山西省部分学校2024-2025学年高三下学期3月联考（二模）物理试题（原卷版+解析版）

这是一份山西省部分学校2024-2025学年高三下学期3月联考（二模）物理试题（原卷版+解析版），共23页。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、班级和考号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1. 如图所示，甲图为质点A运动的速度随时间变化的图像，乙图为质点B运动的加速度随时间变化的图像，B的初速度为零，两质点在0～内，下列说法错误的是（ ）
A. 质点A的加速度先增大后减小B. 质点B的速度先增大后减小
C. 质点B的位移为零D. 质点A、B有一个时刻共速
2. 如图所示，平行板电容器两极板与电源、开关构成回路，先闭合开关，稳定后断开，一带电粒子从上极板左边缘射入后恰好从下极板右边缘射出，粒子重力不计，下列措施能使粒子打在下极板正中间的是（ ）
A. 仅将下极板上移，使板间距离变成原来的一半
B. 仅使粒子的电荷量加倍
C. 仅将带电粒子的初速度大小减半
D. 仅改变带电粒子入射点的位置，使其从两极板正中间平行于两极板射入
3. 如果未来人类在赤道修建一个太空电梯通往空间站，则人类可以通过电梯自由出入太空，并可在空间站进行科学研究，空间站位于地球同步卫星轨道高度，电梯及空间站相对地面静止，当乘客乘坐电梯向上运动过程中，以下说法正确的是（ ）
A. 乘客所受重力增加B. 乘客绕地球转动的向心加速度减小
C. 乘客绕地球转动的角速度不变D. 乘客绕地球转动的线速度减小
4. 如图所示，在半球形光滑固定绝缘碗的最低点固定一个带正电的小球B（可视为点电荷），另一也带正电的小球A（可视为点电荷）此时恰好静止在内壁中的某点，若B球的电量缓慢减小，则（ ）
A. 小球A所受的库仑力减小，支持力不变
B. 小球A所受的库仑力、支持力均不变
C. 小球A所受的库仑力和支持力均减小
D. 小球A所受的库仑力减小，支持力增大
5. 如图，A、B、C为圆的三等分点，A、B、C三点固定有等量的正电荷，O为圆的圆心，E、F为圆中轴线上对称的两点，一带负电粒子从E点由静止释放，粒子重力不计，以下说法正确的是（ ）
A. 在关于圆心O对称的E、F两点，粒子的电势能不相同
B. 粒子将在E、F间做往复运动
C. 粒子由E向F运动过程中，其电势能一直增加
D. 在关于圆心O对称的E、F两点，粒子所受的电场力相同
6. 乘坐飞机时，若乘客需要携带大件行李，则需要办理托运，行李箱要经过一系列的人工搬运和传送带的运输过程才会到达飞机上。如图所示，一个重为的行李箱（可视为质点）在传输过程经过一个倾角为的固定斜面，斜面长为，斜面底端固定一个垂直于斜面的挡板，斜面和行李箱间的动摩擦因数为0.5，行李箱从斜面顶端由静止下滑，到达底端与挡板相碰，碰撞时间为，碰撞过程中摩擦力忽略不计，反弹后行李箱向上滑行了，则行李箱和挡板碰撞的平均作用力为（，，重力加速度）（ ）
A. B. C. D.
7. 如图所示，一倾角的光滑斜面固定于水平地面上，一劲度系数的弹簧一端固定于的物体（可视为质点）上，另一端连接到斜面底端的固定挡板上，开始物体处于静止状态，现将大小方向沿斜面向上的恒力作用到物体上，在其沿斜面向上运动过程中（斜面足够长，，，重力加速度）下列说法正确的是（ ）
A. 当弹簧恢复原长时物体速度最大B. 物体的最大速度为
C. 物体的速度先减小后增加D. 物体的加速度先增大后减小
二、多项选择题（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，有两个或两个以上选项符合题目要求。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. 如图甲所示，变压器为理想变压器，图乙为端的输入电压，电阻，电动机M上标有“、”字样，电动机通过轻绳拉一个质量为的物体以的速度竖直向上匀速上升，此时电动机恰好正常工作，以下说法正确的是（ ）
A. 变压器原、副线圈的匝数比是
B. 电动机的电阻为
C. 电流表示数是
D. 若电动机突然被卡住了，电流表的示数变为
9. 如图所示，电源内阻不能忽略，电流表、电压表均视为理想电表，滑动变阻器总阻值足够大；电表的示数分别用I、U表示，电表示数变化量的绝对值分别用、表示。滑动变阻器滑片从b端向a端滑动时，下列说法中正确的是（ ）
A. 电流表的示数增大，电压表的示数减小B. 灯泡变暗
C. 变亮，变亮D. 变大，变小
10. 如图所示，两根足够长的光滑平行金属轨道、固定在水平面内，相距为L，电阻不计，导轨平面处在竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中，间接有阻值为R的电阻，电阻为r、质量为m的金属导体棒垂直于、放在轨道上，与轨道接触良好，导体棒的中点用轻绳经过滑轮与质量为也为m的物块相连。物块放在倾角为的绝缘斜面上，轻绳与斜面平行，不计一切摩擦。若某时刻给导体棒一个水平向左的初速度为，运动过程中导体棒始终未离开水平导轨，物块始终未离开斜面，运动过程中细线始终与斜面平行且处于绷紧状态，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 初始时刻棒的加速度大小
B. 导体棒的加速度先增大后减小
C. 导体棒的加速度一直减小
D. 导体棒最终速度为
三、非选择题（共54分）
11. 某物理兴趣小组正在进行“用圆锥摆测量重力加速度”的实验，同学们的实验装置如图甲所示。用一根长为l的轻绳上端固定在P点，下端连接一小钢球。拉起小钢球，使轻绳与竖直方向有一定的夹角，让小钢球在水平面内做匀速圆周运动，用刻度尺测量P点到水平面的竖直高度h，记录小钢球转N圈的时间为t；改变轻绳与竖直方向的夹角，多次测量记录数据。
（1）如图乙用螺旋测微器测得小钢球的直径为______。
（2）根据测量数据，绘制的图像是一条过坐标原点的直线，如图丙所示，则图中横坐标x是______（“t”、“”或“”）。已知该直线的斜率为k，则当地重力加速度的表达式______。
12. 某探究小组要测量干电池的电动势和内阻以及电阻丝的电阻率。设计了如图甲所示的电路，所用器材如下：理想电压表、电流表、电阻丝（已知该金属丝的横截面积为）、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。
（1）实验步骤如下：
①将电阻丝拉直固定，按照图甲连接电路，金属夹置于电阻丝的______。（填“A”或“B”）端；
②闭合开关S，快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U，电流表的示数I，断开开关S，记录金属夹与B端的距离L；
③多次重复步骤②，根据记录的若干组U、I、L的值，作出图像如图乙；
（2）根据记录数据作出图像，干电池的电动势为______，内阻为______。
（3）该小组根据记录数据进一步探究，作出图像如图丙所示。结合（2）问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为______，电阻丝的电阻率为______。
13. 真空中存在着如图所示由宽度相同的匀强电场和匀强磁场组成，宽度均为，长度足够长。电场强度方向水平向右，磁感应强度方向垂直纸面向里。一个带正电的粒子从电场的左侧边界处某位置由静止释放，粒子恰好不从磁场右边界射出，粒子的电荷量为，质量为，不计粒子的重力及运动时的电磁辐射。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度；
（2）粒子从电场左侧边界释放到再次回到电场左侧边界时，粒子运动的总时间。
14. 如图所示，半径为的光滑圆弧面与传送带平滑连接（圆弧的圆心在B的正下方），传送带以的速度逆时针匀速运动，A、B两点的水平距离为。质量为的物块（物块可看做质点）在水平恒力作用下从A点由静止运动到B点，物块在B点处时撤去水平恒力，此时物块对圆弧面的压力恰为零。物块与传送带间的动摩擦因数为0.1，传送带足够长，重力加速度为，求：
（1）水平恒力F的大小；
（2）物块再次回到B点时，物块与传送带之间摩擦产生热量。
15. 如图所示，M、N是两根固定在水平面内平行金属导轨，导轨间距为，电阻不计。两虚线、与导轨垂直，的左侧导轨光滑，右侧导轨粗糙，金属棒与导轨间的动摩擦因数从，的左侧存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，的右侧存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为，质量为的金属棒与导轨垂直，静置在右侧磁场中，相同质量的金属棒与导轨夹角为，时刻金属棒在外力的作用下以速度从E点进入左侧磁场，金属棒向左始终做匀速直线运动，当棒的b端进入磁场时，电路中的电流为。两个金属棒的电阻相同均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，，。求：
（1）当金属棒开始运动时，金属棒运动的时间；
（2）当金属棒开始运动时，金属棒受到安培力；
（3）从棒开始运动到b端进入磁场时，通过回路的电荷量q。
2025届3月份考试
物 理
试卷满分：100分 考试时间：75分钟
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、班级和考号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1. 如图所示，甲图为质点A运动的速度随时间变化的图像，乙图为质点B运动的加速度随时间变化的图像，B的初速度为零，两质点在0～内，下列说法错误的是（ ）
A. 质点A的加速度先增大后减小B. 质点B的速度先增大后减小
C. 质点B的位移为零D. 质点A、B有一个时刻共速
【答案】C
【解析】
【详解】A．甲图为速度-时间图像，切线斜率代表加速度，因此加速度先增大后减小，A正确；
B．乙图面积代表速度变化量，可知质点B的速度先增大后减小，B正确；
CD．在甲图中画出质点B的速度-时间图像，由图像可知，质点B一直朝正方向运动，位移不为零，两图有一个交点，则共速一次，C错误；D正确。
此题选择不正确的，故选C。
2. 如图所示，平行板电容器两极板与电源、开关构成回路，先闭合开关，稳定后断开，一带电粒子从上极板左边缘射入后恰好从下极板右边缘射出，粒子重力不计，下列措施能使粒子打在下极板正中间的是（ ）
A. 仅将下极板上移，使板间距离变成原来一半
B. 仅使粒子的电荷量加倍
C. 仅将带电粒子的初速度大小减半
D. 仅改变带电粒子入射点位置，使其从两极板正中间平行于两极板射入
【答案】C
【解析】
【详解】A．由，，，可得
若仅将下极板上移，使板间距离变成原来的一半，由于电容器电量不变，则场强不变，加速度不变
由可知，偏转量变成一半，则时间变成原来的倍，由，可知水平位移为原来的倍，不能使粒子打在下极板正中间，故A错误；
B．若粒子的电荷量加倍，则加速度为，变为原来的两倍，由可知，时间变成原来的倍，可知水平位移为原来的倍，不能使粒子打在下极板正中间，故B错误；
C．仅将带电粒子的初速度大小减半，由，可知时间不变，则水平位移为原来的一半，故C正确；
D．仅改变带电粒子入射点的位置，使其从两极板正中间平行于两极板射入，由可知，偏转量变成一半，则时间变成原来的倍，由，可知水平位移为原来的倍，不能使粒子打在下极板正中间，故D错误；
故选C。
3. 如果未来人类在赤道修建一个太空电梯通往空间站，则人类可以通过电梯自由出入太空，并可在空间站进行科学研究，空间站位于地球同步卫星轨道高度，电梯及空间站相对地面静止，当乘客乘坐电梯向上运动过程中，以下说法正确的是（ ）
A. 乘客所受重力增加B. 乘客绕地球转动的向心加速度减小
C. 乘客绕地球转动的角速度不变D. 乘客绕地球转动的线速度减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．由乘客向上运动过程中，
r增大，所受重力减小，A错误；
B．由，角速度不变，半径增大，可知向心加速度增大，B错误；
C．乘客向上运动过程中，角速度不变，C正确；
D．由，角速度不变，半径增大，可知线速度增大，D错误。
故选C。
4. 如图所示，在半球形光滑固定绝缘碗的最低点固定一个带正电的小球B（可视为点电荷），另一也带正电的小球A（可视为点电荷）此时恰好静止在内壁中的某点，若B球的电量缓慢减小，则（ ）
A. 小球A所受的库仑力减小，支持力不变
B. 小球A所受的库仑力、支持力均不变
C. 小球A所受的库仑力和支持力均减小
D. 小球A所受的库仑力减小，支持力增大
【答案】A
【解析】
【详解】分析A球受力，如图所示，由图及数学知识可得，三角形相似于三角形，由相似可得
可知若B球的电量缓慢减小，则AB距离变近，AB减小，故支持力不变，库仑力变小。
故选A。
5. 如图，A、B、C为圆的三等分点，A、B、C三点固定有等量的正电荷，O为圆的圆心，E、F为圆中轴线上对称的两点，一带负电粒子从E点由静止释放，粒子重力不计，以下说法正确的是（ ）
A. 在关于圆心O对称的E、F两点，粒子的电势能不相同
B. 粒子将在E、F间做往复运动
C. 粒子由E向F运动过程中，其电势能一直增加
D. 在关于圆心O对称的E、F两点，粒子所受的电场力相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．在圆心对称的E、F两点，电势相同，则电势能相同，A错误；
B．由于粒子带负电，电场力先向下后向上，粒子将在E、F间做往复运动，B正确；
C．由于粒子带负电，电场力先向下做正功后向上做负功，可知电势能先减小后增大，则C错误；
D．在圆心对称的E、F两点，电场力方向不同，D错误。
故选B。
6. 乘坐飞机时，若乘客需要携带大件行李，则需要办理托运，行李箱要经过一系列的人工搬运和传送带的运输过程才会到达飞机上。如图所示，一个重为的行李箱（可视为质点）在传输过程经过一个倾角为的固定斜面，斜面长为，斜面底端固定一个垂直于斜面的挡板，斜面和行李箱间的动摩擦因数为0.5，行李箱从斜面顶端由静止下滑，到达底端与挡板相碰，碰撞时间为，碰撞过程中摩擦力忽略不计，反弹后行李箱向上滑行了，则行李箱和挡板碰撞的平均作用力为（，，重力加速度）（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】下滑时，分析行李箱受力根据牛顿第二定律
可得加速度
由，得
上滑时
加速度
由，得
箱子和挡板碰撞过程，以沿斜面向上为正方向，根据动量定理
解得
故选D。
7. 如图所示，一倾角光滑斜面固定于水平地面上，一劲度系数的弹簧一端固定于的物体（可视为质点）上，另一端连接到斜面底端的固定挡板上，开始物体处于静止状态，现将大小方向沿斜面向上的恒力作用到物体上，在其沿斜面向上运动过程中（斜面足够长，，，重力加速度）下列说法正确的是（ ）
A. 当弹簧恢复原长时物体速度最大B. 物体的最大速度为
C. 物体的速度先减小后增加D. 物体的加速度先增大后减小
【答案】B
【解析】
【详解】A．开始弹力沿斜面向上，分析物体受力，可得
，形变量减小，加速度减小，速度增大
之后弹簧伸长，形变量增大，加速度接着减小，速度继续增大
当时，加速度为零速度最大
之后，做加速度增大的减速运动
由上述分析可知当时，加速度为零速度最大，A错误；
B．开始时，代入数据得
速度最大时代入数据得
由开始至速度最大，由动能定理
解得，B正确；
C．由A项分析可知，物体的速度先增大后减小，C错误；
D．由A项分析可知，物体的加速度先减小后增大，D错误。
故选B。
二、多项选择题（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，有两个或两个以上选项符合题目要求。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. 如图甲所示，变压器为理想变压器，图乙为端的输入电压，电阻，电动机M上标有“、”字样，电动机通过轻绳拉一个质量为的物体以的速度竖直向上匀速上升，此时电动机恰好正常工作，以下说法正确的是（ ）
A. 变压器原、副线圈的匝数比是
B. 电动机的电阻为
C. 电流表示数是
D. 若电动机突然被卡住了，电流表的示数变为
【答案】AD
【解析】
详解】A．电动机正常工作，则
副线圈的电压
匝数比
A正确；
C．根据
解得
C错误；
B．由功率关系
电动机的电阻为
B错误；
D．若电动机突然被卡住了，电动机相当于纯电阻
由
解得
D正确。
故选AD。
9. 如图所示，电源内阻不能忽略，电流表、电压表均视为理想电表，滑动变阻器总阻值足够大；电表的示数分别用I、U表示，电表示数变化量的绝对值分别用、表示。滑动变阻器滑片从b端向a端滑动时，下列说法中正确的是（ ）
A. 电流表的示数增大，电压表的示数减小B. 灯泡变暗
C. 变亮，变亮D. 变大，变小
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．滑动变阻器向a端滑动时，阻值减小，则总电流
增大，路端电压
减小，故电流表的示数增大，电压表的示数减小，A正确；
BC．总电流增大，则变亮，并联电路两端的电压
减小，则流过灯泡的电流
变小，则灯泡变暗，流过灯泡的电流
增大，故变亮，BC正确；
D．等于外电路总电阻，因此变小，
不变，D错误。
故选ABC。
10. 如图所示，两根足够长的光滑平行金属轨道、固定在水平面内，相距为L，电阻不计，导轨平面处在竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中，间接有阻值为R的电阻，电阻为r、质量为m的金属导体棒垂直于、放在轨道上，与轨道接触良好，导体棒的中点用轻绳经过滑轮与质量为也为m的物块相连。物块放在倾角为的绝缘斜面上，轻绳与斜面平行，不计一切摩擦。若某时刻给导体棒一个水平向左的初速度为，运动过程中导体棒始终未离开水平导轨，物块始终未离开斜面，运动过程中细线始终与斜面平行且处于绷紧状态，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 初始时刻棒的加速度大小
B. 导体棒的加速度先增大后减小
C. 导体棒的加速度一直减小
D. 导体棒最终的速度为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．初始时刻，将导体棒和物块作为整体，分析受力，由牛顿第二定律，可得
其中
联立可得，A错误；
BC．向左运动过程中
速度减小，加速度减小；向右运动过程中
速度增大，加速度减小，因此加速度一直减小，B错误，C正确；
D．最终导体棒匀速运动，系统受力平衡
解得，D正确。
故选CD。
三、非选择题（共54分）
11. 某物理兴趣小组正在进行“用圆锥摆测量重力加速度”的实验，同学们的实验装置如图甲所示。用一根长为l的轻绳上端固定在P点，下端连接一小钢球。拉起小钢球，使轻绳与竖直方向有一定的夹角，让小钢球在水平面内做匀速圆周运动，用刻度尺测量P点到水平面的竖直高度h，记录小钢球转N圈的时间为t；改变轻绳与竖直方向的夹角，多次测量记录数据。
（1）如图乙用螺旋测微器测得小钢球的直径为______。
（2）根据测量数据，绘制的图像是一条过坐标原点的直线，如图丙所示，则图中横坐标x是______（“t”、“”或“”）。已知该直线的斜率为k，则当地重力加速度的表达式______。
【答案】（1）
（2） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
从图乙可知，小钢球的直径为
【小问2详解】
[1]由牛顿第二定律得，
解得
则横坐标为，图像才是一条过坐标原点的直线。
[2]斜率
解得
12. 某探究小组要测量干电池的电动势和内阻以及电阻丝的电阻率。设计了如图甲所示的电路，所用器材如下：理想电压表、电流表、电阻丝（已知该金属丝的横截面积为）、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。
（1）实验步骤如下：
①将电阻丝拉直固定，按照图甲连接电路，金属夹置于电阻丝的______。（填“A”或“B”）端；
②闭合开关S，快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U，电流表的示数I，断开开关S，记录金属夹与B端的距离L；
③多次重复步骤②，根据记录的若干组U、I、L的值，作出图像如图乙；
（2）根据记录数据作出的图像，干电池的电动势为______，内阻为______。
（3）该小组根据记录数据进一步探究，作出图像如图丙所示。结合（2）问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为______，电阻丝的电阻率为______。
【答案】（1）A端 （2） ①. a ②.
