2021-2022学年福建省福州一中高二(上)期末物理试卷【学生版】

第1页（共1页）2021-2022学年福建省福州一中高二（上）期末物理试卷一、单项选择题（每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）1．根据磁感应强度的定义式B=FA．在磁场中某确定位置，B与F成正比，与I、L的乘积成反比 B．一小段通电直导线在空间某处受磁场力F＝0；那么该处的B一定为零 C．磁场中某处的B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向相同 D．一小段通电直导线放在B为零的位置，那么它受到磁场力F也一定为零2．一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与金属板垂直，磁场的方向与金属板平行且垂直纸面向里，如图所示。一氕核（11H）以速度v0自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动。下列粒子分别自A．以速度2v0射入的氘核（12HB．以速度9v0射入的核氚（13HC．以速度13v0射入的核氚（13D．以速度v0射入的电子（-103．真空中两个相同的带等量异号电荷的金属球A和B（均可看成点电荷），分别固定在两处，两球间的静电力为F。现用一个不带电的完全相同金属小球C先与A接触，再与B接触，然后移开C，再让A、B的间距增大为原来的2倍，此时A、B间的静电力为（）A．F4 B．F8 C．F16 4．如图所示，在直角坐标系xoy中，x轴上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向外。许多质量为m、电荷量为+q的粒子，以相同的速率v沿纸面内，由x轴负方向与y轴正方向之间各个方向从原点O射入磁场区域。不计重力及粒子间的相互作用。下列图中阴影部分表示带电粒子在磁场中可能经过的区域，其中R=mvqBA．B．C．D．二、多项选择题（每小题6分，共24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。）5．如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部。则小磁块（）A．在Q中做自由落体运动 B．在两个下落过程中的机械能都守恒 C．在P中的下落时间比在Q中的长 D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大6．在如图所示的电路中，电键S1、S2、S3、S4均闭合，C是极板水平放置的平行板电容器，极板间悬浮着一油滴P，下列说法正确的是（）A．油滴带负电 B．只断开电键S1，电容器的带电量将会增加 C．只断开电键S2，油滴将会向上运动 D．只断开电键S4，油滴将会向下运动7．如图所示，在某静电除尘器产生的电场中，带等量负电荷的两颗微粒只受电场力作用，分别从p点沿虚线pm、pn运动，被吸附到金属圆筒上。下列说法正确的是（）A．n点的电势高于p点的电势 B．微粒在p点的电势能小于在m点的电势能 C．微粒从p到n的动能变化量大于从p到m的动能变化量 D．微粒从p到n的电势能变化量等于从p到m的电势能变化量8．如图（a），螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图（b）所示规律变化时（）A．在t2～t3时间内，a点的电势始终比d点的电势高 B．在t3～t4时间内，L有扩张趋势 C．在t1～t2时间内，L内有顺时针方向的感应电流 D．在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流三、填空和实验题（本题共4小题，共24分）9．如图所示，真空中，在两个同心圆所夹的环状区域存在（含边界）垂直于纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场，两圆的半径分别为R和3R，圆心为O。质量为m、电荷量为q（q＞0）的带电粒子从大圆边缘的P点沿半径PO方向以不同的速度垂直射入磁场，粒子重力不计；（1）若粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为120°，则粒子在磁场中运动的时间t1＝；（2）若粒子能进入小圆内部区域，粒子在磁场中运动的速度v2＞。10．某学校开展“摇绳发电”的比赛活动。如图所示，在操场上，将一根长为20m的铜芯导线两端与电流传感器的两个接线柱连接，构成闭合回路；两同学面对面站立摇动这条导线。（忽略地球磁偏角的影响）（1）若增大摇绳的频率，则电流传感器的最大示数将（选填“增大”、“减小”、“不变”）；（2）为了获得较大电流，两同学应该站立摇绳。（选填“东西”、“南北”）11．为了探究影响感应电流方向的因素，某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图所示的方式连接。当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏。由此可知，将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针（填“左偏”“不动”或“右偏”），此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向：（填“相同”或“相反”）。12．在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为mm（该值接近多次测量的平均值）（2）用伏安法测金属丝的电阻Rx．实验所用器材为：电池组（电动势为3V，内阻约1Ω）、电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流2A）、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上数据可知，他们测量Rx是采用图2中的图（选填“甲”或“乙”。（3）图3是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据图2所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。（4）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图4所示，图中已标出了测量数据对应的7个坐标点。请在图4中描绘出U─I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx＝Ω（保留两位有效数字）（5）根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为（填选项前的符号）A．1×10﹣2Ω•mB．1×10﹣3Ω•mC．1×10﹣6Ω•mD．1×10﹣8Ω•m。四、解答题（本题共3小题，共36分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。）13．长为L的平行金属板水平放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强电场，一个带电量为+q、质量为m的带电粒子，以初速度v0紧贴上极板垂直于电场线方向进入该电场，刚好从下极板边缘射出，射出时速度恰与下极板成30°角，如图所示，不计粒子重力，求：（1）粒子末速度的大小；（2）匀强电场的场强；14．质谱仪是用来测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，如图所示，电容器两极板相距为d，两板间电压为U，极板间匀强磁场的磁感应强度为B1，方向垂直纸面向外．一束电荷电量相同、质量不同的带正电的粒子，沿电容器的中线平行于极板射入电容器，沿直线匀速穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外．结果分别打在感光片上的a、b两点，设a、b两点之间距离为Δx，粒子所带电荷量为q，且不计重力，求：（1）粒子进入磁场B2时的速度v的大小？（2）打在a、b两点的粒子的质量之差Δm？（3）试比较这两种带电粒子在磁场B2中运动时间的大小关系，并说明理由？15．如图1所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1Ω的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1T的匀强磁场。质量为0.5kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v﹣t图象如图2所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。（1）求金属棒与导轨间的动摩擦因数；（2）求金属棒在磁场中能够达到的最大速率；（3）已知金属棒从进入磁场到速度达到5m/s时通过电阻的电荷量为1.3C，求此过程中电阻产生的焦耳热。五、附加题：附加题不需要写出解答过程，直接在答题卷上写出答案，本题共10分。16．水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨，两导轨间距为d，在导轨上有质量为m的导体杆。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。现用一水平恒力F向右拉动导体杆由静止开始运动，杆与导轨之间的摩擦和空气阻力，以及导轨的电阻均可忽略不计。假设导轨长度足够长，磁场的范围也足够大，在整个运动过程中杆与导轨保持垂直且良好接触。若导体杆的电阻可忽略不计，在导轨之间接有一电容为C的不带电的电容器，如图所示，在电容器不会被击穿的情况下，导体杆在时间t内通过的位移s大小。17．两个半径均为R的相同的金属圆环O、O′彼此交叠置于光滑水平面上，它们的质量皆为m，电阻皆为r，交点A、C电接触良好，两点对圆心的张角α=π3，空间存在一垂直于环面、磁感应强度为B的均匀磁场，磁场边界是以O、

2021-2022学年福建省福州一中高二（上）期末物理试卷参考答案与试题解析一、单项选择题（每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）1．根据磁感应强度的定义式B=FA．在磁场中某确定位置，B与F成正比，与I、L的乘积成反比 B．一小段通电直导线在空间某处受磁场力F＝0；那么该处的B一定为零 C．磁场中某处的B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向相同 D．一小段通电直导线放在B为零的位置，那么它受到磁场力F也一定为零解：A、磁感应强度反映磁场本身的强弱和方向，由磁场本身决定，与放入磁场的导线所受的安培力F、导线的长度L和电流I无关。故A错误。B、当通电导体平行放在磁场中某处受到的磁场力F等于0，但磁场并一定为零。故B错误；C、通电导线在磁场中的受力方向，由左手定则得知：磁场力的方向与磁场及电流方向相互垂直，故C错误；D、一小段通电直导线放在B为零的位置，由F＝BILsinα得知，那么它受到磁场力F也一定为零。故D正确。故选：D。2．一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与金属板垂直，磁场的方向与金属板平行且垂直纸面向里，如图所示。一氕核（11H）以速度v0自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动。下列粒子分别自OA．以速度2v0射入的氘核（12HB．以速度9v0射入的核氚（13HC．以速度13v0射入的核氚（13D．以速度v0射入的电子（-10解：一氕核以速度v0自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动，根据平衡条件有：qv0B＝qE解得：v0=EB，则可知，穿过的速度和粒子的电量以及质量无关，只有速度等于v0的粒子才能做匀速直线运动，凡是速度不等于v0的粒子均不能做匀速直线运动，故D正确，故选：D。3．真空中两个相同的带等量异号电荷的金属球A和B（均可看成点电荷），分别固定在两处，两球间的静电力为F。现用一个不带电的完全相同金属小球C先与A接触，再与B接触，然后移开C，再让A、B的间距增大为原来的2倍，此时A、B间的静电力为（）A．F4 B．F8 C．F16 解：真空中两个静止点电荷间的静电力大小为：F＝kQ不带电的同样的金属小球C先与A接触：QC＝Q'A=接着金属小球C再与B接触：Q'B＝Q'C=两点电荷间的距离增大到原来的2倍，则两点电荷间的静电力大小为：F'＝kQ2×Q4(2r)故选：D。4．如图所示，在直角坐标系xoy中，x轴上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向外。许多质量为m、电荷量为+q的粒子，以相同的速率v沿纸面内，由x轴负方向与y轴正方向之间各个方向从原点O射入磁场区域。不计重力及粒子间的相互作用。下列图中阴影部分表示带电粒子在磁场中可能经过的区域，其中R=mvA． B． C． D．解：粒子在磁场中做匀速圆周运动，以x轴为边界的磁场，粒子从x轴进入磁场后在离开，速度v与x轴的夹角相同，根据左手定和R=mv知沿x轴负轴的刚好进入磁场做一个圆周，沿y轴进入的刚好转半个周期，如图，在两图形的相交的部分是粒子不经过的地方，故D正确；故选：D。二、多项选择题（每小题6分，共24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。）5．如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部。则小磁块（）A．在Q中做自由落体运动 B．在两个下落过程中的机械能都守恒 C．在P中的下落时间比在Q中的长 D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大解：A、当小磁块在光滑的铜管P下落时，由于穿过铜管的磁通量变化，导致铜管P中产生感应电流，对小磁铁产生安培力，而对于塑料管Q内小磁块没有任何阻力，在做自由落体运动，故A正确；B、由A选项分析可知，在铜管P内下落的小磁块机械能不守恒，而在塑料管Q下落的小磁块机械能守恒，故B错误；C、在铜管P中小磁块受到安培阻力，则在P中的下落时间比在Q中的长，故C正确；D、铜管P产生内能，塑料中不产生内能，根据能量守恒定律可知，落至底部时在P中的速度比在Q中的小，故D错误。故选：AC。6．在如图所示的电路中，电键S1、S2、S3、S4均闭合，C是极板水平放置的平行板电容器，极板间悬浮着一油滴P，下列说法正确的是（）A．油滴带负电 B．只断开电键S1，电容器的带电量将会增加 C．只断开电键S2，油滴将会向上运动 D．只断开电键S4，油滴将会向下运动解：A．电容器的上极板与电源正极相连，带正电，油滴受到竖直向下的重力和电场力作用，处于平衡状态，故电场力方向竖直向上，油滴带负电，故A正确；B．只断开电键S1，不影响电容器两端的电压，电容器的带电量不变，故B错误；C．只断开电键S2，电容器两端电压等于电源电动势，则电容器两极板间电压增大，电场强度增大，油滴将会向上运动，故C正确；D．只断开电键S4，电容器电荷量不变，电场强度不变，油滴仍然静止，故D错误。故选：AC。7．如图所示，在某静电除尘器产生的电场中，带等量负电荷的两颗微粒只受电场力作用，分别从p点沿虚线pm、pn运动，被吸附到金属圆筒上。下列说法正确的是（）A．n点的电势高于p点的电势 B．微粒在p点的电势能小于在m点的电势能 C．微粒从p到n的动能变化量大于从p到m的动能变化量 D．微粒从p到n的电势能变化量等于从p到m的电势能变化量解：A．n点靠近正电荷，p点靠近负电荷，因此有φn＞φp，故A正确；B．负电荷从p到运动m电场力做正功，电势能减小，带负电的微粒在m点的电势能较小，故B错误；CD．两微粒均只考虑电场力做正功，由动能定理有qU＝ΔEk，因初末电势差相同，电量q相等，则电场力的做正功相等，电势能减小量相等，两微粒的动能增加量也相等，故C错误，D正确；故选：AD。8．如图（a），螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图（b）所示规律变化时（）A．在t2～t3时间内，a点的电势始终比d点的电势高 B．在t3～t4时间内，L有扩张趋势 C．在t1～t2时间内，L内有顺时针方向的感应电流 D．在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流解：A．由安培定则可知，在t2～t3时间内，a点相当于电源的正极，d点相当于电源的负极，因此a点的电势始终比d点的电势高，故A正确；B．在t3～t4时间内，螺线管中磁场的变化率减小，产生的感应电动势减小，穿过金属圆环L的磁通量减小，L有扩张趋势，故B正确；C．由安培定则可知，在t1～t2时间内，导线框中有dcbad方向的电流，由于磁场变化率减小，导致感应电流逐渐减小，穿过金属圆环L的磁通量减小，由楞次定律可知L内有顺时针方向的感应电流，故C正确；D．在t2～t3时间内，螺线管产生的感应电动势不变，穿过金属圆环L的磁通量不变，L内无感应电流，故D错误。故选：ABC。三、填空和实验题（本题共4小题，共24分）9．如图所示，真空中，在两个同心圆所夹的环状区域存在（含边界）垂直于纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场，两圆的半径分别为R和3R，圆心为O。质量为m、电荷量为q（q＞0）的带电粒子从大圆边缘的P点沿半径PO方向以不同的速度垂直射入磁场，粒子重力不计；（1）若粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为120°，则粒子在磁场中运动的时间t1＝2πm3qB（2）若粒子能进入小圆内部区域，粒子在磁场中运动的速度v2＞4qBRm解：（1）带电粒子在磁场中运动的周期：T=根据洛伦兹力提供向心力可知，qBv=若粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为120°，则粒子在磁场中运动的时间为t联立解得：t（2）设带电粒子进入小圆内部区域的最大速度为vm，对应半径rm由几何关系，有(3R)解得rm＝4R由牛顿第二定律有qv解得：v所以要使粒子能进入小圆内部区域，有v2故答案为：（1）2πm3qB；（2）4qBR10．某学校开展“摇绳发电”的比赛活动。如图所示，在操场上，将一根长为20m的铜芯导线两端与电流传感器的两个接线柱连接，构成闭合回路；两同学面对面站立摇动这条导线。（忽略地球磁偏角的影响）（1）若增大摇绳的频率，则电流传感器的最大示数将增大（选填“增大”、“减小”、“不变”）；（2）为了获得较大电流，两同学应该东西站立摇绳。（选填“东西”、“南北”）解：（1）若增大摇绳的频率，则穿过闭合线圈的磁通量变化率增大，电流传感器的最大示数将增大。（2）地磁场方向沿南北方向，为使摇绳时线圈中有较大的磁通量变化率，从而产生较大电流，两同学应该沿东西方向站立摇绳。故答案为：（1）增大；（2）东西。11．为了探究影响感应电流方向的因素，某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图所示的方式连接。当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏。由此可知，将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针左偏（填“左偏”“不动”或“右偏”），此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向：相同（填“相同”或“相反”）。解：当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏，说明当穿过线圈B的磁通量增加时灵敏电流计的指针右偏，由此可知，将线圈A拔出时，穿过线圈B的磁通量减小，则灵敏电流计的指针左偏；此时线圈A与线圈B中磁通量方向相同，根据楞次定律可知电流的绕行方向相同．故答案为：左偏；相同。12．在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为0.398mm（该值接近多次测量的平均值）（2）用伏安法测金属丝的电阻Rx．实验所用器材为：电池组（电动势为3V，内阻约1Ω）、电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流2A）、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上数据可知，他们测量Rx是采用图2中的甲图（选填“甲”或“乙”。（3）图3是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据图2所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。（4）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图4所示，图中已标出了测量数据对应的7个坐标点。请在图4中描绘出U─I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx＝4.5Ω（保留两位有效数字）（5）根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为C（填选项前的符号）A．1×10﹣2Ω•mB．1×10﹣3Ω•mC．1×10﹣6Ω•mD．1×10﹣8Ω•m。解：（1）螺旋测微器的读数为：d＝0+39.8×0.01mm＝0.398mm；（2）从给出的数据表可知，电流表和电压表的读数变化范围较大，所以变阻器采用的应是分压式接法，即测量采用的是甲图；（3）根据描出的点，作出图象，如图所示：（4）由图线得到金属丝的阻值为：RX=△U△I（5）根据R＝ρLS得：ρ代入数据得：ρ＝1×10﹣6Ω•m，故C正确，ABD错误；故答案为：（1）0.398；（2）甲；（3）如图3；（4）如图4，4.5（4.3﹣4.7）；（5）C。四、解答题（本题共3小题，共36分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。）13．长为L的平行金属板水平放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强电场，一个带电量为+q、质量为m的带电粒子，以初速度v0紧贴上极板垂直于电场线方向进入该电场，刚好从下极板边缘射出，射出时速度恰与下极板成30°角，如图所示，不计粒子重力，求：（1）粒子末速度的大小；（2）匀强电场的场强；解：（1）粒子离开电场时，合速度与水平夹角30°由速度的合成与分解得合速度：v=v（2）粒子在匀强电场中为类平抛运动，则有：在水平方向上：L＝v0t在竖直方向上：vy＝v0tan30°=由牛顿第二定律得：qE＝ma解得：E=3答：（1）粒子末速度的大小为23（2）匀强电场的场强为3m14．质谱仪是用来测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，如图所示，电容器两极板相距为d，两板间电压为U，极板间匀强磁场的磁感应强度为B1，方向垂直纸面向外．一束电荷电量相同、质量不同的带正电的粒子，沿电容器的中线平行于极板射入电容器，沿直线匀速穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外．结果分别打在感光片上的a、b两点，设a、b两点之间距离为Δx，粒子所带电荷量为q，且不计重力，求：（1）粒子进入磁场B2时的速度v的大小？（2）打在a、b两点的粒子的质量之差Δm？（3）试比较这两种带电粒子在磁场B2中运动时间的大小关系，并说明理由？解：（1）两极板间电场强度：E=粒子在电容器中做直线运动，故qE＝qvB1解得v=（2）带电粒子在匀强磁场B2中做匀速圆周运动，则Bqv=m打在a处的粒子的质量m打在b处的粒子的质量m又Δx＝2R1﹣2R2联立得Δm＝m1﹣m2=（3）打在a处的粒子的运动时间t1大于打在b处的粒子的运动时间t2；因为T=2πmqB，t=T2，由上式可解得m1＞m2；故t1答：（1）粒子进入磁场B2时的速度v的大小Ud（2）打在a、b两点的粒子的质量之差qB（3）t1＞t2，理由如上所述．15．如图1所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1Ω的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1T的匀强磁场。质量为0.5kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v﹣t图象如图2所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。（1）求金属棒与导轨间的动摩擦因数；（2）求金属棒在磁场中能够达到的最大速率；（3）已知金属棒从进入磁场到速度达到5m/s时通过电阻的电荷量为1.3C，求此过程中电阻产生的焦耳热。解：（1）由图2可知，金属棒在0～1s做初速度为零的匀加速直线运动，1s后开始做加速度减小的加速运动，则金属棒在1s时进入磁场，在0～1s内，金属棒的加速度为：a=ΔvΔt=41m/s整个过程中，金属棒沿斜面方向受到重力的下滑分力和滑动摩擦力，由牛顿第二定律可得：mgsin37°﹣μmgcos37°＝ma，解得：μ＝0.25；（2）金属棒达到最大速率时，金属棒此时加速度为零，金属棒此时处于平衡状态，假设金属棒的最大速度为vm，此时金属棒切割磁感线产生的感应电动势为：E＝BLvm，根据闭合电路欧姆定律可得：I=ER，由安培力公式可得：F＝对金属棒受力分析可得：F+μmg•cos37°＝mg•sin37°，联立可得：vm＝8m/s；（3）有闭合电路欧姆定律和欧姆定律以及电流的定义式可得：q=It=ERt=由动能定理可得：mgx•sin37°﹣μmgx•cos37°+W=1电阻产生的焦耳热等于克服安培力所做的功，则Q＝﹣W代入数据解得Q＝2.95J。答：（1）金属棒与导轨间的动摩擦因数为0.25；（2）金属棒在磁场中能够达到的最大速率为8m/s；（3）此过程中电阻产生的焦耳热为2.95J。五、附加题：附加题不需要写出解答过程，直接在答题卷上写出答案，本题共10分。16．水平面上有两根足够长的光