精品解析：四川省成都东部新区养马高级中学2024-2025学年高二下学期期中考试物理试卷

成都东部新区养马高级中学2024-2025学年度（下） 高2023级期中考试物理试题 一、单选题，本题共7小题，每题4分。 1. 下列与电磁感应有关的现象中，说法正确的是（　　） A. 甲图变压器把硅钢切成片状的目的是为了增大涡流 B. 乙图探雷器使用通以恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有较大金属零件的地雷 C. 丙图冶炼炉通高频交流电时，金属块会产生涡流 D. 丁图磁电式仪表的线圈绕在铝框骨架上，铝框起到了电磁驱动的作用 2. 图甲为某无线门铃，其工作原理如图乙所示。按下门铃按钮，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮，磁铁远离螺线管，回归原位置。则（　　） A. 按住按钮不动，门铃可以持续响 B. 该门铃应用的原理是电流的磁效应 C. 增加螺线管的匝数，可让线圈的磁通量更大，让门铃更加灵敏 D. 只有在按下按钮和松开按钮时，门铃才会响 3. 如图所示，一块横截面为半圆形的柱形玻璃砖置于水平桌面上，其圆心为O、半径为R。若一细束光从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形侧表面的A点发生全反射；当光从P点以入射角入射时，光将从玻璃砖圆形侧表面上的B点（图中未画出）射出。已知长为，真空中的光速为c，则（　　） A. 玻璃砖的折射率为1.5 B. 当入射角时的折射角为45° C. 光在玻璃砖内的传播速度为 D. 从B点射出的光一定与从P点射入的光不平行 4. 图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图。和为直流电阻小于图中灯泡电阻的电感线圈，与是相同的小灯泡，电源内阻不可忽略。实验时，闭合开关，灯发光；闭合开关，调节，使灯、亮度相同，再断开。下列说法正确的是（ ） A. 图1中，闭合开关，亮度一直不变 B. 图1中，断开开关，立即熄灭 C. 图2中，闭合开关，灯、同时亮起来，且亮度不变 D. 图2中，断开开关，灯、逐渐变暗过程中，亮度始终相同 5. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，副线圈接理想电压表和理想电流表。在原线圈两端加上的交变电压。下列说法正确的是（　　） A. 电压表的示数为 B. 当滑动变阻器的滑片P向端移动时，电压表的示数变小 C. 当滑动变阻器的滑片P向端移动时，电流表的示数变大 D. 当电流表的示数为时，变压器的输入功率为 6. 如图甲所示为一台小型发电机的结构示意图，内阻为0.7Ω的单匝线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦图线如图乙所示，电压表、电流表均为理想交流电表，定值电阻的阻值R=10.3Ω，则下列说法正确的是（　　） A. 发电机产生的电动势最大值为，线圈的转速n=50r/min B. 电流表的示数为10A，电压表的示数为110V C. 0~0.01s的时间内，通过定值电阻的电荷量为 D. t=0.02s时，穿过线圈的磁通量变化率最大 7. 如图所示，光滑绝缘水平桌面上有一均质正方形金属线框abcd，线框以速度v进入一个有明显边界的匀强磁场（磁场的宽度大于线框的边长），当线圈全部进入磁场区域时，速度减小到 。下列说法中正确的是 （　　） A. 线框进入磁场时与离开磁场时均做匀减速直线运动 B. 线框能全部穿出磁场 C. 线框进入磁场时与离开磁场时产生的热量之比为8∶1 D. 线框进入磁场时与离开磁场时通过线框某截面的电荷量之比为1∶2 二、多选题，（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，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） 8. 如图所示，在匀强磁场中，闭合等腰直角三角形线圈 abc垂直磁场方向放置，下列情况中，线圈内能产生感应电流的是（　　） A. 线圈在磁场中加速向上平移 B. 线圈以c 点为圆心匀速转动 C. 线圈以 ab为轴匀速转动 D. 保持周长不变，将线圈拉成正方形 9. 实验小组组装一台简易发电机，如图所示，半径为r=10cm的圆形线圈共计25匝，置于磁感应强度的匀强磁场中，线圈围绕垂直磁场的转轴匀速转动，转速n=50转/秒，线圈电阻r0=5Ω，外接电阻R=15Ω，不计导线电阻，从线圈平面与磁场垂直开始计时，下列说法正确的是（　　） A. 线框中感应电动势表达式为 B. t=0时产生的电流瞬时值最大 C. 使线圈匀速转动2s内外力做功为250J D. 外电阻1s内产生的热量为750J 10. 一台发电机最大输出功率为4000kW， 电压为4000V，经变压器T1升压后向远方输电。输电线路总电阻R=1kΩ。到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡（220V、60W）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（　　） A. T1原、副线圈电流分别为 和20A B. T2原、副线圈电压分别为 和440V C. T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1 D. 有 盏灯泡（220V、60W）正常发光 三、实验题（本题共2小题，共14分） 11. 刘锋同学做“利用插针法测定玻璃砖折射率”实验，记录的玻璃砖和大头针的位置如图甲所示。回答下列问题： （1）关于该实验的操作，下列说法正确的是___________； A．在确定玻璃砖上下边界时，应用铅笔紧贴玻璃砖上下边缘画出、 B．在确定、，位置时，二者距离应适当远一些，以减小误差 C．为了实验操作方便，应选用粗的大头针 D．为了减小实验误差，应该改变入射角的大小，多做几次实验 （2）如图甲所示，过、，做直线交于，过作垂直于的直线，连接。用量角器测量图甲中角和的大小，则玻璃砖的折射率_______； （3）由于没有量角器和三角函数表，刘锋同学利用圆规，以入射点O为圆心、随机的半径R作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再分别过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图乙所示，则玻璃砖的折射率__________（用图中线段的字母表示）。 12. 如图中是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。 （1）交变电流是由于___________和___________（填AB、BC、CD、DA）边切割磁感线产生，时，线圈处于___________，此时线圈中磁通量为_______。 （2）在和时，线框中感应电流的方向___________（填“相同”或“相反”） （3）线圈转动的角速度为___________rad/s，在0.015s时刻电流表的读数为__________A。 （4）在1s内电流方向改变______次。 四、计算题（本题共3小题，共40分） 13. 如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感强度为BT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求： （1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈转过s 时电动势的瞬时值多大？ （3）电路中电压表和电流表的示数各是多少？ 14. 如图所示，倾角为的光滑固定斜面，斜面上相隔为的平行虚线与间有大小为的匀强磁场，方向垂直斜面向下，一质量，电阻，边长的正方向单匝纯电阻金属线圈，线圈边从距上方处由静止释放沿斜面下滑进入磁场，且边刚要离开磁场时线圈恰好做匀速运动。重力加速度。求： （1）边刚进入磁场时线圈的速度和加速度； （2）线圈进入磁场的过程中，通过边的电量q； （3）线圈通过磁场的过程中产生的热量Q。 15. 如图所示，间距为d的两足够长光滑倾斜平行导轨固定放置，与水平面间的夹角为θ，导轨顶端接有阻值为R的电阻，质量m、阻值也为R的导体棒ab垂直导轨放置，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。现给导体棒一个沿导轨平面向上的初速度v，当导体棒速度刚好为零时，通过导体棒横截面的电荷量为q，重力加速度为g，导轨电阻不计。 (1)求导体棒刚开始向上运动时的加速度大小； (2)求导体棒向上运动到最高点的过程中，电阻R上产生的焦耳热； (3)导体棒运动到最高点开始下滑，下滑过程中，导体棒从经过初始位置到速度再次达到v时所在位置通过导体棒横截面的电荷量为q＇，试计算导体棒从开始运动到速度再次为v的过程运动的总时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 成都东部新区养马高级中学2024-2025学年度（下） 高2023级期中考试物理试题 一、单选题，本题共7小题，每题4分。 1. 下列与电磁感应有关的现象中，说法正确的是（　　） A. 甲图变压器把硅钢切成片状的目的是为了增大涡流 B. 乙图探雷器使用通以恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有较大金属零件的地雷 C. 丙图冶炼炉通高频交流电时，金属块会产生涡流 D. 丁图磁电式仪表的线圈绕在铝框骨架上，铝框起到了电磁驱动的作用 【答案】C 【解析】 【详解】A．甲图变压器把硅钢切成片状的目的是为了减小涡流，故A错误； B．乙图探雷器使用通以快速变化电流的长柄线圈来探测地下是否有较大金属零件的地雷，故B错误； C．丙图冶炼炉通高频交流电时，金属块会产生涡流，产生大量热量将金属块熔化，故C正确； D．丁图磁电式仪表的线圈绕在铝框骨架上，铝框起到了电磁阻尼的作用，故D错误。 故选C。 2. 图甲为某无线门铃，其工作原理如图乙所示。按下门铃按钮，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮，磁铁远离螺线管，回归原位置。则（　　） A. 按住按钮不动，门铃可以持续响 B. 该门铃应用的原理是电流的磁效应 C. 增加螺线管的匝数，可让线圈的磁通量更大，让门铃更加灵敏 D. 只有在按下按钮和松开按钮时，门铃才会响 【答案】D 【解析】 【详解】A．按住按钮不动，通过螺线管的磁通量不会发生变化，因此就不会产生感应电流，门铃就不会响，故A错误； B．松开按钮或按下按钮时，通过磁通量的表达式判断螺线管的磁通量是否发生变化，若磁通量变化时根据楞次定律“增反减同”判断感应电流产生的磁场方向，利用右手螺旋定则判断感应电流的方向。若磁通量不变时门铃不响，所以该门铃应用的原理是电磁感应现象，故B错误； C．根据 可知增加螺线管的匝数，感应电流不变，门铃的灵敏度不变，故C错误； D．只有再按下按钮和松开按钮时螺线管中的磁通量才会发生变化，从而产生感应电流，门铃响起，故D正确。 故选D。 3. 如图所示，一块横截面为半圆形的柱形玻璃砖置于水平桌面上，其圆心为O、半径为R。若一细束光从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形侧表面的A点发生全反射；当光从P点以入射角入射时，光将从玻璃砖圆形侧表面上的B点（图中未画出）射出。已知长为，真空中的光速为c，则（　　） A. 玻璃砖的折射率为1.5 B. 当入射角时的折射角为45° C. 光在玻璃砖内的传播速度为 D. 从B点射出的光一定与从P点射入的光不平行 【答案】C 【解析】 【详解】A．作出两种情况下的光路图，如图所示。 在A处发生全反射，故有 解得 A错误； B．根据 解得， B错误； C．根据 解得 C正确； D．根据边角关系，光在B点的入射角为30°，B点正好在O点上方，折射角是60°，从B点射出的光与P点射入的光平行，D错误。 故选C。 4. 图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图。和为直流电阻小于图中灯泡电阻的电感线圈，与是相同的小灯泡，电源内阻不可忽略。实验时，闭合开关，灯发光；闭合开关，调节，使灯、亮度相同，再断开。下列说法正确的是（ ） A. 图1中，闭合开关，亮度一直不变 B. 图1中，断开开关，立即熄灭 C. 图2中，闭合开关，灯、同时亮起来，且亮度不变 D. 图2中，断开开关，灯、逐渐变暗过程中，亮度始终相同 【答案】D 【解析】 【详解】A．图1中，闭合开关，由于电感线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，马上亮起来，随着电感线圈电流的逐渐增大，路端电压变小，亮度逐渐减小，稳定时，亮度保持不变，故A错误； B．图1中，线圈直流电阻小于的电阻，则稳定时，通过线圈的电流大于的电流；断开开关，电感线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，线圈与构成回路，则先闪亮一下再逐渐变暗，最后熄灭，故B错误； C．图2中，由题意可知，、两支路的直流电阻相等，闭合开关，由于电感线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，则灯马上亮起来，灯慢慢亮起来，稳定时，灯、亮度一样，故C错误； D．图2中，由于稳定时、两支路的电流相等，断开开关，电感线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，线圈与、构成回路，则灯、逐渐变暗过程中，亮度始终相同，故D正确。 故选D。 5. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，副线圈接理想电压表和理想电流表。在原线圈两端加上的交变电压。下列说法正确的是（　　） A. 电压表的示数为 B. 当滑动变阻器的滑片P向端移动时，电压表的示数变小 C. 当滑动变阻器的滑片P向端移动时，电流表的示数变大 D. 当电流表的示数为时，变压器的输入功率为 【答案】C 【解析】 【详解】A．依题意，理想变压器原线圈电压有效值 根据 解得电压表的示数为 故A错误； BC．由A选项分析可知，当滑动变阻器的滑片P向端移动时，其阻值减小，电压表的示数不变，由 可知电流表的示数变大，故B错误；C正确； D．当电流表的示数为时，变压器的输入功率为 故D错误。 故选C。 6. 如图甲所示为一台小型发电机的结构示意图，内阻为0.7Ω的单匝线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦图线如图乙所示，电压表、电流表均为理想交流电表，定值电阻的阻值R=10.3Ω，则下列说法正确的是（　　） A. 发电机产生的电动势最大值为，线圈的转速n=50r/min B. 电流表的示数为10A，电压表的示数为110V C. 0~0.01s的时间内，通过定值电阻的电荷量为 D. t=0.02s时，穿过线圈的磁通量变化率最大 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题图乙可知，发电机产生的电动势最大值为，电动势的有效值为，周期为，则转速为 故A错误； B．电流表的示数为 电压表测量的是定值电阻两端的电压，电压表的示数为 故B错误； C．线圈的角速度为 根据线圈最大感应电动势为 可得 则电荷量 故C正确； D．在时，由题图乙可知此时的电动势为零，感应电动势与磁通量的变化率成正比，故该时刻穿过线圈的磁通量变化率为零，故D错误。 故选C。 7. 如图所示，光滑绝缘水平桌面上有一均质正方形金属线框abcd，线框以速度v进入一个有明显边界的匀强磁场（磁场的宽度大于线框的边长），当线圈全部进入磁场区域时，速度减小到 。下列说法中正确的是 （　　） A. 线框进入磁场时与离开磁场时均做匀减速直线运动 B. 线框能全部穿出磁场 C. 线框进入磁场时与离开磁场时产生的热量之比为8∶1 D. 线框进入磁场时与离开磁场时通过线框某截面的电荷量之比为1∶2 【答案】C 【解析】 【详解】A．线框进入磁场时与离开磁场时受安培力大小为 F=BIL=BL==ma 随着速度减小，安培力逐渐减小，加速度减小，所以线框进入磁场时与离开磁场时做变减速直线运动，故A错误； BD．假设线圈能全部穿出磁场，线圈刚全部进入磁场时速度为，刚离开磁场时速度为v'，线圈进入磁场的过程，取向右为正方向，由动量定理得 -BI1L·t1=m-mv 通过线圈的电荷量 q1=I1t1= 线圈离开磁场的过程，取向右为正方向，由动量定理得 -BI2L·t2=mv'-m 通过线圈的电荷量 q2=I2t2= 联立解得 v'=- 所以线圈不能全部穿出磁场，则v'=0，代入上式可知 故BD错误； C．线圈进入磁场的过程，根据能量守恒定律有 Q1=mv2-m 线圈离开磁场的过程，根据能量守恒定律有 Q2=m 解得 故C正确。 故选C。 二、多选题，（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，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） 8. 如图所示，在匀强磁场中，闭合等腰直角三角形线圈 abc垂直磁场方向放置，下列情况中，线圈内能产生感应电流的是（　　） A. 线圈在磁场中加速向上平移 B. 线圈以c 点为圆心匀速转动 C. 线圈以 ab为轴匀速转动 D. 保持周长不变，将线圈拉成正方形 【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】A. 线圈在磁场中加速向上平移，线圈的磁通量不变，不能产生感应电流，故A错误； B. 线圈以c 点为圆心匀速转动，线圈的磁通量不变，不能产生感应电流，故B错误； C. 线圈以ab为轴匀速转动，线圈的磁通量变化，能产生感应电流，故C正确； D. 保持周长不变，将线圈拉成正方形，线圈的面积变化，磁通量发生变化，能产生感应电流，故D正确。 故选CD。 9. 实验小组组装一台简易发电机，如图所示，半径为r=10cm的圆形线圈共计25匝，置于磁感应强度的匀强磁场中，线圈围绕垂直磁场的转轴匀速转动，转速n=50转/秒，线圈电阻r0=5Ω，外接电阻R=15Ω，不计导线电阻，从线圈平面与磁场垂直开始计时，下列说法正确的是（　　） A. 线框中感应电动势表达式为 B. t=0时产生的电流瞬时值最大 C. 使线圈匀速转动2s内外力做功为250J D. 外电阻1s内产生的热量为750J 【答案】AC 【解析】 【详解】A．线框中感应电动势表达式为 故A正确； B．t=0时，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势、感应电流为零，故B错误； C．感应电动势的有效值为 所以线圈匀速转动2s内外力做功为 故C正确； D．外电阻1s内产生的热量为 故D错误。 故选AC。 10. 一台发电机最大输出功率为4000kW， 电压为4000V，经变压器T1升压后向远方输电。输电线路总电阻R=1kΩ。到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡（220V、60W）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（　　） A. T1原、副线圈电流分别为 和20A B. T2原、副线圈电压分别为 和440V C. T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1 D. 有 盏灯泡（220V、60W）正常发光 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由可得，升压变压器输入电流为 由可得，升压变压器的输出电流为，故A正确； B．由可得， 根据可得，，故降压变压器的输入电压 用户得到的电压即为降压变压器的输出电压，故B错误； C．降压变压器的变压比，故C错误； D．用户得到的功率 可供灯泡正常发光的盏数，故D正确。 故选AD。 三、实验题（本题共2小题，共14分） 11. 刘锋同学做“利用插针法测定玻璃砖折射率”实验，记录的玻璃砖和大头针的位置如图甲所示。回答下列问题： （1）关于该实验的操作，下列说法正确的是___________； A．在确定玻璃砖上下边界时，应用铅笔紧贴玻璃砖上下边缘画出、 B．在确定、，位置时，二者距离应适当远一些，以减小误差 C．为了实验操作方便，应选用粗的大头针 D．为了减小实验误差，应该改变入射角的大小，多做几次实验 （2）如图甲所示，过、，做直线交于，过作垂直于的直线，连接。用量角器测量图甲中角和的大小，则玻璃砖的折射率_______； （3）由于没有量角器和三角函数表，刘锋同学利用圆规，以入射点O为圆心、随机的半径R作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再分别过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图乙所示，则玻璃砖的折射率__________（用图中线段的字母表示）。 【答案】 ①. BD##DB ②. ③. 【解析】 【详解】（1）[1] A．在确定玻璃砖上下边界时，不能用铅笔紧贴玻璃砖上下边缘画出、，以免污染和磨损玻璃砖，故A错误； B．在确定、位置时，为减小误差，应使二者距离适当远一些，故B正确； C．为了减小实验误差，应选用细的大头针，故C错误； D．为了减小实验误差，应该改变入射角的大小，多做几次实验，故D正确。 故选BD。 （2）[2]由折射定律以及光路的可逆性可得，玻璃砖的折射率为 （3）[3]由几何关系知 由折射定律得 12. 如图中是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。 （1）交变电流是由于___________和___________（填AB、BC、CD、DA）边切割磁感线产生，时，线圈处于___________，此时线圈中磁通量为_______。 （2）在和时，线框中感应电流的方向___________（填“相同”或“相反”） （3）线圈转动的角速度为___________rad/s，在0.015s时刻电流表的读数为__________A。 （4）在1s内电流方向改变______次。 【答案】 ①. AB##CD ②. CD##AB ③. 垂直于中性面 ④. 零 ⑤. 相同 ⑥. ⑦. 10 ⑧. 100 【解析】 【详解】（1）[1][2][3][4]根据图像可知，交变电流是由于AB和CD边切割磁感线产生，时，产生的感应电流最大，感应电动势最大，回路磁通量为零，线圈处于垂直于中性面位置。 （2）[5]由图可知，交流电的周期为，则在和时，线框中感应电流的方向相同； （3）[6][7] 线圈转动的角速度为 电流表的读数为有效值，即 （4）[8]交流电的频率 一个周期内交流电的方向改变两次，在1s内电流方向改变100次。 四、计算题（本题共3小题，共40分） 13. 如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感强度为BT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求： （1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈转过s 时电动势的瞬时值多大？ （3）电路中电压表和电流表的示数各是多少？ 【答案】（1）e＝50sin10πtV；（2）25V；（3）电流表示数为，电压表示数为． 【解析】 【详解】（1）角速度：ω＝2πn＝2π×5＝10πrad/s 从中性面开始计时瞬时值表达式为： e＝Emsin（ωt）＝NBSωsin（ωt）＝1000.05×10πsin（10πt）＝50sin（10πt）V （2）当ts时，电动势的瞬时值e＝50sin（10π）＝25V （3）电动势的有效值为：EV 电流表示数：I 电压表示数：U＝IR 14. 如图所示，倾角为的光滑固定斜面，斜面上相隔为的平行虚线与间有大小为的匀强磁场，方向垂直斜面向下，一质量，电阻，边长的正方向单匝纯电阻金属线圈，线圈边从距上方处由静止释放沿斜面下滑进入磁场，且边刚要离开磁场时线圈恰好做匀速运动。重力加速度。求： （1）边刚进入磁场时线圈的速度和加速度； （2）线圈进入磁场的过程中，通过边的电量q； （3）线圈通过磁场的过程中产生的热量Q。 【答案】（1），；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）线圈沿斜面向下运动，由动能定理可得 解得 受力分析可得 解得 （2）线圈进入磁场过程中，通过ab边的电荷量 由闭合电路欧姆定律可得 由法拉第电磁感应定律得 解得 （3）线圈离开磁场时，根据平衡条件有 解得 由能量守恒定律可得 15. 如图所示，间距为d的两足够长光滑倾斜平行导轨固定放置，与水平面间的夹角为θ，导轨顶端接有阻值为R的电阻，质量m、阻值也为R的导体棒ab垂直导轨放置，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。现给导体棒一个沿导轨平面向上的初速度v，当导体棒速度刚好为零时，通过导体棒横截面的电荷量为q，重力加速度为g，导轨电阻不计。 (1)求导体棒刚开始向上运动时的加速度大小； (2)求导体棒向上运动到最高点的过程中，电阻R上产生的焦耳热； (3)导体棒运动到最高点开始下滑，下滑过程中，导体棒从经过初始位置到速度再次达到v时所在位置通过导体棒横截面的电荷量为q＇，试计算导体棒从开始运动到速度再次为v的过程运动的总时间。 【答案】(1)；(2)；(3) 【解析】 【详解】(1)由牛顿第二定律可得 而 初始时刻 联立解得 (2)设导体棒速度减小到零的过程中，流过导体棒的平均电流为，时间为t1，导体棒上滑的最大距离为x1，则有 由闭合电路欧姆定律可得 由法拉第电磁感应定律可得 联立解得 设电阻R上产生的焦耳热为Q，由能量守恒定律可得 解得 (3)导体棒向上运动过程中，由动量定理可得 而 解得 分析可知，从初始位置上滑到速度为零的过程和从速度为零下滑到初始位置的过程导体棒的位移大小相等，则通过导体棒的电荷量大小相同，导体棒从最高点下滑到速度为v位置过程通过导体棒的电荷量为 设导体棒下滑所用时间为，由动量定理可得 又因为 解得 故导体棒从开始运动到速度大小再次达到v的过程，导体棒运动的总时间为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $