精品解析：北京市第二中学2025-2026学年高二下学期学段考试物理试题

北京二中2025—2026学年度第四学段高二年级学段考试试卷 物理选择性必修二 一、单项选择题（每小题的四个选项中，只有一个选项是正确的，每小题2分，共28分） 1. 电磁感应在生产生活中有广泛的应用，如工业生产中使用的高频感应炉、金属探测器等。如图所示是电磁炉的原理图，下列关于电磁炉说法正确的是（　　） A. 电磁炉可加热玻璃器皿 B. 电磁炉的锅体需选用铁、不锈钢等导磁金属材质 C. 电磁炉是通过线圈电流的热效应直接加热锅体的 D. 电磁炉工作时，线圈中的恒定电流能产生涡流实现加热 2. 如图表示一交变电流随时间而变化的图像，此交流电流的有效值是（　　） A. 5A B. C. D. 3.5A 3. 如图所示，交流电流表A1、A2、A3分别与电容器C、线圈L和电阻R串联后接在同一个交流电源上，供电电压瞬时值为u=Usinωt，三个电流表各有不同的读数。现保持U不变，使ω变小，则（　　） A. A1读数变小；A2读数变小；A3读数不变 B. A1读数变小；A2读数变大；A3读数不变 C. A1读数变大；A2读数变小；A3读数不变 D. A1读数变大；A2读数变大；A3读数变小 4. 如图所示电路中，和是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是（　　） A. 闭合开关S，始终比亮 B. 闭合开关S，立即亮，逐渐亮 C. 断开开关S，立即熄灭，逐渐熄灭 D. 断开开关S的瞬间，通过的电流方向反向 5. “碰一下支付”是某支付软件的一种支付方式（如图甲所示），用户只需将手机解锁并开启近场通信（NFC）功能，随后轻触收款设备即可完成支付。完成支付的简化流程（如图乙所示）为：支付手机通过NFC天线向收款设备中的感应线圈发射一与感应线圈平面垂直的磁场B，感应线圈中产生感应电流I、I产生的感应磁场传至手机完成支付。设某次支付中手机发射了一正弦磁场B（如图丙所示），取向下为B的正方向，采用俯视感应线圈的视角观察，在时间内，关于感应线圈下列说法中正确的是（　　） A. 时磁通量最大 B. 时感应电动势最大 C. 时I值最大 D. 时I为顺时针方向 6. 如图所示，两个相邻的有界匀强磁场区，方向相反，且垂直纸面，磁感应强度的大小均为，以磁场区左边界为轴建立坐标系，磁场区在轴方向足够长，在轴方向宽度均为。矩形导线框的边与轴重合，边长为。线框从图示位置水平向右匀速穿过两磁场区域，且线框平面始终保持与磁场垂直。以逆时针方向为电流的正方向，线框中感应电流与线框移动距离的关系图像正确的是图中的（　　） A. B. C. D. 7. 图甲是梅州平远县泗水风电发电机，图乙为风力发电机的主体结构部分，在风力作用下，风叶通过增速齿轮带动永磁体转动，风叶与永磁体转速比为，永磁体侧方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，电压传感器显示如图丙所示正弦规律变化，则下列说法准确的是（　　） A. 风叶的转速为 B. 线圈两端电压的有效值为 C. 线圈输出的交流电压表达式为 D. 由丙图可知时，穿过线圈的磁通量最大 8. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为、，原、副线圈两端的电压分别为、。通过原、副线圈中的电流分别为、。保持，和不变，且闭合开关S后A、B两灯泡均能发光，将开关S由闭合变为断开，则（　　） A. 增大 B. A灯泡变的更亮 C. 减小 D. 变压器的输入功率增大 9. 图甲为某无线门铃按钮，其原理如图乙所示。其中M为信号发射装置，M中有电流通过时，门铃会发出声音。磁铁固定在按钮内侧，按下门铃按钮，磁铁靠近螺线管。松开门铃按钮，磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　） A. 门铃的工作原理主要是应用了电流的磁效应 B. 按下按钮的过程中，通过M中的电流方向从左向右 C. 按住按钮不动后，M中仍会产生感应电流 D. M中的电流大小仅由磁铁的磁性强弱决定 10. 直流特高压输电技术已成为我国“西电东送”战略的技术基础，其输电原理如图所示。若变压器、均为理想变压器，的匝数之比，直流输电线的总电阻等效为，整流及逆变过程的能量损失不计，交流电的有效值不变。下列说法正确的是（　　） A. 图中“”指交流电的最大值 B. 直流输电电流大小为 C. 当用户负载增加时，输电线上损失的电压会减小 D. 当用户负载增加时，会增大 11. 为了保证行车安全和乘客身体健康，动车上装有烟雾报警装置，其简化电路如图所示。其中为定值电阻，为烟感传感器（可等效为可变电阻），当环境中的烟雾浓度变化时，烟感传感器的电阻值会发生变化。a、b间为报警装置，当a、b两端的电压大于某一电压值时，报警装置将启动。下列说法正确的是（　　） A. 当环境中的烟雾浓度升高时，a、b间的电压将减小 B. 当环境中的烟雾浓度升高时，定值电阻两端电压将减小 C. 当环境中的烟雾浓度升高时，电源的总功率增大 D. 当环境中的烟雾浓度升高时，电源的效率减小 12. 一含有理想变压器的电路如图所示，电阻和的阻值分别为和，电流表为理想交流电流表，正弦交流电源的输出电压的有效值恒定。当开关断开时，电流表的示数为；当闭合时，电流表的示数为。该变压器原、副线圈匝数比为（　　） A. B. C. D. 13. 如图所示，长为2L、宽为L的矩形金属线框abcd静止在光滑绝缘水平面上，金属线框的质量为m、电阻为R，水平面上两个边长均为L的正方形区域MNPQ、ACDE内分别有垂直于纸面向外的匀强磁场Ⅰ、Ⅱ，两磁场的磁感应强度大小相等，PQ、AC边之间的距离也为L，现给金属线框一个水平向右、大小为的初速度，结果线框刚好能通过两个磁场，线框运动过程中，ab边始终与MN平行，线框ad、bc边始终在磁场外，则下列判断正确的是（　　） A. 线框ab边通过磁场Ⅰ时，ab边中的电流方向从b到a 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. 线框通过磁场Ⅰ与通过磁场Ⅱ线框中产生的焦耳热相等 D. 若线框的初速度为，则线框通过两个磁场后的速度小于 14. 圆筒式磁力耦合器由内转子、外转子两部分组成，工作原理如图甲所示。内、外转子可绕中心轴转动。两转子间距可忽略。外转子处在半径为的圆周上，由四个相同的单匝线圈紧密围成，每个线圈的电阻均为，直边的长度均为，与轴线平行。内转子由四个形状相同的永磁体组成，磁体产生径向磁场，线圈处的磁感应强度大小均为。外转子转动后，连接负载的内转子也会随之转动起来。某时刻线圈的直边与处的磁场方向截面图如乙图所示。系统达到稳定后，内、外转子分别以角速度、匀速转动，线圈中产生大小为的感应电流。不计所有摩擦。下列说法正确的是（　　） A. 感应电流 B. 线圈中感应电流的变化周期 C. 维持外转子匀速转动的外力功率为 D. 若突然增大内转子上连接的负载，则线圈中的感应电流将突然减小 二、不定项选择题（每小题的四个选项中，至少有一个是正确的，每小题3分，全对得3分，不选、错选均不得分，选不全的得2分，共12分） 15. 图甲为一台交流发电机示意图，其产生的电流随时间的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 时穿过线圈的磁通量最小 B. 该交流电的频率为50Hz C. 该交流电的电流瞬时值表达式为 D. 发电机负载上的定值电阻1min内产生的热量为60J 16. 地磅工作原理图如图所示，地磅空载时变阻器滑片P位于A点，满载时滑片P位于B点，弹簧始终处于弹性限度内，图中电表为理想电表。下列说法正确的是（　　） A. 电压表两端电压与被测汽车的质量成反比 B. 若电池电动势不变、内阻增大，称量值会偏小 C. 若称量值偏小，可在上并联一个电阻进行校正 D. 若将一个电阻与电压表串联，可增大地磅量程 17. 如图所示，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方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。两导体棒a、b均垂直于导轨静止放置。已知导体棒a的质量为4m，电阻为r；导体棒b的质量为m，电阻为4r。两导体棒长度均为l，其余部分电阻不计。现使导体棒a获得平行于导轨水平向右的瞬时初速度v0，除磁场作用外，两棒沿导轨方向无其他外力作用。下列说法正确的是（　　） A. 最终a、b棒以相同的速度做匀速直线运动 B. 整个过程中，a棒受到的安培力做的功等于电路中产生的焦耳热 C. 全过程中，导体棒b的动量变化量为 D. 全过程中，通过导体棒a的电荷量为 18. 两根长直光滑平行金属导轨固定在绝缘水平桌面上，导轨间距为L，空间存在垂直于导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场，俯视角度如图所示。导轨左端通过单刀双掷开关与电源、电容器相连，电源电动势为E（内阻不计），电容器的电容为C。将质量为m，电阻为R的导体棒垂直放置在导轨上，先将开关接到a，待电容充电结束后将开关换接到b。忽略导线和导轨电阻，且不考虑电磁辐射及回路中电流产生的磁场，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒加速度的最大值为 B. 导体棒能够达到的最大速度为 C. 导体棒从开始运动至达到最大速度的过程中，通过导体棒横截面积的电荷量为 D. 导体棒达到最大速度时，电容器极板间的电压为 三、实验题（本大题共18分） 19. 如图1所示，在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，原线圈接“0”和“800”接线柱，副线圈接到“0”、“100”接线柱，则： （1）原线圈应该接图1中学生电源的______（选填“交流”或“直流”）端 （2）原线圈接线正确，接入电压为8V，接在副线圈两端的电压表示数最有可能是（　　） A. 2.1V B. 1.9V C. 1.1V D. 0.9V （3）小辉同学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t变化的图像如图2所示，在保证安全的前提下，该同学可能在时间内进行的操作是（　　） A. 减少了原线圈的匝数 B. 增加了副线圈的匝数 C. 降低了交流电源的频率 D. 拿掉了变压器上方的可移动铁芯 （4）断开电源后，小辉同学想多用电表的欧姆挡测量图1中左边线圈“0”和“400”之间的直流电阻。他用手拿着多用电表的两个表笔，与从“0”和“400”接线柱两端引出的导线相连，如图。但断开表笔与导线的连接时，变压器接线端引出的导线仍然与手指接触着。已知多用电表的结构可以视为一个内阻已知的直流电源，对于小辉同学实验中可能出现的情况，下列说法正确的是（　　） A. 表笔与两引出线接通时，欧姆表的读数先比较大然后逐渐减小 B. 表笔与两引出线接通时，欧姆表的读数先比较小然后逐渐增大 C. 表笔与两引出线接通并稳定后，图1中变压器右边的两接线柱之间可以检测得到电压 D. 若断开表笔时引线没有与手断开，小辉可能感受到“被电击一样”的感觉 20. 在“测量电源的电动势和内阻”实验中， （1）若将一电压表与干电池两极直接相连，用表示电压表的示数，用表示该干电池电动势的真实值，从理论上分析，仅考虑电压表影响，则U______E（选填“”或“”）； （2）某同学利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，实验电路图如图1所示。他根据记录的数据作出的图像如图2所示。通过图像可求出电池的电动势______，内阻______。（均保留小数点后两位） （3）引起该实验的系统误差的主要原因是______； A. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小 B. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大 C. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压小 D. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大 （4）某同学利用如图所示的电路测定干电池的电动势和内电阻，在是否可忽略电流表内阻这两种情况下，绘制两类图像。第一类图像以电流表读数为横坐标，将电流表和电阻箱读数的乘积记为作为纵坐标。第二类图像以电阻箱读数为横坐标，电流表读数的倒数为纵坐标，下图中实线代表电流表内阻可忽略的情况，虚线代表电流表内阻不可忽略的情况，这四幅图中，能正确反映相关物理量之间关系的是（　　） A. B. C. D. 四、计算题（本题共4小题，共42分。解答各小题时，应写出必要的文字说明、表达式和重要步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位） 21. 一个理想变压器的原、副线圈匝数比为11：2，原线圈接在（V）的交流电源上。求： （1）变压器输出电压的有效值； （2）当副线圈接上1盏电阻40的电灯时，变压器原线圈中的电流。 22. 如图所示，某小型交流发电机内矩形金属线圈ABCD的面积，匝数，线圈的总电阻，线圈所处磁场的磁感应强度大小均为。线圈通过滑环和电刷与阻值的定值电阻连接。在外力驱动下使线圈绕轴匀速转动，角速度。求： （1）电阻R上电流的最大值； （2）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过周期内通过电阻R上的电荷量q； （3）在线圈转动2周的过程中，整个电路产生的焦耳热Q。 23. 如图1所示是用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈。在线圈中通入变化的电流，就会在炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化。冶炼炉的工作原理可简化成如图2所示的模型，将冶炼炉内的金属块视为一个材质均匀的圆柱体。在某次加热过程中，线圈中的电流i随时间t均匀增大，即，在炉内产生的磁场可视为匀强磁场（图中未画出），其磁感应强度的大小、方向与圆柱体轴线平行，磁场截面圆心与圆柱体截面圆心重合。圆柱体可看作由一系列同轴圆柱状薄壳组成，每层薄壳自成一个闭合回路，各回路间互不影响。k1和k2均为已知常量。研究半径为r、厚度为的薄壳。 （1）求薄壳回路中的感应电动势E。 （2）已知圆柱体高为h，电阻率为。 a．求薄壳沿感应电流方向的电阻R。 b．求薄壳内的感应电流I。 c．经典物理学认为，金属导体中自由电子在定向移动过程中会受到与其定向移动方向相反的阻力。已知电子的电荷量为e。当薄壳中形成稳定的电流时，论证某一自由电子定向移动过程中受到的阻力大小，并确定a的值。 24. 磁悬浮物流轨道系统是通过电磁驱动与制动实现自动化的先进运输技术。简化示意图（俯视图）如图所示，整个导轨间存在竖直方向且宽度相等、方向相反的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，运输小车可简化为一质量为m、匝数为N、电阻为R的正方形金属线框，线框的边长与磁场宽度均为L，通过调节磁场运动的方向实现对线框的加速或减速从而达到全自动化。现需将静置于位置P的线框传送到位置Q，磁场开始以大小为的速度向右匀速运动，线框随之加速，经时间后，立刻使磁场反向运动，且速度大小不变，于是线框开始减速，再经时间，线框速度减为0，且刚好到达位置Q。已知，其具体数值与P、Q两点间的距离d有关，不计一切阻力。求： （1）线框刚运动时，线框的加速度大小以及感应电流的方向； （2）当线框加速到时，线框的热功率P； （3）线框运动的总时间t与P、Q两点间距离d的关系。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京二中2025—2026学年度第四学段高二年级学段考试试卷 物理选择性必修二 一、单项选择题（每小题的四个选项中，只有一个选项是正确的，每小题2分，共28分） 1. 电磁感应在生产生活中有广泛的应用，如工业生产中使用的高频感应炉、金属探测器等。如图所示是电磁炉的原理图，下列关于电磁炉说法正确的是（　　） A. 电磁炉可加热玻璃器皿 B. 电磁炉的锅体需选用铁、不锈钢等导磁金属材质 C. 电磁炉是通过线圈电流的热效应直接加热锅体的 D. 电磁炉工作时，线圈中的恒定电流能产生涡流实现加热 【答案】B 【解析】 【详解】A．玻璃是绝缘体，无法产生涡流，故A错误； B．铁、不锈钢等导磁金属能在交变磁场中产生涡流，利用涡流的热效应实现加热，是电磁炉锅体的合适材质，故B正确； C．电磁炉是利用电磁感应产生的涡流热效应加热，并非线圈电流的热效应，二者原理不同，故C错误； D．恒定电流产生的是恒定磁场，无法使锅体中产生感应电动势和涡流，只有变化的电流才可以，故D错误。 故选B。 2. 如图表示一交变电流随时间而变化的图像，此交流电流的有效值是（　　） A. 5A B. C. D. 3.5A 【答案】A 【解析】 【详解】由图可知，此交流电流的周期 根据有效值的概念得 解得 故选A。 