精品解析：四川省成都市天府新区华阳中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题

四川天府新区华阳中学2024~2025学年度下期3月月考 高二物理试题 说明： 1、全卷总分共100分，完成时间75分钟； 2、本卷分I卷选择题和II卷非选择题两部分，请将所有答案写在答题卷规定位置，交卷时只交答题卷。 第Ⅰ卷（选择题 共46分） 一、单项选择题（本题共 7小题，每小题4分，共28分，给出的四个选项中有且只有一个正确答案） 1. 发电机与我们的生活息息相关，其工作利用了电磁感应的原理。最先发现电磁感应现象的科学家是（ ） A. 法拉第 B. 楞次 C. 安培 D. 奥斯特 2. 下列说法正确的是（ ） A. 只要导体切割磁感线就会产生感应电流 B. 对于同一个线圈，穿过的磁通量变化越大，产生的感应电动势越大 C. 楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现 D. 线圈中的电流变化越快，其自感系数就越大 3. 下面关于光学现象说法正确的是（ ） A. 阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的全反射现象 B. 红光发生单缝衍射现象，呈现的是明暗相间的等间距条纹 C. 光的偏振现象说明光是横波 D. 水中气泡看着特别明亮是由于光的干涉现象 4. 航天飞机用导电缆绳与卫星相连，以7.6km/s的速度共同在地球赤道上空沿东西方向运行。卫星位于航天飞机的正上方，它与航天飞机之间的距离是20km，卫星所在位置的地磁场B=4.6×10－5 T，沿水平方向由南向北。则导电缆绳中的感应电动势大小约为（ ） A. 7000V B. 700V C. 70V D. 7V 5. 如图所示，图甲和图乙是研究自感现象的两个电路图，其中L是自感系数较大、电阻较小的线圈，图中各灯泡的电阻均大于线圈电阻。下列说法正确的是（ ） A. 图甲中，闭合开关S后，灯泡A1和A2立即变亮 B. 图甲中，先闭合开关S待电路稳定后，再断开开关，灯泡A2先熄灭 C. 图乙中，先闭合开关S待电路稳定后，再断开开关，灯泡P、Q同时熄灭 D. 图乙中，先闭合开关S待电路稳定后，再断开开关，灯泡P先闪亮后再熄灭 6. 如图所示，两根间距为L的平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。与电阻R相距L处静置一质量为m、电阻为R的导体棒ab，其与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在垂直于导轨平面向下的匀强磁场中。若磁感应强度随时间变化关系式为（且为常数），导体棒在时刻刚要运动。已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，导轨电阻不计，重力加速度为g。在导体棒ab刚要运动前的过程中（  ） A. ab中的感应电流方向由a到b B. ab中的感应电流逐渐增大 C. 时间内电阻R上产生的热量为 D. 7. 如图，边长为L的N匝正方形闭合金属线圈在磁感应强度为B的有界匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度ω匀速转动，转轴位于磁场边界处且与线圈一边重合，则在一个周期内线圈感应电动势的有效值为（ ） A. B. C. D. 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全选对得6分，选对但不全得3分有选错不得分） 8. 将阻值为10Ω的电阻接在正弦式交流电源上，电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 该交流电的频率为50Hz B. 通过电阻电流的峰值为1A C. 电阻在1秒内消耗的电能为1J D. 电阻两端电压表达式为 9. 如图所示，两根不计电阻的光滑金属导轨平行放置，导轨及其构成的平面均与水平面成某一角度，导轨上端用直导线连接，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。具有一定阻值的金属棒MN从某高度由静止开始下滑，下滑过程中MN始终与导轨垂直并接触良好，则MN的加速度a、速度v、流过电流I及所受的安培力F随时间t变化的关系图像可能正确的是（ ） A. B. C. D. 10. 如截面图（a）与俯视图（b）所示，在水深d =m的泳池底部有圆形细灯带（灯带仅存在于圆周边缘处），其圆心O正上方距水面h =m处有一观测者A（可接收任意方向射入A的光）。由灯带上某点光源B射入A的光线，在水面上方的部分与水平面的夹角为45°，已知水的折射率n=，光速为c=3×108m/s，下列说法正确的是（ ） A. 观测者A观测到正下方的泳池深度大于实际深度 B. 图（a）中所示光线在水中传播时间为s C. 圆形细灯带的半径为m D. 圆形细灯带发出的光照亮水面区域的面积为m2 第Ⅱ卷（非选择题，共54分） 三、实验题（本题共 2小题，每空2分，共16分） 11. 某同学通过双缝干涉实验测量发光二极管发出光的波长。图甲为实验装置示意图，双缝间距，双缝到毛玻璃的距离，实验中观察到的干涉条纹如图乙所示。 当分划板中心刻线对齐第1条亮条纹中心，手轮上的读数为；当分划板中心刻线对齐第5条亮条纹中心，手轮上的读数为。完成下列填空： （1）相邻两条亮条纹间的距离____________； （2）根据____________可算出波长（填正确答案标号）； A. B. C. （3）则待测发出光的波长为____________（结果保留3位有效数字）。 12. 小王同学用如图1所示的实验装置探究影响感应电流方向的因素。如图2所示，分别把条形磁体的N极或S极插入、拔出螺线管，观察并标记感应电流的方向。根据两幅图片，回答下列问题： （1）关于本实验，下列说法正确的是_______。 A. 需要记录感应电流的大小 B. 通过观察电流表指针的偏转方向确定感应电流的方向 C. 图2中甲和乙表明，感应电流的方向与条形磁体的插入端是N极还是S极有关 D. 图2中丙和丁表明，当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流产生的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反 （2）小李同学设计如图3的电路图探究感应电流的方向，他将线圈M和线圈N绕在同一个铁芯上，闭合开关瞬间发现电流表的指针向左偏转。若闭合开关一段时间稳定后，电流表的指针________（填“向左偏”、“不偏”或“向右偏”）；之后向左匀速移动滑片P，电流表的指针_________（填“向左偏”、“不偏”或“向右偏”） （3）小杨同学又设计如图4的实验：磁体从靠近线圈的上方静止下落。磁铁在线圈中运动时机械能__________（填“守恒”或“不守恒”）； 在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t的图像可能是下图中的________（填字母序号） A. B. C. D. 四、计算题（本题共3小题，共38分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤） 13. 如图，平行玻璃砖厚度为d，一射向玻璃砖的细光束与玻璃砖上表面的夹角为30°，光束射入玻璃砖后先射到其右侧面。已知玻璃对该光的折射率，光在真空中的传播速度为c。 （1）光束从上表面射入玻璃砖时的折射角； （2）画出光束从射入玻璃砖到第一次从玻璃砖射出的光路图，并计算其所经历的时间。 14. 电动汽车制动过程中可以控制电机转为发电模式，在产生制动效果的同时，将汽车的部分机械能转换为电能，储存在储能装置中，实现能量回收、降低能耗。如图1所示，发电机可简化为处于匀强磁场中的单匝正方形线框ABCD，线框边长为L，电阻忽略不计，磁场磁感应强度大小为B，线框转轴OO′与磁场垂直，且与AB、CD距离相等。线框与储能装置连接。 （1）线框转动方向如图1所示，试判断图示位置AB中的电流方向； （2）若线框以角速度ω匀速转动，线框平面与中性面垂直瞬间开始计时，请直接写出线框ABCD产生的感应电动势随时间t变化的关系式； （3）讨论电动汽车在某次制动储存电能时，为方便计算，将储能装置替换为阻值为R的电阻，电阻消耗的电能等于储能装置储存的电能。求线框以角速度ω转动一周后储能装置储存的电能。 15. 如图（a），两组光滑平行金属导轨在同一水平面固定，间距分别为d和1.5d，分别连接电阻R1=2R和R2=R。边长为d的正方形区域存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化关系如图（b）所示。t=0时，在距磁场左边界d处，一长为1.5d、电阻为3R的均匀导体棒以初速度v0向右运动，最终刚好穿过磁场区域，棒至磁场左边界时与两组导轨同时接触。其他电阻不计，棒与导轨垂直且接触良好。求： （1）0~时间内，R1中的电流大小I及方向； （2）导体棒刚穿过磁场左边界时受到的安培力大小F及方向； （3）导体棒的质量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 四川天府新区华阳中学2024~2025学年度下期3月月考 高二物理试题 说明： 1、全卷总分共100分，完成时间75分钟； 2、本卷分I卷选择题和II卷非选择题两部分，请将所有答案写在答题卷规定位置，交卷时只交答题卷。 第Ⅰ卷（选择题 共46分） 一、单项选择题（本题共 7小题，每小题4分，共28分，给出的四个选项中有且只有一个正确答案） 1. 发电机与我们的生活息息相关，其工作利用了电磁感应的原理。最先发现电磁感应现象的科学家是（ ） A. 法拉第 B. 楞次 C. 安培 D. 奥斯特 【答案】A 【解析】 【详解】A．法拉第于1831年最先发现电磁感应现象，为发电机的发明奠定了理论基础，故A正确； B．楞次的主要贡献是提出楞次定律，用于判断感应电流的方向，并非发现电磁感应现象，故B错误； C．安培的主要贡献是安培定则、安培力相关规律，故C错误； D．奥斯特最先发现电流的磁效应（电生磁），与电磁感应现象（磁生电）无关，故D错误。 故选A。 2. 下列说法正确的是（ ） A. 只要导体切割磁感线就会产生感应电流 B. 对于同一个线圈，穿过的磁通量变化越大，产生的感应电动势越大 C. 楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现 D. 线圈中的电流变化越快，其自感系数就越大 【答案】C 【解析】 【详解】A．感应电流产生的条件是闭合回路+回路磁通量发生变化，若电路不闭合，导体切割磁感线仅能产生感应电动势，不会产生感应电流，故A错误； B．根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与磁通量的变化率成正比，与磁通量变化量无直接关系，若磁通量变化量很大但对应时间很长，感应电动势也会很小，故B错误； C．楞次定律指出感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量变化，该过程需要克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能，是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，故C正确； D．自感系数是线圈的固有属性，仅由线圈的匝数、尺寸、形状、有无铁芯等自身因素决定，与电流变化快慢无关，故D错误。 故选C。 3. 下面关于光学现象说法正确的是（ ） A. 阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的全反射现象 B. 红光发生单缝衍射现象，呈现的是明暗相间的等间距条纹 C. 光的偏振现象说明光是横波 D. 水中气泡看着特别明亮是由于光的干涉现象 【答案】C 【解析】 【详解】A．阳光下肥皂膜的彩色条纹是肥皂膜前后表面的反射光发生薄膜干涉形成的，不属于全反射现象，故A错误； B．单缝衍射形成的条纹为明暗相间、不等间距的条纹，中央亮纹最宽最亮，向两侧条纹宽度、亮度逐渐递减，等间距是双缝干涉的条纹特征，故B错误； C．偏振是横波特有的性质，纵波无法产生偏振现象，因此光的偏振现象说明光是横波，故C正确； D．水中气泡看起来特别明亮，是因为光从光密介质的水射向光疏介质的空气时，在气泡界面发生全反射，反射光强度大，不属于干涉现象，故D错误。 故选C。 4. 航天飞机用导电缆绳与卫星相连，以7.6km/s的速度共同在地球赤道上空沿东西方向运行。卫星位于航天飞机的正上方，它与航天飞机之间的距离是20km，卫星所在位置的地磁场B=4.6×10－5 T，沿水平方向由南向北。则导电缆绳中的感应电动势大小约为（ ） A. 7000V B. 700V C. 70V D. 7V 【答案】A 【解析】 【详解】地磁场沿水平向北，导电缆绳沿竖直方向（卫星在航天飞机正上方），运行速度沿东西方向，三者两两垂直，满足动生电动势公式适用条件。 代入数值计算： ，， 可得 故选A。 5. 如图所示，图甲和图乙是研究自感现象的两个电路图，其中L是自感系数较大、电阻较小的线圈，图中各灯泡的电阻均大于线圈电阻。下列说法正确的是（ ） A. 图甲中，闭合开关S后，灯泡A1和A2立即变亮 B. 图甲中，先闭合开关S待电路稳定后，再断开开关，灯泡A2先熄灭 C. 图乙中，先闭合开关S待电路稳定后，再断开开关，灯泡P、Q同时熄灭 D. 图乙中，先闭合开关S待电路稳定后，再断开开关，灯泡P先闪亮后再熄灭 【答案】D 【解析】 【详解】A．图甲闭合开关S后，A2所在支路无电感，会立即变亮，但A1所在支路串联自感系数很大的线圈L，通电瞬间L的自感电动势会阻碍电流增大，因此A1是逐渐变亮，并非两灯都立即变亮，故A错误； B．图甲电路稳定后断开开关，L、A1、A2会构成闭合的自感回路，L的自感电动势会维持回路电流逐渐减小，因此A2不会立即熄灭，而是和A1一起逐渐熄灭，故B错误； C．图乙断开开关后，电源被切断，灯泡Q原本的电流立刻消失，但L、P会构成闭合自感回路，L的自感电动势会维持回路电流逐渐衰减，因此Q立即熄灭，P会延迟熄灭，并非两灯同时熄灭，故C错误； D．所有灯泡电阻都大于线圈L的电阻，因此电路稳定时，L所在支路的电流大于P灯所在支路的电流，断开开关后，L作为临时电源，初始的自感电流大于P灯原来的电流，因此P灯会先闪亮一下，再随着自感回路的电流逐渐减小而熄灭，故D正确。 故选D。 6. 如图所示，两根间距为L的平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。与电阻R相距L处静置一质量为m、电阻为R的导体棒ab，其与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在垂直于导轨平面向下的匀强磁场中。若磁感应强度随时间变化关系式为（且为常数），导体棒在时刻刚要运动。已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，导轨电阻不计，重力加速度为g。在导体棒ab刚要运动前的过程中（  ） A. ab中的感应电流方向由a到b B. ab中的感应电流逐渐增大 C. 时间内电阻R上产生的热量为 D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据楞次定律，垂直导轨平面向下的磁感应强度随时间增大，闭合回路的磁通量向下增加，感应电流的磁场方向向上，由右手螺旋定则可判断回路中感应电流为逆时针方向，因此导体棒ab中电流方向是从b到a，故A错误； B．根据法拉第电磁感应定律，感应电动势 感应电流，是恒定不变的，故B错误； C．时间内导体棒静止，回路中感应电流不变，电阻R上产生的热量由焦耳定律得，故C错误； D．时刻导体棒刚要运动，此时安培力等于最大静摩擦力 代入，得 解得，故D正确。 故选D。 7. 如图，边长为L的N匝正方形闭合金属线圈在磁感应强度为B的有界匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度ω匀速转动，转轴位于磁场边界处且与线圈一边重合，则在一个周期内线圈感应电动势的有效值为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】线圈在磁场中转动时，感应电动势的最大值为 设电动势有效值为E，线圈总电阻为R，一个周期内的焦耳热满足 解得 故选B。 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全选对得6分，选对但不全得3分有选错不得分） 8. 将阻值为10Ω的电阻接在正弦式交流电源上，电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 该交流电的频率为50Hz B. 通过电阻电流的峰值为1A C. 电阻在1秒内消耗的电能为1J D. 电阻两端电压表达式为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由图可得交流电的周期 则该交流电的频率为，故A正确； B．由图可知电压峰值 据欧姆定律，电流峰值，故B错误； C．正弦交流电的电压有效值为 根据焦耳定律，1秒内电阻消耗的电能为，故C错误； D．角速度 电阻两端电压表达式为，故D正确。 故选AD。 9. 如图所示，两根不计电阻的光滑金属导轨平行放置，导轨及其构成的平面均与水平面成某一角度，导轨上端用直导线连接，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。具有一定阻值的金属棒MN从某高度由静止开始下滑，下滑过程中MN始终与导轨垂直并接触良好，则MN的加速度a、速度v、流过电流I及所受的安培力F随时间t变化的关系图像可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】CD 【解析】 【详解】A．对金属棒MN沿导轨平面受力分析，由牛顿第二定律得 其中安培力 联立得加速度 金属棒下滑过程中速度v不断增大，安培力随v增大而增大，因此加速度a会随时间逐渐减小，不可能保持恒定，故A错误； B．图像的斜率代表加速度，由于a随速度增大不断减小，因此图像的斜率应该逐渐变小，图像为向上凸的曲线，故B错误； CD．感应电流，安培力 由于v的增长速率逐渐变慢，因此电流I和安培力的增长速率也逐渐减小，图像斜率不断变小，最终当加速度减为0、棒匀速运动时，电流和安培力达到恒定值，故CD正确。 故选CD。 10. 如截面图（a）与俯视图（b）所示，在水深d =m的泳池底部有圆形细灯带（灯带仅存在于圆周边缘处），其圆心O正上方距水面h =m处有一观测者A（可接收任意方向射入A的光）。由灯带上某点光源B射入A的光线，在水面上方的部分与水平面的夹角为45°，已知水的折射率n=，光速为c=3×108m/s，下列说法正确的是（ ） A. 观测者A观测到正下方的泳池深度大于实际深度 B. 图（a）中所示光线在水中传播时间为s C. 圆形细灯带的半径为m D. 圆形细灯带发出的光照亮水面区域的面积为m2 【答案】BD 【解析】 【详解】A．正下方观察时，水中物体的视深为，故A错误； B．设光线在水面的折射点为，水中入射角为。由折射定律得 所以，水中光路长度为 水中光速为 故传播时间为，故B正确； C．设光线在水面的折射点为，因点在点正上方且光线与水平面成，AO与P点间的距离为，由折射定律得 所以，水下几何关系可知，水下光线的水平位移 因此圆形细灯带半径为，故C错误； D．水到空气的临界角满足 所以，每个点光源在水面形成的光斑半径为 由折射几何关系，圆形细灯带半径为，且，照亮区域为环形，其面积为，故D正确。 故选BD。 第Ⅱ卷（非选择题，共54分） 三、实验题（本题共 2小题，每空2分，共16分） 11. 某同学通过双缝干涉实验测量发光二极管发出光的波长。图甲为实验装置示意图，双缝间距，双缝到毛玻璃的距离，实验中观察到的干涉条纹如图乙所示。 当分划板中心刻线对齐第1条亮条纹中心，手轮上的读数为；当分划板中心刻线对齐第5条亮条纹中心，手轮上的读数为。完成下列填空： （1）相邻两条亮条纹间的距离____________； （2）根据____________可算出波长（填正确答案标号）； A. B. C. （3）则待测发出光的波长为____________（结果保留3位有效数字）。 【答案】（1）0.508 （2）B （3）626 【解析】 【小问1详解】 相邻两条亮条纹间的距离为 【小问2详解】 根据相邻两条亮条纹间的距离与光的波长关系可得波长为 故选B。 【小问3详解】 待测发出光的波长为 12. 小王同学用如图1所示的实验装置探究影响感应电流方向的因素。如图2所示，分别把条形磁体的N极或S极插入、拔出螺线管，观察并标记感应电流的方向。根据两幅图片，回答下列问题： （1）关于本实验，下列说法正确的是_______。 A. 需要记录感应电流的大小 B. 通过观察电流表指针的偏转方向确定感应电流的方向 C. 图2中甲和乙表明，感应电流的方向与条形磁体的插入端是N极还是S极有关 D. 图2中丙和丁表明，当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流产生的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反 （2）小李同学设计如图3的电路图探究感应电流的方向，他将线圈M和线圈N绕在同一个铁芯上，闭合开关瞬间发现电流表的指针向左偏转。若闭合开关一段时间稳定后，电流表的指针________（填“向左偏”、“不偏”或“向右偏”）；之后向左匀速移动滑片P，电流表的指针_________（填“向左偏”、“不偏”或“向右偏”） （3）小杨同学又设计如图4的实验：磁体从靠近线圈的上方静止下落。磁铁在线圈中运动时机械能__________（填“守恒”或“不守恒”）； 在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t的图像可能是下图中的________（填字母序号） A. B. C. D. 【答案】（1）BC （2） ①. 不偏 ②. 向右偏 （3） ①. 不守恒 ②. B 【解析】 【小问1详解】 A．本实验探究感应电流的方向，不需要记录感应电流的大小，故A错误； B．实验中通过灵敏电流表的指针偏转方向，直接判断感应电流的方向，故B正确； C．甲是N极插入螺线管、乙是S极插入螺线管，磁通量均增大但插入端磁极不同，感应电流方向相反，说明感应电流方向和插入的磁极种类有关，故C正确； D．丙和丁中磁体拔出螺线管，穿过线圈的磁通量减少，根据楞次定律，感应电流的磁场方向应与引起感应电流的原磁场方向相同，而非相反，故D错误。 故选BC。 【小问2详解】 [1]开关闭合稳定后，线圈M中的电流恒定，产生的磁场不变，穿过线圈N的磁通量不发生变化，因此无感应电流，电流表指针不偏 [2]闭合开关瞬间，穿过N的磁通量向右增大，电流表向左偏；向左移动滑片P时，滑动变阻器接入电阻增大，M中电流减小，穿过N的向右的磁通量同样减小，和闭合开关瞬间的磁通量变化规律相反，因此电流表指针向右偏 【小问3详解】 [1]磁体在线圈中运动时，线圈产生感应电流，磁体的机械能会转化为电能（最终转化为内能），因此机械能不守恒 [2]磁体下落过程中速度不断增大，磁体进入线圈时产生第一个方向的感应电流，穿出线圈时产生反向的感应电流；由于穿出时磁体的速度比进入时更大，磁通量变化率更大，因此反向的感应电流峰值比正向峰值更大。 故选B。 四、计算题（本题共3小题，共38分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤） 13. 如图，平行玻璃砖厚度为d，一射向玻璃砖的细光束与玻璃砖上表面的夹角为30°，光束射入玻璃砖后先射到其右侧面。已知玻璃对该光的折射率，光在真空中的传播速度为c。 （1）光束从上表面射入玻璃砖时的折射角； （2）画出光束从射入玻璃砖到第一次从玻璃砖射出的光路图，并计算其所经历的时间。 【答案】（1）30° （2）； 【解析】 【小问1详解】 设光在上表面折射时，入射角为，折射角为r，则 由折射定律有 解得 【小问2详解】 光线射到右侧面时，入射角 因为，故光束在右侧面发生全反射，接着从下表面射出，则光路图如图所示 由几何关系得光束在玻璃砖内传播的距离为 光束在玻璃砖内传播的速度 解得传播的时间为 14. 电动汽车制动过程中可以控制电机转为发电模式，在产生制动效果的同时，将汽车的部分机械能转换为电能，储存在储能装置中，实现能量回收、降低能耗。如图1所示，发电机可简化为处于匀强磁场中的单匝正方形线框ABCD，线框边长为L，电阻忽略不计，磁场磁感应强度大小为B，线框转轴OO′与磁场垂直，且与AB、CD距离相等。线框与储能装置连接。 （1）线框转动方向如图1所示，试判断图示位置AB中的电流方向； （2）若线框以角速度ω匀速转动，线框平面与中性面垂直瞬间开始计时，请直接写出线框ABCD产生的感应电动势随时间t变化的关系式； （3）讨论电动汽车在某次制动储存电能时，为方便计算，将储能装置替换为阻值为R的电阻，电阻消耗的电能等于储能装置储存的电能。求线框以角速度ω转动一周后储能装置储存的电能。 【答案】（1）电流方向从B到A （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由图1，磁场水平向右，此刻的速度方向向下，根据右手定则，知图示位置中的电流方向从到 【小问2详解】 感应电动势的最大值，其中 得 从线框平面与中性面垂直瞬间开始计时，根据法拉第电磁感应定律，线框中产生的感应电动势 得 【小问3详解】 线框转动一周产生的感应电动势的最大值，则线框转动一周产生感应电动势的有效值 线框转动一周电阻消耗的电能，其中 依题意，电阻消耗的电能等于储能装置储存的电能，得储能装置储存的电能 15. 如图（a），两组光滑平行金属导轨在同一水平面固定，间距分别为d和1.5d，分别连接电阻R1=2R和R2=R。边长为d的正方形区域存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化关系如图（b）所示。t=0时，在距磁场左边界d处，一长为1.5d、电阻为3R的均匀导体棒以初速度v0向右运动，最终刚好穿过磁场区域，棒至磁场左边界时与两组导轨同时接触。其他电阻不计，棒与导轨垂直且接触良好。求： （1）0~时间内，R1中的电流大小I及方向； （2）导体棒刚穿过磁场左边界时受到的安培力大小F及方向； （3）导体棒的质量。 【答案】（1），电流方向为：N→M （2），受到的安培力方向水平向左 （3）m= 【解析】 【小问1详解】 0~时间内，磁场向里均匀增加，由楞次定律，流过R1的电流方向为：N→M 由法拉第电磁感应定律 导体棒接入电路的长度为d，则接入电路的电阻为2R，回路中的电流大小 解得 【小问2详解】 导体棒刚进入磁场时产生的感应电流的方向沿导体棒向上（俯视看），由左手定则可知，导体棒受到的安培力方向水平向左； 导体棒刚进入磁场切割磁感线产生的感应电动势为E2=B0dv0 分析电路可知内侧导轨之间的部分导体棒相当于电源；之外的部分和R2串联然后再和R1并联，并联电路的总电阻为R并= 回路中的电流大小 导体棒受到的安培力F=B0dI2 解得 【小问3详解】 导体棒进入磁场后在安培力作用下做减速运动，从进入磁场后t时刻导体棒的速度为v，取t~t+Δt（Δt→0），导体棒速度从v变为v－Δv，由牛顿第二定律有 由加速度，可得 即 对该式求和可得， 解得m= 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $