精品解析：上海市延安中学2022-2023学年高二上学期期末物理试题(等级)（解析版）_0122026上海中考一模二模真题试卷_2026年上海一模_上海1500初中高中试卷_高中_高二_上学期_3：期末

上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) 上海市延安中学 2022 学年第一学期期末考试 高二年级物理试卷（等级） 一、单选题（共 40分。第 1-8 小题，每小题 3分，第 9-12 小题，每小题 4分。） 1. 下列物理量与试探电荷有关的是（ ） A. 电势能 B. 电势 C. 电势差 D. 电场强度 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据电势能公式E q，可知电荷在电场中某点的电势能与试探电荷的电量、电性和该点的 p 电势都有关系，故A正确； B．电势是描述电场能的性质的物理量，电势是由电场本身决定的，电场中某点电势的高低与零势点的选 取有关，与试探电荷无关，故B错误； C．电势差是电势的差值，是由电场本身决定的，与试探电荷无关，故C错误。 D．电场强度是描述电场力的性质的物理量，由电场本身决定的，与试探电荷无关，故D错误。 故选A。 2. 下列关于电源的说法正确的是（ ） A. 电源是将电能转化为其他形式的能的装置 B. 在电源内部，非静电力做正功将其他形式的能转化为电能 C. 在电源外部，电场力做负功将电能转化为其他形式的能 D. 在电源外部，电子从电源的正极流向负极 【答案】B 【解析】 【详解】A．电源是将其他形式的能转化为电能的装置，A错误； B．在电源内部，非静电力做正功将其他形式的能转化为电能，B正确； C．在电源外部，电场力做正功将电能转化为其他形式的能，C错误； D．在电源外部，电子从电源的负极流向正极，D错误。 故选B。 3. 如图是洛伦兹力演示仪的结构图。励磁线圈产生垂直纸面向外的匀强磁场，电子枪发射电子的速度与磁 场垂直，电子枪上的加速电压可控制电子的速度大小，以下正确的是（ ） 第 1 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) A. 增大电子枪的加速电压，可使电子运动径迹的半径变大 B. 减小电子枪的加速电压，可使电子做圆周运动的周期变小 C. 增大励磁线圈中的电流，可使电子运动径迹的半径变大 D. 减小励磁线圈中的电流，可使电子做圆周运动的周期变小 【答案】A 【解析】 【详解】A．增大电子枪的加速电压，根据 1 eU  mv2 2 则电子速度v变大，根据 mv2 evB r 可得 mv r  eB 可知v变大，则电子运动径迹的半径变大，故A正确； B．电子做圆周运动的周期 2r 2m T   v Be 与电子速度无关，即与电子枪的加速电压无关，故B错误； C．增大励磁线圈中的电流，磁感应强度B增大，根据 mv2 evB r 可得 mv r  eB B增大，则电子运动径迹的半径减小，故C错误； D．减少励磁线圈中的电流，磁感应强度B减小，根据 第 2 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) 2r 2m T   v Be 可知电子做圆周运动的周期将增大，故D错误。 故选A。 4. 如图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁体和铁芯间的磁场均匀辐向分布，边长为L的N匝正方 形线圈中通以电流I，如图乙所示，线圈中左侧一条a导线电流方向垂直纸面向外，右侧b导线电流方向 垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则（ ） A. 该磁场是匀强磁场 B. 该线圈的磁通量为BL2 C. a导线受到的安培力方向向上 D. 此仪表利用了电磁感应的原理 【答案】C 【解析】 【详解】A．匀强磁场的磁感线互相平行，方向相同，该磁场均匀辐向分布，不是匀强磁场，故A错误； B．线圈平面与磁感线平行，线圈的磁通量为零，故B错误； C．a导线电流向外，磁场向右，根据左手定则，a导线受到的安培力向上，故C正确； D．此仪表利用的是电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧被扭动，带动指针转动的原 理，故D错误。 故选C。 5. 关于交流发电机和直流电动机，下列说法正确的是（ ） A. 电动机是利用电磁感应现象制成的，工作时把机械能转化为电能 B. 电动机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把电能转化为机械能 C. 发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时把电能转化为机械能 D. 发电机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把机械能转化为电能 【答案】B 第 3 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) 【解析】 【详解】AB．电动机是利用磁场对电流作用的现象制成的，工作时把电能转化为机械能，故A错误，B 正确； CD．发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时把机械能转化为电能，故CD错误。 故选B。 6. 如图所示，a、b、c三个线圈是同心圆，b线圈上连接有直流电源和开关K，则下列说法正确的是 （ ） A. K闭合电路稳定后，在断开K的一瞬间，线圈c中有感应电流，线圈a中没有感应电流 B. K闭合电路稳定后，在断开K的一瞬间，线圈a中有感应电流，线圈c中没有感应电流 C. 在K闭合的一瞬间，线圈a中有逆时针方向的瞬时电流，有扩张趋势 D. 在K闭合的一瞬间，线圈c中有顺时针方向的瞬时电流，有收缩趋势 【答案】C 【解析】 【详解】AB．在K闭合电路稳定后，再断开K的一瞬间，穿过线圈a、c中的磁通量均发生变化，均有感 应电流产生，故AB错误； CD．在K闭合的一瞬间，线圈b中有顺时针方向的瞬时电流，线圈a、c内磁场垂直纸面向里增大，根据 楞次定律、右手螺旋定则和左手定则，可知线圈a、c中均有逆时针方向的瞬时电流，a有扩张的趋势,c有 收缩的趋势，故C正确，D错误。 故选C。 7. 如图所示，实线为方向未知的三条电场线，虚线分别为等势线1、2、3，已知MN  NQ，带电量绝对 值相等的a、b两粒子从等势线2上的O点以相同的初速度飞出。仅在电场力作用下，两粒子的运动轨迹 如图所示，则（ ） 第 4 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) A. a一定带正电，b一定带负电 B. a加速度增大，b加速度减小 C. MN两点电势差U 等于NQ两点电势差U MN NQ D. a粒子到达等势线3的动能变化量比b粒子到达等势线1的动能变化量小 【答案】D 【解析】 【详解】A. 电场方向未知，a、b两粒子的带电性质无法判断，故A错误； B. 电场线的疏密程度表示电场的强弱，a、b两粒子所带的电荷量相等，可知a粒子受到的电场力减小， 加速度减小，b粒子受到的电场力增大，加速度增大，故B错误； C. MN间的电场强度大于NQ间的电场强度，MN  NQ，根据U Ed 可知， U >U MN NQ 故C错误； D. 电场力对a、b两粒子做正功，根据动能定理有 qU E k a、b两粒子所带的电荷量相等，U >U ，则 MN NQ qU > qU MN NQ 可知a粒子到达等势线3的动能变化量比b粒子到达等势线1的动能变化量小，故D正确。 故选D。 8. 如图是某品牌吊扇的相关参数，则下述判断正确的是（ ） 第 5 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) A. 吊扇的内电阻约为293Ω B. 正常工作时吊扇的发热功率大于165W C. 正常工作1小时吊扇的发热量等于5.94×105J D. 正常工作1小时吊扇输出的机械能小于5.94×105J 【答案】D 【解析】 【详解】A．该电风扇的额定电压是220V，额定功率是165W，若按纯电阻计算，则 U2 2202 R  293.3 P 165 由于电机不是纯电阻元件， A错误； B．正常工作时吊扇的电功率为165W，由于吊扇是非纯电阻用电器，其消耗的电能大部分要转化为机械能 输出，所以其发热功率小于165W，B错误； CD．铭牌中给出的吊扇额定电功率为165W，若不考虑电流热效应和机械损耗，则正常工作1小时吊扇输 出的机械能 E  Pt 5.94105J 但实际上是存在电流热效应和机械损耗，故正常工作1小时吊扇输出的机械能和发热量都小于 5.94105J，C错误，D正确。 故选D。 9. 如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当 PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是（ ） 第 6 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) A. 向右加速运动 B. 向左加速运动 C. 向右匀速运动 D. 向左匀速运动 【答案】B 【解析】 【详解】根据安培定则可知，ab在右侧产生的磁场方向为垂直向里，又因为MN向右运动，根据左手定则 可判断MN中感应电流方向由M到N，由安培定则可知L 中感应电流产生的磁场方向向上，由楞次定律 1 可知，L 中感应电流产生的磁场方向向上并减弱或向下并增强。如果L 中磁场向上减弱，根据安培定则可 2 2 知PQ中感应电流为Q到P且减小，再根据右手定则可知PQ向右减速运动；如果L 中磁场向下增强，根 2 据安培定则可知PQ中感应电流为P到Q且增大，再根据右手定则可知PQ向左加速运动。 故选B。 10. 如图所示，水平面的虚线之上有垂直于纸面向里足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B。边长为a、 总电阻为R的正方形导线框PQMN沿PN方向以大小为v的速度匀速运动，则PM刚进入磁场时（ ） 2Bav A. 线框中的感应电流开始逐渐变小 B. 感应电流大小为 R B2a2v Bav C. 线框所受安培力大小为 D. N、M两端的电压为 R 4 【答案】A 【解析】 【详解】AB．PM刚进入磁场时，MN切割磁感线，PN不切割磁感线，随后切割有效长度不断减小，所以 线框中的感应电流开始逐渐变小，又由公式 E  Bav 第 7 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) 则此时感应电流大小为 E Bav I   R R 故A正确，B错误； C．PM刚进入磁场时，线框所受安培力为MN和PN所受安培力的合力，分析可知两边所受安培力的大小 相等，且为 Bav B2a2v F  BIa B a R R 两力相互垂直，所以合力大小为 2B2a2v F  2F  合 R 故C错误； D．PM刚进入磁场时，MN切割磁感线，MN相当于电源，电源两端的电压为路端电压，则 3 3 U  E  Bav 4 4 故D错误。 故选A。 11. 如图，电源电动势恒定且内阻不可忽略，R 、R 、R 为定值电阻，R 为滑动变阻器，图中均为理想电 1 2 3 4 表。闭合电键后，I 、I 分别表示两个电流表的示数，U 、U 、U 分别表示三个电压表的示数。现将R 的 1 2 1 2 3 4 滑片稍向上滑动，ΔI 、ΔI 分别表示两个电流表示数变化量的绝对值，ΔU 、ΔU 、ΔU 分别表示三个电压 1 2 1 2 3 表示数变化量的绝对值，以下正确的是（ ） A. U 变小 B. U 大于U 2 2 3 U U U C. 2 变小 D. 1 小于 2 I I I 2 1 1 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律可得 第 8 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) U  EI (R r) 2 1 1 现将R 的滑片稍向上滑动，R 接入电路的阻值增大，回路总电阻增大，则总电流I 减小，所以U 增大， 4 4 1 2 故A错误； B．因为U 增大，所以通过R 的电流增大，而总电流减小，所以通过R 和R 的电流减小，R 两端电压减 2 2 3 4 3 小，而 U U U R3 3 2 所以 U U 3 2 故B错误； C．根据部分电路欧姆定律可得 U 2 R R I 3 4 2 U 将滑动变阻器R 的滑片稍向上滑动一些，R 接入电路的阻值增大，所以 2 增大，故C错误； 4 4 I 2 D．根据闭合电路欧姆定律有 U  EI r 1 1 所以 ΔU 1 r ΔI 1 结合A项分析可知 ΔU 2  R r ΔI 1 1 所以 ΔU ΔU 1  2 ΔI ΔI 1 1 故D正确。 故选D。 12. 如图，质量为m、电量为+q的圆环可在水平的足够长的粗糙杆上滑动，细杆处在磁感应强度大小为 B、垂直于纸面向里的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v ，之后圆环运动的v-t图像不 0 可能是（ ） 第 9 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力，若满足重力与洛伦兹力相等，即 qv Bmg 0 圆环做匀速直线运动，则v-t图像如选项A所示，故A正确； B．若重力大于洛伦兹力，圆环也受摩擦力作用，做减速运动，竖直方向有 N mgqvB 水平方向上有 f  Nma 随着速度的减小，支持力增大，摩擦力增大，圆环将做加速度逐渐增大的减速运动，直至速度为零，则v- t图像如选项B所示，故B正确； D．若洛伦兹力大于重力，圆环受到摩擦力的作用，做减速运动，竖直方向有 N qvBmg 水平方向上有 第 10 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) f  Nma 随着速度的减小，支持力减小，摩擦力减小，圆环做加速度逐渐减小的减速运动，当重力与洛伦兹力相等 时，做匀速直线运动，则v-t图像如选项D所示，故D正确； C．圆环所有可能的三种运动状态都如ABD选项所述，并不包含C选项所示v-t图像，故C错误。 故选C。 二、填空题（共 20分，共 5小题，每小题 4分） 13. 家庭电路中所有用电器都是______（选填“串”或“并”）联连接在相线和零线间的。功率较大的用电 器通常选择较______（选填“细”或“粗”）的导线连接。当回路发生过载或短路、漏电等故障时， ______会自动断开。对简单电路故障检测的常用工具有多用电表及______。 【答案】 ①. 并 ②. 粗 ③. 空气开关 ④. 验电笔 【解析】 【详解】[1][2][3][4]家庭电路中所有用电器都是并联连接在相线和零线间的。功率较大的用电器通常选择 较粗的导线连接。当回路发生过载或短路、漏电等故障时，空气开关会自动断开。对简单电路故障检测的 常用工具有多用电表及验电笔。 14. 库仑定律的内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的______成正比，与它们的距离 的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。静电力常量k的单位用基本单位可表示为______。 kgm3 【答案】 ①. 电荷量乘积##电量乘积 ②. s2A2 【解析】 【详解】[1]库仑定律的内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量乘积成正比，与 它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 [2]静电力常量k的单位用基本单位可表示为Nm2/C2 1N1kgm/s2 1C1As 解得 kgm3 Nm2/C2  s2A2 15. 如图，光滑绝缘水平面上一正方形线圈以某初速度滑过一有界匀强磁场。磁场宽度大于线圈宽度。线 圈滑入和滑出磁场的过程中，通过线圈横截面的电量分别为q 和q ，产生的焦耳热分别为Q 和Q 。则 1 2 1 2 第 11 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) q ________q ，Q ________Q （均选填“ < ”、“ = ”或“ > ”）。 1 2 1 2 【答案】 ①. = ②. > 【解析】 【详解】[1]由题意，根据 E   q It  t  t  R Rt R 由于线圈滑入和滑出磁场的过程中穿过线圈磁通量的变化量Φ相等，线圈电阻R相等，所以可知 q = q 1 2 [2]设正方形线圈滑入磁场瞬间初速度为v ，完全进入磁场时速度为v ，完全离开磁场时速度为v ，线圈的 0 1 2 边长为L。正方形线圈滑入磁场过程中，根据动量定理有 －F t = －Bq L = mv －mv 安11 1 1 0 正方形线圈滑出磁场过程中，根据动量定理有 －F t = －Bq L = mv －mv 安22 2 2 1 综上可知 v －v = v －v 0 1 1 2 正方形线圈滑入磁场过程中产生的焦耳热为 1 1 Q  m(v2 v2) m(v v )(v v ) 1 2 0 1 2 0 1 0 1 正方形线圈滑出磁场过程中产生的焦耳热为 1 1 Q  m  v2 v2  mv v v v  2 2 1 2 2 1 2 1 2 其中 v －v = v －v 0 1 1 2 v ＋v －(v ＋v ) = v －v > 0 0 1 1 2 0 2 则有 Q > Q 1 2 16. 如图甲理想变压器原、副线圈匝数比n :n =5:3，原线圈所接电源的电压随时间变化如图乙所示的正弦 1 2 曲线，副线圈接有一最大阻值R=10Ω的滑动变阻器，滑片位于最下端则理想交流电流表的示数为 ______A。将滑动变阻器的滑片向上移动少许，则电源的输出功率将_______（选填“变大”、“变小”或 第 12 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) “不变”）。 【答案】 ①. 1.8 ②. 变大 【解析】 【详解】[1][2]由图像可知，原线圈中电压的最大值为30 2V，所以电压的有效值为 U U  m 30V 1 2 由 U n 1  1 U n 2 2 可得副线圈的电压为 U 18V 2 理想交流电流表的示数为 U I  2 1.8A 2 R [2]将滑动变阻器的滑片向上移动少许，其电阻值变小，因副线圈两端的电压不变，总电流变大，理想变压 器的输出功率变大，输入功率变大，则电源的输出功率将变大。 17. 如图，线圈有100匝，穿过线圈的磁通量为0.04Wb，匀强磁场的方向向右，垂直于线圈的截面，现将 磁场方向在2s内改为与原方向相反，并且磁通量增大到0.08Wb，则在这2s内，线圈内的磁通量变化量大 小为______Wb，线圈产生的平均感应电动势大小为______V。 【答案】 ①. 0.12 ②. 6##6.0 【解析】 【详解】[1]根据题意磁通量的变化量大小为 第 13 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 )      0.080.04Wb 0.12Wb 2 1 [2]根据法拉第电磁感应定律可得线圈产生的平均感应电动势为  0.12 E n 100 V6V t 2 三、综合题（共 40分，第 19、20题要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。） 18. 太阳能电池是利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，又称“光电池”，只要光照达到一定的强度，瞬 间就可输出电压。某同学利用如图甲所示的电路测量某光电池的电动势和内阻，已知相同光照强度下该光 电池的电动势不变。部分器材规格如下： 电流表A （量程为0~3mA、内阻R =100Ω）；电流表A （内阻忽略不计）； 1 A1 2 定值电阻R ；定值电阻R =2Ω。 1 2 （1）若将图中虚线框部分等效于量程为0~3V的电压表，则定值电阻R 的阻值为_____Ω； 1 （2）该同学用一定强度的光照射该电池，闭合开关S，调节滑动变阻器R的阻值，读出“电压表”的读 数U和电流表A 的读数I，得到该电池的U-I曲线如图乙所示。则该电源的电动势为______V（保留两位 2 有效数字），内阻______（填“是”或“不是”）定值，当“电压表”（可视为理想）的示数为2.30V时， 电源内阻为______Ω（保留两位有效数字）； （3）若虚线框部分换接入一理想电压表，当滑动变阻器的电阻为零时，则定值电阻R 消耗的电功率为 2 ______W。（结果保留两位有效数字） 第 14 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) 【答案】 ①. 900 ②. 2.9 ③. 不是 ④. 7.5##7.4##7.6 ⑤. 0.12##0.11##0.13 【解析】 【详解】（1）[1]根据电表改装原理可知 U R  R 900Ω 1 I A1 A1 （2）[2]电源的U-I图像的纵截距等于电源的电动势，即 E 2.9V [3]电源的U-I图像的斜率表示内阻，由于图像为曲线，所以内阻不是定值。 [4]当改装的电压表（可视为理想电表）的示数为2.30V时，由图像读出此时电路中的电流为80mA，根据 闭合电路欧姆定律可得电源内阻为 EU 2.902.30 r   7.5Ω I 0.08 （3）[5]由题意可知此时等效于外电路只接有电阻R ，将R 的U-I图线画在图乙中，如图所示， 2 2 两条图线的交点对应的电压为0.49V、电流为241mA，则此时定值电阻R 消耗的电功率为 2 PUI 0.490.241W 0.12W 19. 如图，电源电动势E 360V，内阻r 10Ω，电阻R 30Ω，R 50Ω。水平放置的平行板电容 1 2 器的电容C 2106F，两极板A、B间的距离d 5102m。闭合开关S，等待电路稳定。 （1）求电容器的两极板间的电压U 、电场强度E 及电容器所带电量Q； AB AB 第 15 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) （2）若要带电粒子（不计重力）能以8103m/s的速度从左向右水平匀速通过电容器，可在两极板间加一 与速度垂直的磁场，求此磁场的方向和大小； （3）有一电荷量q 4.0105C的带正电小球（可视为质点）从B板上的小孔以初速度v 2.0m/s竖直 0 向上射入两板间，并恰好到达A板，求带电小球的质量m。 1 2 【答案】（1）200V，4000V/m，4104C；（2） T；（3） kg 2 375 【解析】 【详解】（1）由电路图可知，电路中的电流为 E I  rR R 1 2 电容器与电阻R 并联，所以电容器两端电压为电阻两端的电压，有 2 U  IR 200V AB 2 电场强度为 U E  AB 4000V/m AB d 电容器所带电荷量为 QCU 4104C AB （2）带电粒子若要匀速通过电容器，则其所受电场力和洛伦兹力大小相等，方向平衡，有 qE= qvB 解得 1 B T 2 （3）小球恰好到达A板，有 0v2 2ad 0 对小球受力分析有 第 16 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) mgqE ma 解得 2 m kg 375 20. 如图甲MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距L=1.0m，与水平面间的夹角α=30°，匀强磁场磁感应 强度B=0.5T，垂直于导轨平面向上，MP间接有电流传感器，质量m=2.0kg、阻值R=1.0Ω的金属杆ab垂 3 直导轨放置，它与导轨的动摩擦因数 ，如图所示。除导体棒电阻外其他电阻不计。用外力F沿导 3 轨平面向上拉金属杆ab，使ab由静止开始运动并开始计时，0~3s的电流I随时间t变化的图像如图乙所 示，此时间内拉力做的功为225J，取g=10m/s2。 （1）请判断0~3s内金属杆中的电流方向； （2）请分析说明0~3s内金属杆做何种运动？并求此时间段内金属杆的位移； （3）求0~3s内外力F随时间t变化的函数式； （4）求0~3s内金属杆产生的焦耳热； （5）3s末撤去外力F，请定性画出此后回路中的电流I随时间t变化的图像。 1 【答案】（1）由a到b；（2）沿斜面向上做静止开始的匀加速直线运动，9m；（3）F  t24；（4） 2 9J；（5） 【解析】 【详解】（1）金属杆沿斜面向上运动切割磁感线，根据右手定则可得金属杆中的电流方向为由a到b。 第 17 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) （2）金属杆沿斜面向上运动切割磁感线，产生的感应电动势E为 EBLv 由闭合电路欧姆定律可得产生的电流 E BLv I   ① R R 根据图乙可得图线的斜率 30 k  1 30 可得回路中的电流 I kt t ② 联立①②可得 R v t BL 可得金属棒运动的速度与时间满足匀变速直线运动的规律，0~3s内金属杆沿斜面向上做静止开始的匀加速 直线运动，加速度为 R a BL 可得0~3s内金属杆的位移为 1 1 R x at2  t2 9m 2 2 BL （3）金属杆受到的安培力为 B2L2v IBL R 应用牛顿第二定律可得 B2L2v R F mgsinmgcos ma m R BL 又因为 R v t BL 联立两式代入数据解得 第 18 页 共 19 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选（在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ，+V: jiajiao6767 ) 1 F  t24 2 （4）由 R v t BL 可得3s末金属杆的速度大小为 R v  t 6m/s 3 BL 假设0~3s内金属杆克服安培力做功为W ，由动能定理可得 f 1 W xmgsinxmgcosW  mv2 F f 2 3 代入数据解得 W 9J f 所以0~3s内金属杆产生的焦耳热为 QW 9J f （5）3s末撤去外力F后，金属杆做加速度逐渐减小的减速运动，直到速度为0，然后因为重力沿斜面分 力和最大静摩擦力相等，所以金属杆此后静止，此过程中I-t图如下 第 19 页 共 19 页