3. 如图所示，交流电流表A1、A2、A3分别与电容器C、线圈L和电阻R串联后接在同一个交流电源上，供电电压瞬时值为u=Usinωt，三个电流表各有不同的读数。现保持U不变，使ω变小，则（　　） A. A1读数变小；A2读数变小；A3读数不变 B. A1读数变小；A2读数变大；A3读数不变 C. A1读数变大；A2读数变小；A3读数不变 D. A1读数变大；A2读数变大；A3读数变小 【答案】B 【解析】 【详解】根据 ，使ω变小，f变小。 电压U不变，A3不变； 根据 ，f变小，XL变小，A2增大； 根据 ，f变小，XC变大，A1变小。 故选B。 4. 如图所示电路中，和是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是（　　） A. 闭合开关S，始终比亮 B. 闭合开关S，立即亮，逐渐亮 C. 断开开关S，立即熄灭，逐渐熄灭 D. 断开开关S的瞬间，通过的电流方向反向 【答案】B 【解析】 【详解】AB．闭合开关S后，立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过的电流慢慢变大，最后两灯泡的电压一样大，电流也一样大，所以一样亮，故A错误，B正确； CD．断开开关S后，通过的原来的电流立即消失，和构成新回路，线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过的电流会慢慢变小，并且通过，所以两灯泡一起过一会儿熄灭，但通过灯的电流方向与原来的方向相反，因电流未增加不会闪亮一下，故CD错误。 故选B。 5. “碰一下支付”是某支付软件的一种支付方式（如图甲所示），用户只需将手机解锁并开启近场通信（NFC）功能，随后轻触收款设备即可完成支付。完成支付的简化流程（如图乙所示）为：支付手机通过NFC天线向收款设备中的感应线圈发射一与感应线圈平面垂直的磁场B，感应线圈中产生感应电流I、I产生的感应磁场传至手机完成支付。设某次支付中手机发射了一正弦磁场B（如图丙所示），取向下为B的正方向，采用俯视感应线圈的视角观察，在时间内，关于感应线圈下列说法中正确的是（　　） A. 时磁通量最大 B. 时感应电动势最大 C. 时I值最大 D. 时I为顺时针方向 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图丙可知时,NFC天线产生的磁场磁感应强度大小为0，感应线圈的磁通量为0，故A错误； B．时,NFC天线产生的磁场磁感应强度最大，但随时间的变化率为0，根据法拉第电磁感应定律可知该时刻感应线圈产生的电动势满足，故B错误； C．时，NFC天线产生的磁场磁感应强度最大，但随时间的变化率为0，由上述分析亦可知感应线圈的电动势和感应电流为0，故C错误； D．时，感应线圈正经历向下的磁通量减少的过程，由楞次定律可知，感应线圈将形成顺时针方向的电流以阻碍变化，故D正确。 故选D。 6. 如图所示，两个相邻的有界匀强磁场区，方向相反，且垂直纸面，磁感应强度的大小均为，以磁场区左边界为轴建立坐标系，磁场区在轴方向足够长，在轴方向宽度均为。矩形导线框的边与轴重合，边长为。线框从图示位置水平向右匀速穿过两磁场区域，且线框平面始终保持与磁场垂直。以逆时针方向为电流的正方向，线框中感应电流与线框移动距离的关系图像正确的是图中的（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设AB边和CD边长为L，匀速运动的速度大小为，线框的总电阻为，由法拉第电磁感应定律知每个边切割磁感线产生的感应电动势都为，由欧姆定律有 线框进入磁场过程中，当，CD边切割磁感线，感应电流，方向逆时针 当，AB边和CD边同时切割磁感线，感应电流，方向顺时针 当，AB边切割磁感线，感应电流，方向逆时针。 故选C。 7. 图甲是梅州平远县泗水风电发电机，图乙为风力发电机的主体结构部分，在风力作用下，风叶通过增速齿轮带动永磁体转动，风叶与永磁体转速比为，永磁体侧方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，电压传感器显示如图丙所示正弦规律变化，则下列说法准确的是（　　） A. 风叶的转速为 B. 线圈两端电压的有效值为 C. 线圈输出的交流电压表达式为 D. 由丙图可知时，穿过线圈的磁通量最大 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图丙可知交变电流的周期为 故磁体的转速为 因风叶与永磁体转速比为，可知风叶的转速为，故A错误； B．通过丙图可知电压的最大值为，故有效值，故B错误； C．交变电流的周期为 可知 电压表达式为，故C正确； D．由丙图可知时，线圈处于峰值面，穿过检测线圈的磁通量变化率最大，则磁通量为0，故D错误。 故选C。 8. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为、，原、副线圈两端的电压分别为、。通过原、副线圈中的电流分别为、。保持，和不变，且闭合开关S后A、B两灯泡均能发光，将开关S由闭合变为断开，则（　　） A. 增大 B. A灯泡变的更亮 C. 减小 D. 变压器的输入功率增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系 保持，和不变，则副线圈电压不变，故A错误； BC．将开关S由闭合变为断开，副线圈总电阻增大，副线圈总电流减小，A灯泡电压不变则亮度不变，根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系 可知原线圈总电流减小，故B错误，C正确； D．变压器的输入功率等于输出功率，根据 可知将开关S由闭合变为断开，副线圈总电阻增大，变压器的输入功率减小，故D错误。 故选C。 9. 图甲为某无线门铃按钮，其原理如图乙所示。其中M为信号发射装置，M中有电流通过时，门铃会发出声音。磁铁固定在按钮内侧，按下门铃按钮，磁铁靠近螺线管。松开门铃按钮，磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　） A. 门铃的工作原理主要是应用了电流的磁效应 B. 按下按钮的过程中，通过M中的电流方向从左向右 C. 按住按钮不动后，M中仍会产生感应电流 D. M中的电流大小仅由磁铁的磁性强弱决定 【答案】B 【解析】 【详解】A．门铃的工作原理是电磁感应，不是电流的磁效应，故A错误； B．磁铁左右，穿过螺线管的原磁场方向向右；按下按钮磁铁靠近螺线管，向右的磁通量增大。根据楞次定律，感应电流的磁场方向向左，再由安培定则可推出通过M中的电流方向从左向右，故B正确； C．按住按钮不动后，磁铁位置不变，穿过螺线管的磁通量不变，不会产生感应电流，故C错误； D．根据法拉第电磁感应定律，感应电流大小和磁通量变化率有关，不仅和磁铁磁性强弱有关，还和磁铁运动的快慢、螺线管匝数等有关，故D错误。 故选B。 10. 直流特高压输电技术已成为我国“西电东送”战略的技术基础，其输电原理如图所示。若变压器、均为理想变压器，的匝数之比，直流输电线的总电阻等效为，整流及逆变过程的能量损失不计，交流电的有效值不变。下列说法正确的是（　　） A. 图中“”指交流电的最大值 B. 直流输电电流大小为 C. 当用户负载增加时，输电线上损失的电压会减小 D. 当用户负载增加时，会增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．图中“”指交流电的有效值，故A错误； B．由 可得 则直流输电电流大小为,故B正确； CD．当用户负载增加时，副线圈电流增大，由 可得原线圈电流增大，从而输电电流会增大，由 可得输电线上损失的电压会增大，则减小，故而减小，故CD错误； 故选B。 11. 为了保证行车安全和乘客身体健康，动车上装有烟雾报警装置，其简化电路如图所示。其中为定值电阻，为烟感传感器（可等效为可变电阻），当环境中的烟雾浓度变化时，烟感传感器的电阻值会发生变化。a、b间为报警装置，当a、b两端的电压大于某一电压值时，报警装置将启动。下列说法正确的是（　　） A. 当环境中的烟雾浓度升高时，a、b间的电压将减小 B. 当环境中的烟雾浓度升高时，定值电阻两端电压将减小 C. 当环境中的烟雾浓度升高时，电源的总功率增大 D. 当环境中的烟雾浓度升高时，电源的效率减小 【答案】B 【解析】 【详解】A．、间为报警装置，当、两端的电压大于某一电压值时，报警装置将启动，所以当环境中的烟雾浓度升高时，、间的电压将增大，故A错误。 B．当环境中的烟雾浓度升高时，、间的电压将增大，电源电动势不变，根据串联电路分压规律可知，定值电阻两端电压将减小，故B正确。 C．当环境中的烟雾浓度升高时，、间的电压将增大，即、间的电阻增大，即干路总电阻增大，根据功率，可知电源总功率减小，故C错误。 D．由题意可得电源的效率 即，由于增大，所以电源的效率增大，故D错误。 故选B。 12. 一含有理想变压器的电路如图所示，电阻和的阻值分别为和，电流表为理想交流电流表，正弦交流电源的输出电压的有效值恒定。当开关断开时，电流表的示数为；当闭合时，电流表的示数为。该变压器原、副线圈匝数比为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】（等效电阻法）在如图甲所示的理想变压器中虚线框内部分电路可以等效为图乙中的 设原、副线圈匝数的比值为，可得 副线圈电阻消耗的功率为 而等效电阻消耗的功率为 根据得 根据上式，将题中电路等效为如图丙所示电路，根据欧姆定律，可知当开关断开时，电流为，有 当开关闭合时，电流为，有 其中 联立以上各式可解得 故选A。 13. 如图所示，长为2L、宽为L的矩形金属线框abcd静止在光滑绝缘水平面上，金属线框的质量为m、电阻为R，水平面上两个边长均为L的正方形区域MNPQ、ACDE内分别有垂直于纸面向外的匀强磁场Ⅰ、Ⅱ，两磁场的磁感应强度大小相等，PQ、AC边之间的距离也为L，现给金属线框一个水平向右、大小为的初速度，结果线框刚好能通过两个磁场，线框运动过程中，ab边始终与MN平行，线框ad、bc边始终在磁场外，则下列判断正确的是（　　） A. 线框ab边通过磁场Ⅰ时，ab边中的电流方向从b到a 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. 线框通过磁场Ⅰ与通过磁场Ⅱ线框中产生的焦耳热相等 D. 若线框的初速度为，则线框通过两个磁场后的速度小于 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据右手定则可知，线框ab边通过磁场Ⅰ时，ab边中的电流方向从a到b，故A错误； B．设线框ab边通过磁场Ⅰ时通过线框截面的电荷量为q，则根据法拉第电磁感应定律可得 由于两个正方向区域内的磁场完全相同，所以矩形金属线框abcd的每个边通过磁场区域时，通过线框截面的电荷量都为q，则对于整个过程根据动量定理有 解得匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度大小为 所以，故B正确； C．线框通过磁场Ⅰ时受到的平均安培力大于通过磁场Ⅱ时受到的平均安培力，因此线框通过磁场Ⅰ产生的焦耳热大于通过磁场Ⅱ产生的焦耳热，故C错误； D．若线框的初速度为，则对于整个过程根据动量定理有 解得线框通过两个磁场后的速度为，故D错误。 故选B。 14. 圆筒式磁力耦合器由内转子、外转子两部分组成，工作原理如图甲所示。内、外转子可绕中心轴转动。两转子间距可忽略。外转子处在半径为的圆周上，由四个相同的单匝线圈紧密围成，每个线圈的电阻均为，直边的长度均为，与轴线平行。内转子由四个形状相同的永磁体组成，磁体产生径向磁场，线圈处的磁感应强度大小均为。外转子转动后，连接负载的内转子也会随之转动起来。某时刻线圈的直边与处的磁场方向截面图如乙图所示。系统达到稳定后，内、外转子分别以角速度、匀速转动，线圈中产生大小为的感应电流。不计所有摩擦。下列说法正确的是（　　） A. 感应电流 B. 线圈中感应电流的变化周期 C. 维持外转子匀速转动的外力功率为 D. 若突然增大内转子上连接的负载，则线圈中的感应电流将突然减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．由乙图可知，边所在处的磁场沿半径向外，产生的感应电动势大小为，方向沿，其中 边所在处的磁场沿半径向内，产生的感应电动势大小为，方向沿，故线圈中的感应电动势为 根据欧姆定律，线圈中产生的感应电流为，A错误； B．依题意，外转子相对内转子的角速度为，由乙图可知，线圈转动，穿过线圈的磁场方向改变一次，再转，磁场方向再次改变，与初态相同，故线圈中感应电流的变化周期为，B错误； C．由知每个线圈所受的安培力为 由知维持外转子匀速转动的外力功率为 其中 解得，C正确； D．突然增大内转子上连接的负载，内转子受到的阻力矩增大，故其转速会变小，根据 知线圈中的感应电流将突然变大，D错误。 故选C。 二、不定项选择题（每小题的四个选项中，至少有一个是正确的，每小题3分，全对得3分，不选、错选均不得分，选不全的得2分，共12分） 15. 图甲为一台交流发电机示意图，其产生的电流随时间的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 时穿过线圈的磁通量最小 B. 该交流电的频率为50Hz C. 该交流电的电流瞬时值表达式为 D. 发电机负载上的定值电阻1min内产生的热量为60J 【答案】AC 【解析】 【详解】A．时流过线圈的电流最大，此时穿过线圈的磁通量变化率最大，磁通量最小，故A正确； B．由图乙可知，该交流电的周期为 交流电的频率为，故B错误； C．该交变电流的表达式为 其中， 联立可得，故C正确； D．交流电的有效值 则发电机负载上的定值电阻1min内产生的热量为，故D错误。 故选AC。 16. 地磅工作原理图如图所示，地磅空载时变阻器滑片P位于A点，满载时滑片P位于B点，弹簧始终处于弹性限度内，图中电表为理想电表。下列说法正确的是（　　） A. 电压表两端电压与被测汽车的质量成反比 B. 若电池电动势不变、内阻增大，称量值会偏小 C. 若称量值偏小，可在上并联一个电阻进行校正 D. 若将一个电阻与电压表串联，可增大地磅量程 【答案】BC 【解析】 【详解】A．滑动变阻器全部电阻串联在干路中，总电阻，干路电流​（滑片移动不改变总电阻，干路电流恒定）； 电压表测滑片到段电阻的电压，，电流不变，汽车质量越大，弹簧压缩量越大，​越大，且​与成正比，所以电压表两端电压与被测汽车的质量成正比，故A错误； B．不变，增大时，总电阻​增大，干路电流减小。相同质量对应相同，由​得减小，读数对应的称量值比实际值偏小，故B正确； C．称量值偏小，说明相同质量下电压偏小，需要增大干路电流来增大。在上并联电阻，会使干路总电阻减小，总电流增大，相同下增大，可以校正偏小的称量值，故C正确； D．题目说明电表为理想电表，理想电压表内阻无穷大，串联电阻后，干路总电阻不变，总电流不变，电压表读数仍等于​，读数不变，因此不能增大地磅量程，故D错误。 故选BC。 17. 如图所示，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方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。两导体棒a、b均垂直于导轨静止放置。已知导体棒a的质量为4m，电阻为r；导体棒b的质量为m，电阻为4r。两导体棒长度均为l，其余部分电阻不计。现使导体棒a获得平行于导轨水平向右的瞬时初速度v0，除磁场作用外，两棒沿导轨方向无其他外力作用。下列说法正确的是（　　） A. 最终a、b棒以相同的速度做匀速直线运动 B. 整个过程中，a棒受到的安培力做的功等于电路中产生的焦耳热 C. 全过程中，导体棒b的动量变化量为 D. 全过程中，通过导体棒a的电荷量为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．根据题意可知，两棒组成回路，电流大小相同，a棒受安培阻力做变减速直线运动，b棒受安培动力做变加速直线运动，当两者的速度相等时，电流等于零，两棒不再受安培力，则达到共同速度做匀速直线运动，加速度为零，故A正确； B．整个过程中，a棒、b棒受到的安培力做的功之和等于电路中产生的焦耳热，故B错误； C．两棒所受安培力合力为零，系统动量守恒，最终共同速度为 则全过程中，导体棒b的动量变化量为，故C正确； D．对b棒 解得 故D正确。 故选ACD。 18. 两根长直光滑平行金属导轨固定在绝缘水平桌面上，导轨间距为L，空间存在垂直于导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场，俯视角度如图所示。导轨左端通过单刀双掷开关与电源、电容器相连，电源电动势为E（内阻不计），电容器的电容为C。将质量为m，电阻为R的导体棒垂直放置在导轨上，先将开关接到a，待电容充电结束后将开关换接到b。忽略导线和导轨电阻，且不考虑电磁辐射及回路中电流产生的磁场，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒加速度的最大值为 B. 导体棒能够达到的最大速度为 C. 导体棒从开始运动至达到最大速度的过程中，通过导体棒横截面积的电荷量为 D. 导体棒达到最大速度时，电容器极板间的电压为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．充电后，电容器电压为E。开关接到“a”时导体棒速度为0，电容器两端电压的最大值为E，导体棒中电流最大为Im，导体棒所受安培力的最大值为Fm，加速度最大设为am，故，， 解得 故A正确； BCD．导体棒达到最大速度vm时，电路中电流为0，电容器两端电压为U，电容器放出的电荷量为ΔQ，导体棒达到最大速度时，电容器两端电压等于金属杆切割磁感线产生的感应电动势 故电容器放电量为 由动量定理 又 解得，， 故BD错误，C正确。 故选AC。 三、实验题（本大题共18分） 19. 如图1所示，在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，原线圈接“0”和“800”接线柱，副线圈接到“0”、“100”接线柱，则： （1）原线圈应该接图1中学生电源的______（选填“交流”或“直流”）端 （2）原线圈接线正确，接入电压为8V，接在副线圈两端的电压表示数最有可能是（　　） A. 2.1V B. 1.9V C. 1.1V D. 0.9V （3）小辉同学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t变化的图像如图2所示，在保证安全的前提下，该同学可能在时间内进行的操作是（　　） A. 减少了原线圈的匝数 B. 增加了副线圈的匝数 C. 降低了交流电源的频率 D. 拿掉了变压器上方的可移动铁芯 （4）断开电源后，小辉同学想多用电表的欧姆挡测量图1中左边线圈“0”和“400”之间的直流电阻。他用手拿着多用电表的两个表笔，与从“0”和“400”接线柱两端引出的导线相连，如图。但断开表笔与导线的连接时，变压器接线端引出的导线仍然与手指接触着。已知多用电表的结构可以视为一个内阻已知的直流电源，对于小辉同学实验中可能出现的情况，下列说法正确的是（　　） A. 表笔与两引出线接通时，欧姆表的读数先比较大然后逐渐减小 B. 表笔与两引出线接通时，欧姆表的读数先比较小然后逐渐增大 C. 表笔与两引出线接通并稳定后，图1中变压器右边的两接线柱之间可以检测得到电压 D. 若断开表笔时引线没有与手断开，小辉可能感受到“被电击一样”的感觉 【答案】（1）交流 （2）D （3）D （4）AD 【解析】 【小问1详解】 变压器的工作原理是互感现象，只有通入交流电，才能产生变化的磁通量，使副线圈感应出电压，直流无法产生变化的磁通量，因此原线圈接交流端。 【小问2详解】 理想变压器满足电压匝数关系，代入、、，得理想值 实际实验中变压器不是理想的，存在漏磁、绕组铜损铁损，副线圈实际电压一定小于理想值，因此最可能为。 故选D。 【小问3详解】 AB．减少原线圈的匝数、增加副线圈的匝数将导致副线圈电压升高，图像中t1~t2时间内副线圈电压为0，故AB错误； C．降低交流电源的频率将导致副线圈输出频率也降低，副线圈电压不变，但图像中t1~t2时间内副线圈电压为0，故C错误； D．拿掉变压器上方的可移动铁芯将导致互感系数趋近于零，副线圈中无法产生感应电动势，图像中t1~t2时间内副线圈电压为0，应是由于拿掉变压器上方的可移动铁芯导致的，故D正确。 故选D。 【小问4详解】 AB．表笔与两引出线接通时，由于线圈的自感现象，电流会逐渐增大，多用电表欧姆挡示数随电流增大而减小，则欧姆表的读数先比较大然后逐渐减小，故A正确，B错误； C．表笔与两引出线接通并稳定后，原线圈中电流保持恒定，无磁通量变化，副线圈中将不会产生感应电动势，故C错误； D．若断开表笔时引线没有与手断开，会产生较大的自感电动势，小辉可能感受到“被电击一样”的感觉，故D正确； 故选AD。 20. 在“测量电源的电动势和内阻”实验中， （1）若将一电压表与干电池两极直接相连，用表示电压表的示数，用表示该干电池电动势的真实值，从理论上分析，仅考虑电压表影响，则U______E（选填“”或“”）； （2）某同学利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，实验电路图如图1所示。他根据记录的数据作出的图像如图2所示。通过图像可求出电池的电动势______，内阻______。（均保留小数点后两位） （3）引起该实验的系统误差的主要原因是______； A. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小 B. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大 C. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压小 D. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大 （4）某同学利用如图所示的电路测定干电池的电动势和内电阻，在是否可忽略电流表内阻这两种情况下，绘制两类图像。第一类图像以电流表读数为横坐标，将电流表和电阻箱读数的乘积记为作为纵坐标。第二类图像以电阻箱读数为横坐标，电流表读数的倒数为纵坐标，下图中实线代表电流表内阻可忽略的情况，虚线代表电流表内阻不可忽略的情况，这四幅图中，能正确反映相关物理量之间关系的是（　　） A. B. C. D. 【答案】（1）< （2） ①. 1.45##1.44 ②. 0.78##0.77##0.76##0.75 （3）A （4）A 【解析】 【小问1详解】 电压表直接接电源两极时，电路有电流，电源存在内阻，会分走一部分电压。根据闭合电路欧姆定律，，因此电压表示数。 【小问2详解】 [1]根据，图像的纵截距等于电源电动势，由图2可得 [2]图像斜率的绝对值等于电源内阻，取两点计算 【小问3详解】 本实验电路（电流表外接法）中，电压表并联在电源两端，电压表会分流，电源实际输出的总电流等于电压表电流与电流表电流之和，因此电流表的读数总是小于电源实际输出的电流，这是本实验系统误差的主要来源。 故选A。 【小问4详解】 AB．对图，电流表内阻可忽略时，纵截距为，斜率绝对值； 电流表内阻不可忽略时，纵截距仍为，斜率绝对值，截距相同，虚线更陡，故A正确，B错误； CD．对图，电流表内阻可忽略时，斜率，纵截距； 不可忽略时，斜率仍为，纵截距，因此两条线平行，虚线截距更大，故CD错误。 故选A。 四、计算题（本题共4小题，共42分。解答各小题时，应写出必要的文字说明、表达式和重要步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位） 21. 一个理想变压器的原、副线圈匝数比为11：2，原线圈接在（V）的交流电源上。求： （1）变压器输出电压的有效值； （2）当副线圈接上1盏电阻40的电灯时，变压器原线圈中的电流。 【答案】（1） 40V （2） 【解析】 【小问1详解】 由瞬时值表达式可知，电压最大值，因此原线圈电压有效值 理想变压器原、副线圈电压比等于匝数比，即，已知 代入数据解得 【小问2详解】 副线圈负载为纯电阻，由欧姆定律得副线圈电流 理想变压器输入功率等于输出功率，即   代入数据解得原线圈电流  22. 如图所示，某小型交流发电机内矩形金属线圈ABCD的面积，匝数，线圈的总电阻，线圈所处磁场的磁感应强度大小均为。线圈通过滑环和电刷与阻值的定值电阻连接。在外力驱动下使线圈绕轴匀速转动，角速度。求： （1）电阻R上电流的最大值； （2）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过周期内通过电阻R上的电荷量q； （3）在线圈转动2周的过程中，整个电路产生的焦耳热Q。 【答案】（1）5A （2）5C （3）314J 【解析】 【小问1详解】 线圈中感应电动势的最大值 线圈中感应电流的最大值 得 【小问2详解】 经过周期内通过电阻R上的电荷量 【小问3详解】 线圈中感应电流的有效值 得 线圈转动两周的过程中，电流通过整个回路产生的焦耳热 其中 得 23. 如图1所示是用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈。在线圈中通入变化的电流，就会在炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化。冶炼炉的工作原理可简化成如图2所示的模型，将冶炼炉内的金属块视为一个材质均匀的圆柱体。在某次加热过程中，线圈中的电流i随时间t均匀增大，即，在炉内产生的磁场可视为匀强磁场（图中未画出），其磁感应强度的大小、方向与圆柱体轴线平行，磁场截面圆心与圆柱体截面圆心重合。圆柱体可看作由一系列同轴圆柱状薄壳组成，每层薄壳自成一个闭合回路，各回路间互不影响。k1和k2均为已知常量。研究半径为r、厚度为的薄壳。 （1）求薄壳回路中的感应电动势E。 （2）已知圆柱体高为h，电阻率为。 a．求薄壳沿感应电流方向的电阻R。 b．求薄壳内的感应电流I。 c．经典物理学认为，金属导体中自由电子在定向移动过程中会受到与其定向移动方向相反的阻力。已知电子的电荷量为e。当薄壳中形成稳定的电流时，论证某一自由电子定向移动过程中受到的阻力大小，并确定a的值。 【答案】（1） （2）a.； b. ；c.见解析 【解析】 【小问1详解】 题意可知 根据法拉第电磁感应定律有 联立解得 【小问2详解】 a．根据 b．根据 联立解得 c．设变化的磁场在半径为r处产生的感生电场为，电流稳定时，电子做匀速直线运动。对一个自由电子有 根据电动势定义有 联立解得 综上可知 对比可知 24. 磁悬浮物流轨道系统是通过电磁驱动与制动实现自动化的先进运输技术。简化示意图（俯视图）如图所示，整个导轨间存在竖直方向且宽度相等、方向相反的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，运输小车可简化为一质量为m、匝数为N、电阻为R的正方形金属线框，线框的边长与磁场宽度均为L，通过调节磁场运动的方向实现对线框的加速或减速从而达到全自动化。现需将静置于位置P的线框传送到位置Q，磁场开始以大小为的速度向右匀速运动，线框随之加速，经时间后，立刻使磁场反向运动，且速度大小不变，于是线框开始减速，再经时间，线框速度减为0，且刚好到达位置Q。已知，其具体数值与P、Q两点间的距离d有关，不计一切阻力。求： （1）线框刚运动时，线框的加速度大小以及感应电流的方向； （2）当线框加速到时，线框的热功率P； （3）线框运动的总时间t与P、Q两点间距离d的关系。 【答案】（1），顺时针方向 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据右手定则，线框相对磁场向左运动，可知感应电流方向为顺时针方向。对线框，根据法拉第电磁感应定律可得 根据闭合电路欧姆定律可得 根据牛顿第二定律可得 解得线框刚运动时，加速度大小 【小问2详解】 当线框加速到时，根据法拉第电磁感应定律可得 其中 根据闭合电路欧姆定律可得 根据热功率公式，有 解得 【小问3详解】 驱动时，根据动量定理可得 其中 根据位移公式可知，在线框加速过程中，磁场运动的位移 线框运动的位移 可得 同理，制动时线框恰好减速到零，根据动量定理可得 其中 根据位移公式可知，磁场运动的位移 线框运动的位移 可得 又已知，， 可得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $