山东省济南市商河县弘德中学2016-2017学年高二下学期第一次月考物理试卷Word版含解析

械能为故选：CD

mv﹣mgssinθ．故D正确．

2

16．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向与斜面垂直，两磁场的宽度MJ和JG均为L，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场时，线框恰好以速度v0做匀速直线运动；当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框又恰好以速度v做匀速直线运动．则下列说法正确的是（ ）

A．v=v0

B．线框离开MN的过程中电流方向为adcba

C．当ab边刚越过JP时，线框加速度的大小为3 gsinθ

D．从ab边刚越过GH到ab边刚越过MN过程中，线框产生的热量为

【考点】D9：导体切割磁感线时的感应电动势；DD：电磁感应中的能量转化．

【分析】当ab边刚越过GH进入磁场时，线框恰好以速度 v0做匀速直线运动，加速度为零．当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框又恰好以速度v做匀速直线运动，则知两次匀速运动时，重力沿斜面向下的分力与安培力平衡，安培力的表达式分别为F1=

和

F2=2BLI2=2BL×2=，由平衡条件即可求出速度之比．从ab边刚越

过GH到ab边刚越过MN过程中，线框克服安培力做功的大小等于重力势能的减少量与动能减小量之和，根据能量守恒定律求出产生的电能． 【解答】解：

A、由题意当ab边刚越过GH进入磁场时，线框恰好以速度 v0做匀速直线运动，加速度为零．当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框又恰好以速度v做匀速直线运动，则知两次匀速运

动时，重力沿斜面向下的分力与安培力平衡，安培力的表达式分别为F1= 和

F2=2BLI2=2BL×2错误．

=，由平衡条件即可求出速度关系：4v=v0．故A

B、线框离开MN的过程中，穿过线圈磁通量减小，由楞次定律可行，线圈产生的感应电流方向为adcba．故B正确．

C、当ab边未越过JP时，线框做匀速直线运动，处于受力平衡，即mgsinθ=

；

当ab边刚越过JP时，线框两边切割磁感线，导致线框做匀减速运动，受力分析，即mgsinθ﹣4

=ma，从而可求出线框加速度的大小为3 gsinθ，故C正确；

D、从ab边刚越过GH到ab边刚越过MN过程中，线框的重力势能和动能均减小，根据功能关系得知，线框克服安培力做功的大小等于重力势能的减少量与动能减小量之和．则线框产生的2Lsinθ+正确 故选：BCD

二、计算题（本题共3小题，共36分．解答时要有必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写最后答案不得分，有数值计算的，答案中必须写出数值和单位）

17．如图，水平面（纸面）内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上，t=0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动，t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动．杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为μ．重力加速度大小为g．求： （1）金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小； （2）电阻的阻值．

热

量

=

为

mg

×．故D

【考点】D9：导体切割磁感线时的感应电动势；BB：闭合电路的欧姆定律．

【分析】（1）根据牛顿第二定律和运动学公式求刚进入磁场时的速度，再根据法拉第电磁感应定律求切割电动势

（2）进入磁场匀速运动受力平衡求出安培力，结合闭合电路欧姆定律求电流，即可求电阻 【解答】解：（1）根据牛顿第二定律：F﹣μmg=ma…① 刚进磁场时的速度：感应电动势为：

…② …③

解得：…④

（2）根据右手定则，导体棒中的电流向上，由左手定则知安培力水平向左 匀速运动受力平衡：F=μmg+BI′l…⑤ 回路电流为：

…⑥

得：…⑦

答：（1）金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小为；

（2）电阻的阻值为

．

18．如图所示，线圈abcd的面积是0.05m，共100匝，线圈的总电阻为1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度B=

T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时．问：

2

（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈转过

s时电动势的瞬时值多大？

（3）电路中，电压表和电流表的示数各是多少？

（4）从中性面开始计时，经s通过电阻R的电荷量是多少？

【考点】E5：交流的峰值、有效值以及它们的关系．

【分析】（1）从图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式e=NBSωsinωt，由转速求出角速度ω代入解出；

（2）根据感应电动势的瞬时值表达式求解；

（3）电路中电压表、电流表的示数显示交流的有效值，由欧姆定律求出R电压和电流的有效值； （4）根据q=N

求解电量．

【解答】解：（1）转速n=300r/min=5r/s，故频率f=n=5Hz ω=2πf=2π×5rad/s=10πrad/s 感应电动势的最大值Em=nBSω=100×

×0.05×10π=50V，

因为从中性面开始计时，所以感应电动势按正弦规律变化， e=Emsinωt=50sin 10πt V （2）当t=

s时，e=50sin （10π×

=

） V≈43.3 V．

（3）电动势的有效值为E=电流表示数I=

=

V≈35.4 V， A=3.54 A，

电压表示数U=IR=3.54×9 V=31.86 V． （4）

s内线圈转过的角度θ=ωt=

BS，

×2π×

=

．

该过程中，△Φ=BS﹣BScosθ=

q=△t=N== C．

答：（1）若从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式是e=50sin 10πt