精品解析：山东省泰安市新泰市第一中学北校2024-2025学年高二下学期第一次大单元考试物理试题

2025年新泰市第一中学北校2023级高二下学期第一次大单元考试物理试题 一、单选题 1. 如图所示电路中，电感线圈的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，A和B是两个完全相同的小灯泡，B灯泡与一个较小的电阻相连。则（　　） A. 断开开关S时，B灯突然闪亮一下再逐渐熄灭 B. 断开开关S时，A灯突然闪亮一下再逐渐熄灭 C. 闭合开关S时，A立即变亮，B灯逐渐变亮 D. 闭合开关S时，同时达到最亮，且B更亮一些 2. 如图所示，置于光滑绝缘水平面上的轻质单匝矩形线框，其长、宽之比为。线框在外力作用下以相同速率匀速离开匀强磁场区域，离开时始终有两边与边界平行。则在1和2这两种过程中（　　） A. 通过线框的电荷量之比为 B. 线框中产生的热量之比为 C. 线框中的感应电流之比为 D. 所用拉力大小之比为 3. 如图所示，匀强磁场中有两个材料相同、横截面积相同的导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大，两圆环半径之比为，圆环中产生的感应电动势分别为和，不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是（　　） A. ，感应电流均沿逆时针方向 B. ，感应电流均沿顺时针方向 C. ，感应电流均沿逆时针方向 D. ，感应电流均沿顺时针方向 4. 如图所示，固定在水平面内的光滑不等距平行轨道处于竖直向上、大小为B的匀强磁场中，ab段轨道宽度为2L，bc段轨道宽度是L，ab段轨道和bc段轨道都足够长，将质量均为m、接入电路的电阻均为R的金属棒M和N分别置于轨道上的ab段和bc段，且与轨道垂直。开始时金属棒M和N均静止，现给金属棒M一水平向右的初速度v0，不计导轨电阻，则（　　） A. M棒刚开始运动时的加速度大小为 B. 金属棒M最终的速度为 C. 金属棒N最终的速度为 D. 整个过程中通过金属棒的电荷量为 5. 如图所示为一台手摇交流发电机和变压器的结构示意图，大轮与小轮通过不打滑皮带传动，大，小轮半径之比为，小轮与线圈固定在同一转轴上，线圈是由电阻不计的漆包线绕制而成的边长为L的n匝正方形线圈，其所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B。转动手柄使大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直，升压变压器为理想变压器。当用户端接一个定值电阻R时，R上消耗的功率为P。下列说法正确的是（ ） A. 发电机产生的电动势最大值为 B. 升压变压器输入端电压有效值为 C. 若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则副线圈的磁通量增加一倍 D. 若大轮角速度增加一倍，则R上消耗的功率为4P 6. 现用电压U=380V的正弦式交变电流给额定电压为110V的电灯供电，以下电路中不可能使电灯正常发光的是（　　） A. B. C D. 7. 如图甲所示为某款按压式发电的手电筒，当按照一定的频率按压时，内置发电机线圈转动，穿过线圈的磁通量按照正弦规律变化（如图乙所示）。已知线圈的匝数为100匝，下列说法正确的是（　　） A. 交流电的频率为0.2Hz B. 时，发电机线圈中的电流为零 C. 发电机的电动势的有效值为 D. 若电路总电阻为，则发电机的功率为 8. 如图是通过变压器降压给用户供电的示意图。变压器输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用表示，开关S闭合后，相当于接入电路中工作的用电器增加。如果变压器上的能量损失可以忽略，则关于开关S闭合后，以下说法正确的是（ ） A. 电表示数不变，示数减小 B. 电表、示数均增大 C. 原线圈输入功率减小 D. 电阻和上消耗的总功率，一定比闭合开关前上单独消耗的功率大 二、多选题 9. 如图，在一个足够长的水平光滑金属导轨所在空间中，分布着垂直于导轨平面且方向如图的匀强磁场，磁感应强度大小为。两导体棒均垂直于导轨静止放置。已知导体棒质量为，导体棒质量为，且质量之比为，长度均为，电阻均为，其余部分电阻不计。现使导体棒获得瞬时平行于导轨水平向右的初速度。除磁场作用外，两棒沿导轨方向无其他外力作用，在两导体棒运动过程中，始终未相撞，下列说法正确的是（　　） A. 任何一段时间内，导体棒的动量改变量跟导体棒的动量改变量总是相等 B. 任何一段时间内，导体棒的动能增加量等于导体棒的动能减少量 C. 全过程中，棒共产生的焦耳热为 D. 全过程中，通过导体棒的电荷量为 10. 如图甲所示，面积为S，电阻为r的单匝金属线框处在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，线框与电阻为R的定值电阻相连形成闭合回路。下列说法正确的是（ ） A. 线框有扩张的趋势 B. a点的电势高于b点的电势 C. 时间内通过定值电阻的电流为 D. 时间内通过定值电阻的电荷量为 11. 如图，电阻不计、匝数为N的矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO'匀速转动。理想变压器的原、副线圈匝数之比为1∶2，电流表、电压表均为理想电表。当线圈以角速度ω匀速转动、滑动变阻器的阻值为R时，电压表的示数为U，则（　　） A. 电流表的示数为 B. 穿过线圈的磁通量的最大值为 C. 滑动变阻器滑片向下滑动时，变压器的输入功率减小 D. 从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈产生电动势的瞬时表达式为 12. 如图所示，理想变压器左侧输入电压为U的交流电，原线圈匝数为，副线圈匝数为，。当闭合开关、，额定电压相同的两个白炽灯泡、均能正常发光，下列选项正确的是（　　） A. 灯泡的额定电压为 B. 灯泡、的功率之比为 C. 闭合、，电路稳定后，若仅断开，会马上熄灭 D. 若两个灯泡、位置互换，二者还能正常发光 三、实验题 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. 为探究变压器两个线圈的电压与匝数关系，张明同学设计了如图所示的实验电路。 （1）在实验中，当原线圈匝数匝，副线圈匝数匝时，若原线圈两端电压为，则副线圈两端电压为；原、副线圈对调后，原线圈两端电压为，副线圈两端电压为，那么可初步确定，变压器原、副线圈电压与原、副线圈匝数的关系是__________（填写字母关系式）。 （2）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 （3）另一个同学在做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验时，忘记把图甲中的变压器铁芯A组装到变压器铁芯B上，组装后的变压器如图乙所示，在铁芯上的原、副线圈匝数分别为匝和匝，原线圈两端与的交流电源相连，则副线圈两端电压的有效值可能是__________。 A. B. C. D. 四、解答题 15. 在2025年1月份湖北寒潮大风期间，许多部门进行了应急抢险保障工作，其中应急小型发电机是常见保障设备之一，如图甲所示。发电原理可简化如图乙所示，矩形线圈abcd的面积为共有220匝，线圈电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为，在外力作用下线圈以的转速绕与磁场方向垂直的固定对称轴匀速旋转，不计交流电流表的内阻。（计算结果用表示）求： （1）从图乙中位置开始计时，线圈产生电动势的瞬时值表达式； （2）线圈每转过一周，外力所做的功； （3）线圈从图示位置转过的过程中通过电阻的电荷量。 16. 如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈abcd电阻不计，面积，匝数匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻，输电功率保持不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器和降压变压器均为理想变压器。从图示位置开始计时。 （1）写出感应电动势随时间变化的关系式； （2）求电压表的示数； （3）若用户得到功率为，求升压变压器原、副线圈的匝数比。 17. 如图甲所示，斜面顶部线圈的横截面积，匝数匝，内有水平向左均匀增加的磁场B1，磁感应强度随时间的变化图象如图乙所示。线圈与间距为的光滑平行金属导轨相连，导轨固定在倾角的绝缘斜面上。图示虚线下方存在磁感应强度的匀强磁场，磁场方向垂直于斜面向上。质量的导体棒垂直导轨放置，其有效电阻，从无磁场区域由静止释放，导体棒沿斜面下滑一段距离后刚好进入磁场中并匀速下滑。在运动中导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨足够长，线圈和导轨电阻均不计。重力加速度取，，求： （1）导体棒进入磁场前流过导体棒感应电流大小和方向； （2）导体棒刚好进入磁场时的速度大小； （3）导体棒沿斜面做匀加速直线运动的位移x。 18. 如图所示，两足够长平行金属直导轨MN、PQ的间距为，固定在同一水平面内，直导轨在左端M、P点分别与两条竖直固定、半径为的圆弧导轨相切。MP连线与直导轨垂直，其左侧无磁场，右侧存在磁感应强度大小为，方向竖直向下的匀强磁场。长为，质量为、电阻为的金属棒ab跨放在两圆弧导轨的最高点。质量为、电阻为的均匀金属丝制成一个边长为的正方形线框，水平放置在两直导轨上，其中心到两直导轨的距离相等。忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属线框的可能形变，金属棒、金属线框均与导轨始终接触良好，重力加速度大小为g。现将金属棒ab由静止释放，求 （1）ab刚越过MP时产生的感应电动势大小； （2）金属线框刚开始运动时的加速度大小； （3）为使ab在整个运动过程中不与金属线框接触，金属线框中心初始位置到MP的最小距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025年新泰市第一中学北校2023级高二下学期第一次大单元考试物理试题 一、单选题 1. 如图所示的电路中，电感线圈的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，A和B是两个完全相同的小灯泡，B灯泡与一个较小的电阻相连。则（　　） A. 断开开关S时，B灯突然闪亮一下再逐渐熄灭 B. 断开开关S时，A灯突然闪亮一下再逐渐熄灭 C. 闭合开关S时，A立即变亮，B灯逐渐变亮 D. 闭合开关S时，同时达到最亮，且B更亮一些 【答案】A 【解析】 【详解】AB．断开开关S时，线圈与和两个灯泡构成闭合回路，线圈产生自感电动势，相当于电源，阻碍原电流的减小，线圈的左端相当于电源的负极，通过B的电流方向与稳定时相反；由于电流是从稳定时线圈中电流大小开始减小，而稳定时通过灯泡B的电流比线圈中电流小，故A慢慢熄灭，B闪亮后才慢慢熄灭，由于此时线圈是电源。所以A、B灯泡在B闪亮之后以同样的亮度一起熄灭。A正确，B错误； CD．闭合开关S时，由于B与电阻串联，立即就亮，而A与线圈串联，线圈中产生自感电动势阻碍电流变化，故A灯泡逐渐亮起，电路稳定以后，由于AB两个是完全相同的灯泡，而B灯泡与一个较小的电阻相连。所以A会比B更亮一些，CD错误。 故选A。 2. 如图所示，置于光滑绝缘水平面上的轻质单匝矩形线框，其长、宽之比为。线框在外力作用下以相同速率匀速离开匀强磁场区域，离开时始终有两边与边界平行。则在1和2这两种过程中（　　） A. 通过线框的电荷量之比为 B. 线框中产生的热量之比为 C. 线框中的感应电流之比为 D. 所用拉力大小之比为 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据平均电动势 由欧姆定律可知平均电流 又根据 联立可得 在1、2两种情况下，线框通过磁场时磁通量变化量相同，通过线框的电荷量之比为，正确； CD．由法拉第电磁感应定律得感应电动势 由欧姆定律可知电流 在1、2两种情况下，线框中感应电流之比为 又根据安培定则可知，安培力 根据题意1、2两种情况下，导线切割磁感线长度之比为，速度和电阻均相同，所用拉力大小之比为，CD错误； B．根据焦耳定律 由的分析可知，电流之比为，线框中电阻相同，通过磁场时速度相同，则时间之比为，可得线框中产生的热量之比为，B错误。 故选A。 3. 如图所示，匀强磁场中有两个材料相同、横截面积相同的导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大，两圆环半径之比为，圆环中产生的感应电动势分别为和，不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是（　　） A. ，感应电流均沿逆时针方向 B. ，感应电流均沿顺时针方向 C. ，感应电流均沿逆时针方向 D. ，感应电流均沿顺时针方向 【答案】D 【解析】 【详解】根据法拉第电磁感应定律 因两圆环半径之比为，磁感应强度均匀增大，则 根据楞次定律可知，感应电流均沿顺时针方向；根据闭合电路欧姆定律可知 则 故选D。 4. 如图所示，固定在水平面内的光滑不等距平行轨道处于竖直向上、大小为B的匀强磁场中，ab段轨道宽度为2L，bc段轨道宽度是L，ab段轨道和bc段轨道都足够长，将质量均为m、接入电路的电阻均为R的金属棒M和N分别置于轨道上的ab段和bc段，且与轨道垂直。开始时金属棒M和N均静止，现给金属棒M一水平向右的初速度v0，不计导轨电阻，则（　　） A. M棒刚开始运动时的加速度大小为 B. 金属棒M最终的速度为 C. 金属棒N最终的速度为 D. 整个过程中通过金属棒的电荷量为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由法拉第电磁感应定律可得初始时的电动势为 根据闭合电路欧姆定律得 由牛顿第二定律得 联立解得 故A错误； BC．最终回路中的电流为0，有 对金属棒M应用动量定理得 对金属棒N应用动量定理得 联立解得， 故BC错误； D．根据电荷量公式 对金属棒N应用动量定理得 联立解得整个过程中通过金属棒的电荷量为 故D正确。 故选D。 5. 如图所示为一台手摇交流发电机和变压器的结构示意图，大轮与小轮通过不打滑皮带传动，大，小轮半径之比为，小轮与线圈固定在同一转轴上，线圈是由电阻不计的漆包线绕制而成的边长为L的n匝正方形线圈，其所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B。转动手柄使大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直，升压变压器为理想变压器。当用户端接一个定值电阻R时，R上消耗的功率为P。下列说法正确的是（ ） A. 发电机产生的电动势最大值为 B. 升压变压器输入端电压有效值为 C. 若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则副线圈的磁通量增加一倍 D. 若大轮角速度增加一倍，则R上消耗的功率为4P 【答案】D 【解析】 【详解】A．大，小轮半径之比为，由可知，两个齿轮边缘各点线速度大小相等，故角速度与半径成反比，即小齿轮的角速度为 故发电机产生的电动势最大值为，A错误； B．升压变压器输入端电压有效值为，B错误； C．由可知，磁通量与线圈匝数无关 D．若大轮角速度增加一倍，则变压器输入电压的有效值变为原来的两倍，输出电压也变为原来两倍，由可知，R上消耗的功率为4P，D正确。 故选D。 6. 现用电压U=380V的正弦式交变电流给额定电压为110V的电灯供电，以下电路中不可能使电灯正常发光的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】A．图中所受的变压器为升压变压器，根据变压器电压与匝数的关系可知，灯泡两端电压增大，即该电路不可能使电灯正常发光，故A正确； B．图中所受的变压器为降压变压器，根据变压器电压与匝数的关系有 可知，匝数比满足上述关系时，灯泡两端电压减小至110V，即该电路能使电灯正常发光，故B错误； C．图中灯泡与滑动变阻器下端并联，灯泡两端电压等于滑动变阻器下端电压，由于滑动变阻器上端串联分压，可知，灯泡两端电压能够恰好达到110V，即该电路能使电灯正常发光，故C错误； D．图中灯泡与滑动变阻器上端串联后再与滑动变阻器下端并联，灯泡两端电压与滑动变阻器上端共同承担电压380V，由于滑动变阻器上端串联分压，可知，灯泡两端电压能够恰好达到110V，即该电路能使电灯正常发光，故D错误。 故选A。 7. 如图甲所示为某款按压式发电的手电筒，当按照一定的频率按压时，内置发电机线圈转动，穿过线圈的磁通量按照正弦规律变化（如图乙所示）。已知线圈的匝数为100匝，下列说法正确的是（　　） A. 交流电的频率为0.2Hz B. 时，发电机线圈中的电流为零 C. 发电机的电动势的有效值为 D. 若电路总电阻为，则发电机的功率为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图乙可知，交流电的周期为 频率为 故A错误； B．时，线圈中的磁通量为零，磁通量的变化率最大，所以电动势和电流最大，故B错误； C．发电机线圈转动的角速度为 根据 解得发电机的电动势的有效值为 故C错误； D．根据 可得 故D正确。 故选D。 8. 如图是通过变压器降压给用户供电的示意图。变压器输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用表示，开关S闭合后，相当于接入电路中工作的用电器增加。如果变压器上的能量损失可以忽略，则关于开关S闭合后，以下说法正确的是（ ） A. 电表示数不变，示数减小 B. 电表、示数均增大 C. 原线圈输入功率减小 D. 电阻和上消耗的总功率，一定比闭合开关前上单独消耗的功率大 【答案】B 【解析】 【详解】A．因为输入电压几乎不变，原副线圈的电压比等于匝数之比，则副线圈的电压几乎不变，即电压表V1、V2的读数几乎不变，故A错误； BC．因为负载增加，则副线圈总电阻减小，副线圈电压不变，则副线圈电流增大，由P=UI知副线圈功率增加，由于变压器上的能量损失可以忽略，则原线圈的输入功率增大，原线圈上电流增大，故B正确C错误； D．由于副线圈电压不变，负载增加，则副线圈总电阻减小，副线圈电压不变，则副线圈电流增大，输电线上损失的电压增大，则电阻并联部分两端的电压减小，电阻和上消耗的总功率不一定比闭合开关前上单独消耗的功率大，故D错误。 故选B。 二、多选题 9. 如图，在一个足够长的水平光滑金属导轨所在空间中，分布着垂直于导轨平面且方向如图的匀强磁场，磁感应强度大小为。两导体棒均垂直于导轨静止放置。已知导体棒质量为，导体棒质量为，且质量之比为，长度均为，电阻均为，其余部分电阻不计。现使导体棒获得瞬时平行于导轨水平向右的初速度。除磁场作用外，两棒沿导轨方向无其他外力作用，在两导体棒运动过程中，始终未相撞，下列说法正确的是（　　） A. 任何一段时间内，导体棒的动量改变量跟导体棒的动量改变量总是相等 B. 任何一段时间内，导体棒的动能增加量等于导体棒的动能减少量 C. 全过程中，棒共产生的焦耳热为 D. 全过程中，通过导体棒的电荷量为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．对导体棒系统，受合外力为零，则系统动量守恒，则任何一段时间内，导体棒的动量改变量跟导体棒ab的动量改变量总是大小相等、方向相反，A错误 B．由能量关系可知，任何一段时间内，导体棒ab的动能减少量等于导体棒cd的动能增加量与回路产生的焦耳热之和，则导体棒cd的动能增加量小于导体棒的动能减少量，B错误； C．全过程中，由动量守恒定律可知 两棒共产生的焦耳热为 C正确； D．全过程中，对导体棒由动量定理 通过导体棒ab的电荷量为 D正确。 故选CD。 10. 如图甲所示，面积为S，电阻为r的单匝金属线框处在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，线框与电阻为R的定值电阻相连形成闭合回路。下列说法正确的是（ ） A. 线框有扩张的趋势 B. a点的电势高于b点的电势 C. 时间内通过定值电阻的电流为 D. 时间内通过定值电阻的电荷量为 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．穿过线框磁通量在增大，根据楞次定律可知线框有缩小的趋势；结合安培定则可得感应电流沿逆时针方向，故流过电阻R的感应电流由a到b，电阻R为外电路，故a点的电势高于b点的电势，故A错误，B正确； C．穿过线圈的感应电动势为 时间内通过定值电阻的电流为 故C错误； D．时间内通过定值电阻的电荷量为 故D正确。 故选BD。 11. 如图，电阻不计、匝数为N的矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO'匀速转动。理想变压器的原、副线圈匝数之比为1∶2，电流表、电压表均为理想电表。当线圈以角速度ω匀速转动、滑动变阻器的阻值为R时，电压表的示数为U，则（　　） A. 电流表的示数为 B. 穿过线圈的磁通量的最大值为 C. 滑动变阻器滑片向下滑动时，变压器的输入功率减小 D. 从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈产生电动势的瞬时表达式为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．根据题意可知，副线圈电流为 根据 可得电流表的示数为 故A错误； B．根据 可知原线圈的输入电压有效值为 则矩形线圈产生的电动势最大值为 联立解得穿过线圈的磁通量的最大值为 故B错误； C．滑动变阻器滑片向下滑动时，滑动变阻器接入电路阻值变大，则副线圈电流减小，副线圈输出功率减小，即变压器的输入功率减小，故C正确； D．从线圈平面与磁场平行开始计时，此时穿过线圈的磁通量为0，磁通量变化量最大，产生的感应电动势最大，则线圈产生电动势的瞬时表达式为 故D正确。 故选CD。 12. 如图所示，理想变压器左侧输入电压为U的交流电，原线圈匝数为，副线圈匝数为，。当闭合开关、，额定电压相同的两个白炽灯泡、均能正常发光，下列选项正确的是（　　） A. 灯泡的额定电压为 B. 灯泡、的功率之比为 C. 闭合、，电路稳定后，若仅断开，会马上熄灭 D. 若两个灯泡、位置互换，二者还能正常发光 【答案】AB 【解析】 【详解】A．设小灯泡额定电压为，则变压器的输出电压 由可知变压器的输入电压为 故 解得 A正确； B．灯泡、的电流之比为 由可得，灯泡、的功率之比为 B正确； C．闭合、，电路稳定后，若仅断开，变压器右侧线圈因为自感现象，使逐渐熄灭，C错误； D．由上述分析可知，两灯泡两端电压相同，电流不同，故两灯电阻不同，若副线圈灯泡电压仍为额定电压为，则流过两灯的电流均与没有互换之前不同，所以两个灯泡、位置互换，二者不能正常发光，D错误。 故选AB。 三、实验题 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，则穿过螺线管的磁通量向下增大，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. 为探究变压器两个线圈的电压与匝数关系，张明同学设计了如图所示的实验电路。 （1）在实验中，当原线圈匝数匝，副线圈匝数匝时，若原线圈两端电压为，则副线圈两端电压为；原、副线圈对调后，原线圈两端电压为，副线圈两端电压为，那么可初步确定，变压器原、副线圈的电压与原、副线圈匝数的关系是__________（填写字母关系式）。 （2）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 （3）另一个同学在做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验时，忘记把图甲中的变压器铁芯A组装到变压器铁芯B上，组装后的变压器如图乙所示，在铁芯上的原、副线圈匝数分别为匝和匝，原线圈两端与的交流电源相连，则副线圈两端电压的有效值可能是__________。 A. B. C. D. 【答案】（1） （2）A （3）B 【解析】 【小问1详解】 根据题中所给数据可得， 由此可知，变压器原、副线圈的电压与原、副线圈匝数的关系是 小问2详解】 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控制变量法。 故选A。 【小问3详解】 原线圈两端与的交流电源相连，则原线圈电压的有效值为 在不考虑漏磁的情况下，有 可得 由于没有将铁芯正常组装，则副线圈两端的有效值会比计算值更小。 故选B。 四、解答题 15. 在2025年1月份湖北寒潮大风期间，许多部门进行了应急抢险保障工作，其中应急小型发电机是常见保障设备之一，如图甲所示。发电原理可简化如图乙所示，矩形线圈abcd的面积为共有220匝，线圈电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为，在外力作用下线圈以的转速绕与磁场方向垂直的固定对称轴匀速旋转，不计交流电流表的内阻。（计算结果用表示）求： （1）从图乙中位置开始计时，线圈产生电动势的瞬时值表达式； （2）线圈每转过一周，外力所做的功； （3）线圈从图示位置转过过程中通过电阻的电荷量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 匀速转动 线圈产生的最大感应电动势为 线圈从中性面位置开始转动，电动势的瞬时表达式为 【小问2详解】 电动势有效值为 匀速转动 线圈匀速转动一周，外力做功 【小问3详解】 线圈从图示位置转过的过程中，感应电动势的平均值为 感应电流的平均值为 由闭合电路欧姆定律 解得通过电阻的电量 16. 如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈abcd电阻不计，面积，匝数匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻，输电功率保持不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器和降压变压器均为理想变压器。从图示位置开始计时。 （1）写出感应电动势随时间变化的关系式； （2）求电压表的示数； （3）若用户得到的功率为，求升压变压器原、副线圈的匝数比。 【答案】（1） （2）4V （3）1:50 【解析】 【小问1详解】 当t=0时，矩形线圈平面平行于磁感线，线圈ab和cd正好垂直切割磁感线，所以t=0时，感应电动势为最大值，即感应电动势的瞬时表达式为， 代入数据可得 整理可得 【小问2详解】 因为线圈内阻不计，所以发电机输出的有效值U即为感应电动势的有效值，所以 即电压表的示数为4V； 【小问3详解】 由输电功率P=400W，用户得到的功率P'=360W 可知导线消耗的功率 导线上的电流I线满足 即 升压变压器T1原线圈中的电流I满足关系 即 升压变压器T1原线圈中的电流I和副线圈中的电流I线的关系为 所以 17. 如图甲所示，斜面顶部线圈的横截面积，匝数匝，内有水平向左均匀增加的磁场B1，磁感应强度随时间的变化图象如图乙所示。线圈与间距为的光滑平行金属导轨相连，导轨固定在倾角的绝缘斜面上。图示虚线下方存在磁感应强度的匀强磁场，磁场方向垂直于斜面向上。质量的导体棒垂直导轨放置，其有效电阻，从无磁场区域由静止释放，导体棒沿斜面下滑一段距离后刚好进入磁场中并匀速下滑。在运动中导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨足够长，线圈和导轨电阻均不计。重力加速度取，，求： （1）导体棒进入磁场前流过导体棒的感应电流大小和方向； （2）导体棒刚好进入磁场时的速度大小； （3）导体棒沿斜面做匀加速直线运动的位移x。 【答案】（1），电流方向b到a （2）8m/s （3） 【解析】 【小问1详解】 由法拉第电磁感应定律，斜面顶部线圈产生的感应电动势为 产生的感应电流为 代入数据可得 根据楞次定律可得电流方向b到a。 【小问2详解】 导体棒沿斜面下滑一段距离后进入磁场中匀速下滑，由平衡条件可得 导体棒在中切割磁感线产生的感应电流方向为b到a， 回路中的感应电动势为，由闭合电路欧姆定律可得 感应电动势大小为 解得 【小问3详解】 由运动学公式可得 联立解得 18. 如图所示，两足够长平行金属直导轨MN、PQ的间距为，固定在同一水平面内，直导轨在左端M、P点分别与两条竖直固定、半径为的圆弧导轨相切。MP连线与直导轨垂直，其左侧无磁场，右侧存在磁感应强度大小为，方向竖直向下的匀强磁场。长为，质量为、电阻为的金属棒ab跨放在两圆弧导轨的最高点。质量为、电阻为的均匀金属丝制成一个边长为的正方形线框，水平放置在两直导轨上，其中心到两直导轨的距离相等。忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属线框的可能形变，金属棒、金属线框均与导轨始终接触良好，重力加速度大小为g。现将金属棒ab由静止释放，求 （1）ab刚越过MP时产生的感应电动势大小； （2）金属线框刚开始运动时的加速度大小； （3）为使ab在整个运动过程中不与金属线框接触，金属线框中心初始位置到MP的最小距离。 【答案】（1）0.4V （2）m/s2 （3）0.7m 【解析】 【小问1详解】 对金属棒ab由静止释放到刚越过MP的过程，由动能定理可得 解得 则ab刚越过MP时产生的感应电动势大小为 【小问2详解】 正方形线框有两条边与两直导轨重合，线框接入电路的电阻为 由闭合电路的欧姆定律得 线框刚开始运动时的加速度大小为 解得 【小问3详解】 ab在整个运动过程中不与金属线框接触，则金属棒与线框恰好不接触时一起匀速运动；ab从越过MP到开始匀速，金属棒和线框受到的安培力大小相等、方向相反，水平方向动量守恒。取向右为正方向，根据动量守恒定律可得 解得最终共同速度大小为 取向右为正方向，对线框根据动量定理可得 又 联立可得 设金属棒运动距离为，金属环运动的距离为，则有 联立解得 则金属线框中心初始位置到MP的最小距离 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$