2022-2023学年广东省东莞中学、惠州一中、深圳实验、中山纪念、珠海一中五校高二（下）期中物理试卷

这是一份2022-2023学年广东省东莞中学、惠州一中、深圳实验、中山纪念、珠海一中五校高二（下）期中物理试卷，共26页。试卷主要包含了实验题，计算题（共3小题，共38分等内容，欢迎下载使用。

1．（4分）下列四幅图所涉及的物理知识，说法正确的是
A．图甲中雷达利用了射线探测飞机
B．图乙中电磁炉加热食物是利用电磁波中的微波加热
C．图丙中漏电保护开关利用电磁感应原理
D．图丁中手持式金属探测器利用了电流的热效应
2．（4分）如图所示，三根通电长直导线、、互相平行且通过正三角形的三个顶点，三条导线中通入的电流大小相等，方向垂直纸面向里。则通电导线受到的磁场力的方向是
A．与垂直，指向轴正方向B．与垂直，指向轴负方向
C．与平行，指向轴正方向D．与平行，指向轴负方向
3．（4分）如图乙所示为洛伦兹力演示仪的结构图，励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节。甲为实物图，丙为励磁线圈的原理图。下列说法正确的是
A．只增大励磁线圈中的电流，电子运动的轨道半径变小
B．只增大励磁线圈中的电流，电子运动的轨道半径不变
C．只增大电子枪的加速电压，电子运动的轨道半径变小
D．乙图中励磁线圈电流方向顺时针
4．（4分）如图所示，两个在、点相连的金属环，粗金属环的电阻为细金属环电阻的一半。匀强磁场垂直穿过粗金属环所在的区域，在粗环里磁感应强度随时间变化关系满足时，粗环围成面积为，则、两点间的电势差为
A．B．C．D．
5．（4分）国产大飞机现由上海飞往广州，在航线上水平向前匀速飞行，由于地磁场存在竖直向下分量，其机翼就会切割磁感线，则下列说法正确的是
A．机翼左端的电势比右端电势高
B．机翼两端电势高低与飞机飞行方向有关
C．把机身从前到后看成多根沿前后方向的直导线，这些直导线也在切割竖直向下的磁感线
D．在此航线上地磁场水平分量由北指向南
6．（4分）如图甲所示，矩形导线框放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。设时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，则在时间内，选项图中能正确反映线框边所受的安培力随时间变化的图像是（规定边所受的安培力向左为正）
A．
B．
C．
D．
7．（4分）如图所示，质量为、带电荷量为的物块，在水平向外的匀强磁场中，沿着竖直绝缘墙壁由静止开始下滑，已知物块与墙壁间的动摩擦因数为，磁感应强度为，墙壁无限高，下列说法正确的是
A．物块在下滑过程中只受重力、摩擦力和洛伦兹力
B．物块下滑过程中先做加速度减小的加速运动，后匀速运动
C．物块下滑的最大速度为
D．物块在下滑过程中，受到的洛伦兹力不做功，物块机械能守恒
二、多项选择题（共3小题，每小题6分，共18分。每小题给出的四个选项中至少有两项满足题设要求，选对得6分;漏选得3分;不选、错选或选多不得分。)
8．（6分）如图所示，线圈的电阻值与电阻的阻值相等，两个灯泡和规格相同。下列说法正确的是
A．在闭合开关瞬间，比先亮
B．在闭合开关瞬间，比先亮
C．闭合开关后，最终与一样亮
D．断开开关的瞬间，比先熄灭
9．（6分）武汉病毒研究所是我国防护等级最高的实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型；废液内含有大量正、负离子，从直径为的圆柱形容器左侧流入，右侧流出。流量值等于单位时间通过横截面的液体的体积。流量计所在空间有垂直纸面向里的磁感应强度为的匀强磁场，下列说法正确的是
A．流量计中的负离子向下偏转
B．点的电势高于点的电势
C．污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速
D．只需要再测量出两点电势差就能够推算污水的流量
10．（6分）如图所示，倾角为的粗糙绝缘斜面处于垂直斜面向下的匀强磁场中，在斜面上有一根有效长度为、质量为、水平放置的导体棒，当导体棒中分别通入方向相同电流、时，导体棒均能沿斜面匀速运动。已知，重力加速度为，则下列说法正确的是
A．通入电流方向垂直纸面向外
B．通入电流时导体棒沿斜面向下运动
C．匀强磁场的磁感应强度为
D．若电流，与、方向相同，则通入时也能使导体棒沿斜面做匀速直线运动
三、实验题（共2小题，共16分）
11．（6分）某研究性小组为了测定磁极间的磁感应强度，设计了如图所示的实验装置。在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计。水平直铜条的两端通过导线与电源连接成闭合回路，在磁场中的长度为，电阻为，电源电动势为，内阻为。实验过程中绳子始终处于拉紧状态。
（1）开关闭合后，铜条所受安培力的方向为向 （填：上、下、左、右），此时电子测力计的示数为；
（2）改变电源正负极，闭合开关，发现此时电子测力计示数为，则 （填或：。磁极间磁感应强度大小 （用题目中所给字母表示）
12．（10分）如图甲所示是某小型地磅结构图和电路图，其中是压敏电阻，质量为的秤台平放在压敏电阻上，被称汽车停放在秤台上。已知电路中电源电动势为、内电阻，电流表量程为、内阻，滑动变阻器的总电阻为。如图乙是压敏电阻的阻值随压力的变化曲线。某设计人员对电流表的刻度重新赋值，使之能够从表盘上直接读出秤台上汽车的质量，他先后进行了以下操作。
（1）断开开关，撤去秤台上的汽车，把多用电表的旋钮旋到欧姆“挡”，通过正确调零后，用红、黑表笔接在压敏电阻两端，电表的表针指到如图丙所示，则压敏电阻此时的电阻值为 ，秤台质量为 ；
（2）闭合开关，设计人员通过调节滑动变阻器，使电流表读数为，并在此处标注为，则此时滑动变阻器接入电路的电阻值为 ；电流表上能测量的汽车最大质量为 ；
（3）设计人员按上述操作逐个刻度赋值后，经长时间使用，发现电池的电动势略有减小、内电阻有所增大。他重新调节滑动变阻器，使秤台空载时电流表读数仍为，然后再去测量汽车的重量。您认为现在的测量值相比汽车真实质量 （填：偏大，偏小，不变）。
四、计算题（共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。)
13．（10分）如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为，变压器都是理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“、”的电动机恰恰能正常工作，求：
（1）输电线路上损耗的电功率△；
（2）发电机线圈电阻。
14．（12分）如图所示，在直角坐标系的轴上方有一匀强电场，方向沿着轴正方向；在轴下方有一匀强磁场，磁场方向与纸面垂直。一质量为、电荷量为的粒子从轴上点处以大小为的速度射入磁场，在磁场里运动过程中经过轴上的点，并从坐标原点射出磁场，进入电场后，在电场力的作用下，又回到点，从而做周期性运动。已知，，不计粒子重力。求：
（1）磁感应强度方向及大小；
（2）粒子完成一次周期运动所需时间。
15．（16分）如图所示为一“”形金属轨道装置，整个装置处于大小为、方向竖直向下的匀强磁场中，该装置由位于同一水平面的光滑平行导轨、和粗糙竖直导轨、构成，导轨间距均为。开始时，导体棒、分别静置在水平轨道上左右两侧适当位置，棒用一绝缘且不可伸长的轻绳通过光滑转弯装置与棒相连，与、棒相连的轻绳分别与导轨、平行，、、三根导体棒的长度均为且始终与导轨垂直接触。刚开始锁定棒，并给棒一个初速度，两棒碰前瞬间，棒的速度为，此时解除棒的锁定，碰后两棒粘在一起运动，碰后瞬间、、三棒速度大小均变为，此后、导体棒运动距离后减速为零。已知三根导体棒的质量均为，电阻均为，棒与竖直轨道间的动摩擦因数为，不计其他电阻及阻力，重力加速度为。求：
（1）碰前瞬间，棒的加速度大小；
（2）碰后至减速为0过程，流过棒的电荷量；
（3）碰后至减速为0过程，棒产生的焦耳热。
2022-2023学年广东省东莞中学、惠州一中、深圳实验、中山纪念、珠海一中五校高二（下）期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题（共7小题，每小题4分，共28分。每小题给出的四个选项中只有一项满足题设要求，选对得4分;不选、错选或多选不得分。)
1．（4分）下列四幅图所涉及的物理知识，说法正确的是
A．图甲中雷达利用了射线探测飞机
B．图乙中电磁炉加热食物是利用电磁波中的微波加热
C．图丙中漏电保护开关利用电磁感应原理
D．图丁中手持式金属探测器利用了电流的热效应
【答案】
【解答】解：．图甲中雷达利用无线电波的反射，故错误；
．图乙中电磁炉加热食物是利用涡流加热，不是利用电磁波中的微波加热，故错误；
．图丙中漏电保护开关利用电磁感应原理，故正确；
．图丁中手持式金属探测器利用了涡流探测，故错误；
故选：。
【点评】本题主要考查了电磁波的相关概念，理解电磁波的特点和在生活中的应用即可。
2．（4分）如图所示，三根通电长直导线、、互相平行且通过正三角形的三个顶点，三条导线中通入的电流大小相等，方向垂直纸面向里。则通电导线受到的磁场力的方向是
A．与垂直，指向轴正方向B．与垂直，指向轴负方向
C．与平行，指向轴正方向D．与平行，指向轴负方向
【答案】
【解答】解：根据安培定则和平行四边形定则可确定处磁感应强度方向水平向右，如图所示
则由左手定则可知通电导线受到的磁场力的方向与垂直，指向轴负方向，故正确，错误。
故选：。
【点评】本题考查了安培定则和左手定则的应用，要求学生熟练掌握安培定则和左手定则的内容和应用。
3．（4分）如图乙所示为洛伦兹力演示仪的结构图，励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节。甲为实物图，丙为励磁线圈的原理图。下列说法正确的是
A．只增大励磁线圈中的电流，电子运动的轨道半径变小
B．只增大励磁线圈中的电流，电子运动的轨道半径不变
C．只增大电子枪的加速电压，电子运动的轨道半径变小
D．乙图中励磁线圈电流方向顺时针
【答案】
【解答】解：．电子被加速电场加速，由动能定理得：
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，由牛顿第二定律得：
联立解得：
只增大励磁线圈中的电流，磁感应强度增大，由可知轨道半径变小，故正确，错误；
．只增大电子枪的加速电压，根据上述分析可知轨道半径变大，故错误；
．由右手螺旋定则可知励磁线圈电流方向逆时针，故错误。
故选：。
【点评】本题主要考查了带电粒子在磁场中的运动，熟悉动能定理的应用，理解粒子做圆周运动的向心力来源，结合牛顿第二定律即可完成分析。
4．（4分）如图所示，两个在、点相连的金属环，粗金属环的电阻为细金属环电阻的一半。匀强磁场垂直穿过粗金属环所在的区域，在粗环里磁感应强度随时间变化关系满足时，粗环围成面积为，则、两点间的电势差为
A．B．C．D．
【答案】
【解答】解：粗环里磁感应强度随时间变化，在粗环中产生感应电流，粗环相当于电源，电动势为：
两点的电势差就是路端电压，根据串联电路分压特点有：
故错误，正确。
故选：。
【点评】本题考查了求电势差，应用欧姆定律即可正确解题，解题时要注意，、两点间的电势差是路端电压，不是电源电动势。
5．（4分）国产大飞机现由上海飞往广州，在航线上水平向前匀速飞行，由于地磁场存在竖直向下分量，其机翼就会切割磁感线，则下列说法正确的是
A．机翼左端的电势比右端电势高
B．机翼两端电势高低与飞机飞行方向有关
C．把机身从前到后看成多根沿前后方向的直导线，这些直导线也在切割竖直向下的磁感线
D．在此航线上地磁场水平分量由北指向南
【答案】
【解答】解：．在我国地磁场在竖直方向的分量向下，根据右手定则可知机翼左端的电势比右端电势高，故正确，错误；
．在飞机飞行的过程中机身水平向前，把机身从前到后看成多根沿前后方向的直导线，沿前后方向的直导线未切割磁感线，故错误；
．根据地球的地磁分布，地理的南北极对应地磁的极可知：地磁场水平分量永远由南指向北，故错误。
故选：。
【点评】本题考查了电磁感应，理解产生感应电动势的条件，以及熟练使用右手定则判断感应电动势是解决此类问题的关键。
6．（4分）如图甲所示，矩形导线框放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。设时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，则在时间内，选项图中能正确反映线框边所受的安培力随时间变化的图像是（规定边所受的安培力向左为正）
A．
B．
C．
D．
【答案】
【解答】解：．在，根据楞次定律知感应电流方向为顺时针，结合图乙斜率一定，故大小方向都不变，再根据左手定则及安培力公式
可知，的大小与成正比，边受力时向左，时向右，故错误；
．在，根据楞次定律可知感应电流方向为逆时针，结合图乙斜率一定，故大小方向都不变，边受力还是先向左后向右，故正确，错误。
故选：。
【点评】该题看似复杂，但只要学会分段讨论，复杂的题也变得不那么困难了，但注意在分析时一定要按顺序一步步地分析，切不可省略某一步骤；平常学习中要对左手定则和法拉第电磁感应定律熟练应用；
7．（4分）如图所示，质量为、带电荷量为的物块，在水平向外的匀强磁场中，沿着竖直绝缘墙壁由静止开始下滑，已知物块与墙壁间的动摩擦因数为，磁感应强度为，墙壁无限高，下列说法正确的是
A．物块在下滑过程中只受重力、摩擦力和洛伦兹力
B．物块下滑过程中先做加速度减小的加速运动，后匀速运动
C．物块下滑的最大速度为
D．物块在下滑过程中，受到的洛伦兹力不做功，物块机械能守恒
【答案】
【解答】解：、物块在下滑过程中受重力、支持力、摩擦力和洛伦兹力，故错误；
、物块下滑过程中，根据牛顿第二定律得摩擦力为所以物块下滑过程中做加速度减小的加速运动，最终做匀速运动，故正确；
、当物块匀速时，速度最大，有解得，故错误；
、物块在下滑过程中，尽管物块受到洛伦兹力作用，但洛伦兹力不做功，而摩擦力做功，所以物块的机械能减小。故错误。
故选：。
【点评】本题考查带电物块在匀强磁场中的运动。物块竖直下滑，受到向左的洛伦兹力作用，随着下滑速度的增大，洛伦兹力增大，则物块对墙壁的压力增大，摩擦力增大，物块的加速度逐渐减小，当摩擦力等于重力时，速度达到最大。洛伦兹力不做功，摩擦力做负功，所以机械能不守恒。
二、多项选择题（共3小题，每小题6分，共18分。每小题给出的四个选项中至少有两项满足题设要求，选对得6分;漏选得3分;不选、错选或选多不得分。)
8．（6分）如图所示，线圈的电阻值与电阻的阻值相等，两个灯泡和规格相同。下列说法正确的是
A．在闭合开关瞬间，比先亮
B．在闭合开关瞬间，比先亮
C．闭合开关后，最终与一样亮
D．断开开关的瞬间，比先熄灭
【答案】
【解答】解：、闭合开关的瞬间，由于线圈中电流发生变化时产生的自感电动势阻碍电流的增大，所以灯后亮，灯先亮，闭合开关稳定后，自感作用消失，由于线圈的电阻值与电阻的阻值相等，则通过灯和灯的电流相等，两灯亮度相同。故错误，正确；
、断开开关的瞬间，线圈产生自感电动势，线圈与以及两个灯泡组成自感回路，所以与都是慢慢熄灭，故错误。
故选：。
【点评】对于线圈要抓住双重特性：当电流不变时，它是电阻不计的导线；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源。
9．（6分）武汉病毒研究所是我国防护等级最高的实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型；废液内含有大量正、负离子，从直径为的圆柱形容器左侧流入，右侧流出。流量值等于单位时间通过横截面的液体的体积。流量计所在空间有垂直纸面向里的磁感应强度为的匀强磁场，下列说法正确的是
A．流量计中的负离子向下偏转
B．点的电势高于点的电势
C．污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速
D．只需要再测量出两点电势差就能够推算污水的流量
【答案】
【解答】解：．由左手定则知，正离子受洛伦兹力向上，负离子受洛伦兹力向下，故正确；
．利用左手定则，正电粒子在洛伦兹力作用下聚集在上表面，点电势高于点电势，故错误；
．因为要用到洛伦兹力，故污水流量计不可以用于测量不带电的液体的流速，故错误；
．稳定时水流量
洛伦兹力与电场力平衡
联立可得
只需要再测量出两点电势差就能够推算污水的流量，故正确。
故选：。
【点评】学生在解决本题时，应注意灵活运用磁场和电场的知识，同时构建出霍尔元件模型。
10．（6分）如图所示，倾角为的粗糙绝缘斜面处于垂直斜面向下的匀强磁场中，在斜面上有一根有效长度为、质量为、水平放置的导体棒，当导体棒中分别通入方向相同电流、时，导体棒均能沿斜面匀速运动。已知，重力加速度为，则下列说法正确的是
A．通入电流方向垂直纸面向外
B．通入电流时导体棒沿斜面向下运动
C．匀强磁场的磁感应强度为
D．若电流，与、方向相同，则通入时也能使导体棒沿斜面做匀速直线运动
【答案】
【解答】解：．往上匀速运动时必须受沿斜面向上的安培力，由左手定则知电流向外，故正确；
．通电流和时，导体棒均能沿斜面匀速运动，且，电流小时导体棒受到的安培力小，故通入电流时导体棒沿斜面向下运动，通入电流时导体棒沿斜面向上运动，故正确；
．两种情况下，导体棒均匀速运动，可知导体棒沿斜面向下运动时，有
导体棒沿斜面向上运动时，有，联立解得，故正确；
．因和可分别使导体棒沿斜面向下或向上做匀速直线运动，安培力一定在沿斜面向上，摩擦力大小不变，重力沿斜面分力不变，故不存在其它电流让导体棒做匀速直线运动，故错误。
故选：。
【点评】本题考查学生对通电导线在磁场中的受力分析能力，需要注意摩擦力可能的方向。
三、实验题（共2小题，共16分）
11．（6分）某研究性小组为了测定磁极间的磁感应强度，设计了如图所示的实验装置。在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计。水平直铜条的两端通过导线与电源连接成闭合回路，在磁场中的长度为，电阻为，电源电动势为，内阻为。实验过程中绳子始终处于拉紧状态。
（1）开关闭合后，铜条所受安培力的方向为向 下 （填：上、下、左、右），此时电子测力计的示数为；
（2）改变电源正负极，闭合开关，发现此时电子测力计示数为，则 （填或：。磁极间磁感应强度大小 （用题目中所给字母表示）
【答案】（1）下；（2），。
【解答】解：（1）根据左手定则可知铜条所受安培力的方向向下；
（2）由牛顿第三定律知第一次开关闭合后铜条对磁铁的力向上，根据共点力平衡条件知，电子测力计对磁铁的支持力小于重力，由牛顿第三定律知磁铁对电子测力计压力小于重力，即电子测力计的示数小于磁铁重力，同理可知改变电流方向后铜条对磁铁的力向下，电子测力计的示数大于磁铁重力，故
根据闭合电路欧姆定律得：
安培力为：
对磁铁受力分析，由共点力平衡条件得：
联立解得：
故答案为：（1）下；（2），。
【点评】本题是简单的力电综合问题，结合闭合电路欧姆定律、安培力公式、平衡条件和牛顿第三定律列式求解。
12．（10分）如图甲所示是某小型地磅结构图和电路图，其中是压敏电阻，质量为的秤台平放在压敏电阻上，被称汽车停放在秤台上。已知电路中电源电动势为、内电阻，电流表量程为、内阻，滑动变阻器的总电阻为。如图乙是压敏电阻的阻值随压力的变化曲线。某设计人员对电流表的刻度重新赋值，使之能够从表盘上直接读出秤台上汽车的质量，他先后进行了以下操作。
（1）断开开关，撤去秤台上的汽车，把多用电表的旋钮旋到欧姆“挡”，通过正确调零后，用红、黑表笔接在压敏电阻两端，电表的表针指到如图丙所示，则压敏电阻此时的电阻值为 160 ，秤台质量为 ；
（2）闭合开关，设计人员通过调节滑动变阻器，使电流表读数为，并在此处标注为，则此时滑动变阻器接入电路的电阻值为 ；电流表上能测量的汽车最大质量为 ；
（3）设计人员按上述操作逐个刻度赋值后，经长时间使用，发现电池的电动势略有减小、内电阻有所增大。他重新调节滑动变阻器，使秤台空载时电流表读数仍为，然后再去测量汽车的重量。您认为现在的测量值相比汽车真实质量 （填：偏大，偏小，不变）。
【答案】（1）160；500；（2）10；7500；（3）偏小
【解答】解：（1）欧姆挡选择“挡”，则压敏电阻此时的电阻值为。
根据图乙可知时，压力
可得称台质量为：
（2）此时压敏电阻的阻值为，电流表读数为，根据闭合电路欧姆定律得：
，解得此时滑动变阻器接入电路的电阻值为：
电流表读数为量程的最大值时，测量的汽车质量最大，设此情况下压敏电阻的阻值为，根据闭合电路欧姆定律得：
，解得：
根据图乙可知时，对应压力为
可得对应测量的总质量为，则能测量汽车的最大质量为。
（3）由以上分析可知电路中电流越大，表明测量的汽车质量越大。
重新调节滑动变阻器，使时，，由闭合电路欧姆定律得：
，可得：
设秤台上面有汽车时压敏电阻阻值为，由闭合电路电路欧姆定律得：
因电池的电动势偏小，故电路中的电流偏小，测量的汽车质量偏小，即现在的测量值相比汽车真实质量偏小。
故答案为：（1）160；500；（2）10；7500；（3）偏小
【点评】本题依托小型地磅的工作原理，考查了闭合电路欧姆定律的应用。地磅的测量原理与欧姆表相似，掌握闭合电路欧姆定律的灵活应用。
四、计算题（共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。)
13．（10分）如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为，变压器都是理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“、”的电动机恰恰能正常工作，求：
（1）输电线路上损耗的电功率△；
（2）发电机线圈电阻。
【答案】（1）输电线路上损耗的电功率是；
（2）发电机线圈电阻是。
【解答】解：（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、
根据功率公式，通过电动机
代入数据解得
根据理想变压器的变流比可知
解得
所以输电线路上损耗的电功率为
代入数据解得△
（2）根据理想变压器的变压比可知
解得
升压变压器副线圈两端电压
由变压器原、副线圈电压比，有
可得
由变压器原、副线圈电流比，有
解得
发电机产生的电动势最大值为
发电机产生的电动势有效值为
代入数据解得
发电机线圈电阻为
解得
答：（1）输电线路上损耗的电功率是；
（2）发电机线圈电阻是。
【点评】本题考查了正弦式交变电流的产生规律和变压器的工作原理，解题的关键是明确变压器的变流比和变压比，并灵活运用。
14．（12分）如图所示，在直角坐标系的轴上方有一匀强电场，方向沿着轴正方向；在轴下方有一匀强磁场，磁场方向与纸面垂直。一质量为、电荷量为的粒子从轴上点处以大小为的速度射入磁场，在磁场里运动过程中经过轴上的点，并从坐标原点射出磁场，进入电场后，在电场力的作用下，又回到点，从而做周期性运动。已知，，不计粒子重力。求：
（1）磁感应强度方向及大小；
（2）粒子完成一次周期运动所需时间。
【答案】（1）磁感应强度大小为，方向为垂直纸面向里；
（2）粒子完成一次周期运动所需时间为。
【解答】解：（1）由左手定则可知，磁场方向为垂直纸面向里；粒子在磁场中做圆周运动
由为内接直角三角形，可知为直径，则
根据牛顿第二定律可得：
解得：
（2）设粒子进、出磁场时与正方向夹角为，由几何关系可得：
得
在磁场中运动一次所需时间为
又
得
在电场中运动一次所需时间为：
一次周期性运动得时间为：
联立解得：
答：（1）磁感应强度大小为，方向为垂直纸面向里；
（2）粒子完成一次周期运动所需时间为。
【点评】本题主要考查了带电粒子在磁场中的运动，熟悉粒子的受力分析，结合运动学公式和牛顿第二定律即可完成分析。
15．（16分）如图所示为一“”形金属轨道装置，整个装置处于大小为、方向竖直向下的匀强磁场中，该装置由位于同一水平面的光滑平行导轨、和粗糙竖直导轨、构成，导轨间距均为。开始时，导体棒、分别静置在水平轨道上左右两侧适当位置，棒用一绝缘且不可伸长的轻绳通过光滑转弯装置与棒相连，与、棒相连的轻绳分别与导轨、平行，、、三根导体棒的长度均为且始终与导轨垂直接触。刚开始锁定棒，并给棒一个初速度，两棒碰前瞬间，棒的速度为，此时解除棒的锁定，碰后两棒粘在一起运动，碰后瞬间、、三棒速度大小均变为，此后、导体棒运动距离后减速为零。已知三根导体棒的质量均为，电阻均为，棒与竖直轨道间的动摩擦因数为，不计其他电阻及阻力，重力加速度为。求：
（1）碰前瞬间，棒的加速度大小；
（2）碰后至减速为0过程，流过棒的电荷量；
（3）碰后至减速为0过程，棒产生的焦耳热。
【答案】（1）碰前瞬间，棒的加速度大小为；
（2）碰后至减速为0过程，流过棒的电荷量为；
（3）碰后至减速为0过程，棒产生的焦耳热为。
【解答】解：（1）碰前瞬间，棒产生的感应电动势为
电路总电阻为

通过棒的电流大小为

由牛顿第二定律得

解得棒的加速度大小为：
（2）碰后电路总电阻为
碰后三根导体棒减速至0过程中，流过棒的电荷量为

平均电流为

平均电动势为

解得：
（3）设棒产生的焦耳热为。
整个电路的总焦耳热：
由功能关系有
对棒有：
因此
对三根棒组成的系统，由能量守恒定律，有
解得：
答：（1）碰前瞬间，棒的加速度大小为；
（2）碰后至减速为0过程，流过棒的电荷量为；
（3）碰后至减速为0过程，棒产生的焦耳热为。
【点评】本题主要考查电磁感应的相关应用，熟练分析导体棒的受力情况，理解过程中的能量转化关系，结合电磁感应规律和力学规律相结合完成分析。
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