吉林省白山市2023_2024学年高二物理上学期1月期末考试含解析

这是一份吉林省白山市2023_2024学年高二物理上学期1月期末考试含解析，共25页。

2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题（本题共 1 0小题，每小题4分，共计 40分。在每小题给的四个选项中，第 1 ~ 7题只有一个选项正确；第8~10题有多个选项正确全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的不得分）
1. 空间中存在着某种电场，x轴上各点电势和位置坐标对应关系如图所示，其中处的电势最高。下列分析正确的是（ ）
A. 区间内电场方向沿方向
B. 区间内电场方向沿方向
C. 区间内，随着x增大，电场强度沿x轴方向的分量逐渐增大
D. 区间内，随着x的增大，电场强度沿x轴方向的分量先增大后减小
2. 如图所示电路，电源电动势为E，串联的固定电阻为R2，滑动变阻器的总电阻为R1，电阻大小关系为R1＝R2＝r，则在滑动触头从a端移动到b端的过程中，下列描述中正确的是（ ）
A. 电路中的总电流先减小后增大
B. 电路的路端电压先减小后增大
C. 电源的输出功率先增大后减小
D. 变阻器R1上消耗的功率先减小后增大
3. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率为发电机输出功率的，假设两个变压器均是理想变压器。下列说法错误的是（ ）
A. 发电机输出的电流B. 输电线上的电流
C. 升压变压器的匝数比D. 用户得到的电流
4. 关于LC电磁振荡和电磁波，以下说法中正确的是（ ）
A. 如图所示为LC振荡电路某时刻的情况，则此时电容器正在充电
B. 在线圈中插入铁芯可使振荡周期变小
C. LC振荡电路辐射的电磁波传播需要介质
D. 由空气进入水中时，电磁波的波长不变
5. 关于甲乙丙丁四个图示，下列说明正确的是（ ）
A. 图甲是三根平行直导线的截面图，若它们的电流大小都相同，方向垂直纸面向里。且AB＝AC＝AD，则A点的磁感应强度方向水平向左
B. 图乙速度选择器如果带电粒子从右边小孔射入，也能沿虚线路径从左边小孔飞出
C. 图丙磁流体发电机，通过电阻R的电流大小与A、B板间的磁感应强度无关
D. 图丁质谱仪，比荷相同的氦核和氘核，从容器A下方的小孔S₁飘入，经电场加速再进入匀强磁场后会打在照相底片同一个地方
6. 如图所示为火灾报警器的部分电路，下列说法中正确的是（ ）
A. 图中的外罩必须是密封的
B. 图中的挡板必须是透明挡板
C. 如有烟雾颗粒进入该装置即可能报警
D. 仅LED灯两端的电压波动该装置将报警
7. 如图所示，倾角为θ=37°的粗糙斜面上有一个长度为L、质量为m的通电直导线，其电流为I（可调），方向垂直纸面向里。整个空间分布有竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场，导线与斜面间的动摩擦因数μ=0.5（最大静摩擦等于滑动摩擦力）。若导线能在斜面上静止不动，则下列电流值不能满足条件的是（ ）
