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题型：解答题题类：难易度：普通

2025届浙江省温州市高三上学期一模（11月）物理试题

如图所示，光滑的水平面上固定足够长、光滑平行金属导轨，导轨右端接有一个单刀双掷开关K。开关接1时，导轨与电动势 $\text{[math]}$ 、内阻 $\text{[math]}$ 的电源相连；开关接2时，导轨与电容 $\text{[math]}$ 的电容器相连。与导轨垂直的边界 $\text{[math]}$ 右侧空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小 $\text{[math]}$ 。一质量 $\text{[math]}$ 、电阻 $\text{[math]}$ 的金属杆 $\text{[math]}$ 垂直导轨放置，一边长 $\text{[math]}$ 、电阻 $\text{[math]}$ ，质量也为m的正方形金属框恰好置于水平面上的边界 $\text{[math]}$ 外，金属框与金属杆中点处通过绝缘、松弛、不可伸长的轻绳连接。已知导轨间距 $\text{[math]}$ ，电容器初始电量 $\text{[math]}$ ，金属杆与导轨始终接触良好且导轨的电阻均可忽略不计。

（1）、开关接1时，金属杆 $\text{[math]}$ 受到垂直金属杆的水平外力保持静止，求水平外力F的大小；

（2）、先断开开关K并撤去外力。再将开关K拨到2，金属杆由静止开始向右运动，杆速率最大时轻绳尚未拉直，求金属杆的最大速率 $\text{[math]}$ ；

（3）、接第（2）问，金属杆达到最大速度、轻绳未拉直时，断开开关K。求金属框完全进入磁场区域时的速率 $\text{[math]}$ （已知金属杆与金属框在轻绳拉直瞬间达到共速）

（4）、接第（3）问，金属框完全进入磁场区域后将开关接1，一段时间后金属杆速度减为零，且金属框始终未与金属杆碰撞，求该过程中金属杆上产生的焦耳热 $\text{[math]}$ 。

举一反三

如图甲所示，一固定竖直倒放的“U”形足够长金属导轨的上端接一定值电阻R，整个装置处于方向垂直轨道平面向里的匀强磁场中。现将一质量为m的金属棒从距电阻R足够远的导轨上某处，以大小为 $\text{[math]}$ 的初动量竖直向上抛出，金属棒的动量随时间变化的图像如图乙所示。整个过程中金属棒与导轨接触良好且保持垂直，不计空气阻力及金属棒和导轨电阻，重力加速度大小为g。关于此过程中，下列说法正确的是（　　）

如图所示，间距为L的水平光滑长导轨，左端接有一个电容器，电容为C（不会被击穿），在PQ虚线的左侧有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。质量为m的金属杆ab静置在导轨上，距离虚线PQ的距离是d，金属杆在水平向右恒力F的作用下，开始向右运动，不计导轨与金属杆的电阻，下列说法正确的是（　　）

如图，两根足够长的光滑金属轨道互相垂直地固定在水平面内，电阻不计。处于磁感应强度为B的匀强磁场中。将单位长度电阻为r的导体棒与轨道成45°放置于轨道上。 $\text{[math]}$ 时导体棒位于O点位置，在水平拉力作用下，导体棒从O点沿x轴以速度v匀速向右运动。导体棒与轨道的交点为a与b。

（1）t时刻导体棒中电流的大小I和方向；

（2）水平拉力F随时间t变化的关系式F（t）；

（3）分析说明导体棒上产生的焦耳热Q随时间t变化的规律并画出大致图像。

两根足够长的平行金属导轨固定在倾斜角为 $\text{[math]}$ 的斜面上，导轨电阻不计，间距为 $\text{[math]}$ ，在导轨ef和gh之间有宽度为d、方向垂直轨道平面向下的匀强磁场Ⅰ，gh线上方有垂直于轨道平面向上、磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ 的匀强磁场Ⅱ。两根质量均为0.1kg、电阻均为 $\text{[math]}$ 的导体棒间隔为d，如图垂直导轨放置，导体棒a与gh间距为d。现同时将两根导体棒由静止释放，发现当α棒刚进入磁场Ⅰ时，两根导体棒立即开始匀速运动，b棒刚要出磁场Ⅰ时沿斜面向下的加速度为 $\text{[math]}$ 。不计一切摩擦，两棒在下滑过程中，与导轨始终接触良好，已知 $\text{[math]}$ ，重力加速度g取 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是（　　）

如图所示的装置左侧是法拉第圆盘发电机，其细转轴竖直安装。内阻不计、半径 $\text{[math]}$ 的金属圆盘盘面水平，处于竖直向上的匀强磁场 $\text{[math]}$ 中，磁感应强度 $\text{[math]}$ 。圆盘在外力作用下以角速度 $\text{[math]}$ 逆时针（俯视）匀速转动，圆盘的边缘和转轴分别通过电刷a、b与光滑水平导轨 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 相连，导轨间距 $\text{[math]}$ 。在导轨平面内以O点为坐标原点建立坐标系xOy，x轴与导轨平行。 $\text{[math]}$ 区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度 $\text{[math]}$ ，导电性能良好的导轨上放置着一根质量 $\text{[math]}$ 、电阻 $\text{[math]}$ 的金属棒，金属棒离y轴足够远； $\text{[math]}$ 区域内存在竖直向下磁场，磁感应强度 $\text{[math]}$ ，导轨由绝缘材料制成，导轨上紧贴y轴放置着一U型金属框，其质量 $\text{[math]}$ 、电阻为3R、长度为L、宽度 $\text{[math]}$ 。不计其它一切电阻。

如图所示，两条间距为 $\text{[math]}$ 平行光滑金属导轨（足够长）固定在水平面上，导轨的左端接电动势为 $\text{[math]}$ 的电源，右端接定值电阻，磁感应强度为 $\text{[math]}$ 的匀强磁场垂直于导轨平面竖直向上。两端都足够长的金属棒 $\text{[math]}$ 斜放在两导轨之间，与导轨的夹角为 $\text{[math]}$ ，导线、导轨、金属棒的电阻均忽略不计，电源的内阻与定值电阻阻值相等。当电键 $\text{[math]}$ 断开，电键 $\text{[math]}$ 闭合，给金属棒一个沿水平方向与棒垂直的恒定作用力 $\text{[math]}$ ，经过时间 $\text{[math]}$ 金属棒获得最大速度 $\text{[math]}$ ，定值电阻的最大功率为 $\text{[math]}$ ，在此过程中金属棒的最大加速度为 $\text{[math]}$ ，金属棒与导轨始终接触良好，下列说法正确的是（）

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