黑龙江省哈尔滨市宾县第二中学2022-2023学年高二下学期物理第二次月考试卷
一、选择题：（1-8单选，9-12题多选；每题4分，共48分）
1．（2023高二下·宾县月考）关于物理学发展过程中的认识，下列说法正确的是( )
A．奥斯特发现了电流的磁效应，并发现了电磁感应现象
B．楞次发现了电流的磁效应，揭示了磁和电的联系
C．在法拉第、纽曼、韦伯等人工作的基础上，人们认识到：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，后人称之为法拉第电磁感应定律
D．法拉第在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
【答案】C
【知识点】物理学史
【解析】【解答】AB.奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了磁现象和电现象之间的联系，法拉第发现了电磁感应现象，故AB不符合题意；
C.纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，先后指出：闭合电路中感应电动势的大小，根穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，后人称之为法拉第电磁感应定律，故C符合题意；
D.楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故D不符合题意。
故答案为：C
【分析】根据物理学史和常识分析判断，记住著名物理学家的主要贡献即可，注意法拉第发现了电磁感应现象，但是对于电磁感应中电流的方向以及大小等均为后来的科学家通过实验得出的。
2．（2023高二下·宾县月考）如图所示，i-t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像，在t=0时刻，回路中电容器的M板带正电，在某段时间里，回路的电场能在增大，而M板仍带正电，则这段时间对应图像中（ ）
A．Oa段 B．ab段 C．bc段 D．cd段
【答案】D
【知识点】电磁振荡
【解析】【解答】由图像知时，电容器开始放电，且M极板带正电，则电流以逆时针方向为正方向。某段时间里，电路的电场能增大，说明电路中的电流在减小，是电容器的充电过程，此时M板带正电，说明此时电流方向顺时针方向为负，符合电流减小且为负值的只有cd段，故D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D
【分析】根据电流的变化及电容器的充放电过程分析符合条件的过程。
3．（2022高三上·沈阳月考）如图所示，两平行金属板之间有竖直向下的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B，一带负电的粒子（重力不计）以速度水平向右飞入两板之间，恰能沿直线飞出，下列判断正确的是（ ）
A．粒子一定做匀速直线运动
B．若只增大粒子速度，其运动轨迹仍是直线
C．若只增加粒子的电量，其运动轨迹将向上偏转
D．若粒子以速度从右向左水平飞入，其运动轨迹是抛物线
【答案】A
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【解答】A．带负电的粒子沿直线从正交场中飞出，则受向上的电场力等于向下的洛伦兹力，则一定做匀速直线运动，如果不是匀速直线运动，则洛伦兹力就会变化，将做曲线运动，A符合题意；
B．若只增大粒子速度 ，则粒子受洛伦兹力变大，则其运动轨迹向下弯曲，则轨迹不是直线，B不符合题意；
C．根据 ，可知，若只增加粒子的电量，则粒子仍沿直线穿过正交场，C不符合题意；
D．若粒子以速度 从右向左水平飞入，则受电场力和洛伦兹力均向上，则其运动轨迹是曲线，但不是抛物线，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】带负电的粒子沿直线从正交场中飞出，则受向上的电场力等于向下的洛伦兹力。速度改变，会导致洛伦兹力改变，但电场力没有改变。
4．（2023高二下·宾县月考）如图所示，电路中有两个相同的灯泡、，电感线圈L的电阻可忽略。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S的瞬间，、L2逐渐变亮
B．闭合开关S的瞬间，立即变亮，逐渐变亮，最终比亮
C．断开开关S的瞬间，L1、一起缓慢熄灭
D．断开开关S的瞬间，L1缓慢熄灭，先变亮一下然后才熄灭
【答案】C
【知识点】自感与互感
【解析】【解答】AB. 闭合开关S的瞬间，L2立即变亮，线圈由于自感现象，L1逐渐变亮。由于线圈电阻可忽略，最终两个灯泡一样亮，故AB不符合题意；
CD. 断开开关S的瞬间，L1所在电路的电流从原来的电流开始减小，所以两个灯泡都是逐渐熄灭，不会闪亮一下，故C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】在闭合开关瞬间，自感系数很大的线圈产生的自感电动势很大，所以通过线圈的电流只能逐渐增大；但L2当中马上就由了电流；在断开开关瞬间，线圈和两个灯泡构成回路，电路中的电流从原来灯泡L1中的电流大小开始减小，所以L1不会出现闪亮效果。
5．（2023高二下·宾县月考）如图所示，正弦交流电源的输出电压为U0，理想变压器的原副线圈匝数之比为5：1，电阻关系为R0：R1：R2 =1：4：4 ，电压表为理想变流电压表，示数用U表示，则下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S前后，电压表示数不变
B．闭合开关S前，U0：U=5：1
C．闭合开关S后，U0：U=15：2
D．闭合开关S后，电阻R0与R1消耗的功率之比为4：1
【答案】C
【知识点】变压器的应用
【解析】【解答】设，则。
A.闭合开关后，副线圈总电阻变小，副线圈电压不变，由欧姆定律知，副线圈总电流变大，两端电压变大，电压表示数变小，故A不符合题意；
B.根据得，副线圈电压。闭合开关前，电压表示数。所以，故B不符合题意；
C.闭合开关后，电压表示数为。所以，故C符合题意；
D.设流过R0的电流为2I，由于，所以流过R1的电流为I，所以，故D不符合题意。
故答案为：C
【分析】根据图示电路图分析清楚电路结构，应用变压器的电压比、串并联电路特点与电功率公式分析判断。
6．（2023高二下·宾县月考）如图甲所示，光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示（规定向下为正方向），导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F的作用下始终处于静止状态。规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0～2t0时间内（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】AB.由知，电动势保持不变，则电路中电流保持不变，故AB不符合题意；
CD.由知，安培力随B的变化而变化，当B为负值时，安培力为负值，B为正值时，安培力为正值，故C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D
【分析】由法拉第电磁感应定律得出电路中的电动势，则可求得电路中的电流；由安培力公式可得出安培力的表达式，则可得出正确图像。
7．如图所示，有一台交流发电机E.通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4，设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有( )
A．P2变大，P3变大 B．P1变小，P2变小
C．U2变小，U3变小 D．U2变小，U4变大
【答案】A
【知识点】变压器原理；电能的输送
【解析】【解答】因为P1＝P2＝ΔP＋P3，且P3＝P4，由于P4增大，则T2次级电流变大，则初级电流也变大， 可知ΔP、 P3及P1、P2均变大，A符合题意，B不符合题意；U2＝ U1，U1一定，所以U2不变，CD不符合题意.
故答案为：A.
【分析】输出端电流变大，输入端的电流变大，两端电压相同，故P3变大，电流变大，输入端电压不变，故P2变大。
8．（2023高二下·宾县月考）水平桌面上一条形磁铁的上方，有一根通电直导线由S极的上端平行于桌面移到N极上端的过程中，磁铁始终保持静止，导线始终保持与磁铁垂直，电流方向如图所示。则在这个过程中，磁铁受到的摩擦力的方向和桌面对磁铁的弹力（ ）
A．摩擦力始终为零，弹力大于磁铁重力
B．摩擦力始终不为零，弹力大于磁铁重力
C．摩擦力方向由向左变为向右，弹力大于磁铁重力
D．摩擦力方向由向右变为向左，弹力小于磁铁重力
【答案】C
【知识点】左手定则—磁场对通电导线的作用
【解析】【解答】
如图所示，导线在S极上端时导线所受安培方向斜向左上方，由牛顿第三定律可知，磁铁收到的磁场力斜向右下方，磁铁有向右运动的趋势，则磁铁受到的摩擦力水平向左；磁铁对桌面的压力大于磁铁的重力，因此桌面对磁铁的弹力大于磁铁的重力；当导线在N极上端时，导线所受安培力方向斜向右上方，由牛顿第三定律知，磁铁受到的磁场力斜向左下方，磁铁有向左运动的趋势，则磁铁受到的摩擦力水平向右；磁铁对桌面的压力大于磁铁的重力，因此桌面对磁铁的弹力大于磁铁重力；综上，磁铁受到的摩擦力先向左后向右，桌面对磁铁的弹力始终大于磁铁的重力。故C符合题意，ABD均不符合题意。
故答案为：C
【分析】由左手定则判断出导线所受安培力的方向，根据牛顿第三定律判断磁铁所受磁场力的方向，然后判断磁铁受到的摩擦力方向，判断桌面对磁铁的弹力如何变化。
9．（2023高二下·宾县月考）下列甲、乙、丙、丁四幅图是法拉第电磁感应现象中产生感应电流的几种情况，根据已经学过的知识，请判断下列说法正确的是（ ）
A．甲图中当磁场均匀增大，线圈中感应电动势均匀增大
B．乙图中线圈放置于垂直于纸面向里的磁场中，导体棒向右运动过程中，导体棒电流方向为由到
C．丙图在条形磁铁极向下插入螺旋管的过程中，电容器上极板带负电
D．丁图在向右匀速运动中，金属圈中将产生逆时针方向电流
【答案】B,C
【知识点】楞次定律；右手定则；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A.当磁场均匀增大时，磁感应强度的变化率恒定，根据知，线圈中感应电动势保持不变，故A不符合题意；
B.根据右手定则知导体棒上的电流方向为N到M，故B符合题意；
C.在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，根据楞次定律可知螺线管中的感应电流方向为逆时针（俯视），此时螺线管相当于电源，其上端为电源的负极，所以电容器的上极板带负电，故C符合题意；
D.PQ向右匀速运动中，回路中的感应电动势为，可知感应电动势保持不变，感应电流恒定，产生恒定的磁场，穿过N金属圈的磁通量不发生变化，所以N中将不会产生感应电流，故D不符合题意。
故答案为：BC
【分析】根据法拉第电磁感应定律判断感应电动势如何变化；运用右手定则判断感应电流方向；根据楞次定律判断螺线管中的感应电流方向，即可判断电容器上极板带何种电荷；根据感应电流产生条件判断N金属圈中有无感应电流。
10．（2018高二上·抚州期末）如图所示，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c，各导线中的电流大小相同，其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外，b导线中的电流方向垂直纸面向内，每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用，则关于每根导线所受安培力的合力，以下说法正确的是（ ）
A．导线a所受合力方向水平向右 B．导线c受到合力方向水平向右
C．导线c所受合力方向水平向左 D．导线b所受合力为零
【答案】B,D
【知识点】安培力
【解析】【解答】对a来说，受到b的斥力和c的引力，而b靠近a，所以对a的作用力更大，所以a受到的合力向左．A不符合题意；对c来说，和a的情况正好相反，所以合力向右．B符合题意，C不符合题意；对b来说，受到a、c的拆力，并且是相等的，所以b受到的合力为0，D符合题意．
故答案为：BD.
【分析】利用电流的安培定则可以判别周围的磁感应强度的方向，结合左手定则可以判别安培力的方向。
11．（2017高二上·呼图壁期末）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列做法中正确的是（ ）
A．增大偏转磁场的磁感应强度 B．增大加速电场的电场强度
C．增大D形金属盒的半径 D．减小狭缝间的距离
【答案】A,C
【知识点】质谱仪和回旋加速器
【解析】【解答】解：粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，
由牛顿第二定律得：qvB=m ，
解得：v= ，
粒子的动能：EK= mv2= ，
由EK= 可知，增大q、B、D型盒的半径、减小粒子质量m可以增大粒子动能，
粒子的最大动能与加速电场的场强无关，与狭缝间的距离无关，故AC正确，BD错误．
故选：AC．
【分析】回旋加速器利用电场加速和磁场偏转来加速粒子，根据洛伦兹力提供向心力求出粒子射出时的速度，从而得出动能的表达式，看动能与什么因素有关．
12．（2023高二上·河北期末）如图，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者直径相同、轴线重合，螺线管与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，下列说法正确的是（ ）
A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B．穿过线圈a的磁通量变大
C．线圈a有扩张的趋势
D．线圈a对水平桌面的压力大于自身重力
【答案】A,C
【知识点】楞次定律
【解析】【解答】滑片向上滑动，回路电阻变大，电流减小，螺线管产生磁场变弱，线圈a面积不变，线圈a的磁通量变小，根据楞次定律，“增缩减扩”原理可以判断，线圈a有扩张的趋势，根据安培定则判断穿过a线圈的磁感应强度竖直向下，根据楞次定律可知，a线圈的感应电流产生磁场竖直向下，根据安培定则判断，线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流，根据楞次定律，“来拒去留”原理可判断，a线圈磁通量减少，所以线圈a有靠近b的趋势，对桌面压力变小，小于自身重力。
故答案为：AC。
【分析】滑片向上滑动，磁通量变小。根据楞次定律，“增缩减扩”原理可以判断，线圈a有扩张的趋势。
二、实验题：（每空2分，共12分）
13．（2023高二下·宾县月考）
（1）如图所示，是长直密绕通电螺线管，应用DIS的磁传感器b沿a的轴线从O点自左向右匀速穿过通电螺线管a。能正确反映通电螺线管内部磁感应强度B随x变化规律的是：____
A． B．
C． D．
（2）为观察电磁感应现象，某学生将电流表、螺线管A和B、电池组、滑动变阻器、电键接成如图所示的实验电路：
a该同学将线圈B放置在线圈A中，闭合、断开电键时，电流表指针都没有偏转，其原因是
A．电键的位置接错
B．电流表的正、负接线柱上导线接反
C．线圈B的两个接线柱上导线接反
D．蓄电池的正、负极接反
b电路连接的错误改正后，该同学在闭合电键时发现电流表指针向右偏转，则如果向右移动滑动变阻器的滑片（滑动变阻器接入电路的方式仍然如图中所示），则电流表的指针向 （选填“左”或“右”）偏转。
【答案】（1）D
（2）A；右
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件
【解析】【解答】（1）从外部逐渐靠近螺线管两端时，磁场逐渐增强，在螺线管内部，磁场基本上是匀强磁场，磁感应强度大于螺线管端点的磁感应强度，螺线管的磁场关于中点对称，故D符合题意，ABC均不符合题意。
（2）a. 该同学将线圈B放置在线圈A中，闭合、断开电键时，电流表指针都没有偏转，是因为A线圈磁通量没有发生变化；将开关接在B线圈所在回路中，闭合、断开电键时，A线圈磁通量发生变化，会产生感应电流，电流表指针发生偏转，故A符合题意，BCD均不符合题意；
b.闭合开关时，磁通量增加，电流表指针向右偏转；向右移动滑动变阻器的滑片，电阻变小，电路电流变大，磁通量增加，电流表指针也向右偏转。
故答案为：（1）D；（2）A 右
【分析】根据通电螺线管周围磁场分布分析判断；产生感应电流的条件是闭合回路中磁通量发生变化；磁通量增加，电流表指针向右偏转，磁通量减小，电流表指针向左偏转。
14．（2023高二下·宾县月考）在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）变压器的铁芯，它的结构和材料是____；（填字母）
A．整块硅钢铁芯 B．绝缘的硅钢片叠成
C．绝缘的铜片叠成 D．整块不锈钢铁芯
（2）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。原因不可能为____。（填字母代号）
A．原、副线圈上通过的电流发热 B．铁芯在交变磁场作用下发热
C．原线圈输入电压发生变化 D．变压器铁芯漏磁
（3）实际操作中将电源接在原线圈的“0”和“800匝”两个接线柱之间，测得副线圈的“0”和“400匝”两个接线柱之间的电压为3.0V，则可推断原线圈的输入电压可能为____。
A．3V B．5.5V C．6.0V D．6.5V
【答案】（1）B
（2）C
（3）D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】（1）变压器的铁芯，它的结构和材料是：绝缘的硅钢片叠成，故B符合题意，ACD均不符合题意。
故答案为：B
（2）A.变压器线圈中有电流通过时会发热，则线圈有电阻，在线圈上会产生电压降，使输出电压减小，原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，故A不符合题意；
B.铁芯在交变磁场的作用下会发热，使变压器输出的电能小于输入的电能，使输出的电压减小，原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，故B不符合题意；
C.原线圈输入电压发生变化，原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比不会受影响，故C符合题意；
D.原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失，即有漏磁现象，由能量守恒定律可知，使输出电压减小，原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，故D不符合题意。
故答案为：C
（3）根据得：，考虑到不是理想变压器，有漏磁现象，则原线圈所接电压大于6.0V，故D符合题意，ABC均不符合题意。
故答案为：D
故答案为：（1）B；（2）C；（3）D
【分析】（1）变压器的铁芯，它的结构绝缘的硅钢片叠成；
（2）根据实验原理得出误差产生的可能原因；
（3）根据求解，要考虑到漏磁现象。
三、解答题：（共40分）
15．（2020·北京）如图甲所示， 匝的线圈（图中只画了2匝），电阻 ，其两端与一个 的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。
（1）判断通过电阻 的电流方向；
（2）求线圈产生的感应电动势 ；
（3）求电阻 两端的电压 。
【答案】（1）解：根据图像可知，线圈中垂直于纸面向里的磁场增大，为了阻碍线圈中磁通量的增大，根据楞次定律可知线圈中感应电流产生的磁场垂直于纸面向外，根据安培定则可知线圈中的感应电流为逆时针方向，所通过电阻 的电流方向为 。
（2）解：根据法拉第电磁感应定律
（3）解：电阻 两端的电压为路端电压，根据分压规律可知
【知识点】欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向
（2）利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小；
（3）利用欧姆定律求解回路中电流的大小，再利用部分电路欧姆定律求解外电路电压。
16．（2023高二下·宾县月考） 图（甲）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′匀速转动，转速n=r/s，线圈的匝数N=100、电阻
r=10Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90Ω，与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平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图（乙）所示正弦规律变化。 求：
（1）写出感应电流随时间变化的函数表达式；
（2）线圈从图示位置转动90°过程中通过电阻R的电量；
（3）线圈从图示位置转动一周时间内电阻R上产生的热量。
【答案】（1）解：已知线圈的转速n=r/s，则可得线圈的角速度为
交流发电机产生电动势的最大值
代入解得
根据欧姆定律有
同时感应电动势的瞬时值表达式有
代入数据解得感应电流的瞬时值表达式为
（2）解：线圈从图示位置转动90°过程中通过电阻R的电量为
（3）解：可知电阻R上电压的最大值为
则电压有效值为
线圈从图示位置转动一周的时间为
一周时间内电阻R上产生的热量
【知识点】电磁感应中的电路类问题
【解析】【分析】（1）根据求出电动势的最大值，结合闭合电路欧姆定律求得电流的最大值，即可写出感应电流随时间变化的函数表达式；
（2）根据求得线圈从图示位置转动90°过程中通过电阻R的电量；
（3）根据求得电流的有效值，根据求得电阻R上产生的热量。
17．（2023高二下·宾县月考）如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一垂直于纸面向外，磁感应强度为B的匀强磁场。带电量为＋q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板的点出发，经电场加速后射出，并从点沿垂直于荧光屏MN和磁场的方向进入磁场，做匀速圆周运动打到荧光屏MN的点。忽略重力的影响，求：
（1）匀强电场场强E的大小；
（2）粒子从电场射出时速度ν的大小；
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的、间距离S。
（4）粒子从点进入电场开始至打到点的总时间t。
【答案】（1）解：根据匀强电场电势差与电场强度的关系可得
（2）解：根据动能定理可得
解得
（3）解：设粒子在磁场做圆周运动的半径为R，根据洛伦兹力提供向心力可得
解得
故、间距离S为
（4）解：设粒子在电场中做加速运动的时间为，则
解得
设粒子在磁场中运动的时间为，则
故粒子从点进入电场开始至打到点的总时间为
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）根据可求出匀强电场场强E的大小；
（2）根据动能定理可求出粒子从电场射出时速度的大小；
（3）根据洛伦兹力提供向心力求出粒子在磁场中做圆周运动的半径，进而求得O2、Q3间的距离S；
（4）根据运动学公式求出粒子在加速电场运动的时间，粒子在磁场中运动的时间为周期的一半，最后求出粒子从O1点进入电场开始至打到O3点的总时间t。
18．（2023高二下·宾县月考）如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ，N、Q两点间接有阻值为R的电阻。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下。将质量为m、阻值也为R的金属杆cd垂直放在导轨上，杆cd由静止释放，下滑距离x时达到最大速度。重力加速度为g，导轨电阻不计，杆与导轨接触良好。求：
（1）杆cd下滑的最大加速度和最大速度；
（2）上述过程中，杆上产生的热量。
（3）若已知金属杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。现用沿导轨平面向上的恒定外力F作用在金属杆cd上，使cd由静止开始沿导轨向上运动，求cd的最大加速度和最大速度。
【答案】（1）解：设杆cd下滑到某位置时速度为v，则杆产生的感应电动势
回路中的感应电流
杆所受的安培力
根据牛顿第二定律有
故当速度v=0时，杆的加速度最大，最大加速度为
方向沿导轨平面向下；
当杆的加速度a=0时，杆的速度最大，最大速度为
方向沿导轨平面向下。
（2）解：杆cd从开始运动到达到最大速度过程中，根据能量守恒定律得
又
所以杆上产生的热量为
（3）解：分析金属杆运动时的受力情况可知，金属杆受重力、导轨平面的支持力、拉力、摩擦力和安培力五个力的作用，沿斜面方向由牛顿第二定律有
所以当速度v=0时，杆的加速度最大，最大加速度为
方向沿导轨平面向上；
当杆的加速度a=0时，杆的速度最大，最大速度为
方向沿导轨平面向上
【知识点】电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式求出安培力，根据牛顿第二定律求出加速度表达式进行讨论；
（2）根据能量守恒定律求杆上产生的热量；
（3）根据牛顿第二定律求出加速度表达式进行讨论求解。
黑龙江省哈尔滨市宾县第二中学2022-2023学年高二下学期物理第二次月考试卷
一、选择题：（1-8单选，9-12题多选；每题4分，共48分）
1．（2023高二下·宾县月考）关于物理学发展过程中的认识，下列说法正确的是( )
A．奥斯特发现了电流的磁效应，并发现了电磁感应现象
B．楞次发现了电流的磁效应，揭示了磁和电的联系
C．在法拉第、纽曼、韦伯等人工作的基础上，人们认识到：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，后人称之为法拉第电磁感应定律
D．法拉第在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
2．（2023高二下·宾县月考）如图所示，i-t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像，在t=0时刻，回路中电容器的M板带正电，在某段时间里，回路的电场能在增大，而M板仍带正电，则这段时间对应图像中（ ）
A．Oa段 B．ab段 C．bc段 D．cd段
3．（2022高三上·沈阳月考）如图所示，两平行金属板之间有竖直向下的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B，一带负电的粒子（重力不计）以速度水平向右飞入两板之间，恰能沿直线飞出，下列判断正确的是（ ）
A．粒子一定做匀速直线运动
B．若只增大粒子速度，其运动轨迹仍是直线
C．若只增加粒子的电量，其运动轨迹将向上偏转
D．若粒子以速度从右向左水平飞入，其运动轨迹是抛物线
4．（2023高二下·宾县月考）如图所示，电路中有两个相同的灯泡、，电感线圈L的电阻可忽略。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S的瞬间，、L2逐渐变亮
B．闭合开关S的瞬间，立即变亮，逐渐变亮，最终比亮
C．断开开关S的瞬间，L1、一起缓慢熄灭
D．断开开关S的瞬间，L1缓慢熄灭，先变亮一下然后才熄灭
5．（2023高二下·宾县月考）如图所示，正弦交流电源的输出电压为U0，理想变压器的原副线圈匝数之比为5：1，电阻关系为R0：R1：R2 =1：4：4 ，电压表为理想变流电压表，示数用U表示，则下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S前后，电压表示数不变
B．闭合开关S前，U0：U=5：1
C．闭合开关S后，U0：U=15：2
D．闭合开关S后，电阻R0与R1消耗的功率之比为4：1
6．（2023高二下·宾县月考）如图甲所示，光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示（规定向下为正方向），导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F的作用下始终处于静止状态。规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0～2t0时间内（ ）
A． B．
C． D．
7．如图所示，有一台交流发电机E.通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4，设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有( )
A．P2变大，P3变大 B．P1变小，P2变小
C．U2变小，U3变小 D．U2变小，U4变大
8．（2023高二下·宾县月考）水平桌面上一条形磁铁的上方，有一根通电直导线由S极的上端平行于桌面移到N极上端的过程中，磁铁始终保持静止，导线始终保持与磁铁垂直，电流方向如图所示。则在这个过程中，磁铁受到的摩擦力的方向和桌面对磁铁的弹力（ ）
A．摩擦力始终为零，弹力大于磁铁重力
B．摩擦力始终不为零，弹力大于磁铁重力
C．摩擦力方向由向左变为向右，弹力大于磁铁重力
D．摩擦力方向由向右变为向左，弹力小于磁铁重力
9．（2023高二下·宾县月考）下列甲、乙、丙、丁四幅图是法拉第电磁感应现象中产生感应电流的几种情况，根据已经学过的知识，请判断下列说法正确的是（ ）
A．甲图中当磁场均匀增大，线圈中感应电动势均匀增大
B．乙图中线圈放置于垂直于纸面向里的磁场中，导体棒向右运动过程中，导体棒电流方向为由到
C．丙图在条形磁铁极向下插入螺旋管的过程中，电容器上极板带负电
D．丁图在向右匀速运动中，金属圈中将产生逆时针方向电流
10．（2018高二上·抚州期末）如图所示，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c，各导线中的电流大小相同，其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外，b导线中的电流方向垂直纸面向内，每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用，则关于每根导线所受安培力的合力，以下说法正确的是（ ）
A．导线a所受合力方向水平向右 B．导线c受到合力方向水平向右
C．导线c所受合力方向水平向左 D．导线b所受合力为零
11．（2017高二上·呼图壁期末）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列做法中正确的是（ ）
A．增大偏转磁场的磁感应强度 B．增大加速电场的电场强度
C．增大D形金属盒的半径 D．减小狭缝间的距离
12．（2023高二上·河北期末）如图，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者直径相同、轴线重合，螺线管与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，下列说法正确的是（ ）
A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B．穿过线圈a的磁通量变大
C．线圈a有扩张的趋势
D．线圈a对水平桌面的压力大于自身重力
二、实验题：（每空2分，共12分）
13．（2023高二下·宾县月考）
（1）如图所示，是长直密绕通电螺线管，应用DIS的磁传感器b沿a的轴线从O点自左向右匀速穿过通电螺线管a。能正确反映通电螺线管内部磁感应强度B随x变化规律的是：____
A． B．
C． D．
（2）为观察电磁感应现象，某学生将电流表、螺线管A和B、电池组、滑动变阻器、电键接成如图所示的实验电路：
a该同学将线圈B放置在线圈A中，闭合、断开电键时，电流表指针都没有偏转，其原因是
A．电键的位置接错
B．电流表的正、负接线柱上导线接反
C．线圈B的两个接线柱上导线接反
D．蓄电池的正、负极接反
b电路连接的错误改正后，该同学在闭合电键时发现电流表指针向右偏转，则如果向右移动滑动变阻器的滑片（滑动变阻器接入电路的方式仍然如图中所示），则电流表的指针向 （选填“左”或“右”）偏转。
14．（2023高二下·宾县月考）在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）变压器的铁芯，它的结构和材料是____；（填字母）
A．整块硅钢铁芯 B．绝缘的硅钢片叠成
C．绝缘的铜片叠成 D．整块不锈钢铁芯
（2）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。原因不可能为____。（填字母代号）
A．原、副线圈上通过的电流发热 B．铁芯在交变磁场作用下发热
C．原线圈输入电压发生变化 D．变压器铁芯漏磁
（3）实际操作中将电源接在原线圈的“0”和“800匝”两个接线柱之间，测得副线圈的“0”和“400匝”两个接线柱之间的电压为3.0V，则可推断原线圈的输入电压可能为____。
A．3V B．5.5V C．6.0V D．6.5V
三、解答题：（共40分）
15．（2020·北京）如图甲所示， 匝的线圈（图中只画了2匝），电阻 ，其两端与一个 的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。
（1）判断通过电阻 的电流方向；
（2）求线圈产生的感应电动势 ；
（3）求电阻 两端的电压 。
16．（2023高二下·宾县月考） 图（甲）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′匀速转动，转速n=r/s，线圈的匝数N=100、电阻
r=10Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90Ω，与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平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图（乙）所示正弦规律变化。 求：
（1）写出感应电流随时间变化的函数表达式；
（2）线圈从图示位置转动90°过程中通过电阻R的电量；
（3）线圈从图示位置转动一周时间内电阻R上产生的热量。
17．（2023高二下·宾县月考）如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一垂直于纸面向外，磁感应强度为B的匀强磁场。带电量为＋q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板的点出发，经电场加速后射出，并从点沿垂直于荧光屏MN和磁场的方向进入磁场，做匀速圆周运动打到荧光屏MN的点。忽略重力的影响，求：
（1）匀强电场场强E的大小；
（2）粒子从电场射出时速度ν的大小；
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的、间距离S。
（4）粒子从点进入电场开始至打到点的总时间t。
18．（2023高二下·宾县月考）如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ，N、Q两点间接有阻值为R的电阻。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下。将质量为m、阻值也为R的金属杆cd垂直放在导轨上，杆cd由静止释放，下滑距离x时达到最大速度。重力加速度为g，导轨电阻不计，杆与导轨接触良好。求：
（1）杆cd下滑的最大加速度和最大速度；
（2）上述过程中，杆上产生的热量。
（3）若已知金属杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。现用沿导轨平面向上的恒定外力F作用在金属杆cd上，使cd由静止开始沿导轨向上运动，求cd的最大加速度和最大速度。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】物理学史
【解析】【解答】AB.奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了磁现象和电现象之间的联系，法拉第发现了电磁感应现象，故AB不符合题意；
C.纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，先后指出：闭合电路中感应电动势的大小，根穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，后人称之为法拉第电磁感应定律，故C符合题意；
D.楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故D不符合题意。
故答案为：C
【分析】根据物理学史和常识分析判断，记住著名物理学家的主要贡献即可，注意法拉第发现了电磁感应现象，但是对于电磁感应中电流的方向以及大小等均为后来的科学家通过实验得出的。
2．【答案】D
【知识点】电磁振荡
【解析】【解答】由图像知时，电容器开始放电，且M极板带正电，则电流以逆时针方向为正方向。某段时间里，电路的电场能增大，说明电路中的电流在减小，是电容器的充电过程，此时M板带正电，说明此时电流方向顺时针方向为负，符合电流减小且为负值的只有cd段，故D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D
【分析】根据电流的变化及电容器的充放电过程分析符合条件的过程。
3．【答案】A
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【解答】A．带负电的粒子沿直线从正交场中飞出，则受向上的电场力等于向下的洛伦兹力，则一定做匀速直线运动，如果不是匀速直线运动，则洛伦兹力就会变化，将做曲线运动，A符合题意；
B．若只增大粒子速度 ，则粒子受洛伦兹力变大，则其运动轨迹向下弯曲，则轨迹不是直线，B不符合题意；
C．根据 ，可知，若只增加粒子的电量，则粒子仍沿直线穿过正交场，C不符合题意；
D．若粒子以速度 从右向左水平飞入，则受电场力和洛伦兹力均向上，则其运动轨迹是曲线，但不是抛物线，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】带负电的粒子沿直线从正交场中飞出，则受向上的电场力等于向下的洛伦兹力。速度改变，会导致洛伦兹力改变，但电场力没有改变。
4．【答案】C
【知识点】自感与互感
【解析】【解答】AB. 闭合开关S的瞬间，L2立即变亮，线圈由于自感现象，L1逐渐变亮。由于线圈电阻可忽略，最终两个灯泡一样亮，故AB不符合题意；
CD. 断开开关S的瞬间，L1所在电路的电流从原来的电流开始减小，所以两个灯泡都是逐渐熄灭，不会闪亮一下，故C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】在闭合开关瞬间，自感系数很大的线圈产生的自感电动势很大，所以通过线圈的电流只能逐渐增大；但L2当中马上就由了电流；在断开开关瞬间，线圈和两个灯泡构成回路，电路中的电流从原来灯泡L1中的电流大小开始减小，所以L1不会出现闪亮效果。
5．【答案】C
【知识点】变压器的应用
【解析】【解答】设，则。
A.闭合开关后，副线圈总电阻变小，副线圈电压不变，由欧姆定律知，副线圈总电流变大，两端电压变大，电压表示数变小，故A不符合题意；
B.根据得，副线圈电压。闭合开关前，电压表示数。所以，故B不符合题意；
C.闭合开关后，电压表示数为。所以，故C符合题意；
D.设流过R0的电流为2I，由于，所以流过R1的电流为I，所以，故D不符合题意。
故答案为：C
【分析】根据图示电路图分析清楚电路结构，应用变压器的电压比、串并联电路特点与电功率公式分析判断。
6．【答案】D
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】AB.由知，电动势保持不变，则电路中电流保持不变，故AB不符合题意；
CD.由知，安培力随B的变化而变化，当B为负值时，安培力为负值，B为正值时，安培力为正值，故C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D
【分析】由法拉第电磁感应定律得出电路中的电动势，则可求得电路中的电流；由安培力公式可得出安培力的表达式，则可得出正确图像。
7．【答案】A
【知识点】变压器原理；电能的输送
【解析】【解答】因为P1＝P2＝ΔP＋P3，且P3＝P4，由于P4增大，则T2次级电流变大，则初级电流也变大， 可知ΔP、 P3及P1、P2均变大，A符合题意，B不符合题意；U2＝ U1，U1一定，所以U2不变，CD不符合题意.
故答案为：A.
【分析】输出端电流变大，输入端的电流变大，两端电压相同，故P3变大，电流变大，输入端电压不变，故P2变大。
8．【答案】C
【知识点】左手定则—磁场对通电导线的作用
【解析】【解答】
如图所示，导线在S极上端时导线所受安培方向斜向左上方，由牛顿第三定律可知，磁铁收到的磁场力斜向右下方，磁铁有向右运动的趋势，则磁铁受到的摩擦力水平向左；磁铁对桌面的压力大于磁铁的重力，因此桌面对磁铁的弹力大于磁铁的重力；当导线在N极上端时，导线所受安培力方向斜向右上方，由牛顿第三定律知，磁铁受到的磁场力斜向左下方，磁铁有向左运动的趋势，则磁铁受到的摩擦力水平向右；磁铁对桌面的压力大于磁铁的重力，因此桌面对磁铁的弹力大于磁铁重力；综上，磁铁受到的摩擦力先向左后向右，桌面对磁铁的弹力始终大于磁铁的重力。故C符合题意，ABD均不符合题意。
故答案为：C
【分析】由左手定则判断出导线所受安培力的方向，根据牛顿第三定律判断磁铁所受磁场力的方向，然后判断磁铁受到的摩擦力方向，判断桌面对磁铁的弹力如何变化。
9．【答案】B,C
【知识点】楞次定律；右手定则；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A.当磁场均匀增大时，磁感应强度的变化率恒定，根据知，线圈中感应电动势保持不变，故A不符合题意；
B.根据右手定则知导体棒上的电流方向为N到M，故B符合题意；
C.在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，根据楞次定律可知螺线管中的感应电流方向为逆时针（俯视），此时螺线管相当于电源，其上端为电源的负极，所以电容器的上极板带负电，故C符合题意；
D.PQ向右匀速运动中，回路中的感应电动势为，可知感应电动势保持不变，感应电流恒定，产生恒定的磁场，穿过N金属圈的磁通量不发生变化，所以N中将不会产生感应电流，故D不符合题意。
故答案为：BC
【分析】根据法拉第电磁感应定律判断感应电动势如何变化；运用右手定则判断感应电流方向；根据楞次定律判断螺线管中的感应电流方向，即可判断电容器上极板带何种电荷；根据感应电流产生条件判断N金属圈中有无感应电流。
10．【答案】B,D
【知识点】安培力
【解析】【解答】对a来说，受到b的斥力和c的引力，而b靠近a，所以对a的作用力更大，所以a受到的合力向左．A不符合题意；对c来说，和a的情况正好相反，所以合力向右．B符合题意，C不符合题意；对b来说，受到a、c的拆力，并且是相等的，所以b受到的合力为0，D符合题意．
故答案为：BD.
【分析】利用电流的安培定则可以判别周围的磁感应强度的方向，结合左手定则可以判别安培力的方向。
11．【答案】A,C
【知识点】质谱仪和回旋加速器
【解析】【解答】解：粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，
由牛顿第二定律得：qvB=m ，
解得：v= ，
粒子的动能：EK= mv2= ，
由EK= 可知，增大q、B、D型盒的半径、减小粒子质量m可以增大粒子动能，
粒子的最大动能与加速电场的场强无关，与狭缝间的距离无关，故AC正确，BD错误．
故选：AC．
【分析】回旋加速器利用电场加速和磁场偏转来加速粒子，根据洛伦兹力提供向心力求出粒子射出时的速度，从而得出动能的表达式，看动能与什么因素有关．
12．【答案】A,C
【知识点】楞次定律
【解析】【解答】滑片向上滑动，回路电阻变大，电流减小，螺线管产生磁场变弱，线圈a面积不变，线圈a的磁通量变小，根据楞次定律，“增缩减扩”原理可以判断，线圈a有扩张的趋势，根据安培定则判断穿过a线圈的磁感应强度竖直向下，根据楞次定律可知，a线圈的感应电流产生磁场竖直向下，根据安培定则判断，线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流，根据楞次定律，“来拒去留”原理可判断，a线圈磁通量减少，所以线圈a有靠近b的趋势，对桌面压力变小，小于自身重力。
故答案为：AC。
【分析】滑片向上滑动，磁通量变小。根据楞次定律，“增缩减扩”原理可以判断，线圈a有扩张的趋势。
13．【答案】（1）D
（2）A；右
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件
【解析】【解答】（1）从外部逐渐靠近螺线管两端时，磁场逐渐增强，在螺线管内部，磁场基本上是匀强磁场，磁感应强度大于螺线管端点的磁感应强度，螺线管的磁场关于中点对称，故D符合题意，ABC均不符合题意。
（2）a. 该同学将线圈B放置在线圈A中，闭合、断开电键时，电流表指针都没有偏转，是因为A线圈磁通量没有发生变化；将开关接在B线圈所在回路中，闭合、断开电键时，A线圈磁通量发生变化，会产生感应电流，电流表指针发生偏转，故A符合题意，BCD均不符合题意；
b.闭合开关时，磁通量增加，电流表指针向右偏转；向右移动滑动变阻器的滑片，电阻变小，电路电流变大，磁通量增加，电流表指针也向右偏转。
故答案为：（1）D；（2）A 右
【分析】根据通电螺线管周围磁场分布分析判断；产生感应电流的条件是闭合回路中磁通量发生变化；磁通量增加，电流表指针向右偏转，磁通量减小，电流表指针向左偏转。
14．【答案】（1）B
（2）C
（3）D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】（1）变压器的铁芯，它的结构和材料是：绝缘的硅钢片叠成，故B符合题意，ACD均不符合题意。
故答案为：B
（2）A.变压器线圈中有电流通过时会发热，则线圈有电阻，在线圈上会产生电压降，使输出电压减小，原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，故A不符合题意；
B.铁芯在交变磁场的作用下会发热，使变压器输出的电能小于输入的电能，使输出的电压减小，原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，故B不符合题意；
C.原线圈输入电压发生变化，原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比不会受影响，故C符合题意；
D.原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失，即有漏磁现象，由能量守恒定律可知，使输出电压减小，原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，故D不符合题意。
故答案为：C
（3）根据得：，考虑到不是理想变压器，有漏磁现象，则原线圈所接电压大于6.0V，故D符合题意，ABC均不符合题意。
故答案为：D
故答案为：（1）B；（2）C；（3）D
【分析】（1）变压器的铁芯，它的结构绝缘的硅钢片叠成；
（2）根据实验原理得出误差产生的可能原因；
（3）根据求解，要考虑到漏磁现象。
15．【答案】（1）解：根据图像可知，线圈中垂直于纸面向里的磁场增大，为了阻碍线圈中磁通量的增大，根据楞次定律可知线圈中感应电流产生的磁场垂直于纸面向外，根据安培定则可知线圈中的感应电流为逆时针方向，所通过电阻 的电流方向为 。
（2）解：根据法拉第电磁感应定律
（3）解：电阻 两端的电压为路端电压，根据分压规律可知
【知识点】欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向
（2）利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小；
（3）利用欧姆定律求解回路中电流的大小，再利用部分电路欧姆定律求解外电路电压。
16．【答案】（1）解：已知线圈的转速n=r/s，则可得线圈的角速度为
交流发电机产生电动势的最大值
代入解得
根据欧姆定律有
同时感应电动势的瞬时值表达式有
代入数据解得感应电流的瞬时值表达式为
（2）解：线圈从图示位置转动90°过程中通过电阻R的电量为
（3）解：可知电阻R上电压的最大值为
则电压有效值为
线圈从图示位置转动一周的时间为
一周时间内电阻R上产生的热量
【知识点】电磁感应中的电路类问题
【解析】【分析】（1）根据求出电动势的最大值，结合闭合电路欧姆定律求得电流的最大值，即可写出感应电流随时间变化的函数表达式；
（2）根据求得线圈从图示位置转动90°过程中通过电阻R的电量；
（3）根据求得电流的有效值，根据求得电阻R上产生的热量。
17．【答案】（1）解：根据匀强电场电势差与电场强度的关系可得
（2）解：根据动能定理可得
解得
（3）解：设粒子在磁场做圆周运动的半径为R，根据洛伦兹力提供向心力可得
解得
故、间距离S为
（4）解：设粒子在电场中做加速运动的时间为，则
解得
设粒子在磁场中运动的时间为，则
故粒子从点进入电场开始至打到点的总时间为
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）根据可求出匀强电场场强E的大小；
（2）根据动能定理可求出粒子从电场射出时速度的大小；
（3）根据洛伦兹力提供向心力求出粒子在磁场中做圆周运动的半径，进而求得O2、Q3间的距离S；
（4）根据运动学公式求出粒子在加速电场运动的时间，粒子在磁场中运动的时间为周期的一半，最后求出粒子从O1点进入电场开始至打到O3点的总时间t。
18．【答案】（1）解：设杆cd下滑到某位置时速度为v，则杆产生的感应电动势
回路中的感应电流
杆所受的安培力
根据牛顿第二定律有
故当速度v=0时，杆的加速度最大，最大加速度为
方向沿导轨平面向下；
当杆的加速度a=0时，杆的速度最大，最大速度为
方向沿导轨平面向下。
（2）解：杆cd从开始运动到达到最大速度过程中，根据能量守恒定律得
又
所以杆上产生的热量为
（3）解：分析金属杆运动时的受力情况可知，金属杆受重力、导轨平面的支持力、拉力、摩擦力和安培力五个力的作用，沿斜面方向由牛顿第二定律有
所以当速度v=0时，杆的加速度最大，最大加速度为
方向沿导轨平面向上；
当杆的加速度a=0时，杆的速度最大，最大速度为
方向沿导轨平面向上
【知识点】电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式求出安培力，根据牛顿第二定律求出加速度表达式进行讨论；
（2）根据能量守恒定律求杆上产生的热量；
（3）根据牛顿第二定律求出加速度表达式进行讨论求解。
