精品解析：重庆市铁路中学校2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题

重庆市铁路中学校高二下期 3月月考物理试题 试卷共6页 时间：75分钟 试卷总分：100分 注意事项： 1.答题前，务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡规定的位置。 2答选择题时，必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其它答案标号。 3.答非选择题时，必须使用0.5毫米黑色签字笔，将答案书写在答题卡规定的位置上。 4.所有题目必须在答题卡上作答，在试题卷上答题无效。 第Ⅰ卷（选择题，共43分） 一、单项选择题（共7个小题，每小题4分，共28分） 1. 关于电磁波及电磁感应现象，下列说法正确的是（　　） A. 电磁波只是一种描述方式，不是真正的物质 B. 用微波炉加热食物是利用了微波具有能量的性质 C. 奥斯特最早发现了电磁感应现象 D. 穿过闭合导体回路有磁通量时，回路中就会产生感应电流 2. 如图所示是LC振荡电路和通过点P的电流随时间变化的规律。若把流过点P向右的电流规定为正方向，以下说法不正确的是（　　） A. 在~内，电容器C在充电 B. 在~内，电容器C的上极板带正电 C. 在~内，磁场能正在转化为电场能 D. 在~内，Q点的电势比点P高 3. 在如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，则下列判断错误的是（　　） A. S刚闭合瞬间，A灯和B灯同时亮 B. S闭合后电路稳定前，A灯逐渐变暗 C. S闭合电路稳定后，A灯和B灯亮度相同 D. S闭合电路稳定后，再断开S时，A灯闪亮一下后熄灭 4. 在匀强磁场中，一个100匝的闭合圆形金属线圈，绕线圈平面内与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化，设线圈总电阻为2Ω，则（　　） A. t=0时，线圈在中性面 B. t=1s时，线圈中磁通量对时间的变化率为零 C. 一个周期内，线圈产生的热量为 D. 0~1s时间内通过导线横截面电荷量为4C 5. 如图所示，虚线左侧的匀强磁场垂直纸面向外，右侧的匀强磁场垂直纸面向里。一金属小球从固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点a无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中，下列说法正确的是（　　） A. a、b两点等高 B. 小球在最低点处于平衡状态 C. 小球在穿过虚线时内部会产生涡流 D. 小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力 6. 有一变化的匀强磁场与图甲所示的圆形线圈平面垂直。规定磁场方向向里为正方向，从经流向为电流的正方向。已知中的感应电流随时间变化的图象如图乙，则磁场的变化规律可能与下图中一致的是（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁感应强度为B，质量为m边长为a的正方形线框ABCD斜向穿进磁场，当AC刚进入磁场时速度为v，方向与磁场边界成。若线框的总电阻为R，则（　　） A. AC刚进入磁场时，DA两端电势差等于DC两端电势差 B. AC刚进入磁场时，线框中感应电流为 C. AC刚进入磁场时，线框所受安培力为 D. 在以后穿过磁场的过程中，线框的速度不可能减小到零 二、多项选择题（共3个小题，每小题5分，共15分） 8. 下列表述正确的是（　　） A. 回路中磁通量变化量越大。回路产生的感应电流越大 B. 在自感现象中，感应电流一定和原电流方向相反 C. 物体克服安培力做功的过程是将其他形式的能量转化为电能的过程 D. 磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的大小均与匝数无关 9. 如题图所示，竖直面内有高度为H的有界匀强磁场，完全相同的闭合矩形导线框甲和乙，从距离磁场上边界h高度处同时由静止释放，已知L1 = 2L2，H > L1，若甲恰好匀速进入磁场，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 刚进入磁场时，甲、乙感应电流方向一定相同 B. 