第5单元 电磁感应与交流电（综合训练）（山东专用）2026年高考物理一轮复习讲练测

第5单元 电磁感应与交流电 （考试时间：90分钟，分值：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如 需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写 在本试卷上无效。 3． 测试范围：电磁感应、交变电流和变压器。 第Ⅰ卷 1、 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．如图甲所示，在匀强磁场中有一单匝矩形闭合导线框，边与磁场方向垂直，线框电阻不计。现使线框以恒定角速度绕轴旋转，转动到某一位置开始计时，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。小灯泡通过电刷与线框相连，交流电压表可视为理想电压表，下列说法正确的是（　　） A．图甲所示时刻通过小灯泡的电流最小 B．图甲所示时刻通过线框的电流方向为 C．线框1s内转50圈 D．电压表的示数为 2．不可形变的圆形导体框a和矩形导体框b（粗糙）连成如图甲所示回路并固定在水平面内。导体框a内固定一小圆环c，且a与c也在同一水平面内，圆环c中通入如图乙所示的电流（规定从上向下看电流顺时针方向为正），导体框b的左端放置一金属棒MN，金属棒处于垂直纸面向下的匀强磁场中，已知匀强磁场的磁感应强度为B且在图乙所示时间内导体棒始终未滑动，则（　　） A．0~t1时间内，导体棒受到向左的安培力 B．t1时刻，导体棒受到向右的摩擦力最大 C．t1~t2时间内与t2~t3时间内导体棒内的电流反向 D．仅增大交流电的峰值，导体棒有可能发生移动 3．电动汽车快充技术需要比照明电压高的电压，在快充电路中往往有自感系数很大的线圈，操作不当时，当电路的开关S由闭合转为断开瞬间，线圈会产生很大的自感电动势，而使开关S处产生电弧，会危及操作人员的人身安全，下列设计电路中，可以解决上述问题的是（　　） A． B． C． D． 4．如图所示，磁感应强度大小为、方向水平向右的匀强磁场中，面积为S、匝数为的三角形线圈绕垂直于磁场的边以角速度匀速转动。时刻，线圈平面平行于磁场。下列说法正确的是（　　） A．时刻，穿过线圈的磁通量为 B．内，穿过线圈的磁通量的变化量为 C．时刻，线圈中产生的感应电动势大小为 D．内，线圈中产生的感应电动势的有效值为 5．轻质细线吊着一质量为m=1kg、边长为L=0.2m、总电阻R=1Ω、匝数n=10的正方形闭合线圈abcd，bd下方区域分布着磁场，如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示。不考虑线圈的形变和电阻的变化，整个过程细线未断且线圈始终处于静止状态，g取10m/s2，则下列判断正确的是（　　） A．线圈中感应电流的方向为adcba B．线圈中的感应电流大小为0.2A C．6s时线圈受安培力的大小为 D．0~2s时间内线圈中产生的热量为0.08J 6．某同学制作了一个发电装置，线圈在圆柱体磁极内沿轴线左右往复运动切割磁感线而产生感应电动势，将此装置与一理想变压器的原线圈连接，如图甲所示。已知线圈运动的速度随时间的变化如图乙所示呈正弦波形变化，线圈（阻值不计）的截面周长为，匝数为50，所处位置的磁感应强度大小为，定值电阻的阻值为，额定电压为的小灯泡的阻值恒为，恰好能正常发光。则变压器原、副线圈的匝数比等于（    ） A． B． C． D． 7．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为，所接电阻，，变压器原线圈连接处连接正弦交流电，电路稳定后，则（    ） A．通过电流有效值为2A B．消耗的功率为32W C．消耗的功率为16W D．、两端电压之比为1∶4 8．如图所示，在的区域中存在垂直于平面的匀强磁场，磁感应强度大小相等，边界与轴正方向的夹角为左侧磁场向里，OM右侧磁场向外。正方形导线框以恒定的速度沿轴正方向运动并穿过磁场区域，运动过程中边始终平行于轴。规定导线框中逆时针方向为电流的正方向。从刚进入磁场开始计时，下列能正确反映导线框中感应电流随时间变化图像的是（　　） A． B． C． D． 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9．高铁常用磁刹车系统，某同学为研究其工作原理让铜盘处于磁场方向均垂直于其平面的磁场中进行实验。如图甲：圆形匀强磁场区域与铜盘是同心圆且面积小于铜盘面积；如图乙，磁场区域与甲相同，磁场的磁感应强度从左到右减小；如图丙，匀强磁场区域与甲相同，磁场的磁感应强度随时间均匀减小；如图丁，圆形匀强磁场区域处于铜盘的一侧。现给铜盘一初始角速度，整个过程忽略空气阻力和摩擦阻力的影响，忽略铜盘厚度，则铜盘能停下来的是（　　） A．图甲 B．图乙 C．图丙 D．图丁 10．用同种导线制成的圆环水平同心放置，环a半径为r，环b半径为R，，环a中有与环面成角的匀强磁场，时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度随时间的变化如图乙所示。则（　　） A．时间内，环a一直有收缩的趋势 B．时间内，两环间一直存在相互作用的引力 C．时间内，环a与环b中的电流之比为 D．时间内，环b产生的感应电动势大小为 11．如图所示，倾角为θ的绝缘斜面固定在水平地面上，区域PQNM内有垂直于斜面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，MN、PQ（与斜面底边平行）是磁场的边界，它们之间的距离为D。一质量为m、边长为L（L <D）、总电阻为R的单匝正方形金属线框abcd与斜面间的动摩擦因数μ= tanθ，线框始终紧贴斜面运动，ab边和cd边保持与MN平行且不翻转。给线框一个大小为I、方向垂直MN沿斜面向下的瞬时冲量，线框沿斜面滑下，一段时间后ab边到达MN，已知cd边滑出磁场边界PQ时线框速度不为零。下列说法正确的是（　　） A．线框的ab边通过MN的速度可能小于通过PQ的速度 B．从线框的cd边进入磁场后到ab边离开磁场前，线框做匀速直线运动 C．自ab边进入磁场到cd边刚好进入磁场的这段时间内，通过线框某横截面的电荷量为 D．cd边刚滑出PQ时，线框的速度大小为 12．如图，竖直平面内固定有半径分别为L与2L的半圆形金属导轨PQ、MN，两者圆心均在O点，Q、N间接有电阻R（体积可忽略），导轨右端有一圆心角为30°的扇环状匀强磁场，磁感应强度大小为B。长3L的轻质导体棒可以绕O点在竖直面内自由转动，转动过程导体棒与金属导轨接触良好。现将导体棒拉至水平位置自由释放，已知导体棒末端固定质量为m的绝缘小球，重力加速度大小为g，导体棒质量、导体棒与金属导轨的摩擦、导体棒与导轨电阻、空气阻力均忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．导体棒第一次进入磁场瞬间，Q、N间电势差为 B．导体棒第一次进入磁场瞬间，Q、N间电势差为 C．最终电阻R上产生的焦耳热为mgL D．最终电阻R上产生的焦耳热为 第Ⅱ卷 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13．（6分）“百舸”学习小组的同学们正在探究“影响感应电流方向的因素”。 (1)同学们最开始组装的实验装置如图甲所示，已知当电流从电流计的正接线柱流入时，电流计的指针向右偏转，则将条形磁铁（其两磁极已标出）插入线圈时，我们可以观察到电流计的指针 （填“向左”“向右”或“不”）偏转；进一步分析可知，此时感应电流产生的磁场方向与条形磁铁产生的磁场方向 （填“相同”或“相反”）。 (2)为了进一步探究实验规律，该小组的同学们连接了如图乙所示的实验电路，则将条形磁铁从线圈中快速向上抽出时，观察到的实验现象是______。 A．灯泡A、B均不发光 B．灯泡A、B交替短暂发光 C．灯泡A短暂发光，灯泡B不发光 D．灯泡B短暂发光，灯泡A不发光 14．（8分）某同学探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 (1)正确组装可拆变压器后，如图（a）所示，接入学生电源，选择合适的挡位，应使用多用电表的 挡测量（选填“直流电压”或“交流电压”）。 (2)保持原线圈输入的电压一定，改变原、副线圈的匝数，测量副线圈上的电压，数据如下表所示。 组别 原线圈匝数 副线圈匝数 原线圏电压 副线圏电压 1 300 60 6.2 0.9 6.89 2 300 120 6.2 2.1 2.95 3 300 180 6.2 3.3 1.88 4 600 180 6.2 1.5 4.13 分析第1、2、3组数据，大致可得出结论：原线圈电压和匝数不变时， ；分析第3、4组数据，大致可得出结论：原线圈电压和副线圈匝数不变时，原线圈匝数越少，副线圈电压越高。 (3)进一步分析实验数据，发现副线圈电压总比理论值小，其原因可能是 。 (4)该同学找到了一只标有“220V/9V”的变压器，其上有a、b、c、d四个引出线头，且a、b引线比c、d引线粗，如图（b）所示。使用时，应该把引线 接交流“220V”（选填“a、b”或“c、d”）。 15．（8分）小型交流发电机向较远处用户供电，发电机线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。已知线圈abcd的匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度大小。输电导线的总电阻，降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区标有“220V  8.8kW”的电动机恰能正常工作，用户区及连接发电机线圈的输电导线电阻可以忽略，发电机线圈电阻不可忽略。求： (1)输电线路上损耗的电功率； (2)若升压变压器原、副线圈匝数比为，求发电机线圈电阻r。 16．（8分）如图所示发电机，内外转子角速度均为，外转子的半径为，内转子的半径为，磁感应强度为B，外部有四个线圈，ab、cd长为L，线圈电阻为。 (1)若内转子固定，求ab产生的感应电动势E； (2)若内转子固定，求一个周期内，abcd产生的焦耳热Q； (3)若内转子不固定，跟着外转子一起转，此时abcd中的电流为I，求电流的一个周期T。 17．（14分）如图所示，在水平面上固定两间距为、长度足够的平行导轨，导轨间存在方向垂直水平面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。一质量为的导体棒搁置于导轨间，通过水平绝缘细绳跨过轻质定滑轮与质量为的重物相连。在导轨左侧，通过开关可分别与电容、电阻和电感的支路连接。在各种情况下导体棒均从静止开始运动，且在运动过程中始终垂直于导轨，不计其他电阻、空气阻力、摩擦阻力和电磁辐射。（当电感中通有电流时，电感线圈存储的磁场能为） (1)若开关掷向1，串接一不带电的电容器，电容为，求导体棒的加速度； (2)若开关掷向2，串接电阻，已知电阻阻值为，且在静止释放导体棒的时间内，导体棒位移大小为，求导体棒在这段过程中的末速度大小； (3)若开关掷向3，串接一阻值为的电阻和电感为电感线圈相串联的电路，当重物下降时，重物运动速度可视为匀速。 ①求匀速运动速度大小； ②重物从静止开始下降的过程中，回路产生的焦耳热。 18．（16分）如图，间距为的平行导轨由倾斜部分和足够长的水平部分组成，固定放置在地面上，两部分在E、F处通过光滑绝缘圆弧小段连接。倾斜导轨光滑，倾角，上端连接一个阻值的电阻，倾斜导轨上的矩形区域KMEF间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度，且MK与EF相距；水平导轨上的矩形区域EFGH部分无磁场，且EF与GH相距为d=1m，该部分导轨粗糙，GH右侧导轨光滑，处于竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中。质量、电阻的导体棒a静置于水平轨道上GH处，现让质量、电阻的导体棒b从距磁场边界MK为处静止释放，已知导体棒b到达倾斜导轨底部前已匀速，滑到水平轨道上与a棒发生弹性碰撞，碰后a棒向右运动后停下，已知，重力加速度，导轨电阻不计，求： (1)导体棒b刚进入磁场时b棒两端的电压； (2)导体棒b在倾斜导轨上运动的时间； (3)导体棒b与水平粗糙导轨间的动摩擦因数。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5单元 电磁感应与交流电 （考试时间：90分钟，分值：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如 需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写 在本试卷上无效。 3． 测试范围：电磁感应、交变电流和变压器。 第Ⅰ卷 1、 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．如图甲所示，在匀强磁场中有一单匝矩形闭合导线框，边与磁场方向垂直，线框电阻不计。现使线框以恒定角速度绕轴旋转，转动到某一位置开始计时，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。小灯泡通过电刷与线框相连，交流电压表可视为理想电压表，下列说法正确的是（　　） A．图甲所示时刻通过小灯泡的电流最小 B．图甲所示时刻通过线框的电流方向为 C．线框1s内转50圈 D．电压表的示数为 【答案】C 【详解】A．图甲所示位置通过线框的磁通量为零，磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大，则通过小灯泡的电流最大，故A错误； B．由右手定则可知图甲所示时刻通过线框的电流方向为，故B错误； C．由图乙知产生的交变电流的周期，则频率 即线框1s内转50圈，故C正确； D．由乙图可知交流电电压的最大值为 则交流电电压的有效值为 电压表的示数为有效值，即为20V，故D错误。 故选C。 2．不可形变的圆形导体框a和矩形导体框b（粗糙）连成如图甲所示回路并固定在水平面内。导体框a内固定一小圆环c，且a与c也在同一水平面内，圆环c中通入如图乙所示的电流（规定从上向下看电流顺时针方向为正），导体框b的左端放置一金属棒MN，金属棒处于垂直纸面向下的匀强磁场中，已知匀强磁场的磁感应强度为B且在图乙所示时间内导体棒始终未滑动，则（　　） A．0~t1时间内，导体棒受到向左的安培力 B．t1时刻，导体棒受到向右的摩擦力最大 C．t1~t2时间内与t2~t3时间内导体棒内的电流反向 D．仅增大交流电的峰值，导体棒有可能发生移动 【答案】D 【详解】A．由楞次定律可知，在0~t1时间内，通过导体棒的电流从N到M，由左手定则可知，安培力水平向右，故A错误； B．t1时刻，电流的变化率为零，a线圈中无感应电流，导体棒不受安培力，这一刻也没有摩擦力，故B错误； C．由楞次定律可以判断，t1~t2时间导体棒内的感应电流由N向M，t2~t3时间内导体棒内的感应电流也是由N向M，所以两时间段内电流同向，故C错误； D．增大交流电的峰值，线圈a中的磁通量变化率增大，导体棒中的感应电流会变大，导体棒受到的安培力增大，导体棒有可能移动，故D正确。 故选D。 3．电动汽车快充技术需要比照明电压高的电压，在快充电路中往往有自感系数很大的线圈，操作不当时，当电路的开关S由闭合转为断开瞬间，线圈会产生很大的自感电动势，而使开关S处产生电弧，会危及操作人员的人身安全，下列设计电路中，可以解决上述问题的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由题意可知，当断开瞬间时，线圈中产生很高的自感电动势，若不并联元件，则会产生电弧，因此： D．当并联电容器时，只能对电容器充电，仍不能解决电弧现象，故D错误； ABC．当并联发光二极管时，由于发光二极管有单向导电性，因此注意方向，B选项的二极管的接法与Ａ选项的导线有一样的作用，唯有Ｃ选项，既能避免产生电弧，又能不影响电路，故Ｃ正确，BC错误； 故选C。 4．如图所示，磁感应强度大小为、方向水平向右的匀强磁场中，面积为S、匝数为的三角形线圈绕垂直于磁场的边以角速度匀速转动。时刻，线圈平面平行于磁场。下列说法正确的是（　　） A．时刻，穿过线圈的磁通量为 B．内，穿过线圈的磁通量的变化量为 C．时刻，线圈中产生的感应电动势大小为 D．内，线圈中产生的感应电动势的有效值为 【答案】C 【详解】A．磁通量的计算公式为为线圈平面与磁场方向的夹角。时刻，线圈平面平行于磁场，即，，所以穿过线圈的磁通量，故A错误。 B．线圈转动的周期，，此时，则时刻穿过线圈的磁通量 时刻磁通量为0，所以内，穿过线圈的磁通量的变化量，故B错误。 C．线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为（因为时刻，线圈平面平行于磁场，感应电动势最大）。当时，，故C正确。 D．线圈中产生的感应电动势的最大值 由于线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的是正弦式交变电流，其有效值，故D错误。 故选 C。 5．轻质细线吊着一质量为m=1kg、边长为L=0.2m、总电阻R=1Ω、匝数n=10的正方形闭合线圈abcd，bd下方区域分布着磁场，如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示。不考虑线圈的形变和电阻的变化，整个过程细线未断且线圈始终处于静止状态，g取10m/s2，则下列判断正确的是（　　） A．线圈中感应电流的方向为adcba B．线圈中的感应电流大小为0.2A C．6s时线圈受安培力的大小为 D．0~2s时间内线圈中产生的热量为0.08J 【答案】C 【详解】A．由楞次定律可知，在磁感应强度垂直纸面向里逐渐增大时，线圈中感应电流产生的磁场方向为垂直于纸面向外，即线圈中的电流方向为abcda，故A错误； B．由法拉第电磁感应定律，可知 由闭合电路欧姆定律可知，故B错误； C．由图可知，6s时线圈所处的磁感应强度为B=4T，由几何关系可知，线圈的有效长度为，受安培力的大小为，故C正确； D．由焦耳定律可知，0~2s时间内，通过线圈的热量为Q=I2Rt= 0.02J，故D错误。 故选C。 6．某同学制作了一个发电装置，线圈在圆柱体磁极内沿轴线左右往复运动切割磁感线而产生感应电动势，将此装置与一理想变压器的原线圈连接，如图甲所示。已知线圈运动的速度随时间的变化如图乙所示呈正弦波形变化，线圈（阻值不计）的截面周长为，匝数为50，所处位置的磁感应强度大小为，定值电阻的阻值为，额定电压为的小灯泡的阻值恒为，恰好能正常发光。则变压器原、副线圈的匝数比等于（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】线圈切割磁感线的速度 感应电动势瞬时值表达式为 变压器初级电压有效值 次级电压有效值 则 故选D。 7．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为，所接电阻，，变压器原线圈连接处连接正弦交流电，电路稳定后，则（    ） A．通过电流有效值为2A B．消耗的功率为32W C．消耗的功率为16W D．、两端电压之比为1∶4 【答案】C 【详解】A．设通过电流有效值为I1，则原线圈两端电压 副线圈两端电压 副线圈中的电流 又 解得I1=1A，故A错误； B．消耗的功率，故B错误； C．消耗的功率，故C正确； D．、两端电压之比为，故D错误。 故选C。 8．如图所示，在的区域中存在垂直于平面的匀强磁场，磁感应强度大小相等，边界与轴正方向的夹角为左侧磁场向里，OM右侧磁场向外。正方形导线框以恒定的速度沿轴正方向运动并穿过磁场区域，运动过程中边始终平行于轴。规定导线框中逆时针方向为电流的正方向。从刚进入磁场开始计时，下列能正确反映导线框中感应电流随时间变化图像的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】设导线框的速度大小是，边长为，总电阻为，磁感应强度大小为边刚进磁场时产生感应电流 由右手定则可判断感应电流的方向为逆时针；在时间内，如图1所示，边被边界分为和两部分，其中 两部分产生的感应电动势方向相反，则 当时，导线框全部进入磁场，如图2所示，导线框被边界分为两部分，两部分都切割磁感线，且有效长度均为，则 两部分产生的感应电动势大小相等，方向均沿顺时针，则电流 故选D。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9．高铁常用磁刹车系统，某同学为研究其工作原理让铜盘处于磁场方向均垂直于其平面的磁场中进行实验。如图甲：圆形匀强磁场区域与铜盘是同心圆且面积小于铜盘面积；如图乙，磁场区域与甲相同，磁场的磁感应强度从左到右减小；如图丙，匀强磁场区域与甲相同，磁场的磁感应强度随时间均匀减小；如图丁，圆形匀强磁场区域处于铜盘的一侧。现给铜盘一初始角速度，整个过程忽略空气阻力和摩擦阻力的影响，忽略铜盘厚度，则铜盘能停下来的是（　　） A．图甲 B．图乙 C．图丙 D．图丁 【答案】BD 【详解】AB．图甲中圆形匀强磁场区域与铜盘是同心圆且面积小于铜盘面积，可知在铜盘转动过程中，穿过铜盘的磁通量并不会发生改变，因此没有感应电流产生；而乙图中磁场的磁感应强度从左到右减小，因此在铜盘转动时，穿过铜盘某一面积的磁通量将不断发生改变，铜盘内将有涡流产生，铜盘将受到安培力的阻碍作用从而停止运动，故A错误，B正确； C．图丙中匀强磁场区域与甲相同，但磁场的磁感应强度随时间均匀减小，可知穿过铜盘的磁通量发生改变，由于磁感应强度随时间均匀减小，因此铜盘中将产生恒定大小的感应电流，但铜盘受安培力的合力为零，不产生电磁阻尼的作用，因此铜盘不会停止运动，故C错误； D．图丁中圆形匀强磁场区域处于铜盘的一侧，则在铜盘运动时，铜盘将切割磁感线从而产生感应电流，因此铜盘会在安培力的作用下停止运动，故D正确。 故选BD。 10．用同种导线制成的圆环水平同心放置，环a半径为r，环b半径为R，，环a中有与环面成角的匀强磁场，时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度随时间的变化如图乙所示。则（　　） A．时间内，环a一直有收缩的趋势 B．时间内，两环间一直存在相互作用的引力 C．时间内，环a与环b中的电流之比为 D．时间内，环b产生的感应电动势大小为 【答案】BD 【详解】A．时间内，通过a环的磁通量先减少后增加，所以a环有先扩大再收缩的趋势，故A错误； B．根据楞次定律可知，时间内，b环与a环产生同方向的感应电流，两环相互吸引，故B正确； C．两环有效面积相等，所以感应电动势相等，两环由同种材料制成，长度之比是1:2，根据电阻定律 得电阻之比是1:2，则感应电流之比是2:1，故C错误； D．由图乙可知，磁感应强度的变化率是，b环的有效面积是 根据法拉第电磁感应定律可得 故D正确。 故选BD。 11．如图所示，倾角为θ的绝缘斜面固定在水平地面上，区域PQNM内有垂直于斜面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，MN、PQ（与斜面底边平行）是磁场的边界，它们之间的距离为D。一质量为m、边长为L（L <D）、总电阻为R的单匝正方形金属线框abcd与斜面间的动摩擦因数μ= tanθ，线框始终紧贴斜面运动，ab边和cd边保持与MN平行且不翻转。给线框一个大小为I、方向垂直MN沿斜面向下的瞬时冲量，线框沿斜面滑下，一段时间后ab边到达MN，已知cd边滑出磁场边界PQ时线框速度不为零。下列说法正确的是（　　） A．线框的ab边通过MN的速度可能小于通过PQ的速度 B．从线框的cd边进入磁场后到ab边离开磁场前，线框做匀速直线运动 C．自ab边进入磁场到cd边刚好进入磁场的这段时间内，通过线框某横截面的电荷量为 D．cd边刚滑出PQ时，线框的速度大小为 【答案】BC 【详解】A．因μ= tanθ，则 可知线框进入磁场前做匀速运动，进入磁场后，受到沿斜面向上的安培力，则做减速运动，完全进入磁场后将继续以较小的速度匀速运动，可知线框的ab边通过MN的速度一定大于通过PQ的速度，A错误； B．从线框的cd边进入磁场后到ab边离开磁场前，线框在磁场内运动，因磁通量不变，则无感应电流产生，则所受安培力为零，仍做匀速直线运动，B正确； C．自ab边进入磁场到cd边刚好进入磁场的这段时间内，通过线框某横截面的电荷量为，C正确； D．线圈进入磁场时，由动量定理 线圈出离磁场时，由动量定理 其中， 解得cd边刚滑出PQ时，线框的速度大小为，D错误。 故选BC。 12．如图，竖直平面内固定有半径分别为L与2L的半圆形金属导轨PQ、MN，两者圆心均在O点，Q、N间接有电阻R（体积可忽略），导轨右端有一圆心角为30°的扇环状匀强磁场，磁感应强度大小为B。长3L的轻质导体棒可以绕O点在竖直面内自由转动，转动过程导体棒与金属导轨接触良好。现将导体棒拉至水平位置自由释放，已知导体棒末端固定质量为m的绝缘小球，重力加速度大小为g，导体棒质量、导体棒与金属导轨的摩擦、导体棒与导轨电阻、空气阻力均忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．导体棒第一次进入磁场瞬间，Q、N间电势差为 B．导体棒第一次进入磁场瞬间，Q、N间电势差为 C．最终电阻R上产生的焦耳热为mgL D．最终电阻R上产生的焦耳热为 【答案】BD 【详解】AB．导体棒从自由释放到准备切割磁感线的过程中，小球能量守恒，减少的重力势能转化为动能，则有 解得 根据切割部位可以算得切割的平均速率为 则导体棒第一次进入磁场瞬间，动生电动势 由于只有Q、N间的电阻，其电压等于电动势，故A错误、B正确； CD．最终导体棒做刚好不进入扇环状匀强磁场，在其下方来回摆动的运动。全过程减少的重力势能都转化为电阻上的焦耳热，则 故C错误、D正确。 故选BD。 第Ⅱ卷 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13．（6分）“百舸”学习小组的同学们正在探究“影响感应电流方向的因素”。 (1)同学们最开始组装的实验装置如图甲所示，已知当电流从电流计的正接线柱流入时，电流计的指针向右偏转，则将条形磁铁（其两磁极已标出）插入线圈时，我们可以观察到电流计的指针 （填“向左”“向右”或“不”）偏转；进一步分析可知，此时感应电流产生的磁场方向与条形磁铁产生的磁场方向 （填“相同”或“相反”）。 (2)为了进一步探究实验规律，该小组的同学们连接了如图乙所示的实验电路，则将条形磁铁从线圈中快速向上抽出时，观察到的实验现象是______。 A．灯泡A、B均不发光 B．灯泡A、B交替短暂发光 C．灯泡A短暂发光，灯泡B不发光 D．灯泡B短暂发光，灯泡A不发光 【答案】(1) 向右 相反 (2)D 【详解】（1）[1][2]根据楞次定律可知，此时感应电流产生的磁场方向与原磁场（条形磁铁的磁场）方向相反，结合安培定则可确定此时螺线管中的电流方向，电流计的指针向右偏。 （2）根据楞次定律可知，此时感应电流产生的磁场方向穿过线圈向下，结合安培定则可确定此时螺线管中的电流方向，由于二极管具有单向导电性，因此灯泡B短暂发光，灯泡A不发光。 故选D。 14．（8分）某同学探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 (1)正确组装可拆变压器后，如图（a）所示，接入学生电源，选择合适的挡位，应使用多用电表的 挡测量（选填“直流电压”或“交流电压”）。 (2)保持原线圈输入的电压一定，改变原、副线圈的匝数，测量副线圈上的电压，数据如下表所示。 组别 原线圈匝数 副线圈匝数 原线圏电压 副线圏电压 1 300 60 6.2 0.9 6.89 2 300 120 6.2 2.1 2.95 3 300 180 6.2 3.3 1.88 4 600 180 6.2 1.5 4.13 分析第1、2、3组数据，大致可得出结论：原线圈电压和匝数不变时， ；分析第3、4组数据，大致可得出结论：原线圈电压和副线圈匝数不变时，原线圈匝数越少，副线圈电压越高。 (3)进一步分析实验数据，发现副线圈电压总比理论值小，其原因可能是 。 (4)该同学找到了一只标有“220V/9V”的变压器，其上有a、b、c、d四个引出线头，且a、b引线比c、d引线粗，如图（b）所示。使用时，应该把引线 接交流“220V”（选填“a、b”或“c、d”）。 【答案】(1)交流电压 (2)副线圈匝数越多，副线圈电压越高 (3)变压器不是理想变压器，有漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗 (4)c、d 【详解】（1）变压器原副线圈上都是交流电，则应使用多用电表的交流电压挡测量。 （2）分析第1、2、3组数据，大致可得出结论：原线圈电压和匝数不变时，副线圈匝数越多，副线圈电压越高； （3）进一步分析实验数据，发现副线圈电压总比理论值小，其原因可能是变压器不是理想变压器，有漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗； （4）因电压越低，则电流越大，导线越粗，可知应该把引线c、d接交流“220V”。 15．（8分）小型交流发电机向较远处用户供电，发电机线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。已知线圈abcd的匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度大小。输电导线的总电阻，降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区标有“220V  8.8kW”的电动机恰能正常工作，用户区及连接发电机线圈的输电导线电阻可以忽略，发电机线圈电阻不可忽略。求： (1)输电线路上损耗的电功率； (2)若升压变压器原、副线圈匝数比为，求发电机线圈电阻r。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，则 解得 根据理想变压器的变流规律有 解得 输电线路上损耗的电功率为 解得 （2）根据理想变压器的变压规律有 解得 升压变压器副线圈两端电压为 解得 根据理想变压器的变压规律有 解得 交流发电机产生的感应电动势的最大值为 代入数据解得电动势有效值 根据理想变压器的变流规律有 其中 解得 根据闭合电路欧姆定律有 解得 16．（8分）如图所示发电机，内外转子角速度均为，外转子的半径为，内转子的半径为，磁感应强度为B，外部有四个线圈，ab、cd长为L，线圈电阻为。 (1)若内转子固定，求ab产生的感应电动势E； (2)若内转子固定，求一个周期内，abcd产生的焦耳热Q； (3)若内转子不固定，跟着外转子一起转，此时abcd中的电流为I，求电流的一个周期T。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据题意可知，转动时的线速度为 则ab产生的感应电动势 （2）根据题意，由图可知，若内转子固定，外转子转动过程中，、均切割磁感线，且产生的感应电流方向相反，则转动过程中感应电动势为 感应电流为 转子转动的周期为 结合图可知，转子转动电流方向改变，大小不变，则电流的周期为 则一个周期内，abcd产生的焦耳热 （3）若内转子不固定，跟着外转子一起转，且abcd中的电流为I，则感应电动势为 又有 解得 则电流改变方向的时间为 结合小问2分析可知，电流的周期为 17．（14分）如图所示，在水平面上固定两间距为、长度足够的平行导轨，导轨间存在方向垂直水平面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。一质量为的导体棒搁置于导轨间，通过水平绝缘细绳跨过轻质定滑轮与质量为的重物相连。在导轨左侧，通过开关可分别与电容、电阻和电感的支路连接。在各种情况下导体棒均从静止开始运动，且在运动过程中始终垂直于导轨，不计其他电阻、空气阻力、摩擦阻力和电磁辐射。（当电感中通有电流时，电感线圈存储的磁场能为） (1)若开关掷向1，串接一不带电的电容器，电容为，求导体棒的加速度； (2)若开关掷向2，串接电阻，已知电阻阻值为，且在静止释放导体棒的时间内，导体棒位移大小为，求导体棒在这段过程中的末速度大小； (3)若开关掷向3，串接一阻值为的电阻和电感为电感线圈相串联的电路，当重物下降时，重物运动速度可视为匀速。 ①求匀速运动速度大小； ②重物从静止开始下降的过程中，回路产生的焦耳热。 【答案】(1) (2) (3)①   ② 【详解】（1）对M有     对m有               联立解得 导体棒的加速度 （2）对M有   对m有        联立得     对时间微元求和    导体棒在这段过程中的末速度大小 （3）①重物匀速运动 匀速运动速度大小     ②由能量守恒   对重物 回路产生的焦耳热 18．（16分）如图，间距为的平行导轨由倾斜部分和足够长的水平部分组成，固定放置在地面上，两部分在E、F处通过光滑绝缘圆弧小段连接。倾斜导轨光滑，倾角，上端连接一个阻值的电阻，倾斜导轨上的矩形区域KMEF间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度，且MK与EF相距；水平导轨上的矩形区域EFGH部分无磁场，且EF与GH相距为d=1m，该部分导轨粗糙，GH右侧导轨光滑，处于竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中。质量、电阻的导体棒a静置于水平轨道上GH处，现让质量、电阻的导体棒b从距磁场边界MK为处静止释放，已知导体棒b到达倾斜导轨底部前已匀速，滑到水平轨道上与a棒发生弹性碰撞，碰后a棒向右运动后停下，已知，重力加速度，导轨电阻不计，求： (1)导体棒b刚进入磁场时b棒两端的电压； (2)导体棒b在倾斜导轨上运动的时间； (3)导体棒b与水平粗糙导轨间的动摩擦因数。 【答案】(1)1.6V (2)1.55s (3)0.5625 【详解】（1）导体棒b进入磁场前，做匀加速直线运动，设加速度为a，由牛顿第二定律可得 进入磁场时速度为，则由匀变速直线运动规律可得 解得 此时导体棒产生的电动势 结合闭合电路欧姆定律可知，此时b两端电压 （2）进入磁场前运动时间 在磁场中匀速运动时，设此时速度为，此时电动势 导体棒b受到的安培力 导体棒b受重力、支持力、安培力、由平衡条件沿斜面方向则有 此时联立解得 设导体棒b从进入磁场到运动到斜面底部过程用时，由动量定理可得 又因为 联立解得 则总时间 （3）碰后对a棒由动量定理则有 其中 代入数据解得 对a、b碰撞过程由动量守恒可得 由能量守恒可得 解得碰前导体棒b的速度大小 导体棒b从EF到GH之间运动时由动能定理则有 解得 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $