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21.「2025山东青岛即墨期末，★☆」“探究什么情况下磁能生电”的实验装置如图甲所示。
(1)装置中，C、D之间应接入
(2)为避免磁体与导体AB之间产生力的作用，AB应选用
(3)正确接入仪表后，闭合开关，小蓝先后进行了如图乙所示的5次实验，其中能产生感应电流的有
(4)实验后，小蓝认为实验现象不明显，请你提出一条改进措施：
(5)图甲中，若在C、D之间接入
(1)装置中，C、D之间应接入
灵敏电流计
。(2)为避免磁体与导体AB之间产生力的作用，AB应选用
铝
（选填“铝”或“铁”）棒。(3)正确接入仪表后，闭合开关，小蓝先后进行了如图乙所示的5次实验，其中能产生感应电流的有
①②⑤
（填序号）。(4)实验后，小蓝认为实验现象不明显，请你提出一条改进措施：
换一个磁性更强的磁体
。(5)图甲中，若在C、D之间接入
电源
，就可探究磁场对通电导体的作用。答案
21.答案 (1)灵敏电流计 (2)铝 (3)①②⑤ (4)换一个磁性更强的磁体 (5)电源
解析 (1)装置中,C、D之间应接入灵敏电流计。(2)为避免磁体与导体AB之间产生力的作用,AB应选用铝棒。(3)正确接入仪表后,闭合开关,小蓝先后进行了如图乙所示的5次实验,导体AB向右、向左运动,磁体向左运动时,导体在磁场中做切割磁感线运动,会产生感应电流;当导体AB向上运动或向后运动时,导体AB没有切割磁感线,电路中不会产生感应电流,故能产生感应电流的有①②⑤。(4)为了使实验现象更加明显,可以换一个磁性更强的磁体。(5)图甲中,若在C、D之间接入电源,可探究磁场对通电导体的作用。
解析 (1)装置中,C、D之间应接入灵敏电流计。(2)为避免磁体与导体AB之间产生力的作用,AB应选用铝棒。(3)正确接入仪表后,闭合开关,小蓝先后进行了如图乙所示的5次实验,导体AB向右、向左运动,磁体向左运动时,导体在磁场中做切割磁感线运动,会产生感应电流;当导体AB向上运动或向后运动时,导体AB没有切割磁感线,电路中不会产生感应电流,故能产生感应电流的有①②⑤。(4)为了使实验现象更加明显,可以换一个磁性更强的磁体。(5)图甲中,若在C、D之间接入电源,可探究磁场对通电导体的作用。
解析
【分析】
本题围绕“探究什么情况下磁能生电”的实验展开，需结合电磁感应的条件、磁体的性质、实验装置的区别等知识点逐一分析：
1. 第(1)问：探究电磁感应需检测微弱感应电流，需接入能检测小电流的仪表；
2. 第(2)问：要避免磁体与导体间的力，需选不被磁体吸引的材料；
3. 第(3)问：感应电流产生的核心是“闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动”，据此判断各实验是否满足；
4. 第(4)问：感应电流大小与磁场强弱、切割速度有关，据此提出改进措施；
5. 第(5)问：磁场对通电导体的作用需要导体中有电流，需接入电源。
【解析】
(1) 探究电磁感应现象时，需要检测电路中是否产生微弱的感应电流，因此C、D之间应接入灵敏电流计。
(2) 铁是磁性材料，会被磁体吸引，导致磁体与导体AB之间产生力的作用，干扰实验；铝不会被磁体吸引，因此AB应选用铝棒。
(3) 感应电流产生的条件是：闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动。
①AB向右运动：导体切割磁感线，产生感应电流；
②AB向左运动：导体切割磁感线，产生感应电流；
③AB向上运动：运动方向与磁感线平行，未切割磁感线，无感应电流；
④AB向后运动：运动方向沿导体自身长度，未切割磁感线，无感应电流；
⑤磁体向左运动：相当于导体AB相对磁体向右运动，切割磁感线，产生感应电流；
因此能产生感应电流的是①②⑤。
(4) 感应电流的大小与磁场强弱有关，实验现象不明显时，可换一个磁性更强的磁体，增大感应电流，使现象更清晰。
(5) 探究磁场对通电导体的作用时，需要导体中有电流通过，因此C、D之间应接入电源，为导体提供电能。
【答案】
(1)灵敏电流计 (2)铝 (3)①②⑤ (4)换一个磁性更强的磁体（合理即可） (5)电源
【知识点】
电磁感应现象、磁体的性质、磁场对通电导体的作用
【点评】
本题是电磁学基础实验题，重点考查感应电流产生的条件、实验装置的区别，需准确区分电磁感应（无电源）和磁场对通电导体的作用（有电源）的实验装置，难度适中，属于学生需掌握的核心实验内容。
【难度系数】
0.5
本题围绕“探究什么情况下磁能生电”的实验展开，需结合电磁感应的条件、磁体的性质、实验装置的区别等知识点逐一分析：
1. 第(1)问：探究电磁感应需检测微弱感应电流，需接入能检测小电流的仪表；
2. 第(2)问：要避免磁体与导体间的力，需选不被磁体吸引的材料；
3. 第(3)问：感应电流产生的核心是“闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动”，据此判断各实验是否满足；
4. 第(4)问：感应电流大小与磁场强弱、切割速度有关，据此提出改进措施；
5. 第(5)问：磁场对通电导体的作用需要导体中有电流，需接入电源。
【解析】
(1) 探究电磁感应现象时，需要检测电路中是否产生微弱的感应电流，因此C、D之间应接入灵敏电流计。
(2) 铁是磁性材料，会被磁体吸引，导致磁体与导体AB之间产生力的作用，干扰实验；铝不会被磁体吸引，因此AB应选用铝棒。
(3) 感应电流产生的条件是：闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动。
①AB向右运动：导体切割磁感线，产生感应电流；
②AB向左运动：导体切割磁感线，产生感应电流；
③AB向上运动：运动方向与磁感线平行，未切割磁感线，无感应电流；
④AB向后运动：运动方向沿导体自身长度，未切割磁感线，无感应电流；
⑤磁体向左运动：相当于导体AB相对磁体向右运动，切割磁感线，产生感应电流；
因此能产生感应电流的是①②⑤。
(4) 感应电流的大小与磁场强弱有关，实验现象不明显时，可换一个磁性更强的磁体，增大感应电流，使现象更清晰。
(5) 探究磁场对通电导体的作用时，需要导体中有电流通过，因此C、D之间应接入电源，为导体提供电能。
【答案】
(1)灵敏电流计 (2)铝 (3)①②⑤ (4)换一个磁性更强的磁体（合理即可） (5)电源
【知识点】
电磁感应现象、磁体的性质、磁场对通电导体的作用
【点评】
本题是电磁学基础实验题，重点考查感应电流产生的条件、实验装置的区别，需准确区分电磁感应（无电源）和磁场对通电导体的作用（有电源）的实验装置，难度适中，属于学生需掌握的核心实验内容。
【难度系数】
0.5
五、计算题(共22分)(答案含评分细则)
22. 「情境素材 科技成就」「2026安徽淮北期末，★☆」(6分)运-20，代号“鲲鹏”，昵称“胖妞”。若运-20在高空中飞行时，在恒定的水平牵引力F的作用下，以720 km/h的速度沿水平方向匀速航行1 h，需要完全燃烧航空煤油4 800 kg，已知飞机发动机的机械功率是$3.2×10^7$ W，航空煤油的热值为$4×10^7$ J/kg。试求：
(1)4 800 kg航空煤油完全燃烧放出的热量；
(2)飞机水平匀速飞行1 h，水平牵引力所做的功；
(3)该飞机发动机的效率。
22. 「情境素材 科技成就」「2026安徽淮北期末，★☆」(6分)运-20，代号“鲲鹏”，昵称“胖妞”。若运-20在高空中飞行时，在恒定的水平牵引力F的作用下，以720 km/h的速度沿水平方向匀速航行1 h，需要完全燃烧航空煤油4 800 kg，已知飞机发动机的机械功率是$3.2×10^7$ W，航空煤油的热值为$4×10^7$ J/kg。试求：
(1)4 800 kg航空煤油完全燃烧放出的热量；
(2)飞机水平匀速飞行1 h，水平牵引力所做的功；
(3)该飞机发动机的效率。
答案
22.解析 (1)由题意可知,4 800 kg航空煤油完全燃烧放出的热量$Q_{\mathrm{放}}=mq=4\ 800\ \mathrm{kg} × 4 × 10^7\ \mathrm{J/kg}=1.92 × 10^{11}\ \mathrm{J}$; …………(2分)
(2)飞机水平匀速飞行1 h,水平牵引力做的功$W=Pt=3.2 × 10^7\ \mathrm{W} × 3\ 600\ \mathrm{s}=1.152 × 10^{11}\ \mathrm{J}$; ………………(2分)
(3)该飞机发动机的效率为$\eta =\frac{W}{Q_{\mathrm{放}}}=\frac{1.152 × 10^{11}\ \mathrm{J}}{1.92 × 10^{11}\ \mathrm{J}}=60\%$。………………(2分)
(2)飞机水平匀速飞行1 h,水平牵引力做的功$W=Pt=3.2 × 10^7\ \mathrm{W} × 3\ 600\ \mathrm{s}=1.152 × 10^{11}\ \mathrm{J}$; ………………(2分)
(3)该飞机发动机的效率为$\eta =\frac{W}{Q_{\mathrm{放}}}=\frac{1.152 × 10^{11}\ \mathrm{J}}{1.92 × 10^{11}\ \mathrm{J}}=60\%$。………………(2分)
解析
【分析】
本题是结合科技情境的力学与热学综合计算题，分三个小问逐步求解：第(1)问利用燃料完全燃烧放热公式计算航空煤油放出的热量；第(2)问利用功率公式推导计算牵引力做的功，需注意时间单位换算；第(3)问利用机械效率公式，结合前两问的结果计算发动机效率，核心是明确各物理量对应的公式及单位统一。
【解析】
解：(1)航空煤油完全燃烧放出的热量：
$Q_{\mathrm{放}} = mq = 4800\ \mathrm{kg} × 4 × 10^7\ \mathrm{J/kg} = 1.92 × 10^{11}\ \mathrm{J}$；
(2)飞机飞行时间$t = 1\ \mathrm{h} = 3600\ \mathrm{s}$，牵引力做的功：
$W = Pt = 3.2 × 10^7\ \mathrm{W} × 3600\ \mathrm{s} = 1.152 × 10^{11}\ \mathrm{J}$；
(3)发动机的效率：
$\eta = \frac{W}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% = \frac{1.152 × 10^{11}\ \mathrm{J}}{1.92 × 10^{11}\ \mathrm{J}} × 100\% = 60\%$。
【答案】
(1)$1.92×10^{11}\ \mathrm{J}$；(2)$1.152×10^{11}\ \mathrm{J}$；(3)$60\%$
【知识点】
热值计算、功的计算、机械效率
【点评】
本题以运-20为情境素材，将物理知识与科技应用结合，考查热值、功、机械效率的基础公式应用，注重单位换算和公式的正确使用，难度适中，适合期末阶段的基础巩固练习。
【难度系数】
0.6
本题是结合科技情境的力学与热学综合计算题，分三个小问逐步求解：第(1)问利用燃料完全燃烧放热公式计算航空煤油放出的热量；第(2)问利用功率公式推导计算牵引力做的功，需注意时间单位换算；第(3)问利用机械效率公式，结合前两问的结果计算发动机效率，核心是明确各物理量对应的公式及单位统一。
【解析】
解：(1)航空煤油完全燃烧放出的热量：
$Q_{\mathrm{放}} = mq = 4800\ \mathrm{kg} × 4 × 10^7\ \mathrm{J/kg} = 1.92 × 10^{11}\ \mathrm{J}$；
(2)飞机飞行时间$t = 1\ \mathrm{h} = 3600\ \mathrm{s}$，牵引力做的功：
$W = Pt = 3.2 × 10^7\ \mathrm{W} × 3600\ \mathrm{s} = 1.152 × 10^{11}\ \mathrm{J}$；
(3)发动机的效率：
$\eta = \frac{W}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% = \frac{1.152 × 10^{11}\ \mathrm{J}}{1.92 × 10^{11}\ \mathrm{J}} × 100\% = 60\%$。
【答案】
(1)$1.92×10^{11}\ \mathrm{J}$；(2)$1.152×10^{11}\ \mathrm{J}$；(3)$60\%$
【知识点】
热值计算、功的计算、机械效率
【点评】
本题以运-20为情境素材，将物理知识与科技应用结合，考查热值、功、机械效率的基础公式应用，注重单位换算和公式的正确使用，难度适中，适合期末阶段的基础巩固练习。
【难度系数】
0.6
