2024届高考物理第一轮复习：电磁感应

更新时间：2023-09-03 浏览次数：45 类型：一轮复习

一、选择题

1. (2023高二下·山西月考) 小型交流发电机的示意图如图所示，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场。线圈绕垂直于磁场的水平轴 $\text{[math]}$ 沿逆时针方向以恒定的角速度匀速转动，下列说法正确的是（）

A . 图示位置的线圈位于中性面 B . 线圈经过图示位置时磁通量的变化率最大 C . 线圈每经过图示位置，交变电流的方向就会发生改变 D . 若线圈转动的角速度增大一倍，则感应电动势的有效值变为原来的 $\text{[math]}$ 倍

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2. (2023高二下·德州期中) 如图所示，铁芯上绕有 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 两个线圈，铁芯左侧悬挂一个轻铝环，铝环有一个小缺口，小磁针在导线AB的正下方，静止时与AB平行。下列说法正确的是（）

A . 闭合电键S瞬间，轻铝环向左摆动，远离铁芯 B . 闭合电键S瞬间，导线AB中的感应电流方向由A→B C . 闭合电键S稳定后，断开S瞬间，从上往下看小磁针将逆时针转动 D . 闭合电键S稳定后，断开S瞬间，从左往右看，铝环中的感应电流的方向为顺时针

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3. (2023高二下·项城月考) 如图所示，纸面内一边长为L粗细均匀的等边三角形金属线框abc匀速穿过宽度为d的匀强磁场区域，匀强磁场的方向垂直于纸面向里，已知 $\text{[math]}$ ，线框穿过磁场区域过程中，ab边始终与磁场边界垂直，取a→b→c→a为电流的正方向，则线框穿过磁场区域的过程中，线框中的感应电流i随时间t变化的关系可能为（）

A . B . C . D .

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4. (2023高二下·榆林开学考) 下列说法正确的是（　　）

A . 奥斯特提出分子电流假说 B . 金属探测器是利用涡流工作的 C . 通电导线在磁场中某点不受磁场对其作用力，则该点的磁感应强度一定为零 D . 工人进行超高压带电作业，所穿的工作服是由绝缘的丝织品制成，起静电屏蔽的作用

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5. (2023高二下·宁波期末) 如图所示，某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点．图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响．在闭合开关 $\text{[math]}$ 的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关．图乙是由传感器得到的电压 $\text{[math]}$ 随时间 $\text{[math]}$ 变化的图像．不计电源内阻及电感线圈 $\text{[math]}$ 的电阻．下列说法正确的是（）

A . 开关 $\text{[math]}$ 闭合瞬间，流经灯 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的电流相等 B . 开关 $\text{[math]}$ 闭合瞬间至断开前，流经灯 $\text{[math]}$ 的电流保持不变 C . 开关 $\text{[math]}$ 断开瞬间，灯 $\text{[math]}$ 闪亮一下再熄灭 D . 根据题中信息，可以推算出图乙中 $\text{[math]}$

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6. (2023高二下·韩城期末) 下列说法中正确的是（）

A . 最早发现电现象和磁现象之间联系的是法拉第 B . 日光灯镇流器的作用是将交流电变为直流电 C . 光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性 D . ²³⁵U的半衰期约为7亿年，14亿年后地球上²³⁵U衰变完毕

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7. (2023·汕头模拟) 新型交通信号灯，如图所示，在交通信号灯前方路面埋设通电线圈，这个包含线圈的传感器电路与交通信号灯的时间控制电路连接，当车辆通过线圈上方的路面时，会引起线圈中电流的变化，系统根据电流变化的情况确定信号灯亮的时间长短，下列判断正确的是（　　）

A . 汽车经过线圈会产生感应电流 B . 汽车通过线圈时，线圈激发的磁场不变 C . 当线圈断了，系统依然能检测到汽车通过的电流信息 D . 线圈中的电流是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的

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8. (2023高二下·成都月考) 如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向的匀强磁场，磁场范围足够大，磁感应强度的大小左边为2B，右边为3B，一个竖直放置的宽为L。长为3L、单位长度的质量为m、单位长度的电阻为r的矩形金属线框，以初速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到虚线位置（在左边磁场中的长度为L。在右边磁场中的长度为2L）时，线框的速度为 $\text{[math]}$ ，则下列判断正确（）
的是（）

A . 此时线框中电流方向为逆时针，线框中感应电流所受安培力为 $\text{[math]}$ B . 线框刚好可以完全进入右侧磁场 C . 此过程中通过线框截面的电量为 $\text{[math]}$ D . 此过程中线框产生的焦耳热为 $\text{[math]}$

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9. (2023高二下·富锦月考) 如图所示，在光滑绝缘水平面上有一单匝线圈ABCD，在水平外力作用下以大小为v的速度向右匀速进入竖直向上的匀强磁场，第二次以大小为 $\text{[math]}$ 的速度向右匀速进入该匀强磁场，则下列说法不正确的是（）

A . 第二次进入与第一次进入时线圈中的电流之比为1：3 B . 第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为1：9 C . 第二次进入与第一次进入时线圈中产生的热量之比为1：9 D . 第二次进入与第一次进入时通过线圈中某一横截面的电荷量之比为1：1

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10. (2023高二下·大庆开学考) 如图所示，一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一个三角形闭合导线框，由位置1(左)沿纸面匀速运动到位置2(右)。取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点(t=0)，规定逆时针方向为电流的正方向，则下图中能正确反映线框中电流与时间关系的是（）

A . B . C . D .

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11. (2022高三上·吴江月考) 某种儿童娱乐“雪橇”的结构简图如图所示，该“雪橇”由两根间距为2m且相互平行的光滑倾斜金属长直导轨和金属杆MN、PQ及绝缘杆连接形成“工”字形的座椅（两金属杆的间距为0.4m，质量不计）构成，且导轨与水平面的夹角θ=30°，在两导轨间金属杆PQ下方有方向垂直于导轨平面、磁感应强度大小为1 T、宽度为0.4m的匀强磁场区域。现让一质量为20kg的儿童坐在座椅上由静止出发，座椅进入磁场后做匀速运动直到完全离开磁场。已知金属杆MN、PQ的电阻均为0.1Ω，其余电阻不计，取重力加速度大小g=10 m/s²。下列说法正确的是（　　）

A . 儿童匀速运动时的速度大小为10m/s B . 儿童及座椅开始运动时，金属杆PQ距磁场上边界的距离为5m C . 儿童及座椅从进入磁场到离开磁场的过程中，总共产生的内能为240J D . 儿童及座椅从进入磁场到离开磁场的过程中，总共产生的内能为80J

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12. (2022高三上·河南月考) 图甲为发电机线圈中的磁通量随时间变化的图像，发电机线圈共有100匝，其电阻忽略不计。将发电机接在乙图中的a、b两端并为其供电。R₁、R₂阻值均为400Ω，R₂与一理想二极管串联，其右侧接一理想交流电压表。下列说法中正确的是（　　）

A . 发电机线圈中的磁通量随时间变化的关系为Φ= $\text{[math]}$ cos100πt（Wb） B . R₁中电流的瞬时值i₁=0.5cos100πt（A） C . 0～2s内，R₂上产生的焦耳热为1×10⁴J D . 电压表的示数约为141V

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二、多项选择题

13. (2023高二下·双鸭山期末) 如图甲所示， $\text{[math]}$ 匝的线圈（图中只画了1匝），电阻 $\text{[math]}$ ，其两端a、b与一个 $\text{[math]}$ 的电阻相连，线圈内有垂直纸面向里的磁场，线圈中的磁通量按图乙所示的规律变化，下列判断正确的是（　　）

A . 线圈中的感应电动势大小为 $\text{[math]}$ B . 线圈中的感应电流大小为 $\text{[math]}$ C . 线圈中感应电流的方向由a到b D . a端电势比b端高

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14. (2023高二下·商丘期末) 如图所示，光滑且不计电阻的导轨，一端接有定值电阻R=2Ω，导轨的宽度为l=0.5m，整个空间存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为B=5T。在导轨上有一与导轨接触良好的足够长金属棒PQ ，且与导轨夹角为θ（锐角），现用外力使PQ做匀速直线运动，速度大小为v=2m/s，方向与导轨平行。已知金属棒单位长度电阻为r=2Ω。则下列说法正确的是（　　）

A . 不论θ如何改变，回路中的电流恒为 $\text{[math]}$ B . θ减小，PQ金属棒两端的电压减小 C . 改变θ角，PQ金属棒上消耗的最大电功率为 $\text{[math]}$ D . 改变θ角，PQ金属棒上消耗的最大电功率为 $\text{[math]}$

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15. (2022高三下·惠州模拟) 如图所示，宽度为L的足够长的光滑金属导轨，与水平面的夹角为θ ，电阻不计，上端连接一阻值为R的电阻，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下。现有一质量为m、电阻为r的金属杆沿导轨由静止下滑，下滑达到最大速度 $\text{[math]}$ 时，运动的位移为x ，则（　　）

A . 此过程中电阻R上的电流方向为a指向b B . 金属杆下滑的最大速度为 $\text{[math]}$ C . 此过程中电阻R产生的焦耳热为 $\text{[math]}$ D . 当导体棒速度达到 $\text{[math]}$ 时，加速度大小为 $\text{[math]}$

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16. (2023·全国甲卷) 一有机玻璃管竖直放在水平地面上，管上有漆包线绕成的线圈，线圈的两端与电流传感器相连，线圈在玻璃管上部的5匝均匀分布，下部的3匝也均匀分布，下部相邻两匝间的距离大于上部相邻两匝间的距离。如图(a)所示。现让一个很小的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由静止下落，电流传感器测得线圈中电流I随时间t的变化如图(b)所示。则（）

A . 小磁体在玻璃管内下降速度越来越快 B . 下落过程中，小磁体的N极，S极上下顺倒了8次 C . 下落过程中，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变 D . 与上部相比，小磁体通过线圈下部的过程中，磁通量变化率的最大值更大

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三、非选择题

17. (2023高二下·哈尔滨期中) 如图，倾角为e、间距为d的两足够长光滑平行导轨固定放置，导轨顶端接有阻值为R的电阻，质量为m、阻值也为R的导体棒ab垂直导轨放置，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。现给ab一个大小为v、方向沿导轨平面向上的初速度，已知ab沿导轨上滑过程中通过其横截面的电荷量为q，重力加速度为g，不计导轨的电阻。
1. （1）求ab刚开始向上滑动时的加速度大小；
2. （2）求在ab上滑过程中，电阻R产生的焦耳热；
3. （3） ab运动到最高点后开始下滑，已知下滑过程中，ab从经过初始位置到速率再次达到v时通过其横截面的电荷量为q’，求ab从开始运动到速率再次为v时经历的时间。
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18. (2023高二下·丰台期末) 如图甲所示的半径为 $\text{[math]}$ 的圆形导体环内，存在以圆环为边界竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为 $\text{[math]}$ 且为常量 $\text{[math]}$ 。该变化的磁场会在空间产生圆形的感生电场，如图乙所示，感生电场的电场线是与导体环具有相同圆心的同心圆，同一条电场线上各点场强大小相同，方向沿切线。导体环中的自由电荷会在感生电场的作用下定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势。涡旋电场力充当非静电力，其大小与场强的关系与静电场相同。
1. （1）请根据法拉第电磁感应定律求导体环中产生的感应电动势 $\text{[math]}$ ；
2. （2）请根据电动势的定义推导导体环所在位置处感生电场场强 $\text{[math]}$ 的大小，并判断 $\text{[math]}$ 的方向 $\text{[math]}$ 从上往下看，“顺时针”或“逆时针” $\text{[math]}$ ；
3. （3）若将导体圆环替换成一个半径为 $\text{[math]}$ 的光滑、绝缘、封闭管道，管道水平放置，如图丙所示。管道内有质量为 $\text{[math]}$ 、电荷量为 $\text{[math]}$ 的小球， $\text{[math]}$ 时小球静止。不考虑小球的重力及阻力，求 $\text{[math]}$ 时，管道对小球作用力的大小和方向 $\text{[math]}$ 填“沿半径向外”或“沿半径向内” $\text{[math]}$ 。
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19. (2023·广东) 光滑绝缘的水平面上有垂直平面的匀强磁场，磁场被分成区域Ⅰ和Ⅱ，宽度均为 $\text{[math]}$ ，其俯视图如图（a）所示，两磁场磁感应强度随时间 $\text{[math]}$ 的变化如图（b）所示， $\text{[math]}$ 时间内，两区域磁场恒定，方向相反，磁感应强度大小分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，一电阻为 $\text{[math]}$ ，边长为 $\text{[math]}$ 的刚性正方形金属框 $\text{[math]}$ ，平放在水平面上， $\text{[math]}$ 边与磁场边界平行． $\text{[math]}$ 时，线框 $\text{[math]}$ 边刚好跨过区域Ⅰ的左边界以速度 $\text{[math]}$ 向右运动．在 $\text{[math]}$ 时刻， $\text{[math]}$ 边运动到距区域Ⅰ的左边界 $\text{[math]}$ 处，线框的速度近似为零，此时线框被固定，如图（a）中的虚线框所示。随后在 $\text{[math]}$ 时间内，Ⅰ区磁感应强度线性减小到0，Ⅱ区磁场保持不变； $\text{[math]}$ 时间内，Ⅱ区磁感应强度也线性减小到0。求：
1. （1） $\text{[math]}$ 时线框所受的安培力 $\text{[math]}$ ；
2. （2） $\text{[math]}$ 时穿过线框的磁通量 $\text{[math]}$ ；
3. （3） $\text{[math]}$ 时间内，线框中产生的热量 $\text{[math]}$ 。
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20. (2023高二下·安徽期末) 如图甲所示，两条电阻忽略不计的平行金属导轨 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，导轨的间距为 $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 段导轨水平放置， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 段导轨竖直放置。 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 是两根由相同材料制成的导体棒，电阻均为 $\text{[math]}$ ，质量均为 $\text{[math]}$ ，与导轨间的动摩擦因数均为 $\text{[math]}$ 。 $\text{[math]}$ 时把导体棒 $\text{[math]}$ 锁定在距 $\text{[math]}$ 距离为 $\text{[math]}$ 处，把导体棒 $\text{[math]}$ 由 $\text{[math]}$ 处在竖直段导轨 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 右侧紧靠导轨由静止释放，同时给整个导轨装置加上如图乙所示的规律变化、竖直向上的磁场， $\text{[math]}$ 时导体棒 $\text{[math]}$ 恰好匀速下落，此时解除对导体棒 $\text{[math]}$ 的锁定，并给导体棒 $\text{[math]}$ 一个瞬时冲量使导体棒 $\text{[math]}$ 获得一速度 $\text{[math]}$ ，同时给导体棒 $\text{[math]}$ 施加水平力 $\text{[math]}$ ，使导体棒 $\text{[math]}$ 仍保持匀速下落。若导轨足够长， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 两导体棒与导轨始终垂直且接触良好，重力加速度大小 $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$ 。求：
1. （1）磁场稳定时的磁感应强度大小 $\text{[math]}$ ；
2. （2）导体棒 $\text{[math]}$ 的速度 $\text{[math]}$ 的大小和方向；
3. （3）水平力 $\text{[math]}$ 的功率。
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21. (2022高三上·肥东期末) 如图甲所示，平行的金属导轨MN和PQ平行，间距L=1.0m，与水平面之间的夹角 $\text{[math]}$ ，匀强磁场磁感应强度B=2.0T，方向垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值 $\text{[math]}$ 的电阻，质量m=0.5kg，电阻 $\text{[math]}$ 的金属杆ab垂直导轨放置，金属棒与导轨间的动摩擦因数为 $\text{[math]}$ 。现用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab ，使其由静止开始运动，当金属棒上滑的位移s=3.8m时达到稳定状态，对应过程的v-t图像如图乙所示。取g=10m/s² ，导轨足够长。求：
1. （1）恒力F的大小及金属杆的速度为0.4m/s时的加速度大小；
2. （2）在0~1s时间内通过电阻R的电荷量q；
3. （3）从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，金属杆上产生的焦耳热。
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22. (2023高二下·龙陵期末) 如图所示，质量为m、边长为L的正方形线框，从有界匀强磁场上方高h处由静止自由下落，线框的总电阻为R ，磁感应强度为B的匀强磁场宽度为2L线框下落过程中，ab边始终与磁场边界平行且处于水平方向。已知ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动，求：
1. （1） cd边刚进入磁场时线框的速度大小；
2. （2）线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热。
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23. (2023高二下·湖北月考) 世界首条高温超导高速磁悬浮样车在中国下线，我国技术已达世界领先水平。超导磁悬浮列车可以简化为如图所示模型：在水平面上固定两根相距L的平行直导轨，导轨间有大小均为B宽度都为L的匀强磁场，相邻磁场区域的磁场方向相反。整个磁场以速度v水平向右匀速运动，边长为L的单匝正方形线圈abcd悬浮在导轨上方，在磁场力作用下向右运动，并逐渐达到最大速度 $\text{[math]}$ 。匀速运动一段时间后超导磁悬浮列车开始制动，所有磁场立即静止，经位移x停下来。设线圈的电阻为R，质量为m，运动过程中受阻力大小恒为f。求：
1. （1）线圈运动的最大速度 $\text{[math]}$ （提示：动生电动势的切割速度为 $\text{[math]}$ 。）；
2. （2）制动过程线圈产生的焦耳热Q；
3. （3）从开始制动到停下来所用的时间t。
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24. (2021高二下·德州期中) 1831年法拉第发明了世界上第一台圆盘发电机。圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间，两电刷M、N分别与圆盘的边缘和中心点接触良好，且与灵敏电流计G相连。金属盘绕中心轴沿图示方向转动，试回答下列问题：
1. （1）电刷M的电势（填“高”、“等”或“低”）于电刷N的电势；
2. （2）若只提高金属盘的转速，电流计G的示数将变（填“大”或“小”）；
3. （3）若仅将电刷M靠近电刷N，电流计G的示数将变（填“大”或“小”）；
4. （4）若仅将变阻器的滑片向右滑动，电流计G的示数将变（填“大”或“小”）；
5. （5）实验结束后，断开开关时，开关处（填“有可能”或“不可能”）出现火花放电。
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25. (2017·天津)
电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E ，电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l ，电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN ，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关S接1，使电容器完全充电。然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），MN开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨。问：
1. （1）磁场的方向；
2. （2） MN刚开始运动时加速度a的大小；
3. （3） MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少。
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26. (2017高二下·河南期中)
轻质细线吊着一质量为m=0.32kg，边长为L=0.8m、匝数n=10的正方形线圈总电阻为r=1Ω．边长为 $\text{[math]}$ 的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图甲所示．磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示，从t=0开始经t₀时间细线开始松弛，g=10m/s² ．求：
1. （1）在前t₀时间内线圈中产生的电动势；
2. （2）在前t₀时间内线圈的电功率；
3. （3）求t₀的值．
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27. 如下图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距L₁＝0.5m，金属棒ad与导轨左端bc的距离L₂＝0.8m，整个闭合回路的电阻为R＝0.2Ω，匀强磁场的方向竖直向下穿过整个回路。ad杆通过细绳跨过定滑轮接一个质量为m＝0.04kg的物体，不计一切摩擦，现使磁感应强度从零开始以 $\text{[math]}$ ＝0.2T/s的变化率均匀地增大，求经过多长时间物体m刚好能离开地面？（g取10m/s²）

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28. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，某同学用试触法判断电流计指针偏转方向与电流流向的关系时，将电池的负极与电流计的A接线柱连接，用连接B接线柱的导线试触电池正极，发现指针指在如图1中的b位置。
1. （1）现将电流计的两接线柱与图2中甲线圈的两个接线柱连接，将磁铁S极向下插入线圈时，电流计指针指示位置如图1中α所示，则线圈的C接线柱连接的是电流计的接线柱。
2. （2）若将电流计的A、B接线柱分别与图2中乙线圈的E、F接线柱连接，将磁铁从线圈中抽出时，电流计指针指示位置如图1中b所示，则磁铁的P端是极。
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29. (2023高二下·凤阳期末) 如图甲所示，两平行且足够长光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ=37°，两导轨之间的距离为d=0.8m，导轨顶端接入阻值R=0.8Ω的电阻，导轨电阻不计。质量为m=0.8kg、电阻r=0.2Ω的金属棒ab垂直放在金属导轨上，以金属棒ab所处位置为坐标原点0，沿导轨向下建立x轴，x>0区域存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B随x的变化规律如图乙所示。某时刻由静止释放金属棒ab，到达x₁=6m处前电压表的示数已稳定不变。重力加速度g取10m/s² ， sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：
1. （1）金属棒ab到达x₁=6m处的速度大小：
2. （2）金属棒ab从x₀=0处运动到x₁=6m处的过程中，电阻R产生的焦耳热：
3. （3）金属棒ab从x₁=6m处运动到x₂=9m处的过程中，通过电阻R的电荷量。
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