2019-2020学年浙江省宁波市北仑中学育英班高二(上)期中物理试卷

2019-2020学年浙江省宁波市北仑中学育英班高二（上）期中物理试卷

一.选择题（1-10题为单项选择题，每题3分，11-16题为不定项选择题，每题4分，至少有一个答案正确，错选不得分，漏选得2分）

1．（3分）某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。当条形磁铁自上而下穿过固定线圈时，通过电流计的感应电流的方向是（）

A．a→G→b B．先a→G→b，后b→G→a

C．b→G→a D．先b→G→a，后a→G→b

2．（3分）如图所示，交流电流表A1、A2和A3分别与电阻R、线圈L和电容器C串联后接在同一交流电源上．交流电压的瞬时值为u1＝U m sinω1t．三个电流表的读数分别为I1、I2和I3．现换另一电源供电，交流电压的瞬时值为u2＝U m sinω2t，ω2＝2ω1．改换电源后，三个电流表的读数变化情况是（）

A．I1、I2和I3都不变B．I1、I2不变、I3变大

C．I1不变、I2变大、I3变小D．I1不变、I2变小、I3变大

3．（3分）如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O为原点，建立Ox轴。向右为x的轴的正方向。若振子位于N点时开始计时，则其振动图象为（）

A．B．

C．D．

4．（3分）图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（）

A．图1中，A1与L1的电阻值相同

B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流

C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同

D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等

5．（3分）图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l。t＝0时刻，bc边与磁场区域边界重合（如图）。现令线圈以恒定的速度v 沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿a→b→c→d→a的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是（）

A．B．

C．D．

6．（3分）如图所示，将小球甲、乙、丙（都可视为质点）分别从A、B、C三点由静止同时释放，最后都到达竖直面内圆弧的最低点D，其中甲是从圆心A出发做自由落体运动，乙沿弦轨道从一端B到达另一端D，丙沿圆弧轨道从C点运动到D，且C点很靠近D点．如果忽略一切摩擦阻力，那么下列判断正确的是（）

A．甲球最先到达D点，乙球最后到达D点

B．甲球最先到达D点，丙球最后到达D点

C．丙球最先到达D点，乙球最后到达D点

D．甲球最先到达D点，无法判断哪个球最后到达D点

7．（3分）如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，下列说法正确的是（）

A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大

B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大

C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大

D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大

8．（3分）如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中点，O为圆心。轨道的电阻忽略不计。

OM是有一定电阻。可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定（过程Ⅰ）；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′（过程Ⅱ）。在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM的电荷

量相等，则等于（）

A．B．C．D．2

9．（3分）如图所示，两个用同种金属做成的粗细均匀、边长相同的正方形导线框a、b，已知a的质量比b大。它们都从有理想边界、垂直于纸面向里的匀强磁场的上边界处无初速释放，在它们全部进入磁场前，就已经达到了各自的稳定速度。下列说法正确的是（）

A．a的稳定速度一定比b的稳定速度大

B．a、b进入磁场的运动时间相同

C．进入磁场全过程通过a、b线圈截面的电荷量相同

D．各自以稳定速度下落过程中两线圈安培力的功率相同

10．（3分）如图所示，正方形区域MNPQ内有垂直纸面向里的匀强磁场。在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀速运动，t＝0时刻，其四个顶点M′、N′、P′、Q′恰好在磁场边界中点。下列图象中能反映线框所受安培力f的大小随时间t变化规律的是（）

A．B．

C．D．

11．（3分）如图是一个理想变压器，K为单刀双掷电键，P是滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端电压，

