四川省成都市蓉城名校联考2024-2025学年高三上学期开学物理试题
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．（2024高三上·成都开学考）下列说法正确的是（ ）
A．如果温度降到很低，扩散现象就会停止
B．分子间作用力一定随距离的减小而增大
C．晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性
D．电磁波只能传递能量，不能传递信息
【答案】C
【知识点】电磁波的发射、传播与接收；分子动理论的基本内容；分子间的作用力；晶体和非晶体
【解析】【解答】A． 扩散现象的本质是分子无规则的热运动， 温度降到很低，扩散现象不会停止，只是扩散得慢，故A错误；
B．分子力表现为引力时，它随距离的减小而先增大后减小，分子力表现为斥力时，它随距离的减小而增大，故B错误；
C．晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性，故C正确；
D． 电磁场的转换就是电场能量和磁场能量的转换，因而电磁波的发射过程就是辐射能量的过程，传播过程就是能量传播的过程。 电磁波既能传递能量，也能传递信息，故D错误。
故选C。
【分析】扩散现象说明分子在做永不停息的无规则运动，温度降到很低，扩散现象也不停止；根据分子间的作用力随距离变化的图像可判定其大小变化；从晶体和非晶体的特性进行分析；电磁波能传递能量和信息。
2．（2024高三上·成都开学考）下列关于电和磁的情景的说法正确的是（ ）
A．图甲：两条异向通电长直导线相互吸引
B．图乙：在匀强磁场内运动的闭合线框中有感应电流产生
C．图丙：闭合线框中c点的电势高于b点的电势
D．图丁：电路通电稳定后断开开关S的瞬间，灯泡一定会闪一下再熄灭
【答案】C
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件；自感与互感；通电导线及通电线圈周围的磁场
【解析】【解答】本题考查磁场和电磁感应的基础知识，关键要理解自感现象形成的原因，判断断电自感时在什么条件下灯泡会闪一下。A．导线间的相互作用力通过磁场产生，同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，故A错误；
B．感应电流的产生条件是闭合回路中磁通量发生改变，线框磁通量未改变，无感应电流产生，故B错误；
C．由右手定则可知，c点的电势高于b点的电势，故C正确；
D．若电路稳定时，流过电感线圈的电流大于灯泡中的电流，断电自感时灯泡才会闪一下再熄灭，题中未说明，故D错误。
故选C。
【分析】根据同向电流相互吸引，异向电流相互排斥分析A项；根据感应电流的产生条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化，来分析B项；根据右手定则判断电势高低；结合自感现象的规律分析D项。
3．（2024高三上·成都开学考）科研人员利用铀-铅（U-Pb）定年法分析嫦娥五号月壤样品中的富铀玄武岩矿物．该定年法中的一个衰变链为，则下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．的比结合能大于的比结合能
D．从月球上被带到地球上，其半衰期会改变
【答案】A
【知识点】结合能与比结合能
【解析】【解答】本题主要考查了原子核的衰变，理解衰变前后的特点、半衰期、比结合能等概念，即可完成分析 。
AB．核反应电荷数和质量数守恒，则
解得
，
故A正确，B错误；
C．衰变是放热反应，由比结合能小的反应生成比结合能大的，比结合能越大，原子核越稳定，故C错误；
D．放射性元素衰变的半衰期是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故D错误。
故选A。
【分析】原子核衰变前后的质量数和电荷数守恒，根据题意列式完成分析；比结合能越大，原子核越稳定，据此作出分析；半衰期是由核内部自身的因素决定的，与原子核所处外部环境、化学状态无关。
4．（2024高三上·成都开学考）如图是一半径为R、横截面为四分之一圆的玻璃柱，截面所在平面内，一束与AC平行的光线从圆弧上的P点入射，直接射到BC界面从M点射出，已知P点到AC界面的距离为，，则该玻璃柱的折射率为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】本题考查光学的知识，要掌握折射定律，解决几何光学问题的关键是根据题意正确画出光路图，然后根据几何关系以及相关物理知识求解。做出光传播过程中的光路图，如图所示
由几何关系可知，光线在AB界面的入射角为i，则
所以
光线在BC界面的入射角i ，则
所以
光线在AB界面的折射角r，则
解得
由折射定律可得
故选B。
【分析】根据题意作出光路图，根据几何关系求解折射角和入射角，根据折射定律和数学知识求解作答。
5．（2024高三上·成都开学考）某同学利用所学知识设计了一个风速报警器，其简易模型如图所示．面积为的单匝矩形线圈处在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场中，线圈右侧与变压器相连，左侧与叶片的转轴相连．变压器可视为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为1：5，理想交流电压表的示数大于等于2V时报警器报警，忽略线圈的内阻，则报警器报警时叶片的转速至少为（ ）
A．20πr/s B．250r/s C．10r/s D．
【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】本题考查动生电动势与交流电结合的问题，注意电压表的示数为有效值，用法拉第电磁感应定律得到关系时候，先应该根据峰值计算有效值。由变压器的规律可知
解得
由正弦交变电流可知
叶片转速最小时，线圈产生的感应电动势的最大值
解得
故选D。
【分析】根据法拉第电磁感应定律，可以得到转速和感应电动势的关系式，结合理想变压器的特点，可以计算副线圈的电压，从而反推达到报警电压的转速。
6．（2024高三上·成都开学考）如图甲，一列简谐横波在x轴上传播，波上有三个质点A、O、B，其平衡位置间的距离满足OA=6m，OB=3m，波源位于O点，某时刻开始计时，O、B的振动图像分别如图乙、丙所示，下列说法正确的是（ ）
A．该列波的最小波长为
