内容正文:
2023-2024学年(下)高二年第二次月考物理试卷
(考试时间75分钟,总分100分)
一、单项选择题(本题有4小题,每小题4分,共16分。)
1. 质量为1kg的小球以3m/s的速度水平向左飞来,击中墙后以2m/s水平向右飞出,则碰撞过程中小球动量变化量大小和方向为( )
A. 1kg∙m/s,向左 B. 1kg∙m/s,向右
C. 5kg∙m/s,向左 D. 5kg∙m/s,向右
2. 图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为如图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,原线圈两端接交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000 V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。则( )
A. 电压表的示数等于5 V
B. 实现点火的条件是>1000
C. t=0.2 s时电压表示数为0 V
D. 变压器原线圈中电压的瞬时值表达式为u=5sin10πt(V)
3. 如图表示一交变电流随时间变化的图像,则此交变电流的有效值是( )
A. 5A B. 5A C. 4A D. 3.5A
4. 如图所示,在直角边长为2L的等腰Rt△ABC区域内,有垂直纸面向里的匀强磁场。用金属丝制成的边长为L的正方形线框abcd,沿纸面从左向右以速度v匀速通过整个磁场区域。设电流逆时针方向为正方向,则线框中感应电流i随时间t变化的规律正确的是( )
A. B.
C D.
二、双项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分,每小题有两个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
5. 如图所示,灯泡1和2是两个电阻值均为的完全相同的小灯泡,滑动变阻器接入电路的阻值为,。是一个自感很大的线圈,它的电阻值也为。由于自感现象,当开关接通或断开时,下列说法正确的是( )
A. 开关接通时,灯泡1和2同时亮
B. 开关接通时,通过灯泡1和2的电流相等
C 开关断开时,灯泡2立即熄灭,灯泡1先闪亮一下再熄灭
D. 开关断开时,通过灯泡1和2的电流相等
6. 如图甲为一列简谐横波在时刻的波形图,P是平衡位置为处的质点,Q是平衡位置为处的质点,图乙为质点Q的振动图像。则( )
A. 从到,该波沿x轴正方向传播了
B. 时,质点Q的位移达到负向最大
C. 时,质点P的回复力方向沿y轴负方向
D. 从到,质点P向右传播了
7. 如图所示,有竖直向下的匀强磁场穿过水平放置的光滑平行金属导轨,导轨左端连有电阻R,质量相等、长度相同的铁棒和铝棒静止在轨道上。现给两棒一个瞬时冲量,使它们以相同初速度向右运动,两棒滑行一段距离后停下,已知铁棒和铝棒始终与导轨接触且垂直,铁的电阻率大于铝的电阻率,则( )
A. 在速度为时,两棒的端电压
B. 铝棒运动时间小于铁棒运动的时间
C. 运动过程中,铁棒中间时刻的加速度等于初始时刻加速度的一半
D. 甲回路中磁通量的变化量大于乙回路中磁通量的变化量
8. 如图所示,空间存在竖直向上的匀强磁场和匀强电场,磁感应强度为B、电场强度为E,质量为m的带电小球在场中恰好处于静止状态。现将匀强磁场方向顺时针旋转90°,同时给小球一个垂直磁场方向向下的速度v,关于小球之后的运动,下列说法正确的是( )
A. 小球做匀变速直线运动
B. 小球做匀速圆周运动
C. 小球第一次运动到最低点的时间
D. 小球在运动过程中最高点与最低点的高度差为
二、填空实验题(共4小题,每空2分,共20分)
9. 在2021年12月9日天宫课堂中,三位航天员观察到水球中的气泡特别明亮,这主要是因为光在气泡表面发生了全反射现象。如图,若在P点恰好发生全反射,反射角,则水的折射率n等于___________(sin53°=0.8,cos53°=0.6)。光线与水泡的外表面交点为分别A、B,已知线段AB长为L,光在空气中传播速度为c,则光在水中传播的时间为___________。(用题中所给的物理量L、c、n表示)
10. 如图甲所示,100匝的线圈(图中只画了2匝)两端A、B与一个电阻R相连。线圈内有垂直纸面向里的磁场,线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。则流过电阻R的电流方向为_______(填“A经R流向B”或“B经R流向A”),线圈中产生的感应电动势_____V。
11. 惠更斯在推导出单摆的周期公式后,用一个单摆测出巴黎的重力加速度,小华同学受此启发,在学习完单摆的相关知识后,他想到用单摆等器材测量出学校所在地的重力加速度。在测量过程中,他用到了以下的器材:长约1m的细绳、小钢球、铁架台、刻度尺、游标卡尺、手机秒表等。
(1)按照图甲所示装置组装好实验器材,用刻度尺测量摆线(悬点到摆球最顶端)的长度;用游标卡尺测定摆球的直径,测量结果如图乙所示,则该摆球的直径为__________mm。
(2)关于本实验,下列说法正确的是__________。
A.摆球应选用体积较小、质量较大的小球
B.绳子的弹性越好越利于减小实验误差
C.为了便于测量周期,摆角越大越好
D.测量周期时,应从摆球到达最低点时开始计时
(3)该同学测出不同摆长L和对应的周期T,并在坐标纸上作出T2一L图线如图丙所示,接着他计算出图线的斜率k,则学校所在地的重力加速度大小g=___________(用k和π表示)。
12. 某小组做测玻璃的折射率实验,器材有:玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。
(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度___________。
A.选用粗的大头针完成实验
B.选用两光学表面平行的玻璃砖
C.改变入射角的大小,多做几次实验
D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
(2)该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点O为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、B点作法线NN′的垂线,垂足分别为C、D点,用刻度尺测得AC=9.00cm,BD=6.00cm,如图,则计算得到玻璃的折射率n=___________。
(3)在做测定玻璃折射率n的实验时:某同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些,如图所示,以后的操作都正确,但画光路图时,将折射点确定在ab和cd上,则测出的n值将___________(选填“偏大“偏小”或“不变”)。
四、计算题(本题共3小题,共40分)
13. 一列波沿x轴正方向传播的简谐波,在t=0时刻的波形图如图所示,已知这列波在P出现两次波峰的最短时间是0.4 s,求:
(1)这列波的波速是多少?
(2)再经过多少时间质点R才能第一次到达波峰?
14. 如图所示,质量为m0=1kg的摆球A用长为l=1.8m的轻质细绳系于O点,O点下方的光滑水平地面上静止着一质量为m=5kg的小球B.小球B右侧有一质量为M=15kg的静止滑块C(未固定),滑块的左侧是一光滑的圆弧。现将摆球向左拉起,使细线水平,由静止释放摆球,摆球摆动至最低点时恰好与小球B发生弹性正碰,碰撞时间极短,摆球A和小球B均可视为质点,不计空气阻力,滑块C的圆弧半径足够大,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)摆球A与小球B碰后摆球A能摆起的最大高度h;
(2)小球B与滑块C作用过程中小球B沿圆弧面上升的最大高度H。
15. 如图所示,电阻可忽略的粗糙平行金属导轨足够长,两导轨间距L=0.5m,导轨倾角为30°,导轨上端ab接一阻值R=1.5Ω的电阻,已知导体棒与导轨间动摩擦因数为磁感应强度B0=1T的匀强磁场垂直轨道平面向上。电阻r=0.5Ω、质量m=0.5kg的金属棒与轨道垂直且接触良好,从轨道上端ab处由静止开始下滑至速度达到最大的过程中金属棒下滑的高度为h=12m,重力加速度为g=10m/s2。
(1)金属棒下滑过程中速度最大是多少?
(2)金属棒在此过程中克服安培力做的功是多少?
(3)达到最大速度后,磁感应强度发生变化使回路中不产生感应电流,则磁感应度随时间怎样变化。
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2023-2024学年(下)高二年第二次月考物理试卷
(考试时间75分钟,总分100分)
一、单项选择题(本题有4小题,每小题4分,共16分。)
1. 质量为1kg的小球以3m/s的速度水平向左飞来,击中墙后以2m/s水平向右飞出,则碰撞过程中小球动量变化量大小和方向为( )
A. 1kg∙m/s,向左 B. 1kg∙m/s,向右
C. 5kg∙m/s,向左 D. 5kg∙m/s,向右
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】设向右为正方向,则碰撞过程中小球动量变化量
方向向右
故选D。
2. 图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为如图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,原线圈两端接交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000 V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。则( )
A. 电压表的示数等于5 V
B. 实现点火的条件是>1000
C. t=0.2 s时电压表的示数为0 V
D. 变压器原线圈中电压的瞬时值表达式为u=5sin10πt(V)
【答案】B
【解析】
【详解】A.如图乙所示正弦交变电压,可得电压的最大值为5V,则电压表的示数为有效值,即
故A错误;
B.根据电压和匝数成之比可知
当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000 V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体,解得
>1000
故B正确;
C.t=0.2 s时电压表的示数为有效值
故C错误;
D.如图乙所示可得交流电的周期为0.4s,则
变压器原线圈中电压的瞬时值表达式为
u=5sin5πt(V)
故D错误。
故选B。
3. 如图表示一交变电流随时间变化的图像,则此交变电流的有效值是( )
A. 5A B. 5A C. 4A D. 3.5A
【答案】A
【解析】
【分析】根据有效值的定义求解。取一个周期时间,将交流与直流分别通过相同的电阻,若产生的热量相同,直流的电流值,即为此交流的有效值。
【详解】将交流与直流通过阻值都为R的电阻,设直流电流为I,则根据有效值的定义有
I2RT
解得
I=5A
故选A。
【点睛】对于非正弦式电流可根据有效值的定义求解有效值,常见题型,要熟练掌握。
4. 如图所示,在直角边长为2L的等腰Rt△ABC区域内,有垂直纸面向里的匀强磁场。用金属丝制成的边长为L的正方形线框abcd,沿纸面从左向右以速度v匀速通过整个磁场区域。设电流逆时针方向为正方向,则线框中感应电流i随时间t变化的规律正确的是( )
A. B.
C D.
【答案】B
【解析】
【详解】线框开始进入磁场运动L的过程中,只有边bc切割,切割有效长度不变,感应电动势不变,感应电流不变,由右手定则可知感应电流为逆时针方向(正方向);前进L后,边bc开始出磁场,边ad开始进入磁场,回路中的感应电动势为边ad产生的减去bc边在磁场中产生的电动势,线圈切割磁感线的有效长度从零逐渐增大,回路中感应电动势从零逐渐增大,感应电流从零逐渐增大,感应电流为顺时针方向(负方向);当线圈再前进L时,边bc完全出磁场,ad边也开始出磁场,有效切割长度逐渐减小,感应电动势从零逐渐减小,感应电流逐渐减小,感应电流为顺时针方向((负方向)。
故选B。
二、双项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分,每小题有两个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
5. 如图所示,灯泡1和2是两个电阻值均为的完全相同的小灯泡,滑动变阻器接入电路的阻值为,。是一个自感很大的线圈,它的电阻值也为。由于自感现象,当开关接通或断开时,下列说法正确的是( )
A. 开关接通时,灯泡1和2同时亮
B. 开关接通时,通过灯泡1和2的电流相等
C. 开关断开时,灯泡2立即熄灭,灯泡1先闪亮一下再熄灭
D. 开关断开时,通过灯泡1和2的电流相等
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.开关接通时,灯泡1和2同时亮,但是由于线圈中的感应电动势阻碍电流的增加,则通过灯泡1的电流大于通过灯泡2的电流,选项A正确,B错误;
C.开关断开时,灯泡2立即熄灭;因,即灯泡的电阻大于线圈的直流电阻,则当电路稳定时,通过线圈的电流大于通过灯泡1的电流,则当开关断开时,由于线圈阻碍电流减小,则原来通过线圈的电流再次通过灯泡1,则使得灯泡1先闪亮一下再熄灭,选项C正确;
D.开关断开时,灯泡2的电流立刻变为零,但是通过灯泡1的电流是逐渐减为零,则通过灯泡1和2的电流不相等,选项D错误。
故选AC。
6. 如图甲为一列简谐横波在时刻的波形图,P是平衡位置为处的质点,Q是平衡位置为处的质点,图乙为质点Q的振动图像。则( )
A. 从到,该波沿x轴正方向传播了
B. 时,质点Q的位移达到负向最大
C. 时,质点P的回复力方向沿y轴负方向
D. 从到,质点P向右传播了
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由乙图可知时质点Q的振动方向向下,则波的传播方向沿x轴负方向。
由图可知,从到,该波沿x轴负方向传播的距离为
故A错误;
B.由图乙可知时,质点Q的位移达到负向最大,故B正确;
C.至的时间等于,由图甲可知经过的时间质点P处于x轴上方,回复力方向沿y轴负方向,故C正确;
D.波传播时质点在平衡位置上下振动,质点并不随波逐流,故D错误。
故选BC。
7. 如图所示,有竖直向下的匀强磁场穿过水平放置的光滑平行金属导轨,导轨左端连有电阻R,质量相等、长度相同的铁棒和铝棒静止在轨道上。现给两棒一个瞬时冲量,使它们以相同初速度向右运动,两棒滑行一段距离后停下,已知铁棒和铝棒始终与导轨接触且垂直,铁的电阻率大于铝的电阻率,则( )
A. 在速度为时,两棒的端电压
B. 铝棒运动的时间小于铁棒运动的时间
C. 运动过程中,铁棒中间时刻的加速度等于初始时刻加速度的一半
D. 甲回路中磁通量的变化量大于乙回路中磁通量的变化量
【答案】BD
【解析】
【详解】A.铁棒和铝棒初速度均为,根据法拉第电磁感应定律,棒中感应电动势为
由闭合电路欧姆定律知回路中电流为
而电阻两端电压
由于铁棒和铝棒电阻率不同,接入电路的电阻不同,故铁棒和铝棒的端电压
故A错误;
B.由于铝棒的电阻小于铁棒的电阻,根据
可知铝棒受到的平均安培力大于铁棒受到的平均安培力,根据动量定理
可知铝棒运动的时间小于铁棒运动的时间,故B正确;
C.根据牛顿第二定律可知
铁棒做加速度减小的减速运动,铁棒在中间时刻的速度小于,铁棒在中间时刻的加速度小于速度为时加速度的一半,故C错误;
D.根据动量定理可知
而
解得
可知铁棒的电阻大,则甲回路中磁通量的变化量大于乙回路中磁通量的变化量,故D正确。
故选BD。
8. 如图所示,空间存在竖直向上的匀强磁场和匀强电场,磁感应强度为B、电场强度为E,质量为m的带电小球在场中恰好处于静止状态。现将匀强磁场方向顺时针旋转90°,同时给小球一个垂直磁场方向向下的速度v,关于小球之后的运动,下列说法正确的是( )
A. 小球做匀变速直线运动
B. 小球做匀速圆周运动
C. 小球第一次运动到最低点的时间
D. 小球在运动过程中最高点与最低点的高度差为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.依题意可知小球受到的电场力与重力平衡,小球在洛伦兹力的作用下将垂直纸面向外做匀速圆周运动,故A错误,B正确;
C.小球重力与电场力平衡,有
所以小球运动的周期为
则小球第一次运动到最低点历时为
故C错误;
D.带电小球在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动,圆周运动的半径满足
小球运动的最高点与最低点的高度差为
解得
故D正确。
故选BD。
二、填空实验题(共4小题,每空2分,共20分)
9. 在2021年12月9日的天宫课堂中,三位航天员观察到水球中的气泡特别明亮,这主要是因为光在气泡表面发生了全反射现象。如图,若在P点恰好发生全反射,反射角,则水的折射率n等于___________(sin53°=0.8,cos53°=0.6)。光线与水泡的外表面交点为分别A、B,已知线段AB长为L,光在空气中传播速度为c,则光在水中传播的时间为___________。(用题中所给的物理量L、c、n表示)
【答案】 ①. 1.25 ②.
【解析】
【详解】[1]由全反射公式有
解得
[2]由几何关系知光在水中的传播距离
光在水中的速度
则光在水中的传播时间
10. 如图甲所示,100匝的线圈(图中只画了2匝)两端A、B与一个电阻R相连。线圈内有垂直纸面向里的磁场,线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。则流过电阻R的电流方向为_______(填“A经R流向B”或“B经R流向A”),线圈中产生的感应电动势_____V。
【答案】 ①. A经R流向B ②. 20
【解析】
【详解】[1]原磁场方向向里,由图乙可知,磁通量在增大,根据楞次定律可知回路中的感应电流方向为逆时针方向,即流过电阻R的电流方向为A经R流向B。
[2]根据法拉第电磁感应定律可得,线圈中产生的感应电动势为
11. 惠更斯在推导出单摆的周期公式后,用一个单摆测出巴黎的重力加速度,小华同学受此启发,在学习完单摆的相关知识后,他想到用单摆等器材测量出学校所在地的重力加速度。在测量过程中,他用到了以下的器材:长约1m的细绳、小钢球、铁架台、刻度尺、游标卡尺、手机秒表等。
(1)按照图甲所示装置组装好实验器材,用刻度尺测量摆线(悬点到摆球最顶端)的长度;用游标卡尺测定摆球的直径,测量结果如图乙所示,则该摆球的直径为__________mm。
(2)关于本实验,下列说法正确的是__________。
A.摆球应选用体积较小、质量较大的小球
B.绳子的弹性越好越利于减小实验误差
C.为了便于测量周期,摆角越大越好
D.测量周期时,应从摆球到达最低点时开始计时
(3)该同学测出不同摆长L和对应的周期T,并在坐标纸上作出T2一L图线如图丙所示,接着他计算出图线的斜率k,则学校所在地的重力加速度大小g=___________(用k和π表示)。
【答案】 ①. 14.15 ②. AD ③.
【解析】
【详解】(1)[1]游标卡尺的读数为
(2)[2]为了减小空气阻力对实验的影响应选择质量大体积小的球,故A正确;要保证摆长不变,绳子不能选择弹性绳,故B错误;单摆周期公式在摆角很小时才成立,故C错误;测量周期时,应从摆球到达最低点时开始计时,故D正确;
(3)[3]根据
得
斜率为k,则
12. 某小组做测玻璃的折射率实验,器材有:玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。
(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度___________。
A.选用粗的大头针完成实验
B.选用两光学表面平行的玻璃砖
C.改变入射角的大小,多做几次实验
D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
(2)该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点O为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、B点作法线NN′的垂线,垂足分别为C、D点,用刻度尺测得AC=9.00cm,BD=6.00cm,如图,则计算得到玻璃的折射率n=___________。
(3)在做测定玻璃折射率n的实验时:某同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些,如图所示,以后的操作都正确,但画光路图时,将折射点确定在ab和cd上,则测出的n值将___________(选填“偏大“偏小”或“不变”)。
【答案】 ①. CD##DC ②. 1.5 ③. 不变
【解析】
【详解】(1)[1]A.为了准确测量光路图,应选用较细的大头针来完成实验,选用粗的大头针完成实验时,容易出现观察误差,使光线实际并不平行,故A错误;
B.根据折射定律可知,如果两个光学面不平行,不影响入射角与折射角的值,所以对折射率的测定结果不产生影响,故B错误;
C.在测量折射率时,入射角和折射角必须一一对应,即改变入射角的大小,多做几次实验,记录几次测量的不同入射角,对应的折射角,并求出对应的折射率,再求出多组折射率的平均值以减小误差,故C正确;
D.插在玻璃砖同侧的大头针之间的距离适当大些时,相同的距离误差情况下引起的角度误差会减小,故D正确。
故选CD;
(2)[2]依题意,根据折射定律有
(3)[3]该同学实验的光路图如图所示,作出的折射光线如图中蓝线所示,黑线表示实际光线,入射角和折射角都不变,则由折射定律可知,折射率不变。
四、计算题(本题共3小题,共40分)
13. 一列波沿x轴正方向传播的简谐波,在t=0时刻的波形图如图所示,已知这列波在P出现两次波峰的最短时间是0.4 s,求:
(1)这列波的波速是多少?
(2)再经过多少时间质点R才能第一次到达波峰?
【答案】(1)10 m/s;(2)0.7s
【解析】
【详解】(1)P点两次出现波峰的最短时间是0.4 s,所以这列波的周期
由图可知波长
这列波的波速
(2)由t=0时刻到R第一次出现波峰,可知质点R第一次到达波峰,波形传播的距离
则波传播的时间
14. 如图所示,质量为m0=1kg的摆球A用长为l=1.8m的轻质细绳系于O点,O点下方的光滑水平地面上静止着一质量为m=5kg的小球B.小球B右侧有一质量为M=15kg的静止滑块C(未固定),滑块的左侧是一光滑的圆弧。现将摆球向左拉起,使细线水平,由静止释放摆球,摆球摆动至最低点时恰好与小球B发生弹性正碰,碰撞时间极短,摆球A和小球B均可视为质点,不计空气阻力,滑块C的圆弧半径足够大,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)摆球A与小球B碰后摆球A能摆起的最大高度h;
(2)小球B与滑块C作用过程中小球B沿圆弧面上升的最大高度H。
【答案】(1)0.8m;(2)0.15m
【解析】
【分析】
【详解】(1)设小球运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为v0,根据机械能守恒定律,有
代入数据解得
摆球A与小球B碰撞后摆球A和小球B的速度分别为v1、v2,发生弹性碰撞,碰撞过程根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
代入数据解得
碰撞后摆球A上摆过程,根据机械能守恒定律得
代入数据解得
(2)小球B与滑块C作用过程中当两者速度相等时小球B沿圆弧面上升的高度最大,设共同速度为v,作用过程根据水平方向上的动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
代入数据解得
15. 如图所示,电阻可忽略的粗糙平行金属导轨足够长,两导轨间距L=0.5m,导轨倾角为30°,导轨上端ab接一阻值R=1.5Ω的电阻,已知导体棒与导轨间动摩擦因数为磁感应强度B0=1T的匀强磁场垂直轨道平面向上。电阻r=0.5Ω、质量m=0.5kg的金属棒与轨道垂直且接触良好,从轨道上端ab处由静止开始下滑至速度达到最大的过程中金属棒下滑的高度为h=12m,重力加速度为g=10m/s2。
(1)金属棒下滑过程中速度最大是多少?
(2)金属棒在此过程中克服安培力做的功是多少?
(3)达到最大速度后,磁感应强度发生变化使回路中不产生感应电流,则磁感应度随时间怎样变化。
【答案】(1) ; (2) ; (3)
【解析】
【分析】
【详解】(1)当导体棒受合力为0时速度最大,即
当
时,导体棒速度最大,解得
(2)从开始到达速度最大的过程中有动能定理得
解得
(3) 使回路中不产生感应电流,回路中磁通量应保持不变
当
时回路中不产生感应电流,联立得
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