高二下学期物理期中考试模拟测试01（人教版2019，选择性必修第二册第1～5章）-2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第二册）

高二下学期物理期中考试模拟测试01（原卷版） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第二册第1~5章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．2024年10月30日，神舟十九号与十八号太空会师，中国航天全家福通过电磁波向地面传输这历史性的一刻。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波的传播需要介质 B．变化的电磁场在空间中的传播形成了电磁波 C．雷达工作使用的微波不属于电磁波 D．空调遥控器通过释放紫外线来控制空调 2．在图示电路中，电阻R和线圈L的阻值相同，L1和L2是两个完全相同的灯泡，线圈电感足够大。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关瞬间，L1和L2的亮度相同 B．闭合开关瞬间， L2比L1更亮 C．断开开关后，L1慢慢熄灭，L2立即熄灭 D．断开开关后，L1和L2都慢慢熄灭 3．关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A．图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压U B．图乙是磁流体发电机的结构示意图，将一束等离子体喷入磁场，A、B两板间会产生电压，且A板电势高 C．图丙是速度选择器的结构示意图，速度的带电粒子（不计重力）能够沿直线从右侧进入并匀速通过速度选择器 D．图丁是质谱仪的结构示意图，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S3说明粒子的比荷越大 4．某种感温式火灾报警器如图1所示，其简化的工作电路如图2所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R0为滑动变阻器，R1为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测R1的电流触发报警。下列说法正确的是（　　） A．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压减小 B．警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变小 C．通过定值电阻R1的电流过高时，报警装置就会报警 D．若要调低预设的报警温度，可增大滑动变阻器R0的阻值 5．小姚同学做了探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的实验，小姚在做本 实验时，选择的原线圈为100匝，副线圈为200匝；他将原线圈接入学生电源中的交流电压“6V”挡位，用交流电压表测量出副线圈的电压为13.0 V，则下列叙述可能符合实际情况的一项是（　　） A．变压器的铁芯没有闭合 B．一定是电压的测量出了问题 C．副线圈实际匝数与标注的“200”不符，应该小于200匝 D．学生电源实际输出电压大于标注的“6V” 6．在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电源构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片向右滑动时，下列说法正确的是（　　） A．穿过a环的磁通量始终是c环的一半 B．穿过a、b两个环的磁通量始终相同 C．a、c两个环中都有感应电流 D．b、c两个环中都有感应电流 7．如图所示，将圆柱形铝块放入真空冶炼炉中。冶炼炉中磁场是均匀分布的；铝块可视为由横截面积相同、半径大小不同的铝环拼在一起组成。下列说法正确的有（　　） A．环中电流的大小与环半径的二次方成正比 B．环中电功率的大小与环半径的三次方成正比 C．相同时间内环中产生的热量与环半径的四次方成正比 D．若将铝块换成电阻率更小的铜块，则相同横截面积、相同半径的铜环发热功率更小 8．圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，带电粒子a、b从圆周上的M点沿直径MON方向以相同的速度射入磁场，粒子a、b的运动轨迹如图所示。已知粒子a离开磁场时速度方向偏转了90°，粒子b离开磁场时速度方向偏转了60°，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A．粒子a、b都带负电 B．粒子a、b在磁场中运动的时间之比为3:2 C．粒子a、b的比荷之比为 D．粒子a、b在磁场中运动轨迹的半径之比为1:3 9．（多选）随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则以下说法正确的是（　　） A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波 B．甲、乙两波的频率都比可见光的频率小 C．真空中甲波的传播速度比乙波慢 D．手机通信使用的是无线电波 10．（多选）图甲中理想变压器原、副线圈的匝数比为，输入电压U随时间t的变化规律如图乙所示（图像为正弦图像的一部分），电阻、和的阻值分别为5Ω、2Ω和3Ω，电流表为理想交流电表，下列说法正确的是（　　） A．输入电压U的有效值为 B．若开关S断开，电流表的示数为0.2A C．若将开关S由断开变为闭合，电流表的示数变小 D．若仅增大副线圈负载的电阻，副线圈两端电压变化量与电流变化量的绝对值之比不变 11．（多选）如图所示，两个半径相同的半圆形光滑轨道固定在竖直平面内，左右两端点等高，分别处于沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中。两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放。M、N为轨道的最低点。则下列分析正确的是（　　） A．两个小球到达轨道最低点的速度vM＜vN B．两个小球第一次经过轨道最低点时对轨道的压力可能为FM＝FN C．小球第一次到达M点的时间小于小球第一次到达N点的时间 D．磁场中小球能到达轨道另一端最高处，电场中小球不能到达轨道另一端最高处 12．（多选）如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN向左运动，则PQ所做的运动可能是（　　） A．向右加速运动 B．向左加速运动 C．向右减速运动 D．向左减速运动 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（共2小题,共20分） 13．某物理兴趣小组利用可拆变压器探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系： (1)关于变压器，下列说法正确的是 A．变压器工作时副线圈交流电的频率与原线圈交流电的频率相等 B．使用多用电表测副线圈电压时，应选用“直流电压挡” C．测量电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量 D．因为实验所用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱等检查电路 (2)考虑变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比与原、副线圈的匝数比之间的关系为 （选填“>”、“=”或者“<”）。 (3)如图丙所示，一理想变压器原线圈中接有阻值为R0的定值电阻，副线圈中接有一可变电阻R，原线圈一侧接在电压为12V（有效值）的正弦交流电源上。通过调节可变电阻后发现，当R时，可变电阻上消耗的电功率最大，该变压器原、副线圈的匝数比为 ，可变电阻上消耗的最大电功率为 W。 14．某实验小组使用如图所示的器材探究“电磁感应现象”中影响感应电流方向的因素。 (1)在图中用实线代替导线完成实验电路连接 。 (2)连接好电路后，闭合开关，发现灵敏电流计G的指针向右偏了一下、保持开关闭合，依次进行以下操作：将铁芯迅速插入线圈A时，灵敏电流计指针将向 （填“左”或“右”）偏；然后将滑动变阻器连入电路中的阻值调大，灵敏电流计指针将向 （填“左”或“右”）偏；稳定后断开开关，灵敏电流计指针将向 （填“左”或“右”）偏。 (3)写出闭合回路中产生感应电流的条件： 。 (4)亮亮同学经过以上实验探究，对自家“自发电”无线门铃按钮原理进行研究，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮过程，磁铁远离螺线管回归原位。下列说法正确的是（　　） A．只有按下按钮时，门铃才会响 B．按住按钮不动，门铃不会响 C．按下按钮过程，通过门铃电流方向Q→P D．若更快按下按钮，门铃的响声更大 E．按下和松开按钮过程，通过门铃感应电流大小一定相等 三．计算题（本题共3小题，共32分） 15．串联式混合动力汽车发电机的工作原理可简化为如图所示的模型：匀强磁场的磁感应强度大小为B，边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈总电阻为r，线圈绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，角速度为，线圈与电池连接。 （1）求线圈中感应电动势的最大值； （2）若线圈中电流的有效值为Ⅰ，求电池两端的电压有效值； （3）若线圈中电流的有效值为Ⅰ，电池的充电效率为，求线圈转动n圈过程中，电池储存的电能。 16．如图甲所示，一匝数、面积、电阻的圆形线圈，与一个阻值的电阻组成闭合回路，把线圈放入一个方向垂直线圈平面向里的圆形磁场中，磁场区域和线圈完全重合，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，求： (1)时，通过电阻R的电流大小和方向； (2)内，通过电阻R的电荷量。 17．如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴，质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点以初速度v0水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，已知OA∶OM = 3∶8，不计空气阻力，重力加速度为g，求： (1)电场强度E的大小和方向； (2)小球从M运动到N的过程中离x轴的最大距离； (3)小球从A点抛出运动到N点的总时间。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高二下学期物理期中考试模拟测试01（解析版） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第二册第1~5章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．2024年10月30日，神舟十九号与十八号太空会师，中国航天全家福通过电磁波向地面传输这历史性的一刻。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波的传播需要介质 B．变化的电磁场在空间中的传播形成了电磁波 C．雷达工作使用的微波不属于电磁波 D．空调遥控器通过释放紫外线来控制空调 【答案】B 【详解】A．电磁波的传播不需要介质，故A错误； B．根据麦克斯韦理论可知，变化的电磁场在空间中的传播形成了电磁波，故B正确； C．雷达工作使用的微波属于电磁波，故C错误； D．空调遥控器通过释放红外线来控制空调，故D错误。 故选B。 2．在图示电路中，电阻R和线圈L的阻值相同，L1和L2是两个完全相同的灯泡，线圈电感足够大。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关瞬间，L1和L2的亮度相同 B．闭合开关瞬间， L2比L1更亮 C．断开开关后，L1慢慢熄灭，L2立即熄灭 D．断开开关后，L1和L2都慢慢熄灭 【答案】C 【详解】AB．闭合开关瞬间，由于线圈的自感，通过线圈的电流为0，即通过灯泡L1的电流等于通过灯泡L2的电流与通过电阻R的电流之和，则L1比L2更亮，故AB错误； BC．断开开关后，由于线圈的自感，线圈相当于一个等效电源，线圈与灯泡L1构成新的回路，可知，断开开关后，L1慢慢熄灭，L2立即熄灭，故C正确，D错误。 故选C。 3．关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A．图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压U B．图乙是磁流体发电机的结构示意图，将一束等离子体喷入磁场，A、B两板间会产生电压，且A板电势高 C．图丙是速度选择器的结构示意图，速度的带电粒子（不计重力）能够沿直线从右侧进入并匀速通过速度选择器 D．图丁是质谱仪的结构示意图，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S3说明粒子的比荷越大 【答案】D 【详解】A．甲图中，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 可知 粒子获得的最大动能为 所以要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的半径R和增大磁感应强度B，增加电压U不能增大最大初动能，故A错误； B．乙图中根据左手定则，正电荷向下偏转，所以极板带正电，为发电机的正极，A极板是发电机的负极，低于B板电势，故B错误； C．丙图中，假如带正电的粒子从右向左运动通过复合场时，电场力竖直向下，根据左手定则，洛伦兹力方向也向下，所以不可能沿直线通过复合场，故C错误； D．粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由 可得 粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S3，则R越小，说明比荷越大，故D正确。 故选D。 4．某种感温式火灾报警器如图1所示，其简化的工作电路如图2所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R0为滑动变阻器，R1为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测R1的电流触发报警。下列说法正确的是（　　） A．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压减小 B．警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变小 C．通过定值电阻R1的电流过高时，报警装置就会报警 D．若要调低预设的报警温度，可增大滑动变阻器R0的阻值 【答案】C 【详解】A．变压器中副线圈两端电压取决于原线圈电压与匝数比，由于原线圈两端电压与匝数比不变，则警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，故A错误； B．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，而副线圈中总电阻减小，副线圈中电流增大，则原线圈中电流增大，由可知，由于原线圈两端电压不变，所以原线圈输入功率变大，故B错误； C．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，而副线圈中总电阻减小，副线圈中电流增大，即通过定值电阻R1的电流达到某一值时，报警装置就会报警，故C正确； D．若要调低预设的报警温度，即热敏电阻的阻值较大，要保持流过R1的电流不变，则可减小滑动变阻器R0的阻值，故D错误。 故选C。 5．小姚同学做了探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的实验，小姚在做本 实验时，选择的原线圈为100匝，副线圈为200匝；他将原线圈接入学生电源中的交流电压“6V”挡位，用交流电压表测量出副线圈的电压为13.0 V，则下列叙述可能符合实际情况的一项是（　　） A．变压器的铁芯没有闭合 B．一定是电压的测量出了问题 C．副线圈实际匝数与标注的“200”不符，应该小于200匝 D．学生电源实际输出电压大于标注的“6V” 【答案】D 【详解】A．根据理想变压器的原副线圈的电压与其匝数关系式，若变压器的铁芯没有闭合，则得出副线圈的电压将远小于12V，故A错误； B．若是电压的测量出了问题，应该是小于12V，不应该大于12V，故B错误； C．副线圈实际匝数与标注的“200”不符，若小于200匝，由以上公式可知，副线圈的电压小于12.0V，故C错误； D．若学生电源实际输出电压大于标注的“6V”，由以上公式可知，副线圈的电压可能为13.0V，故D正确。 故选D。 6．在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电源构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片向右滑动时，下列说法正确的是（　　） A．穿过a环的磁通量始终是c环的一半 B．穿过a、b两个环的磁通量始终相同 C．a、c两个环中都有感应电流 D．b、c两个环中都有感应电流 【答案】B 【详解】B．线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，所以穿过a、b两个环的磁通量始终相同，故B正确； ACD．根据安培定则可知，穿过a的磁感线方向向左，穿过b的磁感线方向向上，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，线圈中电流将发生改变，产生的磁场随之改变，穿过a、b两环的磁通量会发生改变，故a、b两环中都会产生感应电流；而向左和向右穿过环的磁感线条数相等，完全抵消，总的磁通量为零，不发生变化，故环中没有感应电流产生，故ACD错误。 故选B。 7．如图所示，将圆柱形铝块放入真空冶炼炉中。冶炼炉中磁场是均匀分布的；铝块可视为由横截面积相同、半径大小不同的铝环拼在一起组成。下列说法正确的有（　　） A．环中电流的大小与环半径的二次方成正比 B．环中电功率的大小与环半径的三次方成正比 C．相同时间内环中产生的热量与环半径的四次方成正比 D．若将铝块换成电阻率更小的铜块，则相同横截面积、相同半径的铜环发热功率更小 【答案】B 【详解】A．根据法拉第电磁感应定律 所以环中电流的大小为 即环中电流的大小与环半径成正比，故A错误； BD．环中电功率的大小为 即环中电功率的大小与环半径的三次方成正比，若将铝块换成电阻率更小的铜块，则相同横截面积、相同半径的铜环发热功率更大，故B正确，D错误； C．相同时间内环中产生的热量为 即相同时间内环中产生的热量与环半径的三次方成正比，故C错误。 故选B。 8．圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，带电粒子a、b从圆周上的M点沿直径MON方向以相同的速度射入磁场，粒子a、b的运动轨迹如图所示。已知粒子a离开磁场时速度方向偏转了90°，粒子b离开磁场时速度方向偏转了60°，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A．粒子a、b都带负电 B．粒子a、b在磁场中运动的时间之比为3:2 C．粒子a、b的比荷之比为 D．粒子a、b在磁场中运动轨迹的半径之比为1:3 【答案】C 【详解】A．粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，则由左手定则可得，粒子都带正电，故A错误； D．两个粒子进入磁场时速度指向圆心且水平，则出磁场时速度反向延长线过圆心，轨迹圆半径与速度方向垂直，则可作图得到圆心分别为O1、O2，如图 设磁场圆半径为R，则由几何关系可得，两轨迹圆半径分别为， 则粒子a、b在磁场中运动轨迹的半径之比为，故D错误； C．粒子在磁场中做圆周运动有 化简得 由于速度相同，相同磁场，则可知比荷之比等于轨迹半径的反比，即，故C正确； B．两粒子在磁场中运动时间分别为, 综合可得 故B错误。 故选C。 9．（多选）随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则以下说法正确的是（　　） A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波 B．甲、乙两波的频率都比可见光的频率小 C．真空中甲波的传播速度比乙波慢 D．手机通信使用的是无线电波 【答案】BD 【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故A错误； BC．由图可知，甲、乙两波的波长都比可见光波长大，电磁波在真空中的传播速度均为光速c，由 可知，波长越大频率越小，所以甲、乙两波的频率都比可见光的频率小，故B正确，C错误； D．手机通信使用的是无线电波，故D正确。 故选BD。 10．（多选）图甲中理想变压器原、副线圈的匝数比为，输入电压U随时间t的变化规律如图乙所示（图像为正弦图像的一部分），电阻、和的阻值分别为5Ω、2Ω和3Ω，电流表为理想交流电表，下列说法正确的是（　　） A．输入电压U的有效值为 B．若开关S断开，电流表的示数为0.2A C．若将开关S由断开变为闭合，电流表的示数变小 D．若仅增大副线圈负载的电阻，副线圈两端电压变化量与电流变化量的绝对值之比不变 【答案】BD 【详解】A．设输入电压的有效值为U，根据有效值的定义有 可得输入电压的有效值为 故A 错误； B．若开关S断开，变压器与副线圈负载的等效电阻为 则原线圈电流为 可知电流表的示数为0.2A，故B正确； C．若将开关S由断开变为闭合，副线圈负载电阻变小，则等效电阻变小，原线圈电流变大，即电流表的示数变大，故C错误； D．设原线圈两端电压为，则有 可得 根据线圈电压、电流与匝数的关系有 ， 联立可得 即副线圈两端电压变化量与电流变化量的绝对值之比始终不变，故D正确。 故选BD。 11．（多选）如图所示，两个半径相同的半圆形光滑轨道固定在竖直平面内，左右两端点等高，分别处于沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中。两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放。M、N为轨道的最低点。则下列分析正确的是（　　） A．两个小球到达轨道最低点的速度vM＜vN B．两个小球第一次经过轨道最低点时对轨道的压力可能为FM＝FN C．小球第一次到达M点的时间小于小球第一次到达N点的时间 D．磁场中小球能到达轨道另一端最高处，电场中小球不能到达轨道另一端最高处 【答案】CD 【详解】A．由动能定理，在磁场中，小球从释放到最低点的过程中 在电场中，小球 从释放到最低点的过程中 可知 故A错误； B．小球在磁场中最低点时，对小球受力分析可知 小球在电场中最低点时，对小球受力分析可知 又由于 可知 故B错误； C．由A选项分析可知，小球从释放到最低点的过程中 弧长相同，故小球第一次到达点的时间小于小球第一次到达点的时间，故C正确； D．磁场中小球从释放到另一端最高处的过程中，总功为0，动能变化量为0，小球到另一端刚好速度减为0，电场中小球从释放到另一端最高处的过程中，总功为 动能变化量为负，而初动能为0，末动能为负，不合理，即不能到达轨道另一端，故D正确； 故选CD。 12．（多选）如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN向左运动，则PQ所做的运动可能是（　　） A．向右加速运动 B．向左加速运动 C．向右减速运动 D．向左减速运动 【答案】AD 【详解】根据安培定则可知，ab右侧产生的磁场方向垂直纸面向里，MN在安培力作用下向左运动，说明MN受到的安培力向左，由左手定则可知MN中电流N流向M，线圈L1中感应电流的磁场向下，由楞次定律可知，线圈L1中的磁场应该向上增强，或向下减弱，则线圈L2中的磁场向上增强，或向下减弱，由安培定则可知PQ中感应电方向由P到Q且增大，或PQ中感应电流方向由Q到P且减小，再由右手定则可知PQ向右加速运动或向左减速运动。 故选AD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（共2小题,共20分） 13．某物理兴趣小组利用可拆变压器探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系： (1)关于变压器，下列说法正确的是 A．变压器工作时副线圈交流电的频率与原线圈交流电的频率相等 B．使用多用电表测副线圈电压时，应选用“直流电压挡” C．测量电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量 D．因为实验所用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱等检查电路 (2)考虑变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比与原、副线圈的匝数比之间的关系为 （选填“>”、“=”或者“<”）。 (3)如图丙所示，一理想变压器原线圈中接有阻值为R0的定值电阻，副线圈中接有一可变电阻R，原线圈一侧接在电压为12V（有效值）的正弦交流电源上。通过调节可变电阻后发现，当R时，可变电阻上消耗的电功率最大，该变压器原、副线圈的匝数比为 ，可变电阻上消耗的最大电功率为 W。 【答案】(1)AC (2)> (3) 3：2 4 【详解】（1）A．根据变压器的改装原理可知，变压器工作时只是改变电压，不改变频率，故A错误； B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”测量，故B错误； C．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，防止烧坏电压表，故C正确； D．虽然实验所用电压较低，但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，这样可减小实验误差，避免发生危险，故D错误。 故选AC。 （2）根据变压器原理可知，原副线圈两端电压之比等于原副线圈匝数之比，即变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比，实验中由于变压器的铜损、磁损和铁损，导致变压器的铁芯损失一部分能量，所以副线圈上的电压的实际值一般略小于理论值，所以原线圈与副线圈的电压之比一般大于原线圈与副线圈的匝数之比。 （3）[1][2]把变压器和R等效为一个电阻R1，R0当作电源内阻，电源的输出功率 当时，即内外电阻相等时，输出功率最大，即可变电阻上消耗的电功率最大，根据 得 由 可得 解得该变压器原、副线圈的匝数比为 可变电阻上消耗的最大电功率为 14．某实验小组使用如图所示的器材探究“电磁感应现象”中影响感应电流方向的因素。 (1)在图中用实线代替导线完成实验电路连接 。 (2)连接好电路后，闭合开关，发现灵敏电流计G的指针向右偏了一下、保持开关闭合，依次进行以下操作：将铁芯迅速插入线圈A时，灵敏电流计指针将向 （填“左”或“右”）偏；然后将滑动变阻器连入电路中的阻值调大，灵敏电流计指针将向 （填“左”或“右”）偏；稳定后断开开关，灵敏电流计指针将向 （填“左”或“右”）偏。 (3)写出闭合回路中产生感应电流的条件： 。 (4)亮亮同学经过以上实验探究，对自家“自发电”无线门铃按钮原理进行研究，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮过程，磁铁远离螺线管回归原位。下列说法正确的是（　　） A．只有按下按钮时，门铃才会响 B．按住按钮不动，门铃不会响 C．按下按钮过程，通过门铃电流方向Q→P D．若更快按下按钮，门铃的响声更大 E．按下和松开按钮过程，通过门铃感应电流大小一定相等 【答案】(1) (2) 右 左 左 (3)磁通量发生变化 (4)BCD 【详解】（1）实验电路连接如图所示。 （2）[1]连接好电路后，闭合开关，线圈B内的磁通量增大，灵敏电流计G的指针向右偏了一下，则将铁芯迅速插入线圈A时，线圈B内的磁通量增大，灵敏电流计指针将向右偏。 [2]将滑动变阻器连入电路中的阻值调大，回路中电流减小，线圈A产生的磁场减小，线圈B内的磁通量减小，灵敏电流计指针将向左偏。 [3]稳定后断开开关，线圈B内的磁通量减小，灵敏电流计指针将向左偏。 （3）闭合回路中产生感应电流的条件是磁通量发生变化。 （4）A．按下和松开按钮过程，螺线管中磁通量发生变化，螺线管产生感应电动势，门铃均会响，故A错误； B．按住按钮不动，螺线管中磁通量不变，螺线管中的感应电动势为零，门铃不会响，故B正确； C．按下按钮过程，螺线管中向左的磁通量增大，根据楞次定理，可知按下按钮过程，通过门铃电流方向Q→P，故C正确； D．若更快按下按钮，螺线管中磁通量的变化率增大，螺线管产生的感应电动势增大，通过门铃感应电流增大，门铃的响声更大，故D正确； E．按下和松开按钮过程，螺线管中磁通量的变化率不一定相同，故螺线管产生的感应电动势不一定相同，通过门铃感应电流大小不一定相等，故E错误。 故选BCD。 三．计算题（本题共3小题，共32分） 15．串联式混合动力汽车发电机的工作原理可简化为如图所示的模型：匀强磁场的磁感应强度大小为B，边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈总电阻为r，线圈绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，角速度为，线圈与电池连接。 （1）求线圈中感应电动势的最大值； （2）若线圈中电流的有效值为Ⅰ，求电池两端的电压有效值； （3）若线圈中电流的有效值为Ⅰ，电池的充电效率为，求线圈转动n圈过程中，电池储存的电能。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】线圈中感应电动势的最大值 线圈中感应电动势的有效值为 根据闭合电路欧姆定律，得电池两端的电压有效值 联立解得 线圈转动n圈过程中，经历的时间为 电池储存的电能 16．如图甲所示，一匝数、面积、电阻的圆形线圈，与一个阻值的电阻组成闭合回路，把线圈放入一个方向垂直线圈平面向里的圆形磁场中，磁场区域和线圈完全重合，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，求： (1)时，通过电阻R的电流大小和方向； (2)内，通过电阻R的电荷量。 【答案】(1)2A；电流的方向为从b到a (2)16C 【详解】（1）时，线圈内产生的感应电动势大小为 V 感应电流的大小为 A 由楞次定律可知，电阻R上感应电流的方向为从b到a； （2）内产生的平均感应电动势为 V 产生的平均感应电流为 A内通过的电荷量为 C 17．如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴，质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点以初速度v0水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，已知OA∶OM = 3∶8，不计空气阻力，重力加速度为g，求： (1)电场强度E的大小和方向； (2)小球从M运动到N的过程中离x轴的最大距离； (3)小球从A点抛出运动到N点的总时间。 【答案】(1)，电场强度方向竖直向上； (2) (3) 【详解】（1）小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，说明电场力和重力平衡，有qE = mg 求得，电场强度方向竖直向上； （2）小球做匀速圆周运动，O′为圆心，M运动到N过程中离x轴的最大距离设为d，∠MO′P = θ，如图所示 设半径为r，由几何关系知 根据牛顿第二定律有 在第一象限中，小球做平抛运动可得， 又，， 联立求得 （3）小球在第一象限运动时间 小球在磁场中运动时间， 解得 所以 1 学科网（北京）股份有限公司 $$