I1为通过原线圈的电流，则（）

A．K合在b处，保持U1不变，使P上滑，I1将增大

B．K合在b处，保持P的位置不变，减小U1，I1将增大

C．保持U1及P的位置不变，K由b合向a后，I1将增大

D．保持U1及P的位置不变，K由b合向a后，R消耗的功率将减小

12．（3分）电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发生声音，下列说法正确的有（）

A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作

B．取走磁体，电吉他将不能正常工作

C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势

D．磁振动过程中，线圈中的电流方向不断变化

13．（3分）如图甲所示，等离子气流（由高温高压的等电量的正、负离子组成）由左方连续不断地以速度v0射入P1和P2两极板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2相连接，线圈A与直导线cd相连接，线圈A内存在如图乙所示的变化磁场，且磁感应强度B的正方向规定为向左，则下列叙述正确的是（）

A．0～1s内ab、cd导线互相排斥

B．1～2s内ab、cd导线互相吸引

C．2～3s内ab、cd导线互相吸引

D．3～4s内ab、cd导线互相排斥

14．（3分）如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝T的水平匀强磁场中，线框面积S ＝0.5m2，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO'以角速度ω＝200rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈线接入一只“220V，60W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10A，下列说法正确的是（）

A．图示位置穿过线框的磁通置为零

B．线框中产生交变电压的有效值为

C．变压器原、副线圈匝数之比为25：11

D．变压器输出端最多能并联80只60瓦的灯泡

15．（3分）图1为一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，P、Q为介质中的两个质点，图2为质点P的振动图象，则

（）

A．t＝0.2s时，质点Q沿y轴负方向运动

B．0～0.3s内，质点Q运动的路程为0.3m

C．t＝0.5s时，质点Q的加速度小于质点P的加速度

D．t＝0.7s时，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离

16．（3分）两列频率相同、振幅均为A的简谐横波P、Q分别沿+x和﹣x轴方向在同一介质中传播，两列波的振动方向均沿y轴。某时刻两波的波面如图所示，实线表示P波的波峰、Q波的波谷；虚线表示P波的波谷、Q波的波峰。a、b、c为三个等间距的质点，d为b、c中间的质点。下列判断正确的是（）

A．质点a的振幅为2A

B．质点b始终静止不动

C．图示时刻质点c的位移为0

D．图示时刻质点d的振动方向沿﹣y轴

二.填空题（12分）

17．（8分）在“探究电磁感应的产生条件”实验中，采用如图甲所示的装置进行实验。

①请用笔画线代替导线在答题卷相应位置将图甲连线补充完整，确保实验现象明显。

②某小组电路连接正确后，在滑动变阻器滑片持续向右移动的过程中，发现灵敏电流计的指针持续向右偏，则

当开关闭合时，灵敏电流计的指针将。

A．向左偏一下B．向右偏一下C．持续向左偏D．持续向右偏

18．（7分）小詹同学在家里利用单摆来测定当地的重力加速度，他设计的实验步骤的是：A．选择体积小、密度大的球

B．用刻度尺测量细线的长度l作为摆长

C．把单摆从平衡位置拉开300的摆角，然后由静止释放

D．从摆球摆到最低点时开始计时，测出石块经过最低点30次的总时间t，由T＝得出周期

（1）则该同学以上实验步骤中有错误的是（填写选项）

（2）小詹同学某次测量后秒表示数如图所示，请读出时间s

（3）以细线的长度l作为摆长，改变摆长，进行多次测量，先通过描点法作出T2﹣l图象，再利用图象的斜率来求解重力加速度，则用细线的长度作为摆长将使重力加速度的测量值（填“大于”“小于”或“等于”）

真实值，根据图象能不能求解出小球的直径（填“能”或“不能”）。

三.计算题

19．（8分）一根弹性绳沿x轴方向放置，左端在原点O处，用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1s的简谐运动，于是在绳上形成一简谐波．绳上质点N的平衡位置为x＝5m，振动传播到质点M时的波形如图所示．求：（1）绳的左端振动后经过多长时间传播到质点N；

（2）质点N开始振动时，绳的左端已通过的路程；

（3）如果从N开始振动计时，画出质点N振动的位移﹣时间图线．

20．（7分）如图，两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面（纸面）内，其左端接一阻值为R的电阻；一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为B1＝kt，式中k为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界MN（虚线）与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为B0，方向也垂直于纸面向里。某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在t0时刻恰好以速度v0越过MN，此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计，k＞0．求：

（1）在t＝0到t＝t0时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值；

（2）在时刻t（t＞t0）穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。

21．（12分）如图所示为某学校一套校内备用供电系统，由一台内阻为1Ω的发电机向全校22个教室（每个教室有“220V，40W“的白炽灯6盏）供电．如果输电线的总电阻R是4Ω，升压变压器和降压变压器（都认为是理想变压器）的匝数比分别是1：4和4：1，那么：

（1）发电机的输出功率应是多大？

（2）发电机的电动势是多大？

（3）输电效率是多少？

22．（10分）如图甲所示，匀强磁场的磁感应强度B为0.5T，其方向垂直于倾角θ为30°的斜面向上。绝缘斜面上固定有“∧”形状的光滑金属导轨MPN（电阻忽略不计），MP和NP长度均为2.5m，MN连线水平，长为3m。

以MN中点O为原点、OP为x轴建立一维坐标系Ox．一根粗细均匀的金属杆CD，长度d为3m、质量m为1kg、电阻R为0.3Ω，在拉力F的作用下，从MN处以恒定速度v＝1m/s在导轨上沿x轴正向运动（金属杆与导轨接触良好）。g取10m/s2。

（1）求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E

（2）推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式，并在图乙中画出F﹣x关系图象；

（3）求金属杆CD从MN处运动到P点的全过程产生的焦耳热。

2019-2020学年浙江省宁波市北仑中学育英班高二（上）期中物理试卷

参考答案与试题解析

一.选择题（1-10题为单项选择题，每题3分，11-16题为不定项选择题，每题4分，至少有一个答案正确，错选不得分，漏选得2分）

1．【解答】解：当条形磁铁沿固定线圈的中轴线自上至下经过固定线圈时，穿过线圈的磁通量向下，且先增加后减小，根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，故感应电流的磁场先向上后向下，故感应电流先逆时针后顺时针（俯视），故ABC错误，D正确；

故选：D。

2．【解答】解：由公式f＝知，后来交流电的频率变大，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，对电阻没影响，所以A1示数将不变，A2示数将减小，A3示数增大，所以选项D正确，ABC错误。

故选：D。

3．【解答】解：由题意：设向右为x正方向，振子运动到N点时，振子具有正方向最大位移，所以振子运动到N 点时开始计时振动图象应是余弦曲线，故A正确，BCD错误。

故选：A。

4．【解答】解：A、图1中，断开S1的瞬间，A1灯闪亮，是因为电路稳定时，A1的电流小于L的电流，则可知L 的电阻小于A1的电阻，故A错误；

B、图1中，闭合S1，电路稳定后，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，说明灯泡中的电流小于线圈中的电流，

故B错误；

C、图2中，因为要观察两只灯泡发光的亮度变化，两个支路的总电阻相同，因两个灯泡电阻相同，所以变阻器

R与L2的电阻值相同，故C正确；

D、图2中，闭合S2瞬间，L2对电流由阻碍作用，所以L2中电流与变阻器R中电流不相等，故D错误。

故选：C。

5．【解答】解：A、D开始时bc边进入磁场切割磁感线，根据右手定则可知，电流方向为逆时针，即为负方向，故A错误；

当bc边开始出磁场时，回路中磁通量减小，产生的感应电流为顺时针，方向为正方向，故D错误，

B、C开始时bc边进入磁场切割磁感线，根据感应电动势大小公式：E＝BLV可得，有效切割长度越来越长，感

应电动势增大，故感应电流越来越大，且电流方向为负方向；当bc边开始出磁场时，根据感应电动势大小公式：E＝BLV可得，切割长度越来越长，感应电动势增大，故感应电流越来越大，且电流方向为正方向。故B正确，

C错误。

故选：B。

6．【解答】解：A点，AD距离为r，加速度为g，时间；

B点，设∠ADB＝θ，BD距离为2rcosθ，加速度为gcosθ，时间；

C点，简谐振动，周期，时间；

明显t2＞t3＞t1，故A符合题意。

故选：A。

7．【解答】解：A、滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电阻变大，则干路电流变小，则R1消耗的功率变小，则A错误

B、干路电流变小，R1分压变小，则电压表V的测量的电压变大，示数变大，则B正确

C、因输出电流变小，则输出功率变小即输入功率变小，电流表A1示数变小。则C错误

D、闭合开关S并联支路增加，电阻变小，则副线圈即R1的电流变大，分压变大，则R2的分压变小，电流变小。

电流表A1示数随副线圈电流的变大而变大，则D错误

故选：B。

8．【解答】解：设圆的半径为R，金属杆从Q到S的过程中：△Φ＝

根据法拉第电磁感应定律有：E1＝＝

设回路的总电阻为r，第一次通过线圈某一横截面的电荷量为：q1＝I1△t1＝＝…①

磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′的过程中设时间为△t2，△Φ′＝

第二次通过线圈某一横截面的电荷量为：q2＝I2△t2＝＝…②

由题，q1＝q2③

联立①②③可得：．故B正确，ACD错误，

故选：B。

9．【解答】解：AB、由题意可知a的质量比b大，a的横截面积大，电阻小。

稳定时两线框都做匀速直线运动，则有：mg＝，可得v＝＝＝

所以稳定时速度与横截面积无关，所以两线框稳定时速度相等且经过的时间相等，故A错误、B正确。

C、进入磁场的过程磁通量的变化量相等，a的电阻小，根据电量公式q＝知通过a线圈截面的电荷量较大，

故C错误。

D、稳定下落时，安培力的功率等于重力的功率，由P＝mgv知，由于质量不等，所以安培力的功率不同，故D

错误。

故选：B。

10．【解答】解：第一段时间从初位置到M′N′离开磁场，图甲表示该过程的任意一个位置，切割磁感线的有效长度为M1A与N1B之和，即为M1M′长度的2倍，此时电动势E＝2Bvtv，线框受的安培力f＝2BIvt＝，图象是开口向上的抛物线，故CD错误；

如图乙所示，线框的右端M2N2刚好出磁场时，左端Q2P2恰与MP共线，此后一段时间内有效长度不变，一直到线框的左端与M′N′重合，这段时间内电流不变，安培力大小不变；

最后一段时间如图丙所示，从匀速运动至M2N2开始计时，有效长度为A′C′＝l﹣2vt′，

电动势E′＝B（l﹣2vt′）v，线框受的安培力F′＝，图象是开口向上的抛物线，故A错误，B正确。

故选：B。

11．【解答】解：A、保持U1不变，K在b处，原、副线圈匝数不变，所以副线圈电压不变，现使P上滑，R的阻值变大，则副线圈电流减小，理想变压器的电流与匝数关系：，可知原线圈I1将减小，故A错误；

B、K合在b处，保持P的位置不变，减小U1，根据，可知U2减小，副线圈电流I2减小，理想变压器

的电流与匝数关系：，可知原线圈I1将减小，故B错误；

C、保持U1及P的位置不变，K由b合向a后，根据，可知U2减小，副线圈电流I2减小，理想变压器

的电流与匝数关系：，可知原线圈I1将减小，故C错误；

D、保持U1及P的位置不变，K由b合向a后，根据，可知U2减小，副线圈电流I2减小，根据，

可知R消耗的功率减小，故D正确。

故选：D。

12．【解答】解：A、铜不可以被磁化，则选用铜质弦，电吉他不能正常工作，故A错误；

B、取走磁体，就没有磁场，振弦不能切割磁感线产生电流，电吉他将不能正常工作，故B正确；

C、根据E＝可知，增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势，故C正确；

D、磁振动过程中，磁场方向不变，但磁通量有时变大，有时变小，则线圈中的电流方向不断变化，故D正确。

故选：BCD。

13．【解答】解：左侧实际上为等离子体发电机，将在ab中形成从a到b的电流，由图乙可知，0﹣2s内磁场均匀变化，根据楞次定律可知将形成从c到d的电流，同理2﹣4s形成从d到c的电流，且电流大小不变，故0﹣2s 秒内电流同向，相互吸引，2﹣4s电流反向，相互排斥，故AC错误，BD正确。

故选：BD。

14．【解答】解：A、图示位置穿过线框的磁通量最大，故A错误；

B、电动势的最大值为：E m＝nBsω＝50××0.5×200＝500V，有效值为：E＝＝500V，故B错误；

C、变压器原线圈的电压为：U1＝500V，副线圈电压：U2＝220V，匝数比＝＝，故C正确；

D、熔断器允许通过的最大电流为10A，即原线圈中最大电流为10A，副线圈中最大电流为：，即为：

I2max＝＝×10A

灯泡的额定电流为：I＝＝＝：N＝＝＝83.33个，故D错误；

故选：C。

15．【解答】解：A、t＝0时刻的质点P向上振动，则波沿﹣x方向传播，根据图乙可知该波的周期T＝0.4s，t＝0.2s 时，质点Q刚好振动半个周期，此时Q沿y轴正方向运动，故A错误；

B、0～0.3s内，质点Q运动＝T，由于Q不是处于最大位移或平衡位置处，所以Q通过的路程s≠

m＝0.3m，由于开始Q向下振动，所以通过的路程大于0.3m，故B错误；

C、t＝0.5s＝1T时，质点P位于波峰处，质点Q不是处于最大位移，根据a＝﹣可知质点Q的加速度小于

质点P的加速度，故C正确；

D、t＝0.7s＝1T时，质点P位于波谷处，质点Q不是处于最大位移，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距

平衡位置的距离，故D正确。

故选：CD。

16．【解答】解：A、虚线表示P波的波谷、Q波的波峰，所以a点是P波的波谷、Q波的波峰相遇的点，所以a点的振幅是0．故A错误；

B、b点为a、c的中点，也是P与Q的中点，所以b点一定是振动的加强点，所以b点的振幅是2A．故B错误；

C、实线表示P波的波峰、Q波的波谷，所以c点是P波的波峰、Q波的波谷相遇的点，所以c点的振幅是0，

图示时刻质点c的位移为0．故C正确；

D、a、b、c为三个等间距的质点，由于a、c分别位于波峰与波谷处，所以b点在图示的时刻，是两列波的平衡

位置所在处；波P向右传播，由图可知，d点位于波峰与平衡位置之间，由振动与波的传播方向之间的关系可知，P波的振动方向向下；同时，Q波向左传播，d点位于平衡位置与波谷之间，由振动与波的传播方向之间的关系可知，P波的振动方向向下。综合以上可知，图示时刻质点d的振动方向沿﹣y轴。故D正确。

故选：CD。

二.填空题（12分）

17．【解答】解：①将电源、电键、变阻器、原线圈串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再

将电流计与副线圈串联成另一个回路，电路图如图所示。

②闭合电键后，滑动变阻器的滑片向右移动，电流减小，穿过线圈的磁通量减小，产生感应电流，发现灵敏电

流计的指针持续向右偏，

则当开关闭合时，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律知，感应电流的方向与闭合电键的瞬间电流方向相反，则电流表指针向左偏一下，故A正确，BCD错误。

故答案为：①如上图所示；②A。

18．【解答】解：（1）A、摆球选择质量大一些，体积小一些的球，即密度大的球，故A正确。

B、摆长等于摆线的长度加上摆球的半径，故B错误。

C、把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度（一般不超过10°），由静止释放，故C错误。

D、摆球经过最低点开始计时，30次通过最低点，则有15次全振动，可知T＝，故D错误。

本题选错误的，故选：BCD。

（2）秒表的小盘读数为60s，大盘读数为6.5s，则秒表读数为66.5s。

（3）根据T＝得，＝，用细线的长度作为摆长，图线的斜率不变，即k＝不变，则重力加速度的测量值等于真实值，根据图线与坐标轴的截距可以求出小球的半径，从而得出小球的直径。

故答案为：（1）BCD，（2）66.5，（3）等于，能。

三.计算题

19．【解答】解：（1）由图可知，波长λ＝2m，则波速：v＝＝m/s＝2m/s

振动从O传播到质点N经历的时间：t＝＝s＝2.5s

（2）因n＝＝＝2.5，所以质点N开始振动时，绳的左端已通过的路程为：

s＝2.5×4A＝2.5×4×8cm＝80cm

（3）由上可知，经2.5s波传播到N点，由波形图知各质点的起振方向向下，振幅为8cm，周期与波的周期相同即T＝1s，所以质点N的振动图象如图所示：

答：

（1）绳的左端振动经2.5s时间传播到质点N；

（2）质点N开始振动时，绳的左端已通过的路程为80cm．

（3）如果从N开始振动计时，质点N振动的位移﹣时间图线如图所示．

20．【解答】解：（1）根据法拉第电磁感应定律有：E＝＝

结合闭合电路欧姆定律有：I＝，

及电量表达式有：q＝It＝＝||，

（2）根据题意可知，MN左边的磁场方向与右边的磁场方向相同，那么总磁通量即为两种情况之和，

即为：在时刻t（t＞t0）穿过回路的总磁通量为：Φ＝Φ1+Φ2＝ktS+B0v0（t﹣t0）l；

依据法拉第电磁感应定律，那么线圈中产生总感应电动势为：E＝E1+E2＝kS+B0lv0；

根据闭合电路欧姆定律，则线圈中产生感应电流大小为：I＝＝

那么安培力大小为：F A＝B0Il＝；

最后根据平衡条件，则水平恒力大小等于安培力大小，即为：F＝；

答：（1）在t＝0到t＝t0时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值||；

（2）在时刻t（t＞t0）穿过回路的总磁通量ktS+B0v0（t﹣t0）l，金属棒所受外加水平恒力的大小。21．【解答】解：（1）全校消耗的功率P用＝NP0＝22×40×6W＝5280W，

设线路电流为I线，输电电压为U2，降压变压器原线圈电压为U3，则

，

，

线路损失功率，

所以p出＝P用+P损＝5280+144W＝5424W

（2）输电线上损失的电压为U损＝I线R线＝6×4＝24V，

升压变压器副线圈上的电压为U2＝U损+U3＝24+880V＝904V

由

得：，

升压变压器原线圈电流

，

发电机的电动势E＝I1r+U1＝24×1+226V＝250VV

（3）输电效率为η＝

答：（1）发电机的输出功率应是5424W；

（2）发电机的电动势是250V；

（3）输电效率是97.3%．

22．【解答】解：（1）金属杆CD在匀速运动中产生的感应电动势E＝Blv（l＝d）

E＝1.5 V（D点电势高）

（2）杆在导轨间的长度l与位置x关系是

l＝d＝3﹣x

对应的电阻R l为R l＝R

电流I＝

杆受的安培力F安＝BIl＝7.5﹣3.75x

根据平衡条件得F＝F安+mgsin θ

F＝12.5﹣3.75x（0≤x≤2）

画出的F﹣x图象如图所示。

（3）外力F所做的功W F等于Fx图线下所围的面积，

即W F＝×2 J＝17.5 J

而杆的重力势能增加量△E p＝mg sin θ＝10J

故全过程产生的焦耳热Q＝W F﹣△E p＝7.5 J。

答：（1）金属杆CD运动过程中产生的感应电动势为1.5V；

（2）金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式为F＝12.5﹣3.75x（0≤x≤2），在图乙中画出F﹣x关系图象如图所示；

（3）金属杆CD从MN处运动到P点的全过程产生的焦耳热为7.5J。