天津市第一百中学2025-2026学年高二下学期诊断物理试卷（一）

**基本信息** 聚焦电磁学与振动模块，融合电动汽车制动、无线闪充等科技情境，通过实验探究与综合计算，梯度化考查物理观念与科学思维，适配高二诊断需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/21|电磁现象、简谐运动图像|结合电磁驱动（铝框转动）、单摆振动图像分析| |多选题|5/19|变压器、受迫振动|以无线充电互感原理、共振曲线考查科学推理| |实验题|2/12|单摆测重力加速度|通过摆长误差分析、T²-L图像斜率深化科学探究| |计算题|3/48|电磁感应、交变电流|综合动量定理（金属棒上滑时间）、能量守恒（焦耳热计算）|

2025-2026学年天津市第一百中学高二（下）诊断物理试卷（一） 一、单选题：本大题共7小题，共21分。 1.下列关于电磁现象的说法中，正确的是(    ) A. 图甲中，转动蹄形磁铁时，原来静止的铝框不会随磁铁转动 B. 图乙中，金属线圈对条形磁铁的振动没有影响 C. 图丙中，两个相同的小磁体由静止穿过等长的铝管和塑料管所用时间相等 D. 图丁中，线圈通入高频交流电时，金属内部形成涡流产生大量热量使其熔化 2.在如图a、b所示电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯S的电阻，接通开关K，使电路达到稳定，灯泡S发光，则(    ) A. 在电路a中，闭合K时，S将立即变亮发光 B. 在电路a中，断开K后，S将先变得更亮，后才变暗 C. 在电路b中，闭合K时，S将逐渐变亮发光 D. 在电路b中，断开K后，S将先变得更亮，然后渐暗 3.一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈的匝数，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示。由图可知(    ) A. 线圈从与中性面垂直的位置开始转动 B. 线圈转动的角速度大小为 C. 线圈产生的感应电动势的峰值为 D. 线圈产生的感应电动势的表达式为 4.如图所示为一质点做简谐运动的位移与时间关系图像。根据图像，下列表述正确的是(    ) A. 质点的振幅为4cm B. 质点的位移随时间变化的表达式为 C. 时，质点的速度和加速度方向相同 D. 从到的时间内，质点运动的路程为6cm 5.如图所示为同一地点的两个单摆甲、乙的振动图象，下列说法正确的是(    ) A. 甲单摆的摆长大于乙单摆的摆长 B. 甲摆的机械能比乙摆的大 C. 在时有正向最大加速度的是乙摆 D. 由图象可以求出当地的重力加速度 6.如图所示，一个质点在A、B之间做简谐运动，O点为平衡位置，M、N分别是AO、OB的中点。若从质点经过N点开始计时，经过2s首次到达B点。下列说法正确的是(    ) A. 质点经过M、N两点时的加速度方向一定相反 B. 质点经过M、N两点时的速度方向一定相反 C. 质点做简谐运动的周期可能为8s D. 质点做简谐运动的周期可能为3s 7.电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。制动时车轮转动带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生交变电流。若时磁场方向恰与线圈平面垂直，磁极位置如图甲所示，磁极匀速转动，线圈中的电动势随时间变化的关系如图乙所示。将两磁极间的磁场近似视为匀强磁场，下列说法正确的是(    ) A. 时线圈中磁通量为0，磁通量变化率最大 B. 时线圈中电流方向由P指向Q C. 过程，线圈中的平均感应电动势大小为 D. 线圈中的电动势瞬时值表达式为 二、多选题：本大题共5小题，共19分。 8.我国某品牌手机实现40W无线闪充，最快56分钟可充满等效4000mAh电池电量，能实现“充电5分钟，通话1小时”。已知，无线充电座内的发射线圈的输入电压为220V时，该手机内的接收线圈的感应电动势为9V，若不考虑线圈的电阻和充电过程中各种能量的损失，下列说法正确的是(    ) A. 无线充电的原理是互感现象 B. 发射线圈和接收线圈内的电流频率相同 C. 发射线圈和接收线圈的匝数比为9：220 D. 无线闪充时，接收线圈中电流最大值为 9.有一摆长为L的单摆，悬点正下方某处有一小钉，当摆球经过平衡位置时，摆线上部被小钉挡住，使摆长发生变化。现使摆球做小幅度摆动，摆球从一边最高点摆到另一端最高点过程的闪光照片如图所示悬点和小钉未被摄入，P点为摆动的最低点，已知每相邻两次闪光的时间间隔相等，由此可知(    ) A. P点左方为摆线碰到钉子后的摆动 B. P点右方为摆线碰到钉子后的摆动 C. 小钉与悬点的距离为 D. 每相邻两次闪光的时间间隔为 10.如图所示为两个单摆的受迫振动的共振曲线，则下列说法正确的是(    ) A. 若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线 B. 若两个受迫振动是在地球上同一地点进行，则两个摆长之比：：4 C. 图线Ⅱ若表示是在月球上完成的，则该单摆摆长约为1m D. 若摆长均为1m，则图线Ⅰ表示是在地面上完成的 11.如图所示，理想变压器原线圈接入交流电源，电源电压保持不变。副线圈电路中、为定值电阻，R是滑动变阻器，和是交流电压表，示数分别用和表示；和是交流电流表，示数分别用和表示；电表均为理想电表，则在滑片P向下滑动过程中，下列说法正确的是(    ) A. 和均保持不变 B. 增大，变小 C. 电源的输出功率变小 D. 通过滑动变阻器R的电流变大 12.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，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100Hz B. 升压变压器的原、副线圈的匝数比：：10 C. 若增加用电器，则输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 D. 若增加用电器，升压变压器的输出电压增大 三、实验题：本大题共2小题，共12分。 13.某同学在用单摆测量重力加速度的实验中，先测得摆线长为，摆球直径为，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间。 该单摆摆长为        cm； 如果他测得的g值偏小，可能的原因是        ； A.测摆线长时读数有误，使摆长测量值偏大 B.摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使周期测量值变大了 C.开始计时时，秒表过迟按下 D.实验中误将49次全振动次数记为50次 为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期T，从而得出几组对应的l与T的数据，然后建立以l为横坐标、为纵坐标的直角坐标系，根据数据描点并连成直线，如图所示，求得该直线的斜率为k，则重力加速度        。用k表示 14.某同学在“用单摆测重力加速度”的实验中进行了如下的操作： 以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有        填字母。 A.为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相对平衡位置时有较大的偏角 B.摆球尽量选择质量较大、体积较小 C.摆线要选择较轻、无伸缩性，并且适当长一些 测量出多组周期T、摆长L数值后，画出图象如图丙，造成图线不过坐标原点的原因可能是        ； A.摆球的振幅过小 B.将计为摆长L C.将计为摆长L D.摆球质量过大 该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度，他采用的方法是：先测出一摆线较长的单摆的振动周期，然后把摆线缩短适当的长度，再测出其振动周期，用该同学测出的物理量表示重力加速度为        。 四、计算题：本大题共3小题，共48分。 15.如图所示，正方形线圈abcd绕对称轴在匀强磁场中匀速转动，角速度为，已知，匝数，磁感应强度，图示位置线圈平面与磁感线平行，闭合回路中线圈的电阻，外电阻，求： 线圈转动过程中感应电动势的最大值； 从图示位置开始计时，写出感应电流的瞬时表达式； 交流电压表的示数。 16.如图，两足够长平行光滑金属导轨MN、PQ被倾斜固定放置，与水平面间夹角为，导轨间距离为L，导轨电阻不计，导轨下端接一阻值为R的定值电阻。导轨所在平面区域存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在导轨上放置一质量为m、电阻为r的金属棒ab，长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。重力加速度为g，不计空气阻力，忽略回路中的电流对原磁场的影响。 由静止释放金属棒，求金属棒速度为v时a、b间的电压； 由静止释放金属棒，求金属棒下落的最大速度大小； 如果给金属棒一沿导轨平面向上的初速度，金属棒上滑的最大距离为s，则其上滑的时间是多少？金属棒上滑过程中电阻R上产生的热量是多少？ 17.如图1所示，某单匝矩形导线框abcd，其，，质量为m，电阻为R；从bc边距离匀强磁场的上边界为处线框开始自由下落，线框从起始位置到穿过磁场过程中的图像如图2所示，图中两斜线斜率相等。已知磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，下落过程中bc边始终与磁场边界平行，重力加速度为g，不计空气阻力，求： 线框bc边刚进入磁场时加速度大小； 整个运动过程中线框产生的焦耳热； 线框从进入磁场到完全离开磁场所需要的时间。 答案和解析 1.【答案】D  【解析】解：当摇动手柄使得蹄形磁铁转动时，根据电磁驱动原理可知，铝框会同方向转动，故A错误； B.振动的条形磁铁在金属线圈中产生感应电流，根据楞次定律可知感应电流对磁铁的相对运动有阻碍作用，使条形磁铁快速停下来，这是利用了电磁阻尼规律，故B错误； C.穿过铝管的小磁体，由于磁体在铝管中运动的过程中，铝管中会产生感应电流，则小磁体受到重力和向上的电磁阻尼作用，小磁体在铝管中运动的加速度小于重力加速度，穿过塑料管的小磁体，只受重力作用，做的是自由落体运动。所以小磁体在塑料管中的运动时间小于在铝管中的运动时间，故C错误； D.真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，由于电磁感应会在金属内部产生很大的涡流使金属产生大量热量使炉内金属熔化，从而冶炼金属，故D正确。 故选：D。 根据电磁驱动原理分析；根据电磁阻尼原理分析；穿过铝管的小磁铁要受到电磁阻力的作用；金属内部产生很大的涡流使金属产生大量热量使炉内金属熔化。 本题考查了对电磁驱动、电磁阻尼、涡流的应用等知识的认识，容易题。 2.【答案】D  【解析】解：在电路a中，闭合K时，由于L的阻碍作用，S慢慢变亮。故A错误； B.在电路a中，断开K后，由于L的阻碍作用，S慢慢变暗，不会出现闪亮现象。故B错误； C.在电路b中，闭合K时，灯泡S与电阻R串联接入电路，则其立即变亮。故C错误； D.在电路b中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比线圈的电流小。断开K后，由于L的阻碍作 用，导致灯泡S变的更亮，然后逐渐变暗。故D正确。 故选：D。 在电路a中，闭合K时，由于L的阻碍作用，S慢慢变亮。在电路a中，断开K后，由于L的阻碍作用，S慢慢变暗，不会出现闪亮现象。在电路b中，闭合K时，灯泡S与电阻R串联接入电路，则其立即变亮。断开K后，由于L的阻碍作用，导致灯泡S变的更亮，然后逐渐变暗。 本题考查含自感线圈的电路小灯泡能否闪亮的原因，只有断开后流过灯泡的电流比之前大，灯泡才会闪亮。 3.【答案】C  【解析】解：A、时，磁通量达到最大值，表明线圈初始位置处于中性面，故A错误； B、由图像可知周期，根据角速度公式，解得：，故B错误； C、感应电动势的峰值，代入数据解得：，故C正确； D、线圈从中性面开始转动，其感应电动势的瞬时表达式为正弦函数，即，故D错误； 故选：C。 从磁通量随时间变化的图像可知，时刻磁通量最大，此时线圈平面处于中性面位置，因此线圈的转动并非从与中性面垂直的位置开始。图像中相邻峰值的时间间隔为周期，可据此计算角速度。感应电动势的峰值由磁通量最大值、线圈匝数和角速度共同决定，需利用这些已知量进行推导。感应电动势的瞬时表达式形式取决于初始位置，从中性面开始转动时应为正弦函数，其峰值和角速度需与前述计算结果一致。 本题以矩形线圈在匀强磁场中转动为背景，考查交变电流的产生原理及其图像分析。题目涉及磁通量变化图像、中性面概念、角速度与周期的关系、感应电动势峰值计算以及瞬时表达式书写，属于中等难度。解答本题需要学生准确解读磁通量-时间图像，明确图像中最大值、零值及周期对应的物理意义，并能熟练运用等核心公式进行定量计算。题目计算量适中，重点考查了学生从图像中提取信息的能力、对交变电流产生过程的理解深度以及公式的灵活应用能力。 4.【答案】B  【解析】解：A、由图像可知，该简谐运动的振幅为2cm，故A错误； C、由图像可知，当时，质点向y轴负方向减速运动，即速度与加速度方向相反，故C错误； B、由图像可知，周期，则圆频率，初相位，故质点的位移随时间变化的表达式为，故B正确； D、根据质点的位移表达式可知，当时，当时，故从到的时间内质点的路程为，故D错误。 故选：B。 该题基于简谐运动位移图像，需从图像中直接读取振幅、周期等关键信息。振幅为图像纵坐标最大值，由图像可知振幅为2cm。B选项需结合图像确定周期并计算角频率，同时根据初始时刻位移确定初相位，从而写出位移表达式。C选项需分析特定时刻质点的运动状态，判断速度与加速度方向是否相同。D选项需计算给定时间间隔内质点的实际路程，注意质点可能经过平衡位置或最大位移处，路程不等于位移大小。 本题以质点简谐运动的位移-时间图像为背景，综合考查简谐运动的基本概念、振动方程的描述、以及运动过程中速度、加速度方向与位移的关系。题目难度中等，计算量适中，要求学生能够从图像中准确提取振幅、周期等关键信息，并熟练运用圆频率和初相位的判断方法建立振动方程。本题着重考查学生的图像分析能力、物理建模能力以及对简谐运动动力学特征的深刻理解，例如判断特定时刻速度与加速度方向的关系，需要结合质点运动趋势与回复力方向进行分析。选项D关于路程的计算则需要学生注意质点并非总是从平衡位置或最大位移处开始运动，需通过振动方程具体计算位移变化再分析路径长度，这一点具有一定的思维深度和易错性。 5.【答案】C  【解析】解：A、由图看出，两个单摆的周期相同，同一地点g相同，由单摆的周期公式得知，甲、乙两单摆的摆长L相等，故A错误； B、由图可知，甲摆的振幅为10cm，乙摆的振幅为7cm，由于两摆的质量未知，无法比较机械能的大小，故B错误； C、在时，乙摆具有最大负向位移，由，乙摆具有正向最大加速度，故C正确； D、由单摆的周期公式得，由于不知道单摆的摆长，所以不能求得重力加速度，故D错误。 故选：C。 由图读出两单摆的周期，由单摆的周期公式分析摆长关系．由位移的最大值读出振幅．由于两摆的质量未知，无法比较机械能的大小．根据加速度与位移方向相反，确定加速度的方向． 本题只要掌握单摆的周期公式、加速度的特点等等，就能正确解答．由振动图象读出振幅、周期是基本功，要熟练掌握． 6.【答案】A  【解析】解：A、质点经过M、N两点时的加速度方向均指向平衡位置O点，因此这两点的加速度方向相反，故A正确； B、质点经过M、N两点时的速度方向可能相同，也可能不同，故B错误； CD、由于N点是OB的位移中点，从N点向右运动至B点对应的相位角为，根据，解得从N点向右首次到达B点的时间为，则； 质点从N点向左运动首次到达B点所用时间为，则，故CD错误。 故选：A。 质点做简谐运动，平衡位置在O点，M和N分别位于AO和OB的中点。从质点经过N点开始计时，经过2秒首次到达B点。需分析质点在M和N两点的加速度与速度方向，并确定可能的运动周期。加速度方向始终指向平衡位置，因此M和N两点的加速度方向相反。速度方向取决于质点经过该点时的运动方向，从N点出发到B点的过程可能存在两种运动情形：一种是从N点直接向右运动至B点，对应的时间关系可推导周期；另一种是质点从N点先向左经过O点再折返至B点，对应另一种周期计算。根据简谐运动的对称性及时间与相位的比例关系，可得出周期可能的取值。 本题以简谐运动为背景，重点考查学生对简谐运动基本特征的理解，特别是加速度、速度方向与位置的关系，以及对时间与相位关系的分析能力。题目通过设置从特定点N开始计时并首次到达B点的条件，巧妙地将运动方向的可能性融入周期求解中，有效检验了学生思维的全面性。计算量适中，但需要学生清晰把握简谐运动的对称性及不同运动路径对应的时间关系，避免因忽略质点从N点向左运动也可能首次到达B点这一情况而误判周期。 7.【答案】C  【解析】解：时线圈中磁通量最大，磁通量变化率为零，故A错误； B.根据右手定则，时线圈中电流方向由Q指向P，故B错误； C.过程，根据法拉第电磁感应定律得线圈中的平均感应电动势大小为 故C正确； D.线圈中的电动势瞬时值表达式为 故D错误。 故选：C。 时线圈中磁通量最大；根据右手定则判断；根据法拉第电磁感应定律计算；根据瞬时值和最大值的关系以及开始位置写出瞬时值表达式。 本题考查了中性面、电动势的平均值的计算方法，瞬时值的表达式以及右手定则的应用。 8.【答案】AB  【解析】解：根据电磁感应原理可知，无线充电的原理是互感现象，此时发射线圈和接收线圈内的电流频率相同，故AB正确； C.根据线圈匝数与电压的关系可知发射线圈和接收线圈的匝数比为 故C错误； D.最快56分钟可充满等效4000mAh电池电量，根据电流的定义式可知有效值为 最大值为 故D错误； 故选：AB。 根据电磁感应原理分析AB，结合变压器电压之比等于线圈匝数之比可求出发射线圈、接收线圈匝数比；根据电流的定义式及有效值解得D。 本题主要考查了变压器，明确线变压器原副线圈两端的电压与线圈的匝数成正比。 9.【答案】AD  【解析】解：AB、每相邻两次闪光的时间间隔相等，可知P点左方单摆的周期小于右方单摆的周期，根据单摆周期公式，可知P点左方单摆的摆长较短，可知P点左方为摆线碰到钉子后的摆动，故A正确，B错误； CD、假设相邻两次闪光的时间间隔为t，在P点左方运动的摆长设为，在P点右方运动的摆长设为，则根据单摆周期公式得， 所以 故钉与悬点的距离为 解得，故C错误，D正确。 故选：AD。 先根据单摆周期与摆长的关系，明确摆长越短，周期越小、相同时间内摆动的时间间隔占比越大；再结合闪光照片中P点左右两侧的闪光次数，判断哪一侧是碰钉后的短摆长摆动；接着根据两侧的时间比例，结合单摆周期公式，推导出碰钉后的摆长，进而算出小钉与悬点的距离；最后结合完整摆动的总时间，求出相邻两次闪光的时间间隔，逐一验证各选项。 这道题以带钉子的单摆为情境，结合闪光照片的时间间隔特点，综合考查单摆周期与摆长的关系、周期公式的应用，既需要学生理解摆长变化对周期的影响，又要能通过闪光次数分析时间分配，逻辑层次清晰，能有效检验学生对单摆核心规律的掌握与图像信息的分析能力，是一道区分度较好的经典选择题。 10.【答案】ABC  【解析】解：图线中振幅最大处对应的频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等，从图线上可以看出，两摆的固有频率， 当两摆在月球和地球上分别做受迫振动且摆长相等时，根据公式 可知，g越大，f越大，所以 又因为 因此可推知图线I表示月球上单摆的共振曲线，故A正确； B.若在地球上同一地点进行两次受迫振动，g相同，摆长长的，且有 根据公式，可得两个摆长之比：：4，故B正确； ，若图线Ⅱ表示是在地面上完成的，根据， 可计算出约为1m，故C正确，D错误。 故选：ABC。 根据共振曲线峰值得单摆固有频率，结合单摆频率公式分析g、L对频率的影响。 学生易混淆频率与摆长、重力加速度的正反比关系，且常误将月球重力加速度按地球值计算。 11.【答案】BD  【解析】解：由理想变压器可得原线圈两端的电压，故保持不变；设副线圈两端的电压为，则有 可得保持不变，滑片P向下滑动，则R电阻减小，则负载总电阻减小，由 可得副线圈总电流增大，则由 可得示数变小，故A错误； 由 可得变小，由 可得增大，则电源的输出功率为增大，故B正确，C错误； D.通过滑动变阻器R的电流为 因为增大，变小，则增大，故D正确。 故选：BD。 由理想变压器的原、副线圈两端的电压与匝数成正比，变压器的原、副线圈中的电流与匝数成反比，及负载电路的变化确定。 本题考查理想变压器的原、副线圈两端的电压与匝数成正比，变压器的原、副线圈中的电流与匝数成反比，及载电路的动态分析。 12.【答案】BC  【解析】解：变压器不改变交流电的频率，则用户得到的交流电频率为，故A错误； B.发电机输出电压的有效值为 升压变压器原线圈电流为 根据 解得输电电流为 升压变压器原、副线圈的匝数比为，故B正确； 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，则不变，输电线上损耗的功率占总功率的比例增大，故C正确，D错误。 故选：BC。 变压器不改变交流电的频率，据此计算即可；根据和分别计算出变压器的输入电流和输出电流，然后根据变流比计算；变压器的输出电压与用电器的多少无关；根据损失功率和输送功率的比值分析即可。 掌握变压器的变压比和变流比是解题的基础，知道输出电压是由输入电压和匝数比决定的。 13.【答案】 B   【解析】解：摆长 、根据知，测摆线长时摆线拉得过紧，导致摆长偏大，重力加速度偏大，故A错误； B、摆线上端悬点末固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了，摆动的过程中，摆长变短，根据知，重力加速度偏小，故B正确； C、开始计时时，秒表过迟按下，导致周期变小，根据知，重力加速度偏大，故C错误； D、实验中误将49次全振动记为50次，导致周期变小，根据知，重力加速度偏大，故D错误； 故选：B； 根据，知，图线的斜率 所以 故答案为：；；。 摆长等于摆线的长度加上摆球的半径； 根据判断g值偏小的原因； 根据求出重力加速度的大小。 本题主要考查了单摆测量重力加速度的实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合单摆的周期公式和图线的物理意义完成分析。 14.【答案】BC B   【解析】解：为了保证单摆做简谐运动，摆角不大于，故A错误； B.为了减小空气阻力的影响，摆球尽量选择质量较大、体积较小的，故B正确； C.根据单摆模型，摆线要选择较轻、无伸缩性，并且适当长一些的细线，故C正确。 故选：BC。 题图图线不通过坐标原点，将图线向右平移1cm就会通过坐标原点，故相同的周期下，摆长偏小1cm，可能是测摆长时漏掉了摆球的半径，故ACD错误，B正确； 故选：B。 根据题意，由单摆周期公式 可得 联立可得 故答案为：；； 从保证单摆做简谐运动的条件分析作答； B.从减小空气阻力影响的角度分析作答； C.根据单摆模型分析作答； 根据题图分析图像不过坐标原点的原因；根据单摆周期公式求解重力加速度。 本题主要考查单摆测定重力加速度的实验，要明确实验原理，掌握实验的正确操作，掌握单摆周期公式的运用。 15.【答案】线圈转动过程中感应电动势的最大值是400V  从图示位置开始计时，感应电流的瞬时表达式  交流电压表的示数是  【解析】解：根据法拉第电磁感应定律，则有最大值为 代入数据得 感应电动势的瞬时值 由闭合电路欧姆定律 代入数据得 最大值与有效值的关系 又 代入数据得交流电压表的示数 答：线圈转动过程中感应电动势的最大值是400V； 从图示位置开始计时，感应电流的瞬时表达式； 交流电压表的示数是。 先计算线圈的面积，再代入交变电流感应电动势最大值公式求解； 先由电动势最大值和总电阻求出电流最大值，再根据图示位置垂直中性面确定电流瞬时表达式的余弦形式，代入角速度写出表达式； 先计算电动势的有效值，再结合欧姆定律求出电路中电流的有效值，最后计算外电阻R两端的电压有效值，即为电压表的示数。整体点评：本题以线圈在匀强磁场中匀速转动为情境，考查交变电流的核心公式应用，覆盖最大值、瞬时值、有效值的计算，基础性强，能有效巩固交变电流的基础知识。 本题以线圈在匀强磁场中匀速转动为情境，考查交变电流的核心公式应用，覆盖最大值、瞬时值、有效值的计算，基础性强，能有效巩固交变电流的基础知识。 16.【答案】a、b间的电压大小为  金属棒下落的最大速度大小为  上滑的时间是；电阻R上产生的热量是  【解析】解：当金属棒下滑时，电流从a点流出，表明a点电势较高，因此。 金属棒以速度v运动时，产生的感应电动势为。ab之间的电压为，代入E的表达式可得：。 当金属棒达到最大速度时，其沿斜面向下的重力分力与安培力平衡，即。 安培力表达式为，其中电流。将电流表达式代入平衡方程，解得：。 若给金属棒一个沿斜面向上的初速度，在其上滑至最高点的过程中，取沿斜面向上为正方向，根据动量定理有：。 式中，，其中s为上滑的总位移。代入动量定理表达式，解得：。 根据能量守恒定律，金属棒上滑至最大距离时，有，其中Q为整个回路产生的总焦耳热。 电阻R上产生的热量为，联立解得：。 答：、b间的电压大小为。 金属棒下落的最大速度大小为。 上滑的时间是；电阻R上产生的热量是。 金属棒由静止释放后沿导轨下滑，切割磁感线产生感应电动势，形成闭合回路。a、b间电压为路端电压，需根据感应电动势和电阻分配关系确定。金属棒速度为v时，感应电动势与速度成正比，电压为电动势在电阻R上的分压。 金属棒下滑过程中，受重力沿斜面向下的分力和沿斜面向上的安培力作用。当两力平衡时，加速度为零，速度达到最大。最大速度的求解需通过受力平衡条件建立方程，其中安培力表达式涉及感应电流，而感应电流由金属棒切割磁感线的速度决定。 金属棒获得初速度后沿斜面向上运动，受重力分力和安培力作用做减速运动直至停止。求上滑时间需分析运动过程中合力的冲量，运用动量定理，安培力的冲量与金属棒的位移相关。求电阻R上产生的热量需运用能量守恒定律，金属棒初动能转化为重力势能和整个回路焦耳热，再根据焦耳热在电阻间的分配关系确定R上的热量。 本题是一道综合性较强的电磁感应与力学、能量结合的典型题目，全面考查了导体棒在倾斜导轨上的运动问题。题目涵盖了电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力公式、平衡条件、动量定理以及能量守恒定律等多个核心知识点，计算量适中，难度中等偏上。第一问直接考查感应电动势和路端电压的计算，属于基础应用。第二问通过分析金属棒达到稳定状态时的受力平衡，求解最大速度，重点考查了学生对动态过程终态的理解和建模能力。第三问是本题的亮点，它并未直接给出常见的匀变速运动条件，而是要求学生运用动量定理结合微元思想来求解变加速运动的时间，并利用能量守恒求解焦耳热，这对学生的逻辑推理能力和公式的灵活应用能力提出了较高要求。其中将安培力的冲量表达为是解题的关键步骤，体现了电磁感应问题中力与能量的综合处理技巧。 17.【答案】线框bc边刚进入磁场时加速度大小为  整个运动过程中线框产生的焦耳热为  线框从进入磁场到完全离开磁场所需要的时间为  【解析】解：线框bc边刚进入磁场时的速度 线框受到重力mg和安培力F，由牛顿第二定律得： 其中 解得： 分析图2可知，线框从进入磁场到离开磁场运动的总路程为2h，此过程中线框中产生焦耳热，设为Q，ad边离开磁场时的速度为v，则由能量守恒定律得 把数据代入解得： 线框从进入磁场到完全离开的时间为t，以重力的方向为正方向，由动量定理得 根据安培力推导式 把数据代入解得： 答：线框bc边刚进入磁场时加速度大小为； 整个运动过程中线框产生的焦耳热为； 线框从进入磁场到完全离开磁场所需要的时间为。 根据运动学公式求出线框bc边刚进入磁场时的速度，结合牛顿第二定律和安培力表达式求线框bc边刚进入磁场时加速度大小； 由能量守恒定律求整个运动过程中线框产生的焦耳热； 由动量定理和安培力公式求线框从进入磁场到完全离开磁场所需要的时间。 此题是电磁感应与力学、电路、磁场等知识的综合应用，关键要理清线框的运动情况以及能量转化情况，熟练运用动量定理求出线框通过磁场的时间。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $