精品解析：山东省烟台一中东山、幸福校区2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题

2024年3月烟台一中（东山校区、幸福校区）高二月考物理试题 一、单选题（每题3分，共24分） 1. 如图所示，在光滑水平桌面上有两个闭合金属圆环，在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁，当给条形磁铁一竖直向上的初速度后，在条形磁铁向上运动的过程中，将会出现的情况是（　　） A. 俯视观察，左边金属圆环会产生逆时针感应电流 B. 两金属环将相互远离（不考虑金属环之间的作用） C. 两环中感应电流方向相反 D. 金属环对桌面压力大于自身重力 2. 现在市场上的调光电灯、调速风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图为一个经过元件调节后加在电灯上的电压，加在电灯上的电压是（　　） A. B. C. D. 3. 如图所示为实验室演示电磁阻尼的一阻尼摆的简化图，其摆片材质一般为铜制材料。实验时发现，当电磁铁线圈没有通电时，阻尼摆可以摆动很长时间才停下来，而电磁铁线圈中通电时，阻尼摆很快会停下来。下列说法正确的是（ ） A. 若把摆片材质换成玻璃的，效果更明显 B. 摆片刚进入磁场的瞬间，一定立即做减速运动 C. 摆片在进入和离开磁场的两个过程中产生的感应电流方向相同 D. 阻尼摆很快停下来是因为在摆片中产生涡流，从而受安培力做负功，阻碍其运动，使之很快停下来 4. 如图甲，某实验小组用电压传感器研究电感线圈特性，图甲中三个灯泡相同，灯泡电阻不变。闭合开关S，当电路达到稳定状态后再断开开关，与传感器相连的电脑记录的电感线圈L两端电压u随时间t变化的u-t图像如图乙所示。不计电源内阻及电感线圈L的直流电阻，下列说法正确的是（  ） A. 图乙中电压U1与U2的比值为3：4 B. 开关S闭合瞬间，L2、L3同时点亮 C. 开关S断开瞬间，灯L2闪亮一下再逐渐熄灭 D. 从开关S闭合瞬间至断开前，流经灯L1的电流保持不变 5. 粗细均匀的正方形单匝闭合线框abcd静止在光滑水平面上，虚线右侧区域有匀强磁场，方向竖直向下，如图所示。t＝0时，ab边恰与虚线重合，此时对线框施加水平向右的外力F，使线框由静止开始向右一直做匀加速直线运动，经过时间，cd边进入磁场。设线框中感应电流大小为I、ab边两端电压为U、线框的电功率为P，则F、I、U、P随时间t变化关系正确的是（　　） A. B. C. D. 6. 理想变压器与额定电压均为12V的四个相同灯泡连接成如图所示的电路，开关S断开时，灯泡L1、L2、L3都正常发光，忽略灯泡电阻随温度的变化。下列说法正确的是（　　） A. 理想变压器原、副线圈的匝数比为3：1 B. 理想变压器原线圈所接交流电源的电压为24V C. 闭合开关S，灯泡L1、L2、L3仍能正常发光 D. 闭合开关S，灯泡L1可能烧毁 7. 如题图所示，正方形区域MNPQ内有垂直纸面向里的匀强磁场，在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀速运动，t=0时刻，其四个顶点M´、N´、P´、Q´恰好在磁场边界中点，下列图像中能反映线框所受安培力F的大小随时间t变化规律的是（ ） A. B. C. D. 8. 智能手表通常采用无线充电方式。如图甲所示，充电基座与交流电源相连，将手表压在基座上，无需导线连接，手表便可以充电（如图乙所示）。已知充电基座与手表都内置了线圈，则（　　） A. 无线充电时，手表内接收线圈中产生恒定的电流 B. 无线充电时，手表内接收线圈中交变电流的频率与基座内发射线圈中交变电流的频率相同 C. 无线充电时，手表内接收线圈利用“电流的磁效应”获取电能 D. 手表和基座无导线连接，所以传输能量时没有损失 二、多选题（每题4分共16分） 9. 如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴垂直于磁场方向，线圈电阻为，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过时的感应电流为，那么（　　） A. 线圈消耗的电功率为 B. 线圈中感应电流的有效值为 C. 任意时刻线圈中的感应电动势为 D. 任意时刻穿过线圈的磁通量为 10. 理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是(　　) A. 穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1 B. 穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等 C. 原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1 D. 正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1 11. 如图所示，绝缘的水平面上固定有两条平行的光滑金属导轨，导轨电阻不计，两条相同金属棒a、b垂直导轨放置，其右侧矩形区域内存在恒定的匀强磁场，磁场方向竖直向上。现两金属棒a、b分别以初速度和同时沿导轨自由运动，先后进入磁场区域。已知a棒离开磁场区域时b棒已经进入磁场区域，则a棒从进入到离开磁场区域的过程中，电流i随时间t的变化图像可能正确的有（　　） A. B. C. D. 12. 在如图甲所示的理想变压器的原线圈输入端a、b加如图乙所示的交变电压，理想变压器原、副线圈匝数比为5:1，副线圈电路中定值电阻、，电动机内电阻r=6Ω。开始时电键S闭合，电动机正常工作；当电键S断开后，交流电流表的示数减小了0.5A。则下列说法正确的是（　　） A. 电键S断开时，电阻消耗的功率为8W B. 电键S闭合时，交流电流表的示数为2.5A C. 电动机正常工作时的机械效率为70% D. 电键S闭合时，变压器的原线圈输入总功率为50W 13. 如图所示，水平直线MN是匀强磁场的边界线，直线MN的上、下方磁场的方向相反，磁感应强度的大小分别为B和3B，磁场范围足够大。一边长为L、质量为m、电阻为R的单匝正方形金属线框abcd竖直放置，线框的下边ab与磁场边界MN的距离为H，由静止开始释放线框，当ad边有进入边界MN下方时（图中虚线框位置），此时线框的速度为ab边到达MN时速度的一半（尚未达到匀速），重力加速度为g，空气阻力忽略不计，线框在运动过程中ab边始终与MN平行。下列说法正确的是（　　） A. ab边到达MN前，线框中的感应电流为0，ab边的电压也为0 B. ab边刚进入下方磁场时，线框中感应电流大小为 C. 线框从开始运动至虚线框位置的过程，通过线框的电荷量为 D. 线框从开始运动至虚线框位置所用的时间为 14. 当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机的速度相同，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为绳系卫星。现有一绳系卫星在地球赤道上空自西向东运行，忽略地球自转。卫星位于航天飞机的正上方，它与航天飞机之间的距离是20.5km，卫星所在位置的地磁场，沿水平方向由南向北。如果航天飞机和卫星的运行速度都是7.6km/s，则以下说法错误的是（ ） A. 缆绳中的感应电动势约为 B. 缆绳中的感应电动势约为7.2V C. 航天飞机端的电势高于卫星端的电势 D. 如果卫星与航天飞机由南向北飞，航天飞机端的电势高于卫星端的电势 三、实验题 15. 用如图所示的电路研究自感现象，图中L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0，a和b是两个相同的小灯泡。请回答下列问题： （1）当开关S由断开变为闭合瞬间，a、b两个灯泡的亮度变化情况是___________。 A．a立刻发光且亮度保持不变 B．a立刻发光且逐渐变暗直至熄灭 C．b立刻发光且逐渐变暗 D．b立刻发光且逐渐变亮 （2）当开关S由闭合变为断开瞬间，观察两个灯泡的亮度变化情况，将观察到a______________________，b_________________________。 16. 某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。 （1）实验中可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响。 （2）测量副线圈电压时应当用多用电表的“___________电压挡”（选填“直流”或“交流”），先用___________量程挡试测（选填“最大”或“最小”），大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。 （3）若变压器原、副线圈匝数分别选择n1= 800匝，n2= 400匝，原线圈与10V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压U2= 3V，输出电压测量值明显小于理论值，可能的原因是___________ A．原线圈匝数n1少于800匝 B．副线圈匝数n2多于400匝 C．副线圈阻值较大 D．铁芯B没有安装在铁芯A上 （4）在解决（3）中问题后，该同学多次改变副线圈匝数进行实验，记录多组副线圈输出电压U2和对应副线圈匝数n2，做出了U2—n2图像如图丙所示，实验时原线圈中磁通量的变化率为___________。 四、计算题 17. 居民小区有440户，以前每户平均消耗电功率为100W，使用的区间变压器匝数比为165∶6，恰好能使额定电压为220V的用电器正常工作，现在因家用电器增加，每户平均消耗的电功率为250W，若变压器输入电压仍为6600V，区间输电线线路不变，为了使家用电器正常工作，需换用区间变压器。求 （1）区间输电线上的电阻值。 （2）换用的区间变压器的匝数比。 18. 如图所示，两根电阻不计、足够长的平行光滑金属导轨倾斜放置，倾角，相距L==1m，在导轨的虚线P和虚线Q间存在与导轨平面垂直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，磁场区域PQ的长度d=4m。现有两根相同的导体棒a、b分别从图中M、N处同时由静止释放。导体棒a恰好匀速穿过磁场区域，且当导体棒a刚穿出磁场时，导体棒b恰好进入磁场。已知每根导体棒的质量m=0.2kg，长度L=1m，电阻R=1Ω，重力加速度。不计a、b棒之间的相互作用，导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好，求： （1）导体棒a穿过磁场区域的速度大小； （2）导体棒a穿过磁场区域的过程中，导体棒a中产生的热量； （3）导体棒b刚进入磁场时，导体棒b两端的电压。 19. 如图甲所示，间距的水平金属导轨CD、EF固定在地面上，一质量的金属棒GH垂直地放置在导轨上，导轨处于沿水平方向、大小未知的匀强磁场中。有一匝数匝、面积的线圈通过开关S与导轨相连，线圈处于平行于线圈轴线、方向竖直向上的另一匀强磁场中，大小随时间t变化的关系图像如图乙所示。某时刻闭合开关S时，金属棒GH瞬间跳起（金属棒跳起瞬间安培力远大于重力），跳起的最大高度为。已知开关S闭合瞬间，通过金属棒GH的电荷量为0.1C，线圈电阻，金属棒电阻，其余电阻不计，重力加速度，不计空气阻力。求： （1）线圈中产生的感应电动势大小： （2）开关S闭合瞬间，流过金属棒GH中的电流大小及方向； （3）匀强磁场的磁感应强度大小及方向。 20. 矩形abcd在磁感应强度大小为的匀强磁场中绕轴匀速转动，轴与线圈平面共面且与磁场方向垂直，线圈两端分别通过电刷与外电阻相连，电阻两端并联一理想电压表。矩形线圈匝数为匝，面积为，其中ab边长为，线圈总电阻为，外电路电阻为，线圈的转速为。如图所示，某时刻线圈平面刚好转到与磁场方向垂直的位置。（计算结果可以保留和根号） （1）求外电路中电压表的示数； （2）从此时刻开始计时，写出线圈中感应电流瞬时值的表达式； （3）从此时刻开始计时，经线圈ab边所受安培力大小?此过程通过程中电阻R的电荷量是多少? （4）线圈匀速转一周外力做的功。 21. 如图，质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计，质量为m的导体棒PQ放置在导轨上，始终与导轨接触良好，PQbc构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为μ，棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨bc段长为L，开始时PQ左侧导轨的总电阻为R，右侧导轨单位长度的电阻为R0。以ef为界，其左侧匀强磁场方向竖直向上，右侧匀强磁场水平向左，磁感应强度大小均为B。在t=0时，一水平向左的拉力F垂直作用在导轨的bc边上，使导轨由静止开始做匀加速直线运动，加速度为a。（重力加速度为g） （1）求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式； （2）经过多长时间拉力F达到最大值，拉力F的最大值为多少； （3）某过程中回路产生的焦耳热为Q，导轨克服摩擦力做功为W，求导轨动能的增加量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024年3月烟台一中（东山校区、幸福校区）高二月考物理试题 一、单选题（每题3分，共24分） 1. 如图所示，在光滑水平桌面上有两个闭合金属圆环，在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁，当给条形磁铁一竖直向上的初速度后，在条形磁铁向上运动的过程中，将会出现的情况是（　　） A. 俯视观察，左边金属圆环会产生逆时针感应电流 B. 两金属环将相互远离（不考虑金属环之间的作用） C. 两环中感应电流方向相反 D. 金属环对桌面压力大于自身重力 【答案】A 【解析】 【详解】A．在条形磁铁向上运动的过程中，穿过两金属环的磁通量减小，根据楞次定律，俯视观察，左边金属圆环会产生逆时针感应电流，故A正确； B．当给条形磁铁一竖直向上的初速度后，穿过两个圆环的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场总要阻碍磁通量的变化，所以两个圆环要向磁通量增大的方向运动，则知两线圈相互靠近，故B错误； C．穿过金属环的磁通量向上减小，根据楞次定律可知俯视观察，两环中感应电流方向相同，故C错误； D．条形磁铁向上运动，穿过两个圆环的磁通量减小，金属环产生感应电流，金属环受到向上的安培力，而磁铁受到向下的磁场力，所以磁铁向上运动的加速度会大于g，金属环对桌面压力小于自身重力，故D错误。 故选A。 2. 现在市场上的调光电灯、调速风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图为一个经过元件调节后加在电灯上的电压，加在电灯上的电压是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】由图可知该电压的周期为，设加在电灯的有效电压为，有 得 故选B。 3. 如图所示为实验室演示电磁阻尼的一阻尼摆的简化图，其摆片材质一般为铜制材料。实验时发现，当电磁铁线圈没有通电时，阻尼摆可以摆动很长时间才停下来，而电磁铁线圈中通电时，阻尼摆很快会停下来。下列说法正确的是（ ） A. 若把摆片材质换成玻璃的，效果更明显 B. 摆片刚进入磁场的瞬间，一定立即做减速运动 C. 摆片在进入和离开磁场的两个过程中产生的感应电流方向相同 D. 阻尼摆很快停下来是因为在摆片中产生涡流，从而受安培力做负功，阻碍其运动，使之很快停下来 【答案】D 【解析】 【详解】A．如果材质是玻璃的，则不会产生感应电流，则线圈不会受到磁场力作用不会很快停下来，A错误； B．摆片进入磁场的过程中由感应电流，感应电流会阻碍摆片的相对运动，但由于在摆片进入磁场区域时，还受到重力和杆的拉力，不知道合力的情况，所以不能判断出摆片是否做减速运动，B错误； C．当摆片进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生电流，根据楞次定律可知，感应电流的方向相反，C错误； D．阻尼摆很快停下来是因为在摆片中产生涡流，从而受安培力做负功，阻碍其运动，使之很快停下来，D正确。 故选D。 4. 如图甲，某实验小组用电压传感器研究电感线圈特性，图甲中三个灯泡相同，灯泡电阻不变。闭合开关S，当电路达到稳定状态后再断开开关，与传感器相连的电脑记录的电感线圈L两端电压u随时间t变化的u-t图像如图乙所示。不计电源内阻及电感线圈L的直流电阻，下列说法正确的是（  ） A. 图乙中电压U1与U2的比值为3：4 B. 开关S闭合瞬间，L2、L3同时点亮 C. 开关S断开瞬间，灯L2闪亮一下再逐渐熄灭 D. 从开关S闭合瞬间至断开前，流经灯L1的电流保持不变 【答案】A 【解析】 【详解】A．开关闭合瞬间，L1和L2串联，电压传感器测量L2两端电压，则 稳定后，通过L3的电流为 开关断开瞬间，自感电流与原电流等大，则 得 故A正确； B．开关闭合瞬间，由于L3与线圈串联，线圈阻碍电流增大，则L3逐渐变亮，故B错误； C．L2和L3电流相等，则开关断开的瞬间，自感电流不会使L2闪亮，直接逐渐熄灭，故C错误； D．开关闭合瞬间，L3逐渐变亮，即电流逐渐增大，则L1的电流逐渐增大，故D错误。 故选A。 5. 粗细均匀的正方形单匝闭合线框abcd静止在光滑水平面上，虚线右侧区域有匀强磁场，方向竖直向下，如图所示。t＝0时，ab边恰与虚线重合，此时对线框施加水平向右的外力F，使线框由静止开始向右一直做匀加速直线运动，经过时间，cd边进入磁场。设线框中感应电流大小为I、ab边两端电压为U、线框的电功率为P，则F、I、U、P随时间t变化关系正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】B．线框做匀加速直线运动，感应电动势 感应电流为 其中B、L、a均不变，则电流I与t成正比，t0时间后无感应电流，故B错误； A．金属杆所受的安培力为 由牛顿第二定律得 解得 可知F与t是线性关系，但不过原点；t0时间后无感应电流，，为定值，故A正确； C．ab边两端电压为 t0时间后，ab边两端电压为 故C错误。 D．感应电流的热功率 可知P与t成二次函数关系，t0时间后，无感应电流，P=0，故D错误。 故选A。 6. 理想变压器与额定电压均为12V的四个相同灯泡连接成如图所示的电路，开关S断开时，灯泡L1、L2、L3都正常发光，忽略灯泡电阻随温度的变化。下列说法正确的是（　　） A. 理想变压器原、副线圈的匝数比为3：1 B. 理想变压器原线圈所接交流电源的电压为24V C. 闭合开关S，灯泡L1、L2、L3仍能正常发光 D. 闭合开关S，灯泡L1可能烧毁 【答案】D 【解析】 【详解】A．开关S断开时，灯泡L1、L2、L3都正常发光，则原线圈的电流为I，副线圈的电流为2I，由变压器原副线圈电流与匝数成反比，则变压器原副线圈匝数比为2：1，所以A错误； B．变压器的输出电压为U2=12V，由变压器原副线圈电压与匝数成正比，所以变压器的输入电压U1=24V，则理想变压器原线圈所接交流电源的电压为U=U1+U2=36V，所以B错误； D．利用等效法，把副线圈看成一个电阻串联在原线圈中，闭合开关S，等效电阻变小，则原线圈中的电流会变大，所以灯泡L1可能烧毁，则D正确； C．利用等效法，把副线圈看成一个电阻串联在原线圈中，闭合开关S，等效电阻变小，则原线圈中的电流会变大，则灯泡L1分的电压变大，所以原线圈的输入电压U1变小，则副线圈的电压U2也变小，所以灯泡L1、L2、L3不能正常发光，都会变暗的，则C错误； 故选D。 7. 如题图所示，正方形区域MNPQ内有垂直纸面向里的匀强磁场，在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀速运动，t=0时刻，其四个顶点M´、N´、P´、Q´恰好在磁场边界中点，下列图像中能反映线框所受安培力F的大小随时间t变化规律的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】第一段时间从初位置到M′N′离开磁场，图甲表示该过程的任意一个位置 切割磁感线的有效长度为M1A与N1B之和，即为M1M′长度的2倍，此时电动势 E=2Bvtv 线框受的安培力 F=2BIvt= 图像是开口向上的抛物线，如图乙所示 线框的右端M2N2刚好出磁场时，左端Q2P2恰与MP共线，此后一段时间内有效长度不变，一直到线框的左端与M′N′重合，这段时间内电流不变，安培力大小不变；最后一段时间如图丙所示 从匀速运动至M2N2开始计时，有效长度为 A′C′=l−2vt′ 电动势 E′=B(l−2vt′)v 线框受的安培力 F′= 图像是开口向上的抛物线，故选B。 8. 智能手表通常采用无线充电方式。如图甲所示，充电基座与交流电源相连，将手表压在基座上，无需导线连接，手表便可以充电（如图乙所示）。已知充电基座与手表都内置了线圈，则（　　） A. 无线充电时，手表内接收线圈中产生恒定的电流 B. 无线充电时，手表内接收线圈中交变电流的频率与基座内发射线圈中交变电流的频率相同 C. 无线充电时，手表内接收线圈利用“电流的磁效应”获取电能 D. 手表和基座无导线连接，所以传输能量时没有损失 【答案】B 【解析】 【详解】A．无线充电时，基座中的线圈通过的是正弦式交变电流，其产生的磁场也是正弦式交变磁场，由法拉第电磁感应定律可知，该变化磁场在手表内接收线圈中产生的电流也是正弦式交变电流，故A错误； B．互感现象中，手表内线圈中交变电流的频率与基座内线圈中交变电流的频率相同，故B正确； C．无线充电时手表内接收线圈利用电磁感应获取电能，故C错误； D．充电时存在漏磁效应，所以传输能量时有损失，故D错误。 故选B。 二、多选题（每题4分共16分） 9. 如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴垂直于磁场方向，线圈电阻为，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过时的感应电流为，那么（　　） A. 线圈消耗的电功率为 B. 线圈中感应电流的有效值为 C. 任意时刻线圈中的感应电动势为 D. 任意时刻穿过线圈的磁通量为 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】B．从垂直中性面开始其瞬时表达式为 则电流的最大值为 则电流的有效值为 故B错误； A．线圈消耗的电功率为 故A正确； C．感应电动势的最大值为 任意时刻线圈中的感应电动势为 故C正确； D．根据最大感应电动势公式有 解得，最大磁通量为 则任意时刻穿过线圈的磁通量为 故D错误。 故选AC。 10. 理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是(　　) A. 穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1 B. 穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等 C. 原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1 D. 正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1 【答案】BD 【解析】 【详解】A．对于理想变压器，原副线圈每一匝的磁通量Φ＝BS，都是相等的，选项A错误； B．又因为原副线圈的交流电周期是相同的，所以每一匝的磁通量的变化率也相等，选项B正确；； C．既然原副线圈每一匝的磁通量的变化率也相等，那么每一匝产生的电动势瞬时值也相等，C错误； D．变压器只是传输电能，所以输入、输出功率是相等的，即1：1，选项D正确。 故选BD。 11. 如图所示，绝缘的水平面上固定有两条平行的光滑金属导轨，导轨电阻不计，两条相同金属棒a、b垂直导轨放置，其右侧矩形区域内存在恒定的匀强磁场，磁场方向竖直向上。现两金属棒a、b分别以初速度和同时沿导轨自由运动，先后进入磁场区域。已知a棒离开磁场区域时b棒已经进入磁场区域，则a棒从进入到离开磁场区域的过程中，电流i随时间t的变化图像可能正确的有（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】AC．a棒以速度2v0先进入磁场切割磁感线产生的感应电流为 a棒受安培阻力做变加速直线运动，感应电流也随之减小，安培力随之减小，速度大小的变化率减小，i的变化率减小，即图像的斜率逐渐变小；设当b棒刚进入磁场时a棒减速的速度为，此时的瞬时电流为 若，即 此时双棒双电源反接，电流为零，不受安培力，两棒均匀速运动离开，图像中无电流的图像，故A正确，C错误； BD．若，即 此时双棒双电源的电动势不等要抵消一部分，因b棒的速度大，电流方向以b棒的流向，与原a棒的流向相反，即为负，大小为 b棒通电受安培力要减速，a棒受安培力而加速，则电流从小于的值逐渐减小，故BD错误。 故选A。 12. 在如图甲所示的理想变压器的原线圈输入端a、b加如图乙所示的交变电压，理想变压器原、副线圈匝数比为5:1，副线圈电路中定值电阻、，电动机内电阻r=6Ω。开始时电键S闭合，电动机正常工作；当电键S断开后，交流电流表的示数减小了0.5A。则下列说法正确的是（　　） A. 电键S断开时，电阻消耗的功率为8W B. 电键S闭合时，交流电流表的示数为2.5A C. 电动机正常工作时的机械效率为70% D. 电键S闭合时，变压器的原线圈输入总功率为50W 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由图可知输入电压的有效值为 根据理想变压器电压比可得 电键S断开时，电阻R1消耗的功率为 故A错误； B．电键S断开后，交流电流表的示数为 由题意知当电键S断开后，交流电流表的示数减小了0.5A，所以电键S闭合时，交流电流表的示数为2.5A，故B正确； C．电动机正常工作时的电压为 电动机正常工作时的电流为 电动机的输出功率为 电动机正常工作时的机械效率为 故C错误； D．根据理想变压器电压比可得 由上可知电键S闭合时，交流电流表的示数为2.5A，则输入功率为 故D正确。 故选BD正确。 13. 如图所示，水平直线MN是匀强磁场的边界线，直线MN的上、下方磁场的方向相反，磁感应强度的大小分别为B和3B，磁场范围足够大。一边长为L、质量为m、电阻为R的单匝正方形金属线框abcd竖直放置，线框的下边ab与磁场边界MN的距离为H，由静止开始释放线框，当ad边有进入边界MN下方时（图中虚线框位置），此时线框的速度为ab边到达MN时速度的一半（尚未达到匀速），重力加速度为g，空气阻力忽略不计，线框在运动过程中ab边始终与MN平行。下列说法正确的是（　　） A. ab边到达MN前，线框中的感应电流为0，ab边的电压也为0 B. ab边刚进入下方磁场时，线框中感应电流大小为 C. 线框从开始运动至虚线框位置的过程，通过线框的电荷量为 D. 线框从开始运动至虚线框位置所用的时间为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．ab边到达MN前，穿过线框的磁通量不变，线框中的感应电流为0，线框做自由落体运动，由于线框上下两边均在切割磁感线，上下两边可以等效为两个电源，则ab边的电压为 A错误； B．ab边刚进入下方磁场时，根据运动学公式有 感应电动势为 此时的感应电流 解得 B正确； C．感应电动势的平均值为 感应电流的平均值为 解得 C正确； D．安培力大小为 根据动量定理有 结合上述解得 D正确。 故选BCD。 14. 当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机的速度相同，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为绳系卫星。现有一绳系卫星在地球赤道上空自西向东运行，忽略地球自转。卫星位于航天飞机的正上方，它与航天飞机之间的距离是20.5km，卫星所在位置的地磁场，沿水平方向由南向北。如果航天飞机和卫星的运行速度都是7.6km/s，则以下说法错误的是（ ） A. 缆绳中的感应电动势约为 B. 缆绳中的感应电动势约为7.2V C. 航天飞机端的电势高于卫星端的电势 D. 如果卫星与航天飞机由南向北飞，航天飞机端的电势高于卫星端的电势 【答案】BCD 【解析】 【详解】AB．导电缆绳垂直切割地磁场，产生的动生电动势为 V= 故A正确，B错误； C．导电缆绳垂直切割地磁场，由右手定则可知航天飞机端的电势低于卫星端的电势，故C错误； D．如果卫星与航天飞机由南向北飞，电缆绳不切割磁感线，不产生感应电动势，则航天飞机端的电势等于卫星端的电势，故D错误。 本题选择错误的，故选BCD。 三、实验题 15. 用如图所示的电路研究自感现象，图中L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0，a和b是两个相同的小灯泡。请回答下列问题： （1）当开关S由断开变为闭合瞬间，a、b两个灯泡的亮度变化情况是___________。 A．a立刻发光且亮度保持不变 B．a立刻发光且逐渐变暗直至熄灭 C．b立刻发光且逐渐变暗 D．b立刻发光且逐渐变亮 （2）当开关S由闭合变为断开瞬间，观察两个灯泡的亮度变化情况，将观察到a______________________，b_________________________。 【答案】 ①. BD##DB ②. 突然变亮再逐渐熄灭 ③. 立即熄灭 【解析】 【详解】（1）[1]当开关S由断开变为闭合的瞬间，由于自感线圈的阻碍作用，电流绝大部分先经过a灯，a、b灯同时变亮，而随着自感线圈中电流的增大，流过a灯的电流逐渐减小，a灯逐渐变暗，而b灯在干路，始终是亮的；而随着电路的稳定，由于自感线圈电阻几乎为零，最终a灯被短路熄灭，而随a灯被短路，电路中的总电阻减小，总电流增大，因此b灯变得更亮。 故选BD。 （2）[2][3]当开关S由闭合变为断开的瞬间，由于b灯在干路，b灯瞬间被断路，两端电压为零，立即熄灭；而因为断开开关，电流要减小为零，但自感线圈又会阻碍电流的减小，线圈中产生自感电动势，相当于电源，给a灯提供短暂的电流，因此a灯先突然变亮，再逐渐熄灭。 16. 某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。 （1）实验中可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响。 （2）测量副线圈电压时应当用多用电表的“___________电压挡”（选填“直流”或“交流”），先用___________量程挡试测（选填“最大”或“最小”），大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。 （3）若变压器原、副线圈匝数分别选择n1= 800匝，n2= 400匝，原线圈与10V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压U2= 3V，输出电压测量值明显小于理论值，可能的原因是___________ A．原线圈匝数n1少于800匝 B．副线圈匝数n2多于400匝 C．副线圈阻值较大 D．铁芯B没有安装在铁芯A上 （4）在解决（3）中问题后，该同学多次改变副线圈匝数进行实验，记录多组副线圈输出电压U2和对应副线圈匝数n2，做出了U2—n2图像如图丙所示，实验时原线圈中磁通量的变化率为___________。 【答案】 ①. 交流 ②. 最大 ③. D ④. 【解析】 【详解】（2）[1]变压器是对交流电变压，因此副线圈输出的是交流电压，测量副线圈电压时应当用多用电表的交流电压挡。 [2]测量副线圈电压时应当先用最大量程挡试测，避免用最小量程挡测量损坏交流电压表。 （3）[3]若变压器原、副线圈匝数分别选择n1 = 800匝，n2 = 400匝，原线圈与10V正弦式交流电源相连，由理想变压器原、副线圈的电压比与匝数比成正比关系，可得U2 = 5V。用理想电压表测得输出电压U2 = 3V，输出电压测量值明显小于理论值，可能的原因是： AB．若原线圈匝数n1少于800匝，或副线圈匝数n2多于400匝，由变压器原、副线圈的电压与匝数的关系，可知副线圈输出电压都应增大，不会减小，AB错误； C．因用理想电压表测得输出电压，变压器原、副线圈中不会有电流产生，原、副线圈的直流电阻上没有电压降，即副线圈输出电压与副线圈阻值无关，C错误； D．铁芯B没有安装在铁芯A上，构不成闭合磁路，使变压器产生严重的漏磁，穿过副线圈的磁通量减小，副线圈输出电压低，D正确。 故选D。 （4）[4]对副线圈，由电磁感应定律可得 可知U2—n2图像的斜率即为磁通量的变化率，可得 四、计算题 17. 居民小区有440户，以前每户平均消耗电功率为100W，使用的区间变压器匝数比为165∶6，恰好能使额定电压为220V的用电器正常工作，现在因家用电器增加，每户平均消耗的电功率为250W，若变压器输入电压仍为6600V，区间输电线线路不变，为了使家用电器正常工作，需换用区间变压器。求 （1）区间输电线上的电阻值。 （2）换用的区间变压器的匝数比。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）未换时输电电流为 A=200A 输电电压为 V=240V 由 解得 （2）换变压器后 A=500A 线路损失电压为 V=50V 变压器的输出电压为 所以变压器匝数之比为 18. 如图所示，两根电阻不计、足够长的平行光滑金属导轨倾斜放置，倾角，相距L==1m，在导轨的虚线P和虚线Q间存在与导轨平面垂直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，磁场区域PQ的长度d=4m。现有两根相同的导体棒a、b分别从图中M、N处同时由静止释放。导体棒a恰好匀速穿过磁场区域，且当导体棒a刚穿出磁场时，导体棒b恰好进入磁场。已知每根导体棒的质量m=0.2kg，长度L=1m，电阻R=1Ω，重力加速度。不计a、b棒之间的相互作用，导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好，求： （1）导体棒a穿过磁场区域的速度大小； （2）导体棒a穿过磁场区域的过程中，导体棒a中产生的热量； （3）导体棒b刚进入磁场时，导体棒b两端的电压。 【答案】（1）8m/s；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）导体棒a进入磁场后，受力分析如图所示 则有 ，，， 解得 v＝8m/s （2）由能量守恒有 ， 解得 （3）导体棒a进入磁场时，导体棒b与导体棒a的速度相等，则有 导体棒a在磁场中的运动时间 对导体棒b受力分析有 ，，， 解得 19. 如图甲所示，间距的水平金属导轨CD、EF固定在地面上，一质量的金属棒GH垂直地放置在导轨上，导轨处于沿水平方向、大小未知的匀强磁场中。有一匝数匝、面积的线圈通过开关S与导轨相连，线圈处于平行于线圈轴线、方向竖直向上的另一匀强磁场中，大小随时间t变化的关系图像如图乙所示。某时刻闭合开关S时，金属棒GH瞬间跳起（金属棒跳起瞬间安培力远大于重力），跳起的最大高度为。已知开关S闭合瞬间，通过金属棒GH的电荷量为0.1C，线圈电阻，金属棒电阻，其余电阻不计，重力加速度，不计空气阻力。求： （1）线圈中产生的感应电动势大小： （2）开关S闭合瞬间，流过金属棒GH中的电流大小及方向； （3）匀强磁场的磁感应强度大小及方向。 【答案】（1）；（2），电流方向；（3），方向水平向左 【解析】 【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律 又 联立可得 （2）开关S闭合瞬间，流过金属棒GH中的电流大小 由楞次定律可知流过金属棒GH中电流方向为； （3）根据 解得金属棒开关S闭合瞬间，金属棒GH起跳的初速度为 对金属棒由动量定理 又 联立解得 由左手定则知匀强磁场的磁感应强度的方向水平向左； 20. 矩形abcd在磁感应强度大小为的匀强磁场中绕轴匀速转动，轴与线圈平面共面且与磁场方向垂直，线圈两端分别通过电刷与外电阻相连，电阻两端并联一理想电压表。矩形线圈匝数为匝，面积为，其中ab边长为，线圈总电阻为，外电路电阻为，线圈的转速为。如图所示，某时刻线圈平面刚好转到与磁场方向垂直的位置。（计算结果可以保留和根号） （1）求外电路中电压表的示数； （2）从此时刻开始计时，写出线圈中感应电流瞬时值的表达式； （3）从此时刻开始计时，经线圈ab边所受安培力大小?此过程通过程中电阻R的电荷量是多少? （4）线圈匀速转一周外力做的功。 【答案】（1）12V；（2）（A）；（3）N；C；（4）8J 【解析】 【详解】（1）电路中的感应电动势的最大值 V 有效值为 V 外电路中电压表的示数为 V （2）此时刻线圈在中性面，则从此时刻开始计时 （V） 线圈中感应电流瞬时值的表达式 （A） （3）此时线圈与中性面的夹角为 此时线圈的感应电流为 A 线圈ab边所受安培力大小为 N 此过程中通过电阻R的电荷量是 C （4）根据功能关系可知 J 21. 如图，质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计，质量为m的导体棒PQ放置在导轨上，始终与导轨接触良好，PQbc构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为μ，棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨bc段长为L，开始时PQ左侧导轨的总电阻为R，右侧导轨单位长度的电阻为R0。以ef为界，其左侧匀强磁场方向竖直向上，右侧匀强磁场水平向左，磁感应强度大小均为B。在t=0时，一水平向左的拉力F垂直作用在导轨的bc边上，使导轨由静止开始做匀加速直线运动，加速度为a。（重力加速度为g） （1）求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式； （2）经过多长时间拉力F达到最大值，拉力F的最大值为多少； （3）某过程中回路产生的焦耳热为Q，导轨克服摩擦力做功为W，求导轨动能的增加量。 【答案】（1），；（2），；（3） 【解析】 【详解】（1）回路中感应电动势 导轨做初速度是零的匀加速运动 回路中感应电动势随时间变化的表达式 由位移时间公式可得导轨在t时间内的位移为 回路中总电阻 回路中感应电流随时间变化的表达式 （2）导轨受到外力F，安培力FA，摩擦力f，由安培力公式则有 导体棒受到的安培力大小也为，方向竖直向下，导轨受到导体棒的摩擦力为 由牛顿第二定律 解得 上式中，当 时，即 时外力F取最大值，所以有 （3）设此过程中导轨运动距离s，由动能定理可得 由于摩擦力 又有 则导轨克服摩擦力做功 所以 导轨动能的增加量 【点睛】此题是一道力、电、磁的综合题目；解题时要仔细阅读题目，搞清题意，认真分析物体运动的物理过程，灵活选择物理规律列出方程；解题时注意挖掘题目的隐含条件；此题综合考查学生分析问题解决问题的能力。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $