【解析】河北省衡水中学2013-2014学年高二上学期期中考试 物理试(2)

A．金属杆在匀速运动之前做匀加速直线运动 B． a点电势高于b点电势

C．由图像可以得出B、L、R三者的关系式为

D．当恒力F=4N时，电阻R上消耗的最大电功率为24W

【答案】B

13.如图所示，ABCD为固定的水平光滑矩形金属导轨，AB间距离为L，左右两端均接有阻值为R的电阻，处在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，质量为m、长为L的导体棒MN放在导轨上，甲、乙两根相同的轻质弹簧一端均与MN棒中点固定连接，另一端均被固定，MN棒始终与导轨垂直并保持良好接触，导轨与MN棒的电阻均忽略不计.初始时刻，两弹簧恰好处于自然长度，MN棒具有水平向左的初速度v0，经过一段时间，MN棒第一次运动至最右端，这一过程中AB间电阻R上产生的焦耳热为Q，则（ ）

A.B.C.当棒再次回到初始位置时，AB间电阻RD.2

0-Q 【答案】CD

【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．

14.如图所示，一半径为r的半圆形单匝线圈放在具有理想边界的的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B。以直径ab为轴匀速转动，转速为n， ab的左侧有垂直于纸面向里

(与ab垂直) ， M和N是两个滑环，负载电阻为R 。线圈、电流表和连接导线的电阻不计，下列说法中正确的是（ ）

AB．从图示位置起转过1/4圈的时间内产生的平均感应电动势为2n Br2

C．从图示位置起转过1/4圈的时间内通过负载电阻RD． 以上说法均不正确

【答案】AB

【考点】交流发电机及其产生正弦式电流的原理；电功、电功率．

2013—2014学年度第一学期期中考试

高二年级 物理试卷

卷Ⅱ（非选择题 共54分）

注意事项：1．答卷Ⅱ前考生务必将自己的姓名、班级、考号填在答卷纸密封线内规定的地方。

2．答卷Ⅱ时用兰黑色钢笔或圆珠笔直接填写在答卷纸规定的地方。

二．填空题（每空2分，共10分）

15．法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机──法拉第圆盘发电机，揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕。法拉第圆盘发电机的原理如图所示，将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷A、B，两电刷与灵敏电流计相连。当金属盘绕中心轴按图示方向转动时，则电刷A的电势 电刷B的电势（填高于、低于或等于）；若仅提高金属盘转速，灵敏电流计的示数将 ；（填增大、减小或不变）；若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将 （填增大、减小或不变）

【答案】低于；增大；减小；

【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律．

【解析】根据安培定则可知，电磁铁产生的磁场方向向右，由右手定则判断可知，金属盘产生的感应电流方向从A到B，则电刷A的电势低于电刷B的电势；若仅提高金属盘转速，由E=BLv知，产生的感应电动势增大，灵敏电流计的示数将变大；若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，变阻器接入电路的电阻增大在，而感应电动势不变，则电路中电流减小，灵敏电流计的示数变小．故D正确．

16.如图所示，在光滑水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，如图所示，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为a，质量为m，电阻为R的正方形金属线框垂直磁场方向，以速度v从图示位置向右运动，当线框中心线AB运动到与PQ

耳热为________。

________，此过程回路产生的焦

(BLV)232

mv0

R【答案】 8

三．计算题（共44分）

17．(6分)如图所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道相距l=1m，两轨道之间用

R=3Ω的电阻连接，一质量m=0.5kg、电阻r=1Ω的导体杆与两轨道垂直，静止放在轨道上，

轨道的电阻可忽略不计。整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆，当拉力达到最大时，导体杆开始做匀速运动，当位移s=2.5m时撤去拉力，导体杆又滑行了一段距离s' 后停下，在滑行s' 的过程中电阻R上产生的焦耳热为12J。求：

（1）拉力F作用过程中，通过电阻R上电量q； （2）导体杆运动过程中的最大速度vm；

【答案】1.25c，vm 8m/s

【考点】法拉第电磁感应定律，能量守恒定律 【解析】试题分析：（1）拉力F作用过程中，在时间△t内，磁通量为△Φ，通过电阻R上电量q

（2分）

（

2）撤去F后金属棒滑行过程中动能转化为电能 （1分） 由能量守恒定律，得

（2分） ∴vm 8m/s （1分）

18．（9分）两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l 0.5 m,其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角.完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m=0.02 kg,电阻均为R=0.1 Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.2 T,棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止.取g=10 m/s2,问：

(1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？ (2)棒ab受到的力F多大？

(3)棒cd每产生Q=0.1 J的热量，力F做的功W是多少？

【答案】I 1A,F 0.2N,w 0.4J

【考点】安培力，平衡条件，闭合电路欧姆定律 【解析】 (1)棒cd受到的安培力为

Fcd IlB

棒cd在共点力作用下平衡，则

Fcd mgsin30

(1分)

由①②式代入数值得： I 1A

(1分)

根据楞次定律可知，棒cd中电流方向由d至c. (1分) (2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等，

F

ab

Fcd

对棒ab，由共点力平衡条件得：

F mgsin30 IlB

(1分)

代入数据解得：F 0.2N (1分)

(3)设在时间t内棒cd产生Q=0.1 J热量，由焦耳定律知Q IRt (1分) 设棒ab匀速运动的速度大小为v，其产生的感应电动势E Blv 由闭合电路欧姆定律可知

2

I

E2R

(1分)

根据运动学公式可知，在时间t内，棒ab沿导轨的位移 x vt 则力F做的功w Fx （1分）

联立以上各式，代入数值解得： （1分） w 0.4J

19．（12分）如图所示，固定的光滑金属导轨间距为L，导轨电阻不计，上端a、b间接有阻值为R的电阻，导轨平面与水平面的夹角为θ，且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上。初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速度v0。整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。已知弹簧的劲度系数为k，弹簧的中心轴线与导轨平行。

（1）求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向；

（2）当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为v，求此时导体棒的加速度大小a； （3）导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为Ep，求导体棒从开始运动直到停止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q。

BL0r

R

【答案】，

【考点】法拉第电磁感应定律，牛顿第二定律，能量守恒定律

【解析】⑴棒产生的感应电动势 1分

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