刚进入磁场时，甲、乙加速度一定相同 C. 进入磁场过程中，通过甲、乙的电荷量一定相同 D. 进入磁场过程中，甲、乙产生的焦耳热一定相同 10. 如图所示，变压器原、副线圈匝数分别为，，原线圈与水平放置的间距的光滑金属导轨相连，导轨处于方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中，副线圈接阻值的电阻，原线圈串联一阻值也为的电阻，与导轨接触良好且始终垂直导轨的阻值、质量的导体棒在外力的作用下运动，其速度随时间变化的关系式为，已知导轨电阻和变压器的能量损耗均不计，导轨足够长，导体棒运动过程中不会与其他用电器相碰，电表均为理想电表，则（　　） A. 电压表的示数为 B. 电流表的示数为 C. 变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为 D. 在的时间内外力做的功为 第Ⅱ卷（非选择题，共52分） 三、实验探究题（本题共2小题，共15分） 11. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中， （1）按如图1所示连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行这项实验操作的实验目的是为了_________。 A. 测量灵敏电流表能够承受电流的最大值 B. 检查灵敏电流表测量电流的大小是否准确 C. 检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向关系 （2）接下来用图2所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线表示导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，观察到电流表指针向右偏转，则螺线管中感应电流产生的磁场方向_________（填“向上”或“向下”）。再观察发现条形磁铁下端是_________极（填“S”或“N”）。 12. 用如图（甲）所示的可拆变压器进行“探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系”实验。 （1）关于此实验，下列说法正确的是_______ A. 原线圈可直接接入220V交流电路 B. 为了保证人身安全，要使用低压直流电源 C. 用交流电压表测副线圈两端电压时，副线圈应空载 D. 即使副线圈不接用电器，原线圈也不能长时间通电 （2）甲同学将变压器按照要求组装好后，原线圈接“0”“4”接线柱，副线圈接“0”“14”接线柱，此时接在原线圈两端的交流电压表量程为10V，其读数值为4.4 V，此时副线圈输出的电压理论上与 最接近。（选填下列选项） A. 0V B. 1.2V C. 14V D. 18.2V （3）乙同学将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压随时间变化的图像如图（丙）所示，在时间内该同学先断开开关，其后仅进行的一项操作可能是__________ A. 增加了交流电源的频率 B. 拧紧了松动的铁芯 C. 减少了副线圈的匝数 D. 增加了原线圈的匝数 （4）等效法、理想模型法是重要的物理思维方法，合理采用物理思维方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简”之美。理想变压器是一种理想化模型。如图（丁）所示，某用电器可以等效为右侧电路，若原、副线圈的匝数分别为n1、n2，在交流电源的电压有效值U0和电阻R0确定的情况下，调节可变电阻R，当R=__________时，R可获得最大功率。 四、计算题（共42分） 13. 题图为一个小型交流发电机的原理图。面积为S、匝数为n、总电阻为r的矩形线圈abcd绕与匀强磁场垂直的固定对称轴OO′匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，线圈转动的角速度为ω。线圈通过滑环和电刷与阻值为R的定值电阻相连。不计转轴及滑环与电刷的摩擦，求： （1）感应电动势的最大值Em； （2）理想交流电流表的示数I； （3）若线圈转速变为原来的2倍，从图示时刻开始计时，求定值电阻R两端电压的瞬时值表达式。 14. 如图所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，匀强磁场垂直于导轨平面斜向上，一根金属杆在v=2m/s的速度沿导轨匀速向下滑动，下滑过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。M、P间连接一个电阻R=5.0，金属杆及导轨的电阻不计，已知导轨间距L=0.5m，磁感应强度B=1T。金属杆质量m=0.05kg，导轨平面与水平面间夹角，，，。 （1）求电阻R中电流I的大小； （2）求金属杆与导轨间的滑动摩擦因数的大小； （3）对金属杆施加一个垂直于金属杆且沿导轨平面向上恒定拉力F=0.1N，若金属杆继续下滑x=2m后速度恰好减为0，求在金属杆减速过程中电阻R上产生的焦耳热。 15. 如图所示，两根水平放置的平行金属导轨MN和PQ相距为L，电阻不计。导轨上有相距较远且宽度均为d、磁感应强度大小均为B的匀强磁场，匀强磁场Ⅰ方向竖直向上，匀强磁场Ⅱ方向竖直向下。导轨左侧有一个弹射装置（图中未画出），可以根据需要将导体棒以不同速率向右弹出。有两根质量均为m，电阻均为R的导体棒a、b，均与导轨垂直放置且接触良好，a棒置于弹射装置处，b棒置于匀强磁场Ⅱ的中点C、D处。除C、D处有摩擦力外，导轨其余部分光滑，且C、D处最大静摩擦力大小为。 （1）若要b棒恰好能够运动，求a棒的弹射速率。 （2）若a棒的弹射速率为，且穿出磁场Ⅰ瞬间的速率为，求a棒即将与b棒相碰时b棒的电功率。 （3）若a棒的弹射速率为，且a棒穿出磁场Ⅰ瞬间的速率为，（此过程中b棒未穿出磁场Ⅱ），求此过程中系统产生的焦耳热Q。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 重庆市铁路中学校高二下期 3月月考物理试题 试卷共6页 时间：75分钟 试卷总分：100分 注意事项： 1.答题前，务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡规定的位置。 2答选择题时，必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其它答案标号。 3.答非选择题时，必须使用0.5毫米黑色签字笔，将答案书写在答题卡规定的位置上。 4.所有题目必须在答题卡上作答，在试题卷上答题无效。 第Ⅰ卷（选择题，共43分） 一、单项选择题（共7个小题，每小题4分，共28分） 1. 关于电磁波及电磁感应现象，下列说法正确的是（　　） A. 电磁波只是一种描述方式，不是真正的物质 B. 用微波炉加热食物是利用了微波具有能量的性质 C. 奥斯特最早发现了电磁感应现象 D. 穿过闭合导体回路有磁通量时，回路中就会产生感应电流 【答案】B 【解析】 【详解】A. 电磁波不仅仅是一种描述方式，而且是真实的物质存在，A错误； B. 用微波炉加热食物时，食物增加的能量是微波给它的，利用了微波具有能量的性质，B正确； C. 法拉第首先发现了电磁感应现象，C错误； D. 当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流，D错误； 故选B。 2. 如图所示是LC振荡电路和通过点P的电流随时间变化的规律。若把流过点P向右的电流规定为正方向，以下说法不正确的是（　　） A. 在~内，电容器C在充电 B. 在~内，电容器C的上极板带正电 C. 在~内，磁场能正在转化为电场能 D. 在~内，Q点的电势比点P高 【答案】B 【解析】 【详解】AB．由图可知，在~内，电路电流在减小，电容器正在充电，电流是正的，即经过P点的电流向右，由于电路中做定向移动的带电粒子是带负电的电子，因此在该时间段内，电子经过P点向左移动，因此电容器上极板带负电，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意； C．以上可知，在~内，电容器正在充电，磁场能转化为电场能，故C正确，不符合题意； D．以上可知，在~内，电容器上极板带负电，所以Q点的电势比P点高，故D正确，不符合题意。 故选B。 3. 在如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，则下列判断错误的是（　　） A. S刚闭合瞬间，A灯和B灯同时亮 B. S闭合后电路稳定前，A灯逐渐变暗 C. S闭合电路稳定后，A灯和B灯亮度相同 D. S闭合电路稳定后，再断开S时，A灯闪亮一下后熄灭 【答案】C 【解析】 【详解】ABC．开关S闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以A、B同时发光；由于线圈的电阻可以忽略，灯A逐渐被短路，流过A灯的电流逐渐减小，A灯逐渐变暗，直至熄灭，而流过B的电流增大，所以B灯变亮，故AB正确，C错误； D ．S闭合电路稳定后，断开开关S的瞬间，B灯的电流突然消失，立即熄灭；流过线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当电源，维持L中的电流逐渐减小，所以A灯突然闪亮一下再熄灭，故D正确。 本题选不正确的，故选C。 4. 在匀强磁场中，一个100匝的闭合圆形金属线圈，绕线圈平面内与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化，设线圈总电阻为2Ω，则（　　） A. t=0时，线圈在中性面 B. t=1s时，线圈中磁通量对时间的变化率为零 C. 一个周期内，线圈产生的热量为 D. 0~1s时间内通过导线横截面电荷量为4C 【答案】C 【解析】 【详解】A．t=0时，穿过线圈平面的磁通量为0，所以线圈在与中性面垂直的面，A错误； B．t=1s时，图像斜率最大，即最大，所以线圈中磁通量对时间的变化率最大，B错误； C．根据图像可知磁通量的最大值 则电动势的最大值 一个周期内，线圈产生的热量 C正确； D．通过线圈的电荷量 0~1s时间内根据图像可知，所以通过线圈的电荷量为0，D错误。 故选C。 5. 如图所示，虚线左侧的匀强磁场垂直纸面向外，右侧的匀强磁场垂直纸面向里。一金属小球从固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点a无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中，下列说法正确的是（　　） A. a、b两点等高 B. 小球在最低点处于平衡状态 C. 小球在穿过虚线时内部会产生涡流 D. 小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力 【答案】C 【解析】 【详解】BCD．小球在穿过虚线时内部会产生涡流，穿过小球的磁通量发生变化，小球内部会产生涡流，小球在最低点除需做圆周运动的向心力以外，水平方向还受到向左的电磁阻尼，选项BD均错误，选项C正确； A．由于电磁阻尼，b点一定低于a点，选项A错误。 故选C。 6. 有一变化的匀强磁场与图甲所示的圆形线圈平面垂直。规定磁场方向向里为正方向，从经流向为电流的正方向。已知中的感应电流随时间变化的图象如图乙，则磁场的变化规律可能与下图中一致的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】应用楞次定律定性分析知，内，电流为正方向，根据安培定则知磁场应正方向减小或负方向增大。内，电流为负方向，根据安培定则知磁场应正方向增大或负方向减小。设线圈面积为，则电动势 ① 电流 ② 解①②式得 ③ 由图象知两过程中电流大小关系为 ④ 解③④式得 所以A正确，BCD错误。 故选A。 7. 如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁感应强度为B，质量为m边长为a的正方形线框ABCD斜向穿进磁场，当AC刚进入磁场时速度为v，方向与磁场边界成。若线框的总电阻为R，则（　　） A. AC刚进入磁场时，DA两端电势差等于DC两端电势差 B. AC刚进入磁场时，线框中感应电流为 C. AC刚进入磁场时，线框所受安培力为 D. 在以后穿过磁场的过程中，线框的速度不可能减小到零 【答案】D 【解析】 【详解】A．AC刚进入磁场时，CD边切割磁感线，而切割磁感线的导体相当于电源，根据右手定则可知D点相当于电源的正极，C点相当于电源的负极，而DC两端的等于路端电压，由 可知 ， 则可知 故A错误； B．AC刚进入磁场时，线框中感应电流为 故B错误； C．AC刚进入磁场时，只有DC边和DA边在磁场中，根据左手定则可知，DC边和DA边所受安培力大小相同，且互相垂直，因此可知线框所受安培力为DC边和DA边所受安培力的合力，根据安培力的计算公式有 则线框所受安培力的大小为 故C错误； D．线框在穿过磁场的过程中，切割磁感线的有效长度始终与磁场边界重合，根据左手定则可知线框所受安培力始终垂直于磁场边界向下，线框运动的实际速度可分解为垂直于磁场边界向上的分速度和平行于磁场边界的另一分速度，而平行磁场边界的方向合力为零，由此可知，平行磁场边界的分速度始终不变，即平行磁场边界的运动为匀速直线运动，因此可知，线框在以后穿过磁场的过程中，速度不可能减小到零，故D正确。 故选D。 二、多项选择题（共3个小题，每小题5分，共15分） 8. 下列表述正确的是（　　） A. 回路中磁通量变化量越大。回路产生的感应电流越大 B. 在自感现象中，感应电流一定和原电流方向相反 C. 物体克服安培力做功的过程是将其他形式的能量转化为电能的过程 D. 磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的大小均与匝数无关 【答案】CD 【解析】 【详解】A．根据 可知电动势E与有关，回路中磁通量变化量越大，电动势不一定大，则回路产生的感应电流不一定大，故A错误； B．在自感现象中，当原电流增大时，感应电流与原电流方向相反；当原电流减小时，感应电流与原电流方向相同，并非一定相反，故B错误； C．根据功能关系，物体克服安培力做功的过程是将其他形式的能量转化为电能的过程，故C正确； D．磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率，它们的大小均与匝数无关，故D正确。 故选 CD。 9. 如题图所示，竖直面内有高度为H的有界匀强磁场，完全相同的闭合矩形导线框甲和乙，从距离磁场上边界h高度处同时由静止释放，已知L1 = 2L2，H > L1，若甲恰好匀速进入磁场，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 刚进入磁场时，甲、乙的感应电流方向一定相同 B. 刚进入磁场时，甲、乙的加速度一定相同 C. 进入磁场过程中，通过甲、乙的电荷量一定相同 D. 进入磁场过程中，甲、乙产生的焦耳热一定相同 【答案】AC 【解析】 【详解】A．刚进入磁场时，甲、乙线框的两个下导体边切割磁感线的方向相同，由右手定则可知，两个闭合矩形导线框中产生的感应电流方向相同，A正确； B．设线框的电阻是R，刚进入磁场时，若甲恰好匀速进入磁场，则有 乙线框刚进入磁场时，则有 解得 B错误； C．进入磁场过程中，由电荷量计算公式 可知，由于甲和乙是完全相同的闭合导线框，所以通过甲、乙的电荷量一定相同，C正确； D．在甲线框进入磁场过程中，做匀速运动，克服安培力做功，即产生焦耳热 由题意可知，两线框进入磁场时的速度相等，进入磁场过程中，甲做匀速运动，乙做减速运动，则有乙完全进入磁场中时的速度小于甲线框进入磁场中时的速度，乙克服安培力做功，即产生的焦耳热 上式中的∆Ek是乙线框动能的变化量，由于mgL2与∆Ek的关系不能确定，因此进入磁场过程中，甲、乙两线框产生的焦耳热可能相同，也可能不相同，因此不一定相同，D错误。 故选AC。 10. 如图所示，变压器原、副线圈的匝数分别为，，原线圈与水平放置的间距的光滑金属导轨相连，导轨处于方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中，副线圈接阻值的电阻，原线圈串联一阻值也为的电阻，与导轨接触良好且始终垂直导轨的阻值、质量的导体棒在外力的作用下运动，其速度随时间变化的关系式为，已知导轨电阻和变压器的能量损耗均不计，导轨足够长，导体棒运动过程中不会与其他用电器相碰，电表均为理想电表，则（　　） A. 电压表的示数为 B. 电流表的示数为 C. 变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为 D. 在的时间内外力做的功为 【答案】CD 【解析】 【详解】AB．由速度随时间变化的关系式可得 ，， 故导体棒产生的感应电动势的最大值为 电源电动势为 电动势的有效值为 设原线圈的输入电压为，副线圈的输出电压为，原线圈的输入电流为，副线圈的输出电流为，则对含有原线圈的回路由闭合电路欧姆定律有 由变压器工作原理可知 、 对副线圈的回路，由欧姆定律有 由以上式子可解得 ，，， 故电压表示数为 电流表示数为 所以AB错误； C．根据 可知原线圈中磁通量变化率的最大值为 其中 由于变压器无能量损失，故是理想变压器，原线圈中的磁通量即为铁芯中的磁通量，所以C正确； D．在 时间内，电路产生的焦耳热 根据能量守恒定律得 故 所以D正确。 故选CD。 第Ⅱ卷（非选择题，共52分） 三、实验探究题（本题共2小题，共15分） 11. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中， （1）按如图1所示连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行这项实验操作的实验目的是为了_________。 A. 测量灵敏电流表能够承受电流的最大值 B. 检查灵敏电流表测量电流大小是否准确 C. 检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系 （2）接下来用图2所示装置做实验，图中螺线管上的粗线表示导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，观察到电流表指针向右偏转，则螺线管中感应电流产生的磁场方向_________（填“向上”或“向下”）。再观察发现条形磁铁下端是_________极（填“S”或“N”）。 【答案】（1）C （2） ①. 向下 ②. S 【解析】 【小问1详解】 进行这项实验操作的实验目的是为了检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系，故选C。 【小问2详解】 [1]由第一问可知电流表指针向右偏转代表电流由灵敏电流表负接线柱流出，可以判断俯视观察螺线管时电流为顺时针，由安培定则可以判断感应电流产生的磁场方向向下； [2]由楞次定律可以判断，当磁铁S极靠近时螺线管会产生向下的感应磁场。 12. 用如图（甲）所示的可拆变压器进行“探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系”实验。 （1）关于此实验，下列说法正确的是_______ A. 原线圈可直接接入220V交流电路 B. 为了保证人身安全，要使用低压直流电源 C. 用交流电压表测副线圈两端电压时，副线圈应空载 D. 即使副线圈不接用电器，原线圈也不能长时间通电 （2）甲同学将变压器按照要求组装好后，原线圈接“0”“4”接线柱，副线圈接“0”“14”接线柱，此时接在原线圈两端的交流电压表量程为10V，其读数值为4.4 V，此时副线圈输出的电压理论上与 最接近。（选填下列选项） A. 0V B. 1.2V C. 14V D. 18.2V （3）乙同学将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压随时间变化的图像如图（丙）所示，在时间内该同学先断开开关，其后仅进行的一项操作可能是__________ A. 增加了交流电源的频率 B. 拧紧了松动的铁芯 C. 减少了副线圈的匝数 D. 增加了原线圈的匝数 （4）等效法、理想模型法是重要的物理思维方法，合理采用物理思维方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简”之美。理想变压器是一种理想化模型。如图（丁）所示，某用电器可以等效为右侧电路，若原、副线圈的匝数分别为n1、n2，在交流电源的电压有效值U0和电阻R0确定的情况下，调节可变电阻R，当R=__________时，R可获得最大功率。 【答案】（1）CD （2）C （3）B （4） 【解析】 【小问1详解】 AB．为了保证人身安全，原线圈要使用低压交流电源，不可直接接入220V交流电路，选项AB错误； C．因线圈中导线有电阻，所以用交流电压表测副线圈两端电压时，副线圈应空载，选项C正确； D．即使副线圈不接用电器，原线圈处于空载也有一定的电损，则原线圈也不能长时间通电，故D正确。 故选CD。 【小问2详解】 此时接在原线圈两端的交流电压表量程为10V，读数值为4.4V；根据 解得 由于不是理想变压器，由能量损耗，所以此时副线圈输出的电压理论上与14V最接近，故选C。 【小问3详解】 A．只增大交流电源的频率，不能改变副线圈输出电压，故A错误； B．拧紧了松动铁芯，副线圈磁通量增加，则输出电压增大，故B正确； CD．由图知，时刻前的电压值小于时刻后的电压值，而周期不变，根据 减少了副线圈的匝数，副线圈输出电压减小，若增加了原线圈的匝数，副线圈输出电压减小，故CD错误。 故选B。 【小问4详解】 把变压器和R等效为一个电阻，当作电源内阻，当内外电阻相等即时，输出功率最大；根据理想变压器电压与匝数比的关系 得 根据理想变压器电流与匝数比的关系 原线圈的等效电阻 当时，即 电阻上获得的功率最大，解得 四、计算题（共42分） 13. 题图为一个小型交流发电机的原理图。面积为S、匝数为n、总电阻为r的矩形线圈abcd绕与匀强磁场垂直的固定对称轴OO′匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，线圈转动的角速度为ω。线圈通过滑环和电刷与阻值为R的定值电阻相连。不计转轴及滑环与电刷的摩擦，求： （1）感应电动势的最大值Em； （2）理想交流电流表的示数I； （3）若线圈转速变为原来的2倍，从图示时刻开始计时，求定值电阻R两端电压的瞬时值表达式。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）依题意，可得线圈最大切割速度 有效切割长度 可得感应电动势的最大值 （2）电动势的有效值 故理想交流电流表的示数 （3）若线圈转速变为原来的2倍，则线圈转动的角速度变为原来的2倍，感应电动势的最大值变为 感应电流的最大值 R两端电压的最大值 可得从图示时刻开始计时，R两端电压的瞬时值 14. 如图所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，匀强磁场垂直于导轨平面斜向上，一根金属杆在v=2m/s的速度沿导轨匀速向下滑动，下滑过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。M、P间连接一个电阻R=5.0，金属杆及导轨的电阻不计，已知导轨间距L=0.5m，磁感应强度B=1T。金属杆质量m=0.05kg，导轨平面与水平面间夹角，，，。 （1）求电阻R中电流I的大小； （2）求金属杆与导轨间的滑动摩擦因数的大小； （3）对金属杆施加一个垂直于金属杆且沿导轨平面向上的恒定拉力F=0.1N，若金属杆继续下滑x=2m后速度恰好减为0，求在金属杆减速过程中电阻R上产生的焦耳热。 【答案】（1）0.2A；（2）0.5；（3）0.1J 【解析】 【详解】（1）感应电动势为 由于金属杆及导轨的电阻不计，因此 （2）安培力大小为 由于金属棒匀速运动，根据平衡条件可得 代入数值解得 （3）从施加拉力F到金属棒停下的过程，由能量守恒定律得 代入数值得 Q=0.1J 15. 如图所示，两根水平放置的平行金属导轨MN和PQ相距为L，电阻不计。导轨上有相距较远且宽度均为d、磁感应强度大小均为B的匀强磁场，匀强磁场Ⅰ方向竖直向上，匀强磁场Ⅱ方向竖直向下。导轨左侧有一个弹射装置（图中未画出），可以根据需要将导体棒以不同速率向右弹出。有两根质量均为m，电阻均为R的导体棒a、b，均与导轨垂直放置且接触良好，a棒置于弹射装置处，b棒置于匀强磁场Ⅱ的中点C、D处。除C、D处有摩擦力外，导轨其余部分光滑，且C、D处最大静摩擦力大小为。 （1）若要b棒恰好能够运动，求a棒的弹射速率。 （2）若a棒的弹射速率为，且穿出磁场Ⅰ瞬间的速率为，求a棒即将与b棒相碰时b棒的电功率。 （3）若a棒的弹射速率为，且a棒穿出磁场Ⅰ瞬间的速率为，（此过程中b棒未穿出磁场Ⅱ），求此过程中系统产生的焦耳热Q。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）棒进入磁场Ⅰ，设产生的电动势为，则 回路中的电流为 设棒所受安培力为，棒恰好能够运动应满足 其中 联立解得 （2）解法一： 因为，所以棒始终不动，只有棒运动。棒在穿越磁场Ⅰ过程中通过棒截面的电量为，在磁场Ⅱ中运动到棒处的过程中通过棒截面的电量为。 得 故 棒在穿越磁场过程中，对棒列动量定理得 即 设棒运动到棒处的速率为棒在磁场Ⅱ中运动到棒处的过程中，对棒列动量定理得： 即 联立解得 此时棒产生的电动势为 联立解得 解法二： 因为，所以棒始终不动，只有棒运动。设某时刻棒的速率为，则 由以上三式解得 由动量定理得 即 对棒穿越磁场过程有 即 设棒运动到棒处的速率为，同理可得 联立解得 此时棒产生的电动势为 联立解得 （3）因为，所以棒将向左加速运动，棒向右减速运动，由于作用在两棒之间的安培力大小时刻相等，所以两棒的动量变化量相等。设棒在棒刚离开磁场时的速率为，即 解得 根据系统能量守恒得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$