2023-2024学年北京市海淀区清华大学附中高二(下)期中物理试卷

2023-2024学年北京市海淀区清华大学附中高二（下）期中物理试卷一、单项选择题（本题共10小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。每小题3分，共30分）1．（3分）首先发现“电磁感应现象”的科学家是（）A．法拉第 B．楞次 C．安培 D．麦克斯韦2．（3分）在演示双缝干涉的实验时，常用激光做光源，这主要是应用激光的（）A．亮度高 B．平行性好 C．单色性好 D．波动性好3．（3分）如图甲所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是图乙中的（）A．A B．B C．C D．D4．（3分）下列现象属于光的干涉的是（）A．雨后天空中出现彩虹 B．马路积水上的油膜呈现彩色图样 C．白光通过窄缝后在光屏上形成彩色条纹 D．一束白光通过三棱镜后形成彩色光带5．（3分）根据楞次定律可知感应电流的磁场一定是（）A．阻碍引起感应电流磁通量的变化 B．与引起感应电流的磁场反向 C．与引起感应电流的磁场方向相同 D．阻碍引起感应电流的磁通量6．（3分）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则（）A．t＝0.005s时线框的磁通量变化率为零 B．t＝0.01s时线框平面与中性面重合 C．线框产生的交变电动势有效值为311V D．线框产生的交变电动势频率为100Hz7．（3分）A与B是两束平行的单色光，它们从空气（可当成真空环境）射入水中的折射角分别为θA、θB，若θA＞θB，则（）A．在真空中A的传播速度大于B的传播速度 B．在水中A的传播速度大于B的传播速度 C．A的频率大于B的频率 D．水对A的折射率大于对B的折射率8．（3分）如图所示，理想变压器原线圈接在u＝Umsin（ωt+φ）的交流电源上，副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后（）A．电流表A2的示数减小 B．电压表V1的示数减小 C．电压表V2的示数不变 D．电流表A1的示数不变9．（3分）图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（）A．图1中，A1与L1的电阻值相同 B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同 D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等10．（3分）如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈B中通以如图乙所示的变化电流，设t＝0时电流沿逆时针方向（图中箭头所示），对线圈A，在0～t1时间内，下列说法中正确的是（）A．有顺时针方向的电流，且A有扩张的趋势 B．有顺时针方向的电流，且A有收缩的趋势 C．有逆时针方向的电流，且A有扩张的趋势 D．有逆时针方向的电流，且A有收缩的趋势二、不定项选择题（本题共4小题。在每小题的四个选项中，至少有一项符合题目要求。每小题3分，共12分。每小题全选对的得3分，选对但不全的得2分，只要有选错的该小题不得分）（多选）11．（3分）用单色光做双缝干涉实验和单缝衍射实验，比较屏上的条纹，下列说法中正确的是（）A．双缝干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹 B．单缝衍射条纹是等间距的明暗相间的条纹 C．双缝干涉条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹 D．单缝衍射条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹（多选）12．（3分）闭合电路的一部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动，如图所示，能正确表示感应电流I的方向、磁感应强度B的方向跟导体运动速度的方向关系的是（）A． B． C． D．（多选）13．（3分）双缝干涉实验装置如图所示，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹。关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是（）A．若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹 B．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化 C．若将像屏向上平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹 D．若将像屏向上平移一小段距离，屏上的干涉条纹不会发生变化（多选）14．（3分）如图所示电路，两根金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨下端接有电阻K，导轨电阻不计。斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可略去不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的力F的作用，金属棒沿导轨匀加速下滑，则在它下滑h高度的过程中，以下说法正确的是（）A．拉力F恒定不变 B．金属棒克服安培力做功等于电阻R上产生的焦耳热 C．系统产生的电能等于金属棒机械能的减少量减去摩擦生热浪费的能量 D．金属棒克服拉力F所做的总功等于棒机械能的减少量减去系统中产生的总热量（包括焦耳热及摩擦生热）三、填空题（本题共2小题，共18分）15．（8分）某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”实验。（1）首先按图1所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转；再按图2所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转。进行上述实验的目的是。A.检查电流计测量电路的电流是否准确B.检查干电池是否为新电池C.推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系。（2）接下来用图3所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向俯视时沿（选填“顺时针”或“逆时针”）方向。（3）如表是该小组的同学设计的记录表格的一部分，表中完成了实验现象的记录，还有一项需要推断的实验结果未完成，请帮助该小组的同学完成（选填“垂直纸面向外”或“垂直纸面向里”）。实验记录表（部分）操作N极朝下拔出螺线管从上往下看的平面图（B0表示原磁场，即磁铁产生的磁场）原磁场通过螺线管磁通量的增减减少感应电流的方向沿顺时针方向感应电流的磁场B'的方向（4）当年法拉第做了如下的实验图（a）是当年法拉第研究电磁感应时用过的线圈，图（b）是当年法拉第所做实验的示意图：他把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，另一个线圈中也出现了电流。根据楞次定律判断，在图（b）中，闭合开关时，通过电流表的电流方向是。（填“向上”或“向下”）16．（10分）（1）用双缝干涉测光的波长。实验装置如图甲所示，已知双缝与屏的距离L＝700mm，双缝间距d＝0.25mm。用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离，测量头由分划板、目镜、手轮等构成。转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心（如图乙所示），记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度。a.当分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的4：心时，手轮上的读数如图丙所示，则对准第1条时读数：x1＝mm，第4条的读数：x4＝mm。b.计算波长的公式λ＝（用L、d和x1，x1表示），求得的波长值是m（该空结果保留三位有效数字）。（2）如图丁所示，在绕制变压器时，某人误将两个线圈分别绕在了图示形状铁心的左右两臂，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2的匝数比n1：n2＝2：1，忽略铜损、铁损等影响，在不接负载的情况下，当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为。四、论述计算题（本题共4小题，共40分。要求写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。）17．（9分）如图所示，导体棒ab沿光滑的导线框向右做匀速运动，导体棒的电阻r＝0.1Ω，线框中接有电阻R＝0.4Ω，线框放在磁感应强度B＝0.2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，线框宽度L＝0.4m，导体棒运动速度v＝5.0m/s。线框的电阻不计。求：（1）导体棒产生的动生电动势为多少？（2）a、b两点的电势差Uab是多少？（3）导体棒受到的安培力大小是多少？18．（9分）如图所示，一小型发电机内有n＝100匝矩形线圈，线圈面积S＝0.10m2，线圈电阻可忽略不计．在外力作用下矩形线圈在B＝0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度ω＝100πrad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，发电机线圈两端与R＝100Ω的电阻构成闭合回路．求：（1）线圈转动时产生感应电动势的最大值；（2）从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角的过程中通过电阻R横截面的电荷量；（3）线圈匀速转动10s，电流通过电阻R产生的焦耳热．（计算结果保留二位有效数字）19．（10分）如图甲所示，在水平面上固定有长为L＝2m、宽为d＝1m的金属“U”型导轨，在“U”型导轨右侧l＝0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在t＝0时刻，质量为m＝0.1kg的导体棒以v0＝1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ＝0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ＝0.1Ω/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取g＝10m/s2）。（1）通过计算分析4s内导体棒的运动情况；（2）计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；（3）计算4s内回路产生的焦耳热。20．（12分）如图所示，平行光滑导轨竖直固定放置，导轨间距为L，导轨间、水平虚线cd和ef间的区域Ⅰ内有垂直于导轨平面向里的匀强磁场、虚线ef下方的区域Ⅱ内有垂直于导轨平面向外的匀强磁场，两区域内的磁场磁感应强度大小均为B，cd、ef间的距离为H，长度均为L、质量均为m、电阻均为R的金属棒a、b垂直于导轨表面放置，金属棒a离磁场边界cd有一定的高度、b离磁场边界cd的距离，其中g为重力加速度。先固定金属棒b，由静止释放金属棒a，金属棒a进入区域Ⅰ后做加速运动，金属棒a在到达虚线ef之前加速度已为0，当金属棒a刚好要出区域Ⅰ时释放金属棒b，此后，金属棒b在到达虚线ef之前加速度也已为0，不计导轨的电阻，导轨足够长，两金属棒运动过程中始终保持水平，且与导轨接触良好。求：（1）金属棒a刚好要出区域I时速度大小；（2）金属棒b刚进区域I时加速度的大小和方向；（3）若金属棒a开始释放的位置离磁场边界C的距离为H，则从金属棒a释放到金属棒b刚好要出区域I的过程中，回路中产生的焦耳热。

2023-2024学年北京市海淀区清华大学附中高二（下）期中物理试卷参考答案与试题解析一、单项选择题（本题共10小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。每小题3分，共30分）1．（3分）首先发现“电磁感应现象”的科学家是（）A．法拉第 B．楞次 C．安培 D．麦克斯韦【考点】物理学史．【答案】A【分析】本题根据我们对物理学史上科学家及其贡献的了解来作答．【解答】解：A、法拉第发现了电磁感应现象；B、楞次得出如何感应电流的方向；C、安培发现了安培定则；D、麦克斯韦提出电磁波理论。故选：A。2．（3分）在演示双缝干涉的实验时，常用激光做光源，这主要是应用激光的（）A．亮度高 B．平行性好 C．单色性好 D．波动性好【考点】激光的特性和应用．【答案】C【分析】激光具有普通光所不具有的特点，可概括为三好（单色性好、相干性好、方向性好）一高（亮度高）．【解答】解：在做双缝干涉实验时，常用激光光源，这主要是应用激光的相干性好以及单色性好。容易发生干涉现象，故C正确，ABD错误。故选：C。3．（3分）如图甲所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是图乙中的（）A．A B．B C．C D．D【考点】薄膜干涉．【答案】D【分析】该实验通过光在膜的前后表面的反射光在前表面叠加，形成干涉，产生干涉条纹，路程差为半波长的偶数倍，出现明条纹，路程差为半波长的奇数倍，出现暗条纹。【解答】解：往火焰上洒些盐后，酒精灯放出黄色的光线，当黄色的光线照射到肥皂膜上时从肥皂膜的前后两个表面分别反射两列光，这两列光的频率相同，故为相干光源，当光程差为波长的整数倍时呈现亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时呈现暗条纹，由于重力的作用使下侧的肥皂膜厚度比较大，而上侧的比较薄，相同的高度肥皂膜的厚度相同，故出现水平的明暗相间的干涉条纹。故D正确，ABC错误。故选：D。4．（3分）下列现象属于光的干涉的是（）A．雨后天空中出现彩虹 B．马路积水上的油膜呈现彩色图样 C．白光通过窄缝后在光屏上形成彩色条纹 D．一束白光通过三棱镜后形成彩色光带【考点】光的双缝干涉．【答案】B【分析】A、油膜出现彩色条纹是由光的干涉导致；B、雨后天空中的彩虹是由光的色散导致；C、白光通过窄缝后在光屏上形成彩色条纹是光的衍射现象；D、一束白光通过三棱镜后形成彩色光带光的色散导致．【解答】解：A、雨后天空中的彩虹属于光的色散，属于光的折射现象，故A错误；B、油膜上呈现彩色条纹，由内外薄膜光的相互叠加而产生，这是光的干涉，故B正确；C、白光通过窄缝后，发生衍射现象，在光屏上形成彩色条纹，是光的衍射现象，故C错误；D、一束白光通过三棱镜后形成彩色光带光的色散导致，故D错误；故选：B。5．（3分）根据楞次定律可知感应电流的磁场一定是（）A．阻碍引起感应电流磁通量的变化 B．与引起感应电流的磁场反向 C．与引起感应电流的磁场方向相同 D．阻碍引起感应电流的磁通量【考点】楞次定律．【答案】A【分析】楞次定律的内容是：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．【解答】解：根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。原磁场减小时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同，原磁场增大时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反。故A正确，BCD错误。故选：A。6．（3分）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则（）A．t＝0.005s时线框的磁通量变化率为零 B．t＝0.01s时线框平面与中性面重合 C．线框产生的交变电动势有效值为311V D．线框产生的交变电动势频率为100Hz【考点】交变电流的峰值、有效值、平均值和瞬时值；交变电流的图像和函数表达式．【答案】B【分析】由图2可知特殊时刻的电动势，根据电动势的特点，可判处于那个面上；由图象还可知电动势的峰值和周期；根据有效值和峰值的关系便可求电动势的有效值；根据周期和频率的关系可求频率。【解答】解：A、由图2知：t＝0.005s时，感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律E＝n可知，磁通量的变化率最大，但线圈与磁场平行磁通量为零，故A错误。B、由图2可知t＝0.01时刻，e＝0，说明此时线圈正经过中性面，故B正确。C、D、由图2可知：该交变电流的周期为T＝0.02s，电动势最大值为Em＝311V。根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为E＝V＝220V，据周期和频率的关系可得，该交变电流的频率为：f＝＝Hz＝50Hz，故CD错误。故选：B。7．（3分）A与B是两束平行的单色光，它们从空气（可当成真空环境）射入水中的折射角分别为θA、θB，若θA＞θB，则（）A．在真空中A的传播速度大于B的传播速度 B．在水中A的传播速度大于B的传播速度 C．A的频率大于B的频率 D．水对A的折射率大于对B的折射率【考点】光的折射及折射定律．【答案】B【分析】在真空中，不同的色光速度相同，根据光线的折射角及偏折程度比较折射率的大小，根据v＝比较速度的大小，通过折射率得出频率的大小关系。【解答】解：A、在真空中，不同的色光速度相同，根据光速不变原理知，在真空中，A的速度总是等于B的速度，故A错误；BCD、因为θA＞θB，则B光的偏折程度大，则B光的折射率大，B光的频率较大，根据v＝可知，在水中A的传播速度大于B的传播速度，故B正确，CD错误。故选：B。8．（3分）如图所示，理想变压器原线圈接在u＝Umsin（ωt+φ）的交流电源上，副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后（）A．电流表A2的示数减小 B．电压表V1的示数减小 C．电压表V2的示数不变 D．电流表A1的示数不变【考点】变压器的动态分析．【答案】A【分析】变压器的动态分析问题和闭合电路中的动态分析类似，可以根据闭合开关S后，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，再根据电压不变，来分析其他的元件的电流和电压的变化的情况。【解答】解：ABC、因开关S闭合时，副线圈电路的总的电阻减小，由于变压器的匝数比和输入的电压都不变，所以输出的电压也不变，即V1示数不变，但因总电阻减小，则电流增大，因干路中电阻R分压增大，所以电压表V2示数变小，电流表的示数为：IA2＝，故电流表A2的示数减小，故A正确，BC错误；D、开关S闭合时，总的电阻减小，所以电路的总电流I2要变大，根据＝，可知IA1变大，电流表A1示数要变大，故D错误；故选：A。9．（3分）图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（）A．图1中，A1与L1的电阻值相同 B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同 D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等【考点】自感现象和自感系数．【答案】C【分析】闭合开关的瞬间，通过L的电流增大，产生自感电动势，根据楞次定律分析电流的变化，判断通过两灯电流的关系。待电路稳定后断开开关，线圈产生自感电动势，分析通过两灯的电流关系，判断两灯是否同时熄灭。【解答】解：A、图1中，断开S1的瞬间，A1灯闪亮，是因为电路稳定时，A1的电流小于L的电流，则可知L的电阻小于A1的电阻，故A错误；B、图1中，闭合S1，电路稳定后，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，说明灯泡中的电流小于线圈中的电流，故B错误；C、图2中，因为要观察两只灯泡发光的亮度变化，两个支路的总电阻相同，因两个灯泡电阻相同，所以变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确；D、图2中，闭合S2瞬间，L2对电流有阻碍作用，所以L2中电流与变阻器R中电流不相等，故D错误。故选：C。10．（3分）如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈B中通以如图乙所示的变化电流，设t＝0时电流沿逆时针方向（图中箭头所示），对线圈A，在0～t1时间内，下列说法中正确的是（）A．有顺时针方向的电流，且A有扩张的趋势 B．有顺时针方向的电流，且A有收缩的趋势 C．有逆时针方向的电流，且A有扩张的趋势 D．有逆时针方向的电流，且A有收缩的趋势【考点】楞次定律．【答案】C【分析】根据楞次定律分析出线圈中的电流方向，根据电流的方向分析出线圈的变化趋势。【解答】解：由楞次定律可知，确定在0～t1时间内B中的电流逆时针方向减弱，因此磁场垂直纸面向外而且减弱，根据增反减同的道理导致A中感应电流为逆时针方向，同向电流相互吸引，故A有扩张的趋势，故C正确，ABD错误；故选：C。二、不定项选择题（本题共4小题。在每小题的四个选项中，至少有一项符合题目要求。每小题3分，共12分。每小题全选对的得3分，选对但不全的得2分，只要有选错的该小题不得分）（多选）11．（3分）用单色光做双缝干涉实验和单缝衍射实验，比较屏上的条纹，下列说法中正确的是（）A．双缝干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹 B．单缝衍射条纹是等间距的明暗相间的条纹 C．双缝干涉条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹 D．单缝衍射条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹【考点】光的双缝干涉．【答案】AD【分析】理解双缝干涉和单缝衍射条纹的相关特点即可。【解答】解：干涉条纹是等间距明暗相间且亮度基本一致的，而衍射条纹间距不相等，且中央亮条纹最亮、最宽，两侧依次宽度减小，亮度降低。故AD正确，BC错误；故选：AD。（多选）12．（3分）闭合电路的一部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动，如图所示，能正确表示感应电流I的方向、磁感应强度B的方向跟导体运动速度的方向关系的是（）A． B． C． D．【考点】左手定则——磁场对通电导线的作用．【答案】BC【分析】闭合电路中一部分直导线在磁场中切割磁感线产生感应电流，电流方向是由右手定则来确定，所以要让磁感线穿过掌心，大拇指所指的是运动方向，则四指指的是感应电流方向．【解答】解：A、导体棒不切割磁感线，因此无感应电流产生，故A错误；B、伸开右手时，让磁感线穿过掌心，大拇指方向指向导体棒运动方向，则感应电流方向应沿导线向右，故B正确；C、伸开右手时，让磁感线穿过掌心，大拇指方向指向导体棒运动方向，则感应电流方向应沿导线斜向左上方，故C正确；D、伸开右手时，让磁感线穿过掌心，大拇指方向指向导体棒运动方向，则感应电流方向应沿导线向外，故D错误；故选：BC。（多选）13．（3分）双缝干涉实验装置如图所示，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹。关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是（）A．若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹 B．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化 C．若将像屏向上平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹 D．若将像屏向上平移一小段距离，屏上的干涉条纹不会发生变化【考点】用双缝干涉测量光的波长．【答案】ACD【分析】根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ，结合d、L和波长λ的变化判断条纹间距的变化，从而即可求解。【解答】解：AB、双缝干涉发生后，并不只是在光屏上有干涉图样，而是在双缝右侧的三维空间、只要通过双缝后的两列光波相遇的地方叠加都能发生光的干涉现象，并且在新的位置仍很清晰。A情况下条纹间距变宽，B情况下条纹间距变窄，故A正确，B错误；CD、屏上移或下移不会改变条纹间距，故条纹间距不变，故CD正确。故选：ACD。（多选）14．（3分）如图所示电路，两根金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨下端接有电阻K，导轨电阻不计。斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可略去不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的力F的作用，金属棒沿导轨匀加速下滑，则在它下滑h高度的过程中，以下说法正确的是（）A．拉力F恒定不变 B．金属棒克服安培力做功等于电阻R上产生的焦耳热 C．系统产生的电能等于金属棒机械能的减少量减去摩擦生热浪费的能量 D．金属棒克服拉力F所做的总功等于棒机械能的减少量减去系统中产生的总热量（包括焦耳热及摩擦生热）【考点】电磁感应中的能量类问题；电磁感应中的电路类问题．【答案】BD【分析】根据法拉第电磁感应定律以及牛顿第二定律列式，整理表达式即可分析A；根据功能关系即可分析BC选项；根据能量守恒定律分析D选项。【解答】解：A、设金属导轨间的距离为L，金属棒沿导轨匀加速下滑，根据法拉第电磁感应定律E＝BLv，v＝at，根据欧姆定律I＝；由牛顿第二定律mgsinθ﹣F﹣BILcosθ＝ma，整理得F＝mgsinθ﹣ma﹣，根据表达式可知拉力F随着时间t发生变化，故A错误；BC、根据功能关系可知，金属棒克服安培力做功等于回路中产生的电能，即为电阻R上产生的焦耳热，故B正确，C错误；D、根据能量守恒可知，金属棒机械能的减少量等于克服拉力的功与系统产生的电能，即系统产生的总热量，故D正确；故选：BD。三、填空题（本题共2小题，共18分）15．（8分）某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”实验。（1）首先按图1所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转；再按图2所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转。进行上述实验的目的是C。A.检查电流计测量电路的电流是否准确B.检查干电池是否为新电池C.推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系。（2）接下来用图3所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向俯视时沿顺时针（选填“顺时针”或“逆时针”）方向。（3）如表是该小组的同学设计的记录表格的一部分，表中完成了实验现象的记录，还有一项需要推断的实验结果未完成，请帮助该小组的同学完成（选填“垂直纸面向外”或“垂直纸面向里”）。实验记录表（部分）操作N极朝下拔出螺线管从上往下看的平面图（B0表示原磁场，即磁铁产生的磁场）原磁场通过螺线管磁通量的增减减少感应电流的方向沿顺时针方向感应电流的磁场B'的方向垂直纸面向里（4）当年法拉第做了如下的实验图（a）是当年法拉第研究电磁感应时用过的线圈，图（b）是当年法拉第所做实验的示意图：他把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，另一个线圈中也出现了电流。根据楞次定律判断，在图（b）中，闭合开关时，通过电流表的电流方向是向上。（填“向上”或“向下”）【考点】研究电磁感应现象．【答案】（1）C；（2）顺时针；（3）垂直纸面向里；（4）向上【分析】（1）（2）根据实验原理分析电流方向；（3）根据右手螺旋定则分析解答；（4）根据楞次定律分析电流方向。【解答】解：（1）电流从正接线柱流入就右偏，从负接线柱流入就左偏，从而确定电流的流入方向与指针偏转方向的关系，故ABD错误，C正确。故选：C。（2）电流计指针向右偏转，说明感应电流从正接线柱流入电表，说明螺线管中的电流方向（从上往下看）是沿顺时针方向。（3）根据右手螺旋定则，感应电流的磁场B'的方向垂直纸面向里。（4）闭合开关时，通过右侧螺线管的磁通量向下增大，根据楞次定律可知，通过电流表的电流方向是向上的。故答案为：（1）C；（2）顺时针；（3）垂直纸面向里；（4）向上16．（10分）（1）用双缝干涉测光的波长。实验装置如图甲所示，已知双缝与屏的距离L＝700mm，双缝间距d＝0.25mm。用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离，测量头由分划板、目镜、手轮等构成。转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心（如图乙所示），记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度。a.当分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的4：心时，手轮上的读数如图丙所示，则对准第1条时读数：x1＝2.190mm，第4条的读数：x4＝7.870mm。b.计算波长的公式λ＝（用L、d和x1，x1表示），求得的波长值是6.76×10﹣7m（该空结果保留三位有效数字）。（2）如图丁所示，在绕制变压器时，某人误将两个线圈分别绕在了图示形状铁心的左右两臂，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2的匝数比n1：n2＝2：1，忽略铜损、铁损等影响，在不接负载的情况下，当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V。【考点】用双缝干涉测量光的波长；变压器的构造和原理．【答案】（1）2.190；7.870；；6.76×10﹣7；（2）110V【分析】（1）螺旋测微器的精确度为0.01mm，测量值＝固定刻度对应示数（mm）+对齐格数（估读一位）×精确度；根据第1、第4亮条纹之间的宽度求解相邻亮条纹之间的距离，根据双缝干涉条纹间距公式求单色光的波长；（2）根据变压器的电压与匝数成正比，感应电动势与磁通量的变化率成正比求解。【解答】解：（1）螺旋测微器的精确度为0.01mm，第1条亮条纹对应读数x1＝2mm+19.0×0.01mm＝2.190mm第4条亮条纹对应读数x4＝7.5mm+37.0×0.01mm＝7.870mm相邻亮条纹之间的距离Δx＝＝×10﹣3m＝1.89×10﹣3m根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝解得λ＝将L＝700mm＝0.7m，d＝0.25mm＝0.25×10﹣3m代入解得λ＝6.76×10﹣7m（2）当从线圈2输入电压U2＝110V时，得＝＝1，所以线圈1输出电压U1＝U2＝110V故答案为：（1）2.190；7.870；；6.76×10﹣7；（2）110V四、论述计算题（本题共4小题，共40分。要求写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。）17．（9分）如图所示，导体棒ab沿光滑的导线框向右做匀速运动，导体棒的电阻r＝0.1Ω，线框中接有电阻R＝0.4Ω，线框放在磁感应强度B＝0.2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，线框宽度L＝0.4m，导体棒运动速度v＝5.0m/s。线框的电阻不计。求：（1）导体棒产生的动生电动势为多少？（2）a、b两点的电势差Uab是多少？（3）导体棒受到的安培力大小是多少？【考点】导体切割磁感线时产生的感应电动势；闭合电路的欧姆定律；安培力的计算．【答案】（1）导体棒产生的动生电动势为0.4V；（2）a、b两点的电势差Uab是0.32V；（3）导体棒受到的安培力大小是0.064N。【分析】（1）根据导体棒切割磁感线的产生感应电动势公式计算；（2）根据闭合电路的欧姆定律和路端电压公式进行计算；（3）根据安培力公式代入数据求解。【解答】解：（1）根据导体棒切割磁感线产生感应电动势的公式，则ab边垂直切割磁感线产生的电动势为E＝BLv＝0.2×0.4×5V＝0.4V；（2）根据闭合电路的欧姆定律，通过线框的电流为＝A＝0.8Aab边两端电压为路端电压，则Uab＝IR＝0.8×0.4V＝0.32V（3）导体棒受到的安培力大小为F＝BIL＝0.2×0.8×0.4N＝0.064N答：（1）导体棒产生的动生电动势为0.4V；（2）a、b两点的电势差Uab是0.32V；（3）导体棒受到的安培力大小是0.064N。18．（9分）如图所示，一小型发电机内有n＝100匝矩形线圈，线圈面积S＝0.10m2，线圈电阻可忽略不计．在外力作用下矩形线圈在B＝0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度ω＝100πrad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，发电机线圈两端与R＝100Ω的电阻构成闭合回路．求：（1）线圈转动时产生感应电动势的最大值；（2）从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角的过程中通过电阻R横截面的电荷量；（3）线圈匀速转动10s，电流通过电阻R产生的焦耳热．（计算结果保留二位有效数字）【考点】交变电流的峰值、有效值、平均值和瞬时值；焦耳定律；法拉第电磁感应定律．【答案】见试题解答内容【分析】正弦式电流给灯泡供电，电压表显示是电源电压的有效值，要求电路中灯泡的电流或功率等，均要用正弦式电流的有效值．而求有效值方法：是将交流电在一个周期内产生热量与将恒定电流在相同时间内产生的热量相等，则恒定电流的值就是交流电的有效值．通过横截面的电荷量则需要用交流电的平均值，而电器的耐压值时则交流电的最大值．【解答】解：（1）当线圈与磁感线平行时，线圈中感应电动势的最大值，则为Em＝nBSω＝3.1×102V（2）设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角所用时间为Δt，线圈中的平均感应电动势＝n通过电阻R的平均电流在Δt时间内通过电阻横截面的电荷量Q＝＝1.0×10﹣2C，（3）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值经过t＝10s电流通过电阻产生的焦耳热Q热＝解得Q热＝4.9×103J．19．（10分）如图甲所示，在水平面上固定有长为L＝2m、宽为d＝1m的金属“U”型导轨，在“U”型导轨右侧l＝0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在t＝0时刻，质量为m＝0.1kg的导体棒以v0＝1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ＝0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ＝0.1Ω/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取g＝10m/s2）。（1）通过计算分析4s内导体棒的运动情况；（2）计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；（3）计算4s内回路产生的焦耳热。【考点】电磁感应中的磁变类问题；牛顿运动定律的应用——从受力确定运动情况；焦耳定律；法拉第电磁感应定律．【答案】见试题解答内容【分析】导体棒在没有磁场区域，由于摩擦阻力做匀减速运动，由牛顿第二定律求出加速度，然后确定4s棒的运动情况。回路中前2S内没有磁通量变化，后2S内磁通量均匀变小，产生的电动势不变，则电流恒定，故由焦耳定律可求出产生的热量。【解答】解：（1）导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有﹣μmg＝mavt＝v0+atx＝v0t+at2代入数据解得：t＝1s，x＝0.5m，导体棒没有进入磁场区域。导体棒在1s末已经停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为x＝0.5m（2）