新题型专练二 探究性试题-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册同步课件（人教版2019）

物理 选择性必修 第二册 RJ 1 0 新题型专练二 探究性试题 刷素养 2 1.【科学探究】[河南信阳高级中学2024月考] 某型号磁力锁的工作原理如图甲所示，其主要部分 由电磁铁电路和金属应变片电路组成，金属应变片所接电路如图乙所示；电磁铁线圈两端电压 与衔铁所受磁力大小 的关系如图丙所示.弹性梁左端固定在墙壁上，右端连接有衔铁，并随着磁 铁的吸合而上下运动；金属应变片粘贴在弹性梁的上表面，其电阻值 会因其形状变化而发生改 变，电压表为理想电表. 甲 乙 丙 3 （1）若要减小电磁铁与衔铁间的磁力，滑动变阻器的滑片应向___端移动（填“”或“ ”）. 解析 根据电流的磁效应可知，流经线圈中电流越小，产生的磁感应强度就越弱，电磁铁与衔铁 间的磁力就越小.由题图甲可知为了减小通过线圈中的电流，应将滑动变阻器的滑片滑向 端. （2）线圈通电吸引衔铁下移时，应变片变长，电压表 的示数将______（填“增大”“减小” 或“不变”）. 增大 解析 线圈通电吸引衔铁下移时，应变片变长，根据电阻定律可知， 的阻值将增大.在题图乙中， 总电阻增大，电流减小，两端电压减小，则两端电压增大，电压表 的示数将增大. 4 （3）线圈在通电吸合衔铁后，用 的拉力才能将衔铁与电磁铁分开，则此时电磁铁的工作电 压为_____ . 4.0 解析 由题图丙可知，时电磁铁的工作电压为 . （4）已知甲图中电磁铁线圈的直流电阻为 ，滑动变阻器的最大阻值为 ，电源 的电 动势为，滑动变阻器的滑片移到端时电压表示数为，则电源的内阻为_____ （结果保留一位有效数字）. 0.3 解析 当滑动变阻器的滑片滑到 端时，滑动变阻器提供的分压最大，由闭合电路欧姆定律可得 ，其中，，线圈电阻 ，滑动变阻器电阻 ，联立可得 . 5 2.【模型建构，科学思维】[浙江浙东北联盟（ZDB）2024高二上期中] 如图1所示为某种风力发 电装置，如图2所示为简化原理图，两线圈与磁铁共轴，以静止时薄膜所在位置为原点 竖直向上 建立轴，线圈与磁铁相距均为 ，当风力作用时薄膜带动磁铁在竖直方向上下振动，振动的最 高点与最低点到的距离均为.已知线圈的匝数均为、横截面积均为 .磁铁中轴线上各点磁感应 强度的大小与该点到磁铁中心距离的关系如图3所示，图中、、 均为已知量，忽略线圈 的长度，线圈内各处磁感应强度的竖直分量近似等于线圈中心位置的磁感应强度大小.负载电阻 的端与上线圈的端连接， 端与下线圈的某端连接，使两线圈作为电源处于串联状态.不计线圈 电阻和自感、互感的影响. 6 图1 图2 图3 7 （1）上线圈的端应与下线圈的端还是 端连接？ [答案] 端 解析 假设薄膜向上振动，可知磁铁在上线圈中向上的磁感应强度增大，在下线圈中向上的磁感 应强度减小，根据楞次定律和右手螺旋定则可知，上线圈中的电流为从流向 ，下线圈中的电流 为从流向，为了使两线圈串联作为电源，上线圈的端应与下线圈的 端连接. 8 （2）若磁铁从点向上运动到最高处所用的时间为 ，则向上运动过程中上线圈产生的平均电动 势多大？ [答案] 解析 见解析（3） 9 （3）在磁铁从点向上运动到最高处的过程中，求通过电阻 的电荷量. [答案] 解析 设上线圈产生的感应电动势为，下线圈产生的感应电动势为 ，由法拉第电磁感应定律 得， ， 设回路总电动势为，两线圈串联作为电源，有 ， 设回路电流为，由欧姆定律得 ， 则通过电阻的电荷量为 . 10 （4）图3中随磁感应强度变化的关系为（其中为未知常数），当磁铁以速率 经平 衡位置向上运动时，求此时负载电阻的电功率.（若,则可认为 ） [答案] 11 解析 由题意可知，可得 ， 设磁铁经平衡位置向上运动位移，所用时间为，上线圈产生的感应电动势为 ，则 ， 化简得 ， 设下线圈产生的感应电动势为，同理可得 ， 设回路电动势为，则 ， 则负载电阻的电功率为 . 12 $$