B．该列波的最大传播速度为1.5m/s
C．当质点B位于波峰时，质点A一定位于波谷
D．开始计时后，质点A的振动方程为
【答案】B
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】本题关键要把握振动图象读出质点的速度方向，注意振动图象与波动图象的区别，并理解波传播的周期性。
B．由质点O、B的振动图像可知，振动从O点传播到B点的时间满足
（n=0，1，2……）
所以波速为
（n=0，1，2……）
当n=0时，波速有最大值1.5m/s，故B正确；
A．波长为
（n=0，1，2……）
当n=0时，波长有最大值，故A错误；
C．当质点B位于波峰时，质点A位于平衡位置，故C错误；
D．开始计时后，质点A的振动方程为
故D错误。
故选B。
【分析】根据图像可知周期和波速，根据波速和周期关系求解波长；根据波长和A与B的位置关系知当质点B位于波峰时，质点A位于平衡位置；根据周期和初相位写振动方程。
7．（2024高三上·成都开学考）为比较额定电压为5V、内阻为2.5Ω的USB小电风扇（如图甲）正常工作时和卡住时的功率，将其电机拆下与电动势为6V、内阻为2Ω的电源串联（如图乙），电机恰好能正常工作，则此电路中电机正常工作时的功率与卡住时的功率的比值为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】本题以UBS电风扇为背景，考查了非纯电阻电路的功率问题，特别需要注意的是各种功率公式的应用。电机正常工作时，由闭合电路欧姆定律有
解得
电机的功率
电机卡住时相当于纯电阻，则
解得
此时电机的功率
所以
故选D。
【分析】电动机正常工作的时候，电动机属于非纯电阻，电动机消耗的总功率为P电=UI，电动机不转的时候，电动机属于纯电阻，根据功率的公式P=I2R计算总功率。
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．
8．（2024高三上·成都开学考）如图，光滑绝缘斜面体ABC固定在水平地面上，其横截面为等腰三角形．在斜面AB、AC等高处分别放置一根直导体棒，当两导体棒中通以图示方向电流时，两导体棒均静止在斜面上．下列说法正确的是（ ）
A．图中两导体棒连线的中点O处磁感应强度方向竖直向上
B．图中两导体棒连线的中点O处磁感应强度为零
C．若仅将其中一根导体棒的电流方向反向，两导体棒将运动
D．若将两根导体棒的电流方向均反向，两导体棒将运动
【答案】B,C
【知识点】安培力的计算
【解析】【解答】本题考查两根通电导线在互相的磁场中的受力分析，可以根据初始状态下两导体棒均静止，其电流方向、位置特点有对称性，比较简洁的判断两导体棒电流均反向时的状态。AB．由安培定则可知，两导体棒在O点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，所以O点合磁感应强度为零，故A错误，B正确；
C．仅改变其中一根导体棒的电流方向，两导体棒间的作用力变为排斥力，两导体棒所受合力不再为零，将运动，故C正确；
D．两导体棒的电流方向均改变，两导体棒间的作用力大小方向均不变，两导体棒所受合力仍为零，仍静止，故D错误。
故选BC。
【分析】根据右手螺旋定则，可以判读两导体棒分别产生的磁场特点，从而推导O点的合磁感应强度；若将其中一根或两根导体棒电流反向，根据两根导体棒的受力方向变化，判断导体棒是否受力平衡。
9．（2024高三上·成都开学考）如图甲为氢原子能级示意图，一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时会辐射多种频率的光．使其中频率最高的光照射图乙中光电管的阴极K（材料为钠），灵敏电流表中有示数，已知阴极K的逸出功为2.29eV，下列说法正确的是（ ）
A．这群氢原子跃迁时最多辐射出6种频率的光子
B．这群氢原子跃迁时辐射的所有光均能使金属钠逸出电子
C．若将滑动变阻器的滑片由图中位置向右移动，灵敏电流表示数一定变大
D．若给该光电管加上反向电压，要使灵敏电流表示数为零，则所加电压的最小值为10.46V
【答案】A,D
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
【解析】【解答】氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射一定频率的光子，从低能级向高能级跃迁时吸收一定频率的光子，且基态的氢原子吸收的能量必须等于两能级间的能级差；掌握光子能量的计算公式E=hν，其中ν就是光子的频率。
A．一群氢原子辐射的光子频率种类最多为
条
故A正确；
B．要使金属钠逸出电子，辐射的光子能量需满足
而氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级辐射的光子能量
所以该光子的频率小于钠的极限频率，不会发生光电效应，故B错误；
C．若此时图中所加的正向电压使光电管已达饱和光电流，则增加电压，灵敏电流表示数不变，故C错误；
D．遏止电压满足
解得
故D正确。
故选AD。
【分析】这群氢原子跃迁时最多辐射出6种频率的光子；根据发生光电效应的条件进行分析；达到饱和电流时电流不变；根据爱因斯坦光电效应方程进行解答。
10．（2024高三上·成都开学考）如图，半径为5cm的光滑绝缘圆轨道竖直固定放置，处在匀强电场中，轨道上A、B、C、D四个点连线刚好构成矩形，AB=8cm，AD=6cm，AD与竖直方向的夹角为37°，A、B、C三点的电势分别为17V、1V、10V，将一电荷量为0.12C、质量为4kg的带正电小球（可视为质点）置于A点，给小球一个沿轨道切线向左的初速度，重力加速度大小取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列说法正确的是（ ）
A．D点的电势为26V
B．匀强电场的电场强度大小为200V/m
C．若小球能过C点，则在A点给小球的初速度大小至少为
D．若小球恰好能过C点，则小球从A点运动到C点过程中的最大动能为5.25J
【答案】A,C
【知识点】动能定理的综合应用；带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】本题关键要正确分析小球的受力情况，应用动能定理，电势差与电势的关系解题；另外解答本题要掌握竖直平面内圆周运动的处理方法。A． 处在匀强电场中，轨道上A、B、C、D四个点连线刚好构成矩形， 根据匀强电场的推论可知
所以
解得
故A正确；
B．如图所示
利用等分法找到AB连线上E点的电势为10V，CE为等势线，过B点作CE的垂线为电场线，由几何关系可知
电场强度
故B错误；
C．由于
所以重力与电场力的合力
方向沿着DA，小球能过C点，在C点的受力分析，如图所示
根据牛顿第二定律可得
从A点到C点，由动能定理得
解得
故C正确；
D．小球在等效最低点F时动能最大，从F点到C点，由动能定理得
解得
故D错误。
故选AC。
【分析】根据匀强电场的推论，平行且相等的两线段端点电势差相等，可知D点的电势；根据电场强度和电势差的关系求解；小球在圆弧轨道上运动的过程中，电场力，重力和支持力的合力提供向心力，根据动能定理和牛顿第二定律结合求解。
三、实验探究题：本题共2小题，共14分．
11．（2024高三上·成都开学考）某同学利用油膜法估测油酸分子的大小。
（1）本实验用到的物理研究方法是（ ）
A．控制变量法 B．理想模型法 C．极限思维法
（2）该同学进行了如下操作，正确的操作顺序是 ；
①将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数格的方法估算出油膜的面积S
②用注射器吸入一定体积（体积为V）事先配制好的油酸酒精溶液，再均匀地滴到玻璃杯中，记下滴出的总滴数N
③当油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板轻放在浅盘上，用细彩笔仔细地把油酸薄膜边缘的形状画在玻璃板上
④在浅盘里倒入约2cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上，用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其完全散开
（3）若所用油酸酒精溶液的浓度（油酸与油酸酒精溶液的体积比）为a，则该同学测得的油酸分子直径为 （用a、S、V、N表示）。
【答案】（1）B
（2）②④③①
（3）
【知识点】用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】本题考查油膜法测分子直径，熟悉实验的基本原理，理解所建立的物理模型，根据题意进行准确分析和解答。
（1）根据实验原理可知本实验利用了理想模型法，故AC错误，B正确。
故选B。
（2）本实验中应先用注射器吸入一定体积（体积为V）事先配制好的油酸酒精溶液，再均匀地滴到玻璃杯中，记下滴出的总滴数N，然后在浅盘里倒入约2cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上，用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其完全散开，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板轻放在浅盘上，用细彩笔仔细地把油酸薄膜边缘的形状画在玻璃板上，最后将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数格的方法估算出油膜的面积S，故正确的操作顺序为②④③①。
（3）一滴油酸酒精溶液的体积
一滴油酸分子的体积
油酸分子直径
【分析】（1）根据理想模型法、控制变量法、和极限法进行分析解答；
（2）根据油膜法测分子直径的实验步骤要求结合实验的注意事项进行排序；
（3）根据油酸体积和直径、油膜面积的关系列式解答。
（1）本实验利用了理想模型法。
故选B。
（2）本实验中应先用注射器吸入一定体积（体积为V）事先配制好的油酸酒精溶液，再均匀地滴到玻璃杯中，记下滴出的总滴数N，然后在浅盘里倒入约2cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上，用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其完全散开，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板轻放在浅盘上，用细彩笔仔细地把油酸薄膜边缘的形状画在玻璃板上，最后将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数格的方法估算出油膜的面积S，故正确的操作顺序为②④③①。
（3）一滴油酸酒精溶液的体积
一滴油酸分子的体积
油酸分子直径
12．（2024高三上·成都开学考）某同学想探究一节干电池的输出功率与外电阻的关系，可用器材如下：
A．干电池；
B．电流表A1（量程为0~0.6A，内阻为0.1Ω）
C．电流表A2（量程为0~3A，内阻忽略不计）；
D．电压表V（量程为0~3V，内阻约为4.0kΩ）；
E．滑动变阻器R1（0~10Ω）；
F．电阻箱R0（0~999.9Ω）；
G．开关S及导线若干。
（1）首先测出干电池的电动势和内阻，为使结果尽可能准确，请用笔画线代替导线将图甲的电路实物图连接完整 。
（2）实验时其中一次电流表示数如图乙所示，则电流表示数为 A；实验后得到多组电流表示数I和对应的电压表示数U，画出U-I图像，如图丙所示，由图像得出干电池的电动势为E= V，内阻为r= Ω。（均保留2位小数）
（3）如图丁，将此干电池与电流表A2、电阻箱R0串联构成闭合回路．闭合开关S，当电阻箱R0接入电路的阻值为0.3Ω时，此时电源的输出功率为 W（保留2位有效数字）；当电阻箱R0接入电路的阻值为 Ω时，电源的输出功率最大。
【答案】（1）
（2）0.26；1.48；0.70
（3）0.66；0.7
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】在闭合电路欧姆定律实验中，要注意实验中的数据分析方法；根据闭合电路欧姆定律及图象求电动势和内电阻，是实验的常考问题。
（1）按照电路图连接电路实物图如图所示
（2）电流表的示数为0.26A，由闭合电路欧姆定律可得
所以
可知U-I图像的纵截距为电动势，斜率为电流表与电源内阻之和，图像纵截距为1.48，斜率为0.8，所以
，
（3）由闭合电路欧姆定律得
所以
电源的输出功率
当内电阻等于外电阻时电源的输出功率最大，所以
【分析】（1）根据题意要求连接实物图；
（2）根据电表直接读数，由闭合电路欧姆定律和图像的截距和斜率求解；
（3）由闭合电路欧姆定律和功率公式求解。
（1）按照电路图连接电路实物图如图所示
（2）[1][2][3]电流表的示数为0.26A，由闭合电路欧姆定律可得
所以
可知U-I图像的纵截距为电动势，斜率为电流表与电源内阻之和，图像纵截距为1.48，斜率为0.8，所以
，
（3）[1][2]由闭合电路欧姆定律得
所以
电源的输出功率
当内电阻等于外电阻时电源的输出功率最大，所以
四、计算题：本题共3小题，共40分．解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的，不能得分．
13．（2024高三上·成都开学考）如图，有一质量为m、面积为S、厚度可忽略的活塞静止于一竖直放置的气缸内，活塞下方密封有一定质量的理想气体，活塞距气缸底部的距离为2h，活塞上端与轻弹簧拴接，弹簧处于拉伸状态，劲度系数为k，形变量为h，开始时气缸内封闭气体的温度为T0，现用电热丝缓慢加热气缸内的气体，（气缸位置不变）直至活塞缓慢上升2h，活塞始终在气缸内，活塞和气缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦，大气压强为p0，重力加速度大小为g，求：
（1）开始时和最终气缸内封闭气体的压强；
（2）最终气缸内封闭气体的温度。
【答案】（1）开始时活塞处于静止状态，设此时气缸内封闭气体的压强为p，由平衡条件可知
解得
活塞缓慢上升后弹簧处于压缩状态，设此时气缸内封闭气体的压强为，分析可知弹簧弹力
对活塞由平衡条件可知
解得
（2）设变化前后气缸内封闭气体的体积分别为V0、V1，温度分别为T0、T1，由理想气体状态方程可知
解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）对物体进行受力分析，根据平衡条件列式即可求解；
（2）明确P、V、T等状态参数，根据理想气体状态方程列式求解。
（1）开始时活塞处于静止状态，设此时气缸内封闭气体的压强为p，由平衡条件可知
解得
活塞缓慢上升后弹簧处于压缩状态，设此时气缸内封闭气体的压强为，分析可知弹簧弹力
对活塞由平衡条件可知
解得
（2）设变化前后气缸内封闭气体的体积分别为V0、V1，温度分别为T0、T1，由理想气体状态方程可知
解得
14．（2024高三上·成都开学考）如图，面积为、匝数为的圆形线圈内有垂直于线圈平面向里的磁场，磁感应强度大小随时间变化的规律为，电路中平行板电容器MNEF的板长和板间距均为，板间四分之一圆MNF（N为磁场圆圆心）区域内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，一带负电的微粒从电容器M点水平向右射入（与极板不接触）磁场后做匀速圆周运动，恰能从下极板E点射出电容器，定值电阻，，其余电阻不计，重力加速度大小取g=10m/s2，求：
（1）带电微粒的比荷；
（2）带电微粒射入磁场的速度大小v（结果可用根号表示）。
【答案】（1）解：由电磁感应知识可知线圈产生的感应电动势为
电容器两极板间的电压
电容器两极板间电场的场强大小
微粒做匀速圆周运动有
联立解得
（2）解：微粒在磁场中的运动轨迹如图所示
由几何关系可知
所以
由牛顿第二定律有
解得
（或）
【知识点】感应电动势及其产生条件
【解析】【分析】（1）先根据法拉第电磁感应定律求线圈产生的感应电动势，再根据电路的规律求板间电压和场强，根据微粒做匀速圆周运动的条件知受力情况，列方程求解；
（2）由几何关系求半径，由牛顿第二定律求速度。
（1）由电磁感应知识可知线圈产生的感应电动势为
电容器两极板间的电压
电容器两极板间电场的场强大小
微粒做匀速圆周运动有
联立解得
（2）微粒在磁场中的运动轨迹如图所示
由几何关系可知
所以
由牛顿第二定律有
解得
（或）
15．（2024高三上·成都开学考）如图，两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为L，处在方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨上静置一质量为m、长度为L的金属棒，金属棒与导轨始终保持良好接触且电阻均忽略不计，图中电源电动势为E、内阻为r，电容器的电容为C，定值电阻的阻值为R，首先将开关S接1，当金属棒达到最大速度后，再将开关S接2，直到金属棒达到稳定，整个过程中金属棒始终在导轨上，求：
（1）开关S接1的瞬间，金属棒的加速度大小；
（2）开关S接1后，金属棒从静止开始至达到最大速度的过程中，R上产生的焦耳热；
（3）开关S接2后，金属棒达到稳定时的速度大小。
【答案】（1）解：开关接1的瞬间，金属棒的速度为零，由闭合电路欧姆定律可知
对金属棒，由牛顿第二定律有
解得
（2）解：分析可知开关接1后，金属棒速度最大时有
设经过很短的一段时间，金属棒的速度改变量为，由动量定理有
金属棒从开始运动到速度达到，有
该过程电源消耗的电能
整个系统由能量守恒可知
电阻R上产生的焦耳热
联立解得
（3）解：开关接2后，金属棒产生的电动势等于电容器电压时达到稳定速度，则
此时电容器的电荷量
从开关S开始接2到金属棒速度达到稳定，由动量定理有
联立解得
【知识点】电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）开关接1的瞬间，金属棒的速度为零，由闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律进行解答；
（2）求出金属棒的最大速度，由动量定理求解电荷量的大小。整个系统由能量守恒定律、焦耳定律求解电阻R上产生的焦耳热；
（3）开关接2后，金属棒产生的电动势等于电容器电压时达到稳定速度，由动量定理进行解答。
（1）开关接1的瞬间，金属棒的速度为零，由闭合电路欧姆定律可知
对金属棒，由牛顿第二定律有
解得
（2）分析可知开关接1后，金属棒速度最大时有
设经过很短的一段时间，金属棒的速度改变量为，由动量定理有
金属棒从开始运动到速度达到，有
该过程电源消耗的电能
整个系统由能量守恒可知
电阻R上产生的焦耳热
联立解得
（3）开关接2后，金属棒产生的电动势等于电容器电压时达到稳定速度，则
此时电容器的电荷量
从开关S开始接2到金属棒速度达到稳定，由动量定理有
联立解得
1 / 1四川省成都市蓉城名校联考2024-2025学年高三上学期开学物理试题
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．（2024高三上·成都开学考）下列说法正确的是（ ）
