精品解析：广东省茂名市高州中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

2023-2024学年度高二下学期物理期中试卷 本试卷共15 题，共6页。全卷满分100分。考试用时75分钟。 注意事项: 1． 答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2． 选择题的作答：每小题选出答案后,用2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3． 非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4． 考试结束后，请将答题卡上交。 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. 关于教材中的四个实验装置，下列说法正确的是（　　） A. 安培利用装置（a）总结出了电荷间相互作用的规律 B. 奥斯特利用装置（b）发现了电流的磁效应 C. 法拉第利用装置（c）研究了通电导线间相互作用的规律 D 麦克斯韦利用电磁感应原理制成了第一台圆盘发电装置（d） 2. 在如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，则下列判断错误的是（　　） A. S刚闭合瞬间，A灯和B灯同时亮 B. S闭合后电路稳定前，A灯逐渐变暗 C. S闭合电路稳定后，A灯和B灯亮度相同 D. S闭合电路稳定后，再断开S时，A灯闪亮一下后熄灭 3. 如图所示，回旋加速器两个D形金属盒分别和一高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子（初速度不计）电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为R，加速电压为U，下列说法中正确的是（　　） A. 所加交流电源的周期为 B. 一个周期内粒子加速一次 C. 粒子加速后获得的最大动能为 D. 粒子获得最大动能与加速的次数有关 4. 如图为理想自耦变压器，其中P为变压器上的滑动触头，为滑动变阻器上的滑片，则以下说法正确的是（ ） A. P不动，向下滑动时，一直减小 B. 不动，P逆时针转动，可使电压减小 C. 不动，P顺时针转动一个小角度时，电流表读数增大 D. P顺时针转动一个小角度，同时向下滑动时，小灯泡的亮度可以不变 5. 如图是一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间。铝框可以绕支点自由转动，先使铝框和磁铁静止，转动磁铁，观察铝框的运动，可以观察到（　　） A. 铝框与磁铁转动方向相反 B. 铝框始终与磁铁转动的一样快 C. 铝框是因为受到安培力而转动的 D. 当磁铁停止转动后，如果没有空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持匀速转动 6. 动画强则国强。近年来国产动画的技术不断提升，尤其是以科幻为主题的《熊出没之逆转时空》电影备受人们追捧。其中“我们总是活在别人定义的成功里，却忘了自己内心真正想要的是什么”更成为全片的，直击人心的金句。如左图所示为光头强被科学怪人篡改记忆时的画面，如右图所示为篡改记忆所用的装置模式图，一“篡改记忆粒子”（比荷为）从出发经过电场加速（）获得一定初速度进入速度选择器，进入匀强磁场（）偏转后进入光头强大脑进行篡改。不计“篡改记忆粒子”重力，下列说法正确的是（　　） A 各个“篡改记忆粒子”进入匀强磁场偏转时间相同 B. 速度选择器允许通过的粒子速度为25m/s C. 偏转半径为 D. 比荷越小偏转半径越小 7. 如图所示，一个粗细均匀单匝正方形闭合线框，在水平拉力作用下，以恒定的速度沿轴运动，磁场方向垂直纸面向里且磁场两边界夹角为。从线圈进入磁场开始计时，直至完全进入磁场的过程中，设边两端电压为，线框受到的安培力为，线框的热功率为，通过边的电荷量为。下列关于随时间变化的关系图像正确的是（ ） 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，有多项是符合题目要求。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. 电磁波在现代科技和生活中得到了广泛的应用。以下关于电磁波的应用，说法正确的是（　　） A. 红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点 B. 紫外验钞机是利用紫外线的荧光效应 C. X光透视利用的是光的衍射现象 D. 工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力 9. 风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，截至2023年底，中国风电装机容量接近4亿千瓦，位居世界第一。如图为某风力发电场向一学校供电线路图，发电场的输出功率为10kW，输出电压为250V，用户端电压为220V，输电线总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A. 降压变压器的匝数比 B. 输电线上的电流为40A C. 该输电系统的输电效率为 D. 深夜学校的用电器减少，输电线上损失的功率将变大 10. 如图所示，两固定在绝缘水平面上的同心金属圆环P、Q水平放置，圆环P中通有如图所示的电流，以图示方向为电流正方向，下列说法正确的是（　　） A. 时刻，两圆环相互排斥 B. 时刻，圆环Q中感应电流最大，受到的安培力为零 C. 时间内，圆环Q中感应电流始终沿逆时针方向 D. 时间内，圆环Q有收缩的趋势 三、实验题（本题共1小题，每空2分，共6分） 11. 某同学在做探究电磁感应现象规律的实验中，她选择了一个灵敏电流计G，在没有电流通过灵敏电流计的情况下，电流计的指针恰好指在刻度盘中央。她先将灵敏电流计G连接在图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲中所示。 （1）为了探究电磁感应规律，该同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知图乙中的条形磁铁的运动情况是__________ (填“向上拔出”或“向下插入”) （2）该同学将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。此时电路已经连接好，A线圈已插入B线圈中，请问灵敏电流计中电流方向与螺线管B中导线的绕向__________ (填“有”或“没有”)关系。她合上开关后，灵敏电流计的指针向右偏了一下，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是__________。 A．断开开关 B．在A线圈中插入铁芯 C．变阻器的滑片向右滑动 D．变阻器的滑片向左滑动 四、解答题（本题共4小题，共48分） 12. 如图甲所示，一个电阻值为的圆形金属线圈与阻值为的电阻连接成闭合回路。线圈的面积为。在线圈中存在垂直于线圈平面向外的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。导线电阻不计。求：0至时间内， （1）电阻两端的电压U； （2）电阻上产生的热量Q。 13. 交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动。一台小型发电机的线圈共220匝，线圈面积，线圈转动的频率为50Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度。为了用此发电机产生的交变电流带动两个标有“220V，11kW”字样的电动机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电动机之间接一个理想变压器，电路如图所示，当发电机内的线圈转至图中位置时开始计时。求： （1）写出发电机的线圈所产生的交变电动势的瞬时值表达式； （2）发电机的输出电压有效值； （3）与变压器原线圈串联的交流电流表的示数。 14. 如图所示，在正六边形ABCDEF的内接圆范围内存在着方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小可以调节。正六边形的边长为l，O为正六边形的中心点，M、N分别为内接圆与正六边形AB边和BC边的切点，在M点安装一个粒子源，可向磁场区域内沿着垂直磁场的各个方向发射比荷为、速率为v的粒子，不计粒子重力。 （1）若沿MO方向射入磁场的粒子恰能从N点离开磁场，画出粒子的运动轨迹并求出轨迹半径的大小。 （2）在第1问基础上求匀强磁场的磁感应强度B的大小； （3）若匀强磁场的磁感应强度的大小调节为，求粒子源发射的粒子在磁场中运动的最长时间。 15. 如图所示，和是两根足够长且电阻不计的固定光滑平行金属轨道， 其中和为轨道的水平部分，和是倾角的倾斜部分。在右侧空间中存在磁感应强度大小，方向竖直向上的匀强磁场，不计导体棒在轨道连接处的动能损失。将质量， 电阻为的导体棒 ab于倾斜导轨上， 距离斜面轨道底端高度，另一完全相同的导体棒cd静止于水平导轨上，导轨间距均为。t=0时，导体棒ab从静止释放，到两棒最终稳定运动过程中， ab、cd棒未发生碰撞， 且两导体棒始终与导轨保持垂直， g取10m/s2。求： （1） ab 棒刚滑到斜面轨道底端时回路中产生的电流； （2）两导体棒的最终速度大小； （3）从开始计时到两棒最终稳定运动过程中，回路消耗的电能。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024学年度高二下学期物理期中试卷 本试卷共15 题，共6页。全卷满分100分。考试用时75分钟。 注意事项: 1． 答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2． 选择题的作答：每小题选出答案后,用2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3． 非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4． 考试结束后，请将答题卡上交。 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. 关于教材中的四个实验装置，下列说法正确的是（　　） A. 安培利用装置（a）总结出了电荷间相互作用的规律 B. 奥斯特利用装置（b）发现了电流的磁效应 C. 法拉第利用装置（c）研究了通电导线间相互作用的规律 D. 麦克斯韦利用电磁感应原理制成了第一台圆盘发电装置（d） 【答案】B 【解析】 【详解】A．库伦利用装置（a）总结出了电荷间相互作用的规律，故A项错误； B．奥斯特利用装置（b）发现了电流的磁效应，故B项正确； C．安培利用装置（c）研究了通电导线间相互作用的规律，故C项错误； D．法拉第利用电磁感应原理制成了第一台圆盘发电装置（d），故D项错误。 故选B。 2. 在如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，则下列判断错误的是（　　） A. S刚闭合瞬间，A灯和B灯同时亮 B. S闭合后电路稳定前，A灯逐渐变暗 C. S闭合电路稳定后，A灯和B灯亮度相同 D. S闭合电路稳定后，再断开S时，A灯闪亮一下后熄灭 【答案】C 【解析】 【详解】ABC．开关S闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以A、B同时发光；由于线圈的电阻可以忽略，灯A逐渐被短路，流过A灯的电流逐渐减小，A灯逐渐变暗，直至熄灭，而流过B的电流增大，所以B灯变亮，故AB正确，C错误； D ．S闭合电路稳定后，断开开关S的瞬间，B灯的电流突然消失，立即熄灭；流过线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当电源，维持L中的电流逐渐减小，所以A灯突然闪亮一下再熄灭，故D正确。 本题选不正确的，故选C。 3. 如图所示，回旋加速器两个D形金属盒分别和一高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子（初速度不计）电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为R，加速电压为U，下列说法中正确的是（　　） A. 所加交流电源的周期为 B. 一个周期内粒子加速一次 C. 粒子加速后获得的最大动能为 D. 粒子获得的最大动能与加速的次数有关 【答案】C 【解析】 【详解】A．回旋加速器粒子在磁场中的运动周期与交流电源的周期相同，为，A错误； B．粒子每通过一次电场加速一次，一个周期粒子会通过电场两次，故一个周期粒子会被加速两次，B错误； C．粒子加速后获得的最大速度由D形金属盒的半径决定，根据 可得最大速度为 最大动能为 C正确； D．粒子在回旋加速器中的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径R决定，与加速的次数无关，D错误。 故选C。 4. 如图为理想自耦变压器，其中P为变压器上的滑动触头，为滑动变阻器上的滑片，则以下说法正确的是（ ） A. P不动，向下滑动时，一直在减小 B. 不动，P逆时针转动，可使电压减小 C. 不动，P顺时针转动一个小角度时，电流表读数增大 D. P顺时针转动一个小角度，同时向下滑动时，小灯泡的亮度可以不变 【答案】D 【解析】 详解】A．P不动，向下滑动时，根据，可知，自耦变压器输出电压U2不变，故A错误； B．电压是电源电压，输入电压，与匝数无关，故B错误； C．P'不动，P顺时针转动一个小角度时，副线圈匝数减小，根据，副线圈电压减小，则电流减小，副线圈功率减小，原线圈功率等于副线圈功率减小，则原线圈电流减小，故C错误； D．P顺时针转动一个小角度，U2变小，同时P'向下滑动时，滑动变阻器阻值减小，副线圈电流可能不变，小灯泡的亮度可以不变，故D正确； 故选D。 5. 如图是一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间。铝框可以绕支点自由转动，先使铝框和磁铁静止，转动磁铁，观察铝框的运动，可以观察到（　　） A. 铝框与磁铁转动方向相反 B. 铝框始终与磁铁转动的一样快 C. 铝框是因为受到安培力而转动的 D. 当磁铁停止转动后，如果没有空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持匀速转动 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，转动磁铁时，铝框会跟着转动，且转动方向与磁铁转动方向一致，A错误； BC．铝框转动的本质是磁铁转动过程中，导致穿过铝框的磁通量发生了变化，所以在铝框中产生了感应电流，然后感应电流受到磁铁周围的磁场对它的安培力作用转动了起来，又因为感应电流的磁场只是阻碍磁通量的变化，并不是阻止，所以铝框转动的速度要比磁铁转动速度慢，B错误，C正确； D．当磁铁停止转动后，铝框由于惯性会继续转动，但是在转动过程中由于与磁铁的位置发生了变化，穿过铝框的磁通量发生了变化，所以铝框自身会产生感应电流，铝框中会有焦耳热产生，铝框的动能会慢慢减少，所以即使没有空气阻力和摩擦力铝框也会停下来，D错误。 故选C。 6. 动画强则国强。近年来国产动画的技术不断提升，尤其是以科幻为主题的《熊出没之逆转时空》电影备受人们追捧。其中“我们总是活在别人定义的成功里，却忘了自己内心真正想要的是什么”更成为全片的，直击人心的金句。如左图所示为光头强被科学怪人篡改记忆时的画面，如右图所示为篡改记忆所用的装置模式图，一“篡改记忆粒子”（比荷为）从出发经过电场加速（）获得一定初速度进入速度选择器，进入匀强磁场（）偏转后进入光头强大脑进行篡改。不计“篡改记忆粒子”重力，下列说法正确的是（　　） A. 各个“篡改记忆粒子”进入匀强磁场偏转时间相同 B. 速度选择器允许通过的粒子速度为25m/s C. 偏转半径为 D. 比荷越小偏转半径越小 【答案】A 【解析】 【详解】A．“篡改记忆粒子”进入匀强磁场做匀速圆周运动的周期，由于“篡改记忆粒子”的比荷相同，做匀速圆周运动的周期相同，各个“篡改记忆粒子”进入匀强磁场偏转时间相同，故A正确； B．由 解得 所以速度选择器允许通过的粒子速度为50m/s，故B错误； C．根据 解得偏转半径为 故C错误； D．由 则比荷越小偏转半径越大，故D错误。 故选A。 7. 如图所示，一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框，在水平拉力作用下，以恒定的速度沿轴运动，磁场方向垂直纸面向里且磁场两边界夹角为。从线圈进入磁场开始计时，直至完全进入磁场的过程中，设边两端电压为，线框受到的安培力为，线框的热功率为，通过边的电荷量为。下列关于随时间变化的关系图像正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设线框的速度为v、线框的边长为L、磁场的磁感应强度为B，和感应电动势最大的时刻为t0，则在bc边进入磁场的过程中由dc边进入磁场的部分切割磁感线，即在时间段0 ≤ t ≤ t0内有 E1 = Bxv = Bv2t 由dc边和ab边进入磁场的部分切割磁感线的过程中，即在时间段t0 ≤ t ≤ 2t0内有 E2 = BLv－Bv2(t－t0) A．设线框一条边的电阻为R，根据以上分析可知，在0 ≤ t ≤ t0的过程中 在t0 ≤ t ≤ 2t0的过程中 故A正确； B．设线框一条边的电阻为R，根据以上分析可知，在0 ≤ t ≤ t0的过程中 则在0 ≤ t ≤ t0的过程中F—t图像应为曲线，故B错误； C．设线框一条边的电阻为R，根据以上分析可知，在0 ≤ t ≤ t0的过程中 则在0 ≤ t ≤ t0的过程中P—t图像应为开口向上的抛物线，故C错误； D．设线框一条边的电阻为R，根据以上分析可知，在0 ≤ t ≤ t0的过程中 则在0 ≤ t ≤ t0的过程中q—t图像应为曲线，故D错误。 故选A。 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，有多项是符合题目要求。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. 电磁波在现代科技和生活中得到了广泛的应用。以下关于电磁波的应用，说法正确的是（　　） A. 红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点 B. 紫外验钞机是利用紫外线的荧光效应 C. X光透视利用的是光的衍射现象 D. 工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．切物体都在不停地辐射红外线，红外遥感技术就是利用这个原理，故A正确； B．紫外验钞机是利用紫外线的荧光效应，故B正确； C．X射线具有较强穿透能力，在医学上用它来透视人体，检查病变和骨折情况，C项错误； D．工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力，故D正确； 故选ABD。 9. 风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，截至2023年底，中国风电装机容量接近4亿千瓦，位居世界第一。如图为某风力发电场向一学校供电线路图，发电场的输出功率为10kW，输出电压为250V，用户端电压为220V，输电线总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A. 降压变压器的匝数比 B. 输电线上的电流为40A C. 该输电系统的输电效率为 D. 深夜学校的用电器减少，输电线上损失的功率将变大 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．根据题意，由可得，升压变压器原线圈电流为 输电线上的电流为 升压变压器副线圈的电压为 降压变压器原线圈的电压为 降压变压器的匝数比 故A正确，B错误； C．该输电系统的输电效率为 故C正确； D．深夜用户的用电器减少，则降压变压器的输入功率减小，输入电流减小，输电线上损失的功率减小，故D错误。 故选AC。 10. 如图所示，两固定在绝缘水平面上的同心金属圆环P、Q水平放置，圆环P中通有如图所示的电流，以图示方向为电流正方向，下列说法正确的是（　　） A. 时刻，两圆环相互排斥 B. 时刻，圆环Q中感应电流最大，受到的安培力为零 C. 时间内，圆环Q中感应电流始终沿逆时针方向 D. 时间内，圆环Q有收缩的趋势 【答案】BD 【解析】 【详解】A．时刻，P中电流最大，但电流的变化率为零，则在Q中的感应电流为零，则两圆环无相互作用力，故A错误； B．时刻，圆环P中电流的变化率最大，此时圆环Q中感应电流最大，但是由于圆环P中电流为零，则Q受到的安培力为零，故B正确； C．时间内，圆环P中电流先沿正方向减小，后沿负方向增加，则根据楞次定律可知，圆环Q中感应电流始终沿顺时针方向，故C错误； D．时间内，圆环P中电流负向减小，则根据楞次定律可知，圆环Q中产生逆时针方向的电流，圆环Q所处的磁场方向向下，由左手定则可知，圆环Q受安培力指向圆心，则有收缩的趋势，故D正确。 故选BD。 三、实验题（本题共1小题，每空2分，共6分） 11. 某同学在做探究电磁感应现象规律的实验中，她选择了一个灵敏电流计G，在没有电流通过灵敏电流计的情况下，电流计的指针恰好指在刻度盘中央。她先将灵敏电流计G连接在图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲中所示。 （1）为了探究电磁感应规律，该同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知图乙中的条形磁铁的运动情况是__________ (填“向上拔出”或“向下插入”) （2）该同学将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。此时电路已经连接好，A线圈已插入B线圈中，请问灵敏电流计中电流方向与螺线管B中导线的绕向__________ (填“有”或“没有”)关系。她合上开关后，灵敏电流计的指针向右偏了一下，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是__________。 A．断开开关 B．在A线圈中插入铁芯 C．变阻器的滑片向右滑动 D．变阻器的滑片向左滑动 【答案】 ① 向下插入 ②. 有 ③. AC##CA 【解析】 【详解】（1）[1]由图甲可知，电流从灵敏电流计的左接线柱流入，指针往左偏；由图乙可知，螺线管中的电流方向为逆时针方向（从下往上看），根据安培定则，螺线管中感应电流的磁场方向竖直向下；条形磁铁在螺线管中的磁场方向（原磁场方向）竖直向上，可见感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，根据楞次定律可知穿过线圈的原磁通量增加，所以条形磁铁向下插入线圈． （2）[2]由右手螺旋定则可知，用右手握住螺线管，四指的方向和电流方向相同，大拇指指的方向为N极方向，螺线管B中导线的绕向不同，则灵敏电流计中电流方向不同，故灵敏电流计中电流方向与螺线管B中导线的绕向有关； [3]A．合上开关后，灵敏电流计的指针向右偏了，说明B线圈中磁通量增加时，电流计指针右偏：现在要使灵敏电流计的指针向左偏转，因此穿过B线圈的磁通量应该减小；断开开关，则穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈中的感应电流方向相反，灵敏电流计左偏，故A正确； B．在A线圈中插入铁芯，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈中产生的电流方向与开关合上瞬间线圈中的电流方向相同，灵敏电流计指针右偏，故B错误； C．由图丙可知，变阻器的滑片向右滑动，电路中的电流减小，线圈A的磁感应强度减小，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈中的感应电流方向相反，灵敏电流计左偏，故C正确； D．由图丙可知，变阻器的滑片向左滑动，电路中的电流增大，线圈A的磁感应强度增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈中的感应电流方向相同，灵敏电流计右偏，故D错误。 故选AC。 四、解答题（本题共4小题，共48分） 12. 如图甲所示，一个电阻值为的圆形金属线圈与阻值为的电阻连接成闭合回路。线圈的面积为。在线圈中存在垂直于线圈平面向外的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。导线电阻不计。求：0至时间内， （1）电阻两端的电压U； （2）电阻上产生的热量Q。 【答案】（1）0.8V；（2） 【解析】 【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律，可得圆形金属线圈感应电动势为 计算可得 根据闭合电路欧姆定律 计算可得 （2）电阻上产生的热量 计算可得 13. 交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动。一台小型发电机的线圈共220匝，线圈面积，线圈转动的频率为50Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度。为了用此发电机产生的交变电流带动两个标有“220V，11kW”字样的电动机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电动机之间接一个理想变压器，电路如图所示，当发电机内的线圈转至图中位置时开始计时。求： （1）写出发电机的线圈所产生的交变电动势的瞬时值表达式； （2）发电机的输出电压有效值； （3）与变压器原线圈串联的交流电流表的示数。 【答案】（1）；（2）2200V；（3）10A 【解析】 【详解】（1）感应电动势的最大值为 则 （2）电动势有效值为 由于线圈内阻不计，则发电机的输出电压有效值为2200V。 （3）根据原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，则有 解得交流电流表的示数为 14. 如图所示，在正六边形ABCDEF的内接圆范围内存在着方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小可以调节。正六边形的边长为l，O为正六边形的中心点，M、N分别为内接圆与正六边形AB边和BC边的切点，在M点安装一个粒子源，可向磁场区域内沿着垂直磁场的各个方向发射比荷为、速率为v的粒子，不计粒子重力。 （1）若沿MO方向射入磁场的粒子恰能从N点离开磁场，画出粒子的运动轨迹并求出轨迹半径的大小。 （2）在第1问基础上求匀强磁场的磁感应强度B的大小； （3）若匀强磁场的磁感应强度的大小调节为，求粒子源发射的粒子在磁场中运动的最长时间。 【答案】（1）如图所示；；（2） ；（3） 【解析】 详解】（1）粒子以速率v1沿MO方向射入磁场，恰能从N点离开磁场，轨迹如图 由几何条件可知磁场圆的半径为 设轨迹半径为，则 解得 （2）由牛顿第二定律可得 解得 （3）磁感应强度变化以后，大量此类粒子从M点射入磁场，由牛顿第二定律可得 解得 粒子方向任意，粒子在磁场中运动时间最长时，弧长（劣弧）最长，对应的弦长最长（磁场圆的直径），轨迹如图 由几何关系得 粒子在磁场中运动的最长时间 由 则 15. 如图所示，和是两根足够长且电阻不计的固定光滑平行金属轨道， 其中和为轨道的水平部分，和是倾角的倾斜部分。在右侧空间中存在磁感应强度大小，方向竖直向上的匀强磁场，不计导体棒在轨道连接处的动能损失。将质量， 电阻为的导体棒 ab于倾斜导轨上， 距离斜面轨道底端高度，另一完全相同的导体棒cd静止于水平导轨上，导轨间距均为。t=0时，导体棒ab从静止释放，到两棒最终稳定运动过程中， ab、cd棒未发生碰撞， 且两导体棒始终与导轨保持垂直， g取10m/s2。求： （1） ab 棒刚滑到斜面轨道底端时回路中产生的电流； （2）两导体棒的最终速度大小； （3）从开始计时到两棒最终稳定运动过程中，回路消耗的电能。 【答案】（1）2A；（2）0.5m/s；（3）0.25J 【解析】 【详解】（1）ab棒从斜面轨道滑到底端，根据动能定理，有 切割产生的感应电动势为 根据闭合电路欧姆定律，有 联立解得 ， ， （2）因为两导体棒所受的安培力始终大小相等、方向相反，所以将两棒组成的系统作为研究对象，由动量守恒得 解得 （3）从ab棒刚进入磁场到与cd棒共速，由能量守恒定律可得 代入数据解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$