2020-2021学年甘肃省金昌一中高二（下）期中物理试卷

2020-2021学年甘肃省金昌一中高二（下）期中物理试卷

1. 闭合电路中产生感应电动势的大小，跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比

A. 磁通量 B. 磁感应强度
C. 磁通量的变化率 D. 磁通量的变化量

2. 如图所示，输入端的输入电压既有直流成分，又有交变电流成分的直流电阻等于，以下说法中正确的是

A. 直流成分只能通过L
B. 交变电流成分只能从R通过
C. 通过R的既有直流成分，又有交变电流成分
D. 通过L的交变电流成分比通过R的交变电流成分必定要多

3. 如图，光滑固定的金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处自由下落接近回路时

A. P、Q将相互远离 B. 磁铁的加速度大于g
C. 磁铁的加速度仍为g D. 磁铁的加速度小于g

4. 矩形导线框abcd与长直导线MN放在同一水平面上，ab边与MN平行，导线  MN中通入如图所示的电流方向，当MN中的电流增大时，下列说法正确的是

A. 导线框abcd中有顺时针方向的感应电流
B. 导线框abcd中有逆时针方向的感应电流
C. 导线框所受的安培力的合力向左
D. 导线框所受的安培力的合力为零

5. 中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原采用500kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为

A.  B.  C. 2P D. 4P

6. 如图所示，灯泡与自感线圈并联，灯泡的电阻为，线圈的直流电阻为，且，S闭合稳定时通过灯泡和线圈的电流分别为和，当K断开时，则流过灯泡的电流方向和灯的亮暗情况是

A. 当断开K瞬间，灯突然亮一下然后才逐渐熄灭
B. 当断开K瞬间，灯立刻熄灭
C. 当K断开时，流过灯泡的电流方向仍为从左向右
D. 当K断开时，流过灯泡的电流方向变为从右向左

7. 如图甲所示，虚线右侧有一方向垂直纸面的有界匀强磁场，磁场的磁感应强度B随时间t变化关系如图乙所示取磁场垂直纸面向里的方向为正方向，固定的闭合导线框一部分在磁场内。从时刻开始，下列关于线框中感应电流i、线框ab边受到的安培力F随时间t变化图象中，可能正确的是取线框中逆时针方向的电流为正，安培力向右为正方向

A.  B.
C.  D.

8. 如图所示，在一均匀磁场中有一U形导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动．杆ef及线框中导线的电阻都可不计．开始时，给ef一个向右的初速度，则

A. ef将减速向右运动，但不是匀减速，最后停止
B. ef将匀减速向右运动，最后停止
C. ef将匀速向右运动
D. ef将往返运动

9. 将阻值为的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是
    

A. 电路中交变电流的频率为50Hz
B. 通过电阻的电流为
C. 电阻消耗的电功率为
D. 用交流电压表测得电阻两端的电压是5V

10. 某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中错误的是

A. 交变电流的频率为
B. 交变电流的瞬时表达式为
C. 在时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大
D. 若发电机线圈电阻为，则其产生的热功率为5W

11. 跳高运动员在跳高时总是跳到沙坑里或跳到海绵垫上，这样做是为了

A. 减小着地时运动员所受的平均冲力
B. 减小运动员所受的冲量
C. 延长着地时的作用时间
D. 减小运动员的动量变化

12. 某人站在静止于水面的船上，从某时刻开始人从船头走向船尾，设水的阻力不计，那么在这段时间内人和船的运动情况是

A. 人匀速走动，则船匀速后退，且两者的速度大小与它们的质量成正比
B. 人匀加速走动，则船匀加速后退，且两者的速度大小一定相等
C. 不管人如何走动，在任意时刻两者的速度总是方向相反，大小与它们的质量成反比
D. 人走到船尾不再走动，则船停下

13. 如图所示，两竖直放置的平行光滑导轨处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，金属杆ab可沿导轨滑动，原先S断开，让ab杆由静止下滑，一段时间后闭合S，则从S闭合开始计时，ab杆的运动速度v随时间t的图象不可能是下图中的

A.  B.  C.  D.

14. 如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场．方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始络与MN垂直．从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是

A. 感应电流方向将发生变化 B. CD段直线始终不受安培力
C. 感应电动势最大值 D. 感应电动势平均值

15. 如图所示电路中保持输入电压不变，要使电流表读数变大，可采用的方法有

A. 将R上的滑片向上移动 B. 将R上的滑片向下移动
C. 将电键S由1掷向2 D. 将电键S由1掷向3

16. 如图，线圈A插在线圈B中，线圈B与电流表组成闭合电路；线圈A与蓄电池、开关、滑动变阻器组成另一个闭合电路，用此装置来研究电磁感应现象，开关闭合瞬间，电流表指针______ 选填“会”或“不会”发生偏转，开关闭合稳定后电流表指针______ 选填“会”或“不会”发生偏转．
17. 如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电压表和电流表，已知电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，：：1，：：1，输电线路的电压是______ V，电流是______ A。
18. 某同学采用如图所示的装置进行验证动量守恒定律：
    若入射小球的质量为，半径为；被碰小球的质量为，半径为rB，则要求______。
    A.，
    B.，
    C.，
    D.；
    以下选项中哪些是本次实验必须注意的事项______。
    A.斜槽必须光滑
    B.斜槽末端必须水平
    C.入射小球A每次必须从同一位置释放
    D.水平槽放上B球时，B球落点位置必须在斜面上
    实验中，经过多次从同一位置由静止释放入射小球A，在记录纸上找到了未放被碰小球B时，入射小球A的平均落点P，以及A球与B球碰撞后，A、B两球平均落点位置M、N，并测得它们到抛出点O的距离分别为OP、OM、ON。已知A、B两球的质量分别为、，如果A、B两球在碰撞过程中动量守恒，则、、OP、OM、ON之间需满足的关系式是：______。

19. 如图，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度，一端连接的电阻，导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度，导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，并一直与导轨垂直，速度。求：
    感应电动势E和感应电流I以及拉力F的大小；
    若将MN换为电阻的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U。
    
    
    
    
    
    
     
20. 在光滑水平面上停着一辆质量为60kg的小车，一个质量为40kg的小孩以相对于地面的水平速度从后面跳上车和车保持相对静止，求：
    小孩跳上车和车保持相对静止时，他们的速度大小；
    若此后小孩又向前跑，以相对于地面的水平速度从前面跳下车，小孩跳下车后，车的速度大小。
    
    
    
    
    
    
     
21. 如图，发电机转子是n匝面积为S的矩形线圈，将它置于磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴以角速度做匀速转动，转动开始时线圈平面与磁场方向平行，已知线圈的总电阻为r，外电路上小灯泡的电阻为R，其余电阻均不计，试求：
    发电机的感应电动势的峰值．
    从图示位置开始计时，发电机的感应电动势的瞬时值表达式．
    小灯泡的功率．
    
    
    
    
    
    
     
22. 如图所示，两条平行导轨MN、PQ的间距为L，粗糙的水平轨道的左侧为半径为r的光滑圆轨道，其最低点与右侧水平直导轨相切，水平导轨的右端连接一阻值为R的定值电阻；同时，在水平导轨左边宽度为d的区域内存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。现将一金属杆从圆轨道的最高点PM处由静止释放，金属杆滑到磁场右边界时恰好停止。已知金属杆的质量为m、接入电路部分的电阻为R，且与水平导轨间的动摩擦因数为，金属杆在运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，导轨的电阻不计，重力加速度大小为g，求：
    金属杆刚到达水平轨道时对导轨的压力大小N；
    整个过程中通过金属杆横截面的电荷量q；
    整个过程中定值电阻R上产生的焦耳热Q。

答案和解析

1.【答案】C
 

【解析】解：由法拉第电磁感应定律可知；，即E与磁通量的变化率成正比，即电动势取决于磁通量的变化快慢；
故选：C。
由法拉第电磁感应定律可知，闭合电路中产生的感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，与磁通量及磁通量的变化量无关。
在理解法拉第电磁感应定律时要注意区分，，及三者间的关系，明确电动势只取决于磁通量的变化率，与磁通量及磁能量的变化量无关。
 

2.【答案】C
 

【解析】解：A、L在此的功能为通直流、阻交流，通低频，阻高频，所以L中也有交流的成分通过，但是很小。故A错误；
BC、电阻就可以通过直流的成分，也可以通过交流的成分。故B错误，C正确；
D、L通直流，阻交流，则通过L的交流成分比通过R的交流成分少，故D错误。
故选：C。
电路的输入端输入的电流既有直流成分，只把交流的低频成分输送到下一级，该电路要隔掉直流，通低频，阻高频，根据电感和电容的特性进行判断即可．
该题考查电感、电容对交流电的导通和阻碍的作用，根据它们的特性和电路要求进行分析．
 

3.【答案】D
 

【解析】

【分析】
当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，分析导体的运动情况。
本题直接用楞次定律判断电磁感应现象中导体的运动方向，抓住导体总是反抗原磁通量的变化是关键．楞次定律的另一结论：增反减同。
【解答】
A.当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，可知，P、Q将互相靠拢，回路的面积减小一点，使穿过回路的磁场减小一点，起到阻碍原磁通量增加的作用，故A错误；
根据楞次定律可知，磁铁受到向上的排斥力．由于磁铁受到向上的安培力作用，所以合力小于重力，磁铁的加速度一定小于g，故BC错误；D正确。
故选D。  

4.【答案】B
 

【解析】

【分析】
直导线中通有向上均匀增大的电流，根据安培定则判断导线右侧的磁场方向以及磁场的变化，再根据楞次定律判断感应电流的方向，最后根据左手定则判断出ab、cd边所受安培力的方向，注意离导线越近，磁感应强度越大．
解决本题的关键掌握安培定则，左手定则，以及会用楞次定律判断感应电流方向．
【解答】
A、直导线中通有向上均匀增大的电流，根据安培定则，知通过线框的磁场方向垂直纸面向里，且均匀增大，根据楞次定律，知感应电流的方向为逆时针方向。故A错误，B正确。
C、根据左手定则，知ab边所受安培力方向水平向右，cd边所受安培力方向水平向左，离导线越近，磁感应强度越大，所以ab边所受的安培力大于cd边所受的安培力，则线圈所受磁场力的合力方向向右。故CD错误。
故选：B。  

5.【答案】A
 

【解析】解：当以不同电压输送时，有，而在线路上损失的功率为可知，损失的功率与电压的平方成反比，即：：1
所以输电线上损失的功率为。
输电线上损失的功率为。
已知输送的电功率和输电电压，根据求出输电线上的电；根据求出输电线上损失的电功率．
本题考查远距离输电中的能量损失及功率公式的应用，要注意功率公式中中的电压U应为输电电压．
 

6.【答案】D
 

【解析】解：在K断开前，自感线圈L中有向右的电流，断开K后瞬间，线圈的电流要减小，于是线圈中产生自感电动势，阻碍自身电流的减小，但电流还是逐渐减小为零；原来跟并联的灯泡，由于电源的断开，向右的电流会立即消失。但此时它却与线圈形成了串联的回路，线圈中维持的正在减弱的电流恰好从灯泡中流过，方向由右经过灯泡流到左侧；因此，灯泡不会立即熄灭，而是渐渐熄灭，灯泡中的电流的方向与原电流方向相反；由于，所以通过灯泡和线圈的电流关系为，通过小灯泡的电流不可能再增大，所以小灯泡不可能闪亮一下，而是先突然变得比原来暗，然后逐渐熄灭，故ABC错误，D正确；
故选：D。
线圈的特点是闭合时阻碍电流的增大，断开时产生一自感电动势相当于电源，与组成闭合回路，的右端电势高。当灯泡处于正常发光状态，迅速断开开关K时，灯泡中原来的电流突然减小到零，线圈中电流开始减小，磁通量减小产生感应电动势，产生自感现象，根据楞次定律分析线圈中电流的变化。
做好本类题目的关键是弄清线圈与哪个用电器组成闭合回路，结合线圈特点分析新组成的闭合回路的电流流向。
 

7.【答案】B
 

【解析】

【分析】
根据法拉第电磁感应定律求出各段时间内的感应电动势和感应电流的大小。
根据楞次定律判断出感应电流的方向，通过安培力大小公式求出安培力的大小。
通过楞次定律的推广含义--来拒去留判断安培力的方向。
此题考查了法拉第电磁感应定律和楞次定律的综合应用，解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律，会运用楞次定律判断感应电流的方向，以及掌握安培力大小公式，会用左手定则判定安培力的方向。
【解答】
AB、分析磁感应强度B随时间t变化的图线可知，时间内，先是垂直纸面向外的磁感应强度减小，后是垂直纸面向里的磁感应强度增大，根据楞次定律可知，产生逆时针的感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电流：，则这段时间内感应电流恒定不变；
时间内，先是垂直纸面向里的磁感应强度减小，后是垂直纸面向外的磁感应强度增大，根据楞次定律可知，产生顺时针的感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，这段时间内感应电流恒定不变，故A错误，B正确；
CD、根据安培力公式：，时间内，感应电流恒定不变，则，根据楞次定律推广含义--来拒去留可知，安培力先向右后向左，则CD错误。
故选：B。  

8.【答案】A
 

【解析】解：金属棒向右运动时会切割磁感线产生电动势和感应电流，根据右手定则判断可知，ef中感应电流方向从f到e。根据左手定则判断可知，ef所受的安培力向左，则ef将减速向右运动。
感应电流表达式
金属棒所受的安培力大小表达式为：，随着速度的减小，安培力减小。所以ef做加速度减小的变减速运动，最终停止运动，故A正确，BCD错误。
故选：A。
金属棒向右运动时会切割磁感线产生电动势和感应电流，金属杆ef受到向左的安培力做减速运动，速度减小会造成电动势、电流减小，安培力也随之减小，所以物体做减速运动的加速度会减小，直到速度为零时金属杆静止．
此类题目的解题关键点是能够灵活应用法拉第电磁感应定律与右手定则、左手定则，推导出安培力的表达式判断其变化
 

9.【答案】C
 

【解析】解：A、由图知周期为，则，则A错误
   B、电压最大值为5V，则有效值为，则电流为，则B错误
  C、电功率：，则C正确
  D、电压表测量的为有效值，为，则D错误
 故选：C
通过电源电动势随时间变化的规律图象可以求出该交流电的周期、频率以及有效值等，注意计算功率、流过电阻的电流、以及电压表的示数均为有效值．
注意交流电有效值的求法，以及有效值的应用．求电功率、电表示数等均指有效值
 

10.【答案】ABC
 

【解析】解：A、由图象可知，交流电的周期为，所以交流电的频率为，故A错误；
B、根据图象可得，交变电流的瞬时表达式为，故B错误；
C、在时，感应电流最大，所以此时穿过交流发电机线圈的磁通量的变化率最大，穿过交流发电机线圈的磁通量最小，故C错误；
D、交流电的有效值为，所以发电机的发热功率为，故D正确。
本题选错误的，故选：ABC。
根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，即可求得结论．
解决本题的关键就是有电流的瞬时值表达式求得原线圈中电流的最大值，进而求得原线圈的电流的有效值的大小．
 

11.【答案】AC
 

【解析】解：跳高运动员落地的过程中，动量变化一定。由动量定理可知，运动员受到的冲量I一定；跳高运动员在跳高时跳到沙坑里或跳到海绵垫上可以延长着地过程的作用时间t，由可知，延长时间t可以减小运动员所受到的平均冲力F，故AC正确，BD正确；
故选：AC。
跳高运动员在落地的过程中，动量变化一定。由动量定理可知，运动员受到的冲量一定，延长与地面的接触时间，可以减小运动员受到的冲击力。
沙坑或海绵垫子具有缓冲作用，可以延长运动员与地面的接触时间，减小运动员受到的冲击力，避免运动员受伤。
 

12.【答案】CD
 

【解析】解：A、人和船组成的系统动量守恒。设人的质量为m，瞬时速度为v，船的质量为M，瞬时速度为。人走的方向为正方向，解得：，即：，人匀速行走，船匀速后退，两者速度大小与它们的质量成反比，故A错误；
B、人和船相互作用力大小相等，方向相反，故船与人的加速度分别为和，加速度与它们质量成反比，故二者速度之比等于质量的反比，故不相等，故B错误；
C、人和船组成的系统动量守恒，系统初始动量为0，不管人如何走动，两者动量总和总是为零，两者的速度总是方向相反，大小与它们的质量成反比，故C正确；
D、当人在船尾停止运动后，船的速度也为零，故D正确。
故选：CD。
以船和人为系统，系统受到的合外力为0，故系统的动量守恒，系统初始动量为0，根据动量守恒定律即可求解.
人船组成的系统动量守恒，总动量为0，所以不管人如何走动，在任意时刻两者的动量大小相等，方向相反，若人停止运动则穿也停止运动，难度不大。
 

13.【答案】B
 

【解析】解：A、当闭合开关时S时，满足时，金属杆匀速运动，A可能，故A错误。
B、当速度大小变化时，感应电动势也会变化，感应电流也变化，安培力大小也变化，所以金属杆的加速度也在变化，所以不可能做匀加速运动，B没有可能，故B正确。
C、如果时，金属杆加速运动，速度增大，安培力增大，加速度减小最后匀速，C有可能，故C错误。
D、当时，金属杆减速运动，速度减小，安培力减小，加速度减小，D有可能，故D错误。
该题选不可能的，故选B。
金属杆在重力作用下向下运动，竖直方向受重力和安培力作用，根据安培力大小与重力大小的关系分析金属杆的运动情况以及加速度变化情况．
正确分析棒的受力并能根据受力判定物体做加速度逐渐减小的加速运动，知道合外力等于0时棒将做匀速直线运动．
 

14.【答案】D
 

【解析】解：A、根据楞次定律，知半圆形闭合回路在进入磁场的过程中，磁通量不断增大，感应电流的方向为逆时针方向，方向不变．故A错误．
B、由于CD段导线中有感应电流，且CD与磁场垂直，因此必定受到安培力．故B错误．
C、线圈切割的有效长度的最大值为a，则感应电动势的最大值故C错误．
D、根据法拉第电磁感应定律得：感应电动势平均值故D正确．
故选：D
感应电流的方向根据楞次定律判断．当通电导体棒与磁场不垂直时一定受到安培力．当切割的有效长度最大时，感应电动势最大，通过法拉第电磁感应定律求出感应电动势的平均值．
解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律以及切割产生的感应电动势公式，并能灵活运用．
 

15.【答案】BC
 

【解析】解：A、输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当向上移动滑片时，电路的电阻变大，所以电流要减小，所以A错误；
B、输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当向下移动滑片时，电路的电阻变小，所以电流要变大，所以B正确；
C、将电键S由1掷向2时，原线圈的匝数减小，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要变大，电路的电阻不变，所以电流要增大，所以C正确；
D、将电键S由1掷向3时，原线圈的匝数变大，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要减小，电路的电阻不变，所以电流要减小，所以D错误；
故选：BC。
输出电压是由输入电压和匝数比决定的，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，根据理想变压器的原理分析即可。
掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，本题即可得到解决。
 

16.【答案】会；不会
 

【解析】解：当开关闭合和断开的瞬间，线圈A中电流大小发生变化，则线圈A产生的磁场强弱发生变化，通过闭合回路的磁通量发生变化，就会产生感应电流，电流表指针发生偏转；
当开关总是闭合的，滑动变阻器也不动，通过闭合回路的磁通量不发生变化，就不会产生感应电流，电流表的指针不会偏转；
故答案为：会，不会．
当通过闭合回路的磁通量发生变化，就会产生感应电流，电流表指针发生偏转；根据感应电流产生的条件结合题意分析答题．
本题考查了感应电流产生的条件；解决本题的关键掌握感应电流的产生条件，知道当通过闭合回路的磁通量发生变化，就会产生感应电流．
 

17.【答案】22000 100
 

【解析】解：由图可知：a表是电压表，b表是电流表。而甲互感器原线圈的匝数比副线圈匝数100：1，乙互感器原线圈的匝数比副线圈匝数1：10，由电压表的示数为220V，得原线圈的电压为22000V，由电流表的示数为10A，原线圈的电流为100A。
故答案为：22000、100
理想变压器的工作原理是原线圈输入变化的电流时，导致副线圈的磁通量发生变化，从而导致副线圈中产生感应电动势。两线圈电压之比为匝数的正比，电流比为匝数的反比，变压器的电流比与电压比均是有效值，电表测量值也是有效值。
理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．同时变压比与匝数成正比，变流比与匝数成反比。
 

18.【答案】
 

【解析】解：为使两球发生对心正碰，两球的半径应相等；为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰的质量，即，，故C正确，ACD错误。
故选：B
考查实验的操作过程和细节：A、斜槽的光滑与否只是决定平抛速度的大小，不影响实验结论，故A错误；
B、只有末端水平，才能保证是平抛运动，故B正确；
C、入射球两次释放必须从同一位置释放，才能保证到末端的速度相同，故C正确；
D、只有均落在斜面上，才能使用相同的规律求抛出支的速度，故D正确。
故选：BCD
两球碰撞过程系统动量守恒，设碰撞前A的速度为，碰撞后A的速度为，B的速度为，以向右为正方，由动量守恒定律得：
，两球离开轨道后做平抛运动，设小球的位移为L，设斜面倾角为，
水平方向：
竖直方向：
解得：
则，，，
整理得：
故答案为：；；
为使两球发生对心正碰，两球的半径应相等；为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量。
根据实验原理确定操作过程的正误。
两球碰撞过程系统动量守恒，应用动量守恒定律求出实验需要验证的表达式，然后确定需要测量的量。两球发生弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，应用动量守恒定律与机械能守恒定律求出实验需要验证的表达式。
本题考查了验证动量守恒定律实验，理解实验原理是解题的前提与关键，知道实验注意实验，应用动量守恒定律、机械能守恒定律与平抛运动规律即可解题。
 

19.【答案】解：由法拉第电磁感应定律可得感应电动势为
根据闭合电路的欧姆定律可得感应电流为；
根据安培力公式
代入数据解得
由欧姆定律可得
代入数据解得

答：感应电动势为，感应电流为，拉力F的大小为；
若将MN换为电阻的导体棒，其他条件不变，导体棒两端的电压为。
 

【解析】由法拉第电磁感应定律可得感应电动势，根据闭合电路的欧姆定律可得感应电流；
由闭合电路欧姆定律求解导体棒两端的电压。
对于电磁感应现象中涉及电路问题的分析方法是：确定哪部分相当于电源，根据电路连接情况结合法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律、以及电功率的计算公式列方程求解。
 

20.【答案】解：
设，，，并设小孩跳上车和车保持相对静止时他们的速度大小为v，规定的方向为正方向，由动量守恒定律
得：，
代入数据解得：
设，以小孩跳下方向为正方向，并设小孩跳下车后，车的速度大小为，由动量守恒定律得：
，
代入数据解得：

答：小孩跳上车和车保持相对静止时，他们的速度大小为；
若此后小孩又向前跑，以相对于地面的水平速度从前面跳下车，小孩跳下车后，车的速度大小为。
 

【解析】小孩跳上车和车保持相对静止，小孩与车组成的系统动量守恒，可求得共同速度；
小孩从前面跳下车，同样小孩与车组成的系统动量守恒。
本题考查动量守恒，运用动量守恒的关键是判断系统所受合外力为0，同时规定正方向。
 

21.【答案】解：发电机产生的最大感应电动势
线圈从与中性面垂直开始计时，故发电机产生的感应电动势的瞬时表达式为
发电机产生的有效值，根据闭合电路的欧姆定律可知小灯泡的功率为
答：发电机的感应电动势的峰值为
从图示位置开始计时，发电机的感应电动势的瞬时值表达式为
小灯泡的功率为
 

【解析】根据求得产生的最大感应电动势；
线圈从与中性面垂直开始计时，即可表示出电动势的瞬时表达式；
根据闭合电路的欧姆定律即可求得小灯泡的功率
考查感应电动势的最大值的求法，并掌握交流电的最大值与有效值的关系，知道电功率的表达式，理解功率表达式中的电流是有效值．
 

22.【答案】解：金属杆刚到达水平轨道的速度大小为v，金属杆在圆弧轨道上下滑的过程中，根据机械能守恒定律有：
设此时导轨对金属杆的支持力大小为F，则有：
解得：，
根据牛顿第三定律可知：；
设金属杆在水平直导轨上运动的时间为，则这段时间内金属杆中产生的平均感应电动势为：
其中磁通量的变化为：
这段时间内金属杆上通过的平均电流为：
通过金属杆横截面的电荷量为：；
在金属杆运动的整个过程中，由能量守恒定律有：
根据焦耳定律可得：
解得：。
答：金属杆刚到达水平轨道时对导轨的压力大小为3mg；
整个过程中通过金属杆横截面的电荷量为；
整个过程中定值电阻R上产生的焦耳热为。
 

【解析】根据机械能守恒定律求解最点的速度，根据牛顿第二定律求解支持力，再根据牛顿第三定律求解压力；
根据电荷量的计算公式结合法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求解通过金属杆横截面的电荷量；
在金属杆运动的整个过程中，由能量守恒定律求解产生的总的焦耳热，再根据能量的分配关系求解定值电阻R上产生的焦耳热
本题主要是考查竖直方向的圆周运动和电磁感应现象中电荷量的计算、能量的计算问题，注意分析运动过程，掌握电荷量的经验公式，知道运动过程中能量之间的转化关系。