【物理】北京市延庆区2024-2025学年高二下学期5月期中试题（解析版）

这是一份【物理】北京市延庆区2024-2025学年高二下学期5月期中试题（解析版），文件包含2026年广东省东莞市中考第一次模拟测试语文试卷docx、福民语文一模语文参考答案docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共11页， 欢迎下载使用。
考生须知：
1.考生要认真填写考场号和座位序号。
2.本试卷共8页，分为两个部分。第一部分为选择题，包括15个小题（共45分）；第二部分为非选择题，包括两道大题，7个小题（共55分）。
3.试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。第一部分必须用2B铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答，作图时必须使用2B铅笔。
4.考试结束后，考生应将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。
第一部分 选择题（共45分）
一、单项选择题（本题共12道小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的，请将符合题意的选项选出。每小题3分，共36分）
1. 在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是（ ）
A. 奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象
B. 麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在
C. 库仑发现了点电荷相互作用规律并通过油滴实验测定了元电荷的数值
D. 安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律
【答案】A
【解析】A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象，A正确；
B．麦克斯韦预言了电磁波；赫兹用实验证实了电磁波的存在，B错误；
C．库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根测定了元电荷的数值，C错误；
D．洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律；安培发现了磁场对电流的作用规律，D错误；
故选A。
2. 传感器在生活生产中有着非常重要的应用，下列器件可作为传感器的是（ ）
A. 蓄电池B. 电阻箱
C. 干簧管D. 发光二极管
【答案】C
【解析】A．蓄电池是电源，能给两极提供电势差的设备，不属于传感器，故A不符合题意；
B．电阻箱不属于敏感元件，不可以作为传感器，故B不符合题意；
C．干簧管是磁控元件，属于敏感元件，可以作为传感器，故C符合题意；
D．发光二极管不能将信号转化为电信号，不属于传感器，故D不符合题意。
故选C。
3. 学校跳远比赛运动员落地点设置有沙坑，若运动员双脚先着地，有沙坑和无沙坑比较，主要了改变（ ）
A. 动量变化B. 动能变化
C. 着地过程时间D. 跳跃距离
【答案】C
【解析】有沙坑不改变动量变化量、动能变化量和跳跃距离，延长落地过程时间，根据动量定理
可以减小落地过程人的受力。
故选C。
4. 如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零。A和B是两个完全相同的小灯泡，下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S后，A灯亮，B灯不亮
B. 闭合开关S后，A、B灯亮，之后A灯慢慢熄灭，B灯更亮
C. 当开关S由闭合变为断开时，A灯由亮逐渐变暗，直至熄灭
D. 当开关S由闭合变为断开时，B灯突然变亮，后逐渐变暗，直至熄灭
【答案】D
【解析】AB．开关S闭合瞬间，由于线圈的自感系数很大，线圈对电流有阻碍作用很强，则相当于灯泡A与B串联，因此A与B同时亮，且亮度相同，稳定后B被短路熄灭，A灯更亮，故AB错误；
CD．电路中的电流稳定后，当S断开瞬间，A立刻熄灭，由于自感作用，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，线圈与灯泡B构成闭合回路放电，则B闪亮一下再熄灭，故C错误，D正确。
5. 如图所示，质量为m的金属杆ab处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成θ角斜向上，金属杆ab所受安培力大小为F，且始终静止于水平导轨上，下列说法正确的是（ ）
A. 金属杆所受摩擦力为0
B. 金属杆所受摩擦力大小为
C. 金属杆对导轨压力为0
D. 金属杆对导轨压力大小为
【答案】D
【解析】根据左手定则可知，金属杆所受安培力垂直于杆斜向右下方，与水平方向的夹角为90°-θ，则
故选D。
6. 电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，图四种应用场景中说法正确的是（ ）
A. 图甲中，发射线圈接入恒定电流也能实现手机充电
B. 图乙中，电磁炉不能使用陶瓷锅，是因为陶瓷导热性能比金属差
C. 图丙中，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，被冶炼的金属产生涡流，从而冶炼金属
D. 图丁中，电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了互感原理
【答案】C
【解析】A．根据感应电流产生的条件可知，充电设备中的发射线圈通恒定电流，其产生的磁场是恒定的，不能使手机产生感应电流，不能实现无线充电。故A错误；
B．电磁炉不能用陶瓷锅是因为陶瓷锅属于绝缘材料，不会产生涡流。故B错误；
C．当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生交变磁场，被冶炼的金属产生涡流，产生大量的热从而冶炼金属。故C正确；
D．电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，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。
7. 下列情境中导体内电流方向如图所示，则描述正确的是（ ）
A. ①中给悬挂在蹄形磁体两极间的直导线通电，直导线向磁体外运动
B. ②中两条通电直导线相互吸引
C. ③中导线环中通过电流时俯视观察到小磁针从图示位置顺时针转动
D. ④中可自由转动的小磁针在通电直导线附近静止
【答案】C
【解析】A．图中，电流向外，磁场方向向上，根据左手定则可知，安培力方向向左，即直导线向磁体内运动，故A错误；
B．电流方向向上，根据安培定则可知，其在位置的磁场方向垂直于纸面向外，根据左手定则可知，电流所受安培力方向向左，可知，两条通电直导线相互排斥，故B错误；
C．根据安培定则可知，环形电流在环内部磁场方向垂直于纸面向外，则小磁针N即所受磁场力方向向外，即俯视观察到小磁针从图示位置顺时针转动，故C正确；
D．根据安培定则，图中通电直导线的磁场是一系列以导线为中心的同心圆，从上往下俯视时，方向沿逆时针，图中小磁针N极指向与磁场方向相反，可知，小磁针在图中附近不能够静止，小磁针将旋转至N极指向与磁场方向相同，故D错误。
故选C。
8. 如图所示，固定的水平长直导线MN中通有向右的恒定电流I，矩形线框ABCD在导线MN的正下方且 与MN处于同一竖直平面内．线框ABCD在外力F作用下以恒定的速度．竖直向上运动，且运动过程中AB边始终平行于MN，则在AB边运动到MN之前的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 穿过线框的磁通量保持不变
B. 线框中感应电流的方向始终为A→B→C→D→A
C. 线框所受安培力的合力方向向下
D. 外力F所做的功等于线框增加的机械能
【答案】C
【解析】A．离直线电流越近，磁感应强度越强，线框向上运动的过程中，磁通量逐渐增大，故A错误；
B．根据右手螺旋定则知MN下方的磁场方向垂直纸面向里，线框向上运动的过程中磁通量增大，根据楞次定律知线框中感应电流的方向为ADCB，故B错误；
C．根据左手定则知AB边所受的安培力方向向下，CD边所受的安培力方向向上，因为AB边所处位置的磁感应强度大则安培力大，所以线框所受安培力的合力向下，故C正确；
D．线框匀速向上运动，线框中产生电能，F做的功会有一部分会产生热量，外力F所做的功大于线框增加的机械能，所以D错误；
故选C。
9. 如图所示，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好和槽中的导电液接触，按图示连接电路，通电后，会看到弹簧上下跳动，关于这个现象，下列说法正确的（ ）
A. 弹簧上下跳动的原因是通电后弹簧受到电场力
B. 将电源的正、负极对调一下，弹簧的跳动现象将消失
C. 将滑动变阻器的滑片向右移动时，弹簧将跳动得更加明显
D. 若换一劲度系数更小的弹簧，保持其他因素不变，则弹簧将跳动得更加明显
【答案】D
【解析】A．弹簧上下跳动的原因是通电后弹簧受到磁场力，选项A错误；
B．通电后弹簧相邻两圈导线之间电流方向相同，则相互吸引而产生跳动，若将电源的正、负极对调一下，相邻两圈导线之间电流方向仍相同，则弹簧仍会产生跳动现象，选项B错误；
C．将滑动变阻器的滑片向右移动时，电阻增加，电流减小，则弹簧将跳动变得不明显，选项C错误；
D．若换一劲度系数更小的弹簧，保持其他因素不变，因为弹簧各圈导线受到的力与原来相同，但形变量变大，则弹簧将跳动得更加明显，选项D正确。
故选D。
10. 如图所示，abcd是一个边长为L的均匀正方形导线框，其电阻为R。线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域，磁感应强度为B，规定顺时针电流方向为正，安培力沿x轴正方向为正，线框在图示位置开始计时，则关于线框中电流I、线框所受安培力F、ad两端的电势差、bc两端的电势差与线框移动距离x的关系图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】当线框移动距离时，线框内的磁通量不变，则线框中感应电流为零，线框所受安培力为零，ad两端的电势差、bc两端的电势差均为零。
当线框移动距离时，感应电动势为
根据楞次定律，感应电流为逆时针方向，大小为
根据左手定则，线框所受安培力方向向左，线框所受安培力
ad两端的电势差为
bc两端的电势差为
当线框移动距离时，线框内的磁通量不变，则线框中感应电流为零，线框所受安培力为零，ad两端的电势差、bc两端的电势差均为
当线框移动距离时
感应电动势为
根据楞次定律，感应电流为顺时针方向，大小为
根据左手定则，线框所受安培力方向向左，线框所受安培力
ad两端的电势差为
bc两端的电势差为
当线框移动距离时，线框内的磁通量不变，则线框中感应电流为零，线框所受安培力为零，ad两端的电势差、bc两端的电势差均为零。
故选C。
11. 圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，带电粒子a、b从圆周上的M点沿直径MON方向以相同的速度射入磁场，粒子a、b的运动轨迹如图所示。已知粒子a离开磁场时速度方向偏转了90°，粒子b离开磁场时速度方向偏转了60°，不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子a、b都带负电
B. 粒子a、b的比荷之比为
C. 粒子a、b在磁场中运动的时间之比为:2
D. 粒子a、b在磁场中运动轨迹的半径之比为1:
【答案】BC
【解析】A．粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，则由左手定则可得，粒子都带正电，故A错误；
D．两个粒子进入磁场时速度指向圆心且水平，则出磁场时速度反向延长线过圆心，轨迹圆半径与速度方向垂直，则可作图得到圆心分别为O1、O2，如图设磁场圆半径为R，则由几何关系可得，两轨迹圆半径分别为
则粒子a、b在磁场中运动轨迹的半径之比为
故D错误；
BC．粒子在磁场中做圆周运动有
化简得
由于速度相同，相同磁场，则可知比荷之比等于轨迹半径的反比，即，两粒子在磁场中运动时间分别为
综合可得
故BC正确。
故选BC。
12. 图甲为原、副线圈匝数比的理想变压器，为定值电阻，为光敏电阻（光照越强电阻越小），为电阻不变的灯泡，电流表和电压表均为理想交流电表，变压器的原线圈两端接有按图乙所示的正弦式交变电压，下列说法正确的是（ ）
A. 图乙交变电压的表达式为
B. 在时，示数为，示数为
C. 电键闭合后，电流表示数减小
D. 电键闭合后，增加的光照强度，灯泡变暗
【答案】D
【解析】A．原线圈接入如图乙所示，，所以频率为
原线圈接入电压的最大值是V，图乙交变电压的表达式为
A错误；
B．所以原线圈接入电压的有效值是，理想变压器原、副线圈匝数比为：，示数为，示数加两端的电压为，B错误；
C．电键闭合后，负载电阻减小，副线圈的电流增大，原线圈电流增大，电流表示数增大，故C错误；
D．阻值随光强增大而减小，导致并联部分电阻减小，电路总电阻减小，副线圈电压不变因此总电流变大，分压变大因此灯泡电压变小，灯泡亮度变暗，D正确。
故选D。
二、多项选择题（本题共3道小题，在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项是符合题意的。每小题3分，共9分，全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的不得分。）
13. 各种电磁波在日常生活和生产中被应用。下列关于电磁波的说法中，正确的是（ ）
A. 控制电视、空调的遥控器使用的是红外线
B. 医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒
C. 频率越大的电磁波，在真空中的传播速度越大
D. 机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪使用的是X射线
【答案】AD
【解析】A．控制电视、空调的遥控器使用的是红外线，故A正确；
B．医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，故B错误；
C．电磁波在真空中的传播速度为光速，一样大，故C错误；
D．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪使用的是X射线，故D正确。
故选AD。
14. 如图甲所示，电阻为10Ω、匝数为100匝的线圈（图中只画了2匝）两端A、B与电阻R相连，R=90Ω。线圈内有方向垂直于纸面向里的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化，则（ ）
A. A点电势高于B点的电势
B. 电阻R两端的电压为5V
C. 回路中电流为0.05A
D. 0.1s时间内通过电阻R的电荷量为0.05C
【答案】AD
【解析】A．根据楞次定律可知，A点的电势高于B点的电势，选项A正确；
BC．感应电动势
回路中电流为
电阻R两端的电压为U=IR=45V，选项BC错误；
D．0.1s时间内通过电阻R的电荷量为，选项D正确。
15. 如图所示，水平光滑地面上停放着一辆质量为m的小车，小车的四分之一圆弧轨道在最低点与水平轨道相切，且整个轨道表面光滑。在小车的右端固定一个轻弹簧，一个质量也为m的小球从离水平轨道高为h处开始自由滑下，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. 小球和小车组成的系统动量始终守恒
B. 弹簧具有的最大弹性势能为mgh
C. 小球具有的最大动能为mgh
D. 被弹簧反弹后，小球能回到离水平轨道高h处
【答案】BD
【解析】A．小球在圆弧轨道上下滑的过程中，小球在竖直方向有加速度，系统竖直方向的合外力不为零，而系统在水平方向不受外力，则系统的合外力不为零，系统动量不守恒，故A错误；
B．当小球和小车速度相同时，弹簧的弹性势能最大，取水平向右为正方向，根据系统水平方向动量守恒得
得
根据系统机械能守恒得弹簧具有的最大弹性势能
故B正确；
D．设小球返回圆弧轨道时上升的最大高度为H此时小球与小车速度相同，设为。取水平向右为正方向，根据系统水平方向动量守恒得
解得
根据系统机械能守恒得
得
即被弹簧反弹后，小球能回到离水平轨道高h处，故D正确；
C．当小球滑到圆弧轨道的最低点时速度最大，设此时小球和小车的速度分别为和。小球在圆弧轨道上下滑的过程中，取水平向右为正方向，根据系统水平方向动量守恒得
根据机械能守恒定理得
小球具有的最大动能为
联立解得
故C错误。
故选BD。
第二部分 非选择题（共55分）
二、实验题（共14分）
16. 在实验室中探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系时，同学们发现了以下几个问题，并展开了讨论。
（1）观察变压器的铁芯，发现它的结构和材料是（ ）
A. 整块硅钢铁芯
B. 整块不锈钢铁芯
C. 彼此绝缘的硅钢片叠成变压器铁芯
（2）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数______（填“多”或“少”）
（3）实验中发现原、副线圈匝数的比值与电压之比有微小差别，出现这种情况的原因是______。
【答案】（1）C （2）少 （3）见解析
【解析】（1）为了减小涡流引起的磁损耗，变压器的结构和材料采用彼此绝缘的硅钢片叠成变压器铁芯。
故选C。
（2）根据电阻定律有
导线越粗，横截面积越大，导线电阻越小，线圈中电流较大，匝数越少
（3）实验中发现原、副线圈匝数的比值与电压之比有微小差别，出现这种情况的原因是交变电流产生的磁场不可能完全局限在铁芯内，存在漏磁与铁芯、导线会产生焦耳热，存在磁损耗。
17. 某同学用如图所示装置，验证碰撞中的动量守恒。图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影点。
（1）下列说法正确和必要的实验操作是（ ）
A. 轨道必须是光滑的
B. 轨道末端必须是水平的
C. 小球a的质量大于小球b的质量
D. 测量抛出点距地面的高度H
（2）按照正确的实验操作，测出了入射小球a和被撞小球b的质量分别为m1和m2，三个落地点的平均位置M、P、N到斜槽轨道末端在水平地面的投影O点的距离分别为x1、x2、x3，若满足____________（用题目给定的物理量符号表示），则说明小球碰撞过程中动量守恒；若还满足_____________（用题目给定的物理量符号表示），则说明小球间发生的碰撞为弹性碰撞。
（3）有同学认为，在上述实验中更换两个小球的材质，并增大入射球的质量m1，其他条件不变，可以使被撞小球的射程增大。请你分析被撞小球m2射程x3不能超过_____________。（用实验中测量的物理量表示）
【答案】（1）BC （2）m1x2=m1x1+m2x3 （3）
【解析】（1）A．轨道要求不一定必须是光滑的，只要到达底端时速度相等即可，选项A错误；
B．轨道末端必须是水平的，这样才能保证小球做平抛运动，选项B正确；
C．小球a的质量大于小球b的质量，以防止小球a碰后反弹，选项C正确；
D．小球做平抛运动的高度相同，则可用水平位移代替水平速度，则不需要测量抛出点距地面的高度H，选项D错误。
故选BC。
（2）[1]碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得m1v1=m1v2+m2v3
小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得m1v1t=m1v2t+m2v3t
得m1x2=m1x1+m2x3
[2]若小球间发生的碰撞为弹性碰撞，则机械能守恒，有
解得
（3）发生弹性碰撞时，被碰小球获得的速度最大，则由机械能守恒得
结合m1v0=m1v1+m2v2
解得
因此最大射程为
三、计算论证题（共5道小题，共41分）
解题要求：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。
18. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L=0.3m，一端连接R=2Ω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B=0.1T。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。导体棒电阻r=1Ω，导轨的电阻可忽略不计。当导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v=10m/s时。求：
（1）感应电动势E；
（2）感应电流I；
（3）导体棒MN所受拉力F的大小。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律得感应电动势为
（2）根据闭合电路欧姆定律得感应电流为
（3）导体棒MN所受安培力大小为
导体棒沿导轨向右匀速运动，由平衡条件得
19. 质谱仪的原理图如图所示，由加速电场、速度选择器和偏转磁场组成。在速度选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场（图中未画出）。偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B2的匀强磁场。一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过加速电场后，进入速度选择器，并能沿直线穿过速度选择器，从A点垂直MN进入偏转磁场。带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的C点。已知速度选择器中的电场方向水平向右、电场强度大小为E，A点到C点的距离为x，带电粒子所受的重力可忽略不计。求：
（1）粒子进入偏转磁场的速度v；
（2）速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向；
（3）加速电场的电势差U。
【答案】（1）；（2）；垂直于纸面向外；（3）
【解析】（1）粒子从A点进入偏转磁场，受到洛伦兹力作用做匀速圆周运动，到达照相底片的C点，设圆周运动的轨迹半径为R，根据牛顿第二定律有
根据几何关系有
解得
（2）带电粒子在速度选择器中做直线运动，受到的电场力和洛伦兹力平衡，则
解得
粒子在速度选择器中受到的电场力方向水平向右，则粒子受到的洛伦兹力方向水平向左，根据左手定则可知速度选择器中匀强磁场的方向垂直于纸面向外。
（3）在加速电场中，根据动能定理有
解得
20. 如图所示，物块质量m=1kg，以速度v0=3m/s水平滑上一静止的平板车上，平板车质量M=2kg，物块与平板车之间的动摩擦因数μ=0.2，其他摩擦不计（g=10m/s2），若平板车比较长，物块没有掉下平板车。求：
（1）物块相对平板车静止时，物块的速度v的大小；
（2）物块在平板车上相对滑行的时间；
（3）要使物块在平板车上不滑下，平板车至少多长？
【答案】（1）1m/s （2）1s （3）1.5m
【解析】（1）对物块和平板车系统动量守恒，则
解得物块相对平板车静止时，物块的速度的大小v=1m/s
（2）对滑块由动量定理
解得t=1s
（3）由能量关系
解得l=1.5m
即平板车至少1.5m。
21. 如图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数n=100匝、电阻r=10Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90Ω，与电阻R并联的交流电压表为理想电表。在t=0时刻，线圈平面与磁场方向垂直，交流发电机产生的电动势的瞬时值e随时间t按图乙所示正弦规律变化。求：
（1）线圈中感应电流的瞬时值表达式；
（2）电路中交流电压表两端的电压；（取）
（3）线圈由图甲所示位置转过30°的过程中，通过线圈的电量。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）由图乙可知线圈转动产生的感应电动势的最大值
线圈中电流的最大值为
线圈转动的角速度为
所以线圈中感应电流的瞬时值表达式为
（2）电路中电流的有效值为
所以交流电压表两端电压为
代入数据解得
（3）线圈转动产生的感应电动势的最大值计算公式为
线圈由图甲所示位置转过30°的过程中，通过线圈的磁通量变化量为过线圈的磁通量变化量为
设线圈由图甲所示位置转过30°的过程中，所用时间为，则这段时间产生的平均感应电动势为
所以这段时间产生的平均电流为
则线圈由图甲所示位置转过的过程中，通过线圈的电量为
联立以上各式，代入数据解得
22. 如图为利用海水流动发电的磁流体发电机原理示意图，其中的发电管道是长为L、宽为d、高为h的矩形水平管道。发电管道的上、下两面是绝缘板，南、北两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连。整个管道置于方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。为了简化问题，可以认为：开关闭合前后，海水在发电管道内以恒定速率v朝正东方向流动，发电管道相当于电源，M、N两端相当于电源的两极，发电管道内海水的电阻为r（可视为电源内阻）。管道内海水所受的摩擦阻力保持不变，大小为f。不计地磁场的影响。
（1）判断M、N两端哪端是电源的正极，并求出此发电装置产生的电动势；
（2）由于管道内海水中有电流通过，求磁场对管道内海水作用力的大小；
（3）发电管道进、出口两端压力差F的功率可视为该发电机的输入功率，定值电阻R消耗的电功率与输入功率的比值可定义为该发电机的效率。求开关闭合后，该发电机的效率η；在发电管道形状确定、海水的电阻r、外电阻R和管道内海水所受的摩擦阻力f保持不变的情况下，要提高该发电机的效率，简述可采取的措施。
【答案】（1）M端是电源的正极，此发电装置产生的电动势为Bdv； （2） （3）；可采取增大发电管道内海水的流速v和增强磁感应强度B可以提高发电机效率。
【解析】（1）由右手定则可知，海水中的正离子向M端偏转，负离子向N端偏转，故M端电势高于N端，可知M端为电源的正极。
当开关S断开时，MN两端的电压U等于电源的电动势E，即E=U，稳定后导电离子匀速通过管道，所受电场力与洛伦兹力等大反向，则有
解得E=U=Bdv
（2）开关闭合且稳定后，管道内的海水中有从N端到M端的电流I，根据闭合电路欧姆定律得
根据安培力的表达式可得磁场对管道内海水作用力的大小为
（3）稳定后还有匀速通过管道，以发电管道内海水为研究对象，其受力平衡，可得压力差满足：F=F安+f
由题意可得输入功率为
定值电阻R消耗的电功率为：
该发电机的效率为：
将发电机的效率η的表达式变形为：
可见在d、r、R、f保持不变的情况下，可采取增大发电管道内海水的流速v和增强磁感应强度B可以提高发电机效率。