精品解析：新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市新疆实验中学2024-2025学年高二上学期11月期中物理试题

新疆实验中学2024-2025学年第一学期高二年级期中考试 物理试卷（问卷） （卷面分值：100分 考试时间：90分钟） 注意事项： 1．本试卷为问答分离式试卷，共6页，其中问卷4页，答卷2页。答题前请考生务必将自己的班级、姓名、准考证号的信息填写在答题卡上。 2．作答非选择题时必须用黑色字迹0.5毫米签字笔书写在答题卡的指定位置上，作答选择题必须用2B铅笔在答题卡上将对应题目的选项涂黑。如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案，请保持答题卡卡面清洁、不折叠、不破损、不能使用涂改液、修正带。 3．考试结束后，请将答题卡交回。 一、选择题：本大题共10小题，每小题4分，共计40分，在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一项符合题目要求，第7~10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。 1. 磁感应强度为4T的匀强磁场里，有一条与磁场方向垂直长5cm的通电直导线ab。通电导线ab所受的安培力是1N，方向垂直纸面向外，则导线中电流的大小和方向是（　　） A. 6.25A，由a到b B. 6.25A，由b到a C. 5A，由b到a D. 5A，由a到b 2. 如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里。一带正电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。若不计重力，则电场的方向为（　　） A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 垂直于纸面向里 D. 垂直于纸面向外 3. 一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动，产生的感应电动势（V），则以下说法正确的是（　　） A. 交变电流的频率是100Hz B. 交变电流的周期是0.1s C. t=0.1s时，e有最大值 D. t=0.1s时，线圈位于中性面 4. 一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示。D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连。设质子的质量为m、电荷量为q，则下列说法正确的是（　　） A. D形盒之间交变电场的周期头 B. 质子被加速后的最大速度随B、R的增大而减小 C. 质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大 D. 粒子射出时的最大动能与D形盒的半径无关 5. 如图所示，无限长通电直导线与右侧的矩形导线圈ABCD在同一平面内，线圈的AB边与直导线平行。现用外力使线圈向直导线靠近且始终保持AB边与直导线平行，在AB边靠近直导线的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 线圈内产生的感应电流方向是ABCDA B. 直导线对AB边和CD边的安培力等大反向 C. 直导线对AD边和BC边的安培力等大同向 D. 直导线在线圈内部产生的磁场方向为垂直于线圈所在平面向外 6. 图甲是法拉第发明的铜盘发电机，也是人类历史上第一台发电机。图乙是利用这种发电机给电阻R供电的电路图，半径为r的铜盘安装在水平轴上，外电路通过M、N分别与盘边缘和转轴相连接，铜盘接入电路的等效电阻为R，导线电阻不计。空间中存在垂直于铜盘平面向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B，圆盘沿顺时针方向（从左向右看）以角速度匀速转动。下列说法正确的是（　　） A. M点电势低于N点电势 B. M、N两点间电势差为 C. 圆盘转动一周，通过R的电荷量为 D. 仅将圆盘的转速变为原来的3倍，电阻R上消耗的功率也变为原来的3倍 7. 某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置如图所示，在电梯挂厢上安装永久磁铁，并在电梯的井壁上铺设闭合线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置，下列说法正确的是（　　） A. 当电梯突然坠落时，该安全装置不可能使电梯悬停在线圈A、B之间 B. 当电梯坠落至永久磁铁在线圈A、B之间时，线圈A、B中的电流方向相同 C. 当电梯坠落至永久磁铁在线圈A、B之间时，线圈A、B均在阻碍电梯下落 D. 当电梯坠落至永久磁铁在线圈A、B之间时，线圈A在阻碍电梯下落，线圈B在促进电梯下落 8. 图甲是一台小型发电机构造示意图。磁极N、S间的磁场看成匀强磁场，磁感应强度大小为T，线圈共100匝，矩形线圈的面积为S。该发电机产生的感应电动势图像如图乙所示，该交流电通过自耦变压器对一定值电阻R供电，不计发电机内阻，则下列说法正确的是（　　） A. 矩形线圈面积为0.12m2 B. 电阻中电流方向每秒钟改变10次 C. 当变压器滑片Р向上滑动时，电阻R消耗的功率增大 D. 线圈从t=0开始转过90°的过程中，电压表的读数先增大后减小 9. 演示自感现象的实验电路如图所示，线圈的自感系数较大，且使滑动变阻器R1接入电路中的阻值大于线圈直流电阻，A1，A2为两个完全相同的灯泡，下列判断正确的是（ ） A. 接通开关S，灯A1、A2立即变亮 B. 接通开关S，灯A1逐渐变亮，灯A2立即变亮 C. 接通开关S，待电路稳定后断开开关S，灯A1、A2逐渐熄灭 D. 接通开关S，待电路稳定后断开开关S，灯A1逐渐熄灭，灯A2闪一下后逐渐熄灭 10. 如图所示，一个发电系统的输出电压恒为250V，输送功率为1×105W。通过理想变压器向远处输电，所用输电线的总电阻为8Ω，升压变压器T1原、副线圈匝数比为1：16，下列说法正确的是（　　） A. 升压变压器副线圈两端的电压U2=2×103V B. 输电线损失的电压为3.8×103V C. 输电线损失的功率为5×103W D. 若用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为190：11 二、实验题：本大题共2小题，每空2分，共14分。 11. 在“研究电磁感应现象”的实验中： 先按图甲所示连线，不通电时，电流表指针停在正中央，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏．然后按图乙所示将灵敏电流计与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路． 图甲电路中，串联定值电阻R的主要作用是____ 减小电源两端的电压，保护电源 增大电源两端的电压，保护开关 减小电路中的电流，保护灵敏电流计 减小电路中的电流，保护开关 图乙中，S闭合后，在螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将__________偏转填“向左”、“向右”或“不”． 图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，电流表指针将__________偏转填“向左”、“向右”或“不”． 图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开S时，电流表指针将__________偏转填“向左”、“向右”或“不”． 12. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120匝、n2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示。 实验序号 原线圈两端的电压U1（V） 副线圈两端的电压U2（V） 1 3.9 8.2 1：2.1 2 5.9 11.8 1：2.0 3 7.8 15.2 （1）实验小组根据测得的数据在表格中算出U1、U2的比值，还有一组U1、U2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中______。 （2）本实验可得出结论：变压器线圈两端电压与匝数的关系为________（用题目中给出的字母表示）。 （3）该变压器是___________变压器（选填“升压”或“降压”）。 三、计算题：本大题共4小题，13题10分、14题10分、15题12分、16题14分，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案不得分。 13. 如下图所示是一个小型交流发电机的示意图。线框abcd处于匀强磁场中，已知ab=bc=20cm，B=T，线圈匝数n=50，线圈电阻r=5Ω，外电路负载电阻R=5Ω，线圈以120r/min的转速匀速转动。所示电流表和电压表均为理想交流电表。求： （1）若从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，感应电动势瞬时表达式； （2）电流表和电压表的示数； （3）由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势的大小。 14. 水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源（不计内阻）。现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图所示，重力加速度为g，求： （1）当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力； （2）若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？ 15. 一个重力不计的带电粒子，以大小为v的速度从坐标（0，L）的a点，平行于x轴射入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，并从x轴上b点射出磁场，射出速度方向与x轴正方向夹角为60°，如图所示。求： (1)带电粒子在磁场中运动的轨道半径； (2)带电粒子的比荷及粒子从a点运动到b点的时间； (3)其他条件不变，要使该粒子恰从O点射出磁场，粒子入射速度的大小。 16. 如图，水平平面内固定两平行的光滑导轨，左边两导轨间的距离为2L，右边两导轨间的距离为L，左右部分用导轨材料连接，两导轨间都存在磁感强度为B、方向竖直向下的匀强磁场。ab、cd两均匀的导体棒分别垂直放在左边和右边导轨间，ab棒的质量为2m，电阻为2r，cd棒的质量为m，电阻为r，其它部分电阻不计。原来两棒均处于静止状态，cd棒在沿导轨向右的水平恒力F作用下开始运动，设两导轨足够长，两棒都不会滑出各自的轨道。 （1）试分析两棒最终达到何种稳定状态？此状态下两棒的加速度各多大？ （2）在达到稳定状态时ab棒产生的热功率多大？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 新疆实验中学2024-2025学年第一学期高二年级期中考试 物理试卷（问卷） （卷面分值：100分 考试时间：90分钟） 注意事项： 1．本试卷为问答分离式试卷，共6页，其中问卷4页，答卷2页。答题前请考生务必将自己的班级、姓名、准考证号的信息填写在答题卡上。 2．作答非选择题时必须用黑色字迹0.5毫米签字笔书写在答题卡的指定位置上，作答选择题必须用2B铅笔在答题卡上将对应题目的选项涂黑。如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案，请保持答题卡卡面清洁、不折叠、不破损、不能使用涂改液、修正带。 3．考试结束后，请将答题卡交回。 一、选择题：本大题共10小题，每小题4分，共计40分，在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一项符合题目要求，第7~10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。 1. 磁感应强度为4T的匀强磁场里，有一条与磁场方向垂直长5cm的通电直导线ab。通电导线ab所受的安培力是1N，方向垂直纸面向外，则导线中电流的大小和方向是（　　） A. 6.25A，由a到b B. 6.25A，由b到a C. 5A，由b到a D. 5A，由a到b 【答案】C 【解析】 【详解】电流 由左手定则可知电流方向由b到a，故ABD错误，C正确。 故选C。 2. 如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里。一带正电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。若不计重力，则电场的方向为（　　） A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 垂直于纸面向里 D. 垂直于纸面向外 【答案】B 【解析】 【详解】根据左手定则可知粒子受到的洛伦兹力竖直向上，又因水平直线通过两极板，则受力平衡，所以粒子所受的电场力竖直向下，根据正电荷受到的电场力方向与电场强度方向相同，可得电场的方向竖直向下，故选B。 3. 一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动，产生的感应电动势（V），则以下说法正确的是（　　） A. 交变电流的频率是100Hz B. 交变电流的周期是0.1s C. t=0.1s时，e有最大值 D. t=0.1s时，线圈位于中性面 【答案】D 【解析】 【详解】AB．线圈的角速度为100πrad/s 故其频率为 故AB错误； CD．时，代入得 此时线圈处在中性面上，故C错误，D正确； 故选D。 4. 一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示。D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连。设质子的质量为m、电荷量为q，则下列说法正确的是（　　） A. D形盒之间交变电场的周期头 B. 质子被加速后的最大速度随B、R的增大而减小 C. 质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大 D. 粒子射出时的最大动能与D形盒的半径无关 【答案】A 【解析】 【详解】A．D形盒之间交变电场的周期等于质子在磁场中回旋的周期，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，有 又 得 A正确； BCD．由 得 又因为 可见当r=R时，质子速度最大，动能最大，为 即B、R越大，最大速度越大，最大动能最大，与加速电压无关，BCD错误。 故选A。 5. 如图所示，无限长通电直导线与右侧的矩形导线圈ABCD在同一平面内，线圈的AB边与直导线平行。现用外力使线圈向直导线靠近且始终保持AB边与直导线平行，在AB边靠近直导线的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 线圈内产生的感应电流方向是ABCDA B. 直导线对AB边和CD边的安培力等大反向 C. 直导线对AD边和BC边的安培力等大同向 D. 直导线在线圈内部产生的磁场方向为垂直于线圈所在平面向外 【答案】A 【解析】 【详解】AD．根据右手定则，直导线在右手边的磁场方向垂直纸面向里，在AB边靠近直导线的过程中，线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，线圈内产生的感应电流方向是ABCDA，所以A正确，D错误； B．直导线周围的磁场的磁感应强度，离直导线越近磁感应强度越大，则对AB边和CD边的安培力不等大但是方向是相反的，所以B错误； C．由对称性可知，直导线对AD边和BC边的安培力等大反向，所以C错误。 故选A。 6. 图甲是法拉第发明的铜盘发电机，也是人类历史上第一台发电机。图乙是利用这种发电机给电阻R供电的电路图，半径为r的铜盘安装在水平轴上，外电路通过M、N分别与盘边缘和转轴相连接，铜盘接入电路的等效电阻为R，导线电阻不计。空间中存在垂直于铜盘平面向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B，圆盘沿顺时针方向（从左向右看）以角速度匀速转动。下列说法正确的是（　　） A. M点电势低于N点电势 B. M、N两点间电势差为 C. 圆盘转动一周，通过R的电荷量为 D. 仅将圆盘的转速变为原来的3倍，电阻R上消耗的功率也变为原来的3倍 【答案】C 【解析】 【详解】A．由右手定则可知，电流从M点流出，经电阻R流向N点，因此M点电势高于N点电势，A错误； B．由电磁感应定律可知，感应电动势为 由闭合电路欧姆定律，可得回路中的电流为 M、N两点间电势差为 B错误； C．由电荷量公式可知，圆盘转动一周的时间内，通过R的电荷量是 q=It C正确； D．由电功率公式可得，电阻R上消耗的功率为 ， 由上式可知，仅将圆盘的转速变为原来的3倍，电阻R上消耗的功率将变为原来的9倍，D错误。 故选C。 7. 某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置如图所示，在电梯挂厢上安装永久磁铁，并在电梯的井壁上铺设闭合线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置，下列说法正确的是（　　） A. 当电梯突然坠落时，该安全装置不可能使电梯悬停在线圈A、B之间 B. 当电梯坠落至永久磁铁在线圈A、B之间时，线圈A、B中的电流方向相同 C. 当电梯坠落至永久磁铁在线圈A、B之间时，线圈A、B均在阻碍电梯下落 D. 当电梯坠落至永久磁铁在线圈A、B之间时，线圈A在阻碍电梯下落，线圈B在促进电梯下落 【答案】AC 【解析】 【详解】ACD．若电梯突然坠落，线圈内的磁通量发生变化，将在两个线圈中产生感应电流，根据楞次定律，两个线圈的感应电流都会阻碍磁铁的相对运动，但不能阻止磁铁的运动，可起到应急避险作用，但不可能使电梯悬停在线圈A、B之间。故AC正确，D错误； B．根据楞次定律，当电梯坠落时，磁铁在线圈A中产生向上的磁场减弱，故线圈A中会产生逆时针电流（俯视），磁铁在线圈B中产生向上的磁场增强，则B中产生顺时针电流（俯视），则A和B中电流方向相反，故B错误。 故选AC。 8. 图甲是一台小型发电机构造示意图。磁极N、S间的磁场看成匀强磁场，磁感应强度大小为T，线圈共100匝，矩形线圈的面积为S。该发电机产生的感应电动势图像如图乙所示，该交流电通过自耦变压器对一定值电阻R供电，不计发电机内阻，则下列说法正确的是（　　） A. 矩形线圈面积为0.12m2 B. 电阻中电流方向每秒钟改变10次 C. 当变压器滑片Р向上滑动时，电阻R消耗的功率增大 D. 线圈从t=0开始转过90°的过程中，电压表的读数先增大后减小 【答案】AB 【解析】 【详解】A．从乙图中可知线圈转动过程中产生的感应电动势最大值为12V，周期为0.2s，根据 解得 A正确； B．由于周期为0.2s，则1s内共有5个周期，每个周期内电流方向变化2次，故电阻中电流方向每秒钟改变10次，B正确； D．电压表测得数值是电压有效值，保持不变，D错误； C．变压器的滑片P向上滑时，原线圈的匝数增大，根据 可知变压器副线圈输出电压减小，故电阻消耗的功率减小，C错误。 故选AB。 9. 演示自感现象的实验电路如图所示，线圈的自感系数较大，且使滑动变阻器R1接入电路中的阻值大于线圈直流电阻，A1，A2为两个完全相同的灯泡，下列判断正确的是（ ） A. 接通开关S，灯A1、A2立即变亮 B. 接通开关S，灯A1逐渐变亮，灯A2立即变亮 C. 接通开关S，待电路稳定后断开开关S，灯A1、A2逐渐熄灭 D. 接通开关S，待电路稳定后断开开关S，灯A1逐渐熄灭，灯A2闪一下后逐渐熄灭 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．接通开关S瞬间，灯A2立即变亮，而线圈L产生自感电动势，根据楞次定律可知，自感电动势阻碍电流的增大，使得该支路中电流逐渐增大，所以灯A1逐渐变亮，故A错误，B正确； CD．接通开关S，待电路稳定后断开开关S，原来通过灯A2的电流立即消失，线圈L产生自感电动势，相当于电源，两灯串联，由于滑动变阻器接入电路中的阻值大于线圈直流电阻，原来电路稳定后通过灯A1的电流大于通过灯A2的电流，故灯A1逐渐熄灭，灯A2闪一下后逐渐熄灭，故C错误，D正确。 故选BD。 10. 如图所示，一个发电系统的输出电压恒为250V，输送功率为1×105W。通过理想变压器向远处输电，所用输电线的总电阻为8Ω，升压变压器T1原、副线圈匝数比为1：16，下列说法正确的是（　　） A. 升压变压器副线圈两端的电压U2=2×103V B. 输电线损失的电压为3.8×103V C. 输电线损失的功率为5×103W D. 若用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为190：11 【答案】CD 【解析】 【详解】C．发电系统输送功率为，则升压变压器原线圈电流为 根据理想变压器电流与匝数成反比 可得升压变压器副线圈电流为 则输电线损失的功率为 故C正确； ABD．根据理想变压器电压与匝数成正比 可知升压变压器副线圈输出电压为 输电线损失的电压为 则降压变压器原线圈电压为 根据理想变压器电压与匝数成正比 可得降压变压器原、副线圈的匝数比为 故AB错误，D正确。 故选CD。 二、实验题：本大题共2小题，每空2分，共14分。 11. 在“研究电磁感应现象”的实验中： 先按图甲所示连线，不通电时，电流表指针停在正中央，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏．然后按图乙所示将灵敏电流计与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路． 图甲电路中，串联定值电阻R的主要作用是____ 减小电源两端的电压，保护电源 增大电源两端的电压，保护开关 减小电路中的电流，保护灵敏电流计 减小电路中的电流，保护开关 图乙中，S闭合后，在螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将__________偏转填“向左”、“向右”或“不”． 图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，电流表指针将__________偏转填“向左”、“向右”或“不”． 图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开S时，电流表指针将__________偏转填“向左”、“向右”或“不”． 【答案】 ①. C ②. 向左 ③. 向左 ④. 向右 【解析】 【详解】（1）电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护灵敏检流计，故C正确，A、B、D错误； （2）将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，穿过B的磁场向下，磁通量变大，由楞次定律可知，线圈B的感应磁场向上，根据右手定则，感应电流从电流表正接线柱流入，则电流表的指针将左偏转； （3）螺线管A放在B中不动，穿过B的磁场向上，将滑动变阻器的滑动触片向左滑动时，穿过B的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流从电流表正接线柱流入，则电流表的指针将左偏转； （4）螺线管A放在B中不动，穿过B的磁场向上，突然切断开关S时，穿过B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将向右偏转． 故答案为（1）C；（2）向左；（3）向左；（4）向右 【点睛】根据楞次定律可以判断感应磁场的方向，根据右手螺旋定则可以确定感应电流的方向；对比图甲的接线柱与指针偏转的方向情况，即可知道（2）（3）（4）中电流表指针的偏转方向． 12. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120匝、n2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示。 实验序号 原线圈两端的电压U1（V） 副线圈两端的电压U2（V） 1 3.9 8.2 1：2.1 2 5.9 11.8 1：2.0 3 7.8 15.2 （1）实验小组根据测得的数据在表格中算出U1、U2的比值，还有一组U1、U2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中______。 （2）本实验可得出结论：变压器线圈两端电压与匝数的关系为________（用题目中给出的字母表示）。 （3）该变压器是___________变压器（选填“升压”或“降压”）。 【答案】 ①. 1：1.9 ②. ＝ ③. 升压 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1]由第三组数据可得 ＝≈ （2）[2]线圈匝数之比 ＝＝ 结合表格中的数据知，在误差允许的范围内线圈两端电压与匝数的关系为 ＝ （3）[3]从表格中的数据可知副线圈匝数多、电压高，所以该变压器是升压变压器。 三、计算题：本大题共4小题，13题10分、14题10分、15题12分、16题14分，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案不得分。 13. 如下图所示是一个小型交流发电机的示意图。线框abcd处于匀强磁场中，已知ab=bc=20cm，B=T，线圈匝数n=50，线圈电阻r=5Ω，外电路负载电阻R=5Ω，线圈以120r/min的转速匀速转动。所示电流表和电压表均为理想交流电表。求： （1）若从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，感应电动势瞬时表达式； （2）电流表和电压表的示数； （3）由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势的大小。 【答案】（1） （2）4V，0.8A （3）V 【解析】 【小问1详解】 线圈转动产生的是正弦交流电，最大值为 由题意可知 联立代入数据可得 由于从垂直中性面位置开始计时，故电动势的瞬时表达式为 【小问2详解】 由有效值计算公式 ， 由闭合电路欧姆定律，回路中电流为 【小问3详解】 由图示位置转过60°角的过程中磁通量的变化量为 产生的平均感应电动势为 其中 联立可解得 V 14. 水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源（不计内阻）。现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图所示，重力加速度为g，求： （1）当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力； （2）若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？ 【答案】（1），方向竖直向上；，方向水平向右；（2） 【解析】 【详解】（1）对ab棒受力分析，如图所示 根据受力平衡可得 ， 又 联立解得支持力大小为 方向竖直向上；摩擦力大小为 方向水平向右。 （2）要使ab棒所受支持力为零，且让磁感应强度最小，即 ， 可知安培力竖直向上，则有 又 解得 15. 一个重力不计的带电粒子，以大小为v的速度从坐标（0，L）的a点，平行于x轴射入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，并从x轴上b点射出磁场，射出速度方向与x轴正方向夹角为60°，如图所示。求： (1)带电粒子在磁场中运动的轨道半径； (2)带电粒子的比荷及粒子从a点运动到b点的时间； (3)其他条件不变，要使该粒子恰从O点射出磁场，粒子入射速度的大小。 【答案】(1)2L；(2)；(3) 【解析】 【详解】(1)画出粒子的运动轨迹如图所示，由几何知识得 Rsin30°＋L=R R=2L (2)由洛伦兹力提供向心力 得 粒子做圆周运动的周期为 则粒子从a运动到b所用的时间为 (3)要使粒子能从O点射出磁场，则 由 得 v′= 16. 如图，水平平面内固定两平行的光滑导轨，左边两导轨间的距离为2L，右边两导轨间的距离为L，左右部分用导轨材料连接，两导轨间都存在磁感强度为B、方向竖直向下的匀强磁场。ab、cd两均匀的导体棒分别垂直放在左边和右边导轨间，ab棒的质量为2m，电阻为2r，cd棒的质量为m，电阻为r，其它部分电阻不计。原来两棒均处于静止状态，cd棒在沿导轨向右的水平恒力F作用下开始运动，设两导轨足够长，两棒都不会滑出各自的轨道。 （1）试分析两棒最终达到何种稳定状态？此状态下两棒的加速度各多大？ （2）在达到稳定状态时ab棒产生的热功率多大？ 【答案】（1）两棒以不同的加速度匀加速运动，， （2） 【解析】 【小问1详解】 cd棒由静止开始向右运动，产生如图所示的感应电流 设感应电流大小为I，cd和ab棒分别受到的安培力为F1、F2，速度分别为v1、v2，加速度分别为a1、a2，则有 又， 根据牛顿第二定律有， 开始阶段安培力小，有，cd棒比ab棒加速快得多，随着的增大，F1、F2增大，减小、增大。当时，不变，F1、F2也不变，两棒以不同的加速度匀加速运动。可得两棒最终作匀加速运动加速度， 【小问2详解】 两棒最终处于匀加速运动状态时，则有 此时ab棒产生的热功率为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $