精品解析：重庆市实验外国语学校2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题

重庆实验外国语学校 2024-2025学年度（下）高2026届3月月考 物理试题 （满分100分，75分钟完成） 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分） 1. 通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示（前半个周期为正弦波形的），则该交变电流的有效值为（　　） A. 5A B. A C. 4A D. A 2. 如图所示， 一梯形闭合导线圈沿垂直磁场和磁场竖直边界的方向， 匀速向右穿过匀强磁场区域。取感应电流沿逆时针方向为正，则该过程中，该线圈中的感应电流 随时间 变化的关系（　　） A. B. C. D. 3. 电磁感应在我们的生活中应用非常广泛，下列说法正确的是（　　） A. 甲图中，家用电磁炉是由恒定磁场产生了锅体中的涡流 B. 乙图中，U形磁铁可使转动铝盘因电磁阻尼迅速停下 C. 丙图中，摇动与磁铁相连的手柄时线圈与磁铁转速相同 D. 丁图中，金属探测器用恒定电流探测地下是否有金属 4. 如图甲所示，面积为，匝数为150匝的线圈所在区域存在垂直线圈平面的磁场，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定磁场垂直纸面向里为正，线圈与定值电阻R相连。下列说法正确的是（ ） A. 时，穿过线圈的磁通量为30Wb B. 时，线圈中的电流改变方向 C. 0~5s内，线圈都有扩张的趋势 D. 0~5s内，b点电势均比a点电势高 5. 如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（　　） A. 在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B. 线圈先后两次转速之比3∶2 C. 交流电a的瞬时值为u＝10sin5πt （V） D. 交流电b的最大值为V 6. 如图所示，用电阻的均匀导体弯成半径的闭合圆环，圆心为O，SOQ是一条水平直径，在O、S间接有负载电阻，整个圆环中有大小为、方向竖直向上的匀强磁场穿过。电阻、长度为L的导体棒OP贴着圆环以O为圆心沿逆时针方向（从上往下看）匀速转动，角速度，导体棒OP与圆环接触良好，不计一切摩擦以及导线的电阻。则（　　） A. 棒转动过程中O点的电势比P点的电势高 B. 棒转动过程中产生的感应电动势为24V C. 棒转动过程中电路的最大电功率为28.8W D. 当OP到达OQ处时圆环的电功率为27W 7. 如图所示，导体棒a、b分别置于平行光滑水平固定金属导轨的窄导轨处和宽导轨处，其中a棒离宽导轨足够远，b棒所在导轨无限长，导轨所在区域存在垂直导轨所在平面竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。已知导体棒的长度等于导轨间的距离，两根导体棒粗细相同且均匀，材质相同，a棒的质量为m，电阻为R，长度为L，b棒的长度为2L。现给导体棒a一个水平向右的瞬时冲量I，导体棒始终垂直于导轨且与导轨接触良好，不计导轨电阻，关于导体棒以后的运动，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒a稳定运动后的速度为 B. 导体棒b稳定运动后的速度为 C. 从开始到稳定运动过程中，通过导体棒a的电荷量为 D. 从开始到稳定运动过程中，导体棒b产生热量为 二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 8. 在获悉法拉第发现电磁感应现象之后，楞次立即开始进行电工方面的实验研究，并于1834年提出楞次定律。下面几种与楞次定律有关的现象描述正确的是（　　） A. 条形磁铁靠近线圈时电子秤示数增大 B. 条形磁铁靠近铝环时铝环会向左摆动 C. 通电直导线的电流增大时矩形线框会向右运动或有向右运动的趋势 D. 调整滑片P到某一位置闭合开关后电流表中有恒定电流 9. 某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出功率为100kW，输出电压为，输电导线的总电阻为，导线上损耗的电功率为4kW，要使额定电压为220V的用电器正常工作，不计变压器损耗，则下列判断正确的是（　　） A. ，用电器得到的交流电频率为50Hz B. 升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比分别为和 C. 若用电器功率变大，则输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 D. 若用电器功率变大，升压变压器的输出电压增大 10. 如图甲所示，光滑的平行导电轨道水平固定在桌面上，轨道间连接一可变电阻，导体杆与轨道垂直并接触良好（不计杆和轨道的电阻），整个装置处在垂直于轨道平面向上的匀强磁场中。杆在水平向右的拉力作用下先后两次都由静止开始做匀加速直线运动，两次运动中拉力大小与速率的关系如图乙所示。其中，第一次对应直线①，初始拉力大小为F0，改变电阻阻值和磁感应强度大小后，第二次对应直线②，初始拉力大小为2F0，两直线交点的纵坐标为3F0。若第一次和第二次运动中电阻的阻值之比为3∶1，则下列说法中正确的是（  ） A. 导体棒向右运动时，流过电阻R上的电流方向为a→b B. 第一次和第二次运动中，杆从静止开始运动相同位移的时间之比为 C. 第一次和第二次运动中的磁感应强度大小之比为 D. 第一次和第二次运动中，杆从静止开始运动相同时间通过回路的电荷量之比 三、实验题（本题共2小题，11题6分，12题10分，共16分。） 11. 某学习小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”，装置如图甲所示。 （1）本实验的物理思想方法是______ A. 等效替代法 B. 控制变量法 C. 极限思维法 （2）某次实验中，用如图乙所示的匝数匝和匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是______ 1.80 2.80 3.80 4.80 3.99 6.01 8.02 10.03 A. 原线圈匝数为，用较粗导线绕制 B. 副线圈的匝数为，用较细导线绕制 C. 原线圈的匝数为，用较细导线绕制 D. 副线圈的匝数为，用较粗导线绕制 （3）为了减小能量传递过程中的损失，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。作为横档的铁芯硅钢片应按照如图丙所示中的哪种方法设计______。 12. 为探究影响感应电流方向的因素，“荀子实验小组”的同学们做了如下的实验。 （1）同学们首先用如图甲的实验装置进行探究，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。 将条形磁铁按如图甲方式极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。说明螺线管中感应电流在螺线管内部产生的磁场方向与条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向_____（填“相同”或“相反”）； （2）同学们又用如图乙所示的器材进行探究。发现为了使小灯泡能短暂发光，应将如图所示的N极向下的条形磁铁快速_____（选填“向下插入”或“向上拔出”）。同学们还发现条形磁铁运动越快，小灯泡发光的亮度就越大，这说明感应电动势随_____（选填“通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）的增大而增大； （3）实验结束后，实验小组的同学们又结合教材中自感实验做了如下实验。如图丙所示，将两条支路分别接上电流传感器（可以测出电流大小，且内阻忽略不计），已知灯泡电阻不变且阻值为。闭合开关后，流过两个电流传感器的图像如图丁所示。由图可知： ①流过灯泡的电流是_____（选填“”或“”）； ②线圈直流电阻_____（选填“大于”“等于”或“小于”）灯泡电阻。 四、计算题（第13题10分，第14题13分，第15题18分，共41分。要求写出必要的文字说明、主要公式和重要的演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不给分。） 13. 潍坊某动力设备有限公司主要从事5—3000kW各种型号发电机的研发与生产，其中一小型发电机简化原理图如图所示，发电机的矩形线圈长、宽。匝数10匝，放置在磁感应强度大小B=1T的匀强磁场中，已知发电机线圈总阻值r=1Ω，外接电阻的阻值R=9Ω，发电机线圈转速为n=50r/s，电表为理想电表，导线电阻不计。求： （1）从中性面开始计时，写出电阻R两端电压瞬时值表达式； （2）电流表示数。 14. 如图所示，间距为l=0.5m的两平行等长金属直导轨ab、a′b′固定在同一水平绝缘桌面上，导轨端接有R=0.25Ω的定值电阻，bb′端与两条位于竖直面内半径均为r=0.02m的半圆形金属导轨平滑连接；一根电阻为R=0.25Ω、长度为=0.5的细金属棒M质量为m=0.5kg，与导轨垂直静止于处，（含边界）所在区域有磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场垂直于金属棒并与水平面成夹角θ=30°。现给细金属棒提供瞬时水平向右的初速度=3m/s，金属棒恰好能经过半圆形金属导轨的最高点，整个运动过程中M与导轨始终接触良好，且始终垂直于导轨。不计全部金属导轨的电阻以及摩擦阻力和空气阻力，重力加速度取g=10m/s2。求： （1）金属棒M经过位置时的速度大小； （2）金属棒M获得初速度瞬间所受安培力的大小； （3）金属棒M向右经过区域通过电阻R的电荷量。 15. 如图所示，两平行光滑的金属导轨，间距，其中左侧OA、段为半径的四分之一圆弧，中间AD、段水平，右侧DC、段与水平面夹角为37°。且足够长，水平导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度，初始时刻，质量在轨道间的电阻的导体棒a，从圆弧顶端位置由静止释放，磁场内的导体棒b静置于导轨上，其质量，在轨道间的电阻。a、b棒始终不发生碰撞，导体棒b在位置离开磁场时速度。两导体棒与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直，不计导体棒通过水平轨道与圆弧和倾斜导轨连接处的能量损失、感应电流产生的磁场以及导轨的电阻，取重力加速度，求： （1）导体棒a刚进入磁场时的加速度； （2）从b开始运动到出磁场过程中，导体棒b中产生的焦耳热； （3）若在b离开磁场的时间内，对a施加一水平向右的恒力，恰好能使a、b都不再离开磁场，最后静止，求从b离开磁场到a、b棒停止过程中，a、b棒产生的总焦耳热以及b停下时与间的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 重庆实验外国语学校 2024-2025学年度（下）高2026届3月月考 物理试题 （满分100分，75分钟完成） 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分） 1. 通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示（前半个周期为正弦波形的），则该交变电流的有效值为（　　） A. 5A B. A C. 4A D. A 【答案】A 【解析】 【详解】前半周期正弦式交流电的电流有效值为 根据交变电流有效值的计算可知 解得该交变电流的有效值为 故选A。 2. 如图所示， 一梯形闭合导线圈沿垂直磁场和磁场竖直边界的方向， 匀速向右穿过匀强磁场区域。取感应电流沿逆时针方向为正，则该过程中，该线圈中的感应电流 随时间 变化的关系（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】线框刚进入阶段，根据右手定则可以判断，感应电流方向为逆时针，是正方向。进入L距离后，继续向右运动，磁通量继续增大，根据楞次定律可知，仍有逆时针感应电流不为零，是正方向。进入2L后，继续向右运动，磁通量减小，根据楞次定律可知，此时感应电流为负即顺时针。 故选A。 3. 电磁感应在我们的生活中应用非常广泛，下列说法正确的是（　　） A. 甲图中，家用电磁炉是由恒定磁场产生了锅体中的涡流 B. 乙图中，U形磁铁可使转动的铝盘因电磁阻尼迅速停下 C. 丙图中，摇动与磁铁相连的手柄时线圈与磁铁转速相同 D. 丁图中，金属探测器用恒定电流探测地下是否有金属 【答案】B 【解析】 【详解】A．甲图中，家用电磁炉是由周期变化的磁场，使穿过锅体的磁通量发生变化，锅体中产生了涡流，故A错误； B．乙图中，U形磁铁可以在高速转动的铝盘中产生感应涡电流，感应涡电流对铝盘与磁铁间的相对运动有阻碍作用能使铝盘迅速停下来，故B正确； C．丙图中，摇动与磁铁相连的手柄时，导致线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电流，出现安培力，线圈将与磁铁同向转动，但线圈的转速小于磁铁的转速，故C错误； D．丁图中，金属探测器用变化电流探测地下是否有金属，故D错误。 故选B。 4. 如图甲所示，面积为，匝数为150匝的线圈所在区域存在垂直线圈平面的磁场，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定磁场垂直纸面向里为正，线圈与定值电阻R相连。下列说法正确的是（ ） A. 时，穿过线圈的磁通量为30Wb B. 时，线圈中的电流改变方向 C. 0~5s内，线圈都有扩张的趋势 D. 0~5s内，b点电势均比a点电势高 【答案】D 【解析】 【详解】A．当时，，穿过平面的磁通量，故A错误； BD．磁场先向里减小，再向外增大，由楞次定律可判断出在5s内的感应电流方向始终相同，且为线圈顺时针方向，则b点电势均比a点电势高，故B错误，D正确； C．根据“增缩减扩”的规律可判断出线圈在内具有扩张趋势，而在内具有收缩趋势，故C错误。 故选D。 5. 如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（　　） A. 在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B. 线圈先后两次转速之比为3∶2 C. 交流电a的瞬时值为u＝10sin5πt （V） D. 交流电b的最大值为V 【答案】BCD 【解析】 【详解】A.t=0时刻两个正弦式电流的感应电动势瞬时值均为零，线圈都与磁场垂直，穿过线圈的磁通量最大，故A错误； B.由图中可读出两电流周期之比 根据周期与频率的关系可知 转速之比为2:3，故B正确； C.正弦交流电a的瞬时值为 故C正确； D.根据电动势最大值公式 可得 解得 故D正确。 故选BCD。 【点睛】本题考查正弦交流电各物理量之间的联系，利用二者之间的联系进行求解。 6. 如图所示，用电阻的均匀导体弯成半径的闭合圆环，圆心为O，SOQ是一条水平直径，在O、S间接有负载电阻，整个圆环中有大小为、方向竖直向上的匀强磁场穿过。电阻、长度为L的导体棒OP贴着圆环以O为圆心沿逆时针方向（从上往下看）匀速转动，角速度，导体棒OP与圆环接触良好，不计一切摩擦以及导线的电阻。则（　　） A. 棒转动过程中O点的电势比P点的电势高 B. 棒转动过程中产生的感应电动势为24V C. 棒转动过程中电路的最大电功率为28.8W D. 当OP到达OQ处时圆环的电功率为27W 【答案】C 【解析】 【详解】A．棒为等效电源，根据右手定则，棒转动过程中，点的电势比点的电势低，A错误； B．感应电动势 B错误； C．当与点重合时，外电阻最小，电路的最大电流为 电路的最大功率为 C正确； D．当导体棒到达处时，等效电路如图 干路中电流强度为 圆环的电功率为 D错误。 故选C。 7. 如图所示，导体棒a、b分别置于平行光滑水平固定金属导轨窄导轨处和宽导轨处，其中a棒离宽导轨足够远，b棒所在导轨无限长，导轨所在区域存在垂直导轨所在平面竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。已知导体棒的长度等于导轨间的距离，两根导体棒粗细相同且均匀，材质相同，a棒的质量为m，电阻为R，长度为L，b棒的长度为2L。现给导体棒a一个水平向右的瞬时冲量I，导体棒始终垂直于导轨且与导轨接触良好，不计导轨电阻，关于导体棒以后的运动，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒a稳定运动后的速度为 B. 导体棒b稳定运动后的速度为 C. 从开始到稳定运动过程中，通过导体棒a的电荷量为 D. 从开始到稳定运动过程中，导体棒b产生的热量为 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据题意可知，导体棒b的质量、电阻分别为2m、2R，根据右手定则可知，导体棒a切割磁感线产生顺时针方向的感应电流，根据左手定则可知，导体棒a所受安培力方向向左，导体棒b所受安培力方向向右，则导体棒a向右做减速运动，导体棒b向右做加速运动，由右手定则可知，两导体棒产生的感应电动势方向相反，总电动势大小为 且从减小，vb从0增大，则E减小，闭合回路中感应电流减小，当E=0时，回路中无电流，两导体棒不再受安培力作用，开始做匀速运动。设导体棒a稳定运动后的速度为，导体棒b稳定运动后的速率为，从导体棒a开始运动到运动稳定的过程中，根据动量定理，对导体棒a有 对导体棒b有 稳定时E=0，即 联立解得， 故AB错误； C．从开始到稳定运动过程中，通过导体棒a的电荷量 又因为 联立解得 故C正确； D．从开始到稳定运动过程中，根据能量守恒定律，可得回路产生的焦耳热 由焦耳定律及串联电路规律可得，导体棒b产生的热量 联立解得 故D错误。 故选C。 二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 8. 在获悉法拉第发现电磁感应现象之后，楞次立即开始进行电工方面的实验研究，并于1834年提出楞次定律。下面几种与楞次定律有关的现象描述正确的是（　　） A. 条形磁铁靠近线圈时电子秤示数增大 B. 条形磁铁靠近铝环时铝环会向左摆动 C. 通电直导线的电流增大时矩形线框会向右运动或有向右运动的趋势 D. 调整滑片P到某一位置闭合开关后电流表中有恒定电流 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据楞次定律可知条形磁铁靠近线圈时，线圈中产生感应电流，线圈对条形磁铁的作用力向上，磁铁对线圈的作用力向下，故电子秤示数增大，故A正确； B．条形磁铁靠近铝环时，磁通量增大，根据楞次定律可知，铝环中产生感应电流，铝环受安培力远离条形磁铁，铝环会向右摆动，阻碍磁通量的增大，故B错误； C．通电直导线的电流向上或向下增大时矩形框中的磁通量增大，根据楞次定律可知，此时矩形线框有向右运动的趋势阻碍磁通量的增大，故C正确； D．调整滑片P到某一固定位置后闭合开关后，穿过两线圈的磁通量不变，电流表中无电流，只在闭合开关的瞬间，电流表中有电流，故D错误。 故选AC。 9. 某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出功率为100kW，输出电压为，输电导线的总电阻为，导线上损耗的电功率为4kW，要使额定电压为220V的用电器正常工作，不计变压器损耗，则下列判断正确的是（　　） A. ，用电器得到的交流电频率为50Hz B. 升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比分别为和 C. 若用电器功率变大，则输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 D. 若用电器功率变大，升压变压器的输出电压增大 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由输出电压表达式可知 用户得到的交流电频率为 A错误； B．升压变压器原线圈电流为 根据 输电电流为 升压变压器原、副线圈的匝数比为 升压变压器输出电压为 降压变压器原线圈电压为 降压变压器原、副线圈的匝数比为 B正确； CD．若用电器功率变大，则用户端电流变大，输电电流变大，损失功率占总功率的比为 可知，升压变压器输出电压与发电机输出电压和升压变压器匝数比有关，则U2不变，输电线上损耗的功率占总功率的比例增大，C正确，D错误。 C正确，D错误。 故选BC。 10. 如图甲所示，光滑的平行导电轨道水平固定在桌面上，轨道间连接一可变电阻，导体杆与轨道垂直并接触良好（不计杆和轨道的电阻），整个装置处在垂直于轨道平面向上的匀强磁场中。杆在水平向右的拉力作用下先后两次都由静止开始做匀加速直线运动，两次运动中拉力大小与速率的关系如图乙所示。其中，第一次对应直线①，初始拉力大小为F0，改变电阻阻值和磁感应强度大小后，第二次对应直线②，初始拉力大小为2F0，两直线交点的纵坐标为3F0。若第一次和第二次运动中电阻的阻值之比为3∶1，则下列说法中正确的是（  ） A. 导体棒向右运动时，流过电阻R上的电流方向为a→b B. 第一次和第二次运动中，杆从静止开始运动相同位移的时间之比为 C. 第一次和第二次运动中的磁感应强度大小之比为 D. 第一次和第二次运动中，杆从静止开始运动相同时间通过回路的电荷量之比 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．根据右手定则，导体棒向右运动时，流过电阻R上的电流方向为a→b，故A正确； B．依题意，杆在水平向右的拉力作用下先后两次都由静止开始做匀加速直线运动，则在v=0时分别有 则第一次和第二次运动中，杆从静止开始运动相同位移时间分别为 得 故B正确； C．第一次和第二次运动中根据牛顿第二定律有 整理有 则可知两次运动中F—v图像的斜率为，则有 得 故C错误； D．第一次杆从静止开始运动时间通过回路的电荷量 第二次杆从静止开始运动时间通过回路的电荷量 得 故D正确。 故选ABD。 三、实验题（本题共2小题，11题6分，12题10分，共16分。） 11. 某学习小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”，装置如图甲所示。 （1）本实验的物理思想方法是______ A. 等效替代法 B. 控制变量法 C. 极限思维法 （2）某次实验中，用如图乙所示的匝数匝和匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是______ 1.80 2.80 3.80 4.80 3.99 6.01 802 10.03 A. 原线圈的匝数为，用较粗导线绕制 B. 副线圈的匝数为，用较细导线绕制 C. 原线圈的匝数为，用较细导线绕制 D. 副线圈的匝数为，用较粗导线绕制 （3）为了减小能量传递过程中的损失，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。作为横档的铁芯硅钢片应按照如图丙所示中的哪种方法设计______。 【答案】（1）B （2）C （3）D 【解析】 【小问1详解】 “探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”采用了控制变量法，故AC错误，B正确。 故选B。 【小问2详解】 如图乙所示的匝数na=100匝和nb=200匝的线圈实验，如果是理想变压器，则 由表中的两线圈两端的电压大小可知 说明实际变压器存在磁漏，副线圈两端的电压比理想变压器偏小，所以原线圈的匝数为，副线圈的匝数为。 根据理想变压器电流与匝数比的关系 即通过线圈a的电流较大，因此线圈a要用较粗的导线绕制，通过线圈b的电流较小，因此线圈b要用较细的导线绕制，故ABD错误，C正确。 故选C。 【小问3详解】 为了减小涡流引起的热损，同时又为了防止磁漏，变压器的铁芯采用硅钢片叠加而成。作为横挡的铁芯Q的硅钢片应该与下面的硅钢片平行，故ABC错误，D正确。 故选D。 12. 为探究影响感应电流方向的因素，“荀子实验小组”的同学们做了如下的实验。 （1）同学们首先用如图甲的实验装置进行探究，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。 将条形磁铁按如图甲方式极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。说明螺线管中感应电流在螺线管内部产生的磁场方向与条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向_____（填“相同”或“相反”）； （2）同学们又用如图乙所示的器材进行探究。发现为了使小灯泡能短暂发光，应将如图所示的N极向下的条形磁铁快速_____（选填“向下插入”或“向上拔出”）。同学们还发现条形磁铁运动越快，小灯泡发光的亮度就越大，这说明感应电动势随_____（选填“通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）的增大而增大； （3）实验结束后，实验小组的同学们又结合教材中自感实验做了如下实验。如图丙所示，将两条支路分别接上电流传感器（可以测出电流大小，且内阻忽略不计），已知灯泡电阻不变且阻值为。闭合开关后，流过两个电流传感器的图像如图丁所示。由图可知： ①流过灯泡的电流是_____（选填“”或“”）； ②线圈的直流电阻_____（选填“大于”“等于”或“小于”）灯泡电阻。 【答案】（1）相反 （2） ①. 向下插入 ②. 磁通量的变化率 （3） ①. a ②. 大于 【解析】 【小问1详解】 将条形磁铁极向下插入螺线管时，发现电流计的指针向右偏转。说明感应电流方向为从经螺线管到，由安培定则可知，螺线管中感应电流产生的磁场方向向下，与条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向相反。 【小问2详解】 [1]将条形磁铁极向下插入螺线管，则穿过螺线管的磁通量向下增大，感应电流磁场方向向上，根据安培定则，可知感应电流方向从下向上流经二极管，电路导通，灯泡发光。 [2]条形磁铁从初始位置到完全插入，磁通量的变化量相同，磁体运动的越快，则穿过线圈的磁通量就变化的越快，二极管发光的亮度就越大，说明回路中产生的感应电流越大，线圈两端产生的感应电动势越大，因此该实验说明感应电动势随磁通量变化率的增大而增大。 【小问3详解】 [1] 开关闭合瞬间，灯泡电流瞬间增大，线圈对电流阻碍作用逐渐减小，通过线圈电流逐渐增大，灯泡分流逐渐减小，所以流经灯泡电流是图像。 [2] 电路稳定后通过灯泡电流大于通过线圈电流，所以线圈电阻大于灯泡电阻。 四、计算题（第13题10分，第14题13分，第15题18分，共41分。要求写出必要的文字说明、主要公式和重要的演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不给分。） 13. 潍坊某动力设备有限公司主要从事5—3000kW各种型号发电机的研发与生产，其中一小型发电机简化原理图如图所示，发电机的矩形线圈长、宽。匝数10匝，放置在磁感应强度大小B=1T的匀强磁场中，已知发电机线圈总阻值r=1Ω，外接电阻的阻值R=9Ω，发电机线圈转速为n=50r/s，电表为理想电表，导线电阻不计。求： （1）从中性面开始计时，写出电阻R两端电压瞬时值表达式； （2）电流表示数。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由题意可知 矩形线圈产生的交变电动势的最大值为 电阻R两端电压的最大值 电阻R两端电压瞬时值表达式为 即 【小问2详解】 由（1）得 根据欧姆定律 则电流表示数 14. 如图所示，间距为l=0.5m两平行等长金属直导轨ab、a′b′固定在同一水平绝缘桌面上，导轨端接有R=0.25Ω的定值电阻，bb′端与两条位于竖直面内半径均为r=0.02m的半圆形金属导轨平滑连接；一根电阻为R=0.25Ω、长度为=0.5的细金属棒M质量为m=0.5kg，与导轨垂直静止于处，（含边界）所在区域有磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场垂直于金属棒并与水平面成夹角θ=30°。现给细金属棒提供瞬时水平向右的初速度=3m/s，金属棒恰好能经过半圆形金属导轨的最高点，整个运动过程中M与导轨始终接触良好，且始终垂直于导轨。不计全部金属导轨的电阻以及摩擦阻力和空气阻力，重力加速度取g=10m/s2。求： （1）金属棒M经过位置时的速度大小； （2）金属棒M获得初速度瞬间所受安培力的大小； （3）金属棒M向右经过区域通过电阻R的电荷量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 圆弧最高点，重力提供圆周运动的向心力，则有 根据动能定理得 联立解得 【小问2详解】 电动势 感应电流 安培力大小 解得 【小问3详解】 由动量定理得， 联立解得 15. 如图所示，两平行光滑的金属导轨，间距，其中左侧OA、段为半径的四分之一圆弧，中间AD、段水平，右侧DC、段与水平面夹角为37°。且足够长，水平导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度，初始时刻，质量在轨道间的电阻的导体棒a，从圆弧顶端位置由静止释放，磁场内的导体棒b静置于导轨上，其质量，在轨道间的电阻。a、b棒始终不发生碰撞，导体棒b在位置离开磁场时速度。两导体棒与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直，不计导体棒通过水平轨道与圆弧和倾斜导轨连接处的能量损失、感应电流产生的磁场以及导轨的电阻，取重力加速度，求： （1）导体棒a刚进入磁场时的加速度； （2）从b开始运动到出磁场过程中，导体棒b中产生的焦耳热； （3）若在b离开磁场的时间内，对a施加一水平向右的恒力，恰好能使a、b都不再离开磁场，最后静止，求从b离开磁场到a、b棒停止过程中，a、b棒产生的总焦耳热以及b停下时与间的距离。 【答案】（1），方向向左 （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 根据题意，导体棒由释放到过程中，由机械能守恒定律有 解得 导体棒刚进入磁场产生的电动势为 感应电流为 导体棒受到的安培力大小为 由牛顿第二定律可得，导体棒a刚进入磁场时的加速度 由左手定则可知，安培力向左，则加速度向左。 【小问2详解】 从开始运动到出磁场过程中，、组成的系统动量守恒，由动量守恒定律有 解得 由能量守恒定律有 导体棒b中产生的焦耳热 【小问3详解】 离开磁场在斜面上运动到再次进入磁场过程，根据对称性有 解得 从返回磁场到均静止，组成的系统动量守恒，由动量守恒定律有 解得 即返回磁场时，的速度为，时间内对导体棒由动量定理可得 又有， 联立解得时间内的位移为 根据能量守恒定律有 从返回磁场到静止过程中，对导体棒根据动量定理有 又有 联立可得 解得 又有 可得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $