江苏南通市通州高级中学2025-2026学年高二下学期第一次阶段性测试物理试卷

**基本信息** 以风能发电、新能源汽车充电桩等科技情境为载体，覆盖电磁学与热学核心知识，通过基础概念辨析、实验探究及综合问题解决，考查物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|11题44分|电磁波性质、分子动理论、变压器原理|结合γ射线探测等实际应用，辨析易混概念| |实验题|1题15分|油膜法估测分子大小|设置误差分析选项，考查科学探究能力| |解答题|4题41分|电磁振荡、导体棒切割磁感线、多变压器电路|以充电桩供电为情境，综合考查能量转化与电路分析|

江苏省通州高级中学2025-2026学年度 第二学期高二第一次阶段性测试物理试卷 命题人： 一、单选题（本大题共11小题，每题4分，总计44分） 1．下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．γ射线波长比X射线长，可用于探测金属构件内部的缺陷 B．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场 C．无线电波的接收过程中，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐 D．频率越高的电磁波，在真空中传播的速度越大 2．关于分子动理论的基本观点和实验依据，下列说法正确的是（　　） A．－2℃时水已经结为冰，部分水分子已经停止了热运动 B．沸水中的胡椒粉不断翻滚，说明温度越高布朗运动越激烈 C．分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小 D．水很难被压缩，是因为压缩时分子间距离变小，相邻分子间只有斥力，没有引力 3．如图为氧气分子在不同温度下的速率分布图像，图中实线1、2对应的温度分别为、。下列说法正确的是（　　） A． B．在两个不同温度下，某一速率区间的分子数占总分子数的比可能相同 C．将、温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布图像与横轴围成的面积为曲线1和曲线2下方的面积之和 D．将、温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布图像的“波峰”将在2曲线“波峰”的右侧 4．如图，是高压输电线，图中两电表示数分别是220V和10A，已知甲图中原副线圈匝数比为100∶1，乙图中原副线圈匝数比为1∶10，则（    ） A．甲图中的电表是电压表，输电电压为2200V B．甲图是电流互感器，输电电流是100A C．乙图中的电表是电压表，输电电压为22000V D．乙图是电流互感器，输电电流是100A 5．风能是一种清洁的可再生能源，小型风力交流发电机，其原理可以简化为图甲，发电机线圈电阻r=2Ω，外接电阻R=10Ω，其余电阻不计，当线圈匀速转动时，产生的电动势随时间变化如图乙所示，则（　　） A．t=0.1s时，电压表的示数为10V B．t=0.2s时，线圈恰好转到图示位置 C．通过电阻的电流方向每秒改变10次 D．若将电阻换成击穿电压为10V的电容器，电容器不会被击穿 6．如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2∶1，、、均为定值电阻，电表均可视为理想电表。初始开关断开、闭合，原线圈两端输入如图乙所示的正弦式交流电压。下列说法正确的是（   ） A．原线圈输入电压的瞬时值表达式为 B．当、均闭合时，电压表示数变小，电流表示数变小 C．当、均断开时，电压表示数变大，电流表示数变小 D．当闭合、断开时，变压器的输出功率一定变小 7．光电式火灾报警器的原理如图所示，红外光源发射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小。闭合开关，当烟雾浓度达到一定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调节正确的是（　　） A．增大电阻箱的阻值 B．减小电阻箱的阻值 C．增大电源的电动势 D．减小干簧管上线圈的匝数 8．某同学用可拆变压器探究“原副线圈的电压比与匝数比的关系”。将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压随时间t变化的图像如图所示，在时间内该同学先断开开关，其后进行的操作可能是（    ） A．减小了交流电源的频率 B．拧紧了松动的铁芯Q C．把铁芯Q取下来了 D．增加了原线圈的匝数 9．下列说法正确的是（    ） A．温度是物体的分子热运动剧烈程度的标志，气体温度降低，每个分子的动能都变小 B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 C．气体压强仅与气体分子的平均动能有关 D．已知阿伏加德罗常数为，则mkg水中所含氢原子数是个 10．如图所示，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r₄处，r₁、r₂、r₃为r轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的作用力F和分子势能E，随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，设两分子间距离很远时现将乙分子从r₄处由静止释放，下列说法正确的是（　　） A．实线为Ep-r图线，虚线为F-r图线 B．当分子间距离r>r₂时，甲、乙两分子间只有引力，且引力随r增大而减小 C．乙分子从r₄到r₁的过程中，分子力先做负功，再做正功 D．乙分子从r₄到r₂的过程，做加速度先增大后减小的加速运动，从r₂到r₁的过程，做加速度增大的减速运动 11．如图所示为某一商业充电桩对新能源汽车电池快速充电的供电电路图。配电设施的输出电压U1=220V，升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=11∶100，输电线总电阻r=10Ω，降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=5∶1。充电桩正常充电时的额定电压U4=380V，该新能源汽车电池组的容量为W=22kWh，变压器均视为理想变压器。则（　　） A．只有一个充电桩正常工作时，充电桩充电时的额定功率为760W B．只有一个充电桩正常工作时，该新能源汽车正常充电充满大约需要0.9h C．只有一个充电桩正常工作时，供电电路正常供电的效率为95% D．当充电桩使用个数增多时，供电电路的效率增大 二、实验题（每空3分，总计15分） 12．某同学利用油膜法估测油酸分子的大小。 (1)本实验用到的物理研究方法是（    ） A．控制变量法 B．理想模型法 C．极限思维法 (2)在实验中，计算结果明显偏大，可能是由于（    ） A．油酸未完全散开 B．油酸中含有大量的酒精 C．计算油膜面积时舍去所有不足一格的方格 D．求每滴体积时，1mL溶液的滴数多记了10滴 (3)在做“用油膜法估测分子大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有油酸2mL，用滴管向量筒内滴100滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL，若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示（以下结果均保留两位有效数字）。 ①若每一小方格的边长为25mm，则油酸薄膜的面积约为______m2。 ②一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为______m3 ③由以上数据，估算出油酸分子的直径约为______m。 三、解答题 13．（6分）水是生命之源，已知水的摩尔质量为M，在标准状况下水蒸气的密度为，阿伏加德罗常数为。 (1)求质量为m的水中的水分子的数目N； (2)求标准状况下水蒸气中相邻两个水分子之间的平均距离d。 14．（8分）如图所示，线圈L的自感系数为25 mH，电阻为零，电容器C的电容为40 μF，灯泡D的规格是“4 V、2 W”．开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC中产生振荡电流．若从S断开开始计时，求： （1）计算电磁振荡的周期；并说明当t=×10–3 s时，电容器的右极板带何种电荷； （2）当t=π×10–3 s时，LC回路中的电流． 15．（12分）如图甲所示，长、宽分别为L1=0.1m、L2=0.2m的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n=100，总电阻为，可绕其竖直中心轴转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环、（集流环）焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R及灯泡相连，灯泡正常发光时的阻值与R的阻值均为10。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度的大小随时间的变化关系如图乙所示，其中B0=T、B1=T、，在时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直，时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴匀速转动。整个过程灯泡正常发光。求： （1）若在线圈匀速转动t秒的过程中，外力对线圈做功为12J，求t秒内R上产生的焦耳热； （2）从图示位置开始计时，线圈转过（T为线圈转动的周期）的过程中，通过R的电荷量； （3）线圈匀速转动时的角速度ω。 16．（15分）如图所示，水平导体棒的质量，长，接入电路的阻值，其两个端点分别搭接在竖直平行正对放置的两光滑金属圆环上，两圆环半径均为，电阻均不计。阻值为0.25Ω的电阻R用导线（电阻可忽略）与圆环相连接。整个空间有磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场。导体棒在外力F作用下以的速率绕两圆环的中心轴匀速转动。时，导体棒在圆环最低点，取重力加速度。 (1)推导出电阻R两端电压随时间变化的表达式； (2)求时间内，通过电阻R的电荷量； (3)求时间内，外力F做的功。（计算结果可保留π） 江苏省通州高级中学2025-2026学年度 第二学期高二第一次阶段性测试物理试卷 命题人： 一、单选题（本大题共11小题，每题4分，总计44分） 1．下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．γ射线波长比X射线长，可用于探测金属构件内部的缺陷 B．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场 C．无线电波的接收过程中，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐 D．频率越高的电磁波，在真空中传播的速度越大 【答案】C 【详解】A．γ射线的频率比X射线更大，根据可知γ射线波长比X射线更短，且X射线用于探测金属内部缺陷，故A错误； B．均匀变化的电场产生恒定磁场，只有非均匀变化的电场才会产生变化的磁场，故B错误； C．调谐是使接收电路与电磁波频率谐振的过程，故C正确； D．所有电磁波在真空中速度均为光速，与频率无关，故D错误。 故选C。 2．关于分子动理论的基本观点和实验依据，下列说法正确的是（　　） A．－2℃时水已经结为冰，部分水分子已经停止了热运动 B．沸水中的胡椒粉不断翻滚，说明温度越高布朗运动越激烈 C．分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小 D．水很难被压缩，是因为压缩时分子间距离变小，相邻分子间只有斥力，没有引力 【答案】C 【详解】A．分子永不停息地做无规则热运动，即使在低温下（如－2℃结冰），分子热运动也不会停止， A错误； B．沸水中胡椒粉的翻滚是由于水的对流运动所致，并非布朗运动；该现象不能说明布朗运动随温度升高而加剧，B错误； C．根据分子间作用力理论，分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，C正确； D．水很难被压缩是因为压缩时分子间距离变小，分子间斥力增大，但分子间同时存在引力和斥力，并非只有斥力，D错误。 故选C。 3．如图为氧气分子在不同温度下的速率分布图像，图中实线1、2对应的温度分别为、。下列说法正确的是（　　） A． B．在两个不同温度下，某一速率区间的分子数占总分子数的比可能相同 C．将、温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布图像与横轴围成的面积为曲线1和曲线2下方的面积之和 D．将、温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布图像的“波峰”将在2曲线“波峰”的右侧 【答案】B 【详解】A．温度越高，分子热运动越激烈，速率大的分子所占的比例大，由图可知曲线2速率大的分子所占的比例比曲线1速率大的分子所占的比例大，故温度高于温度，故A错误； B．由题图两图线交点可知，在两个不同温度下，某一速率区间的分子数占总分子数的比可能相同，故B正确； C．气体分子速率分布规律曲线与横轴围成的面积均为1，即曲线1、曲线2以及将温度下的氧气混合后对应的曲线与横轴围成的面积都为1，故C错误； D．将温度下的氧气混合后，混合气体的温度介于和之间，曲线波峰应介于曲线1和曲线2之间，故D错误。 故选B。 4．如图，是高压输电线，图中两电表示数分别是220V和10A，已知甲图中原副线圈匝数比为100∶1，乙图中原副线圈匝数比为1∶10，则（    ） A．甲图中的电表是电压表，输电电压为2200V B．甲图是电流互感器，输电电流是100A C．乙图中的电表是电压表，输电电压为22000V D．乙图是电流互感器，输电电流是100A 【答案】D 【详解】根据变压器电压比等于匝数比，电流比等于匝数比的反比，可知甲图是电压互感器，乙图是电流互感器，则甲图中的电表是电压表，乙图中的电表是电流表；对甲图有 可得输电电压为 对乙图有 可得输电电流为 故选D。 5．风能是一种清洁的可再生能源，小型风力交流发电机，其原理可以简化为图甲，发电机线圈电阻r=2Ω，外接电阻R=10Ω，其余电阻不计，当线圈匀速转动时，产生的电动势随时间变化如图乙所示，则（　　） A．t=0.1s时，电压表的示数为10V B．t=0.2s时，线圈恰好转到图示位置 C．通过电阻的电流方向每秒改变10次 D．若将电阻换成击穿电压为10V的电容器，电容器不会被击穿 【答案】A 【详解】A．交变电流电压表的示数应该为交变电压的有效值，正弦式交变电压的有效值为 所以电压表的示数为，故A正确； B．t=0.2s时，线圈产生的感应电动势为零，磁通量应为最大，此时线圈应处于中性面，故B错误； C．交变电流在一个周期内，电流方向改变两次，此交变电流的周期为0.4s，所以通过电阻R的电流方向每秒改变5次，故C错误； D．交变电流的峰值为，而电容器的击穿电压为10V，故交变电流的峰值大于电容器的击穿电压，电容器会被击穿，故D错误。 故选A。 6．如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2∶1，、、均为定值电阻，电表均可视为理想电表。初始开关断开、闭合，原线圈两端输入如图乙所示的正弦式交流电压。下列说法正确的是（   ） A．原线圈输入电压的瞬时值表达式为 B．当、均闭合时，电压表示数变小，电流表示数变小 C．当、均断开时，电压表示数变大，电流表示数变小 D．当闭合、断开时，变压器的输出功率一定变小 【答案】C 【详解】A．根据题图乙可知，所以，选项A错误； B．当、均闭合时，次级电阻减小，则次级电流变大，R2和R3两端电压变大，即电压表示数变大，初级电流也变大，即电流表示数也变大，选项B错误； C．当、均断开时，次级电阻变大，则次级电流减小， R1两端电压变小，所以电压表示数变大，则初级电流变小，因此电流表示数变小，选项C正确； D．初始开关断开、闭合时，R2和R3并联再与R1串联；而当闭合、断开时，电路只剩R2，因电路电阻的大小关系不确定，无法判断变压器的输出功率变化，选项D错误。 故选C。 7．光电式火灾报警器的原理如图所示，红外光源发射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小。闭合开关，当烟雾浓度达到一定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调节正确的是（　　） A．增大电阻箱的阻值 B．减小电阻箱的阻值 C．增大电源的电动势 D．减小干簧管上线圈的匝数 【答案】B 【详解】A．增大电阻箱的阻值，则红外光源发出的红外线强度减小，若烟雾浓度降低，则光敏电阻接收的光强降低，阻值变大，则干簧管的电流减小，则干簧管中的两个簧片不能被磁化而接通，触发蜂鸣器不能报警，故A错误； B. 若烟雾浓度降低，则光敏电阻接收的光强降低，阻值变大，若再减小电阻箱的阻值，则干簧管的电流增大，则干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警，故B正确； C．增大电源的电动势，对干簧管的通断无影响，故C错误； D．减小干簧管上线圈的匝数，干簧管中产生磁场强度减弱，则干簧管中的两个簧片不能被磁化而接通，蜂鸣器不报警，故D错误。 故选B。 8．某同学用可拆变压器探究“原副线圈的电压比与匝数比的关系”。将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压随时间t变化的图像如图所示，在时间内该同学先断开开关，其后进行的操作可能是（    ） A．减小了交流电源的频率 B．拧紧了松动的铁芯Q C．把铁芯Q取下来了 D．增加了原线圈的匝数 【答案】B 【详解】A．由图像可知频率没有变化，故A错误； B．拧紧了松动的铁芯会减少电能的损失，使得增大，故B正确； CD．把铁芯Q取下来了，增加了原线圈的匝数，都会减少，故CD错误。 故选B。 9．下列说法正确的是（    ） A．温度是物体的分子热运动剧烈程度的标志，气体温度降低，每个分子的动能都变小 B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 C．气体压强仅与气体分子的平均动能有关 D．已知阿伏加德罗常数为，则mkg水中所含氢原子数是个 【答案】D 【详解】A．物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志，标志着物体的分子热运动的剧烈程度，气体温度降低，则分子的平均动能变小，并不是每个分子动能都变小，故A错误； B．内能是物体内所有分子的分子热运动动能和分子势能的总和，故B错误； C．气体压强不仅与气体分子的平均动能有关，还与气体分子的数密度有关，故C错误； D．mkg水中所含水分子数为个 一个水分子中含有两个氢原子，则所含的氢原子数为个，故D正确。 故选D。 10．如图所示，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r₄处，r₁、r₂、r₃为r轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的作用力F和分子势能E，随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，设两分子间距离很远时现将乙分子从r₄处由静止释放，下列说法正确的是（　　） A．实线为Ep-r图线，虚线为F-r图线 B．当分子间距离r>r₂时，甲、乙两分子间只有引力，且引力随r增大而减小 C．乙分子从r₄到r₁的过程中，分子力先做负功，再做正功 D．乙分子从r₄到r₂的过程，做加速度先增大后减小的加速运动，从r₂到r₁的过程，做加速度增大的减速运动 【答案】D 【详解】A．由于分子间的距离等于平衡位置的距离时，分子势能最小，所以虚线为分子势能图线（图线），实线为分子间的作用力图线（图线），A错误； B．由于分子是由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成，所以无论两个分子之间的距离多大，分子之间既存在斥力，又存在引力，且合力（分子间的引力和斥力）在时，随增大先增大后减小，B错误； C．根据分子势能图线可知，乙分子从到的过程中，分子势能先减小后增大，在时分子势能最小，所以分子力先做正功，再做负功，C错误； D．乙分子从到所受的分子间的作用力先表现为引力，处为引力最大值，处为平衡位置，表现为斥力，所以从到的过程，做加速度先增大后减小的加速运动，从到的过程，做加速度增大的减速运动，D正确。 故选D。 11．如图所示为某一商业充电桩对新能源汽车电池快速充电的供电电路图。配电设施的输出电压U1=220V，升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=11∶100，输电线总电阻r=10Ω，降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=5∶1。充电桩正常充电时的额定电压U4=380V，该新能源汽车电池组的容量为W=22kWh，变压器均视为理想变压器。则（　　） A．只有一个充电桩正常工作时，充电桩充电时的额定功率为760W B．只有一个充电桩正常工作时，该新能源汽车正常充电充满大约需要0.9h C．只有一个充电桩正常工作时，供电电路正常供电的效率为95% D．当充电桩使用个数增多时，供电电路的效率增大 【答案】C 【详解】ABC．升压变压器的次级电压 降压变压器的初级电压 可知输电电流为 则降压变压器的次级电流 可得只有一个充电桩正常工作时，充电桩充电时的额定功率为 该新能源汽车正常充电充满大约需要 供电电路正常供电的效率为，AB错误，C正确； D．当充电桩使用个数增多时，降压变压器次级输出功率变大，则输电线上的电流I3变大，输电线的功率损失变大，可知供电电路的效率减小，D错误。 故选C。 二、实验题（每空3分，总计15分） 12．某同学利用油膜法估测油酸分子的大小。 (1)本实验用到的物理研究方法是（    ） A．控制变量法 B．理想模型法 C．极限思维法 (2)在实验中，计算结果明显偏大，可能是由于（    ） A．油酸未完全散开 B．油酸中含有大量的酒精 C．计算油膜面积时舍去所有不足一格的方格 D．求每滴体积时，1mL溶液的滴数多记了10滴 (3)在做“用油膜法估测分子大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有油酸2mL，用滴管向量筒内滴100滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL，若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示（以下结果均保留两位有效数字）。 ①若每一小方格的边长为25mm，则油酸薄膜的面积约为______m2。 ②一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为______m3 ③由以上数据，估算出油酸分子的直径约为______m。 【答案】(1)B (2)AC (3) // /// 【详解】（1）在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，我们把油酸分子看成是球形的，并且认为油酸分子是紧密排列的，这种将实际的油酸分子简化为理想的球形模型来进行研究的方法，属于理想模型法。 故选B。 （2）A．油酸未完全散开，则测量的面积减小，根据可知，分子直径计算结果明显偏大，故A正确； B．由于酒精溶于水，所以油酸中含有大量的酒精，不影响测量结果，故B错误； C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，则测量的面积减小，根据可知，分子直径计算结果明显偏大，故C正确； D．求每滴体积时，1mL 的溶液的滴数多记了10滴，则测量的体积减小，根据可知，分子直径计算结果明显偏小，故D错误。 故选AC。 （3）[1] 油膜在坐标纸上约占70个格，则油酸薄膜的面积约为 [2] 一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为 [3] 油酸分子的直径约为 三、解答题 13．（6分）水是生命之源，已知水的摩尔质量为M，在标准状况下水蒸气的密度为，阿伏加德罗常数为。 (1)求质量为m的水中的水分子的数目N； (2)求标准状况下水蒸气中相邻两个水分子之间的平均距离d。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）质量为m的水物质的量为n，则 水分子数 解得 （2）水蒸气体分子所占有空间视为立方体 解得 14．（8分）如图所示，线圈L的自感系数为25 mH，电阻为零，电容器C的电容为40 μF，灯泡D的规格是“4 V、2 W”．开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC中产生振荡电流．若从S断开开始计时，求： （1）计算电磁振荡的周期；并说明当t=×10–3 s时，电容器的右极板带何种电荷； （2）当t=π×10–3 s时，LC回路中的电流． 【答案】（1）正电荷 ；（2） 0.5 A 【详解】（1）S断开后，LC中产生振荡电流，振动周期为 则t＝×10－3 s=时，电容器充电完毕，右极板带正电荷 （2）开关S闭合后，灯泡正常发光时电路中的电流 当t＝π×10－3 s=时，LC回路中的电流达到反向最大，即I=0.5A 15．（12分）如图甲所示，长、宽分别为L1=0.1m、L2=0.2m的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n=100，总电阻为，可绕其竖直中心轴转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环、（集流环）焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R及灯泡相连，灯泡正常发光时的阻值与R的阻值均为10。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度的大小随时间的变化关系如图乙所示，其中B0=T、B1=T、，在时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直，时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴匀速转动。整个过程灯泡正常发光。求： （1）若在线圈匀速转动t秒的过程中，外力对线圈做功为12J，求t秒内R上产生的焦耳热； （2）从图示位置开始计时，线圈转过（T为线圈转动的周期）的过程中，通过R的电荷量； （3）线圈匀速转动时的角速度ω。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）由题可知外力做功最终全部转化为焦耳热 则线圈产生的热量 （2）从图示位置开始计时，线圈转过（T为线圈转动的周期）的过程中平均电动势 磁通量变化量为 平均电流 电荷量 联立解得 通过R的电荷量为 （3）在内，线圈产生感生电动势 后线圈的动生电动势峰值 有效值为 灯泡始终正常工作，说明全程电动势的有效值相等 联立解得 16．（15分）如图所示，水平导体棒的质量，长，接入电路的阻值，其两个端点分别搭接在竖直平行正对放置的两光滑金属圆环上，两圆环半径均为，电阻均不计。阻值为0.25Ω的电阻R用导线（电阻可忽略）与圆环相连接。整个空间有磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场。导体棒在外力F作用下以的速率绕两圆环的中心轴匀速转动。时，导体棒在圆环最低点，取重力加速度。 (1)推导出电阻R两端电压随时间变化的表达式； (2)求时间内，通过电阻R的电荷量； (3)求时间内，外力F做的功。（计算结果可保留π） 【答案】(1) (2)2C (3) 【详解】（1）时，导体棒在圆环最低点，速度方向与磁感线垂直，此时导体棒切割磁感线产生的感应电动势最大，有 解得 经过时间t，导体棒端点与圆环圆心的连线转过的角度 此时导体棒垂直磁感线的分速度 解得 此时导体棒切割磁感线产生的感应电动势 解得 通过电阻R的电流的瞬时值 解得 电阻R两端电压的瞬时值 电阻R两端电压随时间变化的表达式为 （2）导体棒做圆周运动的周期 解得 由于，则时间内，通过电阻R的电荷量 解得 （3）电流的有效值 时间内，导体棒和电阻R产生的总焦耳热 导体棒增加的重力势能 根据能量守恒定律可知，外力F做的功 解得 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $