精品解析：四川省峨眉第二中学2024-2025学年高二下学期3月考试物理试卷

峨眉二中23级高二下3月考考试物理科试题 一、选择题（1-7为单选题，每题4分；8-10为多选题，每题6分；共46分。） 1. 关于电磁感应，下列说法中正确的是 A. 穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 B. 穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零 C. 穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大 D. 通过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 2. 如图1所示，100匝的线圈（图中只画了2匝）两端A、B与一个R=40的电阻相连。线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量按图2所示规律变化。已知线圈的电阻是10，则（　　） A. 线圈内感应电流的磁场方向为指向纸外 B. A点电势比B点电势低 C. A、B两点间电势差为20V D. 0.2s内电路产生的电能为16J 3. 如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关（ ） A. P与Q同时熄灭 B. P比Q先熄灭 C. Q闪亮后再熄灭 D. P闪亮后再熄灭 （2022·吉林·抚松县第一中学高二开学考试） 4. 某正弦式交变电流的电流i随时间t变化的图像如图所示。由图可知（　　） A. 电流的有效值为10A B. 电流的最大值为10A C. 该交流电的周期为3s D. 该交流电的频率为0.02Hz 5. 如图为含有理想变压器的电路，图中电流表均为理想电表，三个灯泡电阻相同且不变。变压器原线圈两端接入有效电压为18V的正弦交流电，开关S闭合时，均能发光。当开关S断开后，电流表A1示数改变了0.3A，A2示数改变了0.6A，则下列说法正确的是（　　） A. 变压器原副线圈的匝数比为1︰3 B. 开关S断开后，副线圈两端的输出电压变大 C. 开关S断开后，灯泡L1的功率变大 D. 开关S断开后，灯泡L2的功率变大 6. 如图所示，先后以速度v1和v2（v2=2v1），匀速地把同一线圈从同一位置拉出有界匀强磁场过程中，在先后两种情况下，以下错误的是（　　） A. 线圈的感应电流之比为1∶2 B. 线圈产生的热量之比为1∶2 C. 沿运动方向作用在线圈上外力之比为1∶2 D. 沿运动方向作用在线圈上的外力的功率之比为1∶2 7. 远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数比，在的原线圈两端接入一正弦交流电，其电压变化规律满足，若原线圈的输入电功率，输电线总电阻为。不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（　　） A. 1kW B. 2kW C. 10kW D. 20kW 8. 如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像，每个周期内，前二分之一周期电压按正弦规律变化，后二分之一周期电压恒定。若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻R阻值为50Ω，电源内阻不计。则（　　） A. 理想电压表读数为50V B. 理想电流表读数为0.9A C. 该交流电的频率为100Hz D. 电阻R在50秒内产生的热量为2025J 9. 三角形导线框abc放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图像如图所示，时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里。则在时间内，下列描述线框中的感应电流I（规定顺时针方向为正方向）、bc边所受安培力F（规定垂直bc沿纸面向右为正方向）随时间t变化的四个图像正确的是（　　） A. B. C. D. 10. 图甲所示，电阻不计且间距的光滑平行金属导轨竖直放置，上端接一阻值的电阻，虚线下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，现将质量、电阻不计的金属杆ab从上方某处由静止释放。金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平。已知杆ab进入磁场时的速度，下落0.3 m的过程中加速度a与下落距离h的关系图像如图乙所示，取，则（　　） A. 匀强磁场的磁感应强度为2 T B. 杆ab下落0.3 m时金属杆的速度为1 m/s C. 杆ab下落0.3 m的过程中R上产生的热量为0.2 J D. 杆ab下落0.3 m的过程中通过R的电荷量为0.25 C 二、实验探究题（本大题共2小题，每空2分；共16分。） 11. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 （1）原线圈应连接到学生电源的______（选填直流、交流） 输出端。 （2）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是______。 A. 控制变量法 B. 等效替代法 C 演绎法 D. 理想实验法 （3）在实验过程中，若其中一次多用电表读数如下图所示，此时电压表读数为______ V； （4）在实际实验中将交流电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为4.8V， 则原线圈的输入电压可能为______。 A. 4.8V B. 8.0V C. 9.6V D. 10.0V 12. 为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。 12. （1）小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”，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。 ①将条形磁铁按图甲方式S极向下匀速插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。 ②经分析可得出结论：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向______（填“相同”或“相反”）。 ③关于该实验，下列说法正确是______。 A. 必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转 B. 将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越小 C. 将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转 D. 将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转 （5）小宁同学用如图所示的器材研究感应电流的方向。 ①在给出的实物图中，用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路______。 ②（多选）将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是______。 A．插入铁芯 B.拔出线圈A C.将滑动变阻器的滑片向左移动 D.将滑动变阻器的滑片向右移动 三、计算题（本题共3小题；共38分。） 14. 如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感强度为BT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求： （1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈转过s 时电动势的瞬时值多大？ （3）电路中电压表和电流表的示数各是多少？ 15. 如图1所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1T的匀强磁场。质量为0.5kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v-t图象如图2所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 (1)求金属棒与导轨间的动摩擦因数； (2)求金属棒在磁场中能够达到的最大速率； (3)已知金属棒从进入磁场到速度达到5m/s时通过电阻的电荷量为1.3C，求此过程中电阻产生的焦耳热。 16. 电动机的动力来源于电流与磁场间的相互作用，其内部工作原理可借助图（a）所建立的模型来理解：粗糙水平金属导轨宽度L=0.4 m，处于竖直向下、磁感应强度大小B=2.5 T的匀强磁场中，质量m=2 kg、电阻R=1Ω的金属棒MN置于导轨上，电源电动势E=10 V，不计电源及导轨电阻。接通电源后，MN沿导轨由静止开始运动，在运动过程中MN始终与导轨保持良好接触，所受阻力大小恒为f=6 N，图（b）为金属棒MN的加速度倒数与速度（ ） 的关系图像，图中右侧虚线为该图像的渐近线。 （1）判断导体棒MN的运动方向（回答“水平向左”或“水平向右”）； （2）求电源接通瞬间金属棒MN的加速度a0和最终趋近的最大速度vm； （3）求金属棒MN从静止启动到速度为v1=1 m/s的过程中，通过导体棒的电荷量q。（图像中速度从0至v1的图像可近似处理为线性关系） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 峨眉二中23级高二下3月考考试物理科试题 一、选择题（1-7为单选题，每题4分；8-10为多选题，每题6分；共46分。） 1. 关于电磁感应，下列说法中正确的是 A. 穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 B. 穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零 C. 穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大 D. 通过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 【答案】D 【解析】 【详解】A．由公式可知，穿过线圈的磁通量越大，线圈的磁通量变化率不一定大，感应电动势不一定越大，故A错误； B．由公式可知，穿过线圈的磁通量为零，若线圈的磁通量变化率不为零，则感应电动势就不为零，故B错误； C．由公式可知，穿过线圈的磁通量变化越大，线圈的磁通量变化率不一定大，感应电动势不一定越大，故C错误； D．穿过线圈的磁通量变化越快，磁通量的变化率越大，由法拉第电磁感应定律得知，感应电动势越大，故D正确。 2. 如图1所示，100匝的线圈（图中只画了2匝）两端A、B与一个R=40的电阻相连。线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量按图2所示规律变化。已知线圈的电阻是10，则（　　） A. 线圈内感应电流的磁场方向为指向纸外 B. A点电势比B点电势低 C. A、B两点间的电势差为20V D. 0.2s内电路产生的电能为16J 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图2知，线圈的磁通量减小，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，指向纸内，故A错误； B．根据安培定则可知，线圈中的电流为顺时针，所以A点电势比B点电势低，故B正确； C．根据法拉第电磁感应定律可知 根据闭合电路欧姆定律 则A、B两点间的电势差为 故C错误； D．0.2s内电路产生的电能为 故D错误。 故选B。 3. 如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关（ ） A. P与Q同时熄灭 B. P比Q先熄灭 C. Q闪亮后再熄灭 D. P闪亮后再熄灭 【答案】D 【解析】 【详解】由题知，开始时，开关S闭合时，由于L的电阻很小，Q灯正常发光，P灯微亮，断开开关前通过Q灯的电流远大于通过P灯的电流，断开开关时，Q所在电路未闭合，立即熄灭，由于自感，L中产生感应电动势，与P组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭。 故选D。 （2022·吉林·抚松县第一中学高二开学考试） 4. 某正弦式交变电流的电流i随时间t变化的图像如图所示。由图可知（　　） A. 电流的有效值为10A B. 电流最大值为10A C. 该交流电的周期为3s D. 该交流电的频率为0.02Hz 【答案】A 【解析】 【详解】BC．根据图像，该交流电的最大电流为，周期为0.02s，故BC错误； A．电流有效值 故A正确； D．该交流电的频率为 故D错误。 故选A。 5. 如图为含有理想变压器的电路，图中电流表均为理想电表，三个灯泡电阻相同且不变。变压器原线圈两端接入有效电压为18V的正弦交流电，开关S闭合时，均能发光。当开关S断开后，电流表A1示数改变了0.3A，A2示数改变了0.6A，则下列说法正确的是（　　） A. 变压器原副线圈的匝数比为1︰3 B. 开关S断开后，副线圈两端的输出电压变大 C. 开关S断开后，灯泡L1功率变大 D. 开关S断开后，灯泡L2的功率变大 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据变压器电流与匝数的关系有 可得 故A错误； B．输入电压不变，根据变压器电压规律得输出电压不变，故B错误； CD．开关S断开后，副线圈电阻变大，输出电压不变，则通过灯泡L2的电流减少，故其功率减少，灯泡L1的电压增大，故其功率增大，故C正确，D错误。 故选C。 6. 如图所示，先后以速度v1和v2（v2=2v1），匀速地把同一线圈从同一位置拉出有界匀强磁场的过程中，在先后两种情况下，以下错误的是（　　） A. 线圈的感应电流之比为1∶2 B. 线圈产生的热量之比为1∶2 C. 沿运动方向作用在线圈上外力之比为1∶2 D. 沿运动方向作用在线圈上的外力的功率之比为1∶2 【答案】D 【解析】 【详解】A．设正形的边长为，根据法拉第电磁感应定律有 则感应电流为 故线圈的感应电流之比为1∶2，故A正确，不符合题意； B．线圈产生的热量为 故线圈产生的热量之比为1∶2，故B正确，不符合题意； C．线圈匀速运动，所以拉力的大小等于安培力的大小，则有 故沿运动方向作用在线圈上的外力之比为1∶2，故C正确，不符合题意； D．外力的功率为 故沿运动方向作用在线圈上的外力的功率之比为1∶4，故D错误，符合题意。 本题选错误的，故选D。 7. 远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数比，在的原线圈两端接入一正弦交流电，其电压变化规律满足，若原线圈的输入电功率，输电线总电阻为。不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（　　） A. 1kW B. 2kW C. 10kW D. 20kW 【答案】B 【解析】 【详解】升压变压器T原线圈所加电压的有效值为 根据可得，升压变压器T原线圈中的电流 根据理想变压器的电流规律 解得输电线中电流 输电线上损失的电功率 故选B。 8. 如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像，每个周期内，前二分之一周期电压按正弦规律变化，后二分之一周期电压恒定。若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻R阻值为50Ω，电源内阻不计。则（　　） A. 理想电压表读数为50V B. 理想电流表读数为0.9A C. 该交流电的频率为100Hz D. 电阻R在50秒内产生的热量为2025J 【答案】BD 【解析】 【详解】A．设交流电电压有效值为，根据有效值定义可得 解得 则理想电压表读数为；故A错误； B．根据欧姆定律可得理想电流表读数为，故B正确； C．该交流电的周期为，则交流电的频率为50Hz，故C错误； D．电阻R消耗的电功率为 电阻R在50秒内产生的热量为 故D正确。 故选BD。 9. 三角形导线框abc放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图像如图所示，时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里。则在时间内，下列描述线框中的感应电流I（规定顺时针方向为正方向）、bc边所受安培力F（规定垂直bc沿纸面向右为正方向）随时间t变化的四个图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．由图可知，内，线圈中磁通量的变化率相同，所以内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为顺时针，即电流为正方向； 同理可知，磁通量不变，感应电流为零，内电路中的电流为逆时针，即为负方向，根据 ， 两段时间内电流强度大小时等，故A错误，B正确；  CD．两段时间内电流强度大小时等，由F＝BIL可知，F与B成正比，根据左手定则可知，与内安培力方向向右，为正，与内安培力方向向左，为负，故C错误，D正确。  故选BD。 10. 图甲所示，电阻不计且间距的光滑平行金属导轨竖直放置，上端接一阻值的电阻，虚线下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，现将质量、电阻不计的金属杆ab从上方某处由静止释放。金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平。已知杆ab进入磁场时的速度，下落0.3 m的过程中加速度a与下落距离h的关系图像如图乙所示，取，则（　　） A. 匀强磁场的磁感应强度为2 T B. 杆ab下落0.3 m时金属杆的速度为1 m/s C. 杆ab下落0.3 m的过程中R上产生的热量为0.2 J D. 杆ab下落0.3 m的过程中通过R的电荷量为0.25 C 【答案】AD 【解析】 【详解】A．当金属杆进入磁场后，根据右手定则判断可知金属杆ab中电流的方向由a到b。由题图乙知，刚进入磁场时，金属杆的加速度大小，方向竖直向上。由牛顿第二定律得 代入数据解得 故A正确； B．时，金属杆受到的重力与安培力平衡 其中 联立得 故B错误； C．从开始到下落0.3 m的过程中，由能量守恒定律有 代入数据得 故C错误； D．金属杆自由下落高度为 金属杆下落0.3 m的过程中通过R的电荷量为 代入数据得 故D正确。 故选AD 二、实验探究题（本大题共2小题，每空2分；共16分。） 11. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 （1）原线圈应连接到学生电源的______（选填直流、交流） 输出端。 （2）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是______。 A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 演绎法 D. 理想实验法 （3）在实验过程中，若其中一次多用电表读数如下图所示，此时电压表读数为______ V； （4）在实际实验中将交流电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为4.8V， 则原线圈的输入电压可能为______。 A. 4.8V B. 8.0V C. 9.6V D. 10.0V 【答案】（1）交流 （2）A （3）7.2 （4）D 【解析】 【小问1详解】 变压器的工作原理是互感，因此原线圈应连接到学生电源的交流输出端。 【小问2详解】 为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压，即在研究线圈匝数比与副线圈电压关系时，保持原线圈电压一定，可知，这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。 故选A。 【小问3详解】 根据图中所示，可知，电压表量程为10V，根据电压表的读数规律，该读数为 【小问4详解】 根据题意可知，原副线圈匝数之比 根据理想变压器电压匝数关系有 解得 实际上，变压器存在漏磁，还由于铁芯与线圈的电阻消耗一部分能量，导致实际上原线圈的电压大于9.6V，可知，实际上原线圈的输入电压可能为10.0V。 故选D。 12. 为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。 12. （1）小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”，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。 ①将条形磁铁按图甲方式S极向下匀速插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。 ②经分析可得出结论：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向______（填“相同”或“相反”）。 ③关于该实验，下列说法正确的是______。 A. 必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转 B. 将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越小 C. 将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转 D. 将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转 （5）小宁同学用如图所示的器材研究感应电流的方向。 ①在给出的实物图中，用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路______。 ②（多选）将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是______。 A．插入铁芯 B.拔出线圈A C.将滑动变阻器的滑片向左移动 D.将滑动变阻器的滑片向右移动 【答案】（1） ①. 相反 ②. C （2） ①. ②. AC 【解析】 【小问1详解】 ②[1]当条形磁铁S极向下匀速插入螺线管时，穿过螺线管的磁通量增大。依据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。所以当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向相反； ③[2] A．只要磁体相对螺线管运动，使螺线管内磁通量变化，就能产生感应电流使灵敏电流计指针偏转，并非一定要磁体匀速运动，故A错误； B．磁体向下插入或向上抽出的速度越大，磁通量变化越快，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势越大，感应电流越大，灵敏电流计指针偏转幅度越大，故B错误； C．将磁体的N、S极对调，并向上抽出，此时螺线管的磁通量向下减小。由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向下，可判断线圈中感应电流方向由B到A。因为当电流从 “+” 接线柱流入电流表时指针向右偏转，所以此时电流表指针向右偏转，故C正确； D．将磁体的N、S极对调，并向下插入，螺线管的磁通量向下增大。根据楞次定律，感应电流的磁场方向向上，可判断线圈中感应电流方向由A到B，即电流从 “-” 接线柱流入电流表，电流表指针向左偏转，故D 错误。 故选C。 【小问2详解】 ①[1]电池、滑动变阻器、开关、螺线管组成一个闭合回路、另外一个螺线管和电流表组成一个闭合回路，完整的实验电路如图所示 ②[2]将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，可知当线圈B中的磁通量增加时，电流计指针右偏。 A．插入铁芯，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故A正确； B．拔出线圈A，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故B错误； C．将滑动变阻器的滑片向左移动，线圈A中电流增大，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故C正确； D．将滑动变阻器的滑片向右移动，线圈A中电流减小，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故D错误。 故选AC。 三、计算题（本题共3小题；共38分。） 14. 如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感强度为BT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求： （1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈转过s 时电动势的瞬时值多大？ （3）电路中电压表和电流表的示数各是多少？ 【答案】（1）e＝50sin10πtV；（2）25V；（3）电流表示数为，电压表示数为． 【解析】 【详解】（1）角速度：ω＝2πn＝2π×5＝10πrad/s 从中性面开始计时瞬时值表达式为： e＝Emsin（ωt）＝NBSωsin（ωt）＝1000.05×10πsin（10πt）＝50sin（10πt）V （2）当ts时，电动势的瞬时值e＝50sin（10π）＝25V （3）电动势的有效值为：EV 电流表示数：I 电压表示数：U＝IR 15. 如图1所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1T的匀强磁场。质量为0.5kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v-t图象如图2所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 (1)求金属棒与导轨间的动摩擦因数； (2)求金属棒在磁场中能够达到的最大速率； (3)已知金属棒从进入磁场到速度达到5m/s时通过电阻的电荷量为1.3C，求此过程中电阻产生的焦耳热。 【答案】（1）0.25；（2）8m/s；（3）2.95J 【解析】 【详解】（1）由图2可知，金属棒在0-1s内做初速度为0的匀加速直线运动，1s后做加速度减小的加速运动，可知金属棒第1s末进入磁场。 在0-1s过程中，由图2可知，金属棒的加速度 ① 在这个过程中，沿斜面只有重力的分力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律有 ② 由①②式解得，金属棒与导轨间的动摩擦因数 ③ （2）金属棒在磁场中能够达到的最大速率时，金属棒处于平衡状态，设金属棒的最大速度为 金属棒切割磁感线产生的感应电动势为 ④ 根据闭合回路欧姆定律有 ⑤ 根据安培力公式有 ⑥ 根据平衡条件有 ⑦ 由③④⑤⑥⑦式解得 ⑧ （3）根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律，可得金属棒从进入磁场通过电阻的电荷量为 ⑨ 解得，金属棒在磁场下滑位移 ⑩ 由动能定理有 ⑪ 此过程中电阻产生的焦耳热等于克服安培力做的功 ⑫ 由⑩⑪⑫式解得，此过程中电阻产生的焦耳热 16. 电动机的动力来源于电流与磁场间的相互作用，其内部工作原理可借助图（a）所建立的模型来理解：粗糙水平金属导轨宽度L=0.4 m，处于竖直向下、磁感应强度大小B=2.5 T的匀强磁场中，质量m=2 kg、电阻R=1Ω的金属棒MN置于导轨上，电源电动势E=10 V，不计电源及导轨电阻。接通电源后，MN沿导轨由静止开始运动，在运动过程中MN始终与导轨保持良好接触，所受阻力大小恒为f=6 N，图（b）为金属棒MN的加速度倒数与速度（ ） 的关系图像，图中右侧虚线为该图像的渐近线。 （1）判断导体棒MN的运动方向（回答“水平向左”或“水平向右”）； （2）求电源接通瞬间金属棒MN的加速度a0和最终趋近的最大速度vm； （3）求金属棒MN从静止启动到速度为v1=1 m/s的过程中，通过导体棒的电荷量q。（图像中速度从0至v1的图像可近似处理为线性关系） 【答案】（1）水平向右 （2）2, （3）5.5C 【解析】 【小问1详解】 接通电源后，电流从M到N，根据左手定则，可知金属棒MN受到向右的安培力作用，故金属棒MN将水平向右运动。 【小问2详解】 接通电源瞬间流过MN的电流设为，则有 此时金属棒MN的加速度为，根据牛顿第二定律有 解得 当金属棒MN加速度为零时，达到最大速度，此时金属棒MN产生的反电动势为，回路中电流为，则有 此时有 又 解得 【小问3详解】 设当金属棒MN速度为时，其加速度为，电流为，从静止启动到速度为，所用时间为，电路通过电流的电荷量为，则有 根据牛顿第二定律有 由图像的面积可知 对金属棒从静止启动到速度为过程，根据动量定理得 又 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 $$