精品解析:江苏淮安市清江中学2025-2026学年度第二学期高二年级质量调研物理试题
2026-05-27
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 江苏省 |
| 地区(市) | 淮安市 |
| 地区(区县) | 清江浦区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.37 MB |
| 发布时间 | 2026-05-27 |
| 更新时间 | 2026-05-27 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-27 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58076005.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
江苏省清江中学2025—2026学年度第二学期高二年级质量调研
物 理 试 题
一、单选题(本题共10题,每题4分,计40分)
1. 下列说法中正确的是( )
A. 频率不同的电磁波在真空中的传播速度不同
B. 安培提出了右手螺旋定则来判断电流周围磁场的方向
C. 法拉第提出了右手螺旋定则来判断电流周围磁场的方向
D. 奥斯特发现了电磁感应现象,并提出了分子电流假说
2. 如图所示,KLMN是一个竖直的矩形导线框,处在水平方向的匀强磁场中,MN边水平,线框绕某一竖直固定轴俯视逆时针匀速转动,转动过程中的线圈内电流最大值为Im。MN边与磁场方向的夹角到达α的时刻,则此时( )
A. 瞬时电流大小为Imsinα,方向为K→N→M→L→K
B. 瞬时电流大小为Imcosα,方向为K→N→M→L→K
C. 瞬时电流大小为Imsinα,方向为K→L→M→N→K
D. 瞬时电流大小为Imcosα,方向为K→L→M→N→K
3. 图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图,和为电感线圈。实验时,闭合开关,灯逐渐变亮,而另一个相同的灯立即变亮,最终与的亮度相同。断开开关瞬间,灯突然闪亮,随后逐渐变暗;下列说法正确的是( )
A. 图甲中,变阻器R与的电阻值相同
B. 图乙中,与的电阻值相同
C. 图甲中,闭合瞬间,中电流与变阻器R中电流相等
D. 图乙中,闭合,电路稳定后,中电流大于中电流
4. 可拆变压器如图所示,在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中,做法正确的是( )
A. 本实验中需要运用的科学方法是等效替代法
B. 为了安全,只能使用低压直流电源,所用电压不要超过12V
C. 为了减少涡流的影响,铁芯应该选择绝缘的硅钢片叠成
D. 变压器开始正常工作后,铁芯导电,把电能由原线圈输送到副线圈
5. 如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置长度为L的金属棒ab从距地面高为h处,以水平初速度抛出。设运动的整个过程中棒的取向不变,且不计空气阻力,已知重力加速度为g,则落地时金属棒a、b两端产生的感应电动势和电势高低,判断正确的是( )
A. , B. ,
C. , D. ,
6. 一种延时继电器的结构如图所示。铁芯上有两个线圈A和B,线圈A与电源连接,线圈B的两端M、N连在一起,构成一个闭合电路。断开开关S时,弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C(连接工作电路)离开,而是过一小段时间才执行这个动作。下列说法正确的是( )
A. 调换电源的正负极,不再有延时效果
B. 断开S瞬间,M点的电势比N点的电势高
C. 断开S瞬间,线圈B中感应电流的磁场方向向上
D. 改变线圈B的缠绕方向,会对延时效果产生影响
7. 如图所示,图线a、b是两个完全相同的线圈在同一匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式电流的图像,以下关于这两个正弦式电流的说法正确的是( )
A. 两个线圈的转速之比
B. 正弦式电流b的最大值为
C. 图线a中内通过线圈的电量为
D. 图线a中内通过线圈的电量为
8. 如图所示,原、副线圈匝数比为100∶1的理想变压器,b是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想电表,从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压,其瞬时值表达式为,则( )
A. 副线圈两端的电压频率为100Hz
B. 当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为3.1V
C. 当单刀双掷开关由a扳向b时,原线圈输入功率变大
D. 当单刀双掷开关由a扳向b时,电压表和电流表的示数均变小
9. 磁悬浮列车的悬浮控制技术是利用双线圈系统产生动态磁场,通过磁场调整列车位置,确保运行稳定。如图所示,半径不同的两个圆形线圈A、B,放置于同一水平面内,圆心重合。甲图中A线圈的电流变小,乙图中B线圈的电流变小,则甲图中B线圈的面积变化趋势与乙图中A线圈的面积变化趋势分别为( )
A. 缩小 缩小 B. 缩小 增大 C. 增大 增大 D. 增大 缩小
10. 已知长直导线在其周围空间产生的磁场大小,其中是常量,是导线中的电流,是空间某点到导线的垂直距离。如图所示,在水平面上固定间距为的光滑导轨,左端接有阻值为的电阻。一质量为、阻值也为的导体棒在水平拉力作用下沿导轨运动,运动过程中电阻上的电功率不变,不计导轨电阻,向右方向为正,关于导体棒受到的安培力的功率,加速度,速度和拉力,下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、实验题(每空3分,共15分)
11. 如图甲所示是“探究感应电流方向”的实验装置.
(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应放置在________(选填“a”或“b”)位置.
(2)电路连接如图甲所示,下列操作不能产生感应电流的是( )
A.开关闭合瞬间 B.开关闭合后,滑动变阻器滑片不动
C.开关断开瞬间 D.开关闭合后,迅速移动滑动变阻器的滑片
(3)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向左偏了一下,那么合上开关后把线圈A迅速从线圈B中拔出时,电流计指针将________(选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”);如果闭合开关后,滑动变阻器滑片向b端移动,则电流表指针将________(选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”).
(4)上述实验中,线圈A可等效为一个条形磁铁,将线圈B和灵敏电流计简化如图乙所示.将磁体从线圈B中拨出,电流从正接线柱流入灵敏电流计.画出图乙线圈B的线圈绕向________.
三、计算题(共45分)
12. 如图所示;光滑的水平面上区域Ⅰ有竖直向下的匀强磁场,磁场的磁感应强度随时间变化的关系为(、k均为已知正常数),一正方形导体框左右两边与虚线平行,且一半面积处在区域Ⅰ中,在时由静止释放,已知导体框的边长为L、质量为m、电阻为R。求:
(1)时导体框的磁通量;
(2)时导体框的加速度大小a。
13. 如图所示,总电阻为r的abcd矩形线圈,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴匀速转动。ab长度为L,线速度大小为v。外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过的过程中,求:
(1)电动势的最大值;
(2)线圈ab边所受安培力的最大值;
(3)电阻R上所消耗的电功率P。
14. 如图所示,为某小型发电站的远距离输电示意图,已知发电机线圈匝数N=100匝、面积S=0.36 m2、电阻r =1 Ω。该线圈在磁感应强度的匀强磁场中,绕垂直磁场的OO′轴匀速转动。已知输电线的总电阻R = 4 Ω,升压变压器原、副线圈的匝数比,降压变压器原、副线圈的匝数比。若用户区标有“220 V、20 W”的1100只灯泡恰能同时正常发光(假设此时没有其他用电器工作,变压器均为理想变压器)。求:
(1)输电线的电流;
(2)发电机的输出功率;
(3)发电机线圈转动的角速度。
15. 如图所示,两根光滑平行金属导轨(电阻不计)由圆弧部分与无限长的水平部分组成,间距为L。水平导轨间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一质量为m的金属棒ab静置于水平导轨上,电阻为R。另一质量为m、电阻为R的金属棒cd从圆弧上距水平轨道高h处静止释放,下滑至底端N处后进入水平导轨部分,金属棒cd与金属棒ab始终垂直于金属导轨并接触良好,且两棒相距足够远,重力加速度为g。求:
(1)棒cd下滑到底端N处时的速度大小;
(2)从棒cd释放到棒ab达到最大速度的过程中,ab棒上产生的焦耳热;
(3)若在棒ab达到最大速度时,给棒ab施加一水平向右的恒力F(F已知),求在此恒力作用下整个回路消耗的最大电功率。
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江苏省清江中学2025—2026学年度第二学期高二年级质量调研
物 理 试 题
一、单选题(本题共10题,每题4分,计40分)
1. 下列说法中正确的是( )
A. 频率不同的电磁波在真空中的传播速度不同
B. 安培提出了右手螺旋定则来判断电流周围磁场的方向
C. 法拉第提出了右手螺旋定则来判断电流周围磁场的方向
D. 奥斯特发现了电磁感应现象,并提出了分子电流假说
【答案】B
【解析】
【详解】A.所有电磁波在真空中的传播速度均为光速,与频率大小无关,故A错误;
B.右手螺旋定则也叫安培定则,是安培提出的,用于判断电流周围的磁场方向,故B正确;
C.法拉第的核心贡献是发现电磁感应现象,右手螺旋定则是安培提出的,故C错误;
D.奥斯特的贡献是发现电流的磁效应,电磁感应现象是法拉第发现的,分子电流假说是安培提出的,故D错误。
故选B。
2. 如图所示,KLMN是一个竖直的矩形导线框,处在水平方向的匀强磁场中,MN边水平,线框绕某一竖直固定轴俯视逆时针匀速转动,转动过程中的线圈内电流最大值为Im。MN边与磁场方向的夹角到达α的时刻,则此时( )
A. 瞬时电流大小为Imsinα,方向为K→N→M→L→K
B. 瞬时电流大小为Imcosα,方向为K→N→M→L→K
C. 瞬时电流大小为Imsinα,方向为K→L→M→N→K
D. 瞬时电流大小为Imcosα,方向为K→L→M→N→K
【答案】B
【解析】
【详解】若从线圈经过中性面开始计时,则瞬时电流表达式为(其中为线圈与中性面的夹角)
若从线圈与磁场平行时开始计时,则瞬时电流表达式为(其中为线圈与磁场方向的夹角)
图中的为线圈与磁场方向的夹角,故瞬时电流大小为,穿过线圈的磁通量正在增大,根据楞次定律和右手螺旋定则可知,该时刻电流方向为K→N→M→L→K。
故选B。
3. 图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图,和为电感线圈。实验时,闭合开关,灯逐渐变亮,而另一个相同的灯立即变亮,最终与的亮度相同。断开开关瞬间,灯突然闪亮,随后逐渐变暗;下列说法正确的是( )
A. 图甲中,变阻器R与的电阻值相同
B. 图乙中,与的电阻值相同
C. 图甲中,闭合瞬间,中电流与变阻器R中电流相等
D. 图乙中,闭合,电路稳定后,中电流大于中电流
【答案】A
【解析】
【详解】A.闭合后,最终与亮度相同,说明两支路电流相等,故R与的阻值相同,A正确;
C.在图甲中,闭合瞬间,由于的自感作用,通过的电流很小,C错误;
BD.在图乙中断开瞬间,灯突然闪亮,说明断开前,中的电流大于中的电流,故的阻值小于的阻值,B、D错误。
故选A。
4. 可拆变压器如图所示,在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中,做法正确的是( )
A. 本实验中需要运用的科学方法是等效替代法
B. 为了安全,只能使用低压直流电源,所用电压不要超过12V
C. 为了减少涡流的影响,铁芯应该选择绝缘的硅钢片叠成
D. 变压器开始正常工作后,铁芯导电,把电能由原线圈输送到副线圈
【答案】C
【解析】
【详解】A.本实验探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系,需要控制一个线圈匝数不变,改变另一个线圈匝数,运用的科学方法是控制变量法,故A错误;
B.变压器的工作原理是电磁感应,原线圈中必须通入变化的电流才能产生变化的磁场,从而在副线圈中产生感应电动势,所以必须使用交流电源,不能使用直流电源,故B错误;
C.变压器工作时,铁芯中磁通量发生变化,会产生涡流。为了减少涡流产生的热量损耗,铁芯应该选择相互绝缘的硅钢片叠成,故C正确;
D.变压器是通过磁场将电能由原线圈输送到副线圈的,铁芯起导磁作用,并不导电,原、副线圈之间没有直接的电路连接,故D错误。
故选C。
5. 如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置长度为L的金属棒ab从距地面高为h处,以水平初速度抛出。设运动的整个过程中棒的取向不变,且不计空气阻力,已知重力加速度为g,则落地时金属棒a、b两端产生的感应电动势和电势高低,判断正确的是( )
A. , B. ,
C. , D. ,
【答案】C
【解析】
【详解】金属棒在运动过程中切割磁感线的分速度为水平速度,保持不变,则金属棒a、b两端产生的感应电动势大小为
根据左手定则可判断金属棒中电子在洛伦兹力的作用力下向a端移动,所以金属棒b端比a端电势高,即有
故选C。
6. 一种延时继电器的结构如图所示。铁芯上有两个线圈A和B,线圈A与电源连接,线圈B的两端M、N连在一起,构成一个闭合电路。断开开关S时,弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C(连接工作电路)离开,而是过一小段时间才执行这个动作。下列说法正确的是( )
A. 调换电源的正负极,不再有延时效果
B. 断开S瞬间,M点的电势比N点的电势高
C. 断开S瞬间,线圈B中感应电流的磁场方向向上
D. 改变线圈B的缠绕方向,会对延时效果产生影响
【答案】B
【解析】
【详解】A.调换电源正负极,闭合S时线圈A产生的磁场反向,断开S时,穿过B的磁通量依然会减小,线圈B仍然会产生感应电流,感应电流的磁场依然会维持铁芯磁性,仍有延时效果,A错误;
C.开关闭合时,铁芯中原磁场方向向下;断开S瞬间,穿过线圈B向下的磁通量减小,根据楞次定律,线圈B感应电流的磁场要阻碍磁通量减小,因此感应磁场方向与原磁场同向,即向下,C错误;
B.对线圈B,感应磁场向下,结合B的绕向(和A同向),由右手螺旋定则可知,线圈B内部感应电流方向从流向;线圈B等效为电源,电源内部电流从负极流向正极,因此是正极,,即M点电势比N点高,B正确;
D.改变线圈B的缠绕方向,根据楞次定律,感应电流方向改变,但感应磁场方向仍然和原磁场方向相同,依然会维持铁芯磁性,不会改变延时效果,D错误。
故选 B。
7. 如图所示,图线a、b是两个完全相同的线圈在同一匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式电流的图像,以下关于这两个正弦式电流的说法正确的是( )
A. 两个线圈的转速之比
B. 正弦式电流b的最大值为
C. 图线a中内通过线圈的电量为
D. 图线a中内通过线圈的电量为
【答案】D
【解析】
【详解】A.从图像可得的周期,的周期, 转速
因此转速之比 ,故A错误;
B.感应电动势最大值,电流最大值
又,因此
可得
已知,解得,故B错误;
CD.是的半个周期,时线圈在中性面,初始磁通量,末磁通量,磁通量变化量
由,得
其中
代入得
代入电量公式,故C错误,D正确。
故选D。
8. 如图所示,原、副线圈匝数比为100∶1的理想变压器,b是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想电表,从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压,其瞬时值表达式为,则( )
A. 副线圈两端的电压频率为100Hz
B. 当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为3.1V
C. 当单刀双掷开关由a扳向b时,原线圈输入功率变大
D. 当单刀双掷开关由a扳向b时,电压表和电流表的示数均变小
【答案】C
【解析】
【详解】A.由题可知,原线圈输入电压瞬时值表达式为
则
频率
变压器不改变交变电流的频率,故副线圈两端电压频率为,故A错误;
B.原线圈输入电压的有效值
当单刀双掷开关与连接时,根据理想变压器电压与匝数的关系
解得,即电压表的示数为,故B错误;
D.当单刀双掷开关由扳向时,原线圈匝数减小,根据
可知,副线圈电压增大,即电压表示数变大;根据欧姆定律
可知,副线圈电流增大,即电流表示数变大,故D错误;
C.当单刀双掷开关由扳向时,副线圈电压增大,根据
可知,副线圈输出功率变大,理想变压器输入功率等于输出功率,所以原线圈输入功率变大,故C正确。
故选C。
9. 磁悬浮列车的悬浮控制技术是利用双线圈系统产生动态磁场,通过磁场调整列车位置,确保运行稳定。如图所示,半径不同的两个圆形线圈A、B,放置于同一水平面内,圆心重合。甲图中A线圈的电流变小,乙图中B线圈的电流变小,则甲图中B线圈的面积变化趋势与乙图中A线圈的面积变化趋势分别为( )
A. 缩小 缩小 B. 缩小 增大 C. 增大 增大 D. 增大 缩小
【答案】D
【解析】
【详解】分析甲图(A电流变小,B面积变化): A在外圈,电流逆时针,电流减小时,穿过B的向外的总磁通量减小,根据楞次定律,B中感应出和A同方向的电流(逆时针)。同向电流,相互吸引,B在内圈,每一点都受到A向外的吸引力,阻碍磁通量减小,因此B面积有扩张趋势,即B面积增大。
分析乙图(B电流变小,A面积变化): B在内圈,电流逆时针,电流减小时,穿过A的向外的净磁通量(B内部向外磁通量减去A-B之间向里磁通量)减小,根据楞次定律,A中感应出和B同方向的电流(逆时针)。 同心同向电流,相互吸引:A在外圈,每一点都受到B向内的吸引力,为了阻碍总磁通量减小,A缩小面积可以减少A-B之间的向里磁通量,使总磁通量不会减小,因此A面积缩小。
综上,甲B面积增大、乙A面积缩小。
故选D。
10. 已知长直导线在其周围空间产生的磁场大小,其中是常量,是导线中的电流,是空间某点到导线的垂直距离。如图所示,在水平面上固定间距为的光滑导轨,左端接有阻值为的电阻。一质量为、阻值也为的导体棒在水平拉力作用下沿导轨运动,运动过程中电阻上的电功率不变,不计导轨电阻,向右方向为正,关于导体棒受到的安培力的功率,加速度,速度和拉力,下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】BC.由电功率公式可得电阻上的
可得电流
由闭合电路欧姆定律可得
由导体棒切割磁感线得电动势
解得
加速度
即加速度和距离成正比,不是匀变速运动,图像不是倾斜的直线,故B正确,C错误;
A.导体棒受到的安培力的功率
与时间t无关,A错误;
D.根据牛顿第二定律有
则拉力
可见拉力随距离的变化而变化,D错误。
故选B。
二、实验题(每空3分,共15分)
11. 如图甲所示是“探究感应电流方向”的实验装置.
(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应放置在________(选填“a”或“b”)位置.
(2)电路连接如图甲所示,下列操作不能产生感应电流的是( )
A.开关闭合瞬间 B.开关闭合后,滑动变阻器滑片不动
C.开关断开瞬间 D.开关闭合后,迅速移动滑动变阻器的滑片
(3)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向左偏了一下,那么合上开关后把线圈A迅速从线圈B中拔出时,电流计指针将________(选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”);如果闭合开关后,滑动变阻器滑片向b端移动,则电流表指针将________(选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”).
(4)上述实验中,线圈A可等效为一个条形磁铁,将线圈B和灵敏电流计简化如图乙所示.将磁体从线圈B中拨出,电流从正接线柱流入灵敏电流计.画出图乙线圈B的线圈绕向________.
【答案】 ①. a ②. B ③. 向右偏 ④. 向左偏 ⑤.
【解析】
【详解】(1)[1] 开关闭合前,为保护电路,滑动变阻器的滑片应放置在a位置;
(2)[2]根据产生感应电流的条件可知,当电路电流发生变化,则线圈中磁通量发生变化,从而产生感应电流,所以开关闭合后,滑动变阻器滑片不动时不能产生感应电流。
故选B。
(3)[3] [4]在闭合开关时,线圈磁通量变大,灵敏电流计的指针向左偏,合上开关后把线圈A迅速从线圈B中拔出时,磁通量减小,则灵敏电流计的指针向右偏;滑动变阻器滑片向b端移动,电流增大,线圈磁通量变大,灵敏电流计的指针向左偏。
(4)[5] 将磁体从线圈B中拨出,磁通量减小,结合楞次定律可知绕线方式如图:
三、计算题(共45分)
12. 如图所示;光滑的水平面上区域Ⅰ有竖直向下的匀强磁场,磁场的磁感应强度随时间变化的关系为(、k均为已知正常数),一正方形导体框左右两边与虚线平行,且一半面积处在区域Ⅰ中,在时由静止释放,已知导体框的边长为L、质量为m、电阻为R。求:
(1)时导体框的磁通量;
(2)时导体框的加速度大小a。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
时刻磁感应强度为,则
【小问2详解】
由法拉第电磁感应得
由欧姆定律得
则安培力为
由牛顿第二定律
联立可得
13. 如图所示,总电阻为r的abcd矩形线圈,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴匀速转动。ab长度为L,线速度大小为v。外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过的过程中,求:
(1)电动势的最大值;
(2)线圈ab边所受安培力的最大值;
(3)电阻R上所消耗的电功率P。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
矩形线圈在磁场中匀速转动,当线圈ab边的速度方向与磁场方向垂直时感应电动势最大
【小问2详解】
当线圈中产生感应电动势最大时,线圈ab边所受安培力最大
又
所以
【小问3详解】
当线圈由图示位置转过的过程中
由上式联立得
14. 如图所示,为某小型发电站的远距离输电示意图,已知发电机线圈匝数N=100匝、面积S=0.36 m2、电阻r =1 Ω。该线圈在磁感应强度的匀强磁场中,绕垂直磁场的OO′轴匀速转动。已知输电线的总电阻R = 4 Ω,升压变压器原、副线圈的匝数比,降压变压器原、副线圈的匝数比。若用户区标有“220 V、20 W”的1100只灯泡恰能同时正常发光(假设此时没有其他用电器工作,变压器均为理想变压器)。求:
(1)输电线的电流;
(2)发电机的输出功率;
(3)发电机线圈转动的角速度。
【答案】(1)10A;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)依题意得:用户端总电流为
根据理想变压器的电流与匝数关系可得
代入数据得
(2)根据能量守恒可知
根据功率公式可知输电线损失的功率
根据能量守恒可知
代入数据得
(3)由交变电流的有效值公式可知
由闭合电路欧姆定律可知
根据理想变压器的电流与匝数关系可得
根据功率公式可知
代入数据得
15. 如图所示,两根光滑平行金属导轨(电阻不计)由圆弧部分与无限长的水平部分组成,间距为L。水平导轨间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一质量为m的金属棒ab静置于水平导轨上,电阻为R。另一质量为m、电阻为R的金属棒cd从圆弧上距水平轨道高h处静止释放,下滑至底端N处后进入水平导轨部分,金属棒cd与金属棒ab始终垂直于金属导轨并接触良好,且两棒相距足够远,重力加速度为g。求:
(1)棒cd下滑到底端N处时的速度大小;
(2)从棒cd释放到棒ab达到最大速度的过程中,ab棒上产生的焦耳热;
(3)若在棒ab达到最大速度时,给棒ab施加一水平向右的恒力F(F已知),求在此恒力作用下整个回路消耗的最大电功率。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)由于金属导轨光滑由动能定理有
棒cd下滑到底端N处时的速度大小为
(2)当棒cd和棒ab共速时棒ab达到最大速度,有
化简得
由能量守恒可知电路中产生的焦耳热为
ab棒上产生的焦耳热为
(3)当金属棒cd达到最大功率时,金属棒cd与金属棒ab加速度相同,速度差恒定,回路中产生稳定电流。由牛顿第二定律得cd棒满足
ab棒
得
由安培力的公式可得
此时电路中电流为
整个回路消耗的最大电功率为
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