运动的线速度 C. 小球运动的向心加速度 D. 细线对小球的拉力 【答案】D 【解析】 【详解】设细线与竖直方向的夹角为θ，细线对小球的拉力为F，则，，，，，， 所以，， 由于小球质量未知，所以细线对小球的拉力不能算出。 故选D。 3. 如图所示为神舟十三号载人飞船，与空间站交会对接前的变轨示意图。下列说法正确的是（　　） A. 神舟十三号沿着轨道Ⅰ运动，环绕速度大于第一宇宙速度 B. 空间站内乒乓球下沉，浮力消失，是失重状态的体现，同时能用弹簧测力计测量出重力大小 C. 飞船在轨道Ⅱ运行时，经过M、N两点时，N点的机械能最大 D. 神舟十三号在M点从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ，发动机需朝运动反方向点火；与空间站交会对接前需减速，发动机需朝运动方向点火 【答案】D 【解析】 【详解】A．第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是绕地球做圆周运动的最大环绕速度。根据万有引力提供向心力，有 得 轨道Ⅰ的轨道半径大于地球半径，因此环绕速度小于第一宇宙速度，故A错误； B．空间站内所有物体都处于完全失重状态，重力全部用来提供向心力；浮力本质是重力产生的液体压力差，因此浮力消失，乒乓球下沉。完全失重状态下，物体对弹簧测力计不会产生拉力，无法用弹簧测力计测量重力大小，故B错误； C．飞船在轨道Ⅱ运行时，只有地球引力做功，机械能守恒，因此M、N两点机械能大小相等，故C错误； D．从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，轨道半长轴更大，飞船需要做离心运动，因此要在M点加速。发动机朝运动反方向（向后）点火喷气，获得向前的推力实现加速；若飞船在空间站后方的同一圆轨道上，由于轨道角速度相同，无法直接追上空间站。此时需减速，发动机朝运动方向点火喷气，产生向后的阻力，进入更低轨道，在低轨道角速度更大，利用更大的角速度追上空间站，再加速回到原轨道完成对接，故D正确。 故选D。 4. 如图，水平面内一绝缘细圆环的左、右半圆分别均匀分布着等量异种电荷。过圆心与环面垂直的轴线上点有一质量为电量为小球在外力的作用下恰能沿轴线匀速运动，则（　　） A. 点场强方向水平向左 B. 由至点场强先变大后变小 C. 小球运动过程中电势能不变 D. 小球运动过程中外力做正功 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据对称性和电场叠加原理可知，O点场强方向水平向右，故A错误； B．可将水平面内一绝缘细圆环的左、右半圆分别均匀分布着等量异种电荷等效成等量异种点电荷的电场，根据等量异种点电荷电场的对称性可知，由A至O点场强变大。故B错误； C．过圆心与环面垂直的轴线是等势线，则小球沿轴线运动过程中电势能不变，故C正确； D．小球在外力的作用下恰能沿轴线匀速运动，外力、重力与电场力平衡，由于电场力方向不变，大小变化，重力恒定，则外力F大小变化，方向变化，外力F可能做正功，也可能做负功，故D错误。 故选C。 5. 有一列沿x轴方向传播的简谐横波，t=0时的波形图如图甲所示，波上的四个质点a、b、c、d的位移大小相等，四个质点中某质点的振动图像如图乙所示，已知t=0.15s时b质点位于平衡位置，则质点a的振动方程为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由图乙可知这列波的周期 当时，图乙可能为c、d两点的振动图像，而时b质点位于平衡位置，可得时b质点向y轴正向移动，由“微平移法”可知波向x轴正方向传播，则图乙应为质点d的振动图像，角频率 则图乙的表达式可设为 代入当时和时 可得 而质点a在时处于，并且向y轴负向移动，代入 可得 则质点a的振动方程为 故选C。 6. 一列简谐横波沿x轴传播，t=0时刻的波形如图1所示，a、b、c是介质中的三个质点。图2是质点b的振动图像。下列说法不正确的是（　　） A. 该波的波速为10m/s B. 该波沿x轴负方向传播 C. 0~0.2s内，质点b通过的路程为4cm D. 0.3~0.5s内，质点b的加速度一直增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据振动图像可知周期为，t=0时刻的波形如图1所示，波长为，根据可知该波的波速为10m/s，故A正确； B．根据振动图像可知t=0时刻质点b向下振动，根据“上下坡”法可知该波沿x轴负方向传播，故B正确； C．质点b的平衡位置为，波形图有 可知t＝0时刻质点b的位移为 可知质点b的振动方程为 可知时b的位移为 可知质点b通过的路程为，故C错误； D．0.3~0.5s内，质点b的位移变大，根据可知质点b的加速度一直增大，故D正确。 本题选不正确的，故选C。 7. 某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率。如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角和折射角，做出图像如图乙所示。则（ ） A. 光由A经O到B， B. 光由B经O到A， C. 光由A经O到B， D. 光由B经O到A， 【答案】B 【解析】 【详解】由图线可知 解得 因是入射角，是折射角，且折射角大于入射角，故光由B经O到A。 故选B。 8. 如图所示，物体B和C叠放在竖直弹簧上，物体A和C通过跨过定滑轮的轻绳相连接。初始时用手托住物体A，整个系统处于静止状态，且轻绳恰好伸直且没拉力。已知A和B的质量均为，C的质量为，重力加速度为，弹簧的劲度系数为，不计一切摩擦。释放物体A，则（　　） A. 释放瞬间，C的加速度大小为 B. B和C分离之前，B和C之间的弹力逐渐增大 C. 释放瞬间，绳子的拉力为 D. B和C分离时，B向上移动了 【答案】AD 【解析】 【详解】AC．释放物体A的瞬间，A、B、C三个物体加速度大小相同，对三个物体有 解得 以A为对象有 解得释放瞬间，绳子的拉力为，故A正确，C错误； BD．B和C分离时加速度相等、相互作用力为零，对AC有 对B有 联立解得， 由于弹簧的压缩量逐渐减小，所以B和C分离之前，B和C之间的弹力逐渐减小；由胡克定律得 初始时有 B和C分离时，B向上移动的距离，故B错误，D正确。 故选AD。 9. 如图所示，半径为的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，半径OB与OC成角，带正电的粒子以速率从点沿直径AB方向射入磁场，从C点射出。现仅把磁感应强度大小调整为3B，粒子从点（未画出）射出磁场，不计粒子重力，则（　　） A. C、D间的距离为 B. C、D间的距离为 C. 调整磁场前后，粒子在磁场中的运动时间之比为1∶2 D. 调整磁场前后，粒子在磁场中的运动时间之比为3∶2 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．当磁感应强度为时，带电粒子从点射出，如图所示，故 根据 可得 同理可得当时， 故 画出粒子的运动轨迹如图所示，粒子从点射出磁场，根据几何关系，故CD间的距离为，A错误，B正确； CD．粒子从到的时间 粒子从到的时间 故，C错误，D正确。 故选BD。 【点睛】 10. 如图甲所示，轻质弹簧一端系在倾角为的固定光滑斜面底端，另一端与球B相连，球B处于静止状态。现将球A置于球B上方斜面某位置处，并以此位置作为原点O，沿平行于斜面向下为正方向建立轴坐标系。某时刻将球A由静止释放，A与B碰撞后以共同速度沿斜面向下运动，碰撞时间极短，测得球A的动能与其位置坐标的关系如图乙所示，图像中之间为直线，其余部分为曲线。球A、B均可视为质点，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力，重力加速度大小为g。则（　　） A. A、B的质量之比为1：3 B. A与B碰撞后在位置处速度最大 C. A与B碰撞后在位置处加速度最大 D. 弹簧的劲度系数为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．由图乙可知，球A与球B碰撞前的动能 可得球A与球B碰撞前的速度 球A与球B碰撞后的动能 可得球A与球B碰撞后的速度 球A与球B碰撞时间极短，根据动量守恒定律 解得 故A正确； B．由图乙可知，A与B碰撞后A在x2处动能最大，则A与B碰撞后在x2位置处速度最大，故B错误； C．根据动能定理有 则可知图的斜率代表物体所受的合外力，由图乙可知A与B碰撞后在x3位置处合外力最大，即加速度最大，C正确； D．弹簧上端与球B相连，球B处于静止状态，设此时弹簧的形变量为x0，结合图甲根据平衡条件可知 由图乙可知，当AB一起运动到x2时，速度最大，根据平衡条件 球A从O点运动到位置x1的过程中，根据动能定理 联立解得 故D正确。 故选ACD。 第Ⅱ卷（非选择题，共54分） 二、非选择题：本题共5个小题，共54分 11. 用如图甲所示的装置探究轻弹簧的弹性势能。弹簧的左端固定，右端与小滑块接触但不连接，小滑块位于粗糙桌面边缘时弹簧恰好处于原长。向左推小滑块移动距离后，由静止释放，小滑块向右移动离开桌面落在倾角的足够长斜面上。已知斜面上端刚好位于桌面右边缘处。测出小滑块落点到抛出点的距离为，重力加速度为。 （1）小滑块离开桌面时的速度大小为______。 （2）若改变小滑块的质量，仍将弹簧压缩后由静止开始释放滑块，测出小滑块离开桌面后落点到抛出点的距离，作出的关系图像如图乙所示。图像的斜率为，与纵轴的截距为，则弹簧压缩时的弹性势能为______。 （3）桌面有摩擦对计算弹簧的弹性势能结果______（填“有影响”或“无影响”）。 【答案】（1） （2） （3）无影响 【解析】 【小问1详解】 设小滑块以初速度做平抛运动时，落点到点距离为，根据平抛运动的规律可得， 由上述两式可得 解得 【小问2详解】 设弹簧压缩时的弹性势能为，滑块与桌面间的动摩擦因数为，根据能量守恒可得 又 联立可得 可知图像的斜率为 解得弹簧压缩时的弹性势能为 【小问3详解】 根据可知，桌面有摩擦不影响图像的斜率，所以桌面有摩擦对计算弹簧的弹性势能结果无影响。 12. 为研究某种新型材料的导电性能，实验小组选取一段均匀圆柱形材料样品进行电阻率的测量，具体过程如下： （1）实验小组先用直尺测得样品的长度L；再用螺旋测微器测量其直径d，示数如图甲所示，其读数________mm。 （2）实验小组利用多用电表电阻档“”倍率粗测样品的电阻。 （3）实验室提供了如下器材： A．直流电源：电动势约为3V，内阻可忽略不计 B．电压表（0～3V，内阻约3kΩ） C．电压表（0～15V，内阻约15kΩ） D．电流表（0～600mA，内阻约0.3Ω） E．电流表（0～300mA，内阻约0.5Ω） F．电阻箱：最大阻值为999.9Ω，允许通过的最大电流为1.0A G．开关、导线等 为了更准确的测量样品的电阻率，电压表应选________，电流表应选________（均填器材前的字母）。 （4）实验小组设计了如图乙所示的电路测量样品电阻。请分析该电路测得的阻值与真实值相比，结果________（填“偏大”“相等”或“偏小”）。 （5）若该样品电阻的测量值计为R，则该样品的电阻率为________（用题目中给出的已知量的符号表示）。 【答案】 ①. 1.125 ②. B ③. E ④. 偏小 ⑤. 【解析】 【详解】（1）螺旋测微器固定刻度部分读数为，活动刻度读数为 总读数为。 （3）电源电动势约为3V，电压表选择0～3V的B； 电路电流为，电流表选择0～300mA的E。 （4）实验电路中电流表外接，由于电压表的分流作用可知，电流表测量的电流值大于通过电阻的真实电流值，根据可知，测得的电阻值与真实值相比，结果偏小。 （5）根据电阻定律有 解得。 13. 如图所示，足够高的U形玻璃管竖直固定，左右两侧均开口，管内径横截面积为S。管内通过一个活塞和一段水银柱封闭了一定量的理想气体。初始时，左侧管内的水银柱高度为h1，右则水银柱的高度为，空气柱的长度为L，环境大气压强p0，不计活塞和U形管之间的摩擦，水银的密度为ρ，重力加速度为g。 （1）求活塞的质量； （2）若用力将活塞向上缓慢提升，直到U形管内两侧的水银柱液面相平，求活塞被提升的高度。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据两侧水银柱高度差可知，封闭气体的压强为 对活塞受力分析可知 解得 【小问2详解】 U形管内两侧水银液面等高时，左侧液面上升的高度为 封闭气体的压强变为p0，等温变化有 活塞相对左侧液面上升的高度为 活塞上升的高度 解得 14. 如图所示xOy平面内，虚线y=h上方存在垂直平面向外的匀强磁场、下方存在沿y轴正方向的匀强电场。质量为m、电荷量为+q的带电粒子从P（2h，h）点以速度大小v0、方向与x轴正方向间的夹角θ=45°射入磁场。一段时间后，粒子第1次从虚线上的Q（0，h）点进入电场，在电场中的运动恰好不通过x轴，粒子重力不计。求： （1）磁场的磁感应强度大小B； （2）粒子从P点射入至第2次经过虚线所用的时间t； 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 粒子轨迹如图 由几何关系得 粒子在磁场中做匀速圆周运动，则 解得 【小问2详解】 设粒子从P点射入至第2次经过虚线，在磁场中运动的时间为t1，则 在电场中运动的时间为t2，则竖直方向上有 则 粒子从P点射入至第2次经过虚线的时间 15. 如图所示，两根平行间距为L的金属导轨固定于水平面上，导轨电阻不计。一根质量为m、电阻为R的金属棒垂直放于导轨上，导轨与金属棒间的动摩擦因数为。导轨左端连有阻值也为R的电阻，在电阻两端接有电压传感器并与监视器相连。空间中存在多段竖直向下的匀强磁场区域，磁感应强度大小均为B，每段磁场区域的宽度均为2d，相邻两段磁场区域的间距为d，金属棒初始位置与第1段磁场左边界的距离为，金属棒与导轨接触良好。 （1）金属棒在外力作用下穿过各段磁场，已知进入某磁场的速度大小为v，若使金属棒匀速通过该磁场，求：在该磁场中运动过程需对金属棒施加水平向右拉力的大小。 （2）现对金属棒施加一个水平向右的恒定拉力（g为重力加速度），使金属棒从初始位置由静止开始运动，若已知金属棒刚穿过第1段磁场区域的速度为进入第1段磁场区域速度的，求穿过第1段磁场过程中回路产生的焦耳热Q及通过金属棒横截面的电荷量q； （3）金属棒在持续作用下穿过各段磁场。运动一段时间后，从监视器可发现，电压呈稳定的周期性变化（即棒在通过每段磁场区域和无磁场区域的过程中，速度的变化规律完全相同），求：此周期性变化的电压的有效值。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 进入磁场后，对金属棒有 其中， 解得 【小问2详解】 金属棒进入第一段磁场之前，根据动能定理有 金属棒穿过第一段磁场的过程，根据动能定理有 可得 又，， 解得 【小问3详解】 在一个电压周期内，由能量守恒有 由动量定理有 又 根据焦耳定律有 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $