2021-2022学年青海省北外西宁新华联国际学校高二（下）第一次月考物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年青海省北外西宁新华联国际学校高二（下）第一次月考物理试卷

1.  电磁感应现象的发现，为发电机的发明提供了理论基础，奏响了人类进入电气化时代的序曲。发现电磁感应现象的科学家是(    )

A. 欧姆 B. 法拉第 C. 麦克斯韦 D. 赫兹

2.  下列给出了与感应电流产生条件相关的四幅情景图，其中判断正确的是(    )

A. 如图金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，增大直导线的电流，圆形线圈中一定有感应电流
B. 如图正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，正方形线圈中持续有感应电流
C. 如图闭合导线框以OO'为轴在匀强磁场中旋转，闭合导线框有感应电流
D. 如图金属杆在F作用下向右运动的过程中，匀强磁场的磁感应强度随时间逐渐减小，闭合回路一定有感应电流

3.  如图所示，导体棒ab在匀强磁场中沿金属导轨向右加速运动，c为铜制圆线圈，线圈平面与螺线管中轴线垂直，圆心在螺线管中轴线上。则(    )

A. 导体棒ab中的电流由b流向a B. 螺线管内部的磁场方向向左
C. 铜制圆线圈c被螺线管吸引 D. 铜制圆线圈c有收缩的趋势

4.  下列选项各图中所标的导体棒的长度为L，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，棒运动的速度均为v，产生的电动势为BLv的是(    )

A.  B.  C.  D.

5.  如图所示，一个边长为2L的等腰直角三角形ABC区域内，有垂直纸面向里的匀强磁场，其左侧有一个用金属丝制成的边长为L的正方形线框abcd，线框以水平速度v匀速通过整个匀强磁场区域，设电流逆时针方向为正．则在线框通过磁场的过程中，线框中感应电流i随时间t变化的规律正确的是(    )

A.  B.  C.  D.

6.  如图所示，、为两个相同的灯泡，线圈L的自感系数较大，直流电阻不计。下列说法正确的是(    )

A. 闭合开关S时，先亮、后亮
B. 闭合开关S稳定后，、亮度相同
C. 断开开关S的瞬间，b点的电势比a点高
D. 断开开关S的瞬间，闪亮一下然后逐渐熄灭

7.  在如图所示的电路中，、、是三盏相同的灯泡．当a、b两端接交流6V时，三盏灯的发光情况相同．若将a、b两端接直流6V时，稳定后观察到的现象是(    )

A. 三盏灯的亮度相同 B. 不亮，、的亮度相同
C. 不亮，比亮 D. 不亮，比亮

8.  下列关于教材中四幅插图的说法正确的是(    )
 

A. 图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会反向转动，且跟磁体转动的一样快
B. 图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属
C. 图丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能不变，所需时间变短
D. 图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁驱动原理

9.  如图所示图象中不属于交变电流的有(    )

A.  B.
C.  D.

10.  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。如图所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图所示，已知线框内阻为，外接一只电阻为的灯泡，则(    )
 

A. 电压表V的示数为20V
B. 电路中的电流方向每秒改变10次
C. 时，线圈处于中性面
D. 电动势的瞬时值表达式为

11.  在图甲所示的电路中，理想变压器原线圈两端的正弦交变电压变化规律如图乙所示。已知变压器原，副线圈的匝数比：：1，串联在原线圈电路中电流表的示数为1A，下列说法正确的是(    )
 

A. 电压表V的示数为 B. 变压器的输出功率为
C. 变压器输出端交流电的频率为100Hz D. 电流表的示数为10A

12.  电感和电容对交流电的阻碍作用的大小不但跟电感、电容本身有关，还跟交流电的频率有关，下列说法中正确的是(    )

A. 电感是通直流、阻交流，通高频、阻低频
B. 电容是通直流、阻交流，通高频、阻低频
C. 电感是通直流、阻交流，通低频、阻高频
D. 电容是通交流、隔直流，通低频、阻高频

13.  某小型发电机产生的交变电动势为对此电动势，下列表述正确的有(    )

A. 最大值是 B. 频率是100 Hz C. 有效值是 D. 周期是

14.  图甲是交流发电机的示意图，发电机直接连接理想变压器的原线圈，V为交流电压表．变压器的副线圈接有三个支路，每个支路接有相同规格的小灯泡、和，且串有理想电感L，串有电容器C。发电机两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化如图乙所示。已知理想变压器原副线圈匝数比为1：10，则以下判断正确的是(    )
 

A. 甲中的图示时刻，线框中的磁通量变化率最大，且由图乙可知此时电压表示数为
B. 线圈转动的角速度为，且灯泡两端的电压始终为100V不变
C. 如果灯泡恰好正常发光，那么小灯泡发光亮度比要暗
D. 如果灯泡恰好正常发光，那么小灯泡发光亮度比要亮

15.  如图所示，闭合的矩形线圈abcd水平放在范围足够大的匀强磁场中，下列哪种情况下线圈中能产生感应电流(    )

A. 线圈以ab边为轴转动
B. 线圈向上平移
C. 线圈以bc边为轴转动
D. 以垂直于线圈平面的轴逆时针转动

16.  如图甲所示，线圈的匝数匝，横截面积。线圈总电阻，沿线圈轴向有水平方向的磁场，设图示磁场方向为正方向，磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化，在内，下列说法正确的是(    )

A. 线圈内磁通量的变化量为
B. 线圈内磁通量的变化率为
C. 在a、b间接一个的电阻时，该电阻两端的电压为
D. 在a、b间接一个的电阻时，该电阻两端的电压为

17.  我们可以通过以下实验，来探究产生感应电流的条件．
给出的实物图中，请用笔画线代替导线补全实验电路；
接好电路，合上开关瞬间，电流表指针______填“偏转”或“不偏转”；
电路稳定后，电流表指针______填“偏转”或“不偏转”；迅速移动滑动变阻器的滑片，电流表指针______填“偏转”或“不偏转”；
假设在开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，灵敏电流计的指针向______偏转．填“左”或“右”

18.  某实验小组开展“正余弦规律交变电流产生”的实验。

实验过程中某时刻，线圈转到如图所示位置，形成图中所示感应电流方向，则沿轴方向看线框是_____ 方向转动填“顺时针”或者“逆时针”；

当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量______ 填“最大”或“最小”，线圈中的电流  _____ 填“最大”或“最小”，线圈转动一周电流方向改变____ 次。

19.  如图1所示，一个匝数匝的圆形线圈，面积，电阻线圈中存在由里向外的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图2所示．将线圈两端a、b与一个的电阻相连接，b端接地．求：

圆形线圈中产生的感应电动势大小E；
电路中消耗的总功率P；
端的电势

20.  利用太阳能电池这个能量转换器件将太阳能转变为电能的系统又称光伏发电系统。有一台内阻为的太阳能发电机，供给一个学校照明用电。如图所示，升压变压器匝数比为1：4，降压变压器匝数比为4：1，输电线的总电阻，全校共22个班，每班有“220V 40W”灯6盏，若全部电灯正常发光，求：
降压变压器的输入电压；
输电线总电阻R两端的电压；
发电机的总功率。
 

21.  如图所示，足够长的平行金属导轨水平放置，导轨间距为。导轨左端点M、N之间接有一个阻值为的电阻，金属棒CD垂直于导轨放置在导轨上，其电阻，且和导轨始终接触良好，其余电阻不计，整个装置处于方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中，磁场区域足够大，磁感应强度随时间的变化规律如图所示。开始时，金属棒CD固定在距导轨左端处；时松开金属棒，金属棒恰好开始移动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：

在过程中，流过电阻R的电量；
若在时，金属棒CD获得水平向右的恒定拉力，求其运动的最大速度。

答案和解析

1.【答案】B 

【解析】解：首先发现电磁感应现象的科学家是法拉第，故ACD错误，B正确。
故选：B。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
 

2.【答案】C 

【解析】解：A、图甲金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，则直线电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零，即使增大通过导线电流，圆线圈中也不会有感应电流产生，故A错误；
B、图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，在图示虚线左侧位置没有磁场的区域内转动时，穿过线圈的磁通量没有变化，正方形线圈中无感应电流，即正方形线圈中并不是持续有感应电流，故B错误；
C、图丙闭合导线框以OO'为轴在匀强磁场中旋转，闭合导线框中磁通量发生变化，故有感应电流，故C正确；
D、图丁金属杆在F作用下向右运动过程中，闭合线圈面积增大，但磁感应强度随时间逐渐减小，则穿过闭合线圈的磁通量不一定改变，回路中不一定会产生感应电流，故D错误。
故选：C。
结合题干给出四个图进行分析，注意感应电流产生的条件为穿过闭合回路磁通量改变，根据楞次定律判断感应电流的方向。
本题考查感应电流的产生条件，解决本题的关键是掌握感应电流的产生条件。
 

3.【答案】D 

【解析】解：A、磁场的方向向外，导体棒ab向右做加速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从，故A错误；
B、ab中产生的感应电流方向从，根据安培定则可知，螺线管产生的磁场的方向向右，故B错误；
C、导体棒ab向右做加速运动时，由可知感应电流逐渐增大，则向右穿过螺线管产生的磁场增强，穿过c的磁通量增大，根据楞次定律得知，c中产生逆时针方向从左向右看的感应电流，根据安培定则可知c产生的磁场的方向向左，与螺线管的磁场的方向相反，二者相互排斥，c向左偏转，故C错误；
D、穿过c的磁通量增大，根据楞次定律得知铜制圆线圈c有收缩的趋势，故D正确。
故选：D。
导体棒ab在匀强磁场中沿导轨运动时，根据右手定则判断感应电流方向，感应电流通过螺线管时，由安培定则判断磁场方向，根据楞次定律判断线圈c中感应电流方向，再确定c是被螺线管吸引，还是排斥。
本题是有两次电磁感应的问题，比较复杂，考查综合运用右手定则、楞次定律：阻碍相对运动和安培定则的能力。
 

4.【答案】D 

【解析】解：A、图中导体棒做切割磁感线运动，产生的感应电动势为，故A错误．
BC、两图中导体棒都不切割磁感线，不产生感应电动势．故BC错误．
D、图中导体棒做切割磁感线运动，产生的感应电动势为，故D正确．
故选：
当导体棒做切割磁感线时，会产生感应电动势，感应电动势公式，是v与B的夹角．
解决本题的关键知道产生感应电动势的条件：当导体棒做切割磁感线运动时，在导体棒上产生感应电动势．并掌握感应电动势的一般计算公式：
 

5.【答案】A 

【解析】解：方法一：排除法。
开始进入时，边bc切割磁感线，产生稳定的逆时针方向电流，即为正方向，故只有A正确，BCD错误。
故选A。
方法二：分析法。
线框开始进入磁场运动L的过程中，只有边bc切割，感应电流不变，前进L后，边bc开始出磁场，边ad开始进入磁场，回路中的感应电动势为边ad产的减去在bc边在磁场中产生的电动势，随着线框的运动回路中电动势逐渐增大，电流逐渐增大，方向为负方向；当再前进L时，边bc完全出磁场，ad边也开始出磁场，有效切割长度逐渐减小，电流方向不变，故A正确，BCD错误。
故选：A。
解答本题的关键是正确利用几何关系弄清线框向右运动过程中有效切割长度的变化，然后根据法拉第电磁感应定律求解，注意感应电流方向的正负．
图象具有形象直观特点，通过图象可以考查学生综合知识掌握情况，对于图象问题学生在解答时可以优先考虑排除法，通过图象形式、是否过原点、方向等进行排除．
 

6.【答案】D 

【解析】解：A、开关闭合的瞬间，电压直接加到两个灯泡上，所以两个灯泡同时亮，故A错误；
B、开关闭合到电路中电流稳定的时间内，由于线圈的阻碍，L中的电流逐渐增加，由于线圈L的直流电阻不计，故缓慢熄灭，灯泡逐渐变亮，故B错误；
C、开关在断开瞬间，线圈相当于电源，电流方向仍不变，所以电流自右向左通过灯，a点的电势比b点高，故C错误；
D、开关断开后瞬间，线圈与灯泡供组成自感回路，闪亮一下然后逐渐熄灭，不在自感回路中，立即熄灭，故D正确；
故选：D。
电路中有线圈，当通过线圈的电流发生变化时，会产生感应电动势去阻碍线圈中电流变化。但阻碍不等于阻止，就使其慢慢的变化。
本题中线圈电流增加，相当于一个电源接入电路，线圈左端是电源正极。当电流减小时，相当于一个电源，线圈左端是电源负极。
 

7.【答案】C 

【解析】解：三个三个支路电压相同，当通交流电时，电感的感抗与电容的容抗都会对交流电有影响，而电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，
当通入直流时，对于电阻没有影响，亮度不变；而对电容器来说，不能通过直流，所以灯不亮；对于线圈来说，阻碍减小，导致变得更亮，故C正确，ABD错误；
故选：C。
三个支路电压相同，当交流电频率变化时，会影响电感的感抗和电容的容抗，从而影响流过电感和电容的电流，而直流不能通过电容器．
解决本题的关键知道电感和电容对交流或直流电的阻碍作用的大小与什么因素有关．记住感抗和容抗的两个公式可以帮助定性分析．，
 

8.【答案】C 

【解析】解：A、根据电磁驱动原理，图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁体转动的慢，故A错误。
B、图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，铁块中产生涡流，铁块中产生大量热量，涡流产生的热量使金属熔化，从而冶炼金属，故B错误。
C、根据洛伦兹力提供向心力得：

解得：
故动能为：
即粒子的最大动能与电压无关，当加速电压变大时，由于粒子在磁场中做圆周运动的周期不变，而周数变少，故达到最大动能所需时间变短，故C正确。
D、图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，故D错误。
故选：C。
根据电磁驱动原理，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁体转动的慢；根据涡流的知识可知，当炉外线圈通入高频交流电时，铁块中产生涡流，铁块中产生大量热量，从而冶炼金属；根据洛伦兹力提供向心力求速度，进而求出动能，从而判断跟电压的关系；微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理。
本题是一道考查电磁驱动、电磁阻尼、涡流以及回旋加速器等知识的基础题，同学们一定要在理解的基础上记忆。
 

9.【答案】D 

【解析】解：大小和方向都做周期性变化的电流为交变电流，故ABC正确，D错误；
本题选不属于交变电流的，故选：D。
大小和方向都做周期性变化的电流为交变电流．
本题主要考查交变电流的特点，抓住方向变化是关键．
 

10.【答案】B 

【解析】解：B、由图可知，电动势最大值，周期，频率，一个周期内电流方向改变2次，所以电路中的电流方向每秒改变10次，故B错误；
AD、角速度：
故电动势e的瞬时值表达式：
电动势有效值：
故电路电流
电压表V的示数：，故AD错误
C、时，感应电动势最大，此时磁通量为零，线圈与中性面垂直，故C错误。
故选：B。
由图可知交流电电动势的最大值和周期，可得交流电的频率，即可得交流电方向每秒改变的次数；
根据周期算出角速度大小，即可得电动势瞬时值表达式；
根据，可得电动势有效值，根据欧姆定律算出电路电流，从而求出电压表V的示数；
当时间时，电动势最大，此时磁通量为零，线圈处于中性面。
本题考查交流电的图象，解题过程中要特别注意电表的示数是有效值，计算功率也是用有效值，解题的关键是从图中找出有用的条件，找出电动势的最大值和周期，再结合电路进行作答。
 

11.【答案】D 

【解析】解：根据图乙得到输入电压的最大值为，交流电的周期为；电压的有效值为，即电压表读数为200V，频率为，AC错误；
B.变压器的输入功率为
理想变压器输入功率等于输出功率，故输出功率为200W，B错误；
D.根据变压器原副线圈的电流与线圈匝数的关系可得，则输出电流为，因为电流表读数为有效值，D正确
故选：D。
电压表示数为有效值，根据正弦交流电有效值和最大值的关系作答；根据周期与频率的关系作答；功率用电流的有效值计算；根据理想变压器电流与变比的关系求解。
注意：电表的示数、保险丝的熔断电流、电功、电功率、电热、铭牌上的标称值都要用交流电电流和电压的有效值表示。
 

12.【答案】C 

【解析】解：A、C，电感的特性：通直流，阻交流。通低频，阻高频。故A错误，C正确；
    B、D，电容器的特性：通交流，隔直流，通高频，阻低频。故BD错误。
故选：C。
根据电容器和电感线圈的特性分析选择。电容器内部是真空或电介质，隔断直流。能充电、放电，能通交流，具有隔直通交、通高阻低的特性。电感线圈可以通直流，通过交流电时产生自感电动势，阻碍电流的变化，具有通直阻交，通低阻高的特性。
对于电容和电感的特性可以利用感抗和容抗公式记忆：，，L是电感，C是电容，f是频率。
 

13.【答案】C 

【解析】解：由输出端的交变电压瞬时值表达式知电压最大值为50V，有效值为，
周期为，频率为，故C正确，ABD错误。
故选：C。
由输出端的交变电压瞬时值表达式知电压最大值、角速度，从而计算出有效值、周期和频率．
本题考查了对正弦交流电的瞬时值表达式的理解，要注意明确最大值和有效值之间的关系应用．
 

14.【答案】BC 

【解析】解：A、甲中的图示时刻，线框中的磁通量变化率最大，此时感应电动势的最大值为，交流电压表的示数为有效值，则电压表的示数为，故A错误；
B、根据图乙可知周期为，则线圈转动的角速度为，根据变压器原理可得灯泡两端的电压为，故B正确；
CD、由于线圈有感抗，电容有容抗，所以灯泡、两端的电压比灯泡两端的电压小，所以、 两小灯泡都能发光但比 要暗，故C正确、D错误。
故选：BC。
电压表读数是有效值；根据变压器原理求解L1两端电压；在交流电路中，电容器和电感器对交流有阻碍作用，由此分析。
本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比；知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等；知道电压表的示数为有效值以及电容和线圈在电路中的作用。
 

15.【答案】AC 

【解析】解：线圈以ab边为轴转动，穿过线圈的磁通量不断变化，能产生感应电流，A正确；
B.线圈向上平移，穿过线圈的磁通量不变，不能产生感应电流，B错误；
C.线圈以bc边为轴转动，穿过线圈的磁通量不断变化，能产生感应电流，C正确；
D.以垂直于线圈平面的轴逆时针转动，穿过线圈的磁通量不变，不能产生感应电流，D错误；
故选：AC。
产生感应电流的条件是闭合回路，磁通量发生变化。
本题考查感应电流产生的条件，根据条件判断是否有感应电流产生，学生需重点掌握产生感应电流的条件。
 

16.【答案】BD 

【解析】解：A、通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，若设为正，则线圈中磁通量的变化量为，代入数据得，，故A错误；
B、磁通量的变化率，故B正确；
CD、根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势大小为且恒定，故在a、b间接一个的电阻时，根据串联电路电压与电阻的关系可知电阻两端的电压，故C错误，D正确。
故选：BD。
根据磁通量的计算公式可解得磁通量的变化，根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势大小，根据串联电路电压与电阻的关系可解得电阻两端的电压。
本题考查法拉第电磁感应定律，解题关键掌握法拉第电磁感应定律，注意磁通量是标量没有方向。
 

17.【答案】偏转  不偏转  偏转  闭合回路磁通量发生变化 

【解析】解：把电流计与线圈B组成串联电路，电源、开关、滑动变阻器、线圈A组成串联电路，电路图如图所示．

接好电路，合上开关瞬间，穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针偏转；
电路稳定后，穿过线圈B的磁通量不变，电流表指针不偏转；迅速移动滑动变阻器的滑片，A线圈中的电流发生变化，B线圈中产生感应电动势和感应电流，电流表指针偏转；
由实验现象可知，产生感应电流的条件闭合回路磁通量发生变化．
故答案为：电路如图所示；偏转；不偏转；闭合回路磁通量发生变化．
探究电磁感应现象实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，检流计与副线圈组成另一个闭合电路．当通过副线圈磁通量发生变化时，会产生感应电流．
根据感应电流产生的条件分析答题．
根据实验现象得出实验结论．
知道探究电磁感应现象的实验有两套电路，这是正确连接实物电路图的前提与关键．对于该实验，要明确实验原理及操作过程．
 

18.【答案】顺时针  最大  最小  2 

【解析】解：左手定则：张开左手，使四指与大拇指在同一平面内，大拇指与四指垂直，把左手放入磁场中，让磁感线穿过手心，四指与电流方向相同，大拇指所指的方向是安培力的方向．线圈转动为顺时针方向；
当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量最大，产生的感应电动势为零，形成的感应电流为零，最小，线圈转动一周电流改变两次
故答案为：顺时针；最大，最小，2
根据左手定则判断出线圈转动的方向；感应电动势方向即为感应电流方向．当线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流时，线圈平面每经过中性面一次，感应电流与感应电动势方向均改变一次，转动一周，感应电流方向改变两次，线圈平面经过中性面时磁通量最大，感应电流为零．
本题考查中性面特点：线圈平面每经过中性面一次，感应电流与感应电动势方向均改变一次，转动一周，感应电流方向改变两次．
 

19.【答案】解：根据法拉第电磁感应定律
    
 由图可知
  解得：
根据闭合电路欧姆定律     
    根据 
代入数据解得：
两端的电压 
     由楞次定律可判断电路中感应电流方向为顺时针，可知b端电势高于a端
     有 
     又因为，所以
答：圆形线圈中产生的感应电动势大小；
电路中消耗的总功率；
端的电势 

【解析】由法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势；
由欧姆定律求出电流，由电功率定义式即可求解；
由楞次定律可以判断出感应电流方向，然后判断电势高低．
本题考查了求电动势、电荷量、电势、焦耳热等，应用法拉第电磁感应定律、欧姆定律、电流定义式、焦耳定律即可正确解题．
 

20.【答案】解：降压变压器输出电压为220V；则有：；
从而得到：；
降压变压器的总电流为：；
则降压变压器输入端电流为：；
则导线上消耗电压为：；
升压变压器输出电压为：；
升压变压器的输入电压，输入电流；
则发电机输出功率为：。
答：降压变压器的输入电压为880V；
输电线总电阻R两端的电压为24V；
发电机的总功率为6000W。 

【解析】根据降压变压器的匝数比求出降压变压器原线圈的电压；
根据功率公式可得出输电线上的电流，从而求得线路电阻两端的电压；
求出线路上损耗的功率。升压变压器的输出功率等于线路损耗功率和降压变压器的输入功率之和，发电机的输出功率等于升压变压器的输入功率。
解决本题的关键知道升压变压器的输出功率等于线路损耗功率和降压变压器的输入功率之和，发电机的输出功率等于升压变压器的输入功率，以及知道升压变压器的输出电压等于电压损失与降压变压器的输入电压之和。
 

21.【答案】解：由法拉第电磁感应定律可知内感应电动势：

在过程中，流过电阻R的电量：；
时松开金属棒，金属棒恰好开始移动，此时的感应电流为：
根据平衡条件可得摩擦力的大小为：
金属棒稳定时做匀速直线运动，金属棒切割磁感线产生的感应电动势，由平衡条件得：

其中：
由图乙所示图象可知，
代入数据解得：。
答：在过程中，流过电阻R的电量为；
若在时，金属棒CD获得水平向右的恒定拉力，其运动的最大速度为。 

【解析】由法拉第电磁感应定律求解感应电动势，根据闭合电路欧姆定律求解感应电流，再根据电荷量的计算公式求解电荷量；
根据平衡条件可得摩擦力的大小；金属棒稳定时做匀速直线运动，金属棒切割磁感线产生的感应电动势，由平衡条件、安培力的计算公式求解金属棒运动的最大速度。
本题主要是考查电磁感应现象，关键是弄清楚导体棒的运动情况和受力情况，根据平衡条件列方程进行求解。