1 . 海浪发电装置的俯视图可简化为图甲所示：圆柱体磁芯N极和外壳S极间形成均匀辐射状的磁场，它们可随着海浪上下浮动；磁芯与外壳的间隙中固定有环面水平的环形线圈，线圈半径为d、匝数为n、总电阻为r。当磁体随海浪上下浮动时，线圈切割磁感线，就会产生感应电动势对外供电。已知线圈所在处磁感应强度的大小恒为B，将线圈与阻值为R的电阻组成闭合回路，则当磁体的速度v随t按图乙的规律变化时，求：
（1）线圈中的最大感应电动势E_m；
（2）线圈所受的最大安培力F_m；
（3）内通过线圈的电荷量。

2 . 实验装置如图2.21所示，线圈的两端与电压表相连。将强磁体从玻璃管上端由静止下落，穿过线圈。分别使线圈距离上管口20cm、30cm、40cm和50cm，观察到的现象：增加线圈与磁体的距离时，电压表的示数越大；增加线圈的匝数，电压表的示数越大。这些现象说明了什么？

3 . 三、电吉他是现代科学技术的产物，从外型到音响都与传统的吉他有着明显的差别。琴体使用新硬木制成，配有音量、音高调节器（琴钮）以及颤音结构（摇杆）等装置。配合效果器的使用，电吉他有很强的表现力，在现代音乐中有很重要的位置。现在多用于歌曲伴奏。
1．小明在课外活动中制作了如图所示的“电子发声装置”：在一块木板两端固定两颗螺丝钉，将一根张紧的铜丝缠绕在两颗螺丝钉之间，扩音器通过导线与两螺丝钉连接，铜丝旁边放置一块磁铁，用手指拨动铜丝，扩音器上就发出了声音。
   
（1）根据上述信息，下列说法正确的是_____。
A．铜丝振动引起空气振动而发出声音
B．振动的铜丝切割磁感线产生直流电流
C．该发声装置将电能转化为机械能
D．这装置的原理与发电机原理相同
（2）上题的“电子发声装置”可简化成右图的电路模型：左端接有电阻R的平行光滑金属导轨水平放置，固定在竖直向上的匀强磁场中，一导体杆与两导轨良好接触，在外力作用下沿导轨方向做周期为1s的简谐运动。图中O位置对应平衡位置，C、D两位置对应简谐运动的左、右最大位移处。两导轨电阻不计____。
   
A．每经过1s，流过电阻R的电流反向一次
B．杆在C位置时，电阻R的发热功率最大
C．杆由C到O的运动过程中，流过电阻R的电流由b→a
D．杆由C到D的运动过程中，流过电阻R的电流一直变大
2．电吉他的拾音器的原理图（如图所示）。电吉他琴身上装有线圈，被磁化的琴弦振动时，会使线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电流，经信号放大器放大后传到扬声器。当图中琴弦向右靠近线圈时，线圈受到___________的磁场力（选填“向右”、“向左”）；若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则对应感应电流的变化为_______。

      
A．   B．C．   D．   
3．小明查到有些电子发声装置采用金属琴弦，琴弦的制造材料、导电性能会影响装置的音色。所以他取下一根琴弦，想测量其电阻率，实验过程如下：
   
a．测得金属琴弦截面的直径为d；
b．将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与琴弦接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间左右移动；
c．将丙调节至某位置，测量丙和乙之间的距离L；
d．闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，使电流表示数为I₀，读出相应的电压表示数U，断开开关S；
e．改变丙的位置，重复步骤c、d，测量多组L和U，作出U-L图像所示，得到直线的斜率k。
回答下列问题：
（1）测量金属丝的直径时应选用___________（选填：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器）；
（2）写出电阻率的表达式ρ = ___________（用题干中的字母表示表示）；
（3）重复c、d步骤时，调节电阻箱R，是否要求电流表示数为I₀_______？为什么______？

4 . 四、电池
电池是能将化学能转化成电能的装置。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。电池也有寿命，例如：储存寿命指从电池制成到开始使用之间允许存放的最长时间，以年为单位。包括储存期和使用期在内的总期限称电池的有效期。常用电池的种类很多，通常可分为一次性电池和可充电电池。一次性电池有：碱性干电池1.5V容量2800mAh（以5号电池为例），工作温度-40℃~60℃，有效期3年。可充电电池：锂电池，平常说的锂电池一般是指锂离子电池。单体电压高3.3~4.2V，能量密度高通常为150~200Wh/kg，循环寿命长大于500次，工作温度-20℃~60℃。
1．电池选购和使用，下列哪些建议是需要考虑的（　　）

A．优先选购有“国家免检”、“中国名牌”标志的电池产品和地方名牌电池产品，这些产品质量有保障。

B．根据电器的要求，选择适用的电池类型和规格尺寸，并根据电器耗电的大小和特点，购买适合电器的电池。

C．注意查看电池的包装，应选购包装精致完整的，生产日期和保质期不需要考虑。

D．注意查看电池的外观，有漏液迹象的电池不影响使用。

E．由于电池中的汞对环境有害，为了保护环境，在购买时应尽量选用商标上标有“无汞”字样的电池。

F．一般体积较小的废旧电池不属于可回收垃圾，可以丢弃在干垃圾箱内。

2．（1）用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，则电能转化为化学能的功率为_______，充电器的充电效率为_______。
   
（2）在家中给电池充电时，电力公司是根据下列哪一项收取电费的_______ 。
A.电压       B.电流       C.能量       D.功率
3．充电宝，又称为移动电源，是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，可以随时随地给手机等数码设备充电或待机供电。我国民航总局关于民航旅客携带“充电宝”乘机规定和小兰同学的移动电源的铭牌分别如图（a）、（b）所示，可判断此“充电宝”在输入过程中的最大功率为_______W，小兰_______（选填“能”或“不能”）将它随身携带乘机。
   
4．电动车所需能量由它所携带的蓄电池供给。如图所示为某类电动车与汽油车性能的比较。通常车用电动机的质量是汽油发动机的4倍或5倍。为促进电动车的推广使用，在技术上主要应对电动车的__________、电动机等部件加以改进。给电动车蓄电池充电的能量实际上来自于发电站。一般发电站燃烧燃料所释放出来的能量仅30%转化为电能，在向用户输送及充电过程中又损失了20%，这意味着使用电动车时能量转化的总效率约为________%。
   
5．如图为某手机无线充电情景。充电的主要部件为两个线圈，分别安装在手机和无线充电器内部，其工作原理是：________________________________。
   

5 . 交流发电机可分为“旋转电枢式”和“旋转磁极式”两种。通过旋转，使线圈磁通量发生变化，磁通量的变化规律决定了该线圈产生的感应电动势的规律。
（1）如图为旋转电枢式发电机的示意图。两磁极间的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B。线圈ABCD的面积为S，匝数为N（图中只画出了其中的一匝线圈），线圈的总电阻为r。线圈绕轴OOʹ匀速转动，角速度为ω。线圈通过滑环和电刷与外电路阻值为R的定值电阻连接。
a.从图示位置开始计时，写出线圈中电流瞬时值的表达式；
b. 求线圈转动过程中电阻R的发热功率。
（2）旋转电枢式发电机的线圈必须经过裸露的滑环和电刷来保持与外电路的连接，电压高时可能发生火花放电，因此发电站常采用“旋转磁极式”发电机。若（1）问中线圈和外电路不变，通过旋转磁极的方式，使线圈的磁通量随时间发生变化，规律为，式中Φ₀为线圈的磁通量的最大值，T为线圈磁通量变化的周期。
a.写出线圈的电动势随时间变化的规律；
b. 线圈磁通量从零增至最大的过程，求通过电阻R的电荷量q。
   

6 . 新型电动汽车在刹车时，可以用发电机来回收能量。假设此发电机原理可抽象为如图所示，两磁极之间的磁场可近似为均匀磁场，磁感应强度大小为B。 绕有n匝导线的线圈为长方形，长、宽分别为a和b，整个线圈都处于磁场中。线圈转轴为两条短边的三分点连线（如图所示），线圈外接有阻值为R的纯电阻负载。忽略线圈电阻，假设电动汽车刹车时受到的地面摩擦力等阻力与发电机线圈转动导致的阻力相比可以忽略，即刹车时失去的动能全部用来发电，电动汽车质量为M。
（1）初始时刻线圈平面与磁场垂直，若线圈转动角速度恒为ω，求电路开路时线圈两端电压随时间的变化；
（2）线圈和电阻回路闭合后，电动汽车在水平面上以某初始速度开始刹车。假设在另一种刹车模式下，刹车开始时线圈平面刚好与磁场垂直，且发电机线圈转动第一圈时角速度为，之后每转动一圈角速度的值为前一圈角速度的一半。若在发电机转完第N圈，且未转完第圈时，电动汽车刹停。求电动汽车初速度的范围。
   

7 . 如图甲所示为工业或医学上用到的电子感应加速器的核心部分侧视图；图乙为真空室俯视图，当图甲中线圈通以变化的电流时，将在真空室所在空间产生变化的磁场，变化的磁场将产生涡旋电场，涡旋电场的方向与感应电流方向的判断方法完全相同。其电场线是一系列以图乙O点为圆心的平行于纸面的同心圆。满足一定条件时，电子枪发射的电子在涡旋电场力的作用下被加速，同时在磁场力作用下绕O点做圆周运动。现建立如图丙所示模型研究电子感应加速器的工作原理：半径为r的光滑绝缘圆管（内外半径之差可忽略）固定在光滑绝缘水平桌面（纸面）内，圆管所包围圆形区域的平均磁感应强度（即磁通量与面积之比）（k为正的常数），方向垂直于纸面向外。质量为m、带电量为（）的小球（视为质点）在时刻释放。（本题计算过程中，电动势用表示，场强用表示）
（1）求小球在涡旋电场力作用下的绕行方向及转动一周后具有的动能。
（2）若纸面内离O点的距离为的范围内的变化磁场为匀强磁场，在的范围内不存在磁场，求（）处的涡旋电场的场强。
（3）撤去圆管，其余条件不变，为保证小球依然做半径为r的圆周运动，求任意时刻平均磁感应强度B与小球轨迹上的磁感应强度的比值。

8 . 利用物理模型对问题进行分析，是重要的科学思维方法。
（1）原子中的电子绕原子核的运动可以等效为环形电流。设氢原子核外的电子以角速度绕核做匀速圆周运动，电子的电荷量为e，求等效电流I的大小。
（2）如图所示，由绝缘材料制成的质量为m、半径为R的均匀细圆环，均匀分布总电荷量为Q的正电荷。施加外力使圆环从静止开始绕通过环心且垂直于环面的轴线加速转动，角速度随时间t均匀增加，即（为已知量）。不计圆环上的电荷作加速运动时所产生的电磁辐射。
a．求角速度为时圆环上各点的线速度大小v以及此时整个圆环的总动能；
b．圆环转动同样也形成等效的环形电流，已知该电流产生的磁场通过圆环的磁通量与该电流成正比，比例系数为k（k为已知量）。由于环加速转动形成的瞬时电流及其产生的磁场不断变化，圆环中会产生感应电动势，求此感应电动势的大小E；
c．设圆环转一圈的初、末角速度分别为和，则有。请在a、b问的基础上，通过推导证明圆环每转一圈外力所做的功W为定值。

9 . 如图所示是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片电路组成。当饭卡靠近感应区域时，会在线圈中产生感应电流来驱动芯片运作，从而实现付钱功能。测得线圈为长9cm、宽5cm的长方形，共5匝，回路总电阻为5。若某次感应时饭卡卡面与感应区平面夹角30°，在0.3s的感应时间内，感应区内垂直于感应区平面的磁感应强度由0增大到，。求：（结果均保留2位有效数字）
（1）0.3s内通过线圈平面的磁通量变化量为多少？
（2）0.3s内线圈的平均感应电动势为多少？通过导线某截面的电荷量为多少？

10 . 一不规则的线圈如图所示，其匝数，电阻，，a、b连线刚好平分线圈面积，现将线圈的一半绕ab以角速度向上翻折，空间存在磁感应强度大小、方向垂直纸面向内的匀强磁场，求：
（1）通过单匝线圈的磁通量的减少量；
（2）平均感应电动势；
（3）通过线圈横截面的电荷量Q。