（3） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
由于保护电路，刚开始电阻丝连入电路的阻值最大，金属夹应该置于A端。
【小问2详解】
[1][2]根据可知，，
【小问3详解】
[1]根据，可得，故
根据第（2）问的电动势和内阻的值，可得
[2]图线的斜率为
可得。
13. 真空中存在着如图所示由宽度相同的匀强电场和匀强磁场组成，宽度均为，长度足够长。电场强度方向水平向右，磁感应强度方向垂直纸面向里。一个带正电的粒子从电场的左侧边界处某位置由静止释放，粒子恰好不从磁场右边界射出，粒子的电荷量为，质量为，不计粒子的重力及运动时的电磁辐射。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度；
（2）粒子从电场左侧边界释放到再次回到电场左侧边界时，粒子运动的总时间。
【答案】（1）
（2）
【解析】
小问1详解】
粒子在电场中加速后，由动能定理可得
解得
由于粒子恰好不从磁场右边界射出，可知轨迹刚好与右边界相切，轨迹半径为
由洛伦兹力提供向心力可得
可得
【小问2详解】
粒子在电场中运动的加速度为
在电场中运动的时间为
在磁场中运动的时间为
粒子做圆周运动的周期
粒子再次水平进入电场做匀减速直线运动，运动时间仍为，则粒子运动的总时间为
14. 如图所示，半径为的光滑圆弧面与传送带平滑连接（圆弧的圆心在B的正下方），传送带以的速度逆时针匀速运动，A、B两点的水平距离为。质量为的物块（物块可看做质点）在水平恒力作用下从A点由静止运动到B点，物块在B点处时撤去水平恒力，此时物块对圆弧面的压力恰为零。物块与传送带间的动摩擦因数为0.1，传送带足够长，重力加速度为，求：
（1）水平恒力F的大小；
（2）物块再次回到B点时，物块与传送带之间摩擦产生的热量。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
由B点压力为零，则有
可得
可得
物块从A到B由动能定理，有
解得
【小问2详解】
物块在传送带上运动的加速度
物块先做减速运动减速时间
物块的位移
由于传送带的速度小于，物块反向加速到时与传送带共速运动到B点，物块反向加速的时间为
位移为
物块与传送带的相对位移
摩擦产生的热量
15. 如图所示，M、N是两根固定在水平面内的平行金属导轨，导轨间距为，电阻不计。两虚线、与导轨垂直，的左侧导轨光滑，右侧导轨粗糙，金属棒与导轨间的动摩擦因数从，的左侧存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，的右侧存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为，质量为的金属棒与导轨垂直，静置在右侧磁场中，相同质量的金属棒与导轨夹角为，时刻金属棒在外力的作用下以速度从E点进入左侧磁场，金属棒向左始终做匀速直线运动，当棒的b端进入磁场时，电路中的电流为。两个金属棒的电阻相同均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，，。求：
（1）当金属棒开始运动时，金属棒运动的时间；
（2）当金属棒开始运动时，金属棒受到的安培力；
（3）从棒开始运动到b端进入磁场时，通过回路的电荷量q。
【答案】（1）1s （2），与水平方向夹角为53°
（3）
【解析】
【小问1详解】
金属棒开始运动时，根据平衡条件有
解得
此时电路中的电动势
解得，
对金属棒棒进行分析有
其中
解得
【小问2详解】
金属棒在磁场中的长度
受到的安培力
方向与水平方向夹角为53°。
【小问3详解】
当棒未运动时，只有棒切割磁感线产生电流，此时通过回路的电荷量
感应电动势的平均值
其中
感应电流的平均值
解得
当棒的b端进入磁场时，感应电流
解得
对棒进行分析，根据动量定理可得
即有，
根据题意有
解得
则通过闭合回路中的电荷量