精品解析：江苏连云港市赣榆区2025-2026学年度第二学期期中学业水平质量监测高二物理试题

2025~2026学年度第二学期期中学业水平质量监测 高二物理试题 注意事项 考生答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求 1．本试卷共6页，满分100分，考试时间75分钟。考试结束后，请将答题卡交回。 2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0.5 mm黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置。 3．请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符。 4．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。作答非选择题，必须用0.5 mm黑色墨水的签字笔在答题卡上指定位置作答，在其他位置作答一律无效。 5．如需作图，必须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗。 一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分，每题只有一个选项最符合题意。 1. 传感器在生产生活中得到广泛应用，温控开关中需要用到的传感器元件是（ ） A. 双金属片 B. 干簧管 C. 电阻应变片 D. 光敏电阻 2. 如图所示，有一分子位于坐标原点O处不动，另一分子位于x轴上，纵坐标表示这两个分子的分子势能，分子间距离为无穷远时，分子势能为0，则图中两分子间的作用力最小时分子间距离为（ ） A. B. C. D. 3. 以下电场或磁场，能够激发电磁波的是（ ） A. B. C. D. 4. “用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，下列操作使测得分子直径比真实值小的是（ ） A. 计算面积时，不足一格的都舍去 B. 痱子粉撒得太厚导致油膜未充分散开 C. 油酸酒精溶液配制好后，搁置很久才做实验 D. 用注射器和量筒测1mL油酸酒精溶液的滴数时漏记了几滴 5. 如图，线圈在水平匀强磁场中匀速转动产生交变电流。当线圈逆时针转动到图示水平位置时（　　） A. 电流方向发生改变 B. ab边受安培力方向向下 C. 穿过线圈平面的磁通量变化率最大 D. 从图示位置转过90°时，线圈中电动势最大 6. 如图是某无线充电接收端电压经初步处理后的u-t图像，则该交变电压有效值为（ ） A. B. 2 V C. D. 3 V 7. 如图乙为LC振荡电路的i-t图像。在时刻，回路中电容器C的上极板M带正电。在某段时间里，回路的磁场能在增大，而M板带负电，则该时间段为（ ） A. Oa段 B. ab段 C. bc段 D. cd段 8. 片式电感器因体积小，集成度高、性能稳定，已成为电子和通讯领域的主流选择。如图为某次测试电感器性能的实验电路图，、是规格相同的两个灵敏电流计，电路稳定后断开开关S瞬间，下列说法正确的是（ ） A. 的示数逐渐增加 B. 的示数立即为零 C. 的示数大于的示数 D. 和指针偏转方向相反 9. 一种电磁阻尼减震器及其构造原理如图所示。该减震器由绝缘滑动杆及固定在杆上相同且相互紧挨着的多个正方形线圈组成。每个矩形线圈的匝数为N，阻值为R，线圈边长为L，若该装置沿光滑水平面以速度v向右进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面竖直向里的匀强磁场，则（　　） A. 第一个线圈刚进入磁场时减震器受到的安培力大小为 B. 第一个线圈刚进入磁场时减震器受到的安培力大小为 C. 若有3个以上线圈进入磁场，则通过前3个线圈导线截面的电量之比为3:2:1 D. 若有3个以上线圈进入磁场，则通过前3个线圈导线截面的电量之比为1:1:1 10. 新能源汽车发展迅猛，多阶段快速充电技术解决了车主对电池安全的担忧。多阶段快速充电的恒流阶段是指随动力电池电压的升高，充电桩”电电压也要升高以保证充电电流恒定，电池管理系统通过智能调节图中的理想变压器副线圈的匝数来实现（原线圈两端电压不变）。在恒流充电过程中（ ） A. 动力电池的电阻不变 B. 动力电池的电阻变大 C. 动力电池的充电功率不变 D. 理想变压器的输入功率变大 11. 如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，MN和PQ是两根互相平行光滑金属导轨与水平面成θ角，已知导轨足够长，且电阻不计，ab是一根与导轨垂直且始终与导轨接触良好的金属杆，开始时，将开关S断开，让杆ab由静止开始沿导轨下滑，过段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，则关于金属杆ab的速度v和电流I随时间t变化的图像不可能是（　　） A. B. C. D. 二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题~第16题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 在“探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系”实验中，某同学利用“可拆变压器”进行探究。 （1）以下给出的器材中，本实验需要用到的有__________（填选项字母）。 A. 干电池 B. 学生电源 C. “V”电压表 D. 多用电表 （2）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是______（填选项字母）。 A. 等效替代法 B. 控制变量法 C. 整体隔离法 D. 微元法 （3）关于实验原理与操作，下列说法正确的是________。 A. 变压器工作时，电流从原线圈通过铁芯传到副线圈 B. 为了接触良好，在实验时应用手捏住导线连接处 C. 为了人身安全，实验中接在原线圈两接线柱上的电压应不超过12 V D. 进行实验时，原线圈的匝数一定要比副线圈的匝数多 （4）某次实验中，用匝数分别为200匝和400匝的a、b线圈进行实验，测得a、b线圈两端电压、，数据如表所示，则可知实验过程中_______作为原线圈（选填“a线圈”或“b线圈”）。 1.90 2.80 3.80 4.90 4.06 6.00 8.02 10.09 （5）小明同学在实验时进行了如下图所示的操作，将电源接在左线圈“0”“200”接线柱上，电压表接在左线圈“800”“1400”接线柱上，小明认为也能完成探究“原”“副”线圈的电压比与匝数比的关系，你是否同意他的观点？并说明理由：____________。 13. 如图所示为一个防撞气包，包内气体在标准状况下体积V，已知气体在标准状态下的摩尔体积，阿伏加德罗常数，气体分子占据空间可看成立方体，求气包内 （1）气体的分子个数； （2）在标准状况下气体分子间的距离。 14. 如图甲所示，匝的线圈（图中只画了2匝），电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有垂直纸面向外的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。 （1）电阻两端的电势差； （2）0-0.04s内通过电阻的电荷量Q。 15. 如图所示为高铁供电流程的简化图，牵引变电所的理想变压器将电压为的高压电进行降压至；动力车厢内的理想变压器原、副线圈的匝数比，把电压降至为额定功率动力系统供电，动力系统正常工作，求： （1）牵引变电所的理想变压器原、副线圈的匝数比； （2）输电线的总电阻； （3）输电效率（保留两位有效数字）。 16. 如图所示，空间分布着水平方向宽度为的匀强磁场，磁感应强度大小为，相邻磁场间的距离为。一质量为的正方形金属线框置于磁场区域上方某一位置处。现将线框由静止释放，线框边刚进入磁场区域Ⅰ上边界时速度为，此后线框通过每个磁场区域的时间相等，线框向下运动过程中始终在垂直于磁场的竖直平面内，边始终水平。已知线框的电阻为，边长为，重力加速度大小为。 （1）求边刚进入磁场区域Ⅰ上边界时，线框所受安培力的瞬时功率； （2）求线框穿过任意一个磁场区域过程中，线框减少的动能和产生的焦耳热； （3）若边穿过任意一个磁场区域的时间为t，求穿出磁场时的速度。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025~2026学年度第二学期期中学业水平质量监测 高二物理试题 注意事项 考生答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求 1．本试卷共6页，满分100分，考试时间75分钟。考试结束后，请将答题卡交回。 2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0.5 mm黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置。 3．请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符。 4．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。作答非选择题，必须用0.5 mm黑色墨水的签字笔在答题卡上指定位置作答，在其他位置作答一律无效。 5．如需作图，必须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗。 一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分，每题只有一个选项最符合题意。 1. 传感器在生产生活中得到广泛应用，温控开关中需要用到的传感器元件是（ ） A. 双金属片 B. 干簧管 C. 电阻应变片 D. 光敏电阻 【答案】A 【解析】 【详解】A．双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片贴合而成，温度变化时双金属片会发生弯曲，从而控制电路的通断，常用于温控开关，故A正确； B．干簧管是一种磁敏传感器，常用于磁控开关，故B错误； C．电阻应变片是一种力敏传感器，常用于测量力或形变，故C错误； D．光敏电阻是一种光敏传感器，其阻值随光照强度变化，常用于光控开关，故D错误。 故选A。 2. 如图所示，有一分子位于坐标原点O处不动，另一分子位于x轴上，纵坐标表示这两个分子的分子势能，分子间距离为无穷远时，分子势能为0，则图中两分子间的作用力最小时分子间距离为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据图像斜率代表分子间作用力可知，在处，分子势能最小，图像斜率为零，分子间作用力为零，即作用力最小。 故选C。 3. 以下电场或磁场，能够激发电磁波的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图可知电场随时间均匀变化，根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场产生恒定的磁场，恒定的磁场不再产生电场，故不能激发电磁波，A错误； B．由图可知电场随时间做周期性变化，根据麦克斯韦电磁场理论，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又产生周期性变化的电场，从而在空间形成电磁波，故B正确； C．由图可知磁场恒定不变，根据麦克斯韦电磁场理论，恒定的磁场不产生电场，故不能激发电磁波，C错误； D．由图可知磁场随时间均匀变化，根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，恒定的电场不再产生磁场，故不能激发电磁波，D错误。 故选B。 4. “用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，下列操作使测得分子直径比真实值小的是（ ） A. 计算面积时，不足一格的都舍去 B. 痱子粉撒得太厚导致油膜未充分散开 C. 油酸酒精溶液配制好后，搁置很久才做实验 D. 用注射器和量筒测1mL油酸酒精溶液的滴数时漏记了几滴 【答案】C 【解析】 【详解】油膜法估测分子直径的核心原理为 ，其中是计算时取用的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，是测得的油膜面积，测得值偏小的原因是测得值偏小或测得值偏大。 A．计算面积时不足一格都舍去，测得的比真实值偏小，代入公式得偏大，故A错误； B．痱子粉太厚导致油膜未充分散开，测得的比真实值偏小，代入公式得偏大，故B错误； C．油酸酒精溶液搁置很久后酒精挥发，实际浓度高于初始配制的浓度，计算时仍使用初始浓度，导致的测得值小于一滴溶液中真实纯油酸的体积，代入公式得偏小，故C正确； D．测1mL溶液的滴数时漏记几滴，会导致计算出的每滴溶液体积偏大，的测得值偏大，代入公式得偏大，故D错误。 故选C。 5. 如图，线圈在水平匀强磁场中匀速转动产生交变电流。当线圈逆时针转动到图示水平位置时（　　） A. 电流方向发生改变 B. ab边受安培力方向向下 C. 穿过线圈平面的磁通量变化率最大 D. 从图示位置转过90°时，线圈中电动势最大 【答案】C 【解析】 【详解】AC．图示位置为垂直中性面的位置，此时穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势、感应电流最大，电流方向不变，故A错误，C正确； B．根据右手定则可知，图示位置线圈中的电流方向为adcba，则结合左手定则可知，此时ab边受安培力的方向向上，故B错误； D．从图示位置线圈转过90°时，线圈与中性面重合，此时穿过线圈的磁通量最大，但感应电动势和感应电流均为零，故D错误。 故选C。 6. 如图是某无线充电接收端电压经初步处理后的u-t图像，则该交变电压有效值为（ ） A. B. 2 V C. D. 3 V 【答案】A 【解析】 【详解】根据交变电流有效值的定义：让交流电和直流电通过阻值相同的电阻 R，如果在相同的时间（通常取一个周期 T）内产生的热量相等，该直流电的电压数值即为交流电的有效值。 由图可知，该交变电压的周期 在 0∼2 s 时间内，电压为正弦式交变电压（半个周期），峰值，该段电压产生的热量等效于有效值为 的直流电在 1 s 内产生的热量 在 2∼3 s 时间内，电压为恒定电压，该段电压产生的热量 设该交变电压的有效值为 U，根据有效值定义有 代入数据得化简得即 解得，故A正确。 故选A。 7. 如图乙为LC振荡电路的i-t图像。在时刻，回路中电容器C的上极板M带正电。在某段时间里，回路的磁场能在增大，而M板带负电，则该时间段为（ ） A. Oa段 B. ab段 C. bc段 D. cd段 【答案】C 【解析】 【详解】A．在段，电流增大，磁场能增大，电容器放电，由于时刻M板带正电，此阶段M板仍带正电，故A错误； B．在段，电流减小，磁场能减小，电容器反向充电，M板带负电，故B错误； C．在段，电流反向增大，磁场能增大，电容器放电，此时下极板带正电，M板带负电，故C正确； D．在段，电流减小，磁场能减小，电容器充电，M板带正电，故D错误。 故选C。 8. 片式电感器因体积小，集成度高、性能稳定，已成为电子和通讯领域的主流选择。如图为某次测试电感器性能的实验电路图，、是规格相同的两个灵敏电流计，电路稳定后断开开关S瞬间，下列说法正确的是（ ） A. 的示数逐渐增加 B. 的示数立即为零 C. 的示数大于的示数 D. 和指针偏转方向相反 【答案】D 【解析】 【详解】A．电路稳定时，流过的电流方向从左向右。断开开关S瞬间，由于电感线圈的自感作用，阻碍电流减小，流过的电流方向不变，大小逐渐减小，故A错误； B．断开开关S瞬间，电感线圈、、和构成闭合回路，有感应电流流过，其示数不会立即为零，故B错误； C．断开开关S瞬间，、、和构成串联回路，流过和的电流大小相等，故C错误； D．电路稳定时，流过和的电流方向均从左向右。断开开关S瞬间，流过的电流方向仍从左向右，而流过的电流方向变为从右向左，两者电流方向相反，指针偏转方向相反，故D正确。 故选D。 9. 一种电磁阻尼减震器及其构造原理如图所示。该减震器由绝缘滑动杆及固定在杆上相同且相互紧挨着的多个正方形线圈组成。每个矩形线圈的匝数为N，阻值为R，线圈边长为L，若该装置沿光滑水平面以速度v向右进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面竖直向里的匀强磁场，则（　　） A. 第一个线圈刚进入磁场时减震器受到的安培力大小为 B. 第一个线圈刚进入磁场时减震器受到的安培力大小为 C. 若有3个以上线圈进入磁场，则通过前3个线圈导线截面的电量之比为3:2:1 D. 若有3个以上线圈进入磁场，则通过前3个线圈导线截面的电量之比为1:1:1 【答案】D 【解析】 【详解】AB．第一个线圈刚进入磁场时，右边切割磁感线产生的电动势为 电路中的电流为 则安培力大小为，故AB错误； CD．根据法拉第电磁感应定律可知 则电荷量为 由此可知，通过前3个线圈导线截面的电量之比为1:1:1，故C错误，D正确。 故选D。 10. 新能源汽车发展迅猛，多阶段快速充电技术解决了车主对电池安全的担忧。多阶段快速充电的恒流阶段是指随动力电池电压的升高，充电桩”电电压也要升高以保证充电电流恒定，电池管理系统通过智能调节图中的理想变压器副线圈的匝数来实现（原线圈两端电压不变）。在恒流充电过程中（ ） A. 动力电池的电阻不变 B. 动力电池的电阻变大 C. 动力电池的充电功率不变 D. 理想变压器的输入功率变大 【答案】D 【解析】 【详解】AB．在恒流充电过程中，动力电池不是纯电阻，所以动力电池的电阻，故AB错误； CD．由于不变，增大，所以动力电池的充电功率变大； 根据，可知理想变压器的输入功率变大，故C错误，D正确。 故选D。 11. 如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，MN和PQ是两根互相平行光滑金属导轨与水平面成θ角，已知导轨足够长，且电阻不计，ab是一根与导轨垂直且始终与导轨接触良好的金属杆，开始时，将开关S断开，让杆ab由静止开始沿导轨下滑，过段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，则关于金属杆ab的速度v和电流I随时间t变化的图像不可能是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】A．闭合开关时，根据右手定则可知，ab杆产生感应电流的方向由b指向a，根据左手定则可知，ab杆受到水平向右的安培力，若 ab杆将做匀速直线运动，由于感应电流大小为 ab杆做匀速直线运动，则感应电流大小不变，故A正确，不符合题意； BC．若，则ab杆将做加速运动，根据牛顿第二定律可得 ab杆速度增大，则感应电流增大，加速度减小，所以ab杆向下做加速度减小的加速运动，当安培力沿轨道向上的分量与重力沿轨道向下的分量相等时，加速度为零，ab杆开始做匀速直线运动，ab杆加速运动过程中，感应电流增大，但i-t图线切线的斜率减小，杆匀速运动时，感应电流不变，故B错误，符合题意，C正确，不符合题意； D．若，根据牛顿第二定律可得 ab杆做减速运动，感应电流减小，加速度减小，当安培力沿轨道向上的分量与重力沿轨道向下的分量相等时，加速度为零，ab杆开始做匀速直线运动，所以ab杆先做加速度减小的减速运动，后做匀速直线运动，ab杆中的电流先减小后不变，故D正确，不符合题意。 故选B。 二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题~第16题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 在“探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系”实验中，某同学利用“可拆变压器”进行探究。 （1）以下给出的器材中，本实验需要用到的有__________（填选项字母）。 A. 干电池 B. 学生电源 C. “V”电压表 D. 多用电表 （2）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是______（填选项字母）。 A. 等效替代法 B. 控制变量法 C. 整体隔离法 D. 微元法 （3）关于实验原理与操作，下列说法正确的是________。 A. 变压器工作时，电流从原线圈通过铁芯传到副线圈 B. 为了接触良好，在实验时应用手捏住导线连接处 C. 为了人身安全，实验中接在原线圈两接线柱上的电压应不超过12 V D. 进行实验时，原线圈的匝数一定要比副线圈的匝数多 （4）某次实验中，用匝数分别为200匝和400匝的a、b线圈进行实验，测得a、b线圈两端电压、，数据如表所示，则可知实验过程中_______作为原线圈（选填“a线圈”或“b线圈”）。 1.90 2.80 3.80 4.90 4.06 6.00 8.02 10.09 （5）小明同学在实验时进行了如下图所示的操作，将电源接在左线圈“0”“200”接线柱上，电压表接在左线圈“800”“1400”接线柱上，小明认为也能完成探究“原”“副”线圈的电压比与匝数比的关系，你是否同意他的观点？并说明理由：____________。 【答案】（1）BD （2）B （3）C （4）b线圈 （5）同意，虽然电源和电压表都接在左侧线圈上，但接在“0”“200”接线柱的部分线圈匝数为匝，接在“800”“1400”接线柱的部分线圈匝数为匝。这两部分线圈绕在同一个铁芯柱上，当原线圈通入交流电时，产生的变化磁场通过铁芯穿过副线圈，两部分线圈的磁通量变化率相同，符合变压器的工作原理，因此可以探究电压比与匝数比的关系。 【解析】 【小问1详解】 AB．变压器的工作原理是电磁感应，需要变化的电流产生变化的磁场，因此电源必须使用交流电，干电池是直流电源，学生电源可以提供交流电，故A错误，B正确； CD．实验需要测量原、副线圈两端的交流电压，多用电表可以使用交流电压档进行测量，而图中C所示电压表通常为直流电压表，无法测量交流电，故C错误，D正确。 故选BD。 【小问2详解】 在探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系时，需要保持原线圈电压不变，改变匝数比，或者保持匝数比不变，改变原线圈电压等，这种控制一个或多个量不变，研究另外两个量关系的方法是控制变量法。 故选B。 【小问3详解】 A．变压器工作时，原、副线圈之间没有直接的电路连接，能量是通过铁芯中的磁场传递的，故A错误； B．实验时应用手捏住导线连接处容易造成触电危险，且手汗等会导致接触电阻变化，影响实验结果，故B错误； C．为了人身安全，实验中接在原线圈两接线柱上的电压应不超过12V，属于安全电压范围，故C正确； D．变压器可以是升压变压器也可以是降压变压器，原线圈的匝数可以比副线圈多，也可以少，故D错误。 故选C。 【小问4详解】 理想变压器电压比等于匝数比，即 实际变压器由于存在漏磁和线圈电阻（铜损、铁损），原线圈每匝电压略大于副线圈每匝电压，即 已知，。 若a为原线圈，则，即 若b为原线圈，则，即 观察表格数据满足的关系，说明b线圈每匝电压更高，故b线圈作为原线圈。 【小问5详解】 同意。理由见答案。 13. 如图所示为一个防撞气包，包内气体在标准状况下体积V，已知气体在标准状态下的摩尔体积，阿伏加德罗常数，气体分子占据空间可看成立方体，求气包内 （1）气体的分子个数； （2）在标准状况下气体分子间的距离。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 气体的物质的量为 气体的分子个数为 【小问2详解】 每个气体分子占据的空间体积为 由于气体分子占据空间可看成立方体，设分子间的距离为，则有 解得 14. 如图甲所示，匝的线圈（图中只画了2匝），电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有垂直纸面向外的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。 （1）电阻两端的电势差； （2）0-0.04s内通过电阻的电荷量Q。 【答案】（1） （2）0.04C 【解析】 【小问1详解】 由图乙可知，磁通量的变化率 根据法拉第电磁感应定律，线圈产生的感应电动势 根据闭合电路欧姆定律，电路中的电流 电阻两端的电压大小 由楞次定律可知，原磁场向外且增强，感应电流的磁场向里，由安培定则可知感应电流沿顺时针方向。在线圈内部电流从流向，线圈相当于电源，故端电势低于端， 【小问2详解】 在内，通过电阻的电荷量 15. 如图所示为高铁供电流程的简化图，牵引变电所的理想变压器将电压为的高压电进行降压至；动力车厢内的理想变压器原、副线圈的匝数比，把电压降至为额定功率动力系统供电，动力系统正常工作，求： （1）牵引变电所的理想变压器原、副线圈的匝数比； （2）输电线的总电阻； （3）输电效率（保留两位有效数字）。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据理想变压器电压与匝数成正比，有 【小问2详解】 动力车厢内的理想变压器原、副线圈的匝数比 解得 因为 解得 输电线损耗的电压为 解得 【小问3详解】 输电效率 代入数据解得 16. 如图所示，空间分布着水平方向宽度为的匀强磁场，磁感应强度大小为，相邻磁场间的距离为。一质量为的正方形金属线框置于磁场区域上方某一位置处。现将线框由静止释放，线框边刚进入磁场区域Ⅰ上边界时速度为，此后线框通过每个磁场区域的时间相等，线框向下运动过程中始终在垂直于磁场的竖直平面内，边始终水平。已知线框的电阻为，边长为，重力加速度大小为。 （1）求边刚进入磁场区域Ⅰ上边界时，线框所受安培力的瞬时功率； （2）求线框穿过任意一个磁场区域过程中，线框减少的动能和产生的焦耳热； （3）若边穿过任意一个磁场区域的时间为t，求穿出磁场时的速度。 【答案】（1） （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 ab边刚进入磁场区域Ⅰ上边界时，切割磁感线产生的感应电动势为 根据闭合电路欧姆定律，线框中的感应电流为。 此时线框所受安培力大小为 安培力的瞬时功率 【小问2详解】 线框通过每个磁场区域的时间相等，说明线框的运动具有周期性，即线框刚进入每个磁场区域时的速度均为。线框边长为，磁场宽度为，线框完全穿过一个磁场区域（从ab边进入到cd边穿出）的位移为。当cd边刚穿出磁场区域时，ab边已在磁场下方处。相邻磁场间距为，则线框完全离开磁场后到进入下一个磁场前，在无磁场区域运动的位移为 在此过程中线框只受重力，做匀加速运动。设线框穿出磁场时的速度为，根据运动学公式有 线框穿过磁场区域过程中减少的动能 根据能量守恒定律，线框穿过磁场区域过程中，重力势能的减少量与动能的减少量之和等于产生的焦耳热，即 【小问3详解】 ab边穿过磁场区域的过程，即ab边从磁场上边界运动到下边界，位移为。此过程中只有ab边切割磁感线。取向下为正方向，根据动量定理有 其中通过线框的电荷量 联立解得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $