精品解析：上海市第二中学2024-2025学年高二下学期3月考试物理试题

高二物理3月阶段性测试 考生注意： 1．试卷满分100分，考试时间60分钟。 2．务必在答题纸上填写姓名、考号，作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。 3．试卷计算题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 4．试卷中选择题未特殊标注均为单选题。 一、自感与涡流（10+4+4+4=22分） 1. 如图所示电路中，线圈L的电阻与另一支路中电阻器以及备用小灯的阻值均相同。 （1）当开关S接通瞬间，电流表的示数___________电流表的示数； A 大于 B. 等于 C. 小于 （2）电路中电流稳定后，开关S断开瞬间，电流表的示数___________电流表的示数。 A. 大于 B. 等于 C. 小于 （3）当开关S接通瞬间和断开瞬间，通过的电流方向___________。 A. 相同 B. 不相同 （4）若将表替换成小灯，开关S接通后观察到小灯___________ A. 立即变亮，然后亮度不变 B. 立即变亮，然后慢慢熄灭 C. 立即变亮，然后慢慢变暗 （5）若将表替换成小灯，电流稳定后，断开开关S观察到小灯___________ A. 立即熄灭 B. 闪亮一下，然后慢慢熄灭 C. 缓慢熄灭 2. 小敏在家里制作了一个简单的电磁灶。如图所示，让线圈接上一个电源，在线圈上端放置一盛有冷水的玻璃杯，闭合开关一段时间，发现没有加热效果。请分析小敏失败的两个原因。 原因1：________________________ 原因2：_________________________ 3. 物理教材中给出的自感电动势大小的表达式为，自感系数的单位为亨利（符号为），通过该表达式推导出的的国际基本单位为___________，___________ 4. 如图所示，铝制小球通过轻绳悬挂于O点，在O点正下方水平地面上放置一块磁铁。现将小球从位置由静止释放，小球从左向右摆动，磁铁始终保持静止，忽略空气阻力，则小球从位置出发摆到右侧最高点的过程中，地面对磁铁的摩擦力方向为___________，磁铁对地面的压力大小___________（填写变化情况） 二、磁场及电磁感应 5. 平行金属导轨间距为L，甲、乙水平放置，丙倾斜放置。三种情况下闭合回路电流均为I，导轨区域内匀强磁场磁感应强度大小均为B，方向如图。金属杆均垂直于导轨且处于静止状态，下列说法正确的是（　　） A. 甲图中受到的安培力方向水平向左 B. 乙图中受到的安培力大小为 C. 丙图中可能不受摩擦力 D. 三幅图中，受到的安培力大小均不相等 6. 如图所示，粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框abcd，置于有界匀强磁场中，图中虚线为磁场边界，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。现使线框以同样大小的速度匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度方向始终与线框先进如磁场的那条边垂直，则在通过如图所示位置时，下列说法正确的是（　　） A. 图①中ab两点间的电势差最大 B. 图②中ab两点间的电势差最大 C. 图③中回路电流最大 D. 图④中回路电流最小 7. 如图所示，示波管内的电子枪（图中未画出）射出的电子束射向荧光屏，若不加电场和磁场，电子束将沿图中虚直线垂直打在荧光屏上。现在于示波管的正下方放置一条形磁体，使磁体与虚直线在同一竖直平面（纸面）内，且条形磁体的极靠近示波荧光屏管，示波管中的电子束将（　　） A. 向纸外偏转 B. 向纸内偏转 C. 向上偏转 D. 向下偏转 三、变压器及远距离输电 8. 某理想变压器的原副线圈匝数比为1:2，原线圈接在1.5V的干电池上，则副线圈两端电压为___________。 9. 发电机输出功率，输出电压，用原、副线圈匝数比为的变压器甲升压后向远处供电，输电线的总电阻为，到达用户后再用变压器乙降为。则输电线上损失的电功率为___________，变压器乙的原副线圈的匝数比为___________ 10. 电磁感应应用之一为理想变压器，如图若原、副线圈的匝数比为．端接入一正弦式交流电源．为两只规格为“”的灯泡，两电表为理想交流电表．当滑动变阻器的滑片处于中间位置时，两灯泡恰好都正常发光．则电流表示数为__________________A，电压表示数为__________________，此时滑动变阻器阻值为__________________．若在端输入如图所示的交流电，其有效值为__________________，其表达式为__________________V． 11. 新能源汽车无线充电技术的优点包括安全可靠、充电场地的空间利用率高、智能化程度高、维护和管理方便等。图甲为某国产品牌汽车无线充电装置，供电线圈固定在地面，受电线圈固定在汽车底盘上，当两个线圈靠近时可实现无线充电，其工作原理如图乙所示。某课外学习小组查阅资料得知，当输入端ab接上380V正弦交流电后，电池系统cd端的电压为600V，电池系统的电流为20A。若不计线圈及导线电阻，下列说法正确的是（　　） A. 为保护受电线圈不受损坏，可以在车底板加装金属护板 B. 若输入端ab接上380V直流电，也能正常充电 C. 供电线圈和受电线圈匝数比可能为19：30 D. ab端的输入功率大于12kW 四、交变电流 12. 如图所示为一交流电动机的铭牌，当该电动机正常工作时，使用的交流电（　　） A. 电压的峰值为 B. 电压的有效值为 C. 1秒内电流方向改变100次 D. 1秒内电流方向改变50次 13. 一电阻接到如图甲所示的正弦交流电源上，两端电压的有效值为，该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为。若甲、乙两图中的U0、所表示的电压值、周期值是相同的，则甲中交流电压有效值为___________，乙中交流电压有效值为___________ 14. 旋转电枢式发电机的转子在正常运转时，产生的电动势瞬时值为，发电机内阻不计。（π取3.14） （1）该发电机产生的交变电压的有效值为___________V，转子转动的周期为___________s （2）该发电机给一个电暖器供电，电暖器内阻为，电暖器一个周期内产生的焦耳热为___________J （3）若它的转速变慢，用电压表测得此时发电机两端的电压为176V，若此时发电机正在向一盏标有“220V、100W”的灯泡供电，在不考虑灯泡电阻随温度变化的情况下，该灯泡的实际功率为___________W，这台发电机的转速是原来正常时转速的___________。 15. 下面是一种电动汽车能量回收系统简化结构图。行驶过程，电动机驱动车轮转动。制动过程，电动机用作发电机给电池充电，进行能量回收，这种方式叫“再生制动”。某电动汽车4个车轮都采用轮毂电机驱动，轮毂电机内由固定在转子上的强磁铁形成方向交替的等宽辐向磁场，可视为线圈处于方向交替的匀强磁场中，磁感应强度大小为。正方形线圈固定在定子上，边长与磁场宽度相等均为，每组线圈匝数均为，每个轮毂上有组线圈，4个车轮上的线圈串联后通过换向器（未画出）与动力电池连接。已知某次开始制动时线圈相对磁场速率为，回路总电阻为，下列说法正确的有（　 ） A. 行驶过程，断开，闭合 B. 制动过程，断开，闭合 C. 开始制动时，全部线圈产生总电动势为 D. 开始制动时，每组线圈受到的安培力为 16. 如图所示，两条相同的直径为的半圆形光滑金属导轨固定在绝缘水平桌面上，间距为，两半圆面竖直且平行，导轨最高点到水平桌面的距离等于半径，最低点的连线与导轨所在竖直面垂直，整个空间存在着磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场，导轨左端连接一阻值为的电阻，现使一电阻为的金属棒从导轨左端最高点，以恒定的速率沿导轨运动到右端最高点，运动过程中金属棒始终与平行且与两导轨接触良好，则在金属棒从左端最高点运动到右端最高点的过程中，整个过程中通过电阻的电荷量为__________，金属棒中时刻产生的瞬时电动势表达式为__________ 五、发电机与电动机 17. 把电动车的电动机拆下来，使其中的线圈转动，并外接上用电器（可看作纯电阻）。电动机就变成发电机能给供电，其原理如图。线圈abcd的面积是，共200匝。线圈电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以的角速度匀速转动时。（结果中保留根式） （1）转动中感应电动势最大值___________ （2）交流电压表示数___________ （3）从图示位置开始计时，经过时间，电路中电流的瞬时值=___________ 18. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比10：1，原线圈输入的交流电压如图所示，副线圈电路接有滑动变阻器和额定电压为、工作时内阻为的电动机。闭合开关，电动机正常工作，理想电流表示数为，则电动机的机械效率___________，若电动机突然卡住，则原线圈的输入功率大小为___________ 19. 如图所示，两足够长平行金属导轨MN、PQ相距为1m，导轨平面与水平面夹角θ=37°，导轨上端跨接一定值电阻R=3Ω，整个装置处于方向垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B=5T，金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持接触良好，金属棒的质量为1kg、电阻为2Ω，金属棒与导轨间的动摩擦因数为µ=0.5，重力加速度为g=10m/s2。现将金属棒由静止释放，沿导轨下滑距离为2m时，金属棒速度达到最大值，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则这个过程中： （1）金属棒的最大加速度是多少？ （2）请简述金属棒cd的运动情况，并求出其最大速度； （3）达到最大速度时，金属棒cd两端的电势差大小以及电势高低； （4）金属棒由静止下滑至刚达到最大速度的过程中电阻R产生的焦耳热是多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高二物理3月阶段性测试 考生注意： 1．试卷满分100分，考试时间60分钟。 2．务必在答题纸上填写姓名、考号，作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。 3．试卷计算题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 4．试卷中选择题未特殊标注均为单选题。 一、自感与涡流（10+4+4+4=22分） 1. 如图所示电路中，线圈L的电阻与另一支路中电阻器以及备用小灯的阻值均相同。 （1）当开关S接通瞬间，电流表的示数___________电流表的示数； A. 大于 B. 等于 C. 小于 （2）电路中电流稳定后，开关S断开瞬间，电流表的示数___________电流表的示数。 A. 大于 B. 等于 C. 小于 （3）当开关S接通瞬间和断开瞬间，通过的电流方向___________。 A. 相同 B. 不相同 （4）若将表替换成小灯，开关S接通后观察到小灯___________ A. 立即变亮，然后亮度不变 B. 立即变亮，然后慢慢熄灭 C. 立即变亮，然后慢慢变暗 （5）若将表替换成小灯，电流稳定后，断开开关S观察到小灯___________ A. 立即熄灭 B. 闪亮一下，然后慢慢熄灭 C. 缓慢熄灭 【答案】（1）C （2）B （3）B （4）C （5）B 【解析】 【小问1详解】 当开关S接通瞬间，由于线圈L中的自感电动势阻碍电流的增加，可知电流表的示数小于电流表的示数。故选C； 【小问2详解】 电路中电流稳定后，开关S断开瞬间，线圈中产生自感电动势阻碍电流减小，L相当电源，原来通过L的电流在abcd中重新形成回路，可知电流表的示数等于电流表的示数，故选B。 【小问3详解】 当开关S接通瞬间通过的电流方向向右，断开瞬间通过的电流方向向左，即方向不相同，故选B。 【小问4详解】 若将表替换成小灯，开关S接通后观察到小灯立刻变亮；因L所在支路产生感应电动势阻碍电流增加，该支路相当断路，此时通过小灯泡所在支路的电流较大，随着阻碍作用的减小，L所在支路的电流逐渐变大，则下面小灯泡所在支路的电流逐渐减小，则小灯泡逐渐变暗。故选C。 【小问5详解】 若将表替换成小灯，电流稳定后，通过线圈L的电流大于下面支路中通过小灯泡的电流，断开开关S瞬时，线圈中产生的感应电动势阻碍电流减小，则线圈L相当于电源，原来通过L的电流在abcd中重新组成回路，则观察到小灯闪亮一下，然后慢慢熄灭，故选B。 2. 小敏在家里制作了一个简单的电磁灶。如图所示，让线圈接上一个电源，在线圈上端放置一盛有冷水的玻璃杯，闭合开关一段时间，发现没有加热效果。请分析小敏失败的两个原因。 原因1：________________________ 原因2：_________________________ 【答案】 ①. 电源为直流电源 ②. 水杯应用金属杯，不能用玻璃杯 【解析】 【详解】[1][2]没有加热效果其原因电源应接交流电源，且应将玻璃杯换为金属杯，玻璃杯不会产生感应电流。 3. 物理教材中给出的自感电动势大小的表达式为，自感系数的单位为亨利（符号为），通过该表达式推导出的的国际基本单位为___________，___________ 【答案】 ①. 2 ②. -2 【解析】 【详解】[1][2]根据公式 变形得 又有 联立可得 自感系数L的单位为 由此可得， 4. 如图所示，铝制小球通过轻绳悬挂于O点，在O点正下方水平地面上放置一块磁铁。现将小球从位置由静止释放，小球从左向右摆动，磁铁始终保持静止，忽略空气阻力，则小球从位置出发摆到右侧最高点的过程中，地面对磁铁的摩擦力方向为___________，磁铁对地面的压力大小___________（填写变化情况） 【答案】 ①. 水平向左 ②. 先变大，后变小 【解析】 【详解】[1][2]小球从a位置出发摆到最低点b的过程中，根据楞次定律可知磁铁对小球的力斜向上，根据牛顿第三定律小球对磁铁的反作用力斜向右下，所以磁铁对地面的压力大于磁铁受到的重力，同时受到向左的静摩擦力；小球在b点运动的方向与磁场的方向平行，不产生感应电流，所以小球经过b点时磁铁对地面的压力大小等于磁铁的重力；小球从最低点b运动到右侧最高点c的过程中，根据楞次定律可知磁铁对小球的力斜向左下方，根据牛顿第三定律小球对磁铁的反作用力斜向右上，所以磁铁对地面的压力小于磁铁受到的重力，同时受到水平向左的静摩擦力，小球到达右侧最高点时感应电流为零，所以磁铁对地面的压力大小也等于重力。可知小球从a位置出发摆到右侧最高点c的过程中，磁铁对地面的压力大小先变大，后变小，磁铁所受的摩擦力方向始终水平向左。 二、磁场及电磁感应 5. 平行金属导轨间距为L，甲、乙水平放置，丙倾斜放置。三种情况下闭合回路电流均为I，导轨区域内匀强磁场磁感应强度大小均为B，方向如图。金属杆均垂直于导轨且处于静止状态，下列说法正确是（　　） A. 甲图中受到的安培力方向水平向左 B. 乙图中受到的安培力大小为 C. 丙图中可能不受摩擦力 D. 三幅图中，受到的安培力大小均不相等 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，甲图中受到的安培力方向水平向右，选项A错误； B．乙图中受到的安培力大小为，选项B错误； C．丙图中受安培力沿斜面向上，则当F安=mgsinβ时，导体棒ab不受摩擦力，选项C正确； D．三幅图中，受到的安培力大小均相等，均为BIL，选项D错误。 故选C。 6. 如图所示，粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框abcd，置于有界匀强磁场中，图中虚线为磁场边界，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。现使线框以同样大小的速度匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度方向始终与线框先进如磁场的那条边垂直，则在通过如图所示位置时，下列说法正确的是（　　） A. 图①中ab两点间的电势差最大 B. 图②中ab两点间的电势差最大 C. 图③中回路电流最大 D. 图④中回路电流最小 【答案】A 【解析】 【详解】设正方形线框边长为，四个图中的电动势均为 设正方形线框的电阻为，则四个图中回路的电流均为 其中图①中ab边相当于电源，ab两点间的电势差为 图②、③、④中ab两点间的电势差均为 故选A。 7. 如图所示，示波管内的电子枪（图中未画出）射出的电子束射向荧光屏，若不加电场和磁场，电子束将沿图中虚直线垂直打在荧光屏上。现在于示波管的正下方放置一条形磁体，使磁体与虚直线在同一竖直平面（纸面）内，且条形磁体的极靠近示波荧光屏管，示波管中的电子束将（　　） A. 向纸外偏转 B. 向纸内偏转 C. 向上偏转 D. 向下偏转 【答案】B 【解析】 【详解】示波管下方磁体极靠近时，电子束通过的路径上有竖直向上的磁场；电子束由左向右运动，由左手定则可知，电子束受到的洛伦兹力方向垂直纸面向里，即电子束向纸面内侧偏转。 故选B。 三、变压器及远距离输电 8. 某理想变压器的原副线圈匝数比为1:2，原线圈接在1.5V的干电池上，则副线圈两端电压为___________。 【答案】0 【解析】 【详解】根据题意可知，原线圈接直流电，变压器不能工作，所以负线圈的输出电压为0V。 9. 发电机输出功率，输出电压，用原、副线圈匝数比为的变压器甲升压后向远处供电，输电线的总电阻为，到达用户后再用变压器乙降为。则输电线上损失的电功率为___________，变压器乙的原副线圈的匝数比为___________ 【答案】 ①. ##2000W ②. 【解析】 【详解】[1]输电线的电流为，升压变压器原线圈电压为，升压变压器副线圈电压为，升压变压器原副线圈匝数比为，，输电线电阻，输电功率为 根据 得 输电线电流 所以输电线损耗的功率 [2]输电线上损耗的电压 降压变压器的原线圈电压 降压变压器的副线圈电压 所以降压变压器的原副线圈的匝数比为 10. 电磁感应应用之一为理想变压器，如图若原、副线圈的匝数比为．端接入一正弦式交流电源．为两只规格为“”的灯泡，两电表为理想交流电表．当滑动变阻器的滑片处于中间位置时，两灯泡恰好都正常发光．则电流表示数为__________________A，电压表示数为__________________，此时滑动变阻器阻值为__________________．若在端输入如图所示的交流电，其有效值为__________________，其表达式为__________________V． 【答案】 ①. 0.2 ②. 440 ③. 2200 ④. 220 ⑤. 【解析】 【详解】[1][2]正常发光，可知副线圈两端的电压为 所以原线圈两端电压为 即电压表的读数为，根据公式 可知原线圈上的电流 根据电流与匝数成反比知副线圈的电流表的示数 [3]滑动变阻器电压为，副线圈总电流为 且副线圈上的电流为 则通过滑动变阻器电流 则滑动变阻器电阻为 [4]有效值为 [5]由 其表达式为 11. 新能源汽车无线充电技术的优点包括安全可靠、充电场地的空间利用率高、智能化程度高、维护和管理方便等。图甲为某国产品牌汽车无线充电装置，供电线圈固定在地面，受电线圈固定在汽车底盘上，当两个线圈靠近时可实现无线充电，其工作原理如图乙所示。某课外学习小组查阅资料得知，当输入端ab接上380V正弦交流电后，电池系统cd端的电压为600V，电池系统的电流为20A。若不计线圈及导线电阻，下列说法正确的是（　　） A. 为保护受电线圈不受损坏，可以在车底板加装金属护板 B. 若输入端ab接上380V直流电，也能正常充电 C. 供电线圈和受电线圈匝数比可能为19：30 D. ab端的输入功率大于12kW 【答案】D 【解析】 【详解】A．金属护板在变化的磁场中会产生涡流，故不可以在车底板加装金属护板，故A错误； B．只有交流电才能发生电磁感应现象，实现电能传输，故B错误； C．电池系统cd端的电压为600V，若供电线圈和受电线圈匝数比为19：30，根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系 解得 可知此时供电线圈中的电阻两端电压为零，不符合题意，故C错误； D．电池系统的输出功率为 供电线圈回路中，电流不为零，定值电阻的热功率不为零，故ab端的输入功率大于12kW，故D正确。 故选D。 四、交变电流 12. 如图所示为一交流电动机的铭牌，当该电动机正常工作时，使用的交流电（　　） A. 电压的峰值为 B. 电压的有效值为 C. 1秒内电流方向改变100次 D. 1秒内电流方向改变50次 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．当该电动机正常工作时，由图可知电压的有效值为220V，则电压的峰值大于220V，故A错误，B正确； CD．由于频率为 则周期为 一个周期内电流改变两次方向，所以1秒内电流方向改变100次，故C正确，D错误。 故选BC。 13. 一电阻接到如图甲所示的正弦交流电源上，两端电压的有效值为，该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为。若甲、乙两图中的U0、所表示的电压值、周期值是相同的，则甲中交流电压有效值为___________，乙中交流电压有效值为___________ 【答案】 ①. ②. 2U0 【解析】 【详解】[1]由甲图可知交流电压有效值为； [2]由乙图知根据热效应，有 解得 14. 旋转电枢式发电机的转子在正常运转时，产生的电动势瞬时值为，发电机内阻不计。（π取3.14） （1）该发电机产生的交变电压的有效值为___________V，转子转动的周期为___________s （2）该发电机给一个电暖器供电，电暖器内阻为，电暖器一个周期内产生的焦耳热为___________J （3）若它的转速变慢，用电压表测得此时发电机两端的电压为176V，若此时发电机正在向一盏标有“220V、100W”的灯泡供电，在不考虑灯泡电阻随温度变化的情况下，该灯泡的实际功率为___________W，这台发电机的转速是原来正常时转速的___________。 【答案】（1） ①. ②. （2） （3） ① ②. 【解析】 【小问1详解】 [1] 旋转电枢式发电机发出的交流电的电动势瞬时值为 最大值为 电压的有效值为 [2]由 可得 所以周期 【小问2详解】 电暖器一个周期内产生的焦耳热为 【小问3详解】 [1]由 得 [2]由 得 所以 15. 下面是一种电动汽车能量回收系统简化结构图。行驶过程，电动机驱动车轮转动。制动过程，电动机用作发电机给电池充电，进行能量回收，这种方式叫“再生制动”。某电动汽车4个车轮都采用轮毂电机驱动，轮毂电机内由固定在转子上的强磁铁形成方向交替的等宽辐向磁场，可视为线圈处于方向交替的匀强磁场中，磁感应强度大小为。正方形线圈固定在定子上，边长与磁场宽度相等均为，每组线圈匝数均为，每个轮毂上有组线圈，4个车轮上的线圈串联后通过换向器（未画出）与动力电池连接。已知某次开始制动时线圈相对磁场速率为，回路总电阻为，下列说法正确的有（　 ） A. 行驶过程，断开，闭合 B. 制动过程，断开，闭合 C. 开始制动时，全部线圈产生的总电动势为 D. 开始制动时，每组线圈受到的安培力为 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．行驶过程，电动机驱动车轮转动，则闭合，断开；制动过程，电动机用作发电机给电池充电，则断开，闭合，故A错误，B正确； C．由图可知，线圈左右两边同时切割磁感线，4个车轮上的线圈串联，则开始制动时，全部线圈产生的总电动势为 故C正确； D．开始制动时，回路中的电流为 线圈左右两边的安培力同向，则每组线圈受到的安培力为 故D错误； 故选BC。 16. 如图所示，两条相同的直径为的半圆形光滑金属导轨固定在绝缘水平桌面上，间距为，两半圆面竖直且平行，导轨最高点到水平桌面的距离等于半径，最低点的连线与导轨所在竖直面垂直，整个空间存在着磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场，导轨左端连接一阻值为的电阻，现使一电阻为的金属棒从导轨左端最高点，以恒定的速率沿导轨运动到右端最高点，运动过程中金属棒始终与平行且与两导轨接触良好，则在金属棒从左端最高点运动到右端最高点的过程中，整个过程中通过电阻的电荷量为__________，金属棒中时刻产生的瞬时电动势表达式为__________ 【答案】 ①. ②. 【解析】 【详解】[1]在金属棒MN从左端最高点运动到右端最高点的过程中，根据右手定则可知，金属棒MN中电流方向始终由N到M，整个过程中感应电动势的平均值 感应电流平均值 根据电流的定义式有 解得通过电阻R的电荷量为 [2]经过t时间，金属棒MN在圆弧上转过的角度为 此时金属棒MN产生的电动势为 五、发电机与电动机 17. 把电动车的电动机拆下来，使其中的线圈转动，并外接上用电器（可看作纯电阻）。电动机就变成发电机能给供电，其原理如图。线圈abcd的面积是，共200匝。线圈电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以的角速度匀速转动时。（结果中保留根式） （1）转动中感应电动势的最大值___________ （2）交流电压表示数___________ （3）从图示位置开始计时，经过时间，电路中电流的瞬时值=___________ 【答案】（1）100V （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 转动中感应电动势的最大值为 【小问2详解】 电动势的有效值为 电压表测量的是路端电压，所以电压表的示数为 【小问3详解】 电流最大值为 则电路中电流瞬时值表达式为 18. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比10：1，原线圈输入的交流电压如图所示，副线圈电路接有滑动变阻器和额定电压为、工作时内阻为的电动机。闭合开关，电动机正常工作，理想电流表示数为，则电动机的机械效率___________，若电动机突然卡住，则原线圈的输入功率大小为___________ 【答案】 ①. 83.3 ②. 40.3 【解析】 【详解】[1]电动机的输入功率为 电动机的热功率为 电动机的输出功率为 电动机的机械效率 [2]由题意，输入电压的最大值为，则其有效值为 根据理想变压器电压与匝数成正比 所以副线圈的电压为 滑动变阻器接入电路的阻值为 若电动机突然卡住，电动机被看做纯阻电路, 则原线圈的输入功率大小为 19. 如图所示，两足够长平行的金属导轨MN、PQ相距为1m，导轨平面与水平面夹角θ=37°，导轨上端跨接一定值电阻R=3Ω，整个装置处于方向垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B=5T，金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持接触良好，金属棒的质量为1kg、电阻为2Ω，金属棒与导轨间的动摩擦因数为µ=0.5，重力加速度为g=10m/s2。现将金属棒由静止释放，沿导轨下滑距离为2m时，金属棒速度达到最大值，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则这个过程中： （1）金属棒的最大加速度是多少？ （2）请简述金属棒cd的运动情况，并求出其最大速度； （3）达到最大速度时，金属棒cd两端的电势差大小以及电势高低； （4）金属棒由静止下滑至刚达到最大速度过程中电阻R产生的焦耳热是多少？ 【答案】（1）2m/s2 （2）见解析，0.4m/s （3）1.2V，c点电势高于d点电势 （4）2.352J 【解析】 【小问1详解】 对金属棒受力分析可知，金属棒先向下做加速度减小的变加速直线运动，之后做匀速直线运动，则金属棒释放瞬间，加速度最大，根据牛顿第二定律可得 代入数据解得 【小问2详解】 根据牛顿第二定律可得， 由于金属棒的速度不断增大，所以安培力不断增大，金属棒的加速度减小，当加速度减为零时速度达到最大，之后金属棒以最大速度做匀速直线运动，所以金属棒先做加速度减小的加速运动后做匀速直线运动，达到最大速度时有 代入数据解得 【小问3详解】 达到最大速度时，金属棒cd两端的电势差为 代入数据解得 根据右手定则可知，金属棒上的电流方向由d流向c，所以c点电势高于d点； 【小问4详解】 金属棒从释放到速度达到最大值时，根据能量守恒定律可得 电阻R上产生的焦耳热为 代入数据解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$