精品解析：湖北部分省级示范高中2025-2026学年下学期中测试高二物理试卷

高二物理试卷 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10小题有多项符合题目要求。每小题选对得4分，选对但不全得2分，选错或不作答得0分。 1. 已知振荡电路周期为，有一个LC接收电路，原来接收较低频率的电磁波，现在要想接收较高频率的电磁波，下列调节正确的是（　　） A. 把可动电容器的正对面积适当减小 B. 使用调频的调制方式 C. 增加电源电压 D. 在线圈中插入铁芯 2. 如图所示，一三角形金属线圈水平放置在桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向上，MN与线圈AB共线，MN与线圈在同一个平面上，在线圈以MN为轴转过180的过程中，下列关于线圈中电流方向说法正确的是（ ） A. 始终为A→B→C→A B. 始终为C→B-→A→C C. 先由A→B→C→A再由C→B→A→C D. 先由C→B→A→C再由A→B→C→A 3. 如图1所示，某智能手表正准备进行无线充电，送电线圈接有电阻R1，受电线圈接有电阻R2=5Ω，送电线圈和受电线圈的匝数比n1:n2=4:1，此时智能手表处于“超级充电”模式，当送电线圈接入如图3所示的交流电源后，其两端的电压为20V，受电线圈中充电电流为4A，充电装置线圈可视为理想变压器则下列说法正确的是（　　） A. 送电线圈两端电压为220V B. 送电线圈所接电阻R1=40Ω C. 此充电器在“超级充电”模式下，耗电功率为220W D. 受电线圈中的感应电流的磁场总是与送电线圈中电流的磁场方向相反 4. 某同学用如图所示的电路研究断电自感现象。闭合开关S，小灯泡A发光；再断开S，小灯泡A闪亮一下后渐渐熄灭。你认为有可能造成小灯泡A闪亮的原因是（　　） A. 电源的电动势较大 B. 线圈L的直流电阻较小 C. 小灯泡A的灯丝断了 D. 小灯泡A灯丝电阻较大 5. 电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大。压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路，红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼拍照。则红灯亮时（ ） A. 车轮停在感应线上后，电阻R上有恒定电流 B. 车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电 C. 车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流一直增大 D. 汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，不会被电子眼拍照 6. 如图所示，“凹”字形金属线框右侧有一宽度为的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。线框在纸面内向右匀速通过磁场区域，时，线框开始进入磁场。设顺时针方向为感应电流的正方向，则线框中感应电流i随时间t变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，光滑绝缘水平面上宽度为L的区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，用一根均匀的金属丝围成周长为4L的单匝正方形线框abcd，以初速度为v0，bc边平行磁场边界进入磁场，线框完全离开磁场时的速度是。若用一根同样的金属丝围成一个单匝矩形线框，其长边长度为，保持长边与磁场边界平行，以同样的初速度进入磁场，则矩形线框完全离开磁场时的速度为（　　） A. B. C. D. 8. 如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线b所示，以下说法中正确的是（　　） A. 在图中t=0时刻线圈平面平行于匀强磁场 B. 线圈先后两次转速之比为3:2 C. 交流a的电压有效值为 D. 交流b的电压最大值为20V 9. 关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B. 电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度方向均垂直 C. 利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 D. 电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 10. 为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图1所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在地面的一组线圈及电流测量记录仪组成（测量记录仪未画出）。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车的速度和加速度。如图2所示为铁轨和列车的俯视图，假设磁体端部磁感应强度B=4.4×10-2T，且全部集中在端面范围内，与端面垂直，磁体沿铁轨方向的宽度与线圈宽度相同，线圈的匝数n=5，垂直于铁轨方向长l=0.20m，电阻r=0.40Ω（包括引出线的电阻），测量记录仪自身电阻R=4.0Ω，其记录下来的电流位置关系图，即图如图3所示。则下列说法正确的（　　） A. 当磁场区域的右边界刚离开线圈Ⅰ时，线圈Ⅰ的电流沿顺时针方向（俯视图） B. 列车通过线圈Ⅰ的速度v1=12m/s C. 列车通过线圈Ⅱ时的速度v2=75m/s D. 假设列车做的是匀加速直线运动，则列车在两个线圈之间的加速度a约为0.42m/s2 二、实验题：本题共2小题，共16分。 11. 物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。 （1）下列说法正确的是（　　） A. 为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 B. 变压器原线圈接低压交流电时，可以用多用电表的“直流电压挡”测量副线圈电压 C. 研究副线圈匝数对副线圈电压的影响时，需保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数 D. 测量副线圈电压时，先用中间挡位的量程试测，大致确定后再选用适当的挡位 （2）变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这样设计的原因是（　　） A. 增大涡流，提高变压器的效率 B. 减小涡流，提高变压器的效率 C. 增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 （3）一位同学实验时，发现两个线圈的导线粗细不同。他选择的原线圈为800匝，副线圈为400匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端“6V”挡位，测得副线圈的电压为3.2V。则下列分析正确的是（　　） A. 原线圈导线比副线圈导线粗 B. 学生电源实际输出电压大于标注的“6V” C. 原线圈实际匝数与标注的“800”不符，应小于800 D. 副线圈实际匝数与标注的“400”不符，应小于400 12. 某实验小组使用如图所示的器材探究“电磁感应现象”中影响感应电流方向的因素。 （1）实验前____________（选填“需要”或“不需要”）判明电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系； （2）实验时，闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于_______端（选填“左”或“右”），当闭合开关时，发现灵敏电流计的指针右偏。指针稳定后，迅速将滑动变阻器的滑片P向左移动时灵敏电流计的指针_________（选填“左偏”“不动”或“右偏”）。 （3）该组同学经过以上实验探究，对家中“自发电”无线门铃按钮原理进行研究，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮过程，磁铁远离螺线管回归原位，下列说法正确的是（　　） A. 按下按钮时，门铃会响 B. 按住按钮不动，门铃会响 C. 按下和松开按钮过程，通过门铃的感应电流大小一定相等 三、计算题：本题共3小题，共44分，请规范作答，写出必要的表达式和推理过程，仅给出结果不得分。 13. 如图所示，N=50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1=20cm，ad边长l2=25cm，放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，使线圈绕垂直于磁感线的中轴OO′以n=3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1Ω，外电路电阻R=9Ω，t=0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里。求： （1）感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈转一圈过程中整个电路产生的焦耳热（取π2=10）。 14. 如图所示，两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角θ=37°的绝缘斜面上，顶部接有一阻值R=2Ω的定值电阻，下端开口，轨道间距L=1m。整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上。质量m=2kg的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻r=1Ω，电路中其余电阻不计。金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好。不计空气阻力影响。已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数µ=0.5，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2。 （1）求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度vm； （2）若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，电阻R上产生的焦耳热为2J，求： ①该过程中导体棒下滑的位移x的大小； ②流过电阻R的总电荷量q。 15. 如图所示，平行倾斜光滑导轨与足够长的平行水平光滑导轨平滑连接，导轨电阻不计。质量分别为m和的金属棒b和c静止放在间距为L的水平导轨上，b、c两棒均与导轨垂直且两金属棒电阻均为R。图中de虚线往右有范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m的绝缘棒a垂直于倾斜导轨静止释放，释放位置与水平导轨的高度差为h。已知绝缘棒a滑到水平导轨上与金属棒b发生弹性正碰，金属棒b进入磁场后始终未与金属棒c发生碰撞。重力加速度为g，求： （1）绝缘棒a与金属棒b发生弹性正碰后分离时两棒的速度大小； （2）金属棒b进入磁场后，其加速度为其最大加速度的时的速度大小； （3）金属棒c初始位置距离磁场边界de的最小距离为多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二物理试卷 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10小题有多项符合题目要求。每小题选对得4分，选对但不全得2分，选错或不作答得0分。 1. 已知振荡电路周期为，有一个LC接收电路，原来接收较低频率的电磁波，现在要想接收较高频率的电磁波，下列调节正确的是（　　） A. 把可动电容器的正对面积适当减小 B. 使用调频的调制方式 C. 增加电源电压 D. 在线圈中插入铁芯 【答案】A 【解析】 【详解】A．LC接收电路发生电谐振的条件是自身固有频率等于待接收电磁波的频率，固有频率公式为 故要接收更高频率的电磁波，需要增大固有频率，即减小电感或电容的取值，平行板电容满足 减小电容器正对面积，电容减小，乘积减小，增大，可接收更高频率，A正确； B．调频是电磁波发射端的调制方式，接收端调节接收频率的过程为调谐，与调频无关，B错误； C． LC振荡电路的固有频率仅由、的取值决定，与电源电压无关，C错误； D．线圈中插入铁芯会使自感系数增大，乘积增大，减小，接收频率降低，D错误。 故选A。 2. 如图所示，一三角形金属线圈水平放置在桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向上，MN与线圈AB共线，MN与线圈在同一个平面上，在线圈以MN为轴转过180的过程中，下列关于线圈中电流方向说法正确的是（ ） A. 始终为A→B→C→A B. 始终为C→B-→A→C C. 先由A→B→C→A再由C→B→A→C D. 先由C→B→A→C再由A→B→C→A 【答案】B 【解析】 【详解】在线圈以MN为轴翻转的过程中，穿过线圈正面向外的磁通量逐渐减小，则感应电流产生的磁场垂直桌面向上，由右手定则可知感应电流方向为C→B→A→C；线圈以MN为轴翻转的过程中，穿过线圈反面向外的磁通量逐渐增加，则感应电流产生的磁场垂直于桌面向下，由右手定则可知感应电流方向仍为C→B→A→C，ACD错误，B正确。 故选B。 3. 如图1所示，某智能手表正准备进行无线充电，送电线圈接有电阻R1，受电线圈接有电阻R2=5Ω，送电线圈和受电线圈的匝数比n1:n2=4:1，此时智能手表处于“超级充电”模式，当送电线圈接入如图3所示的交流电源后，其两端的电压为20V，受电线圈中充电电流为4A，充电装置线圈可视为理想变压器则下列说法正确的是（　　） A. 送电线圈两端电压为220V B. 送电线圈所接电阻R1=40Ω C. 此充电器在“超级充电”模式下，耗电功率为220W D. 受电线圈中的感应电流的磁场总是与送电线圈中电流的磁场方向相反 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据理想变压器的规律有送电线圈和受电线圈的电流比 可得送电线圈中的电流I1=1A 交流电源的电压有效值为 受电线圈两端的电压 设送电线圈两端电压为，则 得 又 得，故AB错误； C．此充电器在“超级充电”模式下，根据电功率公式，其耗电功率为，故C正确； D．当供电线圈中电流增加时，根据楞次定律可知，此时受电线圈中感应电流的磁场与供电线圈中电流的磁场方向相反，当供电线圈中电流减小时，根据楞次定律可知此时受电线圈中感应电流的磁场与供电线圈中电流的磁场方向相同，故D错误。 故选C。 4. 某同学用如图所示的电路研究断电自感现象。闭合开关S，小灯泡A发光；再断开S，小灯泡A闪亮一下后渐渐熄灭。你认为有可能造成小灯泡A闪亮的原因是（　　） A. 电源的电动势较大 B. 线圈L的直流电阻较小 C. 小灯泡A的灯丝断了 D. 小灯泡A灯丝电阻较大 【答案】BD 【解析】 【分析】本题考查研究断电自感现象。明确小灯泡闪亮的原因，知道根据楞次定律，当线圈中磁通量发生变化时，电路中电流如何变化。 灯泡闪亮与不闪亮与电源电动势无关，主要取决于电路稳定时流过小灯泡的电流和断开开关时的电流相比，稳定时电流大，不闪亮，稳定时电流小，断开开关时电流大，小灯泡闪亮。 【详解】A．断开开关时，小灯泡A能否发生闪亮，取决于流过小灯泡A的电流有没有增大，与电源的电动势无关，故A错误； B．若线圈L的电阻较小，稳定时流过小灯泡A的电流小于线圈的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过小灯泡A的电流从线圈原来的电流逐渐减小，小灯泡A发生闪亮现象，故B正确； C．小灯泡A的灯丝断了，灯泡将不亮，故C错误； D．若小灯泡A灯丝的直流电阻较大，稳定时流过小灯泡A的电流小于线圈的电流，断开开关时，流过小灯泡A的电流从线圈原来的电流逐渐减小，小灯泡A将发生闪亮现象，故D正确。 故选BD。 5. 电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大。压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路，红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼拍照。则红灯亮时（ ） A. 车轮停在感应线上后，电阻R上有恒定电流 B. 车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电 C. 车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流一直增大 D. 汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，不会被电子眼拍照 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．车轮停在感应线上后，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A错误； BC．由题图乙可知，当车轮经过感应线时电流先增大后减小，然后再反向增大再减小，说明电容器先充电后放电，故B正确，C错误； D．若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍会拍照，故D错误。 故选B。 6. 如图所示，“凹”字形金属线框右侧有一宽度为的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。线框在纸面内向右匀速通过磁场区域，时，线框开始进入磁场。设顺时针方向为感应电流的正方向，则线框中感应电流i随时间t变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设运动的速度为v，线框总电阻为R，当时间时，只有最右侧的两个短边切割磁感线，感应电流的方向为逆时针，大小为 当时，从右侧中间短边进入磁场，至左侧长边进入磁场，感应电流方向为逆时针，大小为 当时，从左侧长边进入磁场，至右侧的中间短边离开磁场，感应电流方向为顺时针，大小为 当时，从右侧中间短边离开磁场，至左侧长边离开磁场，感应电流方向为顺时针，大小为 故选B。 7. 如图所示，光滑绝缘水平面上宽度为L的区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，用一根均匀的金属丝围成周长为4L的单匝正方形线框abcd，以初速度为v0，bc边平行磁场边界进入磁场，线框完全离开磁场时的速度是。若用一根同样的金属丝围成一个单匝矩形线框，其长边长度为，保持长边与磁场边界平行，以同样的初速度进入磁场，则矩形线框完全离开磁场时的速度为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】对周长为4L的单匝正方形线框，根据动量定理可得， 若用一根同样的金属丝围成一个单匝矩形线框，其长边长度为，则短边长度为，根据动量定理可得， 联立解得 故选D。 8. 如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线b所示，以下说法中正确的是（　　） A. 在图中t=0时刻线圈平面平行于匀强磁场 B. 线圈先后两次转速之比为3:2 C. 交流a的电压有效值为 D. 交流b的电压最大值为20V 【答案】BC 【解析】 【详解】A．在时刻瞬时电动势为0，线圈平面处于中性面的位置，即线圈平面垂直于匀强磁场，故A错误； B．根据图像可知先后两次的交流电周期之比为2:3，根据公式 先后两次的转速之比为3:2，故B正确； C．根据图像可知交流电a的电压最大值为40V，所以有效值为，故C正确； D．根据交流电的瞬时值表达式 所以交流电b的最大值为，故D错误。 故选BC。 9. 关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B. 电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度方向均垂直 C. 利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 D. 电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 【答案】AB 【解析】 【详解】A．电磁波在真空中的传播速度即为光速，与电磁波的频率无关，故A正确； B．电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度方向均垂直，即电磁波是横波，故B正确； C．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，且电磁波能通过电缆、光缆传输，故C错误； D．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波不会消失，会继续传播，故D错误。 故选AB。 10. 为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图1所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在地面的一组线圈及电流测量记录仪组成（测量记录仪未画出）。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车的速度和加速度。如图2所示为铁轨和列车的俯视图，假设磁体端部磁感应强度B=4.4×10-2T，且全部集中在端面范围内，与端面垂直，磁体沿铁轨方向的宽度与线圈宽度相同，线圈的匝数n=5，垂直于铁轨方向长l=0.20m，电阻r=0.40Ω（包括引出线的电阻），测量记录仪自身电阻R=4.0Ω，其记录下来的电流位置关系图，即图如图3所示。则下列说法正确的（　　） A. 当磁场区域的右边界刚离开线圈Ⅰ时，线圈Ⅰ的电流沿顺时针方向（俯视图） B. 列车通过线圈Ⅰ的速度v1=12m/s C. 列车通过线圈Ⅱ时的速度v2=75m/s D. 假设列车做的是匀加速直线运动，则列车在两个线圈之间的加速度a约为0.42m/s2 【答案】BD 【解析】 【详解】A．当磁场区域的右边界刚离开线圈I时，根据楞次定律可知，线圈I的电流沿逆时针方向，故A错误； BC．由闭合电路的欧姆定律可得，线圈I和线圈II中产生的感应电动势分别为， 由图3可知， 代入数据解得， 而线圈I和线圈II中产生的感应电动势分别为， 代入数据解得，，故B正确，C错误； D．根据图3可知，两线圈之间的距离为 由运动学公式可得 代入数据解得，故D正确。 故选BD。 二、实验题：本题共2小题，共16分。 11. 物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。 （1）下列说法正确的是（　　） A. 为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 B. 变压器原线圈接低压交流电时，可以用多用电表的“直流电压挡”测量副线圈电压 C. 研究副线圈匝数对副线圈电压的影响时，需保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数 D. 测量副线圈电压时，先用中间挡位的量程试测，大致确定后再选用适当的挡位 （2）变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这样设计的原因是（　　） A. 增大涡流，提高变压器的效率 B. 减小涡流，提高变压器的效率 C. 增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 （3）一位同学实验时，发现两个线圈的导线粗细不同。他选择的原线圈为800匝，副线圈为400匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端“6V”挡位，测得副线圈的电压为3.2V。则下列分析正确的是（　　） A. 原线圈导线比副线圈导线粗 B. 学生电源实际输出电压大于标注的“6V” C. 原线圈实际匝数与标注的“800”不符，应小于800 D. 副线圈实际匝数与标注的“400”不符，应小于400 【答案】（1）C （2）B （3）BC 【解析】 【小问1详解】 A．为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，使得次级电压较小，故A错误； B．变压器只能改变交流电的电压，原线圈输入交流电压，副线圈输出交流电压，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故B错误； C．研究变压器电压和匝数的关系，用到控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确； D．为了保护电表，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故D错误。 故选C。 【小问2详解】 变压器只能变交流，不能变直流，变压器的铁芯，在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是增大电阻，从而减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率；故选B。 【小问3详解】 根据，正常情况下，变压器次级电压应该为3.0V； A．副线圈匝数少，电流大，为减小铜损，选用电阻小的粗导线，原线圈匝数多，电流小，用电阻大的细导线，故A错误； B．根据 测得副线圈的电压偏高，可能是因为学生电源实际输出电压大于标注的“”，故B正确； C．如果原线圈实际匝数与标注的“800”不符，小于800，则测得副线圈的电压应偏高，故C正确； D．如果副线圈实际匝数与标注的“400”不符，小于400，测得副线圈的电压应偏低，而不是偏高，故D错误。 故选BC。 12. 某实验小组使用如图所示的器材探究“电磁感应现象”中影响感应电流方向的因素。 （1）实验前____________（选填“需要”或“不需要”）判明电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系； （2）实验时，闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于_______端（选填“左”或“右”），当闭合开关时，发现灵敏电流计的指针右偏。指针稳定后，迅速将滑动变阻器的滑片P向左移动时灵敏电流计的指针_________（选填“左偏”“不动”或“右偏”）。 （3）该组同学经过以上实验探究，对家中“自发电”无线门铃按钮原理进行研究，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮过程，磁铁远离螺线管回归原位，下列说法正确的是（　　） A. 按下按钮时，门铃会响 B. 按住按钮不动，门铃会响 C. 按下和松开按钮过程，通过门铃的感应电流大小一定相等 【答案】（1）需要 （2） ①. 右 ②. 右偏 （3）A 【解析】 【小问1详解】 由于本实验通过电流计指针偏转方向确定感应电流方向，所以实验前需要判明电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系。 【小问2详解】 [1]实验时，闭合开关前滑动变阻器接入电路的电阻最大，所以滑动变阻器的滑片应位于右端； [2]由于闭合开关时，灵敏电流计的指针右偏，即穿过线圈的磁通量增大时，指针右偏，所以指针稳定后迅速将滑动变阻器的滑片P向左移动时，回路中电阻减小，电流增大，穿过线圈的磁通量增大，则灵敏电流计的指针右偏。 【小问3详解】 A．按下和松开按钮过程，螺线管中磁通量发生变化，螺线管产生感应电动势，门铃均会响，故A正确； B．按住按钮不动，螺线管中磁通量不变，螺线管中的感应电动势为零，门铃不会响，故B错误； C．按下和松开按钮过程，螺线管中磁通量的变化率不一定相同，故螺线管产生的感应电动势不一定相同，通过门铃感应电流大小不一定相等，故C错误。 故选A。 三、计算题：本题共3小题，共44分，请规范作答，写出必要的表达式和推理过程，仅给出结果不得分。 13. 如图所示，N=50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1=20cm，ad边长l2=25cm，放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，使线圈绕垂直于磁感线的中轴OO′以n=3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1Ω，外电路电阻R=9Ω，t=0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里。求： （1）感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈转一圈过程中整个电路产生的焦耳热（取π2=10）。 【答案】（1） （2）100J 【解析】 【小问1详解】 转速为 所以线圈的角速度为 感应电动势的最大值为 所以感应电动势的瞬时值表达式为 【小问2详解】 电动势的有效值 线圈匀速转动的周期为 线圈转一圈过程中整个电路产生的焦耳热为 代入数据得 14. 如图所示，两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角θ=37°的绝缘斜面上，顶部接有一阻值R=2Ω的定值电阻，下端开口，轨道间距L=1m。整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上。质量m=2kg的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻r=1Ω，电路中其余电阻不计。金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好。不计空气阻力影响。已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数µ=0.5，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2。 （1）求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度vm； （2）若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，电阻R上产生的焦耳热为2J，求： ①该过程中导体棒下滑的位移x的大小； ②流过电阻R的总电荷量q。 【答案】（1）3m/s （2）①3m；②2C 【解析】 【小问1详解】 金属棒由静止释放后，在重力、支持力、安培力、滑动摩擦力下沿斜面向下做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为零时达到最大速度，之后保持匀速运动。如图所示 由平衡条件有 又金属棒受到的安培力 滑动摩擦力 根据闭合电路欧姆定律得 由法拉第电磁感应定律得 联立解得 【小问2详解】 ①棒上产生的热量为 设此过程中棒下滑的距离为，根据能量守恒得 解得 ②流过电阻的总电荷量 解得 15. 如图所示，平行倾斜光滑导轨与足够长的平行水平光滑导轨平滑连接，导轨电阻不计。质量分别为m和的金属棒b和c静止放在间距为L的水平导轨上，b、c两棒均与导轨垂直且两金属棒电阻均为R。图中de虚线往右有范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m的绝缘棒a垂直于倾斜导轨静止释放，释放位置与水平导轨的高度差为h。已知绝缘棒a滑到水平导轨上与金属棒b发生弹性正碰，金属棒b进入磁场后始终未与金属棒c发生碰撞。重力加速度为g，求： （1）绝缘棒a与金属棒b发生弹性正碰后分离时两棒的速度大小； （2）金属棒b进入磁场后，其加速度为其最大加速度的时的速度大小； （3）金属棒c初始位置距离磁场边界de的最小距离为多少？ 【答案】（1）0， （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 a棒下滑过程中，由机械能守恒得 a棒与b棒发生弹性碰撞，设碰后分离时两棒的速度大小分别为v1、v2；由动量守恒和机械能守恒可得 ， 联立解得 ， 【小问2详解】 设b棒进入磁场后某时刻，b棒的速度为vb，c棒的速度为vc，则b、c组成的回路中的感应电动势为 由闭合电路欧姆定律得 根据牛顿第二定律可得 联立得 b棒刚进磁场的加速度最大；当b棒加速度为最大值的时，设此时b、c棒的速度分别为v3、v4；则有 金属棒b进入磁场后b、c受到的安培力大小相等，方向相反，b、c组成的系统满足动量守恒，则有 联立解得 【小问3详解】 b、c运动过程中动量守恒，有 以金属棒c为对象，根据动量定理可得 又 联立解得 可知金属棒c初始位置距离磁场边界de的最小距离为。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $