精品解析：山东省淄博市实验、齐盛高中2024-2025学年高二下学期3月联考物理试题

淄博实验中学高二年级第二学期限时训练 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 某同学设计了一个测量微弱磁场的实验装置：先在水平实验台上放置一枚小磁针，发现小磁针N极指北，然后他把一直导线沿南北方向置于小磁针正上方，并通入恒定电流，发现小磁针的N极稳定后指向为北偏西，设通电直导线的磁场在小磁针位置的磁感强度大小为B，已知当地地磁场的磁感应强度的水平分量大小为，，下列说法中正确的是（　　） A. 直导线中通入的电流方向由北向南 B. 的方向由北向南 C. ，方向水平向东 D. ，方向水平向西 2. 如图所示，螺线管导线的两端与平行金属板相接，一个带正电的轻质小球用绝缘细线悬挂在两金属板间，并处于静止状态。条形磁体从左向右靠近螺线管，则（　　） A. 螺线管内的磁通量向右增加 B. 平行金属板左极板电势高 C. 小球保持静止 D. 小球向左摆动 3. 旅客在网上购买高铁票后，可使用二代身份证在自动检票闸机上刷证进出站。当身份证进入刷卡器感应范围后，机器发出变化的磁场，身份证内的铜线圈获取能量，对自身短暂供电，将芯片中的信息发送出去，从而完成一次信息交换。若铜线圈匝数为N，面积为S，机器发出的磁场变化率为。则下列说法正确的是（　　） A. 若磁场逐渐增强，铜线圈有扩张的趋势 B. 若磁场逐渐增强、铜线圈的电动势逐渐增大 C. 铜线圈中产生的电动势最大值为 D. 只有当身份证进入或离开机器感应范围那一瞬间，铜线圈中才会有感应电流 4. 如图所示， 一梯形闭合导线圈沿垂直磁场和磁场竖直边界的方向， 匀速向右穿过匀强磁场区域。取感应电流沿逆时针方向为正，则该过程中，该线圈中的感应电流 随时间 变化的关系（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示，L为自感系数很大线圈，但线圈的电阻几乎为零，A和B是两个完全相同的灯泡，下列说法正确的是（　　） A. 开关S闭合，A灯先亮，B灯后亮 B 开关S闭合，B灯先亮，A灯后亮 C. 开关S断开，A灯和B灯同时熄灭 D. 开关S断开，流过B灯的电流方向从右至左 6. 如图为“火灾警报系统”电路，其中n1、n2为理想变压器原、副线圈的匝数，R0为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为滑动变阻器。现在变压器原线圈输入端接入电压为U的交流电，当通过报警器的电流超过某值时报警。若要使报警器报警的临界温度升高，以下操作可行的是（　　） A. 只增大输入电压U B. 只减少原线圈匝数n1 C. 只增加副线圈匝数n2 D. 只将R1的滑片P适当向上移动 7. 如图为振荡电路某时刻的状态图，不计电磁辐射，下列说法正确的是（　　） A. 电容器正在充电 B. 振荡电流正在变大 C. 线圈自感电动势正在变小 D. 电场能正在向磁场能转化 8. 如图所示，半径为的圆形区域内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，是圆的两条互相垂直的直径。A处的粒子源在极短时间内，均匀地向纸面内各个方向射出质量为、带电荷量为q的正粒子，所有带电粒子的初速度大小均相同，最晚离开磁场区域的带电粒子射出磁场时与射入磁场时的速度方向垂直，且带电粒子轨迹半径大于磁场圆半径。不计粒子受到的重力及粒子间的相互作用，则该带电粒子在磁场中运动的时间为（　　） A. B. C. D. 二、多项选择题：本题共4小题，共16分。在每小题给出的四个选项中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。 9. 下列四幅图分别是等离子体发电机、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件的示意图，进入装置的带电粒子重力均不计，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中A板是电源的负极 B. 图乙中粒子打在照相底片D上的位置越靠近，粒子的比荷越小 C. 图丙中若增大回旋加速器的加速电压，粒子获得的最大动能增大 D. 图丁中若导体中的载流子是电子，则导体左右两侧电势 10. 如图所示，A点的离子源沿纸面垂直OQ方向向上射出一束负离子，离子的重力忽略不计。为把这束负离子约束在OP之下的区域，可加垂直纸面的匀强磁场。已知O、A两点间的距离为s，负离子的比荷为，速率为v，OP与OQ间的夹角为30°，则所加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向可能是（　　） A. ，垂直纸面向里 B. ，垂直纸面向里 C. ，垂直纸面向外 D. ，垂直纸面向外 11. 如图所示，在磁感应强度为的匀强磁场中，有一匝数为、边长为、电阻为的正三角形线圈，以恒定角速度绕转轴转动，转轴垂直于磁感线，恰与三角形的高重合。线圈通过滑环和电刷连接一阻值的电阻，电压表为理想电压表。下列说法中正确的是（  ） A. 线圈与磁场平行时，磁通量变化率最小 B. 线圈转一圈的过程中，交流电方向变化两次 C. 从线圈与磁场平行开始计时，线圈产生感应电动势瞬时值的表达式为 D. 线圈转一圈的过程中，外力做功为 12. 如图，匀强磁场I、Ⅱ的边界P、Q、M水平，两磁场的方向相反，磁感应强度大小均为B，磁定场I的宽度为L，磁场Ⅱ的宽度大于L。边长为L、质量为m、电阻为R的正方形金属线框待abcd自距磁场边界P上方L处自由下落，当ab边刚进磁场Ⅱ时线框的加速度为零；当ab边刚出磁场Ⅱ时，线框的加速度也为零。重力加速度大小为g，线框运动过程中，磁场始终与线框平面垂直，ab边始终水平，下列说法正确的是（　　） A. 当线框ab边刚进磁场Ⅱ时，线框的速度大小为 B. 线框ab边通过磁场I的过程中，通过线框截面的电荷量为 C. 磁场Ⅱ的宽度为 D. 线框通过磁场过程中，线框中产生焦耳热为 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 为探究影响感应电流方向的因素，“荀子实验小组”的同学们做了如下的实验。 （1）同学们首先用如图甲的实验装置进行探究，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。 将条形磁铁按如图甲方式极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。说明螺线管中感应电流在螺线管内部产生的磁场方向与条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向_____（填“相同”或“相反”）； （2）同学们又用如图乙所示的器材进行探究。发现为了使小灯泡能短暂发光，应将如图所示的N极向下的条形磁铁快速_____（选填“向下插入”或“向上拔出”）。同学们还发现条形磁铁运动越快，小灯泡发光的亮度就越大，这说明感应电动势随_____（选填“通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）的增大而增大； （3）实验结束后，实验小组的同学们又结合教材中自感实验做了如下实验。如图丙所示，将两条支路分别接上电流传感器（可以测出电流大小，且内阻忽略不计），已知灯泡电阻不变且阻值为。闭合开关后，流过两个电流传感器的图像如图丁所示。由图可知： ①流过灯泡的电流是_____（选填“”或“”）； ②线圈的直流电阻_____（选填“大于”“等于”或“小于”）灯泡电阻。 14. 某学习小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。 （1）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是 ； A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 整体隔离法 D. 微元求和法 （2）学习小组中小明先将图1中的零件组装成图2中的变压器，再将原线圈接在交流电源上，之后再将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈输出电压U2随时间t变化的图像如图3所示，在保证安全的前提下，小明可能在t1-t2时间内进行的操作是 ； A. 减少了原线圈的匝数 B. 拔掉了变压器铁芯 C. 减小了交流电源的频率 D. 增大了原线圈的输入电压 （3）学习小组中的小文在实验室中找到了一只标有“220V/11V”的变压器，如图所示。他看到这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、b引线比c、d引线粗。在没有相应的说明书情况下，他应该把引线__________接交流“220 V”（选填“a、b”或“c、d”）。 15. 远距离输电示意图如图所示，其中变压器为理想变压器，水电站发电机的输出功率为440kW，发电机的电压为220V。通过升压变压器升高电压至11kV后向远处输电，在用户端用降压变压器把电压降为220V，使用户得到的功率为408kW。求： （1）输电线的总电阻r； （2）降压变压器的原、副线圈的匝数比。 16. （1）如图1所示，两根足够长的平行导轨，间距，磁感应强度，一根直金属杆MN以的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好。杆MN的电阻，导轨的电阻可忽略。求杆MN中产生的感应电动势。 （2）如图2所示，一个匝数的圆形线圈，面积，电阻。在线圈中存在面积垂直线圈平面（指向纸外）的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图3所示。求圆形线圈中产生的感应电动势。 （3）有一个的电阻，将其两端a、b分别与图1中的导轨和图2中的圆形线圈相连接。试求以上两种情况中，电阻R两端的电势差Uab。 17. 如图所示，两平行金属导轨弯折成角的两部分，导轨接有电动势，内阻的电源，定值电阻，导轨间距，导轨电阻忽略不计。导轨的竖直部分左侧有一根与其接触良好的水平放置的金属棒，在金属棒所在空间加一竖直向上的匀强磁场（图中仅画出了一根磁感线），金属棒质量，电阻不计。已知导轨竖直部分与金属棒间的动摩擦因数（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），已知重力加速度，，。求： （1）通过金属棒的电流大小； （2）要使金属棒能处于静止状态，则所加的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度至少多大； （3）若将竖直向上匀强磁场以金属棒为轴，逆时针转动至与竖直方向成（此过程保证金属棒静止且与导轨接触良好），此时金属棒恰好处于静止状态，则磁感应强度可能为多大。 18. 如图甲所示，粒子加速器与速度选择器并排放置，已知速度选择器内匀强磁场磁感应强度大小为、电场强度大小为。在速度选择器右侧建立xOy坐标系，的区域里有磁场，规定磁场方向垂直纸面向里为正，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，其中。质量为、电荷量为的粒子从加速器M极板由静止释放，通过N极板中间的小孔后进入速度选择器，沿直线穿过速度选择器后从O点沿x轴射入磁场。 （1）求粒子到达O点的速度和M、N两板间的电压； （2）若粒子在时从O点射入磁场，且在的某时刻从点P（，）离开磁场，求的大小； （3）若，粒子在时刻从O点射入磁场，求粒子离开磁场时的位置坐标； （4）若，调整磁场变化周期，使在的任一时刻从O点入射的粒子均不从y轴离开磁场，求的取值范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 淄博实验中学高二年级第二学期限时训练 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 某同学设计了一个测量微弱磁场的实验装置：先在水平实验台上放置一枚小磁针，发现小磁针N极指北，然后他把一直导线沿南北方向置于小磁针正上方，并通入恒定电流，发现小磁针的N极稳定后指向为北偏西，设通电直导线的磁场在小磁针位置的磁感强度大小为B，已知当地地磁场的磁感应强度的水平分量大小为，，下列说法中正确的是（　　） A. 直导线中通入的电流方向由北向南 B. 的方向由北向南 C. ，方向水平向东 D. ，方向水平向西 【答案】D 【解析】 【详解】B．由地磁场特点，可知地磁场从南方指向北方，即的方向由南向北，故B错误； A．由题意可知，小磁针稳定时的N极指向为北偏西，而地磁场方向为由南至向北，故电流产生的磁场方向为由东向西，结合安培定则，可知电流方向为由南向北，故A错误； CD．由于电流磁场方向指向西，地磁场的方向指向北，两个磁场的合磁场方向为北偏西，可得到两个磁感应强度的大小关系为 即 方向为指向西，故C错误，D正确。 故选D。 2. 如图所示，螺线管导线的两端与平行金属板相接，一个带正电的轻质小球用绝缘细线悬挂在两金属板间，并处于静止状态。条形磁体从左向右靠近螺线管，则（　　） A. 螺线管内的磁通量向右增加 B. 平行金属板左极板电势高 C. 小球保持静止 D. 小球向左摆动 【答案】B 【解析】 【详解】A．条形磁体从左向右靠近螺线管时，螺线管内的磁通量向左增加，故A错误； BCD．条形磁体从左向右靠近螺线管时，导致线圈的磁通量发生变化，从而导致线圈中产生感应电动势，假设电路闭合，则由楞次定律可知，感应电流方向是从右极向下通过线圈再到左极，由于线圈相当于电源，因此左极电势高，所以带正电小球将向右摆动，故B正确。 故选B 。 3. 旅客在网上购买高铁票后，可使用二代身份证在自动检票闸机上刷证进出站。当身份证进入刷卡器感应范围后，机器发出变化的磁场，身份证内的铜线圈获取能量，对自身短暂供电，将芯片中的信息发送出去，从而完成一次信息交换。若铜线圈匝数为N，面积为S，机器发出的磁场变化率为。则下列说法正确的是（　　） A. 若磁场逐渐增强，铜线圈有扩张的趋势 B. 若磁场逐渐增强、铜线圈的电动势逐渐增大 C. 铜线圈中产生的电动势最大值为 D. 只有当身份证进入或离开机器感应范围那一瞬间，铜线圈中才会有感应电流 【答案】C 【解析】 【详解】A．由楞次定律可知，磁场增强，磁通量变大，铜线圈面积有缩小趋势，故A错误； BC．由电磁感应定律 由函数关系可知，磁感应强度在增加时，其变化率是在减少的，故电动势在减小，且，故错误，C正确。 D．因为磁场是变化的，当身份证静止不动时，线圈中的磁通量也会变化，由楞次定律可知，也会有感应电流，故错误。 故选C。 4. 如图所示， 一梯形闭合导线圈沿垂直磁场和磁场竖直边界的方向， 匀速向右穿过匀强磁场区域。取感应电流沿逆时针方向为正，则该过程中，该线圈中的感应电流 随时间 变化的关系（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】线框刚进入阶段，根据右手定则可以判断，感应电流方向为逆时针，是正方向。进入L距离后，继续向右运动，磁通量继续增大，根据楞次定律可知，仍有逆时针感应电流不为零，是正方向。进入2L后，继续向右运动，磁通量减小，根据楞次定律可知，此时感应电流为负即顺时针。 故选A。 5. 如图所示，L为自感系数很大的线圈，但线圈的电阻几乎为零，A和B是两个完全相同的灯泡，下列说法正确的是（　　） A. 开关S闭合，A灯先亮，B灯后亮 B. 开关S闭合，B灯先亮，A灯后亮 C. 开关S断开，A灯和B灯同时熄灭 D. 开关S断开，流过B灯的电流方向从右至左 【答案】D 【解析】 【详解】AB．开关S闭合，由于线圈L的自感作用，故A、B同时亮，故AB错误； CD．在断开开关S前，在并联电路中，随着线圈L自感作用不断减小，流过线圈L电流越来越大，因线圈的电阻几乎为零，故稳定后，B灯被短接，即B灯不亮，由于外电路的总电阻减小，故回路的电流更大，故A灯更亮；开关S断开，B灯与线圈形成闭合回路，故B灯不会立即熄灭，断开开关S前流过线圈L的电流是从左向右，故断开开关S后，根据楞次定律，可知线圈L产生从左向右的感应电流，该电流从右至左流过B灯，而A灯不处在闭合回路中，故断开开关S后，A灯立即熄灭，故C错误，D正确。 故选D。 6. 如图为“火灾警报系统”电路，其中n1、n2为理想变压器原、副线圈的匝数，R0为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为滑动变阻器。现在变压器原线圈输入端接入电压为U的交流电，当通过报警器的电流超过某值时报警。若要使报警器报警的临界温度升高，以下操作可行的是（　　） A. 只增大输入电压U B. 只减少原线圈匝数n1 C. 只增加副线圈匝数n2 D. 只将R1的滑片P适当向上移动 【答案】D 【解析】 【详解】由题分析，可知要使报警器的临界温度升高，则需要减小报警器两端的电压，而与报警器并联，所以需要减小两端的电压。 A．只增大输入电压U，变压器原副线圈的匝数比不变，故副线圈两端的电压增大，副线圈的电流增大，所以两端的电压增大，则报警器报警的临界温度较低，故A错误； B．只减少原线圈匝数n1，根据可知副线圈两端的电压增大，副线圈的电流增大，所以两端的电压增大，则报警器报警的临界温度较低，故B错误； C．只增加副线圈匝数n2，根据可知副线圈两端的电压增大，副线圈的电流增大，所以两端的电压增大，则报警器报警的临界温度较低，故C错误； D．只将R1的滑片P适当向上移动，则R1的有效阻值减小，此时副线圈的电压不变，故副线圈的电流增大，则两端的电压增大，所以R1两端的电压减小，则报警器的电压变小，电流也减小，报警器报警的临界温度升高，故D正确。 故选D。 7. 如图为振荡电路某时刻的状态图，不计电磁辐射，下列说法正确的是（　　） A. 电容器正在充电 B. 振荡电流正在变大 C. 线圈自感电动势正在变小 D. 电场能正在向磁场能转化 【答案】A 【解析】 【详解】AD．由题图可知，此时电流由上极板流向下极板，且下极板带正电，则下极板的正电荷增加，此时电容器正在充电，则电容器中的电场能正在增大，磁场能正在向电场能转化，故A正确，D错误； BC．由于线圈L中的磁场能正在减小，则振荡电流正在变小，但电流变化率正在变大，所以线圈自感电动势正在变大，故BC错误。 故选A。 8. 如图所示，半径为的圆形区域内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，是圆的两条互相垂直的直径。A处的粒子源在极短时间内，均匀地向纸面内各个方向射出质量为、带电荷量为q的正粒子，所有带电粒子的初速度大小均相同，最晚离开磁场区域的带电粒子射出磁场时与射入磁场时的速度方向垂直，且带电粒子轨迹半径大于磁场圆半径。不计粒子受到的重力及粒子间的相互作用，则该带电粒子在磁场中运动的时间为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据已知条件可知，最晚离开磁场区域且轨迹半径大于磁场圆半径的带电粒子射出磁场时的速度方向应沿纸面与 AC 成 45°角，并恰好从C点离开磁场，如图 由几何关系可知，粒子的轨迹半径 根据牛顿第二定律有 该带电粒子在磁场中运动的时间为 解得 故选B。 二、多项选择题：本题共4小题，共16分。在每小题给出的四个选项中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。 9. 下列四幅图分别是等离子体发电机、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件的示意图，进入装置的带电粒子重力均不计，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中A板是电源的负极 B. 图乙中粒子打在照相底片D上的位置越靠近，粒子的比荷越小 C. 图丙中若增大回旋加速器的加速电压，粒子获得的最大动能增大 D. 图丁中若导体中的载流子是电子，则导体左右两侧电势 【答案】AD 【解析】 【详解】A．图甲中，根据左手定则，正电荷向下偏转，所以B极板带正电，为电源的正极，极板是电源的负极，故A正确； B．图乙中，由牛顿第二定律 可得 知越小，粒子打在照相底片D上的位置越靠近，说明比荷越大，故B错误； C．丙图中，根据牛顿第二定律 可知 当时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C错误； D．图丁中，若导体中的载流子是电子，根据左手定则可知，电子运动到N板，则导体左右两侧电势 故D正确。 故选AD。 10. 如图所示，A点的离子源沿纸面垂直OQ方向向上射出一束负离子，离子的重力忽略不计。为把这束负离子约束在OP之下的区域，可加垂直纸面的匀强磁场。已知O、A两点间的距离为s，负离子的比荷为，速率为v，OP与OQ间的夹角为30°，则所加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向可能是（　　） A. ，垂直纸面向里 B. ，垂直纸面向里 C. ，垂直纸面向外 D. ，垂直纸面向外 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．当所加匀强磁场方向垂盲纸面向里时，由左手定则知：负离子向右偏转。约束在OP之下的区域的临界条件是离子运动轨迹与OP相切。如图（大圆弧） 由几何知识知 而 所以 所以当离子轨迹的半径小于s时满足约束条件。由牛顿第二定律及洛伦兹力公式列出 所以得 故A错误，B正确； CD．当所加匀强磁场方向垂直纸面向外时，由左手定则知：负离子向左偏转。约束在OP之下的区域的临界条件是离子运动轨迹与OP相切。如图（小圆弧） 由几何知识知道相切圆的半径为，所以当离子轨迹的半径小于时满足约束条件。 由牛顿第二定律及洛伦兹力公式列出 所以得 故C错误，D正确。 故选BD。 11. 如图所示，在磁感应强度为的匀强磁场中，有一匝数为、边长为、电阻为的正三角形线圈，以恒定角速度绕转轴转动，转轴垂直于磁感线，恰与三角形的高重合。线圈通过滑环和电刷连接一阻值的电阻，电压表为理想电压表。下列说法中正确的是（  ） A. 线圈与磁场平行时，磁通量变化率最小 B. 线圈转一圈的过程中，交流电方向变化两次 C. 从线圈与磁场平行开始计时，线圈产生感应电动势瞬时值的表达式为 D. 线圈转一圈的过程中，外力做功为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．线圈与磁场平行时，磁通量变化率最大，故A错误； B．线圈转一圈的过程中，两次经过中性面，感应电流的方向改变两次，故B正确； C．感应电动势最大值 从线圈与磁场平行开始计时，线圈产生感应电动势瞬时值的表达式为 故C错误； D．电流有效值 线圈转一圈的过程中，电流做功 则外力做功为，故D正确。 故选BD。 12. 如图，匀强磁场I、Ⅱ的边界P、Q、M水平，两磁场的方向相反，磁感应强度大小均为B，磁定场I的宽度为L，磁场Ⅱ的宽度大于L。边长为L、质量为m、电阻为R的正方形金属线框待abcd自距磁场边界P上方L处自由下落，当ab边刚进磁场Ⅱ时线框的加速度为零；当ab边刚出磁场Ⅱ时，线框的加速度也为零。重力加速度大小为g，线框运动过程中，磁场始终与线框平面垂直，ab边始终水平，下列说法正确的是（　　） A. 当线框ab边刚进磁场Ⅱ时，线框的速度大小为 B. 线框ab边通过磁场I的过程中，通过线框截面的电荷量为 C. 磁场Ⅱ的宽度为 D. 线框通过磁场过程中，线框中产生的焦耳热为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．设线框ab边刚进磁场Ⅱ时速度为，根据题意可得 解得 故A错误； B．线框ab边通过磁场Ⅰ的过程中，通过线框截面的电荷量 故B正确； C．设线框ab边刚出磁场Ⅱ时，线框的速度大小为，则 解得 设磁场Ⅱ的宽度为d，则 故C正确； D．根据能量守恒，线框通过磁场过程中 解得 故D错误。 故选BC。 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 为探究影响感应电流方向的因素，“荀子实验小组”的同学们做了如下的实验。 （1）同学们首先用如图甲的实验装置进行探究，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。 将条形磁铁按如图甲方式极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。说明螺线管中感应电流在螺线管内部产生的磁场方向与条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向_____（填“相同”或“相反”）； （2）同学们又用如图乙所示的器材进行探究。发现为了使小灯泡能短暂发光，应将如图所示的N极向下的条形磁铁快速_____（选填“向下插入”或“向上拔出”）。同学们还发现条形磁铁运动越快，小灯泡发光的亮度就越大，这说明感应电动势随_____（选填“通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）的增大而增大； （3）实验结束后，实验小组的同学们又结合教材中自感实验做了如下实验。如图丙所示，将两条支路分别接上电流传感器（可以测出电流大小，且内阻忽略不计），已知灯泡电阻不变且阻值为。闭合开关后，流过两个电流传感器的图像如图丁所示。由图可知： ①流过灯泡的电流是_____（选填“”或“”）； ②线圈的直流电阻_____（选填“大于”“等于”或“小于”）灯泡电阻。 【答案】（1）相反 （2） ①. 向下插入 ②. 磁通量的变化率 （3） ①. a ②. 大于 【解析】 【小问1详解】 将条形磁铁极向下插入螺线管时，发现电流计的指针向右偏转。说明感应电流方向为从经螺线管到，由安培定则可知，螺线管中感应电流产生的磁场方向向下，与条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向相反。 【小问2详解】 [1]将条形磁铁极向下插入螺线管，则穿过螺线管磁通量向下增大，感应电流磁场方向向上，根据安培定则，可知感应电流方向从下向上流经二极管，电路导通，灯泡发光。 [2]条形磁铁从初始位置到完全插入，磁通量的变化量相同，磁体运动的越快，则穿过线圈的磁通量就变化的越快，二极管发光的亮度就越大，说明回路中产生的感应电流越大，线圈两端产生的感应电动势越大，因此该实验说明感应电动势随磁通量变化率的增大而增大。 【小问3详解】 [1] 开关闭合瞬间，灯泡电流瞬间增大，线圈对电流阻碍作用逐渐减小，通过线圈电流逐渐增大，灯泡分流逐渐减小，所以流经灯泡电流是图像。 [2] 电路稳定后通过灯泡电流大于通过线圈电流，所以线圈电阻大于灯泡电阻。 14. 某学习小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。 （1）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是 ； A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 整体隔离法 D. 微元求和法 （2）学习小组中小明先将图1中的零件组装成图2中的变压器，再将原线圈接在交流电源上，之后再将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈输出电压U2随时间t变化的图像如图3所示，在保证安全的前提下，小明可能在t1-t2时间内进行的操作是 ； A. 减少了原线圈的匝数 B. 拔掉了变压器铁芯 C. 减小了交流电源的频率 D. 增大了原线圈的输入电压 （3）学习小组中的小文在实验室中找到了一只标有“220V/11V”的变压器，如图所示。他看到这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、b引线比c、d引线粗。在没有相应的说明书情况下，他应该把引线__________接交流“220 V”（选填“a、b”或“c、d”）。 【答案】（1）A （2）B （3）c、d 【解析】 【小问1详解】 实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是控制变量法。 故选A。 【小问2详解】 AD．由图知，t1时刻前的电压值大于t2时刻后的电压值，可知副线圈输出电压U2减小；根据 若减少了原线圈的匝数，则副线圈输出电压U2增大；若增大了原线圈的输入电压，则副线圈输出电压U2增大；故AD错误； B．拔掉了变压器铁芯Q，副线圈磁通量减小，则输出电压U2减小，故B正确； C．只减小交流电源的频率，不能改变副线圈输出电压U2，故C错误。 故选B。 【小问3详解】 理想变压器的输入功率等于输出功率，因为是降压变压器，所以副线圈的电压小于原线圈的电压，而功率又相等，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，为了减少功率损失，根据电阻定律可知副线圈应用较粗的铜导线绕制，故应将较细的线圈作为原线圈，他应该把引线c、d接交流“220 V”。 15. 远距离输电示意图如图所示，其中变压器为理想变压器，水电站发电机的输出功率为440kW，发电机的电压为220V。通过升压变压器升高电压至11kV后向远处输电，在用户端用降压变压器把电压降为220V，使用户得到的功率为408kW。求： （1）输电线的总电阻r； （2）降压变压器的原、副线圈的匝数比。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）输电线上的电流 输电线上损失的功率 又 解得 （2）降压变压器的输入电压 降压变压器原、副线圈的匝数比为 16. （1）如图1所示，两根足够长的平行导轨，间距，磁感应强度，一根直金属杆MN以的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好。杆MN的电阻，导轨的电阻可忽略。求杆MN中产生的感应电动势。 （2）如图2所示，一个匝数的圆形线圈，面积，电阻。在线圈中存在面积垂直线圈平面（指向纸外）的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图3所示。求圆形线圈中产生的感应电动势。 （3）有一个的电阻，将其两端a、b分别与图1中的导轨和图2中的圆形线圈相连接。试求以上两种情况中，电阻R两端的电势差Uab。 【答案】（1）0.75V；（2）6V；（3）0.6V， 【解析】 【详解】（1）金属杆MN以的速度向右匀速运动，根据法拉第电磁感应定律可知，杆MN中产生的感应电动势为 （2）根据法拉第电磁感应定律可知，圆形线圈中产生的感应电动势为 （3）根据右手定则可知，图1中a点的电势高于b点的电势，则电阻R两端的电势差 根据楞次定律可知，图2中a点的电势低于b点的电势，则 17. 如图所示，两平行金属导轨弯折成角的两部分，导轨接有电动势，内阻的电源，定值电阻，导轨间距，导轨电阻忽略不计。导轨的竖直部分左侧有一根与其接触良好的水平放置的金属棒，在金属棒所在空间加一竖直向上的匀强磁场（图中仅画出了一根磁感线），金属棒质量，电阻不计。已知导轨竖直部分与金属棒间的动摩擦因数（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），已知重力加速度，，。求： （1）通过金属棒的电流大小； （2）要使金属棒能处于静止状态，则所加的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度至少多大； （3）若将竖直向上的匀强磁场以金属棒为轴，逆时针转动至与竖直方向成（此过程保证金属棒静止且与导轨接触良好），此时金属棒恰好处于静止状态，则磁感应强度可能为多大。 【答案】（1）1A （2）2T （3）1T或5T 【解析】 【小问1详解】 根据闭合电路欧姆定律可知，通过金属棒的电流大小 【小问2详解】 金属棒恰好能处于静止状态时磁感应强度最小，设为，由平衡条件有 代入题中数据，解得 故则所加的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度至少为2T； 小问3详解】 逆时针转动至与竖直方向成，几何关系可知，此时安培力方向与竖直方向成，设磁感应强度为时金属棒恰好不下滑，由平衡条件有 又因为 联立以上解得 设磁感应强度为时金属棒恰好不上滑，由平衡条件有 又因为 联立以上解得 所以磁感应强度可能为1T或5T。 18. 如图甲所示，粒子加速器与速度选择器并排放置，已知速度选择器内匀强磁场磁感应强度大小为、电场强度大小为。在速度选择器右侧建立xOy坐标系，的区域里有磁场，规定磁场方向垂直纸面向里为正，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，其中。质量为、电荷量为的粒子从加速器M极板由静止释放，通过N极板中间的小孔后进入速度选择器，沿直线穿过速度选择器后从O点沿x轴射入磁场。 （1）求粒子到达O点的速度和M、N两板间的电压； （2）若粒子在时从O点射入磁场，且在的某时刻从点P（，）离开磁场，求的大小； （3）若，粒子在时刻从O点射入磁场，求粒子离开磁场时的位置坐标； （4）若，调整磁场变化周期，使在的任一时刻从O点入射的粒子均不从y轴离开磁场，求的取值范围。 【答案】（1），；（2）；（3）（，）；（4） 【解析】 【详解】（1）粒子在沿直线穿过速度选择器，根据受力平衡可得 解得 粒子经过加速电场过程，根据动能定理可得 解得M、N两板间的电压为 （2）若粒子在时从O点射入磁场，且在的某时刻从点P（，）离开磁场，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得 由几何关系可得 解得 联立解得 （3）若，则粒子在磁场中的轨道半径为 粒子在磁场中运动的周期为 粒子在时刻从O点射入磁场，可知粒子进入磁场时磁场方向刚好变为向外，粒子在磁场中的运动轨迹如图所示 根据图中几何关系可得 可知粒子离开磁场时的纵坐标为 则粒子离开磁场时的位置坐标为（，）。 （4）若，则粒子在磁场中的轨道半径为 粒子在磁场中运动的周期为 临界情况为粒子从时刻射入磁场，并且轨迹恰好与轴相切，如图所示 由图中几何关系可得 可得 则粒子在时间内转过圆心角为，对应的运动时间为 为了使在的任一时刻从O点入射的粒子均不从轴离开磁场，应满足 联立可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$