四川省绵阳市三台中学2021-2022学年高二下学期期末教学质量模拟测试物理Word版含解析

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三台中学二O二0级高二下期末教学质量模拟测试物理试题本试卷分为试题卷和答题卷两部分，其中试题卷由第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）组成，共4页；答题卷共2页。满分100分。考试结束后将答题卡和答题卷一并交回。第I卷（选择题，共54分）一、本大题12小题，每小题3分，共36分。每小题只有一个选项符合题意。1.下列关于电磁波的说法正确的是：（　　）A.变化的磁场一定能够在空间产生变化的电场B.经过调制后的电磁波在空间传播得更快C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波D.麦克斯韦第一次用实验证实了光是横波【答案】C【解析】【详解】A．均匀变化的磁场能够在空间产生稳定的电场，选项A错误；B．电磁波在空间传播的速度是一定的，经过调制后的电磁波在空间传播速度和以前一样，选项B错误；C．根据电磁场理论可知，做变速运动的电荷会在空间产生变化的电场，然后变化的电场可产生变化的磁场，形成电磁波，选项C正确；D．麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波是存在的，但并没有用实验证实电磁波的存在，是赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，并指明电磁波是横波。故D错误。故选C。2.1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，根据相对论的观点下面的认识正确的是（　　）A.同时是相对的，时间的间距是绝对的B.在高速运动飞船上的时钟走时将变快、球体的体积变小C.在一切参考系中，物理规律都是相同的D.在任何惯性系中，光在真空中沿各个方向的速度大小相同【答案】D【解析】【详解】A．根据狭义相对论可知，在不同的惯性系中同时是相对的；由相对论的基本公式可知，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的，故A错误；B．根据相对论钟慢效应可知，在高速运动飞船上的时钟走时将变慢，故B错误；

1C．根据狭义相对论可知，物理规律在所有惯性参考系中都具有相同的形式，故C错误；D．根据光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故D正确。故选D。3.一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比：（　　）A.波速变小B.频率变高C.频率变低D.波长变大【答案】B【解析】【详解】渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，波速由介质决定，所以被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比波速不变，根据多普勒效应可知，鱼群向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比频率变高，波长变小。故选B。4.用同一单缝研究a、b两种单色光产生的衍射现象，单色光a的中心亮条纹比单色光b宽。则这两种光：（　　）A.通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大B.从同种玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角大C.在同种玻璃中a光比b光的传播速度小D.通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大【答案】A【解析】【详解】A．在狭缝宽度与波长相差不多或者狭缝宽度比波长更小的情况下，会发生明显的衍射现象，由题可知单色光a衍射现象更明显，故在真空中a光波长更长，发生干涉时条纹间距因此a光的相邻条纹间距大，A正确；B．因a光波长长，故折射率a光更小，根据可知，a光临界角大，B错误；C．根据

2可知，a光传播速度大，C错误；D．折射率大通过同一玻璃三棱镜时，光的偏折程度大，因此b光的偏折程度大，D错误。故选A。5.光纤通信是一种现代化的通讯手段，它可以提供大容量，高速度、高质量的通信服务。为了研究问题的方便，我们将光导纤维简化为一根长直的玻璃管，如图所示，设此玻璃管长为L，折射率为n，且光在玻璃的内界面上恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c，则光通过此段玻璃管所需的时间为（　　）A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】由光在介质中传播速度与介质的折射率的关系公式，可得光在玻璃中的传播速度为，由题意可知，光在玻璃的内界面上恰好发生全反射，如图所示，由，可得光在玻璃中沿玻璃管方向的传播分速度为可得光在玻璃管中经L长所需的时间为ACD错误，B正确。故选B。6.如图所示是LC回路中电容器带的电荷量随时间变化的图象。在1×10－6s到2×10－6s内，关于电容器的充（或放）电过程及由此产生的电磁波的波长，正确的结论是（　　）

3A.充电过程，波长为1200mB.充电过程，波长为1500mC.放电过程，波长为1200mD.放电过程，波长为1500m【答案】A【解析】【分析】【详解】由题图可知，在1×10-6s到2×10-6s内，电容器C带的电荷量由0增加到最多，因此是充电过程。电磁振荡周期等于所发射的电磁波的周期，那么电磁波的波长为故选A。7.一个圆环形闭合导体线圈a平放在水平面上，在a的正上方固定一竖直的螺线管b，b的铁芯与a不接触，a、b的轴线重合。螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图的电路。当移动滑动变阻器的触头P时，圆环a中将产生感应电流，同时a对水平面的压力N将发生变化。如果要使圆环a中产生图中所示方向的感应电流，则下面的说法中正确的是（　　）A.P应向下滑，N大于a的重力B.P应向上滑，N小于a的重力C.P应向上滑，N大于a的重力D.P应向下滑，N小于a的重力【答案】B【解析】【详解】AD．根据电路中电流的方向以及螺线管的绕向，根据右手螺旋定则可知螺线管的下端为S极，穿过圆环a的磁感线方向是竖直向上；根据题意要使圆环a中产生图中所示方向的感应电流，即可知感应电流产生的磁场是竖直向上的，根据楞次定律可知，螺线管产生的磁场在变弱，所以电路中的电流在变小，即电路中的电阻在变大，滑动变阻器的滑动触头在向上滑动，AD错误；BC．根据右手螺旋定则可知圆环a的上面为N极，螺线管的下方为S极，所以圆环会受到竖直向上的吸引力，故a对水平面的压力N将小于a的重力，B正确，C错误。故选B。

48.心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可以等效为虚线框内的交流电源和定值电阻R0串联，如图所示。心电图仪与一理想变压器的原线圈连接，原一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，变压器的原、副线圈匝数比为K。在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，将可变电阻R的阻值也调至R0.则有（　　）A.变压器的副线圈的电压为B.变压器原线圈中R0的电压为C.变压器原、副线圈的电阻的功率之比K2D.若将可变电阻R的阻值调大，原线圈中的电流变小【答案】D【解析】【详解】AB．设原线圈两端电压为U1，电流为I1，副线圈两端电压为U2，电流为I2，则，解得，变压器原线圈中R0的电压为故AB错误；C．变压器原、副线圈的电阻的功率之比为故C错误；

5D．在原、副线圈匝数比一定的情况下，R增大，副线圈电流I2减小，原线圈中的电流I1减小，故D正确。故选D。9.如图所示的电路为演示自感现象的实验电路，若闭合开关S，电流达到稳定后通过线圈L的电流为I1，通过小灯泡L2的电流为I2，小灯泡L2处于正常发光状态，则下列说法中正确的是：（　　）A.S闭合瞬间，线圈L中自感电动势的方向与I1方向相同B.S闭合瞬间，L2灯缓慢变亮，L1灯立即变亮C.S断开瞬间，小灯泡L2中的电流由I1逐渐减小到零，方向与I2相反D.S断开瞬间，小灯泡L2中的电流由I2逐渐减为零，方向不变【答案】C【解析】【详解】A．S闭合瞬间，线圈L中自感电动势的方向与I1方向相反，A错误；B．S闭合瞬间，L1和L2灯都立即变亮。B错误；CD．S断开瞬间，小灯泡L2中的电流由I1逐渐减小到零，方向与I2相反。C正确，D错误。故选C。10.一列简谐横波沿轴正方向传播，图甲是t=3s时的波形图，图乙是波中某质点P的振动图像（两图用同一时间起点），下列判断正确的是（　　）A.质点P的平衡位置可能是B.质点P的平衡位置可能是C.质点P在t=3s时正向y轴负方向振动

6D.质点P在t=3s时的速度为零【答案】A【解析】【详解】AB．从甲图中找出此时通过平衡位置的质点有x=0，x=2m，x=4m，x=6m由于简谐横波沿x轴正方向传播，根据同侧法可知，沿y轴正方向运动的质点有x=0，x=4m故A正确，B错误；CD．从乙图中可以看出，质点P在t=3s时正通过平衡位置，向y轴正方向运动，此时速度最大，故CD错误。故选A。11.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则（　　）A.线圈中D时刻磁通量的变化率最大B.线圈中0时刻与0.1s时刻电流的方向相同C.线圈中最大的感应电动势为0.628VD.线圈中0到D时间内平均感应电动势为0.314V【答案】C【解析】【详解】A．线圈中D时刻磁通量的变化率最小为零，故A错误；B．圈中0时刻与0.1s时刻电流的方向相反，故B错误；C．由图可知所以

7故C正确；D．线圈中0到D时间内平均感应电动势为故D错误。故选C。12.如图所示，半径为R的导线环对心、匀速穿过半径也为R的匀强磁场区域，关于导线环中的感应电流随时间的变化关系，下列图像中（以逆时针方向的电流为正）最符合实际的是（）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】在导线环通过磁场区域的整个过程中，其磁通量先垂直纸面增大，后垂直纸面减小，根据楞次定律可知导线环中的感应电流先沿逆时针（正方向）后沿顺时针（负方向），且是在导线环与磁场区域重合时电流方向发生突变。设导线环的速度为v，以导线环开始进入磁场区域的瞬间为计时零点，根据几何关系可知导线环切割磁感线的有效长度随时间的变化规律为根据法拉第电磁感应定律可知导线环中的感应电动势大小为

8设导线环的电阻为r，根据闭合电路欧姆定律以及前面对方向的分析可得根据上式以及数学知识可知，当i沿正方向时，其随t增大的变化率逐渐减小；当i沿负方向时，其随t减小的变化率逐渐增大。故选C。二本大题6个小题，每小题3分，共18分。在每小题给出的四个选项中有一个或一个以上的选项正确，全对得3分，选对但不全得2分，有错或不选得0分。13.下列说法正确的是（　　）A.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果B.运用激光测距是利用激光的平行度高的特点C.自行车的尾部标志牌在光的照射下特别明亮是光折射的结果D.海市蜃楼现象是光的折射和全反射的结果【答案】BD【解析】【详解】A．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的折射引起的色散的结果，A错误；B．激光的平行度高，运用激光测距是利用激光的平行度高的特点，B正确；C．自行车的尾部标志牌在光的照射下特别明亮是光的全反射的结果，C错误；D．海市蜃楼又称蜃景，是一种因为光的折射和全反射而形成的自然现象，因此海市蜃楼现象是光的折射和全反射的结果，D正确。故选BD。14.下列说法中正确的是（　　）A.信号波需要经过“调谐”后加到高频的等幅电磁波（载波）上才能有效的发射出去B.遥控器发出的红外线比医院“CT”中的X射线的衍射能力更强C.热双金属片可以感知磁场，常作为开关去控制电路D.单色光通过偏振片后，光的颜色发生变化，速度将变小【答案】B【解析】【详解】A．电磁波信号需要经过“调谐”后加到高频的等幅电磁波（载波）上才能有效的发射出去，故A错误；

9B．红外线的波长比X射线的波长更长，而波长越长的波越衍射能力越强，即遥控器发出的红外线比医院“CT”中的X射线的衍射能力更强，故B正确；C．热双金属片是由膨胀系数不同的两层（或多层）金属叠焊轧制成的片材，具有随温度变化而发生相应弯曲的特性，常作为开关去控制电路，故C错误；D．单色光通过偏振片后，光颜色不会发生变化，即光通过偏振片不会改变光的频率，速度也不会变小，故D错误。故选B。15.如图所示，表示两列相干水波的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5cm，波速和波长均为和，C点是BD连线的中点，下列说法中正确的是（　　）A.图示时刻C点正处在平衡位置且向上运动B.从图示时刻起经0.25s，B点的位移为C.从图示时刻起经0.2s时，C点的速度增大，加速度正减小D.从图示时刻起经0.25s，C点运动到AB连线的中点【答案】AC【解析】【详解】A．图示时刻点C处于平衡位置，由图中波的传播方向可知，点C此时的合速度向上，故A正确；B．波的周期从图示时刻起经，B处于波峰位置，则B点位移为，故B错误；C．从图示时刻起经0.2s时，C点从波峰位置向平衡位置运动中，则C点的速度增大，加速度正减小，故C正确；D．在波的传播过程中，质元不会随波进行迁移，故D错误。故选AC。16.竖直放置的平行光滑导轨，其电阻不计，磁场方向如图所示，磁感应强度B=0.5T，导体杆ab和cd的长均为0.2m，电阻均为0.1Ω，所受重力均为0.1N，现在用力向上推导体杆ab

10，使之匀速上升（与导轨接触始终良好），此时cd恰好静止不动，ab上升时下列说法正确的是（　　）A.ab受到的推力大小为2NB.ab向上的速度为2m/sC.在2s内，电路中产生的热量是0.4JD.在2s内，ab杆机械能增加0.8J【答案】BC【解析】【详解】A．由于ab向上做匀速直线运动时，cd恰好静止不动，即cd受到的安培力为由安培力公式可计算出电路中的电流为所以ab中的电流也是1A，且方向是由b到a，根据左手定则可知ab受到的安培力的方向竖直向下，所以ab受到的推力大小为故A错误；B．ab产生的感应电动势为可得ab向上的速度为故B正确；

11C．在2s内，电路中产生的热量为故C正确；D．在2s内，ab上升的高度为由于ab杆向上做匀速直线运动，所以ab杆机械能增加量等于重力势能的增加量，即故D错误。故选BC。17.图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的变流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A，则下列说法正确的是：（　　）A.电压表V1示数增大B.电压表V2、V3示数均增大C.该变压器起降压作用D.变阻器滑片是沿c→d的方向滑动【答案】CD【解析】【详解】A．由于a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，所以原线圈两端电压不变，则电压表V1示数不变，故A错误；B．根据理想变压器原、副线圈变压规律可知副线圈两端电压不变，则电压表V2示数不变；因为副线圈中电流增大，所以两端电压增大，则两端电压减小，即电压表V3示数减小，故B错误；C．该变压器原、副线圈匝数比为所以该变压器起降压作用，故C正确；D．因为副线圈两端电压不变，电流增大，所以副线圈总电阻减小，滑动变阻器接入电路阻值减小，即变阻器滑片是沿c→d的方向滑动，故D正确。

12故选CD。18.如图所示为某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成。发电机中矩形线圈所围的面积为S，匝数为N，电阻不计，它可绕水平轴在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度匀速转动。矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，表示输电线的电阻。以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是（　　）A.发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为B.当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高C.当用户数目增多时，输电线上的热功率减小D.当用户数目增多时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向上滑动【答案】AD【解析】【详解】A．感应电动势的最大值为从垂直中性面计时，则感应电动势的瞬时值表达式为A正确；B．当触头P向下移动时，不会影响变压器原线圈两端的电压，变压器原线圈两端的电压不变，B错误；C．当用户数目增多时，总电阻减小，用户的电流变大，则输电线上的电流变大，故输电线上的热功率变大，C错误；D．用电量增加时，输出端电流增大，导线上消耗的电压增大，用户获得电压减小，故为了让用户正常工作，应增大输出电压，即让滑动触头向上滑动，D正确。故选AD。三、填空题：22分19.如图所示，一横截面为直角三角形的三棱镜，，。一束与AB面成角的光线射向AB面，经过BC边一次反射，再从AC边射出，且出射光线的折射角为。则这种材料的折射率

13n=___________；【答案】【解析】【详解】[1]光路图如图所示光线在AB面上的入射角而光线从AC面上出射的折射角，由折射定律可知，光线在AB面上的折射角等于在AC面上的入射角，根据几何关系有可得根据折射定律20.图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1m处的质点，Q是平衡位置为x=4m处的质点，图乙为质点Q的振动图像，则波向x轴的___________方向传播；质点P第一次回到平衡位置且速度为负的时间___________s。

14【答案】①.负②.0.075【解析】【详解】[1]根据图乙可知，时质点从平衡位置沿轴负向振动，根据波形平移法可知，波向x轴的负方向传播。[2]由图甲可知波长为，由图乙可知周期为，则波速为因为波向x轴的负方向传播，则质点第一次回到平衡位置且速度为负的时间等于波从传到所用时间，则有21.在相对地面以0.6c匀速飞行的飞船中，激光炮向前发射一束强激光，激光对飞船的速率是______；飞船中静质量为10kg的物体，质量是______kg。【答案】①.c②.12.5【解析】【详解】[1]根据爱因斯坦狭义相对论光速不变原理，光在真空中总是以确定的速度c传播，速度的大小同光源的运动状态无关，在真空中的各个方向上，光信号传播速度（即单向光速）的大小均相同（即光速各向同性），光速同光源的运动状态和观察者所处的惯性系无关。可知激光对飞船的速率是光速c；[2]根据爱因斯坦狭义相对论的质量与速度的关系有22.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，现有毛玻璃屏、双缝、白光光源、单缝和透红光的滤光片等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。（1）光具座上放置的光学元件依次为①光源、②滤光片、③___________和___________、④遮光筒、⑤光屏。（2）在观察双缝干涉图样实验中，以下说法中正确的是：___________A.若用白光照射双缝，在屏上出现彩色条纹原因是各种色光的速度不同B.若将其中一条缝堵住，屏上的条纹图样不会改变

15C.将单缝与双缝距离增大，屏上的条纹宽度变宽D.将装置由空气移入水中，其它条件不变，屏上的条纹宽度变窄E.实验中若观察不到干涉条纹，其原因可能是光源与单缝间距太远（3）调整装置，在光屏上出现清晰的干涉条纹。然后将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图所示，示数___________mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐并记下示数。若已知双缝间距d为0.2mm，双缝到屏的距离L为0.700m，红光波长为660nm。相邻亮条纹的间距表达式Δx=___________，可得相邻亮条纹的间距为___________mm。【答案】①.单缝②.双缝③.D④.2.320⑤.⑥.2.310【解析】【详解】（1）[1][2]为了获取单色的线光源，光源后面应放置滤光片、单缝，单缝形成的相干线性光源经过双缝产生干涉现象，在光屏上可以观察到干涉条纹，故光源与屏之间由左至右应依次放置：滤光片、单缝、双缝。（2）[3]A．双缝干涉的条纹间距有其中为双缝到屏的距离，为入射光的波长，是双缝的间距。白光通过双缝后对7种单色光来讲，只有有是不同的，所以条纹间距也不同，导致7种单色光的亮条纹暗条纹交替出现形成彩色条纹，又由于各种色光传播的速度都一样均为，由公式可知波长不同即频率不同，故A错误；B．双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，若将其中一个缝封住，属于单缝衍射，那么单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，即将其中一条缝堵住，屏上的条纹图样会改变，故B错误；C．将单缝与双缝距离增大，不会影响条纹间距，即屏上的条纹宽度不变，故C错误；D．将装置由空气移入水中，由

16可知水里面光的传播速度变小，而频率不变，于是波长变短，干涉条纹间隙正比于波长，自然变小，即亮纹变密集，故D正确；E．光源与单缝间距太远，仍然有光进入滤光片以及单缝和双缝，只不过光线稍弱，只要其它仪器摆放正确，操作无误，在光屏上仍然有干涉条纹，故E错误。故选D。（3）[4]螺旋测微器读数的测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)，所以此时手轮上的示数为[5]双缝干涉的条纹间距公式为[6]由双缝干涉的条纹间距公式，代入相关数据可得相邻亮条纹的间距为23.如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′。O为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。（1）该同学接下来要完成的必要步骤有___________A.插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像B.插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像C插上大头针P4，使P4仅挡住P3D.插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像（2）过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′。测量图中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率n=_______；

17（3）对“测定玻璃折射率”的实验中的一些问题，几个同学发生了争论，他们的意见如下，其中正确的是：______A.为了提高测量的精确度，P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些B.为了提高测量的精确度，入射角应尽量小一些C.P1、P2之间的距离的大小及入射角的大小跟测量的精确度无关D.如果入射角太大，则反射光过强，折射光过弱，不易观察E.应该选较宽的玻璃砖，且两个侧面应平行（4）如图所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画斜了。若其他操作正确，则折射率的测量值______准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。【答案】①.BD②.③.AD④.小于【解析】【详解】（1）[1]该同学接来要完成的必要步骤有：确定P3大头针的位置的方法是插上大头针P3，使P3能挡住P1、P2的像，确定P4大头针的位置的方法是大头针P4能挡住P3和P1、P2的像，故该同学接下来要完成的必要步骤是BD。故选BD。（2）[2]根据折射定律，可得玻璃砖的折射率为（3）[3]AC．折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，引起的角度会较大，所以P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些，可以提高准确度，故A正确，C错误；B．入射角尽量大些，折射角也会大些折射现象较明显，角度的相对误差会减小，故B错误；D．如果入射角太大，则反射光过强，折射光过弱，不易观察，D正确；E．两个玻璃砖的侧面不一定要平行，故E错误。故选AD。（4）[4]如图为在图中分别做出的实际光路图（图中实线）和以、为界面，以大头针留的痕迹做出出射画的实验光路图（图中虚线）

18比较实地光路图的折射角与实验图的折射角关系，可知：折射角测量值偏大，则折射率偏小。四、计算题：（本大题2小题，共24分。要求在答题卷上写出必要的文字说明、方程式、重要的演算步骤和明确的答案。）24.如图甲所示，长、宽分别为L1=0.8m、L2=0.5m的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n=250，总电阻为r=2Ω，可绕其竖直中心轴O1O2转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和电阻为18Ω的灯泡相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示。在0~2s的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；2s末时刻后，线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴匀速转动，灯泡一直处于正常发光状态。求：（1）灯泡的额定电压；（2）线框转动的角速度；（3）线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90°的过程中，通过灯泡的电荷量。【答案】（1）36V；（2）rad/s；（3）5C【解析】【详解】（1）0~2s时间内，线框中的感应电动势解得根据闭合电路欧姆定律可知，通过灯泡的电流

19则灯泡的额定电压U=IR=36V（2）线框产生感应电动势的最大值Em=nB2L1L2ω感应电动势的有效值E=nB2L1L2ω其中E=40Vω=rad/s（3）线框从图甲所示位置转过90°的过程中，平均感应电动势平均感应电流通过灯泡的电荷量25.如图所示，两条金属导轨相距L=1m，水平部分处在竖直向下的匀强磁场B1中，其中MN段平行于PQ段，位于同一水平面内，NN0段与QQ0段平行，位于与水平面成倾角37°的斜面内，且MNN0与PQQ0均在竖直平面内。在水平导轨区域和倾斜导轨区域内分别有垂直于水平面和斜面的匀强磁场B1和B2，且B1=B2=0.5T；ab和cd是质量均为m=0.2kg、电阻分别为Rab=0.5Ω和Rcd=1.5Ω的两根金属棒，ab置于水平导轨上，与水平导轨间的动摩擦因数μ=0.5，cd置于光滑的倾斜导轨上，均与导轨垂直且接触良好。从t=0时刻起，ab棒在水平外力F1作用下由静止开始以a=2m/s2的加速度向右做匀加速直线运动，cd棒在平行于斜面方向的力F2的作用下保持静止状态。不计导轨的电阻。水平导轨足够长，ab棒始终在水平导轨上运动，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2。求：（1）在时间t=5s时力F1和F2分别为多少？（2）若ab棒运动5m时，cd棒产生的热量为3J，则力F1对ab棒所做的功是多少？

20【答案】（1）2.65N，0.05N；（2）11J【解析】【详解】（1）在t=5s时ab的速度v=at=10m/s电动势E=B1Lv=5V电流I==2.5A对abF1-μmg-B1IL=maF1=2.65N对cdF2+B2IL=mgsin37°F2=mgsin37°-B2IL=-0.05N方向沿导轨向下（2）由动能定理-μmgs-Qab-Qcd=v2=2as=11J

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