A. B. C. D.
8. 如图，A、B为水平正对放置的平行板电容器的两极板，B极板接地。闭合开关S，一带电液滴在两极板间的P点处于静止状态。下列说法正确的是（ ）
A. 该液滴带负电
B. 将一块有机玻璃插到两极板之间，电容器的电容将变小
C. 保持开关S闭合，将A极板向左移动一小段距离，液滴将保持静止
D. 断开开关S，将B极板向下移动一小段距离，液滴将加速向上运动
9. 如图甲所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴匀速转动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势随时间的变化图像如图乙所示，若外接电阻，线圈电阻，则下列说法正确的是（ ）
A. 电压表示数为
B. 内的平均感应电动势为
C. 通过线圈的最大电流为
D. 若将R换成阻值随温度的升高而减小的热敏电阻，则当R处温度升高时，R消耗的电功率减小
10. 如图所示，倾斜光滑金属导轨的倾角为，水平导轨粗糙，两平行导轨的间距均为。质量为、电阻为、长度为的金属棒垂直水平导轨放置，两导轨间均存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小分别为和。现把质量为、电阻为、长度也为的金属棒垂直倾斜导轨由静止释放，重力加速度为，倾斜导轨无限长，金属棒始终静止，下列说法中正确的是（）
A. 金属棒受到向左的摩擦力
B. 金属棒受到的最大摩擦力一定为
C. 金属棒的最大速度为
D. 金属棒减小的机械能等于金属棒和金属棒中产生的总焦耳热
二、实验题（共22分，第11题10分，第12题12分）
11. 某实验小组要通过实验尽可能精确地测量一根细长且均匀的空心金属管线的内径d。该金属管长L约为，电阻约为，已知这种金属的电阻率为。
（1）用螺旋测微器测量金属管线外径D时，刻度的位置如图所示，从图中读出外径为________mm。
（2）为测量金属管线电阻，取来两节干电池、开关和若干导线及下列器材：
A．电压表，内阻约
B．电压表，内阻约
C．电流表，内阻约
D．电流表，内阻约
E．滑动变阻器，
F．滑动变阻器，
要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器选________（填实验器材前的序号）。
（3）如图所示电路测得电压表示数为U，电流表示数为I，请用已知的物理常数和直接测量的物理量（均用符号表示），推导出计算金属管线内径的表达式________。
12. 如图甲所示为某电动车电池组的一片电池，探究小组设计实验测定该电池的电动势并测定某电流表内阻，查阅资料可知该型号电池内阻可忽略不计。可供选择的器材如下：
A.待测电池（电动势约为3.7V，内阻忽略不计）
B.待测电流表A（量程为0~3A，内阻待测）
C.电压表V（量程为0~3V，内阻）
D.定值电阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器（）
H.滑动变阻器（）
I.导线若干、开关
为了精确地测定电源电动势和电流表内阻，探究小组设计了如图乙所示的实验方案。请完成下列问题：
（1）滑动变阻器应选择__________，②处应选择__________；（均填写器材前序号）
（2）电流表安装在__________处；（填①或③）
（3）探究小组通过实验测得多组（，）数据，绘制出如图丙所示的图线，则电源的电动势为_______V，电流表内阻为________（结果均保留2位有效数字），从实验原理上判断电动势的测量值与真实值相比__________（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。
三、解答题（共计38分，13题10分，14题12分，15题16分）
13. 如图所示，在竖直平面的直角坐标系xOy中，第一象限有沿y轴正方向的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场，第二象限有沿x轴正方向的匀强电场，两匀强电场的电场强度大小相等。一质量为m，电荷量为+q的带电小球，从x轴上的P点以初速度v0沿y轴正方向射入第二象限，依次经过Q点和M点，图中M点末标出。经过Q点的速度与y轴正方向成45°，重力加速度为g，不计空气阻力，求：
（1）匀强电场的电场强度大小；
（2）匀强磁场的磁感应强度的大小。
14. 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，匀强磁场的磁感应强度为B=T，当线圈以5r/s的转速匀速转动时，求：
(1)转动中感应电动势的最大值和有效值；
(2)电路中交流电压表和电流表的示数；
(3)线圈从图示位置转过的过程中通过电阻R的电量。
15. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定于同一水平面内，导轨间的距离为L，导轨上平行放置两根导体棒ab和cd，构成矩形回路。已知两根导体棒的质量均为m、电阻均为R，其它电阻忽略不计，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，导体棒均可沿导轨无摩擦的滑行。开始时，导体棒cd静止、ab有水平向右的初速度v0，两导体棒在运动中始终不接触。求：
(1)开始时，导体棒ab中电流的大小和方向；
(2)从开始到导体棒cd达到最大速度的过程中，cd棒上产生的焦耳热；
(3)当ab棒速度变为v0时，cd棒加速度大小。
2023-2024学年度（上）白山市高二教学质量监测
物理
本卷满分100分，考试时间75分钟。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题（本题共 1 0小题，每小题4分，共计 40分。在每小题给的四个选项中，第 1 ~ 7题只有一个选项正确；第8~10题有多个选项正确全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的不得分）
1. 空间中存在着某种电场，x轴上各点电势和位置坐标的对应关系如图所示，其中处的电势最高。下列分析正确的是（ ）
A. 区间内电场方向沿方向
B. 区间内电场方向沿方向
C. 区间内，随着x的增大，电场强度沿x轴方向的分量逐渐增大
D. 区间内，随着x的增大，电场强度沿x轴方向的分量先增大后减小
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由图可知，区间内电势减小，由沿电场线方向电势逐渐降低可知，电场方向沿方向，区间内电势增大，则电场方向沿方向，故AB错误；
CD．根据图像的斜率表示电场强度，由图可知，区间内，随着x的增大，电场强度沿x轴方向的分量先增大后减小，区间内，随着x的增大，电场强度沿x轴方向的分量先增大后减小，故C错误，D正确。
故选D。
2. 如图所示电路，电源电动势为E，串联的固定电阻为R2，滑动变阻器的总电阻为R1，电阻大小关系为R1＝R2＝r，则在滑动触头从a端移动到b端的过程中，下列描述中正确的是（ ）
A. 电路中的总电流先减小后增大
B. 电路的路端电压先减小后增大
C. 电源的输出功率先增大后减小
D. 变阻器R1上消耗的功率先减小后增大
【答案】A
【解析】
【详解】A．当滑动变阻器从a→b移动时，R1左右两个部分并联电路总电阻先增大后减小，根据闭合电路欧姆定律可知：电路中电流是先减小后增大，A正确；
B．路端电压U＝E－Ir，因为总电流先减小后增大，所以路端电压先增大后减小，B错误；
C．当的时候电源的输出功率最大，可知当滑片在a端或者b端时，外电路总电阻，此时电源的输出功率最大，所以输出功率是先减小后增大的，C错误；
D．将看成电源的内阻，等效电源的内阻为2r，变阻器为外电路，显然外电阻小于内电阻，外电阻先增大后减小，等效电源的输出功率，即上消耗的功率先增大后减小，D错误。
故选A。
3. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率为发电机输出功率的，假设两个变压器均是理想变压器。下列说法错误的是（ ）
A. 发电机输出的电流B. 输电线上的电流
C. 升压变压器的匝数比D. 用户得到的电流
【答案】D
【解析】
【详解】A．发电机输出的电流为
故A正确；
B．输电线损失的功率为
可得
故B正确；
C．升压变压器匝数比
故C正确；
D．用户得到的功率为
解得
故D错误。
本题选择错误的，故选D。
4. 关于LC电磁振荡和电磁波，以下说法中正确的是（ ）
A. 如图所示为LC振荡电路某时刻的情况，则此时电容器正在充电
B. 在线圈中插入铁芯可使振荡周期变小
C. LC振荡电路辐射的电磁波传播需要介质
D. 由空气进入水中时，电磁波的波长不变
【答案】A
【解析】
【详解】A．如图所示为LC振荡电路某时刻的情况，由线圈内的磁场方向可知，线圈中的电流方向由上到下，而此时电容器下极板为正，则此时电容器正在充电，故A正确；
B．在线圈中插入铁芯，则L变大，根据
可知，振荡周期变大，故B错误；
C．LC振荡电路辐射的电磁波传播不需要介质，故C错误；
D．由空气进入水中时，电磁波波速要减小，周期和频率不变，则根据
λ=vT
可知，波长变小，故D错误。
故选A。
5. 关于甲乙丙丁四个图示，下列说明正确的是（ ）
A. 图甲是三根平行直导线的截面图，若它们的电流大小都相同，方向垂直纸面向里。且AB＝AC＝AD，则A点的磁感应强度方向水平向左
B. 图乙速度选择器如果带电粒子从右边小孔射入，也能沿虚线路径从左边小孔飞出
C. 图丙磁流体发电机，通过电阻R的电流大小与A、B板间的磁感应强度无关
D. 图丁质谱仪，比荷相同的氦核和氘核，从容器A下方的小孔S₁飘入，经电场加速再进入匀强磁场后会打在照相底片同一个地方
【答案】D
【解析】
【详解】A．图甲，由安培定则可知，B处与D处的直线电流在A点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，合磁感应强度等于零，因此A点的磁感应强度由C处的直线产生，磁感应强度方向水平向右，A错误；
B．图乙速度选择器如果带电粒子从右边小孔射入，带电粒子带正电，由左手定则可知，带电粒子受洛伦兹力方向向下，同时受电场力方向也向下，因此如果带电粒子从右边小孔射入，不能沿虚线路径从左边小孔飞出，B错误；
C．图丙磁流体发电机，其产生的电动势为
当等离子体平衡时，则有洛伦兹力大小等于电场力，其等离子体的速度不变，ｄ为两板间的间距不变，因此电动势E由磁感应强度决定，由欧姆定律可知，通过电阻R的电流大小与电动势有关，即与磁感应强度有关，C错误；
D．带电粒子在电场中加速时则有
在磁场中，则有
解得
由上式可知，比荷相同的氦核和氘核在磁场中运动的半径相同，比荷相同的氦核和氘核，从容器A下方的小孔S₁飘入，经电场加速再进入匀强磁场后会打在照相底片同一个地方，D正确。
故选D。
6. 如图所示为火灾报警器的部分电路，下列说法中正确的是（ ）
A. 图中的外罩必须是密封的
B. 图中的挡板必须是透明挡板
C. 如有烟雾颗粒进入该装置即可能报警
D. 仅LED灯两端的电压波动该装置将报警
【答案】C
【解析】
【详解】A．烟雾从外罩进入罩内，所以外罩不能密封，故A错误；
BCD．LED灯和光电三极管用一不透明的挡板隔开，没有险情时光电三极管不能收到LED灯发出的光，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在三极管上，将光信号转换成电信号，电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，所以该传感器是用光传感器实现报警的，所以LED灯两端的电压波动无法使该装置报警，故BD错误，C正确。
故选C。
7. 如图所示，倾角为θ=37°的粗糙斜面上有一个长度为L、质量为m的通电直导线，其电流为I（可调），方向垂直纸面向里。整个空间分布有竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场，导线与斜面间的动摩擦因数μ=0.5（最大静摩擦等于滑动摩擦力）。若导线能在斜面上静止不动，则下列电流值不能满足条件的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】通过通电导线在斜面上受重力、弹力、摩擦力和安培力作用下的平衡问题，考查科学思维能力。
【详解】对导线进行受力分析，若摩擦力沿斜面向上，如图甲所示
则有
解得
若摩擦力沿斜面向下，如图乙所示
则有
解得
能使导线在斜面上静止的电流范围为
故选A。
8. 如图，A、B为水平正对放置的平行板电容器的两极板，B极板接地。闭合开关S，一带电液滴在两极板间的P点处于静止状态。下列说法正确的是（ ）
A. 该液滴带负电
B. 将一块有机玻璃插到两极板之间，电容器电容将变小
C. 保持开关S闭合，将A极板向左移动一小段距离，液滴将保持静止
D. 断开开关S，将B极板向下移动一小段距离，液滴将加速向上运动
【答案】AC
【解析】
详解】A．由图可知上极板带正电，带电液滴能静止，故带电液滴带负电，故A正确；
B．由可知将一块有机玻璃插到两极板之间时电容器的电容将变大，故B错误；
C．保持开关S闭合，将A极板向左移动一小段距离，由可知极板间电场强度不变，所以液滴将仍将保持静止，故C正确；
D．断开开关S，电容器带电量不变，由
可得
将B极板向下移动一小段距离，电场强度不变，则液滴保持静止，故D错误。
故选AC。
9. 如图甲所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴匀速转动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势随时间的变化图像如图乙所示，若外接电阻，线圈电阻，则下列说法正确的是（ ）
A. 电压表的示数为
B. 内的平均感应电动势为
C. 通过线圈的最大电流为
D. 若将R换成阻值随温度的升高而减小的热敏电阻，则当R处温度升高时，R消耗的电功率减小
【答案】BC
【解析】
【详解】由图乙可知，感应电动势的最大值为，周期为，又有
，
解得
A．感应电动势的有效值为
则电压表的读数为
故A错误；
B．根据题意，由公式可得，内的平均感应电动势为
故B正确；
C．通过线圈的最大电流为
故C正确；
D．根据题意可知，的电功率为
可知，当
即
时，有最大值，当R处温度升高时，的阻值减小，R消耗的电功率先增大，等于时，功率最大，若继续减小，则功率开始减小，故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，倾斜光滑金属导轨的倾角为，水平导轨粗糙，两平行导轨的间距均为。质量为、电阻为、长度为的金属棒垂直水平导轨放置，两导轨间均存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小分别为和。现把质量为、电阻为、长度也为的金属棒垂直倾斜导轨由静止释放，重力加速度为，倾斜导轨无限长，金属棒始终静止，下列说法中正确的是（）
A. 金属棒受到向左的摩擦力
B. 金属棒受到最大摩擦力一定为
C. 金属棒的最大速度为
D. 金属棒减小的机械能等于金属棒和金属棒中产生的总焦耳热
【答案】AD
【解析】
【详解】A．金属棒b沿导轨下滑时，由楞次定律可知，金属棒a中电流从近端流向远端导轨，根据左手定则，可知金属棒a所受安培力水平向右，又因为金属棒始终静止，所以其所受摩擦力向左，故A正确；
B．当金属棒b下滑速度最大时，对金属棒b分析，有
对金属棒a分析，有
可得
由于和的关系未知，所以金属棒受到的最大摩擦力大小不确定，故B错误；
C．由闭合电路欧姆定律可知
解得
故C错误；
D．由能量守恒定律可知，金属棒减小的机械能等于金属棒和金属棒中产生的总焦耳热，故D正确。
故选AD。
二、实验题（共22分，第11题10分，第12题12分）
11. 某实验小组要通过实验尽可能精确地测量一根细长且均匀的空心金属管线的内径d。该金属管长L约为，电阻约为，已知这种金属的电阻率为。
（1）用螺旋测微器测量金属管线外径D时，刻度的位置如图所示，从图中读出外径为________mm。
（2）为测量金属管线的电阻，取来两节干电池、开关和若干导线及下列器材：
A．电压表，内阻约
B．电压表，内阻约
C．电流表，内阻约
D．电流表，内阻约
E．滑动变阻器，
F．滑动变阻器，
要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器选________（填实验器材前的序号）。
（3）如图所示电路测得电压表示数为U，电流表示数为I，请用已知的物理常数和直接测量的物理量（均用符号表示），推导出计算金属管线内径的表达式________。
【答案】 ①. ②. A ③. C ④. E ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1]由图可知，金属管线外径为
（2）[2][3][4]2节干电池的电动势为，则电压表应选A；由欧姆定律可得，电路中最大电流为
电流表应选C；滑动变阻器采用限流式接法，因为待测电阻较小，滑动变阻器选E。
（3）[5]由电阻定律有
又有
，
联立解得
12. 如图甲所示为某电动车电池组的一片电池，探究小组设计实验测定该电池的电动势并测定某电流表内阻，查阅资料可知该型号电池内阻可忽略不计。可供选择的器材如下：
A.待测电池（电动势约为3.7V，内阻忽略不计）
B.待测电流表A（量程为0~3A，内阻待测）
C.电压表V（量程为0~3V，内阻）
D.定值电阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器（）
H.滑动变阻器（）
I.导线若干、开关
为了精确地测定电源电动势和电流表内阻，探究小组设计了如图乙所示的实验方案。请完成下列问题：
（1）滑动变阻器应选择__________，②处应选择__________；（均填写器材前序号）
（2）电流表安装在__________处；（填①或③）
（3）探究小组通过实验测得多组（，）数据，绘制出如图丙所示的图线，则电源的电动势为_______V，电流表内阻为________（结果均保留2位有效数字），从实验原理上判断电动势的测量值与真实值相比__________（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。
【答案】 ①. F ②. D ③. ③ ④. 3.6 ⑤. 0.80 ⑥. 相等
【解析】
【详解】（1）[1][2]因为电流表内阻较小，为了使电压表示数变化明显些，所以滑动变阻器R应选择，所以滑动变阻器应选择F；由于电源电动势约为3.7V，而电压表V量程为，因此需要扩大量程，由题意可知，应将电压表V与定值电阻R1串联，所以②处应选择D。
（2）[3]电流表A量程为，将电流表安装在③处可以测量干路中的电流。
（3）[4][5]由闭合电路的欧姆定律
代入数据，化简可得
结合图丙可知
解得，电流表内阻为
将，代入解析式中，解得电源的电动势为
[6]由题意得
在此实验中，电流表“相对电源内接法”，且电流表内阻已测得，所以从实验原理上判断电动势的测量值与真实值相等。
三、解答题（共计38分，13题10分，14题12分，15题16分）
13. 如图所示，在竖直平面的直角坐标系xOy中，第一象限有沿y轴正方向的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场，第二象限有沿x轴正方向的匀强电场，两匀强电场的电场强度大小相等。一质量为m，电荷量为+q的带电小球，从x轴上的P点以初速度v0沿y轴正方向射入第二象限，依次经过Q点和M点，图中M点末标出。经过Q点的速度与y轴正方向成45°，重力加速度为g，不计空气阻力，求：
（1）匀强电场的电场强度大小；
（2）匀强磁场的磁感应强度的大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，粒子从P到Q的过程中，水平方向上有
竖直方向上有
由几何关系有
联立可得
（2）根据题意，由（1）分析可知，粒子到达Q点的速度为
画出粒子在磁场中的运动轨迹，如图所示
由几何关系可知为直径，则有
由牛顿第二定律有
联立可得
14. 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，匀强磁场的磁感应强度为B=T，当线圈以5r/s的转速匀速转动时，求：
(1)转动中感应电动势的最大值和有效值；
(2)电路中交流电压表和电流表的示数；
(3)线圈从图示位置转过的过程中通过电阻R的电量。
【答案】(1)50V，；(2)3.54A，31.82V；(3)
【解析】
【详解】(1)根据转动中感应电动势的最大值表达式，则有
有效值为
(2)回路中电流
电压表示数
(3)从图示位置转过的过程中有，又因为，解得
15. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定于同一水平面内，导轨间的距离为L，导轨上平行放置两根导体棒ab和cd，构成矩形回路。已知两根导体棒的质量均为m、电阻均为R，其它电阻忽略不计，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，导体棒均可沿导轨无摩擦的滑行。开始时，导体棒cd静止、ab有水平向右的初速度v0，两导体棒在运动中始终不接触。求：
(1)开始时，导体棒ab中电流的大小和方向；
(2)从开始到导体棒cd达到最大速度的过程中，cd棒上产生的焦耳热；
(3)当ab棒速度变为v0时，cd棒加速度的大小。
【答案】(1)，方向由；(2)mv；(3)
【解析】
【详解】(1)ab棒产生的感应电动势
ab棒中电流
方向由。
(2)当ab棒与cd棒速度相同时，cd棒的速度最大，设最大速度为，由动量守恒定律
解得
由能量守恒关系
Q=mv-(2m)v
解得
Q=mv
cd棒上
Q=mv
(3)当ab棒的速度为时，cd棒的速度为，由动量守恒定律
解得
I==
解得
I=
cd棒受力为
此时cd棒加速度为