1、2015-2016学年北京大学附中河南分校高二（上）期末物理试卷（宏志班）一、选择题1在阳光下肥皂泡表面呈现出五颜六色的花纹和雨后天空的彩虹，这分别是光的（）A干涉、折射B反射、折射C干涉、反射D干涉、偏振2类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是（）A机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波B机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用3用MN表示A、B两
2、种介质的分界面，下图表示射向分界面的一束光线发生反射和折射时的光路图则其中正确的判断是（）A两介质相比，A是光疏介质，B是光密介质B光由B进入A时有可能发生全反射C光由A进入B时不可能发生全反射D光在介质B中的传播速度大于在介质A中的传播速度4做简谐振动的单摆摆长不变，把摆球质量增加为原来的4倍，使摆球经过平衡位置时的速度减小为原来的倍，则单摆振动的（）A周期、振幅都不变B周期不变、振幅减小C周期改变、振幅不变D周期、振幅都改变5如图是沿x轴正方向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形，波速为2m/s图中x=4m处的质点的振动图象应是下图中的哪个（）ABCD6如图所示，两束不同的单色光a、b以相
3、同的入射角斜射到平行玻璃砖的上表面，从下表面射出时a光线的侧移量较大由此可以判定（）Aa的频率小于b的频率B在真空中a的波长小于b的波长C在玻璃中a的波长大于b的波长D在玻璃中a的传播速度大于b的传播速度7如图是一正弦交变式电流的电压图象则此正弦交变式电流的频率和电压的有效值分别为（）A50Hz，220VB50Hz，220VC0.5Hz，220VD0.5Hz，220V8如图所示，表示的是产生机械波的波源O正在做匀速直线运动的情况，图中的若干个圆环表示同一时刻的波峰分布为了使静止的频率传感器能接收到的波的频率最低，则应该把传感器放在（）AA点BB点CC点DD点9如图所示，把电感线圈L、电容器C、
4、电阻R分别与灯泡L1、L2、L3串联后接在交流电源两极间，三盏灯亮度相同若保持交流电源两极间的电压不变，仅使交流电的频率增大，则以下判断正确的是（）A与线圈L连接的灯泡L1将变亮B与电容器C连接的灯泡L2将变亮C与电阻R连接的灯泡L3将变暗D三盏灯的亮度都不会改变10如图所示，在电容器C的两端接有一个圆环形导体回路，在圆环回路所围的面积之内存在着垂直纸面向里的匀强磁场B，已知圆环的半径r=5cm，电容器的电容C=20F，当磁场B以2102T/s的变化率均匀增加时，则关于电容器的以下的说法中不正确的是（）Aa板带正电，电荷量为109CBa板带负电，电荷量为109CCa板带正电，电荷量为106CD
5、a板带负电，电荷量为106C11两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计斜面处在匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上质量为m、电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度如图所示，在这过程中（）A作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和C恒力F与安培力的合力所做的功等于零D恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热12如图所示，条形磁铁用细线悬挂在O点O点正下方固定一个水平放置的铝线圈让磁铁在同一竖直面内摆动条形磁铁在完整
6、摆动一次的过程中，下列说法中正确的是（）A线圈内感应电流的方向改变4次B磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用C磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力D磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力二、实验题13在发生电磁振荡的LC回路中，当电容器放电完毕时，电容C的两极板间的电压为，电场能为；线圈L中的电流为，磁场能为（请填写“最大值”或“0”即可）14在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g=光的双缝干涉实验中用双缝间距d和双缝到光屏的距离L及条纹间距x计算单色光波长的公式是=15如图所示，有一个玻璃三棱镜ABC，其顶角A为30一束光线沿垂直于A
7、B面的方向射入棱镜后又由AC面射出，并进入空气测得该射出光线与入射光线的延长线之间的夹角为30，求此棱镜的折射率n16如图所示，一个阻值为400电阻与二极管串联二极管正向导通时，电阻忽略不计；加反向电压时，认为电阻为无穷大若a、b间接入电压有效值为220V的正弦式交变电流，那么电阻R两端的电压最大值约为V电阻R的功率约为W（结果均保留三位有效数字）三、解答题17如图所示，一小型发电机内有n=100匝矩形线圈，线圈面积S=0.10m2，线圈电阻可忽略不计在外力作用下矩形线圈在B=0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度=100 rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，发电机线圈两端与R=10
8、0的电阻构成闭合回路求：（1）线圈转动时产生感应电动势的最大值；（2）从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90角的过程中通过电阻R横截面的电荷量；（3）线圈匀速转动10s，电流通过电阻R产生的焦耳热（计算结果保留二位有效数字）18弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动B、C相距20cm某时刻振子处于B点经过0.5s，振子首次到达C点求：（1）振动的周期和频率；（2）振子在5s内通过的路程及位移大小；（3）振子在B点的加速度大小跟它距O点4cm处P点的加速度大小的比值19如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直一质量为m、有
9、效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻求：（1）磁感应强度的大小B；（2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；（3）流经电流表电流的最大值Im20如图，光滑平行的水平金属导轨MN、PQ相距L，在M点和P点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间OO1O1O矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的匀强磁场，磁感强度为B一质量为m，电阻为r的导体棒ab，垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距d0现用一大小为F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由静止开始运动，棒ab在离开磁场前已经做匀
10、速直线运动（棒ab与导轨始终保持良好的接触且垂直导轨运动，导轨电阻不计）求：（1）棒ab在离开磁场右边界时的速度；（2）棒ab通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能；（3）试分析讨论ab棒在磁场中可能的运动情况2015-2016学年北京大学附中河南分校高二（上）期末物理试卷（宏志班）参考答案与试题解析一、选择题1在阳光下肥皂泡表面呈现出五颜六色的花纹和雨后天空的彩虹，这分别是光的（）A干涉、折射B反射、折射C干涉、反射D干涉、偏振【考点】光的干涉【专题】定性思想；推理法；光的干涉专题【分析】干涉现象是频率相同的两列光相遇时发生干涉现象，而雨后天空的彩虹是折射现象【解答】解：肥皂泡呈现彩色是光在
11、前后膜的反射光叠加产生的，属于光的干涉，雨后天空的彩虹，是光的折射率不同，从而出现折射色散现象，故A正确，BCD错误故选：A【点评】本题较简单，考查了光的干涉现象，知道频率相同是产生干涉的条件，掌握光的折射色散与干涉色散的区别2类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是（）A机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波B机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用
12、【考点】电磁波的发射、传播和接收；机械波【分析】本题实际考察了机械波和电磁波的区别和联系，它们虽然都是波，但是产生机理是不同的【解答】解：A、机械波既有横波又有纵波，但是电磁波只能是横波，其证据就是电磁波能够发生偏振现象，而偏振现象是横波才有的，故A错误；B、干涉和衍射是波的特性，机械波、电磁波都是波，这些特性都具有，故B正确；C、机械波是机械振动在介质中传播形成的，所以机械波的传播需要介质而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远的传播形成的，所以电磁波传播不需要介质，故C正确；D、波长、波速、频率的关系对任何波都是成立的，对电磁波当然成立，D项正确本题选错误的，故选：A【点评】本题通过新颖的题
13、意考察了机械波和电磁波的区别，有创新性同时类比法是一种重要的思想方法，要在平时学习中不断应用3用MN表示A、B两种介质的分界面，下图表示射向分界面的一束光线发生反射和折射时的光路图则其中正确的判断是（）A两介质相比，A是光疏介质，B是光密介质B光由B进入A时有可能发生全反射C光由A进入B时不可能发生全反射D光在介质B中的传播速度大于在介质A中的传播速度【考点】光的折射定律【专题】光的折射专题【分析】根据折射角和入射角的大小确定光密介质和光疏介质全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，入射角大于等于临界角根据折射率的大小比较光在介质中的传播速度大小【解答】解：A、因为折射角大于入射角，知A是光密
14、介质，B是光疏介质故A错误B、因为A的折射率大于B的折射率，所以光从A进入B可能发生全反射，从B进入A不可能发生全反射故B、C错误D、因为B的折射率小，根据，知光在介质B中传播的速度大故D正确故选D【点评】解决本题的关键掌握全反射的条件，以及掌握光在介质中的速度与在真空中的速度大小关系4做简谐振动的单摆摆长不变，把摆球质量增加为原来的4倍，使摆球经过平衡位置时的速度减小为原来的倍，则单摆振动的（）A周期、振幅都不变B周期不变、振幅减小C周期改变、振幅不变D周期、振幅都改变【考点】单摆周期公式【专题】单摆问题【分析】单摆做简谐运动的周期只与摆长有关，与摆球的质量、振幅无关摆球经过平衡位置时速度减
15、小，说明振幅减小【解答】解：依题，摆球经过平衡位置时速度减小，根据机械能守恒定律可知，振幅减小单摆做简谐运动的周期公式是T=2，可见，单摆的周期只与摆长有关，与摆球的质量、振幅无关，所以振幅改变时，周期不变故选B【点评】对于单摆的周期与哪些因素有关，可根据单摆的周期公式理解记忆基础题5如图是沿x轴正方向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形，波速为2m/s图中x=4m处的质点的振动图象应是下图中的哪个（）ABCD【考点】简谐运动的振动图象【专题】定性思想；图析法；振动图像与波动图像专题【分析】由波动图象读出波长，由波速公式v=求出周期根据t=0时刻x=4m处的质点的位置和速度方向，再进行判断【解
16、答】解：由波动图象读出波长 =4m，由波速公式v=得 T=s=2s简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻x=4m处的质点振动方向向上，且正好通过平衡位置，位移为零，由此可知x=4m处的质点的振动图象应是A图故A正确故选：A【点评】本题考查基本的读图能力，由波动图象读出波长，由波的传播方向判断质点的振动方向，判断质点的振动方向等等都是基本功，要加强训练，熟练掌握6如图所示，两束不同的单色光a、b以相同的入射角斜射到平行玻璃砖的上表面，从下表面射出时a光线的侧移量较大由此可以判定（）Aa的频率小于b的频率B在真空中a的波长小于b的波长C在玻璃中a的波长大于b的波长D在玻璃中a的传播速度大于b的传播
17、速度【考点】光的折射定律【专题】光的折射专题【分析】根据光线的偏折程度比较折射率的大小，通过v=比较光在介质中的速度大小，通过折射率的大小，得出频率的大小，从而得知波长的大小【解答】解：A、a光的偏折程度大于b光的偏折程度，则a光的折射率大于b光的折射率，所以a的频率大于b的频故A错误B、根据c=f知，在真空中波长与频率与反比，则知，在真空中a的波长小于b的波长故B正确C、由n=，则得：=，0是真空中波长，是介质中波长，由上知，a光在真空中波长小，而折射率n大，故知在玻璃中a的波长小于b的波长故C错误D、a光的折射率大，由n=得知，a光在玻璃中传播的速度小故D错误故选B【点评】解决本题的突破口
18、根据光的偏折程度比较光的折射率大小，知道折射率、频率、波长、在介质中的速度等大小关系7如图是一正弦交变式电流的电压图象则此正弦交变式电流的频率和电压的有效值分别为（）A50Hz，220VB50Hz，220VC0.5Hz，220VD0.5Hz，220V【考点】正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率【专题】交流电专题【分析】根据图象可读出该交流电的周期和最大值，然后根据频率和周期，最大值与有效值的关系可直接求解【解答】解：由图可知，该交流电的电压最大值为220V，所以有效值为220V，周期为0.02s，所以f=50Hz故选A【点评】要能根据图象获取有用信息，并能利用这些信息进行有关运算8如图所示，
19、表示的是产生机械波的波源O正在做匀速直线运动的情况，图中的若干个圆环表示同一时刻的波峰分布为了使静止的频率传感器能接收到的波的频率最低，则应该把传感器放在（）AA点BB点CC点DD点【考点】多普勒效应【分析】根据波速、波长和频率的关系式v=f判断，其中波速由介质决定，波长等于相邻波峰间距【解答】解：根据波速、波长和频率的关系式v=f，由于同一种介质中波速相同，A点位置附件波长最短，B点位置附近波长最长，故传感器在A点接受到波的频率最高，在B点接受到波的频率最低；故选B【点评】本题关键明确：发生多普勒效应时，波速、波长和频率的关系式v=f；同一种介质中波速相同，波长等于相邻波峰间距9如图所示，把
20、电感线圈L、电容器C、电阻R分别与灯泡L1、L2、L3串联后接在交流电源两极间，三盏灯亮度相同若保持交流电源两极间的电压不变，仅使交流电的频率增大，则以下判断正确的是（）A与线圈L连接的灯泡L1将变亮B与电容器C连接的灯泡L2将变亮C与电阻R连接的灯泡L3将变暗D三盏灯的亮度都不会改变【考点】电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用【分析】电感线圈对交流电的阻碍作用与交流电的频率成正比，电容对交流电的阻碍作用与交流电的频率成反比【解答】解：因接入交流电后，三盏灯亮度相同，又因电感线圈对交流电的阻碍作用与交流电的频率成正比，电容对交流电的阻碍作用与交流电的频率成反比，故当交流电频率增大时，电感线
21、圈L的阻碍作用增大，电容对交流电的阻碍作用变小，电阻R的阻碍作用不变，故与L相连的灯泡L1将变暗，与电容C连接的灯泡L2变亮，与R相连接的灯泡L3亮度不变，故B正确，A、C、D三项错误故选：B【点评】记住电感线圈是通低频阻高频，电容是通交流，隔直流，即可解决此类题目10如图所示，在电容器C的两端接有一个圆环形导体回路，在圆环回路所围的面积之内存在着垂直纸面向里的匀强磁场B，已知圆环的半径r=5cm，电容器的电容C=20F，当磁场B以2102T/s的变化率均匀增加时，则关于电容器的以下的说法中不正确的是（）Aa板带正电，电荷量为109CBa板带负电，电荷量为109CCa板带正电，电荷量为106C
22、Da板带负电，电荷量为106C【考点】法拉第电磁感应定律；电容【专题】定量思想；推理法；电磁感应与电路结合【分析】根据楞次定律判断感应电动势的方向，从而得知上极板所带电量的电性，根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势的大小，根据Q=CU求出所带电量的大小【解答】解：根据楞次定律知，感应电动势的方向是逆时针方向，则a极板带正电根据法拉第电磁感应定律得：E=210252104V=5105 V，则：Q=CU=CE=21055105=109C故A正确，B、C、D错误本题选择错误的，故选：BCD【点评】解决本题的关键掌握楞次定律判断出感应电动势的方向，以及掌握法拉第电磁感应定律11两根光滑的金属导轨，平行
23、放置在倾角为的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计斜面处在匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上质量为m、电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度如图所示，在这过程中（）A作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和C恒力F与安培力的合力所做的功等于零D恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热【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【专题】电磁感应功能问题【分析】导体棒ab匀速上滑，合力为零，即可合力的做功为零；对导体棒正确受力分析，根据
24、动能定理列方程，弄清功能转化关系，注意克服安培力所做功等于回路电阻中产生的热量【解答】解：AB、金属棒ab匀速上升过程中，作用于棒上各力的合力为零，则合力所作的功等于零，故A正确，B错误C、根据动能定理得：WFWGW安=0，得WFW安=WG0，即恒力F与安培力的合力所做的功不等于零，等于克服重力做功，故C错误D、由WFWGW安=0得，WFWG=W安，即恒力F与重力的合力所做的功等于克服安培力所做功，即等于电阻R上发出的焦耳热，故D正确故选：AD【点评】对于电磁感应与功能结合问题，可利用动能定理进行判断各个力做功之间关系，尤其注意的是克服安培力所做功等于整个回路中产生热量12如图所示，条形磁铁用
25、细线悬挂在O点O点正下方固定一个水平放置的铝线圈让磁铁在同一竖直面内摆动条形磁铁在完整摆动一次的过程中，下列说法中正确的是（）A线圈内感应电流的方向改变4次B磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用C磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力D磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力【考点】楞次定律【分析】根据楞次定律可以判断出感应电流反向，从而判断出一个周期内电流变化的方向；根据楞次定律判断磁铁所受到的感应电流的磁场力是引力还是斥力，是动力还是阻力【解答】解：A、在一个周期之内，穿过铝线圈的磁通量先增大，后减小，再增大，最后又减小，穿过铝线圈磁场方向不变，磁通量变化趋势改变，感应电流方
26、向发生改变，因此在一个周期内，感应电流方向改变4次，故A正确；B、由楞次定律可知，磁铁靠近铝线圈时受到斥力作用，远离铝线圈时受到引力作用，故B错误；C、由楞次定律可知，感应电流总是阻碍磁铁的相对运动，感应电流对磁铁的作用力总是阻力，故C正确；D、由楞次定律可知，感应电流总是阻碍磁铁的相对运动，感应电流对磁铁的作用力总是阻力，故D错误；故选AC【点评】掌握楞次定律的内容、理解楞次定律的含义是正确解题的关键；要深刻理解楞次定律“阻碍”的含义如“阻碍”引起的线圈面积、速度、受力等是如何变化的二、实验题13在发生电磁振荡的LC回路中，当电容器放电完毕时，电容C的两极板间的电压为0，电场能为0；线圈L中
27、的电流为最大，磁场能为最大（请填写“最大值”或“0”即可）【考点】电磁波的产生【分析】在LC振荡电路中，当电容器在放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少从能量看：电场能在向磁场能转化；当电容器在充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加从能量看：磁场能在向电场能转化由振荡电路中的L与C可求出振荡周期【解答】解：充电结束后，在LC振荡电路中，当电容器在放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少；当电容器在充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加故答案为：0；0
28、；最大；最大【点评】电容器充电完毕（放电开始）：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0 放电完毕（充电开始）：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大电容器的动态分析重点在于明确电容器的两种状态：充电后断开则极板上的电量不变；和电源相连，则两板间的电势差不变14在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g=光的双缝干涉实验中用双缝间距d和双缝到光屏的距离L及条纹间距x计算单色光波长的公式是=【考点】用单摆测定重力加速度【专题】实验题；定性思想；推理法；单摆问题【分析】单摆的周期公式为：；测量出摆长L和周期T就可以计算重力加速度根据双缝干涉条
29、纹的间距公式x=求出光波的波长【解答】解：单摆的周期公式为：；故长l和周期T计算重力加速度的公式为：g=；根据公式：x=，所以单色光波长的公式是=故答案为：；【点评】本题考查“用单摆测定重力加速度”的实验和光的双缝干涉实验的原理，解答的关键是明确实验原理，记住单摆的周期公式以及x=即可，基础题目15如图所示，有一个玻璃三棱镜ABC，其顶角A为30一束光线沿垂直于AB面的方向射入棱镜后又由AC面射出，并进入空气测得该射出光线与入射光线的延长线之间的夹角为30，求此棱镜的折射率n【考点】光的折射定律【专题】光的折射专题【分析】画出光路图，求出折射角和入射角，结合折射定律求出棱镜的折射率【解答】解：
30、正确画出光路图 根据几何关系得，i=60 =30 由折射定律得，答：此棱镜的折射率为【点评】解决光的折射的题目，关键在于作出光路图，再结合几何关系即可顺利求解16如图所示，一个阻值为400电阻与二极管串联二极管正向导通时，电阻忽略不计；加反向电压时，认为电阻为无穷大若a、b间接入电压有效值为220V的正弦式交变电流，那么电阻R两端的电压最大值约为311V电阻R的功率约为60.5W（结果均保留三位有效数字）【考点】电功、电功率【专题】恒定电流专题【分析】正弦交流点额有效期与最大值的关系为：U=；晶体二极管具有单向导电性【解答】解：电压有效值为220V的正弦式交变电流，其最大电压为：Um=U=22
31、0V=311V；晶体二极管具有单向导电性，故在一个交流周期内，仅有一半时间导电，故电功率为：P=W=60.5W；故答案为：311，60.5【点评】本题关键要明确有效值与最大值的关系，由于有二极管，故要从有效值的定义角度去计算电功率三、解答题17如图所示，一小型发电机内有n=100匝矩形线圈，线圈面积S=0.10m2，线圈电阻可忽略不计在外力作用下矩形线圈在B=0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度=100 rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，发电机线圈两端与R=100的电阻构成闭合回路求：（1）线圈转动时产生感应电动势的最大值；（2）从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90角的过程中
32、通过电阻R横截面的电荷量；（3）线圈匀速转动10s，电流通过电阻R产生的焦耳热（计算结果保留二位有效数字）【考点】正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率；法拉第电磁感应定律【专题】交流电专题【分析】正弦式电流给灯泡供电，电压表显示是电源电压的有效值，要求电路中灯泡的电流或功率等，均要用正弦式电流的有效值而求有效值方法：是将交流电在一个周期内产生热量与将恒定电流在相同时间内产生的热量相等，则恒定电流的值就是交流电的有效值通过横截面的电荷量则需要用交流电的平均值，而电器的耐压值时则交流电的最大值【解答】解：（1）当线圈与磁感线平行时，线圈中感应电动势的最大值，则为 Em=nBS=3.1102 V
33、（2）设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90角所用时间为t，线圈中的平均感应电动势=n通过电阻R的平均电流在t时间内通过电阻横截面的电荷量Q=1.0102C，（3）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值经过t=10s电流通过电阻产生的焦耳热Q热=解得Q热=4.9103J【点评】当线圈与磁场相平行时，即线圈边框正好垂直切割磁感线，此时产生的感应电动势最大求电荷量时，运用交流电的平均值，求产生的热能时，用交流电的有效值18弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动B、C相距20cm某时刻振子处于B点经过0.5s，振子首次到达C点求：（1）振动的周期和频率；（
34、2）振子在5s内通过的路程及位移大小；（3）振子在B点的加速度大小跟它距O点4cm处P点的加速度大小的比值【考点】简谐运动的回复力和能量；简谐运动的振幅、周期和频率【专题】简谐运动专题【分析】振子在弹簧作用下做简谐运动，而回复力是由弹力提供的完成一次全振动的时间叫周期，位移是以平衡位置为起点【解答】解：（1）设振幅为A，由题意BC=2A=20 cm，所以A=10 cm振子从B到C所用时间t=0.5 s，为周期T的一半，所以T=1.0 s；f=1.0 Hz（2）振子在1个周期内通过的路程为4A，故在t=5 s=5T内通过的路程s=4A=200 cm5 s内振子振动了5个周期，5 s末振子仍处在B
35、点，所以它偏离平衡位置的位移大小为10 cm（3）振子加速度a=x，ax所以aB：aP=xB：xP=10：4=5：2【点评】简谐运动的物体除回复力大小与位移大小成正比、方向彼此相反外，物体的运动学物理量的大小及能量相对于平衡位置有对称性19如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻求：（1）磁感应强度的大小B；（2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；（3）
36、流经电流表电流的最大值Im【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；机械能守恒定律；电磁感应中的能量转化【专题】电磁感应功能问题【分析】（1）由题，导体棒进入磁场后，最终做匀速运动，电流达到稳定值I，根据平衡条件和安培力公式求解B；（2）由感应电动势E=BLv、感应电流I=结合求解v；（3）由题意分析知，导体棒进入磁场后先做减速运动，最后做匀速运动，刚进入磁场时的速度最大，产生的感应电流最大，由机械能守恒定律研究自由下落的过程，得到导体棒刚进磁场时的速度大小，即可E=BLv、I=求出电流的最大值Im【解答】解：（1）电流稳定后，导体棒做匀速运动，安培力与重力平衡，则有BIL=mg 解得B= （2）
37、感应电动势E=BLv感应电流I=由式解得v=（3）由题意知，导体棒刚进入磁场时的速度最大，产生的感应电流最大，设最大速度为vm对于自由下落的过程，根据机械能守恒得：mgh=感应电流的最大值Im=代入解得，Im=答：（1）磁感应强度的大小B是；（2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小v是；（3）流经电流表电流的最大值Im是【点评】本题分析导体棒的运动情况是解题的基础，根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力等等电磁学常用的规律求解20如图，光滑平行的水平金属导轨MN、PQ相距L，在M点和P点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间OO1O1O矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的匀强磁场，磁感强度为
38、B一质量为m，电阻为r的导体棒ab，垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距d0现用一大小为F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由静止开始运动，棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动（棒ab与导轨始终保持良好的接触且垂直导轨运动，导轨电阻不计）求：（1）棒ab在离开磁场右边界时的速度；（2）棒ab通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能；（3）试分析讨论ab棒在磁场中可能的运动情况【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；共点力平衡的条件及其应用；能量守恒定律；闭合电路的欧姆定律；电磁感应中的能量转化【专题】电磁感应中的力学问题；电磁感应与电路结合【分析】（1）导体棒进入磁场，切割磁感线产生感应电流，使得导体棒受
39、到安培力作用，导体棒在磁场中做匀速运动时，其所受的外力和安培力平衡，据此可以求出棒的速度（2）根据动能定理（或能量守恒定律）可以求出电路中消耗的电能，注意克服安培力所做功等于整个回路中产生的电能（3）根据进入磁场时速度的大小，进一步求出刚进入磁场时金属棒所受安培力与力F的关系可判断导体棒的运动情况【解答】解：（1）ab棒离开磁场右边界前做匀速运动的速度为V， 产生的电动势为：E=BLV电路中电流： 对ab棒，由平衡条件得：FBIL=0 解得：故棒ab在离开磁场右边界时的速度（2）由能量守恒定律： 解得：故棒ab通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能为：（3）设棒刚进入磁场时速度为V0，则当V0=V，即F=BIL时，棒做匀速直线运动；当V0V，即FBIL，棒做先加速后匀速直线运动；当V0V，即FBIL时，棒做先减速后匀速直线运【点评】此题考察了导体棒在磁场中运动，在安培力作用下能量的转化问题，和安培力作用下的运动情况