A．如果温度降到很低，扩散现象就会停止
B．分子间作用力一定随距离的减小而增大
C．晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性
D．电磁波只能传递能量，不能传递信息
2．（2024高三上·成都开学考）下列关于电和磁的情景的说法正确的是（ ）
A．图甲：两条异向通电长直导线相互吸引
B．图乙：在匀强磁场内运动的闭合线框中有感应电流产生
C．图丙：闭合线框中c点的电势高于b点的电势
D．图丁：电路通电稳定后断开开关S的瞬间，灯泡一定会闪一下再熄灭
3．（2024高三上·成都开学考）科研人员利用铀-铅（U-Pb）定年法分析嫦娥五号月壤样品中的富铀玄武岩矿物．该定年法中的一个衰变链为，则下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．的比结合能大于的比结合能
D．从月球上被带到地球上，其半衰期会改变
4．（2024高三上·成都开学考）如图是一半径为R、横截面为四分之一圆的玻璃柱，截面所在平面内，一束与AC平行的光线从圆弧上的P点入射，直接射到BC界面从M点射出，已知P点到AC界面的距离为，，则该玻璃柱的折射率为（ ）
A． B． C． D．
5．（2024高三上·成都开学考）某同学利用所学知识设计了一个风速报警器，其简易模型如图所示．面积为的单匝矩形线圈处在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场中，线圈右侧与变压器相连，左侧与叶片的转轴相连．变压器可视为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为1：5，理想交流电压表的示数大于等于2V时报警器报警，忽略线圈的内阻，则报警器报警时叶片的转速至少为（ ）
A．20πr/s B．250r/s C．10r/s D．
6．（2024高三上·成都开学考）如图甲，一列简谐横波在x轴上传播，波上有三个质点A、O、B，其平衡位置间的距离满足OA=6m，OB=3m，波源位于O点，某时刻开始计时，O、B的振动图像分别如图乙、丙所示，下列说法正确的是（ ）
A．该列波的最小波长为
B．该列波的最大传播速度为1.5m/s
C．当质点B位于波峰时，质点A一定位于波谷
D．开始计时后，质点A的振动方程为
7．（2024高三上·成都开学考）为比较额定电压为5V、内阻为2.5Ω的USB小电风扇（如图甲）正常工作时和卡住时的功率，将其电机拆下与电动势为6V、内阻为2Ω的电源串联（如图乙），电机恰好能正常工作，则此电路中电机正常工作时的功率与卡住时的功率的比值为（ ）
A． B． C． D．
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．
8．（2024高三上·成都开学考）如图，光滑绝缘斜面体ABC固定在水平地面上，其横截面为等腰三角形．在斜面AB、AC等高处分别放置一根直导体棒，当两导体棒中通以图示方向电流时，两导体棒均静止在斜面上．下列说法正确的是（ ）
A．图中两导体棒连线的中点O处磁感应强度方向竖直向上
B．图中两导体棒连线的中点O处磁感应强度为零
C．若仅将其中一根导体棒的电流方向反向，两导体棒将运动
D．若将两根导体棒的电流方向均反向，两导体棒将运动
9．（2024高三上·成都开学考）如图甲为氢原子能级示意图，一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时会辐射多种频率的光．使其中频率最高的光照射图乙中光电管的阴极K（材料为钠），灵敏电流表中有示数，已知阴极K的逸出功为2.29eV，下列说法正确的是（ ）
A．这群氢原子跃迁时最多辐射出6种频率的光子
B．这群氢原子跃迁时辐射的所有光均能使金属钠逸出电子
C．若将滑动变阻器的滑片由图中位置向右移动，灵敏电流表示数一定变大
D．若给该光电管加上反向电压，要使灵敏电流表示数为零，则所加电压的最小值为10.46V
10．（2024高三上·成都开学考）如图，半径为5cm的光滑绝缘圆轨道竖直固定放置，处在匀强电场中，轨道上A、B、C、D四个点连线刚好构成矩形，AB=8cm，AD=6cm，AD与竖直方向的夹角为37°，A、B、C三点的电势分别为17V、1V、10V，将一电荷量为0.12C、质量为4kg的带正电小球（可视为质点）置于A点，给小球一个沿轨道切线向左的初速度，重力加速度大小取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列说法正确的是（ ）
A．D点的电势为26V
B．匀强电场的电场强度大小为200V/m
C．若小球能过C点，则在A点给小球的初速度大小至少为
D．若小球恰好能过C点，则小球从A点运动到C点过程中的最大动能为5.25J
三、实验探究题：本题共2小题，共14分．
11．（2024高三上·成都开学考）某同学利用油膜法估测油酸分子的大小。
（1）本实验用到的物理研究方法是（ ）
A．控制变量法 B．理想模型法 C．极限思维法
（2）该同学进行了如下操作，正确的操作顺序是 ；
①将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数格的方法估算出油膜的面积S
②用注射器吸入一定体积（体积为V）事先配制好的油酸酒精溶液，再均匀地滴到玻璃杯中，记下滴出的总滴数N
③当油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板轻放在浅盘上，用细彩笔仔细地把油酸薄膜边缘的形状画在玻璃板上
④在浅盘里倒入约2cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上，用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其完全散开
（3）若所用油酸酒精溶液的浓度（油酸与油酸酒精溶液的体积比）为a，则该同学测得的油酸分子直径为 （用a、S、V、N表示）。
12．（2024高三上·成都开学考）某同学想探究一节干电池的输出功率与外电阻的关系，可用器材如下：
A．干电池；
B．电流表A1（量程为0~0.6A，内阻为0.1Ω）
C．电流表A2（量程为0~3A，内阻忽略不计）；
D．电压表V（量程为0~3V，内阻约为4.0kΩ）；
E．滑动变阻器R1（0~10Ω）；
F．电阻箱R0（0~999.9Ω）；
G．开关S及导线若干。
（1）首先测出干电池的电动势和内阻，为使结果尽可能准确，请用笔画线代替导线将图甲的电路实物图连接完整 。
（2）实验时其中一次电流表示数如图乙所示，则电流表示数为 A；实验后得到多组电流表示数I和对应的电压表示数U，画出U-I图像，如图丙所示，由图像得出干电池的电动势为E= V，内阻为r= Ω。（均保留2位小数）
（3）如图丁，将此干电池与电流表A2、电阻箱R0串联构成闭合回路．闭合开关S，当电阻箱R0接入电路的阻值为0.3Ω时，此时电源的输出功率为 W（保留2位有效数字）；当电阻箱R0接入电路的阻值为 Ω时，电源的输出功率最大。
四、计算题：本题共3小题，共40分．解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的，不能得分．
13．（2024高三上·成都开学考）如图，有一质量为m、面积为S、厚度可忽略的活塞静止于一竖直放置的气缸内，活塞下方密封有一定质量的理想气体，活塞距气缸底部的距离为2h，活塞上端与轻弹簧拴接，弹簧处于拉伸状态，劲度系数为k，形变量为h，开始时气缸内封闭气体的温度为T0，现用电热丝缓慢加热气缸内的气体，（气缸位置不变）直至活塞缓慢上升2h，活塞始终在气缸内，活塞和气缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦，大气压强为p0，重力加速度大小为g，求：
（1）开始时和最终气缸内封闭气体的压强；
（2）最终气缸内封闭气体的温度。
14．（2024高三上·成都开学考）如图，面积为、匝数为的圆形线圈内有垂直于线圈平面向里的磁场，磁感应强度大小随时间变化的规律为，电路中平行板电容器MNEF的板长和板间距均为，板间四分之一圆MNF（N为磁场圆圆心）区域内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，一带负电的微粒从电容器M点水平向右射入（与极板不接触）磁场后做匀速圆周运动，恰能从下极板E点射出电容器，定值电阻，，其余电阻不计，重力加速度大小取g=10m/s2，求：
（1）带电微粒的比荷；
（2）带电微粒射入磁场的速度大小v（结果可用根号表示）。
15．（2024高三上·成都开学考）如图，两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为L，处在方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨上静置一质量为m、长度为L的金属棒，金属棒与导轨始终保持良好接触且电阻均忽略不计，图中电源电动势为E、内阻为r，电容器的电容为C，定值电阻的阻值为R，首先将开关S接1，当金属棒达到最大速度后，再将开关S接2，直到金属棒达到稳定，整个过程中金属棒始终在导轨上，求：
（1）开关S接1的瞬间，金属棒的加速度大小；
（2）开关S接1后，金属棒从静止开始至达到最大速度的过程中，R上产生的焦耳热；
（3）开关S接2后，金属棒达到稳定时的速度大小。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】电磁波的发射、传播与接收；分子动理论的基本内容；分子间的作用力；晶体和非晶体
【解析】【解答】A． 扩散现象的本质是分子无规则的热运动， 温度降到很低，扩散现象不会停止，只是扩散得慢，故A错误；
B．分子力表现为引力时，它随距离的减小而先增大后减小，分子力表现为斥力时，它随距离的减小而增大，故B错误；
C．晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性，故C正确；
D． 电磁场的转换就是电场能量和磁场能量的转换，因而电磁波的发射过程就是辐射能量的过程，传播过程就是能量传播的过程。 电磁波既能传递能量，也能传递信息，故D错误。
故选C。
【分析】扩散现象说明分子在做永不停息的无规则运动，温度降到很低，扩散现象也不停止；根据分子间的作用力随距离变化的图像可判定其大小变化；从晶体和非晶体的特性进行分析；电磁波能传递能量和信息。
2．【答案】C
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件；自感与互感；通电导线及通电线圈周围的磁场
【解析】【解答】本题考查磁场和电磁感应的基础知识，关键要理解自感现象形成的原因，判断断电自感时在什么条件下灯泡会闪一下。A．导线间的相互作用力通过磁场产生，同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，故A错误；
B．感应电流的产生条件是闭合回路中磁通量发生改变，线框磁通量未改变，无感应电流产生，故B错误；
C．由右手定则可知，c点的电势高于b点的电势，故C正确；
D．若电路稳定时，流过电感线圈的电流大于灯泡中的电流，断电自感时灯泡才会闪一下再熄灭，题中未说明，故D错误。
故选C。
【分析】根据同向电流相互吸引，异向电流相互排斥分析A项；根据感应电流的产生条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化，来分析B项；根据右手定则判断电势高低；结合自感现象的规律分析D项。
3．【答案】A
【知识点】结合能与比结合能
【解析】【解答】本题主要考查了原子核的衰变，理解衰变前后的特点、半衰期、比结合能等概念，即可完成分析 。
AB．核反应电荷数和质量数守恒，则
解得
，
故A正确，B错误；
C．衰变是放热反应，由比结合能小的反应生成比结合能大的，比结合能越大，原子核越稳定，故C错误；
D．放射性元素衰变的半衰期是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故D错误。
故选A。
【分析】原子核衰变前后的质量数和电荷数守恒，根据题意列式完成分析；比结合能越大，原子核越稳定，据此作出分析；半衰期是由核内部自身的因素决定的，与原子核所处外部环境、化学状态无关。
4．【答案】B
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】本题考查光学的知识，要掌握折射定律，解决几何光学问题的关键是根据题意正确画出光路图，然后根据几何关系以及相关物理知识求解。做出光传播过程中的光路图，如图所示
由几何关系可知，光线在AB界面的入射角为i，则
所以
光线在BC界面的入射角i ，则
所以
光线在AB界面的折射角r，则
解得
由折射定律可得
故选B。
【分析】根据题意作出光路图，根据几何关系求解折射角和入射角，根据折射定律和数学知识求解作答。
5．【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】本题考查动生电动势与交流电结合的问题，注意电压表的示数为有效值，用法拉第电磁感应定律得到关系时候，先应该根据峰值计算有效值。由变压器的规律可知
解得
由正弦交变电流可知
叶片转速最小时，线圈产生的感应电动势的最大值
解得
故选D。
【分析】根据法拉第电磁感应定律，可以得到转速和感应电动势的关系式，结合理想变压器的特点，可以计算副线圈的电压，从而反推达到报警电压的转速。
6．【答案】B
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】本题关键要把握振动图象读出质点的速度方向，注意振动图象与波动图象的区别，并理解波传播的周期性。
B．由质点O、B的振动图像可知，振动从O点传播到B点的时间满足
（n=0，1，2……）
所以波速为
（n=0，1，2……）
当n=0时，波速有最大值1.5m/s，故B正确；
A．波长为
（n=0，1，2……）
当n=0时，波长有最大值，故A错误；
C．当质点B位于波峰时，质点A位于平衡位置，故C错误；
D．开始计时后，质点A的振动方程为
故D错误。
故选B。
【分析】根据图像可知周期和波速，根据波速和周期关系求解波长；根据波长和A与B的位置关系知当质点B位于波峰时，质点A位于平衡位置；根据周期和初相位写振动方程。
7．【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】本题以UBS电风扇为背景，考查了非纯电阻电路的功率问题，特别需要注意的是各种功率公式的应用。电机正常工作时，由闭合电路欧姆定律有
解得
电机的功率
电机卡住时相当于纯电阻，则
解得
此时电机的功率
所以
故选D。
【分析】电动机正常工作的时候，电动机属于非纯电阻，电动机消耗的总功率为P电=UI，电动机不转的时候，电动机属于纯电阻，根据功率的公式P=I2R计算总功率。
8．【答案】B,C
【知识点】安培力的计算
【解析】【解答】本题考查两根通电导线在互相的磁场中的受力分析，可以根据初始状态下两导体棒均静止，其电流方向、位置特点有对称性，比较简洁的判断两导体棒电流均反向时的状态。AB．由安培定则可知，两导体棒在O点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，所以O点合磁感应强度为零，故A错误，B正确；
C．仅改变其中一根导体棒的电流方向，两导体棒间的作用力变为排斥力，两导体棒所受合力不再为零，将运动，故C正确；
D．两导体棒的电流方向均改变，两导体棒间的作用力大小方向均不变，两导体棒所受合力仍为零，仍静止，故D错误。
故选BC。
【分析】根据右手螺旋定则，可以判读两导体棒分别产生的磁场特点，从而推导O点的合磁感应强度；若将其中一根或两根导体棒电流反向，根据两根导体棒的受力方向变化，判断导体棒是否受力平衡。
9．【答案】A,D
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
【解析】【解答】氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射一定频率的光子，从低能级向高能级跃迁时吸收一定频率的光子，且基态的氢原子吸收的能量必须等于两能级间的能级差；掌握光子能量的计算公式E=hν，其中ν就是光子的频率。
A．一群氢原子辐射的光子频率种类最多为
条
故A正确；
B．要使金属钠逸出电子，辐射的光子能量需满足
而氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级辐射的光子能量
所以该光子的频率小于钠的极限频率，不会发生光电效应，故B错误；
C．若此时图中所加的正向电压使光电管已达饱和光电流，则增加电压，灵敏电流表示数不变，故C错误；
D．遏止电压满足
解得
故D正确。
故选AD。
【分析】这群氢原子跃迁时最多辐射出6种频率的光子；根据发生光电效应的条件进行分析；达到饱和电流时电流不变；根据爱因斯坦光电效应方程进行解答。
10．【答案】A,C
【知识点】动能定理的综合应用；带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】本题关键要正确分析小球的受力情况，应用动能定理，电势差与电势的关系解题；另外解答本题要掌握竖直平面内圆周运动的处理方法。A． 处在匀强电场中，轨道上A、B、C、D四个点连线刚好构成矩形， 根据匀强电场的推论可知
所以
解得
故A正确；
B．如图所示
利用等分法找到AB连线上E点的电势为10V，CE为等势线，过B点作CE的垂线为电场线，由几何关系可知
电场强度
故B错误；
C．由于
所以重力与电场力的合力
方向沿着DA，小球能过C点，在C点的受力分析，如图所示
根据牛顿第二定律可得
从A点到C点，由动能定理得
解得
故C正确；
D．小球在等效最低点F时动能最大，从F点到C点，由动能定理得
解得
故D错误。
故选AC。
【分析】根据匀强电场的推论，平行且相等的两线段端点电势差相等，可知D点的电势；根据电场强度和电势差的关系求解；小球在圆弧轨道上运动的过程中，电场力，重力和支持力的合力提供向心力，根据动能定理和牛顿第二定律结合求解。
11．【答案】（1）B
（2）②④③①
（3）
【知识点】用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】本题考查油膜法测分子直径，熟悉实验的基本原理，理解所建立的物理模型，根据题意进行准确分析和解答。
（1）根据实验原理可知本实验利用了理想模型法，故AC错误，B正确。
故选B。
（2）本实验中应先用注射器吸入一定体积（体积为V）事先配制好的油酸酒精溶液，再均匀地滴到玻璃杯中，记下滴出的总滴数N，然后在浅盘里倒入约2cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上，用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其完全散开，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板轻放在浅盘上，用细彩笔仔细地把油酸薄膜边缘的形状画在玻璃板上，最后将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数格的方法估算出油膜的面积S，故正确的操作顺序为②④③①。
（3）一滴油酸酒精溶液的体积
一滴油酸分子的体积
油酸分子直径
【分析】（1）根据理想模型法、控制变量法、和极限法进行分析解答；
（2）根据油膜法测分子直径的实验步骤要求结合实验的注意事项进行排序；
（3）根据油酸体积和直径、油膜面积的关系列式解答。
（1）本实验利用了理想模型法。
故选B。
（2）本实验中应先用注射器吸入一定体积（体积为V）事先配制好的油酸酒精溶液，再均匀地滴到玻璃杯中，记下滴出的总滴数N，然后在浅盘里倒入约2cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上，用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其完全散开，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板轻放在浅盘上，用细彩笔仔细地把油酸薄膜边缘的形状画在玻璃板上，最后将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数格的方法估算出油膜的面积S，故正确的操作顺序为②④③①。
（3）一滴油酸酒精溶液的体积
一滴油酸分子的体积
油酸分子直径
12．【答案】（1）
（2）0.26；1.48；0.70
（3）0.66；0.7
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】在闭合电路欧姆定律实验中，要注意实验中的数据分析方法；根据闭合电路欧姆定律及图象求电动势和内电阻，是实验的常考问题。
（1）按照电路图连接电路实物图如图所示
（2）电流表的示数为0.26A，由闭合电路欧姆定律可得
所以
可知U-I图像的纵截距为电动势，斜率为电流表与电源内阻之和，图像纵截距为1.48，斜率为0.8，所以
，
（3）由闭合电路欧姆定律得
所以
电源的输出功率
当内电阻等于外电阻时电源的输出功率最大，所以
【分析】（1）根据题意要求连接实物图；
（2）根据电表直接读数，由闭合电路欧姆定律和图像的截距和斜率求解；
（3）由闭合电路欧姆定律和功率公式求解。
（1）按照电路图连接电路实物图如图所示
（2）[1][2][3]电流表的示数为0.26A，由闭合电路欧姆定律可得
所以
可知U-I图像的纵截距为电动势，斜率为电流表与电源内阻之和，图像纵截距为1.48，斜率为0.8，所以
，
（3）[1][2]由闭合电路欧姆定律得
所以
电源的输出功率
当内电阻等于外电阻时电源的输出功率最大，所以
13．【答案】（1）开始时活塞处于静止状态，设此时气缸内封闭气体的压强为p，由平衡条件可知
解得
活塞缓慢上升后弹簧处于压缩状态，设此时气缸内封闭气体的压强为，分析可知弹簧弹力
对活塞由平衡条件可知
解得
（2）设变化前后气缸内封闭气体的体积分别为V0、V1，温度分别为T0、T1，由理想气体状态方程可知
解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）对物体进行受力分析，根据平衡条件列式即可求解；
（2）明确P、V、T等状态参数，根据理想气体状态方程列式求解。
（1）开始时活塞处于静止状态，设此时气缸内封闭气体的压强为p，由平衡条件可知
解得
活塞缓慢上升后弹簧处于压缩状态，设此时气缸内封闭气体的压强为，分析可知弹簧弹力
对活塞由平衡条件可知
解得
（2）设变化前后气缸内封闭气体的体积分别为V0、V1，温度分别为T0、T1，由理想气体状态方程可知
解得
14．【答案】（1）解：由电磁感应知识可知线圈产生的感应电动势为
电容器两极板间的电压
电容器两极板间电场的场强大小
微粒做匀速圆周运动有
联立解得
（2）解：微粒在磁场中的运动轨迹如图所示
由几何关系可知
所以
由牛顿第二定律有
解得
（或）
【知识点】感应电动势及其产生条件
【解析】【分析】（1）先根据法拉第电磁感应定律求线圈产生的感应电动势，再根据电路的规律求板间电压和场强，根据微粒做匀速圆周运动的条件知受力情况，列方程求解；
（2）由几何关系求半径，由牛顿第二定律求速度。
（1）由电磁感应知识可知线圈产生的感应电动势为
电容器两极板间的电压
电容器两极板间电场的场强大小
微粒做匀速圆周运动有
联立解得
（2）微粒在磁场中的运动轨迹如图所示
由几何关系可知
所以
由牛顿第二定律有
解得
（或）
15．【答案】（1）解：开关接1的瞬间，金属棒的速度为零，由闭合电路欧姆定律可知
对金属棒，由牛顿第二定律有
解得
（2）解：分析可知开关接1后，金属棒速度最大时有
设经过很短的一段时间，金属棒的速度改变量为，由动量定理有
金属棒从开始运动到速度达到，有
该过程电源消耗的电能
整个系统由能量守恒可知
电阻R上产生的焦耳热
联立解得
（3）解：开关接2后，金属棒产生的电动势等于电容器电压时达到稳定速度，则
此时电容器的电荷量
从开关S开始接2到金属棒速度达到稳定，由动量定理有
联立解得
【知识点】电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）开关接1的瞬间，金属棒的速度为零，由闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律进行解答；
（2）求出金属棒的最大速度，由动量定理求解电荷量的大小。整个系统由能量守恒定律、焦耳定律求解电阻R上产生的焦耳热；
（3）开关接2后，金属棒产生的电动势等于电容器电压时达到稳定速度，由动量定理进行解答。
（1）开关接1的瞬间，金属棒的速度为零，由闭合电路欧姆定律可知
对金属棒，由牛顿第二定律有
解得
（2）分析可知开关接1后，金属棒速度最大时有
设经过很短的一段时间，金属棒的速度改变量为，由动量定理有
金属棒从开始运动到速度达到，有
该过程电源消耗的电能
整个系统由能量守恒可知
电阻R上产生的焦耳热
联立解得
（3）开关接2后，金属棒产生的电动势等于电容器电压时达到稳定速度，则
此时电容器的电荷量
从开关S开始接2到金属棒速度达到稳定，由动量定理有
联立解得
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