内容正文:
2026年4月众美中学高二下学期月考
物理试卷
考试时间:75分钟 满分:100分
一、单选题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的)
1. 通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示(前半个周期为正弦波形的),则该交变电流的有效值为( )
A. B. C. D.
2. 电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是( )
A. 图甲中,发射线圈接入恒定电流也能实现手机充电
B. 图乙中,电磁炉不能使用陶瓷锅,是因为陶瓷导热性能比金属差
C. 图丙中,真空冶炼炉的加热原理是利用线圈中电流产生的焦耳热
D. 图丁中,运输电流表时用导线把两个接线柱连在一起,是利用了电磁阻尼
3. 如图所示为电流天平,可用来测定磁感应强度。天平的右臂上挂有一匝数为的矩形线圈,线圈下端悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,当线圈中通有顺时针方向的电流时,发现天平的左端低右端高,下列调整方案有可能使天平水平平衡的是( )
A. 仅减小电流大小 B. 仅改变电流方向
C. 仅将磁场反向 D. 仅增加线圈的匝数
4. 1831年10月28日,法拉第展示了人类历史进第一台发电机一法拉第圆盘发电机,其原理如图乙所示,水平匀强磁场B垂直于盘面,圆盘绕水平轴C以角速度匀速转动,铜片D与圆盘的边缘接触,圆盘、导线和电阻R组成闭合回路,圆盘半径为L,圆盘接入CD间的电阻也为R,其他电阻均可忽略不计。下列说法正确的是( )
A. C点电势高于D点电势 B. C、D两端的电压为
C. 圆盘转动过程中,电流的大小为 D. 圆盘转动过程中,产生的电功率为
5. 回旋加速器核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中有周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两个D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,下列说法正确的是( )
A. 粒子射出时的动能与D形金属盒的半径无关
B. 回旋加速器是靠电场加速的,粒子射出时的动能与电压有关
C. 回旋加速器是靠磁场加速的,粒子射出时的动能与磁场无关
D. 加速电压越小,粒子在回旋加速器中需加速的次数越多
6. 在如图所示的电路中,A1和A2是两个相同的灯泡。线圈L的自感系数足够大,电阻可以忽略不计,下列说法正确的是( )
A. 闭合开关S时,A2先亮,A1逐渐变亮
B. 闭合开关S时,A1和A2同时亮
C. 断开开关S时,A2闪亮一下再熄灭
D. 断开开关S时,流过A2的电流方向向左
7. 如图所示,将厚度为h和宽度为d的金属板放在匀强磁场中,以金属板的一个顶点为坐标原点建立Oxyz坐标系。当金属板中通有沿z轴正方向的恒定电流I时,金属板的上、下表面之间产生稳定的电压。已知该金属板单位体积内自由电子的个数为n,电子的电荷量为,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向沿x轴负方向,下列说法正确的是( )
A. 金属板上表面的电势高于下表面的电势
B. 金属板的上、下表面之间产生的稳定电压的大小为
C. 金属板内自由电子所受洛伦兹力的大小为
D. 金属板内载流子定向移动的速率为
二、多选题(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,有多项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全对得3分,有选错的得0分)
8. 如图是常用的学生饭卡内部实物图,其由线圈和芯片组成电路。当饭卡处于感应区域时,刷卡机会激发变化的磁场,从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作,已知线圈面积为S,共n匝,某次刷卡时,线圈平面与磁场垂直,且全部处于磁场区域内,在感应时间内,磁感应强度方向向外且由0均匀增大到,此过程中( )
A. 线圈中产生的感应电流方向为顺时针 B. 线圈中磁通量变化量为
C. 线圈中感应电动势大小为 D. AB边所受安培力变大
9. 图为通过远距离输电方式给新能源汽车充电桩供电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比分别为、,输电线总电阻为。在的原线圈两端接入一电压为的交流电。不考虑其它因素的影响,下列说法正确的是( )
A. 充电桩上交流电的周期为0.01s
B. 当的输入功率为200kW时,输电线上损失的电功率为
C. 当的输入功率为200kW时,的输出电压有效值为250V
D. 当充电桩使用个数减小时,的输出电压增大
10. 如图所示,虚线框MNPQ内为一矩形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里。a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子,它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场,图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重力,则( )
A. 粒子a带负电,粒子b、c带正电
B. 射入磁场时,粒子b的动能最大
C. 粒子b的运动轨迹是抛物线
D. 射入磁场时c的运动时间最大
三、实验题:(共两小题,每空,共16分)
11. 在“探究变压器两端的电压和匝数的关系”实验中,可拆变压器如图所示。
(1)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______;
A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 整体隔离法
(2)除了需探究的变压器外,如下图给出的器材中,本实验还需要用到的有哪些______;
A. B.
C. D.
(3)某次实验中,所用变压器的匝数分别为匝、匝,测量的数据如下表所示,则原线圈的匝数为______(填“”或“”)。
1.80
2.80
3.80
4.80
3.99
6.01
8.02
10.03
12. 如图所示是“探究影响感应电流方向和大小的因素”的实验装置:
(1)某同学闭合开关瞬间,发现电流表指针向右偏转。则将滑动变阻器的滑片向左滑动时,能观察到电流计指针___________(选填“向右”或“向左”或“不”)偏转。当他将铁芯向上拔出时,能观察到电流计指针___________(选填“向右”或“向左”或“不”)偏转。当他将铁芯用更快的速度向上拔出时,更观察到电流计偏转角度___________(选填“更大”或“更小”或“不变”)。
(2)通过该实验,可以得出结论:感应电流的方向与原磁场的方向及原磁场通过线圈的磁通量___________有关,感应电流的大小与原磁场通过线圈的磁通量变化___________有关。
三、解答题(本题共3个小题,共40分)
13. 如图所示,在平面直角坐标系的第一象限内存在着垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度的大小为,一带电粒子从轴上的点以速度射入第一象限内,速度方向与轴正方向成角,并恰好垂直于轴射出第一象限。已知,不计粒子重力。求:
(1)判断粒子的电性;
(2)粒子的比荷;
(3)粒子从点运动到点的时间。
14. 如图所示,线圈的面积是,共100匝,线圈电阻为,外接电阻,匀强磁场的磁感应强度为,当线圈以的转速匀速转动时,求:
(1)若线圈从经过中性面到开始计时,写出线圈中感应电动势瞬时值表达式;
(2)电路中交流电压表和电流表的示数;
(3)线圈由图示位置转过的过程中,通过导线横截面的电荷量。
15. 如图“自由落体塔”是一种惊险刺激的游乐设备,将游客升至数十米高空,自由下落至近地面时再减速停下,让游客体验失重的乐趣。物理兴趣小组设计了如图乙的减速模型,线圈代表乘客乘坐舱,质量为m,匝数N匝,线圈周长为L,总电阻为R。在距地面的区域设置一辐向磁场减速区,俯视图如图丙,辐向磁场区域各点磁感应强度的大小和该点到中心轴线的距离有关,已知线圈所在区域磁感应强度的大小为B。现将线圈提升到距地面处由静止释放做自由落体运动,忽略一切空气阻力,重力加速度为g。
(1)判断线圈刚进入磁场时感应电流方向(从上往下看),并计算此时的电流大小;
(2)若落地时速度为,求全程运动的时间t;
(3)为增加安全系数,加装三根完全相同的轻质弹力绳(关于中心轴对称)如图丁,已知每一条弹力绳形变量为x时,都能提供弹力,同时储存弹性势能,其原长等于悬挂点到磁场上沿的距离。线圈仍从离地处静止释放,由于弹力绳的作用会上下往复(未碰地),求线圈在往复运动过程中产生的焦耳热Q。
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2026年4月众美中学高二下学期月考
物理试卷
考试时间:75分钟 满分:100分
一、单选题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的)
1. 通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示(前半个周期为正弦波形的),则该交变电流的有效值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设该交变电流的有效值为,根据有效值定义可得
解得
故选C。
2. 电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是( )
A. 图甲中,发射线圈接入恒定电流也能实现手机充电
B. 图乙中,电磁炉不能使用陶瓷锅,是因为陶瓷导热性能比金属差
C. 图丙中,真空冶炼炉的加热原理是利用线圈中电流产生的焦耳热
D. 图丁中,运输电流表时用导线把两个接线柱连在一起,是利用了电磁阻尼
【答案】D
【解析】
【详解】A.图甲中,发射线圈接入恒定电流,其产生的磁场是恒定的,不能使手机产生感应电流,不能实现无线充电,故A错误
B.图乙中,电磁炉不能使用陶瓷锅是因为陶瓷锅属于绝缘材料,不会产生涡流,故B错误;
C.图丙中,真空冶炼炉,当炉外线圈通入高频交流电时,线圈产生交变磁场,被冶炼的金属产生涡流,产生大量的热从而冶炼金属,故C错误;
D.图丁中,电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起,这是为了保护电表指针,利用了电磁阻尼原理,故D正确。
故选D。
3. 如图所示为电流天平,可用来测定磁感应强度。天平的右臂上挂有一匝数为的矩形线圈,线圈下端悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,当线圈中通有顺时针方向的电流时,发现天平的左端低右端高,下列调整方案有可能使天平水平平衡的是( )
A. 仅减小电流大小 B. 仅改变电流方向
C. 仅将磁场反向 D. 仅增加线圈的匝数
【答案】D
【解析】
【详解】天平是等臂杠杆,当线圈中通有电流I时,根据左手定则,右端线圈受到的安培力竖直向下,天平的左端低右端高,说明安培力偏小,要使天平水平平衡,必须增大安培力,根据可知,即增大匝数、电流、线框短边的长度;仅改变电流方向或仅将磁场反向时,安培力方向变为竖直向上,天平不可能水平平衡。
故选D。
4. 1831年10月28日,法拉第展示了人类历史进第一台发电机一法拉第圆盘发电机,其原理如图乙所示,水平匀强磁场B垂直于盘面,圆盘绕水平轴C以角速度匀速转动,铜片D与圆盘的边缘接触,圆盘、导线和电阻R组成闭合回路,圆盘半径为L,圆盘接入CD间的电阻也为R,其他电阻均可忽略不计。下列说法正确的是( )
A. C点电势高于D点电势 B. C、D两端的电压为
C. 圆盘转动过程中,电流的大小为 D. 圆盘转动过程中,产生的电功率为
【答案】C
【解析】
【详解】A.由右手定则可知,流经电阻R的电流由D到C,因此C点电势低于D点电势,故A错误;
B.由电磁感应定律可得圆盘产生的感应电动势为
由闭合电路欧姆定律可得C、D两端的电压为
故B错误;
C.圆盘转动过程中,由闭合电路欧姆定律可得电流的大小为
故C正确;
D.圆盘转动过程中,由电功率公式可知产生的电功率为
故D错误。
故选C。
5. 回旋加速器核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中有周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两个D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,下列说法正确的是( )
A. 粒子射出时的动能与D形金属盒的半径无关
B. 回旋加速器是靠电场加速的,粒子射出时的动能与电压有关
C. 回旋加速器是靠磁场加速的,粒子射出时的动能与磁场无关
D. 加速电压越小,粒子在回旋加速器中需加速的次数越多
【答案】D
【解析】
【详解】A.设D型盒半径为R,由牛顿第二定律得
粒子射出时的最大动能为
联立解得
可见,粒子射出时的动能与D形金属盒的半径有关,故A错误;
BC.回旋加速器是靠电场加速的,磁场只是改变速度的方向,并且粒子射出时的动能与电压无关但与磁场有关,故BC均错误;
D.粒子在回旋加速器中需加速的次数为
因此,加速电压越小,粒子在回旋加速器中需加速的次数越多,故D正确;
故选D。
6. 在如图所示的电路中,A1和A2是两个相同的灯泡。线圈L的自感系数足够大,电阻可以忽略不计,下列说法正确的是( )
A. 闭合开关S时,A2先亮,A1逐渐变亮
B. 闭合开关S时,A1和A2同时亮
C. 断开开关S时,A2闪亮一下再熄灭
D. 断开开关S时,流过A2的电流方向向左
【答案】A
【解析】
【详解】AB.当开关S闭合时,灯A2立即发光。电流通过线圈,穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反,阻碍电流的增大,电路的电流只能逐渐增大,所以A1逐渐亮起来,所以A2比A1先亮,由于线圈直流电阻忽略不计,当电流逐渐稳定时,线圈不产生感应电动势,两灯电流相等,亮度相同,故A正确,B错误;
CD.稳定后,当开关S断开后,由于自感,线圈中的电流只能慢慢减小,其相当于电源,与灯泡A1和A2串联,两灯电流相同,都过一会儿熄灭,灯A2不会闪亮,流过A2的电流方向向右,故CD错误。
故选A。
7. 如图所示,将厚度为h和宽度为d的金属板放在匀强磁场中,以金属板的一个顶点为坐标原点建立Oxyz坐标系。当金属板中通有沿z轴正方向的恒定电流I时,金属板的上、下表面之间产生稳定的电压。已知该金属板单位体积内自由电子的个数为n,电子的电荷量为,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向沿x轴负方向,下列说法正确的是( )
A. 金属板上表面的电势高于下表面的电势
B. 金属板的上、下表面之间产生的稳定电压的大小为
C. 金属板内自由电子所受洛伦兹力的大小为
D. 金属板内载流子定向移动的速率为
【答案】B
【解析】
【详解】A.沿z轴正方向通有恒定电流,则电子移动方向沿z轴负方向,磁感应强度方向沿x轴负方向,根据左手定则可知,负电荷向上偏转,故金属板上表面的电势低于下表面的电势,故A错误;
B.根据平衡条件得
又因为,
解得稳定电压的大小
故B正确;
C.金属板内载流子所受洛伦兹力的大小
联立以上解得
故C错误;
D.由B项分析可得,金属板内载流子定向移动的速率
故D错误。
故选B。
二、多选题(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,有多项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全对得3分,有选错的得0分)
8. 如图是常用的学生饭卡内部实物图,其由线圈和芯片组成电路。当饭卡处于感应区域时,刷卡机会激发变化的磁场,从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作,已知线圈面积为S,共n匝,某次刷卡时,线圈平面与磁场垂直,且全部处于磁场区域内,在感应时间内,磁感应强度方向向外且由0均匀增大到,此过程中( )
A. 线圈中产生的感应电流方向为顺时针 B. 线圈中磁通量变化量为
C. 线圈中感应电动势大小为 D. AB边所受安培力变大
【答案】AD
【解析】
【详解】A.磁感应强度向外均匀增大,由楞次定律可得感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里,根据安培定则可知感应电流为顺时针方向,故A正确;
B.线框中磁通量变化量为
与线圈匝数无关,故B错误;
CD.磁感应强度方向向外且由0均匀增大到电动势大小为
电动势大小不变,线框中产生的感应电流一直不变,磁感应强度变大,安培力逐渐变大,故C错误,D正确。
故选AD。
9. 图为通过远距离输电方式给新能源汽车充电桩供电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比分别为、,输电线总电阻为。在的原线圈两端接入一电压为的交流电。不考虑其它因素的影响,下列说法正确的是( )
A. 充电桩上交流电的周期为0.01s
B. 当的输入功率为200kW时,输电线上损失的电功率为
C. 当的输入功率为200kW时,的输出电压有效值为250V
D. 当充电桩使用个数减小时,的输出电压增大
【答案】CD
【解析】
【详解】A.充电桩上交流电的周期为
选项A错误;
BC.当的输入功率为200kW时,升压变压器初级电压
次级电压
输电线的电流
输电线上损失的电功率为
的输入电压
输出电压有效值为
选项B错误,C正确;
D.当充电桩使用个数减小时,的输出功率减小,则输电线的电流减小,输电线损失电压减小,T2初级电压变大,则输出电压增大,选项D正确。
故选CD。
10. 如图所示,虚线框MNPQ内为一矩形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里。a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子,它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场,图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重力,则( )
A. 粒子a带负电,粒子b、c带正电
B. 射入磁场时,粒子b的动能最大
C. 粒子b的运动轨迹是抛物线
D. 射入磁场时c的运动时间最大
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】A.三个质量和电荷量都相同的带电粒子,以不同的速率垂直进入匀强磁场中,则运动半径的不同,导致运动轨迹也不同。运动轨迹对应的半径越大,粒子的速率也越大。根据左手定则知粒子a带正电,粒子b、c带负电,A错误;
B.粒子在磁场中做匀速圆周运动时,由洛伦兹力提供向心力,根据
qvB=m
可得
r=
粒子的动能
Ek=
则可知三个带电粒子的质量、电荷量相同,在同一个磁场中,当速度越大时、轨道半径越大,则由图知,c粒子速率最小,b粒子速率最大,b粒子动能最大,故B正确;
C.不计重力的粒子只受洛伦磁力作用,做匀速圆周运动,C错误;
D.根据带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期T=,三粒子周期相等,c粒子运动轨迹对应的圆心角最大,运动时间最长,D正确。
故选BD。
三、实验题:(共两小题,每空,共16分)
11. 在“探究变压器两端的电压和匝数的关系”实验中,可拆变压器如图所示。
(1)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______;
A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 整体隔离法
(2)除了需探究的变压器外,如下图给出的器材中,本实验还需要用到的有哪些______;
A. B.
C. D.
(3)某次实验中,所用变压器的匝数分别为匝、匝,测量的数据如下表所示,则原线圈的匝数为______(填“”或“”)。
1.80
2.80
3.80
4.80
3.99
6.01
8.02
10.03
【答案】(1)A (2)BD
(3)
【解析】
【分析】
【小问1详解】
探究原、副线圈电压比与匝数比的关系时,需要固定一个线圈的匝数,改变另一个线圈的匝数进行探究,该方法是控制变量法。
故选A。
【小问2详解】
AB.变压器依靠电磁感应工作,必须使用交流电源,不能用直流干电池,故A错误,B正确;
CD.还需要电压表(多用电表)测量线圈两端的电压,不能用直流电压表,故C错误,D正确。
故选BD。
【小问3详解】
若为原线圈,根据理想变压器电压与匝数的关系
可得最多为的2倍,况且实验中有较大损失,一定会小于2倍。由表格数据可得:都大于的2倍,则不可能为原线圈,而为原线圈匝数符合题意。
故填。
【点睛】
12. 如图所示是“探究影响感应电流方向和大小的因素”的实验装置:
(1)某同学闭合开关瞬间,发现电流表指针向右偏转。则将滑动变阻器的滑片向左滑动时,能观察到电流计指针___________(选填“向右”或“向左”或“不”)偏转。当他将铁芯向上拔出时,能观察到电流计指针___________(选填“向右”或“向左”或“不”)偏转。当他将铁芯用更快的速度向上拔出时,更观察到电流计偏转角度___________(选填“更大”或“更小”或“不变”)。
(2)通过该实验,可以得出结论:感应电流的方向与原磁场的方向及原磁场通过线圈的磁通量___________有关,感应电流的大小与原磁场通过线圈的磁通量变化___________有关。
【答案】(1) ①. 向右 ②. 向左 ③. 更大
(2) ①. 变化 ②. 快慢
【解析】
【小问1详解】
[1]某同学闭合开关瞬间,发现电流表指针向右偏转,说明磁通量增大时,电流表指针向右偏转,则将滑动变阻器的滑片向左滑动时,电流增大,磁通量增大,故电流表指针向右偏转;
[2]当他将铁芯向上拔出时,穿过线圈的磁通量减少,能观察到电流计指针向左偏转。
[3]当他将铁芯用更快的速度向上拔出时,穿过线圈的磁通量减少的更快,产生的电流更大,观察到电流计偏转角度更大。
【小问2详解】
[1][2]通过该实验,可以得出结论:感应电流的方向与原磁场的方向及原磁场通过线圈的磁通量变化有关,感应电流的大小与原磁场通过线圈的磁通量变化快慢有关。
三、解答题(本题共3个小题,共40分)
13. 如图所示,在平面直角坐标系的第一象限内存在着垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度的大小为,一带电粒子从轴上的点以速度射入第一象限内,速度方向与轴正方向成角,并恰好垂直于轴射出第一象限。已知,不计粒子重力。求:
(1)判断粒子的电性;
(2)粒子的比荷;
(3)粒子从点运动到点的时间。
【答案】(1)粒子带负电
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据左手定则可知,粒子带负电。
【小问2详解】
粒子做匀速圆周运动,作出轨迹如图所示
设粒子的质量为,电荷量为,运动轨迹的半径为,根据几何知识有
解得
根据牛顿第二定律可得
解得
【小问3详解】
粒子做匀速圆周运动的周期为
结合上述解得
由几何知识可得
则有
解得
14. 如图所示,线圈的面积是,共100匝,线圈电阻为,外接电阻,匀强磁场的磁感应强度为,当线圈以的转速匀速转动时,求:
(1)若线圈从经过中性面到开始计时,写出线圈中感应电动势瞬时值表达式;
(2)电路中交流电压表和电流表的示数;
(3)线圈由图示位置转过的过程中,通过导线横截面的电荷量。
【答案】(1)
(2),
(3)
【解析】
【小问1详解】
转速 ,角速度 ,从中性面开始计时,瞬时值形式为
感应电动势最大值
代入可得瞬时值表达式
【小问2详解】
正弦交流电的电动势有效值
根据闭合电路欧姆定律,电流有效值
即电压表示数
【小问3详解】
电荷量用平均电动势计算,推导得
线圈转过 ,磁通量变化量大小
代入得
15. 如图“自由落体塔”是一种惊险刺激的游乐设备,将游客升至数十米高空,自由下落至近地面时再减速停下,让游客体验失重的乐趣。物理兴趣小组设计了如图乙的减速模型,线圈代表乘客乘坐舱,质量为m,匝数N匝,线圈周长为L,总电阻为R。在距地面的区域设置一辐向磁场减速区,俯视图如图丙,辐向磁场区域各点磁感应强度的大小和该点到中心轴线的距离有关,已知线圈所在区域磁感应强度的大小为B。现将线圈提升到距地面处由静止释放做自由落体运动,忽略一切空气阻力,重力加速度为g。
(1)判断线圈刚进入磁场时感应电流方向(从上往下看),并计算此时的电流大小;
(2)若落地时速度为,求全程运动的时间t;
(3)为增加安全系数,加装三根完全相同的轻质弹力绳(关于中心轴对称)如图丁,已知每一条弹力绳形变量为x时,都能提供弹力,同时储存弹性势能,其原长等于悬挂点到磁场上沿的距离。线圈仍从离地处静止释放,由于弹力绳的作用会上下往复(未碰地),求线圈在往复运动过程中产生的焦耳热Q。
【答案】(1)顺时针,
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据右手定则可以判断,感应电流方向为顺时针。
根据闭合电路欧姆定律得
感应电动势
根据运动学得
解得
【小问2详解】
根据动量定理得
平均安培力
根据闭合电路欧姆定律得
平均感应电动势
根据运动学得
解得
【小问3详解】
根据牛顿第二定律得
根据能量守恒
解得
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