精品解析：贵州省黔西南州顶兴高级中学2024-2025学年高二下学期第一次月考物理试题

顶兴高级中学春季学期高二年级第一次月考卷 物理 考生注意： 1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。 2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。 3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。 4.本卷命题范围：人教版选择性必修第二册第一章至第三章。 一、选择题（本题共10小题，共43分。在每小题给出的四个选项中，第1∼7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8∼10题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） 1. 关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是（　　） A. 安培力只能做负功，洛伦兹力不做功 B. 洛伦兹力方向一定与磁场方向垂直 C. 安培力的方向可能和磁场方向相同也可能相反 D. 如果带电粒子在某区域不受洛伦兹力，该区域的磁感应强度一定为零 2. 图甲是直流门铃的原理图，闭合开关门铃响。图乙为“自发电”门铃原理图，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列关于两种门铃工作时的说法正确的是（　　） A. 图甲中，闭合开关电流通过电磁铁时端为S极 B. 图甲中，小锤击打铃碗时，电磁铁仍具有磁性 C. 图乙中，松开按钮过程，螺线管端电势比端电势高 D. 图乙中，按住按钮不动，螺线管相当于直流电源对门铃供电 3. 交流发电机由n匝闭合矩形线框组成，线框的总电阻为R。如图所示为线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动时，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像。下列说法正确的是（　　） A. 时刻线框平面与中性面重合 B. 线框的感应电动势最大值为 C. 线框转一周外力所做的功为 D. 从t=0到t=T过程中线框的平均感应电动势为 4. 一长直导线与闭合金属环放在同一竖直面内，如图甲所示，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示（以水平向右为电流的正方向），则在时间内，下列说法正确的是（　　） A. 闭合金属环中始终产生顺时针方向的感应电流 B. 穿过闭合金属环的磁通量先增大后减小 C. 闭合金属环先有收缩的趋势后有扩张的趋势 D. 闭合金属环所受安培力的合力先向下后向上 5. 2024年11月14日，深圳国际家电产品展览会开展，参展产品中南北美洲的绝大多数国家家用电器的额定电压是110V，这类用电器不能直接接到我国220V的照明电路上。如图甲为一台南北美洲的小发电机的结构示意图，内阻r为0.7Ω的线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。外接电表均为理想交流电表，电阻R的阻值为9.3Ω，则（　　） A. 发电机产生电动势的最大值为220V，电动势的有效值为110V B. 电流表的示数为11A，电压表的示数为110V C. 发电机的输出功率为1100W D. 在t=0.02s时，穿过线圈的磁通量变化率为零 6. 如图所示，A和B是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大的线圈，直流电阻与两灯泡的电阻相等。忽略电源内阻，下列说法正确的是（　　） A. 闭合开关S，灯泡A立即变亮，再逐渐变得更亮 B. 闭合开关S，灯泡B立即变亮，然后逐渐熄灭 C. 断开开关S，灯泡A逐渐熄灭 D. 断开开关S，灯泡B闪亮一下，再逐渐熄灭 7. 如图所示，“凹”字形金属线框右侧有一宽度为的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。线框在纸面内自左向右匀速通过磁场区域，时，线框开始进入磁场。设顺时针方向为感应电流的正方向，则线框中感应电流随时间变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 8. 如图所示，用电磁流量计来测量液体的流量（单位时间内流过管道横截面的液体体积），所加匀强磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为。当含有带电粒子的液体流过管道时，测得金属管壁上、两点间的电压为，已知管道直径为，则下列说法正确的是（　　） A. 管壁上点电势高于点 B. 管中液体的流速为 C. 管中液体的流量为 D. 管中液体的流量为 9. 如图所示，理想变压器的原线圈、副线圈匝数比为，电阻，电压表为理想交流电压表，原线圈的交流电压瞬时值表达式为，下列说法正确的是（ ） A. 电压表的示数为 B. 原线圈中的电流有效值为0.2A C. 交流电的频率为 10 Hz D. 电阻R 的电功率为20 W 10. 如图所示，相互平行的两金属板竖直放置，两板之间存在着与金属板垂直的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，两板间距为d。一质量为m，电荷量为q的小球以与左极板成角的初速度斜向右上从孔P射入两板之间。从进入两板之间开始计时，小球刚进入叠加场时恰好做直线运动，t时刻将电场方向改为竖直向上且大小不变，小球恰好打到右极板上的Q点。重力加速度为g，下列说法正确的是（ ） A. 磁感应强度的大小为 B. 小球带负电 C. D. P、Q之间的高度差为 二、实验题（本题共2小题，共15分） 11. 某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中采用了如图甲所示的实验装置。 （1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度d，如图乙所示，d=_______mm。 （2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间Δt内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样的实验设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是（　　） A. 磁通量的变化量 B. 磁通量的变化率 C. 磁通量 （3）得到多组△t与E的数据之后，若以E为纵坐标、 为横坐标作出图像，发现在误差范围内是过原点的倾斜直线，则得出的结论是：在误差允许的范围内___。 （4）其他条件都不变，若换用匝数更多的线圈做实验，根据实验数据作出图像，其斜率_____（选填“增大” “不变”或“减小”）。 12. 在“探究变压器原、副线圈电压比与匝数比的关系”实验中，利用如图所示的可拆变压器能方便地探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系。 （1）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. 微元法 D. 理想实验法 （2）如果把它看成理想变压器，则左右两线圈上的交变电流一定相同的是________。 A. 电压 B. 电流 C. 功率 D. 频率 （3）某次实验中得到实验数据如下表所示，表中、分别为原、副线圈的匝数，、分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析，你的结论是：在误差允许的范围内，____________________。 实验次数 /匝 /匝 /V /V 1 1400 400 12.1 3.42 2 800 400 12.0 5.95 3 200 100 11.9 5.92 （4）原、副线圈上的电压之比是否等于它们的匝数之比呢？发现上述实验数据没有严格遵从这样的规律，分析下列可能的原因，你认为正确的是________。 A. 原、副线圈的电压不同步 B. 变压器线圈中有电流通过时会发热 C. 铁芯在交变磁场的作用下会发热 D. 原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失 三、计算题（本题共3小题，共计42分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 如图所示，线圈abcd的面积是0.04m²，共500匝，线圈的总电阻r=10Ω，外接电阻R=90Ω，匀强磁场的磁感应强度大小B=T，方向垂直纸面向里，从线圈处于与中性面垂直的平面开始计时（取此时电动势为正），当线圈绕垂直磁场的转轴以300r/min的转速匀速旋转时，求：（图中电表均为理想交流电表） （1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈转过s时电动势的瞬时值大小； （3）电路中，电压表和电流表的示数。 14. 如图所示，在真空中有两个宽度相同的区域，宽度均为。在上方区域中存在一个竖直向下的匀强电场，在下方区域中存在一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。一个质量为、电荷量为的带正电的粒子，从电场区域的上边界点由静止释放，粒子刚好无法穿过磁场区域的下边界。忽略粒子的重力影响，重力加速度为。求： （1）匀强电场的电场强度大小； （2）粒子从释放至第一次到达磁场下边界所用的时间。 15. 如图所示，两间距为L的平行光滑金属长导轨固定在水平面上。导轨间有磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直于纸面向里。材质相同的圆柱形金属棒a、b相隔一段距离垂直于导轨平行放置，质量分别为m、4m，长度均为L，a棒的电阻为R，导轨电阻可忽略。最初a棒可自由滑动，b棒被固定在导轨上。现给a棒一个水平向右的初速度，a棒向右减速滑动，当a棒速度减为时，解除b棒的固定，又经足够长时间后，a、b棒间距离不变，且上述过程中a、b棒没有相碰。求： （1）b棒的电阻； （2）a、b棒最终的速度大小； （3）整个过程b棒产生的电热； （4）整个过程a、b棒间距的增加量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 顶兴高级中学春季学期高二年级第一次月考卷 物理 考生注意： 1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。 2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。 3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。 4.本卷命题范围：人教版选择性必修第二册第一章至第三章。 一、选择题（本题共10小题，共43分。在每小题给出的四个选项中，第1∼7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8∼10题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） 1. 关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是（　　） A. 安培力只能做负功，洛伦兹力不做功 B. 洛伦兹力方向一定与磁场方向垂直 C. 安培力的方向可能和磁场方向相同也可能相反 D. 如果带电粒子在某区域不受洛伦兹力，该区域的磁感应强度一定为零 【答案】B 【解析】 【详解】A．安培力可以对载流导体做功（如电动机中做正功，发电机中做负功），而洛伦兹力因始终与速度方向垂直，总不做功。故A错误。 B．洛伦兹力方向始终垂直于速度和磁场所在的平面，必然与磁场方向垂直，故B正确。 C．安培力始终垂直于电流方向和磁场方向，因此不可能与磁场方向相同或相反。故C错误。 D．若粒子速度为零或与磁场平行，即使，洛伦兹力也为零。故D错误。 故选B。 2. 图甲是直流门铃的原理图，闭合开关门铃响。图乙为“自发电”门铃原理图，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列关于两种门铃工作时的说法正确的是（　　） A. 图甲中，闭合开关电流通过电磁铁时端为S极 B. 图甲中，小锤击打铃碗时，电磁铁仍具有磁性 C. 图乙中，松开按钮过程，螺线管端电势比端电势高 D. 图乙中，按住按钮不动，螺线管相当于直流电源对门铃供电 【答案】C 【解析】 【详解】A．电流通过电磁铁时，由安培定则可得，电磁铁有磁性且端为极，选项A错误。 B．电磁铁通电时具有磁性，吸引小锤，断电时没有磁性，放开小锤，小锤击打铃碗时，电路断开，电磁铁没有磁性，选项B错误。 C．松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从端流入，从端流出，螺线管充当电源，则端电势较高，选项C正确。 D．按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，螺线管不会产生感应电动势，选项D错误。 故选C。 3. 交流发电机由n匝闭合矩形线框组成，线框的总电阻为R。如图所示为线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动时，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像。下列说法正确的是（　　） A. 时刻线框平面与中性面重合 B. 线框的感应电动势最大值为 C. 线框转一周外力所做的功为 D. 从t=0到t=T过程中线框的平均感应电动势为 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图像可知，时刻穿过线圈的磁通量为零，线框处于与中性面垂直的平面，故A错误； B．线框的感应电动势最大值为 故B错误； C．线框的感应电动势有效值为 根据功能关系可知，线框转一周外力所做的功为 故C正确； D．从到过程中，线框的平均感应电动势为零，故D错误。 故选C。 4. 一长直导线与闭合金属环放在同一竖直面内，如图甲所示，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示（以水平向右为电流的正方向），则在时间内，下列说法正确的是（　　） A. 闭合金属环中始终产生顺时针方向的感应电流 B. 穿过闭合金属环的磁通量先增大后减小 C. 闭合金属环先有收缩的趋势后有扩张的趋势 D. 闭合金属环所受安培力的合力先向下后向上 【答案】A 【解析】 【详解】A．由楞次定律可以判断在时间内，闭合金属环中始终产生顺时针方向的感应电流，故A正确； B．长直导线中的电流先减小后增大，所以穿过闭合金属环的磁通量先减小后增大，故B错误； C．穿过闭合金属环的磁通量先减小后增大，由楞次定律知闭合金属环先有扩张的趋势后有收缩的趋势，故C错误； D．由楞次定律、左手定则判断闭合金属环受安培力的合力方向先向上后向下，故D错误。 故选A。 5. 2024年11月14日，深圳国际家电产品展览会开展，参展产品中南北美洲的绝大多数国家家用电器的额定电压是110V，这类用电器不能直接接到我国220V的照明电路上。如图甲为一台南北美洲的小发电机的结构示意图，内阻r为0.7Ω的线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。外接电表均为理想交流电表，电阻R的阻值为9.3Ω，则（　　） A. 发电机产生电动势的最大值为220V，电动势的有效值为110V B. 电流表的示数为11A，电压表的示数为110V C. 发电机的输出功率为1100W D. 在t=0.02s时，穿过线圈的磁通量变化率为零 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题图乙可知，发电机产生电动势的最大值 电动势的有效值 选项A错误； B．电流表的示数为 电压表测量的是电阻两端的电压，则电压表示数为 选项B错误； C．发电机的输出功率 选项C错误； D．在时刻，由题图乙可知此时的电动势为零，感应电动势与磁通量的变化率成正比，该时刻穿过线圈的磁通量变化率为零，选项D正确。 故选D。 6. 如图所示，A和B是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大的线圈，直流电阻与两灯泡的电阻相等。忽略电源内阻，下列说法正确的是（　　） A. 闭合开关S，灯泡A立即变亮，再逐渐变得更亮 B. 闭合开关S，灯泡B立即变亮，然后逐渐熄灭 C. 断开开关S，灯泡A逐渐熄灭 D. 断开开关S，灯泡B闪亮一下，再逐渐熄灭 【答案】A 【解析】 【详解】AB．闭合开关S，由于线圈的自感，线圈中的电流由0逐渐增大至稳定值，灯泡A、B同时变亮，随后A的亮度逐渐变大，B逐渐变暗，但不会熄灭，A正确，B错误； CD．断开开关S，线圈与灯泡B构成新的回路，由于线圈的自感，线圈中的电流在新回路中由原来的稳定值逐渐减为0，即A立即熄灭，B逐渐变暗直至熄灭，由于线圈中原来的电流与灯泡B中相同，故灯泡B不会闪亮，CD错误。 故选A。 7. 如图所示，“凹”字形金属线框右侧有一宽度为的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。线框在纸面内自左向右匀速通过磁场区域，时，线框开始进入磁场。设顺时针方向为感应电流的正方向，则线框中感应电流随时间变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设运动的速度为，线框总电阻为，线框进入磁场时，只有最右侧的两个短边切割磁感线，感应电流的方向为逆时针，大小为 线框进入磁场时，金属线框切割磁感线的有效长度为，感应电流方向为逆时针，大小为 线框离开磁场时，金属线框切割磁感线的有效长度为，从左侧长边进入磁场，至右侧的中间短边离开磁场，感应电流方向为顺时针，大小为 线框离开磁场时，金属线框切割磁感线的有效长度为，从右侧中间短边离开磁场，至左侧长边离开磁场，感应电流方向为顺时针，大小为。 故选A。 8. 如图所示，用电磁流量计来测量液体的流量（单位时间内流过管道横截面的液体体积），所加匀强磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为。当含有带电粒子的液体流过管道时，测得金属管壁上、两点间的电压为，已知管道直径为，则下列说法正确的是（　　） A. 管壁上点电势高于点 B. 管中液体的流速为 C. 管中液体的流量为 D. 管中液体的流量为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，正电荷受向下的洛伦兹力，打在处，所以点的电势高于点，A正确； B．稳定时电荷受力平衡，根据平衡条件得 解得，B错误； CD．流量，C错误，D正确。 故选AD。 9. 如图所示，理想变压器的原线圈、副线圈匝数比为，电阻，电压表为理想交流电压表，原线圈的交流电压瞬时值表达式为，下列说法正确的是（ ） A. 电压表的示数为 B. 原线圈中的电流有效值为0.2A C. 交流电的频率为 10 Hz D. 电阻R 的电功率为20 W 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由可知，原线圈两端电压最大值为 则有效值为 根据电压与匝数比的关系，则有 解得副线圈两端的电压有效值为 因电压表显示的示数是有效值，故电压表的示数为20 V，A错误； B．副线圈的电流 根据 代入数据解得 B正确； C．根据 解得5 Hz C错误； D．根据电功率公式有 D正确。 故选BD。 10. 如图所示，相互平行的两金属板竖直放置，两板之间存在着与金属板垂直的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，两板间距为d。一质量为m，电荷量为q的小球以与左极板成角的初速度斜向右上从孔P射入两板之间。从进入两板之间开始计时，小球刚进入叠加场时恰好做直线运动，t时刻将电场方向改为竖直向上且大小不变，小球恰好打到右极板上的Q点。重力加速度为g，下列说法正确的是（ ） A. 磁感应强度的大小为 B. 小球带负电 C. D. P、Q之间的高度差为 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．小球刚进入磁场时恰好做直线运动，则小球受力平衡，对小球进行受力分析，如图甲所示 可知小球带正电，由 解得 由于初速度和左极板夹角为，可知电场力等于重力，故A正确，B错误； C．由于小球恰好打在右极板的Q点，小球后续的运动轨迹如图乙所示 PM段小球做匀速直线运动，MQ段由于电场方向改为竖直向上，则电场力和重力平衡，小球只受洛伦兹力做匀速圆周运动，由几何关系可知圆心角O为，由圆周运动的半径公式可得 由几何关系可得 解得 故C错误； D．P、Q的高度差 故D正确。 故选AD。 二、实验题（本题共2小题，共15分） 11. 某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中采用了如图甲所示的实验装置。 （1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度d，如图乙所示，d=_______mm。 （2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间Δt内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样的实验设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是（　　） A. 磁通量的变化量 B. 磁通量的变化率 C. 磁通量 （3）得到多组△t与E的数据之后，若以E为纵坐标、 为横坐标作出图像，发现在误差范围内是过原点的倾斜直线，则得出的结论是：在误差允许的范围内___。 （4）其他条件都不变，若换用匝数更多的线圈做实验，根据实验数据作出图像，其斜率_____（选填“增大” “不变”或“减小”）。 【答案】（1）5.661##5.662##5.663 （2）A （3）感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）。 （4）增大 【解析】 【小问1详解】 用螺旋测微器测量挡光片的宽度d=5.5mm+0.01mm×16.2=5.662mm 【小问2详解】 小车以不同速度靠近螺线管的过程中，磁铁与线圈之间的相对位置的改变量一样，穿过线圈的磁通量的变化量相同，故A正确，BC错误。 故选A。 【小问3详解】 根据 线圈匝数和磁通量变化量一定，若发现在误差范围内是过原点的倾斜直线，则得出的结论是：在误差允许的范围内，感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）。 【小问4详解】 根据 其他条件都不变，若换用匝数更多的线圈做实验，根据实验数据作出图像，其斜率变大。 12. 在“探究变压器原、副线圈电压比与匝数比的关系”实验中，利用如图所示的可拆变压器能方便地探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系。 （1）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. 微元法 D. 理想实验法 （2）如果把它看成理想变压器，则左右两线圈上的交变电流一定相同的是________。 A. 电压 B. 电流 C. 功率 D. 频率 （3）某次实验中得到实验数据如下表所示，表中、分别为原、副线圈的匝数，、分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析，你的结论是：在误差允许的范围内，____________________。 实验次数 /匝 /匝 /V /V 1 1400 400 12.1 3.42 2 800 400 12.0 5.95 3 200 100 11.9 5.92 （4）原、副线圈上的电压之比是否等于它们的匝数之比呢？发现上述实验数据没有严格遵从这样的规律，分析下列可能的原因，你认为正确的是________。 A. 原、副线圈的电压不同步 B. 变压器线圈中有电流通过时会发热 C. 铁芯在交变磁场的作用下会发热 D. 原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失 【答案】（1）A （2）CD （3） （4）BCD 【解析】 【小问1详解】 当一个物理量与多个物理量相关时，应采用控制变量法，探究该物理量与某一个量的关系，如本实验中，保持原线圈输入的电压U1一定，探究副线圈输出的电压U2和匝数n1、n2的关系。 故选A。 【小问2详解】 由理想变压器原理可知，理想变压器原副线圈两端的交变电流功率、频率不变，通过副线圈的电流和副线圈两端电压与变压器原、副线圈的匝数比有关。 故选CD。 【小问3详解】 通过分析表中数据可得结论，在误差允许的范围内，原副线圈的电压比与匝数比相等，即 【小问4详解】 变压器并非理想变压器，能量损失主要来源于三个方面，分别是绕制线圈的铜导线发热损耗（俗称铜损）、铁芯中的涡流发热损耗（俗称铁损）、铁芯对磁场的约束不严密损耗（俗称磁损）。 故选BCD。 三、计算题（本题共3小题，共计42分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 如图所示，线圈abcd的面积是0.04m²，共500匝，线圈的总电阻r=10Ω，外接电阻R=90Ω，匀强磁场的磁感应强度大小B=T，方向垂直纸面向里，从线圈处于与中性面垂直的平面开始计时（取此时电动势为正），当线圈绕垂直磁场的转轴以300r/min的转速匀速旋转时，求：（图中电表均为理想交流电表） （1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈转过s时电动势的瞬时值大小； （3）电路中，电压表和电流表的示数。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据题意，转速为 故频率为 角速度为 感应电动势的最大值为 因为从与中性面垂直的平面开始计时，所以感应电动势按余弦规律变化，有 【小问2详解】 当时，代入表达式可得 【小问3详解】 感应电动势的有效值为 电流表示数 电压表示数 14. 如图所示，在真空中有两个宽度相同的区域，宽度均为。在上方区域中存在一个竖直向下的匀强电场，在下方区域中存在一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。一个质量为、电荷量为的带正电的粒子，从电场区域的上边界点由静止释放，粒子刚好无法穿过磁场区域的下边界。忽略粒子的重力影响，重力加速度为。求： （1）匀强电场的电场强度大小； （2）粒子从释放至第一次到达磁场下边界所用的时间。 【答案】（1） （2） 【解析】 【详解】（1）粒子在电场中的运动过程由动能定理得 在磁场中有 由题意知运动的半径 联立解得 （2）粒子在电场中做匀加速直线运动 解得 在磁场中的运动有 粒子运动的总时间 15. 如图所示，两间距为L的平行光滑金属长导轨固定在水平面上。导轨间有磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直于纸面向里。材质相同的圆柱形金属棒a、b相隔一段距离垂直于导轨平行放置，质量分别为m、4m，长度均为L，a棒的电阻为R，导轨电阻可忽略。最初a棒可自由滑动，b棒被固定在导轨上。现给a棒一个水平向右的初速度，a棒向右减速滑动，当a棒速度减为时，解除b棒的固定，又经足够长时间后，a、b棒间距离不变，且上述过程中a、b棒没有相碰。求： （1）b棒的电阻； （2）a、b棒最终的速度大小； （3）整个过程b棒产生的电热； （4）整个过程a、b棒间距的增加量。 【答案】（1） （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 材料相同的a棒和b棒质量分别为m、4m，长度均为L，a棒的电阻为R，根据 可知，b棒的横截面积为a棒的4倍，根据电阻定律 可知b棒的电阻为 【小问2详解】 b棒解除固定后，a、b棒系统动量守恒，有 解得 【小问3详解】 由能量守恒得整个过程中产生的总热量 b棒产生的热量 【小问4详解】 整个过程对a棒由动量定理有 则有 解得 又 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $