上海市第二中学2024-2025学年高二下学期3月考试物理试题（原卷版+解析版）

这是一份上海市第二中学2024-2025学年高二下学期3月考试物理试题（原卷版+解析版），共24页。
2．务必在答题纸上填写姓名、考号，作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3．试卷计算题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
4．试卷中选择题未特殊标注均为单选题。
一、自感与涡流（10+4+4+4=22分）
1. 如图所示电路中，线圈L的电阻与另一支路中电阻器以及备用小灯的阻值均相同。
（1）当开关S接通瞬间，电流表的示数___________电流表的示数；
A 大于B. 等于C. 小于
（2）电路中电流稳定后，开关S断开瞬间，电流表的示数___________电流表的示数。
A. 大于B. 等于C. 小于
（3）当开关S接通瞬间和断开瞬间，通过的电流方向___________。
A. 相同B. 不相同
（4）若将表替换成小灯，开关S接通后观察到小灯___________
A. 立即变亮，然后亮度不变B. 立即变亮，然后慢慢熄灭C. 立即变亮，然后慢慢变暗
（5）若将表替换成小灯，电流稳定后，断开开关S观察到小灯___________
A. 立即熄灭B. 闪亮一下，然后慢慢熄灭C. 缓慢熄灭
2. 小敏在家里制作了一个简单的电磁灶。如图所示，让线圈接上一个电源，在线圈上端放置一盛有冷水的玻璃杯，闭合开关一段时间，发现没有加热效果。请分析小敏失败的两个原因。
原因1：________________________
原因2：_________________________
3. 物理教材中给出的自感电动势大小的表达式为，自感系数的单位为亨利（符号为），通过该表达式推导出的的国际基本单位为___________，___________
4. 如图所示，铝制小球通过轻绳悬挂于O点，在O点正下方水平地面上放置一块磁铁。现将小球从位置由静止释放，小球从左向右摆动，磁铁始终保持静止，忽略空气阻力，则小球从位置出发摆到右侧最高点的过程中，地面对磁铁的摩擦力方向为___________，磁铁对地面的压力大小___________（填写变化情况）
二、磁场及电磁感应
5. 平行金属导轨间距为L，甲、乙水平放置，丙倾斜放置。三种情况下闭合回路电流均为I，导轨区域内匀强磁场磁感应强度大小均为B，方向如图。金属杆均垂直于导轨且处于静止状态，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中受到的安培力方向水平向左B. 乙图中受到的安培力大小为
C. 丙图中可能不受摩擦力D. 三幅图中，受到的安培力大小均不相等
6. 如图所示，粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框abcd，置于有界匀强磁场中，图中虚线为磁场边界，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。现使线框以同样大小的速度匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度方向始终与线框先进如磁场的那条边垂直，则在通过如图所示位置时，下列说法正确的是（ ）
A. 图①中ab两点间的电势差最大B. 图②中ab两点间的电势差最大
C. 图③中回路电流最大D. 图④中回路电流最小
7. 如图所示，示波管内的电子枪（图中未画出）射出的电子束射向荧光屏，若不加电场和磁场，电子束将沿图中虚直线垂直打在荧光屏上。现在于示波管的正下方放置一条形磁体，使磁体与虚直线在同一竖直平面（纸面）内，且条形磁体的极靠近示波荧光屏管，示波管中的电子束将（ ）
A. 向纸外偏转B. 向纸内偏转C. 向上偏转D. 向下偏转
三、变压器及远距离输电
8. 某理想变压器的原副线圈匝数比为1:2，原线圈接在1.5V的干电池上，则副线圈两端电压为___________。
9. 发电机输出功率，输出电压，用原、副线圈匝数比为的变压器甲升压后向远处供电，输电线的总电阻为，到达用户后再用变压器乙降为。则输电线上损失的电功率为___________，变压器乙的原副线圈的匝数比为___________
10. 电磁感应应用之一为理想变压器，如图若原、副线圈的匝数比为．端接入一正弦式交流电源．为两只规格为“”的灯泡，两电表为理想交流电表．当滑动变阻器的滑片处于中间位置时，两灯泡恰好都正常发光．则电流表示数为__________________A，电压表示数为__________________，此时滑动变阻器阻值为__________________．若在端输入如图所示的交流电，其有效值为__________________，其表达式为__________________V．
11. 新能源汽车无线充电技术的优点包括安全可靠、充电场地的空间利用率高、智能化程度高、维护和管理方便等。图甲为某国产品牌汽车无线充电装置，供电线圈固定在地面，受电线圈固定在汽车底盘上，当两个线圈靠近时可实现无线充电，其工作原理如图乙所示。某课外学习小组查阅资料得知，当输入端ab接上380V正弦交流电后，电池系统cd端的电压为600V，电池系统的电流为20A。若不计线圈及导线电阻，下列说法正确的是（ ）
A. 为保护受电线圈不受损坏，可以在车底板加装金属护板
B. 若输入端ab接上380V直流电，也能正常充电
C. 供电线圈和受电线圈匝数比可能为19：30
D. ab端的输入功率大于12kW
四、交变电流
12. 如图所示为一交流电动机的铭牌，当该电动机正常工作时，使用的交流电（ ）
A. 电压的峰值为B. 电压的有效值为
C. 1秒内电流方向改变100次D. 1秒内电流方向改变50次
13. 一电阻接到如图甲所示的正弦交流电源上，两端电压的有效值为，该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为。若甲、乙两图中的U0、所表示的电压值、周期值是相同的，则甲中交流电压有效值为___________，乙中交流电压有效值为___________
14. 旋转电枢式发电机的转子在正常运转时，产生的电动势瞬时值为，发电机内阻不计。（π取3.14）
（1）该发电机产生的交变电压的有效值为___________V，转子转动的周期为___________s
（2）该发电机给一个电暖器供电，电暖器内阻为，电暖器一个周期内产生的焦耳热为___________J
（3）若它的转速变慢，用电压表测得此时发电机两端的电压为176V，若此时发电机正在向一盏标有“220V、100W”的灯泡供电，在不考虑灯泡电阻随温度变化的情况下，该灯泡的实际功率为___________W，这台发电机的转速是原来正常时转速的___________。
15. 下面是一种电动汽车能量回收系统简化结构图。行驶过程，电动机驱动车轮转动。制动过程，电动机用作发电机给电池充电，进行能量回收，这种方式叫“再生制动”。某电动汽车4个车轮都采用轮毂电机驱动，轮毂电机内由固定在转子上的强磁铁形成方向交替的等宽辐向磁场，可视为线圈处于方向交替的匀强磁场中，磁感应强度大小为。正方形线圈固定在定子上，边长与磁场宽度相等均为，每组线圈匝数均为，每个轮毂上有组线圈，4个车轮上的线圈串联后通过换向器（未画出）与动力电池连接。已知某次开始制动时线圈相对磁场速率为，回路总电阻为，下列说法正确的有（ ）
A. 行驶过程，断开，闭合
B. 制动过程，断开，闭合
C. 开始制动时，全部线圈产生总电动势为
D. 开始制动时，每组线圈受到的安培力为
16. 如图所示，两条相同的直径为的半圆形光滑金属导轨固定在绝缘水平桌面上，间距为，两半圆面竖直且平行，导轨最高点到水平桌面的距离等于半径，最低点的连线与导轨所在竖直面垂直，整个空间存在着磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场，导轨左端连接一阻值为的电阻，现使一电阻为的金属棒从导轨左端最高点，以恒定的速率沿导轨运动到右端最高点，运动过程中金属棒始终与平行且与两导轨接触良好，则在金属棒从左端最高点运动到右端最高点的过程中，整个过程中通过电阻的电荷量为__________，金属棒中时刻产生的瞬时电动势表达式为__________

五、发电机与电动机
17. 把电动车的电动机拆下来，使其中的线圈转动，并外接上用电器（可看作纯电阻）。电动机就变成发电机能给供电，其原理如图。线圈abcd的面积是，共200匝。线圈电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以的角速度匀速转动时。（结果中保留根式）
（1）转动中感应电动势最大值___________
（2）交流电压表示数___________
（3）从图示位置开始计时，经过时间，电路中电流的瞬时值=___________
18. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比10：1，原线圈输入的交流电压如图所示，副线圈电路接有滑动变阻器和额定电压为、工作时内阻为的电动机。闭合开关，电动机正常工作，理想电流表示数为，则电动机的机械效率___________，若电动机突然卡住，则原线圈的输入功率大小为___________
19. 如图所示，两足够长平行金属导轨MN、PQ相距为1m，导轨平面与水平面夹角θ=37°，导轨上端跨接一定值电阻R=3Ω，整个装置处于方向垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B=5T，金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持接触良好，金属棒的质量为1kg、电阻为2Ω，金属棒与导轨间的动摩擦因数为µ=0.5，重力加速度为g=10m/s2。现将金属棒由静止释放，沿导轨下滑距离为2m时，金属棒速度达到最大值，sin37°=0.6，cs37°=0.8，则这个过程中：
（1）金属棒的最大加速度是多少？
（2）请简述金属棒cd的运动情况，并求出其最大速度；
（3）达到最大速度时，金属棒cd两端的电势差大小以及电势高低；
（4）金属棒由静止下滑至刚达到最大速度的过程中电阻R产生的焦耳热是多少？
高二物理3月阶段性测试
考生注意：
1．试卷满分100分，考试时间60分钟。
2．务必在答题纸上填写姓名、考号，作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3．试卷计算题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
4．试卷中选择题未特殊标注均为单选题。
一、自感与涡流（10+4+4+4=22分）
1. 如图所示电路中，线圈L的电阻与另一支路中电阻器以及备用小灯的阻值均相同。
（1）当开关S接通瞬间，电流表的示数___________电流表的示数；
A. 大于B. 等于C. 小于
（2）电路中电流稳定后，开关S断开瞬间，电流表的示数___________电流表的示数。
A. 大于B. 等于C. 小于
（3）当开关S接通瞬间和断开瞬间，通过的电流方向___________。
A. 相同B. 不相同
（4）若将表替换成小灯，开关S接通后观察到小灯___________
A. 立即变亮，然后亮度不变B. 立即变亮，然后慢慢熄灭C. 立即变亮，然后慢慢变暗
（5）若将表替换成小灯，电流稳定后，断开开关S观察到小灯___________
A. 立即熄灭B. 闪亮一下，然后慢慢熄灭C. 缓慢熄灭
【答案】（1）C （2）B
（3）B （4）C
（5）B
【解析】
【小问1详解】
当开关S接通瞬间，由于线圈L中的自感电动势阻碍电流的增加，可知电流表的示数小于电流表的示数。故选C；
【小问2详解】
电路中电流稳定后，开关S断开瞬间，线圈中产生自感电动势阻碍电流减小，L相当电源，原来通过L的电流在abcd中重新形成回路，可知电流表的示数等于电流表的示数，故选B。
【小问3详解】
当开关S接通瞬间通过的电流方向向右，断开瞬间通过的电流方向向左，即方向不相同，故选B。
【小问4详解】
若将表替换成小灯，开关S接通后观察到小灯立刻变亮；因L所在支路产生感应电动势阻碍电流增加，该支路相当断路，此时通过小灯泡所在支路的电流较大，随着阻碍作用的减小，L所在支路的电流逐渐变大，则下面小灯泡所在支路的电流逐渐减小，则小灯泡逐渐变暗。故选C。
【小问5详解】
若将表替换成小灯，电流稳定后，通过线圈L的电流大于下面支路中通过小灯泡的电流，断开开关S瞬时，线圈中产生的感应电动势阻碍电流减小，则线圈L相当于电源，原来通过L的电流在abcd中重新组成回路，则观察到小灯闪亮一下，然后慢慢熄灭，故选B。
2. 小敏在家里制作了一个简单的电磁灶。如图所示，让线圈接上一个电源，在线圈上端放置一盛有冷水的玻璃杯，闭合开关一段时间，发现没有加热效果。请分析小敏失败的两个原因。
原因1：________________________
原因2：_________________________
【答案】 ①. 电源为直流电源 ②. 水杯应用金属杯，不能用玻璃杯
【解析】
【详解】[1][2]没有加热效果其原因电源应接交流电源，且应将玻璃杯换为金属杯，玻璃杯不会产生感应电流。
3. 物理教材中给出的自感电动势大小的表达式为，自感系数的单位为亨利（符号为），通过该表达式推导出的的国际基本单位为___________，___________
【答案】 ①. 2 ②. -2
【解析】
【详解】[1][2]根据公式
变形得
又有
联立可得
自感系数L的单位为
由此可得，
4. 如图所示，铝制小球通过轻绳悬挂于O点，在O点正下方水平地面上放置一块磁铁。现将小球从位置由静止释放，小球从左向右摆动，磁铁始终保持静止，忽略空气阻力，则小球从位置出发摆到右侧最高点的过程中，地面对磁铁的摩擦力方向为___________，磁铁对地面的压力大小___________（填写变化情况）
【答案】 ①. 水平向左 ②. 先变大，后变小
【解析】
【详解】[1][2]小球从a位置出发摆到最低点b的过程中，根据楞次定律可知磁铁对小球的力斜向上，根据牛顿第三定律小球对磁铁的反作用力斜向右下，所以磁铁对地面的压力大于磁铁受到的重力，同时受到向左的静摩擦力；小球在b点运动的方向与磁场的方向平行，不产生感应电流，所以小球经过b点时磁铁对地面的压力大小等于磁铁的重力；小球从最低点b运动到右侧最高点c的过程中，根据楞次定律可知磁铁对小球的力斜向左下方，根据牛顿第三定律小球对磁铁的反作用力斜向右上，所以磁铁对地面的压力小于磁铁受到的重力，同时受到水平向左的静摩擦力，小球到达右侧最高点时感应电流为零，所以磁铁对地面的压力大小也等于重力。可知小球从a位置出发摆到右侧最高点c的过程中，磁铁对地面的压力大小先变大，后变小，磁铁所受的摩擦力方向始终水平向左。
二、磁场及电磁感应
5. 平行金属导轨间距为L，甲、乙水平放置，丙倾斜放置。三种情况下闭合回路电流均为I，导轨区域内匀强磁场磁感应强度大小均为B，方向如图。金属杆均垂直于导轨且处于静止状态，下列说法正确是（ ）
A. 甲图中受到的安培力方向水平向左B. 乙图中受到的安培力大小为
C. 丙图中可能不受摩擦力D. 三幅图中，受到的安培力大小均不相等
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据左手定则可知，甲图中受到的安培力方向水平向右，选项A错误；
B．乙图中受到的安培力大小为，选项B错误；
C．丙图中受安培力沿斜面向上，则当F安=mgsinβ时，导体棒ab不受摩擦力，选项C正确；
D．三幅图中，受到的安培力大小均相等，均为BIL，选项D错误。
故选C。
6. 如图所示，粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框abcd，置于有界匀强磁场中，图中虚线为磁场边界，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。现使线框以同样大小的速度匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度方向始终与线框先进如磁场的那条边垂直，则在通过如图所示位置时，下列说法正确的是（ ）
A. 图①中ab两点间的电势差最大B. 图②中ab两点间的电势差最大
C. 图③中回路电流最大D. 图④中回路电流最小
【答案】A
【解析】
【详解】设正方形线框边长为，四个图中的电动势均为
设正方形线框的电阻为，则四个图中回路的电流均为
其中图①中ab边相当于电源，ab两点间的电势差为
图②、③、④中ab两点间的电势差均为
故选A。
7. 如图所示，示波管内的电子枪（图中未画出）射出的电子束射向荧光屏，若不加电场和磁场，电子束将沿图中虚直线垂直打在荧光屏上。现在于示波管的正下方放置一条形磁体，使磁体与虚直线在同一竖直平面（纸面）内，且条形磁体的极靠近示波荧光屏管，示波管中的电子束将（ ）
A. 向纸外偏转B. 向纸内偏转C. 向上偏转D. 向下偏转
【答案】B
【解析】
【详解】示波管下方磁体极靠近时，电子束通过的路径上有竖直向上的磁场；电子束由左向右运动，由左手定则可知，电子束受到的洛伦兹力方向垂直纸面向里，即电子束向纸面内侧偏转。
故选B。
三、变压器及远距离输电
8. 某理想变压器的原副线圈匝数比为1:2，原线圈接在1.5V的干电池上，则副线圈两端电压为___________。
【答案】0
【解析】
【详解】根据题意可知，原线圈接直流电，变压器不能工作，所以负线圈的输出电压为0V。
9. 发电机输出功率，输出电压，用原、副线圈匝数比为的变压器甲升压后向远处供电，输电线的总电阻为，到达用户后再用变压器乙降为。则输电线上损失的电功率为___________，变压器乙的原副线圈的匝数比为___________
【答案】 ①. ##2000W ②.
【解析】
【详解】[1]输电线的电流为，升压变压器原线圈电压为，升压变压器副线圈电压为，升压变压器原副线圈匝数比为，，输电线电阻，输电功率为
根据
得
输电线电流
所以输电线损耗的功率
[2]输电线上损耗的电压
降压变压器的原线圈电压
降压变压器的副线圈电压
所以降压变压器的原副线圈的匝数比为
10. 电磁感应应用之一为理想变压器，如图若原、副线圈的匝数比为．端接入一正弦式交流电源．为两只规格为“”的灯泡，两电表为理想交流电表．当滑动变阻器的滑片处于中间位置时，两灯泡恰好都正常发光．则电流表示数为__________________A，电压表示数为__________________，此时滑动变阻器阻值为__________________．若在端输入如图所示的交流电，其有效值为__________________，其表达式为__________________V．
【答案】 ①. 0.2 ②. 440 ③. 2200 ④. 220 ⑤.
【解析】
【详解】[1][2]正常发光，可知副线圈两端的电压为
所以原线圈两端电压为
即电压表的读数为，根据公式
可知原线圈上的电流
根据电流与匝数成反比知副线圈的电流表的示数
[3]滑动变阻器电压为，副线圈总电流为
且副线圈上的电流为
则通过滑动变阻器电流
则滑动变阻器电阻为
[4]有效值为
[5]由
其表达式为
11. 新能源汽车无线充电技术的优点包括安全可靠、充电场地的空间利用率高、智能化程度高、维护和管理方便等。图甲为某国产品牌汽车无线充电装置，供电线圈固定在地面，受电线圈固定在汽车底盘上，当两个线圈靠近时可实现无线充电，其工作原理如图乙所示。某课外学习小组查阅资料得知，当输入端ab接上380V正弦交流电后，电池系统cd端的电压为600V，电池系统的电流为20A。若不计线圈及导线电阻，下列说法正确的是（ ）
A. 为保护受电线圈不受损坏，可以在车底板加装金属护板
B. 若输入端ab接上380V直流电，也能正常充电
C. 供电线圈和受电线圈匝数比可能为19：30
D. ab端的输入功率大于12kW
【答案】D
【解析】
【详解】A．金属护板在变化的磁场中会产生涡流，故不可以在车底板加装金属护板，故A错误；
B．只有交流电才能发生电磁感应现象，实现电能传输，故B错误；
C．电池系统cd端的电压为600V，若供电线圈和受电线圈匝数比为19：30，根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系
解得
可知此时供电线圈中的电阻两端电压为零，不符合题意，故C错误；
D．电池系统的输出功率为
供电线圈回路中，电流不为零，定值电阻的热功率不为零，故ab端的输入功率大于12kW，故D正确。
故选D。
四、交变电流
12. 如图所示为一交流电动机的铭牌，当该电动机正常工作时，使用的交流电（ ）
A. 电压的峰值为B. 电压的有效值为
C. 1秒内电流方向改变100次D. 1秒内电流方向改变50次
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．当该电动机正常工作时，由图可知电压的有效值为220V，则电压的峰值大于220V，故A错误，B正确；
CD．由于频率为
则周期为
一个周期内电流改变两次方向，所以1秒内电流方向改变100次，故C正确，D错误。
故选BC。
13. 一电阻接到如图甲所示的正弦交流电源上，两端电压的有效值为，该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为。若甲、乙两图中的U0、所表示的电压值、周期值是相同的，则甲中交流电压有效值为___________，乙中交流电压有效值为___________
【答案】 ①. ②. 2U0
【解析】
【详解】[1]由甲图可知交流电压有效值为；
[2]由乙图知根据热效应，有
解得
14. 旋转电枢式发电机的转子在正常运转时，产生的电动势瞬时值为，发电机内阻不计。（π取3.14）
（1）该发电机产生的交变电压的有效值为___________V，转子转动的周期为___________s
（2）该发电机给一个电暖器供电，电暖器内阻为，电暖器一个周期内产生的焦耳热为___________J
（3）若它的转速变慢，用电压表测得此时发电机两端的电压为176V，若此时发电机正在向一盏标有“220V、100W”的灯泡供电，在不考虑灯泡电阻随温度变化的情况下，该灯泡的实际功率为___________W，这台发电机的转速是原来正常时转速的___________。
【答案】（1） ①. ②.
（2）
（3） ① ②.
【解析】
【小问1详解】
[1] 旋转电枢式发电机发出的交流电的电动势瞬时值为
最大值为
电压的有效值为
[2]由
可得
所以周期
【小问2详解】
电暖器一个周期内产生的焦耳热为
【小问3详解】
[1]由
得
[2]由
得
所以
15. 下面是一种电动汽车能量回收系统简化结构图。行驶过程，电动机驱动车轮转动。制动过程，电动机用作发电机给电池充电，进行能量回收，这种方式叫“再生制动”。某电动汽车4个车轮都采用轮毂电机驱动，轮毂电机内由固定在转子上的强磁铁形成方向交替的等宽辐向磁场，可视为线圈处于方向交替的匀强磁场中，磁感应强度大小为。正方形线圈固定在定子上，边长与磁场宽度相等均为，每组线圈匝数均为，每个轮毂上有组线圈，4个车轮上的线圈串联后通过换向器（未画出）与动力电池连接。已知某次开始制动时线圈相对磁场速率为，回路总电阻为，下列说法正确的有（ ）
A. 行驶过程，断开，闭合
B. 制动过程，断开，闭合
C. 开始制动时，全部线圈产生的总电动势为
D. 开始制动时，每组线圈受到的安培力为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．行驶过程，电动机驱动车轮转动，则闭合，断开；制动过程，电动机用作发电机给电池充电，则断开，闭合，故A错误，B正确；
C．由图可知，线圈左右两边同时切割磁感线，4个车轮上的线圈串联，则开始制动时，全部线圈产生的总电动势为
故C正确；
D．开始制动时，回路中的电流为
线圈左右两边的安培力同向，则每组线圈受到的安培力为
故D错误；
故选BC。
16. 如图所示，两条相同的直径为的半圆形光滑金属导轨固定在绝缘水平桌面上，间距为，两半圆面竖直且平行，导轨最高点到水平桌面的距离等于半径，最低点的连线与导轨所在竖直面垂直，整个空间存在着磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场，导轨左端连接一阻值为的电阻，现使一电阻为的金属棒从导轨左端最高点，以恒定的速率沿导轨运动到右端最高点，运动过程中金属棒始终与平行且与两导轨接触良好，则在金属棒从左端最高点运动到右端最高点的过程中，整个过程中通过电阻的电荷量为__________，金属棒中时刻产生的瞬时电动势表达式为__________

【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]在金属棒MN从左端最高点运动到右端最高点的过程中，根据右手定则可知，金属棒MN中电流方向始终由N到M，整个过程中感应电动势的平均值
感应电流平均值
根据电流的定义式有
解得通过电阻R的电荷量为
[2]经过t时间，金属棒MN在圆弧上转过的角度为
此时金属棒MN产生的电动势为
五、发电机与电动机
17. 把电动车的电动机拆下来，使其中的线圈转动，并外接上用电器（可看作纯电阻）。电动机就变成发电机能给供电，其原理如图。线圈abcd的面积是，共200匝。线圈电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以的角速度匀速转动时。（结果中保留根式）
（1）转动中感应电动势的最大值___________
（2）交流电压表示数___________
（3）从图示位置开始计时，经过时间，电路中电流的瞬时值=___________
【答案】（1）100V
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
转动中感应电动势的最大值为
【小问2详解】
电动势的有效值为
电压表测量的是路端电压，所以电压表的示数为
【小问3详解】
电流最大值为
则电路中电流瞬时值表达式为
18. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比10：1，原线圈输入的交流电压如图所示，副线圈电路接有滑动变阻器和额定电压为、工作时内阻为的电动机。闭合开关，电动机正常工作，理想电流表示数为，则电动机的机械效率___________，若电动机突然卡住，则原线圈的输入功率大小为___________
【答案】 ①. 83.3 ②. 40.3
【解析】
【详解】[1]电动机的输入功率为
电动机的热功率为
电动机的输出功率为
电动机的机械效率
[2]由题意，输入电压的最大值为，则其有效值为
根据理想变压器电压与匝数成正比
所以副线圈的电压为
滑动变阻器接入电路的阻值为
若电动机突然卡住，电动机被看做纯阻电路, 则原线圈的输入功率大小为
19. 如图所示，两足够长平行的金属导轨MN、PQ相距为1m，导轨平面与水平面夹角θ=37°，导轨上端跨接一定值电阻R=3Ω，整个装置处于方向垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B=5T，金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持接触良好，金属棒的质量为1kg、电阻为2Ω，金属棒与导轨间的动摩擦因数为µ=0.5，重力加速度为g=10m/s2。现将金属棒由静止释放，沿导轨下滑距离为2m时，金属棒速度达到最大值，sin37°=0.6，cs37°=0.8，则这个过程中：
（1）金属棒的最大加速度是多少？
（2）请简述金属棒cd的运动情况，并求出其最大速度；
（3）达到最大速度时，金属棒cd两端的电势差大小以及电势高低；
（4）金属棒由静止下滑至刚达到最大速度过程中电阻R产生的焦耳热是多少？
【答案】（1）2m/s2
（2）见解析，0.4m/s
（3）1.2V，c点电势高于d点电势
（4）2.352J
【解析】
【小问1详解】
对金属棒受力分析可知，金属棒先向下做加速度减小的变加速直线运动，之后做匀速直线运动，则金属棒释放瞬间，加速度最大，根据牛顿第二定律可得
代入数据解得
【小问2详解】
根据牛顿第二定律可得，
由于金属棒的速度不断增大，所以安培力不断增大，金属棒的加速度减小，当加速度减为零时速度达到最大，之后金属棒以最大速度做匀速直线运动，所以金属棒先做加速度减小的加速运动后做匀速直线运动，达到最大速度时有
代入数据解得
【小问3详解】
达到最大速度时，金属棒cd两端的电势差为
代入数据解得
根据右手定则可知，金属棒上的电流方向由d流向c，所以c点电势高于d点；
【小问4详解】
金属棒从释放到速度达到最大值时，根据能量守恒定律可得
电阻R上产生的焦耳热为
代入数据解得