精品解析：湖南省衡阳市衡阳县第四中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题

衡阳县四中2024-2025学年下学期高二第一次月考卷 物 理 注意事项： 1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。 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. 关于下列四幅图中的现象或原理解释说法正确的是（　　） A. 图甲中人接触带电金属球，头发散开属于感应起电 B. 图乙中用酒精灯给串联接入电路的灯丝加热，发现小灯泡变亮 C. 图丙中相互靠近的两导线中通有异向电流 D. 图丁中金属线圈在通入竖直向上的恒定电流导线右侧向右运动时，感应电流方向为顺时针方向 2. 如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上，下列说法正确的是（　　） A. 闭合开关瞬间，线圈M和线圈P相互吸引 B. 闭合开关，达到稳定后，电流表的示数最大 C. 断开开关瞬间，流过电流表电流方向由a到b D. 断开开关瞬间，线圈P中感应电流的磁场方向向右 3. 如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零。A和B是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是（　　） A. 开关S由断开变为闭合，A灯泡先亮，B灯泡后亮 B. 开关S由闭合变为断开，A灯泡逐渐熄灭，B灯泡立即熄灭 C. 开关S由断开变为闭合，A、B两灯泡同时亮，然后B灯泡逐渐熄灭 D. 开关S由闭合变为断开，A、B两灯泡同时熄灭 4. 图甲为按压式发电手电筒。以一定的频率不断按压手柄时，其内置发电机会产生交变电流，电动势大小随时间变化情况如图乙所示。已知有3只白炽灯泡并联接到发电机上，每只灯泡的额定电压均为6V、阻值均为，发电机内部电阻可忽略。若灯泡恰好正常发光，则该发电机（　　） A. 输出的交流电频率为50Hz B. 输出电压的最大值为 C. 输出电流的有效值为 D. 时穿过发电机内部线圈的磁通量为0 5. 如图所示，理想变压器接有三个完全相同的灯泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接交流电源，另外两个并联后接在副线圈两端。已知三个灯泡均正常发光，则交流电源的电压与灯泡的额定电压之比为（　　） A. 1∶1 B. 2∶1 C. 3∶1 D. 4∶1 6. 如图所示，T为理想变压器，A1、A2为交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时（　　） A. A1的读数不变，A2的读数变大 B. A1的读数变大，A2的读数变大 C. A1的读数不变，A2的读数变小 D. A1的读数变小，A2的读数变小 7. 在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1500匝，横截面积S＝20 cm2螺线管导线电阻r=1Ω，R1=4Ω，R2=5 Ω，C=30 μF。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化，则下列说法中正确的是（　　） A. 螺线管中产生的感应电动势为1 V B. 电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为 C. 闭合S，电路中的电流稳定后电容器上极板带正电 D. S断开后，通过R2的电荷量为 8. 如图甲所示，在水平绝缘的桌面上，一个用电阻丝构成的闭合矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，规定磁场的方向垂直于桌面向下为正，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。下列关于线框中的感应电流i（规定逆时针为正）随时间t变化的关系正确的是（　　） A. B. C. D. 9. 如图所示，磁极N、S间磁场看成匀强磁场，磁感应强度大小为，矩形线圈ABCD的面积为S，线圈共n匝，电阻为r，线圈通过滑环与理想交流电压表V和阻值为R的定值电阻相连，AB边与滑环E相连，CD边与滑环F相连。线圈绕垂直于磁感线的轴以角速度逆时针匀速转动，图示位置恰好与磁感线方向垂直。以下说法正确的是（ ） A. 线圈过图示位置时磁通量最大，感应电动势最小 B. 线圈转动一周的过程中克服安培力做的功为 C. 线圈从图示位置开始转过的过程中，通过电阻R的电荷量为 D. 线圈在图示位置时电压表示数为0 10. 某同学用下图研究远距离输电，图中升压变压器和降压变压器均是理想变压器.若发电厂输出电压不变。当开关S由2改接为1时，通过调节变阻箱阻值使发电厂输出功率也不变，则（ ） A. 电压表读数变大 B. 电流表读数变大 C. 用户得到的功率减小 D. 输电线损失的功率减小 11. 如图所示，M、N为两个用同种材料同规格的导线制成的单匝闭合圆环线圈，其圆环半径之比为2∶1，两线圈置于同一个垂直于环面向里的匀强磁场中。若不考虑线圈之间的相互影响，当匀强磁场的磁感应强度随时间均匀增大时，下列判断中正确的是（　　） A. 两线圈中感应电动势之比 B. 两线圈中感应电流之比 C. 两线圈中感应电流的功率之比 D. 两线圈中感应电流方向均为顺时针方向 12. 如图所示，两根足够长、电阻可忽略的光滑平行导轨固定在绝缘水平面上，空间中存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，导轨上有M、N两点，MN左、右两侧导轨间距分别为2L和L，导体棒a、b分别置于左右两侧的导轨上，且距离MN足够远。导体棒a质量为2m，电阻为2R；导体棒b质量为m，电阻为R。现同时给导体棒a、b水平向右、大小为的初速度，在以后的运动过程中导体棒a、b与导轨始终接触良好，则下列说法正确的是（　　） A. 刚开始运动时，导体棒b所受安培力大小为，方向水平向左 B. 导体棒a的最终速度大小为 C. 导体棒b的最终速度大小为 D. 整个运动过程中，通过导体棒b的电荷量为 第Ⅱ卷（非选择题） 二、非选择题：本题共6小题，共52分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13. 实验室有一台小型发电机，其产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图甲所示。设发电机的线圈内阻为10Ω，外接一只电阻为100Ω的灯泡（阻值恒定），如图乙所示，在的时刻，电压表的示数为______V；若线圈匝数为100匝，其所在磁场为匀强磁场，磁感应强度为，则线圈面积为______m2。 14. 如图1所示，某实验小组用电压传感器研究自感现象，图1中三个灯泡相同，灯泡电阻不变。时，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电压传感器两端电压U随时间t变化的图像如图2所示。不计电源内阻，电感线圈L的自感系数很大，且不计直流电阻。 （1）开关S闭合后，电压传感器示数减小的原因是电感线圈L对电流的阻碍作用逐渐______（选填“增大”或“减小”），干路电流______（选填“增大”或“减小”），灯两端电压减小。 （2）开关S断开瞬间，灯______（选填“会”或“不会”）闪亮。 （3）已知电源的电动势为E，则图2中______。 15. 如图所示，线圈面积是S=0.05m2，共有N=100匝，线圈电阻r=1Ω，外接电阻R=4Ω，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以匀速旋转时，求： （1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势瞬时值表达式； （2）线圈每转过一周，电阻R产生的焦耳热。 16. 如图是某同学设计的给电风扇切换挡位的电路示意图，a、c是理想变压器原线圈两端的接点，b是原线圈之间抽头的接点。开关S用来改变电风扇的工作挡位，1挡时电风扇的输入功率为44W，输出功率为36W；2挡时电风扇的输入功率为88 W，输出功率为70W。理想变压器原线圈输入的交流电压为220V，开关S接a时变压器原、副线圈的匝数比为10∶1。 （1）1挡时，开关S应该接a还是接b？通过原线圈的电流多大？ （2）求电风扇的内阻； （3）bc间匝数与副线圈匝数的比为多少？ 17. 如图所示，有一对与水平面夹角为θ=53°的足够长平行倾斜粗糙导轨ab、cd，两导轨间距L=1m，顶端bc间连一电阻R，R=0.5Ω，在导轨与电阻构成的回路中有垂直轨道平面向下的匀强磁场，其磁感应强度大小=1T。在导轨上横放一质量m=1kg，电阻r=0.5Ω、长度也为L的导体棒ef，导体棒与导轨始终接触良好，导体棒与导轨间动摩擦因素μ=0.5，又在导轨ab、cd的顶端通过导线连接一面积为S=m2，总电阻也为r、匝数N=100的带铁芯线圈（线圈中轴线沿竖直方向），在线圈内加上沿竖直方向，且均匀增加的磁场B（图中未画出），连接线圈电路上的开关K处于断开状态。不计导轨电阻，取sin53°=0.8，cos53°=0.6，g=10m/s2。求 （1）从静止释放导体棒，导体棒能达到的最大速度是多少； （2）导体棒从静止释放到稳定运行的这段时间内，流过电阻R的电荷量q=6C，那么导体棒下滑的距离及R上产生的焦耳热是多少； （3）现闭合开关K，为使导体棒静止于倾斜导轨上，那么在线圈中所加磁场的磁感应强度的方向及变化率大小取值范围是多少？ 18. 已知变化的磁场会在空间中产生感应电场，其电场线是在水平面内是一系列以О为圆心的同心圆，同一条电场线上各点场强大小相等，即，为电场线所在圆半径，为与电场线重合的单匝线圈所产生的感应电动势。电子感应加速器就是利用感应电场使电子加速的设备，它的基本原理如图甲所示。上下两磁铁间形成Ⅰ和Ⅱ两个磁场区，且且为常数），如图乙。两个磁场的圆心均为O，磁场区域Ⅰ的半径为，磁场区域Ⅱ的半径为，，其余地方没有磁场。已知电子质量为m，电荷量大小为e，在时电子在磁场Ⅱ某位置由静止释放，接下来假设电子会在以O点为圆心，半径为的圆周上运动。求： （1）在时，通过整个磁场截面的磁通量大小； （2）在磁场Ⅰ的边界线上产生的涡旋电场场强大小E； （3）电子做圆周运动时的半径大小r。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 衡阳县四中2024-2025学年下学期高二第一次月考卷 物 理 注意事项： 1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。 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. 关于下列四幅图中的现象或原理解释说法正确的是（　　） A. 图甲中人接触带电金属球，头发散开属于感应起电 B. 图乙中用酒精灯给串联接入电路的灯丝加热，发现小灯泡变亮 C. 图丙中相互靠近的两导线中通有异向电流 D. 图丁中金属线圈在通入竖直向上的恒定电流导线右侧向右运动时，感应电流方向为顺时针方向 【答案】D 【解析】 【详解】A．图甲中人接触起电机头发散开属于接触起电，故A错误； B．图乙中用酒精灯给串联接入电路的灯丝加热，灯丝电阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知，电流减小，所以小灯泡的亮度变暗，故B错误； C．根据安培定则和左手定则可知，图丙中相互靠近的导线中通有同向电流，故C错误； D．图丁中金属线圈在通入竖直向上的恒定电流导线右侧向右运动时，穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场向里，则感应电流方向为顺时针方向，故D正确。 故选D。 2. 如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上，下列说法正确的是（　　） A. 闭合开关瞬间，线圈M和线圈P相互吸引 B. 闭合开关，达到稳定后，电流表的示数最大 C. 断开开关瞬间，流过电流表的电流方向由a到b D. 断开开关瞬间，线圈P中感应电流的磁场方向向右 【答案】D 【解析】 【详解】A．闭合开关瞬间，穿过线圈P的磁通量增加，则线圈P中感应电流的磁场与线圈M中电流的磁场方向相反，根据楞次定律可知，线圈P中感应电流方向与线圈M中电流方向相反，则二者相互排斥，故A错误； B．闭合开关，达到稳定后，穿过线圈P的磁通量保持不变，则感应电流为零，电流表的示数为零，故B错误； CD．断开开关瞬间，通过线圈P的磁场方向向右，磁通量减小，由楞次定律可知感应电流的磁场方向向右，因此流过电流表的感应电流方向由b到a，故C错误，D正确。 故选D。 3. 如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零。A和B是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是（　　） A. 开关S由断开变为闭合，A灯泡先亮，B灯泡后亮 B. 开关S由闭合变为断开，A灯泡逐渐熄灭，B灯泡立即熄灭 C. 开关S由断开变为闭合，A、B两灯泡同时亮，然后B灯泡逐渐熄灭 D. 开关S由闭合变为断开，A、B两灯泡同时熄灭 【答案】C 【解析】 【详解】AC．开关S由断开变为闭合，由于线圈自感作用，线圈中的电流由0逐渐增大到稳定值，则开始A、B灯泡同时亮，稳定后，线圈相当于一根导线，发生短路，此时B灯熄灭，即开关S由断开变为闭合，A、B灯同时亮，然后B灯逐渐熄灭，故A错误，C正确； BD．开关S由闭合变为断开，线圈由于自感作用，线圈相当于一个电源，在线圈与B灯构成的新的回路中，线圈中的电流由稳定值逐渐减为0，即开关S由闭合变为断开，A灯先熄灭，B灯逐渐熄灭，故BD 错误。 故选C。 4. 图甲为按压式发电手电筒。以一定的频率不断按压手柄时，其内置发电机会产生交变电流，电动势大小随时间变化情况如图乙所示。已知有3只白炽灯泡并联接到发电机上，每只灯泡的额定电压均为6V、阻值均为，发电机内部电阻可忽略。若灯泡恰好正常发光，则该发电机（　　） A. 输出的交流电频率为50Hz B. 输出电压的最大值为 C. 输出电流的有效值为 D. 时穿过发电机内部线圈的磁通量为0 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图像可知输出的交流电周期，输出的交流电频率为 故A错误； B．3只白炽灯泡并联接到发电机上且正常发光，输出电压有效值为U=6V，即输出电压的最大值为 故B正确； C．输出电流的有效值为 故C错误； D．时电动势最小为0，穿过发电机内部线圈的磁通量最大，故D错误。 故选B。 5. 如图所示，理想变压器接有三个完全相同的灯泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接交流电源，另外两个并联后接在副线圈两端。已知三个灯泡均正常发光，则交流电源的电压与灯泡的额定电压之比为（　　） A. 1∶1 B. 2∶1 C. 3∶1 D. 4∶1 【答案】C 【解析】 【详解】设灯泡正常发光的电压为UL，电流为IL，原线圈输入电压为U1，根据理想变压器原副线圈功率相等，可得 可得 则交流电源的电压为 交流电源的电压与灯泡的额定电压之比为 故选C。 6. 如图所示，T为理想变压器，A1、A2为交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时（　　） A. A1的读数不变，A2的读数变大 B. A1的读数变大，A2的读数变大 C. A1的读数不变，A2的读数变小 D. A1的读数变小，A2的读数变小 【答案】B 【解析】 【详解】原线圈两端接恒压交流电源，则原线圈输入电压保持不变，根据理想变压器的原、副线圈电压比等于匝数比可知，副线圈输出电压不变；当滑变阻器的滑动触头向下滑动时，R3接入电路的电阻减小，则副线圈电路总电阻减小，根据欧姆定律可知，副线圈电流增大，则R1分压增大，R2分压减小，通过R2的电流减小，电流表A2的读数变大；根据理想变压器原、副线圈电流比等于匝数的反比可得 可知原线圈电流增大，则电流表A1的读数变大。 故选B。 7. 在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1500匝，横截面积S＝20 cm2螺线管导线电阻r=1Ω，R1=4Ω，R2=5 Ω，C=30 μF。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化，则下列说法中正确的是（　　） A. 螺线管中产生的感应电动势为1 V B. 电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为 C. 闭合S，电路中的电流稳定后电容器上极板带正电 D. S断开后，通过R2电荷量为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由法拉第电磁感应定律，可得螺线管内产生的电动势为 故A错误； B．电路中的电流稳定后，电流为 则电阻R1的电功率为 故B错误； C．闭合S，电路中的电流稳定后，对通电螺线管分析，可知通过它的磁场向下增大，则磁量增大，根据楞次定律可知，会产生一个向上的感应磁场，以阻碍其增大，则根据安培定则 可知，感应电流从螺线管的上端流到下端，此时通电螺线管相当于电源，则下端是正极，上端是负极，故电容器下板带正电，故C错误； D．闭合S，电路中的电流稳定后，因电容器与并联，故电容器两端的电压等于两端的电压，则有 故充入电容器的电荷量为 S断开后，电容器放电，直到电荷量为零，故S断开后，通过R2的电荷量为为 故D正确。 故选D。 8. 如图甲所示，在水平绝缘的桌面上，一个用电阻丝构成的闭合矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，规定磁场的方向垂直于桌面向下为正，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。下列关于线框中的感应电流i（规定逆时针为正）随时间t变化的关系正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】在0~1s内，磁感应强度B向里均匀增加，则线框中产生感应电流，由楞次定律可得电流方向为逆时针，由法拉第电磁感应定律可得 恒定，则感应电流大小恒定；1~2s内，磁场不变，则线框中磁通量恒定，所以没有感应电流；2~4s内，图像斜率不变，感应电流不变，电流方向为顺时针；4~5s感应电流为零；5~6s感应电流与0~1s感应电流相同。 故选B。 9. 如图所示，磁极N、S间的磁场看成匀强磁场，磁感应强度大小为，矩形线圈ABCD的面积为S，线圈共n匝，电阻为r，线圈通过滑环与理想交流电压表V和阻值为R的定值电阻相连，AB边与滑环E相连，CD边与滑环F相连。线圈绕垂直于磁感线的轴以角速度逆时针匀速转动，图示位置恰好与磁感线方向垂直。以下说法正确的是（ ） A. 线圈过图示位置时磁通量最大，感应电动势最小 B. 线圈转动一周的过程中克服安培力做的功为 C. 线圈从图示位置开始转过的过程中，通过电阻R的电荷量为 D. 线圈在图示位置时电压表示数为0 【答案】AB 【解析】 【详解】A．图示位置为中性面，线圈过图示位置时，磁通量最大，磁通量变化率为零，即感应电动势为零，即感应电动势最小，选项A正确； B．线圈转动过程中产生的感应电动势最大值为 有效值为 回路中消耗的总功率为 线圈转动一周的过程中克服安培力做的功等于回路中消耗的总电能，即 选项B正确； C．线圈从图示位置开始转过的过程中，通过电阻R的电荷量为 选项C错误； D．交流电压表的示数是电压的有效值，始终不为零，选项D错误。 故选AB。 10. 某同学用下图研究远距离输电，图中升压变压器和降压变压器均是理想变压器.若发电厂输出电压不变。当开关S由2改接为1时，通过调节变阻箱阻值使发电厂输出功率也不变，则（ ） A. 电压表读数变大 B. 电流表读数变大 C. 用户得到的功率减小 D. 输电线损失的功率减小 【答案】AD 【解析】 【详解】BD．当开关S由2改接为1时，可知升压变压器副线圈匝数增加，根据 可知升压变压器副线圈输出电压增大，通过调节变阻箱阻值使发电厂输出功率也不变，则有 可知升压变压器副线圈输出电流减小，则电流表读数变小，通过的电流减小，则输电线损失的功率减小，故B错误，D正确； AC．根据 可知降压变压器原线圈的输入电压变大，根据 可知降压变压器副线圈输出电压增大，则电压表读数变大；根据 由于发电厂输出功率不变，损失消耗功率减小，则用户得到的功率增大，故A正确，C错误。 故选AD。 11. 如图所示，M、N为两个用同种材料同规格的导线制成的单匝闭合圆环线圈，其圆环半径之比为2∶1，两线圈置于同一个垂直于环面向里的匀强磁场中。若不考虑线圈之间的相互影响，当匀强磁场的磁感应强度随时间均匀增大时，下列判断中正确的是（　　） A. 两线圈中感应电动势之比 B. 两线圈中感应电流之比 C. 两线圈中感应电流的功率之比 D. 两线圈中感应电流的方向均为顺时针方向 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据法拉第电磁感应定律有 由题知圆环半径之比 所以 故A正确； B．根据电阻定律有 所以电阻之比 则两线圈中感应电流之比 故B错误； C．两线圈中感应电流的功率之比 故C正确； D．当匀强磁场的磁感应强度随时间均匀增大时，根据楞次定律和右手螺旋定则可知两线圈中感应电流的方向均为逆时针方向，故D错误。 故选AC 12. 如图所示，两根足够长、电阻可忽略的光滑平行导轨固定在绝缘水平面上，空间中存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，导轨上有M、N两点，MN左、右两侧导轨间距分别为2L和L，导体棒a、b分别置于左右两侧的导轨上，且距离MN足够远。导体棒a质量为2m，电阻为2R；导体棒b质量为m，电阻为R。现同时给导体棒a、b水平向右、大小为的初速度，在以后的运动过程中导体棒a、b与导轨始终接触良好，则下列说法正确的是（　　） A. 刚开始运动时，导体棒b所受安培力大小为，方向水平向左 B. 导体棒a的最终速度大小为 C. 导体棒b的最终速度大小为 D. 整个运动过程中，通过导体棒b的电荷量为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据右手定则可知两根导体棒切割磁感应线产生的感应电动势方向相同，故刚开始运动时回路电流为顺时针，产生的感应电动势为 则感应电流为 导体棒b所受安培力大小为 由左手定则知方向水平向右，故A错误； BCD．由受力分析和牛顿第二定律可得，在开始运动的一段时间内，回路中产生电流，两棒受安培力，a棒受安培力做加速度逐渐减小的减速运动，b棒受安培力做加速度逐渐减小的加速运动，某时刻回路达到稳态后，电流为零，即 即两棒最终匀速直线运动，则有 对a棒，根据动量定理可得 对b棒，根据动量定理可得 又 联立解得最终速度大小 ，， 故BD正确，C错误。 故选BD。 第Ⅱ卷（非选择题） 二、非选择题：本题共6小题，共52分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13. 实验室有一台小型发电机，其产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图甲所示。设发电机的线圈内阻为10Ω，外接一只电阻为100Ω的灯泡（阻值恒定），如图乙所示，在的时刻，电压表的示数为______V；若线圈匝数为100匝，其所在磁场为匀强磁场，磁感应强度为，则线圈面积为______m2。 【答案】 ①. 200 ②. 0.022 【解析】 【详解】[1]根据图甲可知，电动势的有效值为 电压表的示数为有效值，则有 [2]电动势的最大值 解得 14. 如图1所示，某实验小组用电压传感器研究自感现象，图1中三个灯泡相同，灯泡电阻不变。时，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电压传感器两端电压U随时间t变化的图像如图2所示。不计电源内阻，电感线圈L的自感系数很大，且不计直流电阻。 （1）开关S闭合后，电压传感器示数减小的原因是电感线圈L对电流的阻碍作用逐渐______（选填“增大”或“减小”），干路电流______（选填“增大”或“减小”），灯两端电压减小。 （2）开关S断开瞬间，灯______（选填“会”或“不会”）闪亮。 （3）已知电源的电动势为E，则图2中______。 【答案】（1） ①. 减小 ②. 增大 （2）不会 （3） 【解析】 【小问1详解】 [1][2]开关S闭合瞬间，电感线圈L所在支路电流要增大，但由于电感线圈L的作用，电流只能由零开始缓慢增大，随着时间推移，电路中的电流趋于稳定，电感线圈L对电流的阻碍作用逐渐减小直至为零，所以电压传感器示数逐渐减小，而干路电流增大，灯两端电压减小。 【小问2详解】 由于电感线圈直流电阻为零，所以电路稳定时，灯和中的电流相等，断开开关瞬间，由于电感线圈的自感作用，灯中的电流等于断开开关之前灯中的电流，所以灯不会闪亮。 【小问3详解】 由于电感线圈L的自感系数很大，所以闭合开关S瞬间，电感线圈L所在支路相当于断路，灯和串联，电压相等，即灯两端的电压，所以 15. 如图所示，线圈的面积是S=0.05m2，共有N=100匝，线圈电阻r=1Ω，外接电阻R=4Ω，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以匀速旋转时，求： （1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈每转过一周，电阻R产生的焦耳热。 【答案】（1） （2）800J 【解析】 【小问1详解】 产生的最大感应电动势为V 感应电动势的瞬时值表达式为 【小问2详解】 线圈产生的感应电动势的有效值为 线圈产生的电流为= 100A 电阻R产生的焦耳热为 解得Q=800J 16. 如图是某同学设计的给电风扇切换挡位的电路示意图，a、c是理想变压器原线圈两端的接点，b是原线圈之间抽头的接点。开关S用来改变电风扇的工作挡位，1挡时电风扇的输入功率为44W，输出功率为36W；2挡时电风扇的输入功率为88 W，输出功率为70W。理想变压器原线圈输入的交流电压为220V，开关S接a时变压器原、副线圈的匝数比为10∶1。 （1）1挡时，开关S应该接a还是接b？通过原线圈的电流多大？ （2）求电风扇的内阻； （3）bc间匝数与副线圈匝数的比为多少？ 【答案】（1）接a处，0.2A；（2）2Ω；（3）15:2 【解析】 【详解】（1）接1挡时，电风扇的输入功率较小，则电风扇两端的电压较小，变压器副线圈的输出电压较小，故开关接a处，根据功率公式有 解得通过原线圈的电流为 （2）接1挡时变压器原、副线圈的匝数比为根据变流比为，可知 解得 根据能量守恒定律，可知电风扇的热功率为 解得电风扇内阻为 （3）开关接b时为2挡，可知此时电风扇的热功率为 解得 变压器消耗的功率为 解得 根据变压比可知 解得 17. 如图所示，有一对与水平面夹角为θ=53°的足够长平行倾斜粗糙导轨ab、cd，两导轨间距L=1m，顶端bc间连一电阻R，R=0.5Ω，在导轨与电阻构成的回路中有垂直轨道平面向下的匀强磁场，其磁感应强度大小=1T。在导轨上横放一质量m=1kg，电阻r=0.5Ω、长度也为L的导体棒ef，导体棒与导轨始终接触良好，导体棒与导轨间动摩擦因素μ=0.5，又在导轨ab、cd的顶端通过导线连接一面积为S=m2，总电阻也为r、匝数N=100的带铁芯线圈（线圈中轴线沿竖直方向），在线圈内加上沿竖直方向，且均匀增加的磁场B（图中未画出），连接线圈电路上的开关K处于断开状态。不计导轨电阻，取sin53°=0.8，cos53°=0.6，g=10m/s2。求 （1）从静止释放导体棒，导体棒能达到的最大速度是多少； （2）导体棒从静止释放到稳定运行的这段时间内，流过电阻R的电荷量q=6C，那么导体棒下滑的距离及R上产生的焦耳热是多少； （3）现闭合开关K，为使导体棒静止于倾斜导轨上，那么在线圈中所加磁场的磁感应强度的方向及变化率大小取值范围是多少？ 【答案】（1）5m/s （2）6m，8.75J （3）竖直向下， 【解析】 【小问1详解】 设最大速度为，当导体棒速度达到最大值时，有； 电流为 解得=5m/s 【小问2详解】 设导体棒下滑的距离为x，整个电路产生的焦耳热为，根据，，； 可得 解得 x=6m 导体棒从释放到稳定运行的过程中，根据能量守恒可得 解得=17.5J 则R上产生焦耳热为 【小问3详解】 设线圈中产生的感应电动势为，流过导体棒的电流为I′；对导体棒进行受力分析，导体棒静止，导体棒中通过的电流方向由e到f，当线圈产生得电动势较大时，导体棒有上滑的趋势，则摩擦力沿斜面向下； 有 解得I1=11A 此时，电路中的总电流为， 电动势为 解得=33T/s 当线圈产生得电动势较小时，导体棒有下滑的趋势，则摩擦力沿斜面向上； 有 解得I2=5A 此时，电路中的总电流为， 解得=15T/s 综上可得33T/s≥≥15T/s，由楞次定律可得，线圈中的磁场方向竖直向下。 18. 已知变化的磁场会在空间中产生感应电场，其电场线是在水平面内是一系列以О为圆心的同心圆，同一条电场线上各点场强大小相等，即，为电场线所在圆半径，为与电场线重合的单匝线圈所产生的感应电动势。电子感应加速器就是利用感应电场使电子加速的设备，它的基本原理如图甲所示。上下两磁铁间形成Ⅰ和Ⅱ两个磁场区，且且为常数），如图乙。两个磁场的圆心均为O，磁场区域Ⅰ的半径为，磁场区域Ⅱ的半径为，，其余地方没有磁场。已知电子质量为m，电荷量大小为e，在时电子在磁场Ⅱ某位置由静止释放，接下来假设电子会在以O点为圆心，半径为的圆周上运动。求： （1）在时，通过整个磁场截面的磁通量大小； （2）在磁场Ⅰ的边界线上产生的涡旋电场场强大小E； （3）电子做圆周运动时的半径大小r。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设磁场区域Ⅰ的面积为，磁场区域Ⅱ的面积为，则 又因，，因此整个磁场截面的磁通量大小满足 【小问2详解】 根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势为 得 磁场Ⅰ的边界线上产生的涡旋电场场强大小E与电动势满足 得 【小问3详解】 假设电子运动轨迹围成的面积为 其中 联立以上两式，得 设感生电场的电场强度为E，根据电动势的定义可得 电子沿切线方向的加速度 t时刻电子的速度为 又洛伦兹力提供向心力，有 联立以上各式，得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $