精品解析：安徽省芜湖市安徽师范大学附属中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题

安徽师范大学附属中学第23二2024学于期期中考查 高二物理试题 一、选择题（1-8题为单选题，每题4分，9-10题为多选题，每题5分，总分42分） 1. 下列关于同一线圈中感应电动势大小的说法中，正确的是（ ） A. 线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势一定越大 B. 线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大 C. 线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势一定越大 D. 线圈放在磁感应强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大 2. 如图所示，金属圆环静止在光滑水平桌面上，所处磁场方向如图。两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会使圆环向B1侧移动的是（　　） A. 同时增大B1减小B2 B. 同时减小B1增大B2 C. B1不变，减小B2 D. 同时以相同的变化率减小B1和B2 3. 2024年4月3日7时58分，台湾省花莲县发生7.3级地震，全国多地震感强烈。已知地震波分三种：横波（S波），波速=4.5km/s；纵波（P波），波速=9km/s；面波（L波），是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波，波速。某地震观测台记录到的该地震曲线，如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 地震波传播不需要介质 B. 地震曲线中a为横波（S波） C. 地震曲线中b的传播方向和振动方向一致 D. 若在地震曲线上测得纵波（P波）与横波（S波）的时间差为6s，则地震观测台距震源约为54km 4. 如图所示，N=100匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L=1m，电阻为R=20Ω。线圈处于磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO'以角速度=1rad/s匀速转动，ab边距轴。则（ ） A. 若从图示时刻开始计时，则感应电动势的表达式：V B. 感应电动势的有效值为：E=200V C. 从图示时刻开始转动90°的过程中，线圈中流过的电荷量为：q=0.10C D. 从图示时刻开始转动90°的过程中，线圈产生的焦耳热为：Q=100πJ 5. 如图甲所示，单摆在竖直面内的A、C之间做简谐运动。小李同学利用传感器得到了单摆摆球在垂直摆线方向的关系图（如图乙）。为了进一步的研究单摆的特性，小李继续实验，先使摆球（视为质点）带负电（摆线是绝缘的），然后分别将其放在水平向右的匀强电场和竖直向上的匀强电场中。对于此次研究，小李的猜想正确的是（ ） A. 由图像可得单摆摆动周期为 B. 摆球运动到最低点B时，回复力为零，所受合力为零 C. 加上水平向右的匀强电场后，小球不再做简谐运动 D. 加上竖直向上的匀强电场后，单摆周期变小 6. 在某水平均匀介质中建立如图所示的三维直角坐标系，xOy平面水平。在x轴上的两个波源S1、S2的x坐标分别为、，t=0时刻S1、S2同时开始振动，S1的振动方程为cm，S2的振动方程为cm，S1振动形成的波传播速度为2m/s，y轴上Р点的y坐标为y=4m，取=1.73，则下列说法不正确的是（ ） A. P点的起振方向沿z轴正向 B. 当S2振动形成的波传到Р点时，P点在平衡位置沿z轴负向运动 C. 两列波在Р点叠加后，Р点离开平衡位置的最大位移为18cm D. Y轴上，坐标原点О和P点之间，没有振动加强点 7. 如图所示，宽度为3L的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。磁场左侧有一个边长为L的正方形导体线框，其总电阻为R，线框所在平面与磁场方向垂直。线框以速度v向右匀速穿过磁场区域，则以下关于线框dc两点间的电势差Udc说法正确的是（　　） A. 线框进入磁场过程中 B. 线框完全在磁场中匀速运动的过程中 C. 线框完全在磁场中匀速运动的过程中 D. 线框离开磁场过程中 8. 如图所示，在竖直平面内，一原长为遵从胡克定律轻质橡皮绳，穿过长度也为水平固定的光滑细圆筒，一端固定在O1处，另一端与套在光滑竖直杆上可视为质点的小球相连，小球的质量为m，杆与圆筒右端的水平距离为。现将小球沿杆缓慢推到a点后静止释放，小球始终在杆ac范围内运动，则（　　） A. 小球在ac间运动关于b点对称 B. 小球在ac间运动的过程中机械能守恒 C. 小球在a→c运动的过程中加速度大小等于g的位置有两个 D. 小球在a→c运动过程中受到杆的支持力先减小后增大 9. 如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2Hz。现匀速转动摇把，转速为240r/min。则（ ）。 A. 当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5s B. 当振子稳定振动时，它的振动频率是4Hz C. 当转速减小为120r/min时，弹簧振子的振幅增大 D. 当转速增大为360r/min时，弹簧振子的振幅增大 10. 如图所示为远距离输电模拟原理图，变压器均为理想变压器，其中降压变压器的原线圈匝数=110匝，副线圈匝数的调节范围为55~220匝，滑动变阻器Rx的调节范围为0~R0，发电机输出电压不变，两变压器间输电线的总电阻为R=R0，其余导线电阻不计。当滑片P1固定让Rx变化时，理想电压表V的示数变化为△U，理想电流表A的示数变化为△I，下列说法正确的是（　　） A. 滑片P1固定，Rx触头向上滑动时，输电效率降低 B. 滑片P1固定， C. 当Rx接入电阻为R0时，滑片P1由最下端向上滑动，滑动变阻器Rx消耗的功率先增大后减小 D. 当Rx接入电阻为R0时，滑片P1由最下端向上滑动，输电线电阻R0消耗的功率一直增大 二、实验题（第11题6分，第12题10分，共16分） 11. 某同学利用双线摆和光传感器测量当地的重力加速度，如图甲所示，A为激光笔，B为光传感器。 实验过程如下： （1）用10分度的游标卡尺测量小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d=________mm。 （2）①测出两悬点（两悬点位于同一水平高度）间的距离s和小球静止时摆线与竖直方向夹角为θ（两摆线等长）。 ②使悬线偏离竖直方向一个较小角度并将摆球由静止释放，同时启动光传感器，得到光照强度随时间变化的图像如图丙所示，则双线摆摆动的周期T=__________。 （3）根据上述数据可得当地重力加速度g=________（用d、θ、s、△t表示）。 12. 为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。 （1）小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”。 ①将条形磁铁按如图甲方式S极向上匀速抽离螺线管时，发现电流表指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。 ②楞次定律指出：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向_______（填“相同”或“相反”）。 ③关于该实验，下列说法正确的是________。 A.必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转 B.将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越小 C.将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转 D.将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转 （2）小宁同学用如图1所示的器材研究感应电流的方向。 ①在给出的实物图中，用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路。（ ） ②将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是_________。 A.向下拔出线圈A B.向上拔出线圈A C.将滑动变阻器的滑片向左移动 D.将滑动变阻器的滑片向右移动 （3）小齐设计了一种延时继电器：如图2所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A和电源连接，线圈B与直导线ab构成一个闭合回路。弹簧K与衔铁D相连，D的右端触头C连接工作电路（未画出）。开关S闭合状态下，工作电路处于导通状态。S断开瞬间，延时功能启动，此时直导线ab中电流方向为_________（填写“a到b或“b到a”）。 三、计算题（第13题10分，第14题14分，第15题18分，共42分） 13. 一列简谐横波沿x轴传播，图1为t=0时刻的波形图，图2为质点b的振动图像，a、b质点的平衡位置分别为=2m、=18m。求： （1）此横波的传播速度大小和t=0时刻a质点的振动方向； （2）质点b从=0时刻之后t=25.5s内运动的路程。 14. 如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接。导轨右端接一个阻值为R的定值电阻，导轨平直部分左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨间接触良好，重力加速度为g。求： （1）金属棒运动过程中通过金属棒的电荷量。 （2）金属棒运动过程中产生的焦耳热。 15. 如图所示，光滑水平导轨A1B1A2B2间距L=1m，质量m1=0.25kg、电阻不计的金属棒ab垂直架在导轨上，ab棒以=1.6m/s向右匀速运动。下方电阻不计的光滑金属轨道C1MD1C2ND2间距也为L，正对A1B1A2B2放置，其中C1M、C2N为半径r=1.25m、圆心角θ=37°的圆弧，与水平轨道MD1、ND2，相切于M、N两点，其中NO、MP两边长度d=0.5m，以О点为坐标原点，沿导轨向右建立坐标系，OP右侧0<x<0.5m处存在竖直向下的匀强磁场B0=0.5T。质量m2=0.5kg、单位长度电阻=1Ω的“□”型金属线框静止于水平导轨NOPM处。金属棒ab自B1B2抛出后恰好能从C1C2处沿切线进入圆弧轨道，并于MN处与金属线框发生弹性碰撞。求： （1）导轨端点B1B2与C1C2间的竖直高度h； （2）金属棒ab与金属线框碰撞后二者速度分别是多少； （3）若闭合线框进入磁场B0区域时，立刻给线框施加一个水平向右的外力F，使线框匀速穿过磁场B0区域，线框穿过B0区域后立即撤去外力F，求碰撞后的过程中线框产生的焦耳热。 ‍ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 安徽师范大学附属中学第23二2024学于期期中考查 高二物理试题 一、选择题（1-8题为单选题，每题4分，9-10题为多选题，每题5分，总分42分） 1. 下列关于同一线圈中感应电动势大小的说法中，正确的是（ ） A. 线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势一定越大 B. 线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大 C. 线圈中磁通量变化越大，产生感应电动势一定越大 D. 线圈放在磁感应强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大 【答案】A 【解析】 【详解】由法拉第电磁感应定律 可知，感应电动势的大小由磁通量的变化率决定。线圈中磁通量大或磁通量变化大，但磁通量变化率不一定大，所以产生的感应电动势也不一定大。线圈放在磁感应强度大的地方，磁通量虽然较大，但磁通量的变化率不一定大，产生的感应电动势也不一定大，线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大。故A正确，BCD错误。 故选A。 2. 如图所示，金属圆环静止在光滑水平桌面上，所处磁场方向如图。两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会使圆环向B1侧移动的是（　　） A. 同时增大B1减小B2 B. 同时减小B1增大B2 C. B1不变，减小B2 D. 同时以相同的变化率减小B1和B2 【答案】B 【解析】 【详解】AC．开始时闭合回路的磁通量为零，同时增大B1减小B2，或B1不变，减小B2，都会使磁通量垂直纸面向里增大，根据楞次定律可知感应电流方向为逆时针，根据左手定则可知圆环所受安培力向下，即圆环向B2侧移动，故AC不符合题意； B．开始时闭合回路的磁通量为零，同时减小B1增大B2，会使磁通量垂直纸面向外增大，根据楞次定律可知感应电流方向为顺时针，根据左手定则可知圆环所受安培力向上，即圆环向B1侧移动，故B符合题意； D．开始时闭合回路的磁通量为零，同时以相同的变化率减小B1和B2，闭合回路的磁通量始终为零，没有感应电流产生，所以圆环始终静止，故D不符合题意。 故选B。 3. 2024年4月3日7时58分，台湾省花莲县发生7.3级地震，全国多地震感强烈。已知地震波分三种：横波（S波），波速=4.5km/s；纵波（P波），波速=9km/s；面波（L波），是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波，波速。某地震观测台记录到的该地震曲线，如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 地震波传播不需要介质 B. 地震曲线中a为横波（S波） C. 地震曲线中b的传播方向和振动方向一致 D. 若在地震曲线上测得纵波（P波）与横波（S波）的时间差为6s，则地震观测台距震源约为54km 【答案】D 【解析】 【详解】A．地震波是机械波，传播需要介质，选项A错误； B．纵波（P波）传播速度最大，首先传到地面，则地震曲线中a为纵波（P波），选项B错误； C．地震曲线中b为横波，传播方向和振动方向垂直，选项C错误； D．若在地震曲线上测得纵波（P波）与横波（S波）的时间差为6s，即 解得地震观测台距震源约为 x=54km 选项D正确。 故选D。 4. 如图所示，N=100匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L=1m，电阻为R=20Ω。线圈处于磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO'以角速度=1rad/s匀速转动，ab边距轴。则（ ） A. 若从图示时刻开始计时，则感应电动势的表达式：V B. 感应电动势的有效值为：E=200V C. 从图示时刻开始转动90°的过程中，线圈中流过的电荷量为：q=0.10C D. 从图示时刻开始转动90°过程中，线圈产生的焦耳热为：Q=100πJ 【答案】A 【解析】 【详解】AB．感应电动势的最大值为 解得 有效值为 由图可知，此时线圈平面与磁场方向平行，开始计时e的瞬时值表达式为 故A正确，B错误； C．从图示时刻开始转动的过程中，平均感应电动势为 平均感应电流 通过电阻R的电荷量为 联立解得 故C错误； D．电流的有效值为 从图示时刻开始转动所用时间为 从图示时刻开始转动产生的焦耳热为 解得 故D错误。 故选A。 5. 如图甲所示，单摆在竖直面内的A、C之间做简谐运动。小李同学利用传感器得到了单摆摆球在垂直摆线方向的关系图（如图乙）。为了进一步的研究单摆的特性，小李继续实验，先使摆球（视为质点）带负电（摆线是绝缘的），然后分别将其放在水平向右的匀强电场和竖直向上的匀强电场中。对于此次研究，小李的猜想正确的是（ ） A. 由图像可得单摆摆动的周期为 B. 摆球运动到最低点B时，回复力为零，所受合力为零 C. 加上水平向右的匀强电场后，小球不再做简谐运动 D. 加上竖直向上的匀强电场后，单摆周期变小 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图像可得单摆摆动的周期为 选项A错误； B．摆球运动到最低点B时，回复力为零，但是由于有竖直向上的向心加速度，可知所受合力不为零，选项B错误； C．加上水平向右的匀强电场后，将重力和电场力等效，合力仍为恒力，可知小球仍做简谐运动，只是平衡位置发生了变化，选项C错误； D．加上竖直向上的匀强电场后，等效重力加速度变为 单摆周期变为 则周期变小，选项D正确。 故选D。 6. 在某水平均匀介质中建立如图所示的三维直角坐标系，xOy平面水平。在x轴上的两个波源S1、S2的x坐标分别为、，t=0时刻S1、S2同时开始振动，S1的振动方程为cm，S2的振动方程为cm，S1振动形成的波传播速度为2m/s，y轴上Р点的y坐标为y=4m，取=1.73，则下列说法不正确的是（ ） A. P点的起振方向沿z轴正向 B. 当S2振动形成的波传到Р点时，P点在平衡位置沿z轴负向运动 C. 两列波在Р点叠加后，Р点离开平衡位置的最大位移为18cm D. Y轴上，坐标原点О和P点之间，没有振动加强点 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据勾股定理，S1到P点之间的距离 S2到P点之间的距离 因此S1振动形成的波先传播到P点，质点P的起振方向与S1相同，即沿z轴正方向，故A正确； B．S1点到P点距离为S1P=5m，S2点到P点距离为S2P=8m，波的周期为 两列波在同一种介质中传播速度相同，波源S1的波传播到P点用时 波源S2的波传播到P点用时 可见当S2的波传到P点时，P点已经完成3个全振动，而两列波起振方向均沿z轴正向，可知此时P点在平衡位置沿z轴正向运动，故B错误； C．波长为 λ=vT=2×0.5m=1m 两波源到P点的路程差为3m，为波长的3倍，由于两波源起振方向相同，因此P点是振动加强点，P点离开平衡位置的最大位移为A1+A2=18cm，故C正确； D．坐标原点O与S1、S2的路程差为4m−3m＝3.92m，因此y轴上，坐标原点O和P点间，不存在到S1、S2的路程差为波长整数倍的点，即没有加强点，故D正确。 此题选择不正确的，故选B。 7. 如图所示，宽度为3L的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。磁场左侧有一个边长为L的正方形导体线框，其总电阻为R，线框所在平面与磁场方向垂直。线框以速度v向右匀速穿过磁场区域，则以下关于线框dc两点间的电势差Udc说法正确的是（　　） A. 线框进入磁场过程中 B. 线框完全在磁场中匀速运动的过程中 C. 线框完全在磁场中匀速运动的过程中 D. 线框离开磁场过程中 【答案】D 【解析】 【详解】A．线框进入磁场过程中 故A错误； BC．线框完全在磁场中匀速运动的过程中 故BC错误； D．线框离开磁场过程中 故D正确。 故选D。 8. 如图所示，在竖直平面内，一原长为遵从胡克定律的轻质橡皮绳，穿过长度也为水平固定的光滑细圆筒，一端固定在O1处，另一端与套在光滑竖直杆上可视为质点的小球相连，小球的质量为m，杆与圆筒右端的水平距离为。现将小球沿杆缓慢推到a点后静止释放，小球始终在杆ac范围内运动，则（　　） A. 小球在ac间运动关于b点对称 B. 小球在ac间运动的过程中机械能守恒 C. 小球在a→c运动的过程中加速度大小等于g的位置有两个 D. 小球在a→c运动的过程中受到杆的支持力先减小后增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．令橡皮绳的形变量大小为，橡皮绳与沿直杆向上方向之间的夹角为，对小球进行分析，根据牛顿第二定律有 当小球在b点下方运动至弹力向上的分力与重力平衡时令形变量为，橡皮绳与沿直杆向上方向之间的夹角为，则有 解得 其中为小球相对于平衡位置的位移，该相对位移方向向上，与合力方向相反，可知，小球所受外力的合力大小与相对于平衡位置的位移大小成正比，方向相反，可知，小球做简谐运动，小球在ac间运动运动关于在b点下方的平衡位置对称，不是关于b点对称，故A错误； B．小球在ac间运动的过程中，橡皮绳的形变量先减小后增大，可知，小球的机械能先增大后减小，故B错误； C．结合上述可知，小球在ac间的运动是关于在b点下方的平衡位置对称的简谐运动，小球在b点，橡皮绳弹力方向垂直于杆，合力等于重力，加速度等于重力加速度，轨迹简谐运动的对称性可知，与b点关于平衡位置对称的点的加速度大小也为重力加速度，即小球在a→c运动的过程中加速度大小等于g的位置有两个，故C正确； D．令橡皮绳的形变量大小为，橡皮绳与杆之间的夹角为，则橡皮绳的弹力垂直杆方向的分力大小为 对小球进行分析，水平方向合力为0，则小球在a→c运动的过程中受到杆的支持力 解得 即小球在a→c运动的过程中受到杆的支持力不变，故D错误。 故选C。 9. 如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2Hz。现匀速转动摇把，转速为240r/min。则（ ）。 A. 当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5s B. 当振子稳定振动时，它的振动频率是4Hz C. 当转速减小为120r/min时，弹簧振子的振幅增大 D. 当转速增大为360r/min时，弹簧振子的振幅增大 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．匀速转动摇把，转速为240r/min，则其周期为 频率为 振子为受迫振动，则稳定后频率与驱动力的频率相同，所以当振子稳定振动时，振动周期和频率分别为 故A错误，B正确； CD．当驱动力的频率与振子的固有频率相同时，产生共振，此时振子振幅最大，当驱动力频率与振子固有频率不同时，驱动力频率越接近固有频率，振幅越大；振子固有频率为2Hz，此时驱动力频率为4Hz，当转速为120r/min和360r/min时对应频率分别为2Hz和6Hz，则可得当转速减小为120r/min时，弹簧振子的振幅增大；当转速增大为360r/min时，弹簧振子的振幅减小，故C正确，D错误。 故选BC。 10. 如图所示为远距离输电模拟原理图，变压器均为理想变压器，其中降压变压器的原线圈匝数=110匝，副线圈匝数的调节范围为55~220匝，滑动变阻器Rx的调节范围为0~R0，发电机输出电压不变，两变压器间输电线的总电阻为R=R0，其余导线电阻不计。当滑片P1固定让Rx变化时，理想电压表V的示数变化为△U，理想电流表A的示数变化为△I，下列说法正确的是（　　） A. 滑片P1固定，Rx的触头向上滑动时，输电效率降低 B. 滑片P1固定， C. 当Rx接入电阻为R0时，滑片P1由最下端向上滑动，滑动变阻器Rx消耗功率先增大后减小 D. 当Rx接入电阻为R0时，滑片P1由最下端向上滑动，输电线电阻R0消耗的功率一直增大 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．设发电机输出电压为，升压变压器输出电压为，输电线电流为，降压变压器输入电压为，滑片P1固定，Rx的触头向上滑动时，降压变压器的等效电阻 阻值增大，则输电线上的电流 减小，输电线上电压损失 减小，降压变压器的输入电压 增大，由 可知输电效率升高。故A错误； B．依题意 又 ， 联立，解得 可得 故B正确； CD．当Rx接入电阻为R0时，滑片P1由最下端向上滑动，降压变压器等效电阻阻值减小，输电线上电流增大，降压变压器输入电压减小，根据 可知输电线电阻R0消耗的功率一直增大。滑片P1在滑动过程中，等效电阻的最大值和最小值分别为 ， 根据 可知当滑动变阻器Rx消耗的功率最大，所以滑片P1由最下端向上滑动，滑动变阻器Rx消耗的功率先增大后减小。故CD正确。 故选BCD。 二、实验题（第11题6分，第12题10分，共16分） 11. 某同学利用双线摆和光传感器测量当地的重力加速度，如图甲所示，A为激光笔，B为光传感器。 实验过程如下： （1）用10分度的游标卡尺测量小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d=________mm。 （2）①测出两悬点（两悬点位于同一水平高度）间的距离s和小球静止时摆线与竖直方向夹角为θ（两摆线等长）。 ②使悬线偏离竖直方向一个较小角度并将摆球由静止释放，同时启动光传感器，得到光照强度随时间变化的图像如图丙所示，则双线摆摆动的周期T=__________。 （3）根据上述数据可得当地重力加速度g=________（用d、θ、s、△t表示）。 【答案】（1）15.4 （2）2△t （3） 【解析】 【小问1详解】 小球直径为 【小问2详解】 因为每半个周期挡光一次，故双线摆摆动的周期 【小问3详解】 根据几何关系可得摆长 根据单摆周期公式 得 12. 为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。 （1）小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”。 ①将条形磁铁按如图甲方式S极向上匀速抽离螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。 ②楞次定律指出：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向_______（填“相同”或“相反”）。 ③关于该实验，下列说法正确的是________。 A.必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转 B.将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越小 C.将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转 D.将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转 （2）小宁同学用如图1所示的器材研究感应电流的方向。 ①在给出的实物图中，用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路。（ ） ②将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是_________。 A.向下拔出线圈A B.向上拔出线圈A C.将滑动变阻器的滑片向左移动 D.将滑动变阻器的滑片向右移动 （3）小齐设计了一种延时继电器：如图2所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A和电源连接，线圈B与直导线ab构成一个闭合回路。弹簧K与衔铁D相连，D的右端触头C连接工作电路（未画出）。开关S闭合状态下，工作电路处于导通状态。S断开瞬间，延时功能启动，此时直导线ab中电流方向为_________（填写“a到b或“b到a”）。 【答案】（1） ①. 相反 ②. D （2） ①. ②. C （3）b到a 【解析】 【小问1详解】 [1]当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向相反； [2]A．S极向下插入螺线管时，不需要保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针都会向右偏转，故A错误； B．将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越大，故B错误； C．将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，则螺线管的磁通量向下减小，电流表的指针向左偏转，故C错误； D．将磁体N、S极对调，并将其向下插入，则螺线管的磁通量向下增大，电流表的指针向右偏转，故D正确。 故选D。 【小问2详解】 [1]电池、滑动变阻器、开关、螺线管组成一个闭合回路、另外一个螺线管和电流表组成一个闭合回路，完整的实验电路如图所示 [2]AB．将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，可知当线圈B中的磁通量增加时，电流计指针右偏；若向上、向下拔出线圈A，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故AB错误； C．将滑动变阻器的滑片向左移动，线圈A中电流增大，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故C正确； D．将滑动变阻器的滑片向右移动，线圈A中电流减小，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故D错误。 故选C。 【小问3详解】 断开瞬间，延时功能启动，此时穿过线圈B的磁通量向上减小，根据楞次定律可知，线圈B中感应电流产生的磁场方向向上，则此时直导线ab中电流方向为b到a。 三、计算题（第13题10分，第14题14分，第15题18分，共42分） 13. 一列简谐横波沿x轴传播，图1为t=0时刻的波形图，图2为质点b的振动图像，a、b质点的平衡位置分别为=2m、=18m。求： （1）此横波的传播速度大小和t=0时刻a质点的振动方向； （2）质点b从=0时刻之后t=25.5s内运动的路程。 【答案】（1）2m/s，向下振动；（2）6.8m 【解析】 【详解】（1）根据波动图像可知该波的波长为=12m，根据振动图像可知该波的周期为T=6s，根据波长与波速的关系可知该波的波速为 =2m/s 根据图2可知b点振动方向沿+y方向，根据同侧法可知波沿+x方向传播，因此t=0时刻质点a向下振动。 （2）据题可知 t=4T＋1.5s 质点b从图1所示时刻之后t=25.5s内运动的路程为 x=（4×4×0.4＋1×0.4）m=6.8m 14. 如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接。导轨右端接一个阻值为R的定值电阻，导轨平直部分左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨间接触良好，重力加速度为g。求： （1）金属棒运动过程中通过金属棒的电荷量。 （2）金属棒运动过程中产生的焦耳热。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律，通过金属棒的电荷量为 （2）根据动能定理，有 则克服安培力所做的功为 电路中产生的焦耳热等于克服安培力做功，金属棒和电阻的阻值相等，所以产生的焦耳热相等，即 所以金属棒产生的焦耳热为 15. 如图所示，光滑水平导轨A1B1A2B2间距L=1m，质量m1=0.25kg、电阻不计的金属棒ab垂直架在导轨上，ab棒以=1.6m/s向右匀速运动。下方电阻不计的光滑金属轨道C1MD1C2ND2间距也为L，正对A1B1A2B2放置，其中C1M、C2N为半径r=1.25m、圆心角θ=37°的圆弧，与水平轨道MD1、ND2，相切于M、N两点，其中NO、MP两边长度d=0.5m，以О点为坐标原点，沿导轨向右建立坐标系，OP右侧0<x<0.5m处存在竖直向下的匀强磁场B0=0.5T。质量m2=0.5kg、单位长度电阻=1Ω的“□”型金属线框静止于水平导轨NOPM处。金属棒ab自B1B2抛出后恰好能从C1C2处沿切线进入圆弧轨道，并于MN处与金属线框发生弹性碰撞。求： （1）导轨端点B1B2与C1C2间的竖直高度h； （2）金属棒ab与金属线框碰撞后二者速度分别是多少； （3）若闭合线框进入磁场B0区域时，立刻给线框施加一个水平向右的外力F，使线框匀速穿过磁场B0区域，线框穿过B0区域后立即撤去外力F，求碰撞后的过程中线框产生的焦耳热。 ‍ 【答案】（1）0.072m；（2）=-1m/s，=2m/s；（3）0.625J； 【解析】 【详解】（1）由于导体棒恰好能从C1C2处沿切线进入圆弧轨道，设进入瞬间导体棒的速度为，有 ， 解得 =2m/s，=1.2m/s 则 =0.072m （2）设导体棒在与金属框碰撞前的速度为，由动能定理有 解得 =3m/s 金属棒和线框发生弹性碰撞，有 ， 解得 =-1m/s，=2m/s （3）由题意分析可知，线框在进入磁场到出磁场过程中，始终只有一条边切割磁感线，则其电动势为 则线框内的电流为 线框进入磁场过程中所受安培力为 =0.5N 线框进入过程所产生的焦耳热与线框克服安培力所做的功相同，为 =0.5J 当ab棒通过磁场时有 解得 =0m/s 当ab棒通过磁场时，线框产生焦耳热为 =0.125J 故线框产生的总焦耳热为 Q=Q1+Q2=0.625J 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$