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精选习题教科版（2019）选择性必修第二册新题型专练二探究性试卷

一、实验题

(★★★)1.某型号磁力锁的工作原理如图甲所示，其主要部分由电磁铁电路和金属应变片电路组成，金属应变片所接电路如图乙所示；电磁铁线圈两端电压U与衔铁所受磁力大小F的关系如图丙所示。弹性梁左端固定在墙壁上，右端连接有衔铁，并随着磁铁的吸合而上下运动；金属应变片粘贴在弹性梁的上表面，其电阻值会因其形状变化而发生改变，为理想电压表。

（1）若要减小电磁铁与衔铁间的磁力，滑动变阻器的滑片P应向________端移动（选填“c”或“d”）。

（2）线圈通电吸引衔铁下移时，应变片变长，电压表的读数将________。（填“增大”“减小”或“不变”）

（3）线圈在通电吸合衔铁后，用600N的拉力才能将衔铁与电磁铁分开，则此时电磁铁的工作电压为________V。

（4）已知甲图中电磁铁线圈的直流电阻为20Ω，滑动变阻器的最大阻值为180Ω，电源E的电动势为12.0V，滑动变阻器的滑片P移到c端时电压表示数为11.8V，则电源E的内阻为________Ω（结果保留一位有效数字）

二、解答题

(★★★★)2.如图1所示某种风力发电装置，如图2所示为简化原理图，两线圈与磁铁共轴，薄膜以原点O建立竖直向上x轴，线圈与磁铁相距均为，当风力作用时薄膜带动磁铁在竖直方向上下振动时，振动的最高点与最低点到O的距离均为A。已知线圈的匝数为n、横截面积为S；磁铁中轴线上各点磁感应强度B的大小与该点到磁铁中心距离x的关系如图3所示，图中、、为已知量，忽略线圈的长度，线圈内各处磁感应强度的竖直分量近似等于线圈中心位置的磁感应强度大小。负载电阻R的e端与上线圈的a端连接，f端与下线圈的某端连接，使两线圈作为电源处于串联状态。不计线圈电阻和自感互感的影响，重力加速度为g。

（1）上线圈的b端应与下线圈的哪一端连接？（选“c端”或“d端”）

（2）若磁铁从O点向上运动到最高处所用的时间为，则向上运动过程中上线圈产生的平均电动势多大？

（3）在磁铁从O点向上运动到最高处的过程中，求通过电阻R的电荷量；

（4）图3中随磁感应强度B的变化关系式为（其中k为未知常数），当磁铁以速率经平衡位置向上运动时，求此时负载电阻R的电功率。（若a远大于b则可认为）