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2025-2026学年江苏省徐州三中等校高二（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共11小题，共44分。
1.闭合电路的部分电路在磁场中的运动情况如图，能产生感应电流的是( )
A. B. C. D.
2.两位同学在赤道附近做如图所示的摇绳发电实验，把一条长约的电线两端与灵敏电流计连接形成闭合电路，迅速匀速摇动电线，以下说法正确的是( )
A. 摇绳的两位同学沿东西方向站立时电流较大，且是交变电流
B. 摇绳的两位同学沿东西方向站立时电流较大，且是直流电
C. 摇绳的两位同学沿南北方向站立时电流较大，且是直流电
D. 摇绳的两位同学沿南北方向站立时电流较大，且是交变电流
3.如图，有一铜盘轻轻拨动后会绕转轴自由转动，如果转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘的边缘，但不与铜盘接触。下列说法正确的是( )
A. 铜盘匀速转动
B. 铜盘中会产生涡流
C. 铜盘由无数个同心圆环构成，不会发生电磁感应现象
D. 上下交换磁极，铜盘会转得越来越快
4.如图为通过定值电阻的电流时间图像，则该电流( )
A. 是一种直流电
B. 周期为
C. 有效值约为
D. 一个周期内通过定值电阻的电荷量为
5.如图所示，螺线管采用双线绕法．条形磁铁从上方插入的过程，关于电阻上产生的感应电电流说法正确的是( )
A. 感应电流的方向流向
B. 感应电流的方向流向
C. 没有感应电流产生
D. 有感应电流产生，但方向无法确定
6.如图所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图所示。已知线框内阻为，外接灯泡的电阻为，则( )
A. 线圈在图示位置时，线圈磁通量变化率为
B. 电路中的电流方向每秒改变次
C. 时刻，线圈处于中性面
D. 电动势的瞬时值表达式为
7.如图所示，原线圈输入稳定交流电压，开关处于断开状态。某时刻灯泡稍微暗了一些，则原因可能是( )
A. 输入电压增大 B. 开关闭合 C. 电阻发生短路 D. 电流表发生断路
8.如图，、是测量高压交流电的两种互感器均视为理想变压器，假设、都接在交流高压输电线的前端，原、副线圈的匝数之比为，原、副线圈的匝数之比为，电表的示数与电表的示数乘积为，则下列说法正确的是( )
A. 是电压互感器，且为升压变压器
B. 是电流互感器，且为降压变压器
C. 若的示数为，则交流高压输电线的输送电流为
D. 交流高压输电线的输送功率为
9.图中、、为三个相同的灯泡，为二极管，为定值电阻，为自感系数很大且可自由伸缩的弹簧线圈，其直流电阻和电源内阻均忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 闭合开关后，立刻亮起，再逐渐变暗
B. 电路稳定后，断开开关的瞬间，中的电流方向与原来相反
C. 电路稳定后，断开开关的瞬间，将看到弹簧线圈突然变短
D. 电路稳定后，断开开关的瞬间，立即熄灭，闪亮一下后逐渐熄灭
10.如图，在光滑绝缘水平面上，三条相互平行、间距为的虚线间存在图示方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为，一直角三角形导体框放在水平面上，边与虚线平行，边长度为，刚开始导体框的点刚好在最左侧的虚线上。现给导体框施加一水平向右的外力，使导体框向右做匀速直线运动。关于运动过程中产生的感应电流的大小、外力的大小随位移的变化规律正确的是( )
A. B.
C. D.
11.如图所示，导体棒横放在形金属框架上，框架固定在绝缘水平面上，整个装置处于竖直向上的磁场中，磁感应强度随时间变化。现垂直于棒施加水平外力，使棒从静止开始无摩擦地运动。某时刻撤去外力并记为时刻，棒保持此时刻速度继续向右匀速运动，并与金属框接触良好，回路中无感应电流。则图线可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、实验题：本大题共1小题，共15分。
12.某中学科学小组用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。
下列仪器中需要的是______。填写字母
下列说法正确的是______选填字母代号。
A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.研究副线圈匝数对副线圈电压影响，应保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈匝数
C.测量电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
D.变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
实验时，某同学听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，他做出如下猜想，正确的是______。
A.“嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音
B.“嗡嗡”声是由于铁芯中存在过大的涡流而发出的
C.交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声
D.若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，也能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验
该同学将原线圈接一学生电源的交流电压输出端，并使用交流电压表分别测量原、副线圈两端的电压，得到的实验数据如表所示。
实验序号 原线圈匝数 副线圈匝数 原线圈电压 副线圈电压
根据实验数据，得到的结论为：______。
该同学利用问中第组数据时的副线圈给一标有“，”字样的小灯泡供电，发现小灯泡并没有被烧坏。测量此时小灯泡两端的电压约为，并不是，其原因主要是______。
三、计算题：本大题共4小题，共41分。
13.如图甲所示为边长、匝数，阻值的正方形线框，两端与阻值的定值电阻以及电流表相连接，正方形线框内存在半径的圆形磁场，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，规定垂直纸面向里的方向为正，电流表和导线的电阻不计，回答以下问题：
感应电动势的大小；
的时间内流过定值电阻的电荷量。
14.如图所示，在磁感应强度的水平匀强磁场中，有一边长为，匝数匝，总电阻的正方形线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动，转速，有一电阻，通过电刷与两滑环接触，两端接有一理想交流电压表，求：
线圈转到图示位置时电压表的示数；
在分钟内外力驱动线圈转动所做的功。
15.某工厂购买了发电机、升压变压器及降压变压器各一台。如图，发电机内阻为，升压变压器匝数比为：，降压变压器匝数比：，输电线总电阻。工厂共个车间，每个车间有“，”灯盏，若保证全部电灯正常发光，则：
发电机输出功率多大？
发电机电动势多大？
输电的效率是多少？
16.两根平行等长金属导轨弯折成正对的“”形固定在水平面上。水平段、光滑，竖直段、粗糙，导轨间距，空间存在竖直向上、磁感应强度的匀强磁场。质量、电阻、长度也为的金属棒放在水平导轨上，竖直段、外侧有一根与完全相同的金属棒，、始终与导轨垂直。给以向左的初速度，同时由静止释放。与竖直导轨间动摩擦因数最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两棒始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，取。求：
初始时，受到的摩擦力大小；
刚要开始运动时，向左移动的位移；
刚要开始运动时，已经通过的电荷量和产生的焦耳热。
答案解析
1.【答案】
【解析】解：感应电流的产生条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。
、磁场方向与导体棒运动方向所在平面平行，没有做切割磁感应线运动，不产生感应电流，故ABD错误；
C、磁感线垂直纸面向外，导体斜向上运动，做切割磁感应线运动，能产生感应电流，故C正确。
故选：。
判断产生感应电流的条件应注意的问题：
磁通量有变化，但回路没闭合，不产生感应电流。
闭合回路切割磁感线，但磁通量没变化，不产生感应电流。
初、末位置磁通量相同，但过程中闭合回路磁通量有变化，产生感应电流。
线圈有正、反两面，磁感线穿过的方向不同，磁通量不同，产生感应电流。
感应电流产生的条件细分有两点：一是电路要闭合；二是穿过电路的磁通量发生变化，即穿过闭合电路的磁感线的条数发生变化。
2.【答案】
【解析】解：摇绳过程中，向下切割和向上切割磁感线交替进行，由右手定则可知，电流方向交替改变，
由于地磁场由南极指向北极，因此摇绳的两位同学沿东西方向站立时电流较大，故A正确，BCD错误。
故选：。
球的周围存在磁场，且磁感线的方向是从地理的南极指向地理的北极，当两个同学在迅速摇动电线时，总有一部分导线做切割磁感线运动，电路中就产生了感应电流，根据绳子转动方向与地磁场方向的关系，结合右手定则判断感应电流的方向。
本题要建立物理模型，与线圈在磁场中转动切割相似，要知道地磁场的分布情况，能熟练运用电磁感应的规律解题。
3.【答案】
【解析】解：、安培力做负功，铜盘做减速转动，故A错误；
B、导体在磁场中转动切割磁感线，产生感应电流，形成涡流，故B正确；
C、会发生电磁感应，正是因此才产生涡流，故C错误；
D、磁极交换只会改变涡流和安培力方向，依然是阻碍转动，铜盘仍会减速，故D错误。
故选：。
转动铜盘时，导致铜盘切割磁感线，从而产生感应电流，出现安培力，由楞次定律可知，产生安培力导致铜盘转动受到阻碍，据此分析即可。
本题考查楞次定律、法拉第电磁感应定律，知道感应电流的磁通量总阻碍引起感应电流的磁场变化，知道电磁阻尼的应用。
4.【答案】
【解析】解：根据图像分析可知，电流的大小和方向均随时间呈周期性变化。
、由于图像中电流出现负值，表明电流方向发生了改变，因此该电流属于交变电流；图像每经过重复一次，故其周期，故AB错误；
C、根据有效值的定义，交流电在一个周期内产生的热量应等于直流电在相同时间内产生的热量，即；取一个周期，代入数据有，解得：，故C正确；
D、一个周期内通过定值电阻的电荷量，等于图线与时间轴所围面积的代数和，由图像的对称性可知，故D错误。
故选：。
定值电阻的电流随时间变化的图像，需要根据图像特征分析电流的性质。首先观察电流方向是否随时间变化，若图像出现负值则表明电流方向周期性改变，属于交变电流，其周期可从图像中重复变化的时间间隔确定。有效值的计算需依据焦耳热等效原理，将周期内各段恒定电流产生的热量求和，再等效为直流电的热效应进行求解。电荷量则需计算电流图线与时间轴所围面积的代数和，注意正负电流的贡献可能相互抵消。
本题以非正弦式交变电流的图像为载体，综合考查了交变电流的基本概念、周期、有效值以及电荷量的计算。题目计算量适中，难度中等偏上，重点检验学生对有效值定义和电荷量计算方法的深刻理解与灵活应用能力。解答本题需要学生准确从图像中提取周期、各时段电流大小等信息，并严格依据有效值的“热效应等效”定义进行分段计算，同时需注意电荷量是图像与横轴所围面积的代数和。题目巧妙地将对称性与非正弦波形结合，有效区分了学生对概念是机械记忆还是本质掌握，能较好地锻炼其分析图像和逻辑推理的综合能力。
5.【答案】
【解析】解：穿过采用双线绕法的通电线圈，相邻并行的导线中电流方向相反，根据安培定则可知，它们产生的电动势方向相反，在空中同一点磁场抵消，则对线圈来说，磁通量为零，则不会产生感应电流，故C正确，ABD错误；
故选：．
根据安培定则判断双线绕法的通电线圈产生的磁场方向关系，分析线圈磁通量的变化，再判断是否有感应电流．
本题中线圈采用双线并行绕法是消除自感的一种方式．可用安培定则加深理解．基础题．
6.【答案】
【解析】解：由图像可得，该交流电的周期，电动势最大值。
、根据图像及左侧原理图分析，时线圈平面与磁感线平行，感应电动势达到峰值，依据法拉第电磁感应定律，此时线圈磁通量的变化率最大；该位置与中性面垂直，故AC错误；
B、该交流电的频率，由于交流电每周期内电流方向改变次，解得每秒钟电流方向改变的次数次，故B正确；
D、该交流电的角速度，因时电动势为最大值，其瞬时值表达式应为，故D错误。
故选：。
已知电动势随时间变化的图像以及内外电阻。需要明确线圈在不同位置的磁通量变化率、电流方向变化频率、初始时刻线圈位置以及瞬时值表达式。分析的关键在于从图像中提取周期与最大值，判断初始时刻对应的电动势状态，从而确定线圈与中性面的关系以及磁通量变化率的大小。根据交流电频率与电流方向变化次数的关系可判断方向改变频率，结合初始条件确定瞬时值表达式应为余弦形式。
本题通过交变电流的图像与线框转动模型结合，考查了交流电的产生原理、图像信息提取以及相关物理量的计算。题目要求学生从图像中准确获取周期、峰值等关键参数，并灵活运用频率与周期关系、中性面概念、感应电动势的瞬时表达式等知识进行综合判断。计算量适中，难度中等，重点检验学生对交变电流基本规律的理解深度和图像分析能力，同时涉及对磁通量变化率与感应电动势瞬时关系的辨析。选项B和的设置需学生注意计时起点与函数形式的对应关系，以及电流方向变化频率的计算，这是本题的易错之处。
7.【答案】
【解析】解：、如果输入电压变大，则变大，根据，可知两端电压变大，灯泡变亮，故A错误；
B、若闭合，则并联电阻变小，副线圈总电阻变小，副线圈电流变大，则根据可知两端电压变小，灯泡变暗，故B正确；
C、若电阻发生短路则，两端电压变大，灯泡变亮，故C错误；
D、电流表发生断路，则原线圈电流为零，副线圈电流为零；灯泡应熄灭，故D错误。
故选：。
变大，则变大，根据欧姆定律可知灯泡两端电压变大；闭合，总电阻减小，再判断灯泡两端电压；短路时电阻为；断路时无电流。
通过变压器考查动态电路分析，关键掌握副线圈电压由原线圈电压和匝数比决定，电路并联电阻后，总电阻会减小。
8.【答案】
【解析】解：、电流表需要串联在电路中测量电流，电压表需要并联到电路中测量电压。串联在高压电线上用于测量电流，属于电流互感器，其原线圈电流大于副线圈电流，根据变压器电流与匝数关系可知，原线圈匝数小于副线圈匝数，因此变压器为升压变压器；并联在高压电线上用于测量电压，属于电压互感器，其原线圈电压大于副线圈电压，因此变压器为降压变压器，故AB错误；
C、若的示数为，根据变压器变流比可得，解得输送电流为，故C错误；
D、设的示数为，根据变压器的变压比可得，解得输送电压为，则交流高压输电线的输送功率为，故D正确。
故选：。
两种互感器测量高压交流电，需要明确和在电路中的连接方式以判断类型。串联在输电线中用于测电流，属于电流互感器，其原副线圈匝数比决定电流变换关系；并联在输电线两端用于测电压，属于电压互感器，其匝数比决定电压变换关系。已知两电表示数乘积为，需利用理想变压器的变流比和变压比公式，将电表示数分别与高压输电线的电流和电压关联，最终推导输送功率的表达式。分析时需注意电流互感器原线圈匝数少、副线圈匝数多为升压变压器，电压互感器则相反，结合匝数比的具体形式判断各选项正误。
本题以高压输电线路中的互感器为背景，综合考查理想变压器的原理与应用。题目巧妙地将电流互感器与电压互感器的实际接线方式、匝数比关系以及电表读数含义融为一体，具有较强的实践性和综合性。解答本题需要学生准确识别两种互感器的结构特征，明晰串联测电流、并联测电压的实质，并熟练运用变压器的电流与电压变比公式。计算量适中，但易错点在于对题干中“”与“”两种匝数比表述的理解，以及将电表示数乘积与输送功率建立联系时的逻辑推理。题目通过设置乘积为这一条件，有效考查了学生信息整合与公式推导的能力，对物理建模和实际应用能力提出了较高要求。
9.【答案】
【解析】解：、闭合开关时，二极管正向导通电流方向与箭头一致，从右向左，因此所在支路立即导通，立刻亮起。电路稳定后，的电流由电源电压和灯泡电阻决定，保持恒定，故亮度不会逐渐变暗，故A错误；
B、电路稳定后，断开开关的瞬间，通过线圈的电流减小，根据楞次定律，这时会出现感应电动势，产生感应电动势线圈可以看作一个电源，它能向外供电，其电流方向与原来通过线圈的电流方向相同，故A中的电流方向与原来相同，故B错误；
C、稳定时，线圈中电流方向不变，各匝线圈为同向电流，相互吸引，线圈处于收缩状态，断开开关瞬间，线圈电流大小不会突变自感维持电流，因此线圈各匝间的吸引力不会突变，线圈长度不会突然变短，故C错误；
D、电路稳定后，断开开关的瞬间，因为二极管具有单向导电性，自感电流不能通过二极管，所以立即熄灭；电路稳定时，所在支路的电流大于所在支路的电流当断开开关的瞬间，、、线圈和定值电阻组成回路，线圈可以看作一个电源，向外供电，大于，故A闪亮一下后逐渐熄灭，故D正确。
故选：。
闭合开关时，分析自感线圈、二极管和电阻支路的电流变化；断开开关时，结合自感线圈的电流方向、二极管的单向导电性，分析灯泡和弹簧线圈的变化，逐一判断选项。
本题结合自感现象、二极管特性与动态电路分析，有效考查学生对电磁暂态过程的理解和应用能力。
10.【答案】
【解析】解：、在阶段，回路中的感应电流为，该电流随位移线性增大，当时达到；在阶段，导体框同时跨越两个磁场区域，根据法拉第电磁感应定律可得，电流应从开始线性增大至；图中该阶段电流随位移增加而减小，故A正确，B错误；
、导体框在水平面上做匀速运动，外力与安培力平衡，即；由于各阶段有效切割长度与位移呈线性关系，因此外力应与呈二次函数关系，其图像应为曲线而非直线，故CD错误。
故选：。
明确导体框在三个不同位移区间内的有效切割长度变化，结合法拉第电磁感应定律确定感应电动势与位移的线性关系，进而由闭合电路欧姆定律得到感应电流的变化；
外力需与安培力平衡，而安培力表达式中的有效长度平方导致外力与位移呈二次函数关系。
题目通过三角形导体框的特殊几何形状，结合三条平行磁场区域的分布，构建了一个较为复杂的物理情景，对学生的空间想象能力、分段建模能力和函数关系分析能力提出了较高要求。解答本题需要准确判断导体框在不同位移区间内有效切割长度与磁通量变化的关系，进而推导感应电动势、电流、安培力随位移变化的函数形式，并区分线性与二次函数关系。题目计算量适中，但思维链条较长，能有效锻炼学生综合运用电磁感应规律处理实际问题的能力。
11.【答案】
【解析】【分析】
回路中无感应电流，，根据磁通量定义列式，整理解析式，分析图像。
本题解题关键是分析出回路中无感应电流，闭合回路的磁通量不发生变化。
【解答】
要使回路中无感应电流，则闭合回路的磁通量不发生变化，即
设初始磁感应强度为，初始杆距边的距离为，轨道宽度为
则
化简得
所以是一条不过原点的倾斜向上的直线。
故A正确，BCD错误。
故选：。
12.【答案】 在误差允许的范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比 副线圈有电阻，副线圈电阻的分压作用使得小灯泡两端的电压
测量值小于副线圈两端电压
【解析】解：变压器的工作原理是互感现象，不能对直流电进行变压，因此实验中应选择能提供交流电压的学生电源而不是干电池，故A错误，C正确；
B.变压器的原理是互感现象的应用，是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化，所以不需要外界的磁场，故B错误；
D.本实验需要测量副线圈两端的电压，需要多用电表的交流电压挡，故D正确。
故选：。
为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；
B.要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，进而测得副线圈电压，找出相应关系，故B正确；
C.为了保护电表，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故C正确；
D.变压器的工作原理是电磁感应现象，即不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到传递磁场能的作用，不是铁芯导电来传输电能，故D错误。
故选：；
线圈中交变电流产生的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发出“嗡嗡”声，故AB错误，C正确；
D.根据上述，若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，但是由于此时没有铁芯，会导致漏磁太多，穿过副线圈的磁通量比穿过原线圈的磁通量小得多，因此不能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，故D错误。
故选：。
第一阻数据的原、副线圈的匝数比为：，电压比约为：；第二阻数据的原、副线圈的匝数比为：，电压比约为：；第三阻数据的原、副线圈的匝数比为：，电压比约为：；根据表中实验数据可知：在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比。
副线圈与灯泡组成串联电路，由于副线圈有电阻，副线圈电阻有内电压，由于副线圈的分压作用，导致灯泡两端电压约为而不是。
故答案为：；；；在误差允许的范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比；副线圈有电阻，副线圈电阻的分压作用使得小灯泡两端的电压测量值小于副线圈两端电压。
根据实验原理与实验器材分析答题；
根据实验注意事项分析答题；
根据变压器的结构根据实验现象分析答题；
分析表格中的实验数据得出结论；
根据电路结构结合实验现象分析答题。
本题主要考查了探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验，掌握基础知识、理解实验原理是解题的前提，分析实验数据，根据实验数据分析即可解题。
13.【答案】感应电动势的大小为 的时间内流过定值电阻的电荷量为
【解析】解：由楞次定律可得感应电动势大小为，解得：。
回路中的感应电流为，解得：。在时间内通过定值电阻的电荷量，解得：。
答：感应电动势的大小为。
的时间内流过定值电阻的电荷量为。
明确题目中磁场变化产生感应电动势。线框内圆形磁场面积恒定，磁感应强度随时间均匀变化，依据法拉第电磁感应定律，感应电动势大小由磁通量变化率决定，需计算匝数、磁感应强度变化率与有效磁场面积的乘积。
感应电动势已知，结合闭合电路欧姆定律，由线框电阻与定值电阻串联得到回路总电流。电荷量由电流对时间积分获得，由于内电流恒定，可直接利用电流与时间的乘积计算通过定值电阻的电荷量。
本题是一道典型的电磁感应综合计算题，主要考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律以及电流定义式的综合应用。题目难度中等，计算量适中，重点在于对图像信息的提取与公式的准确代入。学生需要从乙图中正确分析出磁感应强度的变化率，并准确计算圆形磁场的有效面积。本题有效考查了学生对电磁感应基本规律的掌握程度、从图像中提取关键物理量的能力以及进行代数运算的细致性。在解题过程中，需注意感应电动势公式中面积是磁场变化的有效面积，即圆形区域的面积，而非线框面积，这是本题的一个关键点。
14.【答案】电压表的示数为 分钟内外力驱动线圈转动所做的功为
【解析】解：根据角速度定义式，得，解得：。根据交变电流的电压公式得。电压表示数为有效值，电动势有效值，解得：，电压表示数，解得：。
在分钟内外力驱动线圈转动所做的功，解得：。
答：电压表的示数为。
分钟内外力驱动线圈转动所做的功为。
线圈在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流。图示位置为中性面，此时感应电动势瞬时值为零，但电压表测量的是电阻两端电压的有效值。因此需要先根据转速计算角速度，进而确定感应电动势的最大值，再结合闭合电路欧姆定律求出两端电压的有效值。
外力驱动线圈转动所做的功等于电路消耗的总电能。由于线圈电阻和电阻均会发热，因此外力做功的功率等于整个回路的总电功率。计算时需利用电动势的有效值、总电阻以及时间，通过焦耳定律的推广形式求解总电能。
本题综合考查了交流电的产生、描述及能量转化问题，涉及法拉第电磁感应定律、峰值与有效值的计算、闭合电路欧姆定律以及功能关系。题目计算量适中，属于中等难度，对学生的物理建模能力、公式灵活应用能力及综合分析能力均有较好的锻炼。解答时需准确推导线圈转动角速度，计算感应电动势峰值与有效值，并正确区分路端电压与电动势的关系。在能量转化部分，需理解外力做功全部转化为整个电路中的焦耳热，体现了能量守恒思想在交流电路中的具体应用。
15.【答案】发电机输出功率为 发电机电动势为 输电的效率为
【解析】解：根据题意，所有灯都正常工作的总功率为，用电器都正常工作时的总电流为，解得：。
两个变压器之间输电线上的电流为，解得：。
故输电线上损耗的电功率，解得：。
升压变压器的输出功率为，解得：。
而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率，解得：。
降压变压器上的输入电压，解得：。
输电线上的电压损失为，解得：。
因此升压变压器的输出电压为，解得：。
升压变压器的输入电压为，解得：。
升压变压器的输入电流为，解得：。
发电机的电动势，解得：。
输电的效率，解得：。
答：发电机输出功率为。
发电机电动势为。
输电的效率为。
确定负载总功率，所有电灯正常发光则负载电压与功率均已知，可求降压变压器副边电流。根据降压变压器匝数比关系，由副边电流推算原边电流即输电线电流。计算输电线功率损耗，加上负载总功率即为升压变压器输出功率，发电机输出功率等于升压变压器输入功率。
由负载电压与降压变压器匝数比推算其原边电压。结合输电线电流与电阻计算输电线电压损失，该电压与降压变压器原边电压之和即为升压变压器输出电压。利用升压变压器匝数比反推其输入电压。由输电线电流与匝数比关系求升压变压器输入电流即发电机输出电流。最后根据发电机输出功率、内阻及输出电压，应用闭合电路欧姆定律求电动势。
输电效率是有用功率与总输出功率之比。有用功率为所有电灯正常发光的总功率，总输出功率为发电机输出功率。计算两者比值即可。
本题综合考查了远距离输电模型，涉及理想变压器原理、电功率计算、闭合电路欧姆定律以及输电效率等多个知识点。题目计算量适中，难度中等偏上，需要学生清晰梳理发电机、升压变压器、输电线和降压变压器之间的功率、电压、电流的传递与损耗关系。解题关键在于逆向推导，即从用户端的正常工作状态出发，逐步回推至发电机端，并准确应用变压器变比关系与电路中的电压、功率分配。本题能有效锻炼学生的系统分析能力和逻辑推理能力，对建立完整的远距离输电物理图景有良好帮助。
16.【答案】初始时，受到的摩擦力大小为 刚要开始运动时，向左移动的位移为 刚要开始运动时，已经通过的电荷量为，产生的焦耳热为
【解析】解：初始时，根据法拉第电磁感应定律，有
解得
根据欧姆定律，有
解得
受力分析，金属棒与导轨间的弹力，满足
解得
金属棒与导轨间的最大静摩擦力，满足
解得
在竖直方向上，有
则金属棒受到的摩擦力大小
设刚要开始运动时，棒的速度为，则必有
解得
从开始到棒刚要开始运动过程中，根据动量定理，以的方向为正方向，有
其中
则有
即
联立解得
通过的电荷量
回路产生的总的焦耳热
解得
的焦耳热
答：初始时，受到的摩擦力大小为；
刚要开始运动时，向左移动的位移为；
刚要开始运动时，已经通过的电荷量为，产生的焦耳热为。
先由的初速度求出初始感应电动势与回路电流，确定所受水平方向安培力；分析竖直方向受力平衡，静摩擦力与重力大小相等，进而得到摩擦力大小；
对应用动量定理，将安培力的冲量转化为电荷量相关形式；结合电磁感应中电荷量与磁通量变化、位移的关系，联立求解向左移动的位移；
根据电荷量表达式求出刚要开始运动时，已经通过的电荷量，结合动能定理和热量的分配求产生的焦耳热。
本题以弯折导轨与双金属棒为物理模型，融合电磁感应、受力平衡、临界条件与动量定理等核心规律，情境复杂且逻辑链清晰，侧重考查学生的受力分析、临界判断和多过程综合分析能力。
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