精品解析：山东省潍坊市安丘一中等四校2024-2025学年高二下学期3月联考物理试题

高二阶段性调研监测考试物理试题 一、选择题（共40分，其中1~8为单选，每小题3分，9~12为多选，每小题4分，少选得2分，多选错选不得分） 1. 如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（　　） A. 线圈a中将产生沿顺时针方向（俯视）的感应电流 B. 穿过线圈a的磁通量减小 C. 线圈a有扩张的趋势 D. 线圈a对水平桌面的压力FN将增大 2. 如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴匀速转动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示，若外接电阻R=70Ω，线圈电阻r=10Ω，则下列说法正确的是 A. 线圈的角速度为100rad/s B. 0.01s末穿过线圈的磁通量最大 C. 通过线圈的最大电流为1.25A D. 电压表的示数为87.5V 3. 电流传感器在电路中相当于电流表，可以用来研究自感现象。在如图所示的实验电路中，L是自感线圈，其自感系数足够大，直流电阻值大于灯泡D的阻值，电流传感器的电阻可以忽略不计。在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1时刻断开开关S。在下列表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的图像中，可能正确的是（　　） A. B. C. D. 4. 将两个完全相同的线圈a、b放入不同的磁场中，磁场方向均垂直于线圈平面。a、b所处磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律分别如图甲、乙所示，则a、b线圈的电功率之比为（　　） A. B. C. D. 5. LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性，让电磁两种能量交替转化，也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值，也就有了振荡。如图所示的振荡电路，规定回路中顺时针电流方向为正。下列说法正确的是（ ） A. 内电容器正在充电 B. 内电容器中的电场能增大 C. 时，电容器上的电荷量为零 D. 若在线圈中插入铁芯，振荡频率增大 6. 如图所示，一平行光滑金属导轨水平置于竖直向下的匀强磁场中，导轨电阻不计，与大螺线管M相接，在M螺线管内同轴放置一绝缘圆盘N，N的边缘固定着许多带负电的小球（每个小球都可视为一点电荷），且圆盘N可绕轴心在水平面内自由转动。当导体棒ab运动时，圆盘N能沿箭头方向逆时针转动，则导体棒ab的运动情况是（　　） A. 导体棒ab向右做匀速运动 B. 导体棒ab向右做加速运动 C. 导体棒ab向左做加速运动 D. 导体棒ab向左做匀速运动 7. 如图所示，理想变压器原线圈与电阻R串联，和电压表并联，原、副线圈的匝数比为20∶1，b是原线圈的中心抽头，副线圈连接滑动变阻器、电流表，电表均为理想交流电表。已知交流电源电压瞬时值表达式为u＝311sin100πt（V）。将单刀双掷开关K扳向a后，下列说法中正确的是（　　） A. 电压表的示数为220 V B. 若将滑动变阻器的滑片下移，则电压表的示数减小，R消耗的功率增大 C. 通过滑动变阻器的交流电的频率为100 Hz D. 若将单刀双掷开关由a扳向b，则电压表的示数增大 8. 如图所示，宽度为的有界匀强磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度的大小为，闭合等腰直角三角形导线框位于纸面内，直角边水平且长为，线框总电阻为。规定沿方向为感应电流的正方向。导线框以速度匀速向右穿过磁场的过程中，感应电流随时间变化规律的图像是（　　） A. B. C. D. 9. 如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在导轨上且与导轨接触良好，整个装置放置在垂直于导轨平面的磁场中，磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示（图示磁感应强度方向为正），MN始终保持静止，则时间内（ ） A. 电容器C的电荷量大小始终不变 B. 电容器C的a板先带正电后带负电 C. MN所受安培力的方向先向右后向左 D. MN所受安培力的大小始终不变 10. 如图所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω匀速转动，c、d两点与一阻值为r的电阻相连，各表均可视为理想表，导线电阻不计，则下列说法中正确的是（　　） A. 线框abcd产生的电流为交变电流 B. 当S断开时，电压表的示数为 C. 当S断开时，电压表的示数为 D. 当S闭合时，电流表的示数为 11. 如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有一只电阻，阻值关系R2=2R1，原线圈接到交变电压上后，电阻R1上的电压是电阻R2上的电压的2倍，下面说法正确的是（ ） A. 变压器原、副线圈匝数比为1︰2 B. 变压器原、副线圈匝数比为1︰4 C. R1消耗的功率占电源输出功率的 D. R2上的电压等于电源电压的 12. 如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为L。abcd区域有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度v0向右运动，磁场内的细金属杆N处于静止状态。已知两金属杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为，两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。两杆的质量均为m，在导轨间的电阻均为R，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。则下列说法正确的是（　　） A. N在磁场内运动过程中的最大加速度为 B. N在磁场内运动过程中通过回路的电荷量为 C. M中产生焦耳热的最小值为mv D. N的初始位置到ab的最小距离为 三、实验题（每小题2分，共14分） 13. 某同学探究“影响感应电流方向的因素”，实验如下： （1）首先按图1所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转；再按图2所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验最主要的目的是________。（选填选项前的字母） A．检查各仪器及导线是否完好 B．检查电流计量程是否合适 C．检查电流计测量电路的电流是否准确 D．推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转方向 （2）接下来用如图3所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁拔出螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向（从上往下看）是沿________（选填“顺时针”或“逆时针”）方向，由此可推断磁铁下端的磁极为________极（选填“N”或“S”）。 （3）又将实验装置改造，如图4所示。连接好实验电路并检查无误后，观察在闭合开关的瞬间和断开瞬间以及闭合开关后以不同速度移动滑动变阻器的滑片过程中，指针摆动情况，由此实验可以得出恰当的结论是________。（选填选项前的字母） A．螺线管B的磁场变强或变弱影响感应电流大小 B．螺线管B的磁场变强或变弱影响感应电流方向 C．螺线管B的磁场强弱变化快慢影响感应电流大小 D．螺线管B的磁场强弱变化快慢影响感应电流方向 14. （1）为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的器材是_________（填选项前的字母）。 A. 有闭合铁芯的原、副线圈 B. 无铁芯的原、副线圈 C. 低压直流电源 D. 低压交流电源 E. 多用电表（交流电压挡） F. 多用电表（交流电流挡） （2）若在实验中用匝数匝和匝的变压器，对应的电压测量数据如表所示。根据测量数据，下列说法正确的是_________。 实验次数 1 2 3 4 0.90 1.40 1.90 2.40 2.00 3.01 4.02 5.02 A. 一定是原线圈 B. 一定是原线圈 C. 可能是副线圈 D. 可能是副线圈 （3）在实验中，某同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈的匝数，副线圈两端的电压将___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （4）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数___________；（填“多”或“少”） 三、计算题（15题8分，16题10分，17题12分，18题16分，共46分） 15. 如图所示，在倾角为α＝30°的光滑斜面上，存在着两个匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，两个区域的磁场方向相反且都垂直于斜面，MN、PQ、EF为两磁场区域的理想边界，区域Ⅰ的磁感应强度大小为B1＝2T，区域Ⅱ的磁感应强度大小为B2＝1T，两个区域的宽度MP和PE均为L＝1m。一个质量为m＝0.9kg、电阻为R＝1Ω、边长也为L＝1m的正方形导线框，从磁场区域上方某处由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚进入磁场区域Ⅰ时，线框恰好做匀速运动；当ab边下滑到磁场区域Ⅱ的中间位置时，线框又恰好做匀速运动，重力加速度取g＝10m/s2。求： （1）ab边刚进入磁场区域Ⅰ时的速度v1； （2）当ab边刚进入磁场区域Ⅱ时，线框加速度的大小与方向。 16. 如图所示，MN、PQ为足够长的光滑平行导轨，间距L＝0.5m。导轨平面与水平面间的夹角θ＝30°。NQ⊥MN，NQ间连接有一个R＝3Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B0＝1T。将一根质量为m＝0.02kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻r＝2Ω，其余部分电阻不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。当金属棒滑行至cd处时速度大小开始保持不变，cd距离NQ为s＝0.5m，g＝10m/s2。 （1）求金属棒达到稳定时的速度是多大。 （2）金属棒从静止开始到稳定速度的过程中，电阻R上产生的热量是多少？ （3）若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t＝0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，则t＝1s时磁感应强度应为多大？ 17. 水力发电是获得清洁能源的重要途径之一，基本原理就是将水流的机械能转化为电能。有一条河流，水的流量（流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积），落差，水的密度为。现利用其发电，发电机的总效率，输出电压，水电站到用户之间需要远距离输电，输电线的总电阻，用户获得的电压，输电线上损耗的功率与发电机输出功率的比值。所用变压器均视为理想变压器，取重力加速度，求： （1）发电机的输出功率； （2）升压、降压变压器的原、副线圈匝数比。 18. 如图所示，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5T.在匀强磁场区域内，有一对光滑平行金属导轨，处于同一水平面内，导轨足够长，导轨间距L＝1m，电阻可忽略不计．质量均为m＝lkg，电阻均为R＝2.5Ω的金属导体棒MN和PQ垂直放置于导轨上，且与导轨接触良好．先将PQ暂时锁定，金属棒MN在垂直于棒的拉力F作用下，由静止开始以加速度a＝0.4m/s2向右做匀加速直线运动，5s后保持拉力F的功率不变，直到棒以最大速度vm做匀速直线运动. (1)求棒MN的最大速度vm； (2)当棒MN达到最大速度vm时，解除PQ锁定，同时撤去拉力F，两棒最终均匀速运动.求解除PQ棒锁定后，到两棒最终匀速运动的过程中，电路中产生的总焦耳热. (3)若PQ始终不解除锁定，当棒MN达到最大速度vm时，撤去拉力F，棒MN继续运动多远后停下来?（运算结果可用根式表示） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二阶段性调研监测考试物理试题 一、选择题（共40分，其中1~8为单选，每小题3分，9~12为多选，每小题4分，少选得2分，多选错选不得分） 1. 如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（　　） A. 线圈a中将产生沿顺时针方向（俯视）的感应电流 B. 穿过线圈a的磁通量减小 C. 线圈a有扩张的趋势 D. 线圈a对水平桌面的压力FN将增大 【答案】D 【解析】 【详解】AB．当滑动触头P向下移动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大，穿过线圈a的磁通量增加，方向向下；根据楞次定律即可判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针，故AB错误； C．根据楞次定律，感应电流的产生总是阻碍引起感应电流的原因，因为滑动触头向下滑动导致穿过线圈a的磁通量增加，故只有线圈面积减少时才能阻碍磁通量的增加，故线圈a应有收缩的趋势，故C错误； D．开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力，当滑动触头向下滑动时，可以用“等效法”，即将线圈a和b看作两个条形磁铁，判断知此时两磁铁的N极相对，互相排斥，故线圈a对水平桌面的压力将增大，故D正确。 故选D。 2. 如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴匀速转动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示，若外接电阻R=70Ω，线圈电阻r=10Ω，则下列说法正确的是 A. 线圈的角速度为100rad/s B. 0.01s末穿过线圈的磁通量最大 C. 通过线圈的最大电流为1.25A D. 电压表的示数为87.5V 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图乙知，交流电的周期，线圈转动的角速度．故A项错误． B．由图乙知，0.01s末线圈产生的感应电动势最大，则0.01s末线圈平面与磁场平行，线圈的磁通量为0．故B项错误． C．由图乙知，线圈产生感应电动势的最大值，则线圈的最大电流．故C项正确． D．线圈产生感应电动势的有效值，电压表的示数．故D项错误． 3. 电流传感器在电路中相当于电流表，可以用来研究自感现象。在如图所示的实验电路中，L是自感线圈，其自感系数足够大，直流电阻值大于灯泡D的阻值，电流传感器的电阻可以忽略不计。在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1时刻断开开关S。在下列表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的图像中，可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】闭合S瞬间，线圈中产生自感电动势阻碍电流增加，则线圈相当于断路，此时通过电流传感器的电流最大；随线圈阻碍作用的减小，通过线圈的电流逐渐变大，通过电流传感器的电流逐渐减小，电路稳定后，外电路电阻不变，外电压不变，通过电流传感器的电流不变；因为线圈的直流电阻值大于灯泡D的阻值，稳定后，通过线圈的电流小于通过电流传感器的电流。t=t1时刻断开开关S，由于自感现象，原来通过线圈L的电流从左向右流过电流传感器，与原来方向相反，且逐渐减小。则D图符合题中情况。 故选D。 4. 将两个完全相同的线圈a、b放入不同的磁场中，磁场方向均垂直于线圈平面。a、b所处磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律分别如图甲、乙所示，则a、b线圈的电功率之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】图甲中a线圈产生的电动势大小恒定不变，根据法拉第电磁感应定律可知 图乙中b线圈产生的电动势最大值为 则b线圈产生的电动势有效值为 根据 可知a、b线圈的电功率之比为 故选B。 5. LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性，让电磁两种能量交替转化，也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值，也就有了振荡。如图所示的振荡电路，规定回路中顺时针电流方向为正。下列说法正确的是（ ） A. 内电容器正在充电 B. 内电容器中的电场能增大 C. 时，电容器上的电荷量为零 D. 若在线圈中插入铁芯，振荡频率增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图可知内电流正向减小，电容器正在充电，故A正确； B．由图可知内电流反向增大，电场能向磁场能转化，电容器中的电场能减小，故B错误； C．由图可知内，电流减小，磁场能向电场能转化，时，电容器上的电荷量最大，故C错误； D．若在线圈中插入铁芯，线圈的电感变大，根据 可知振荡频率减小，故D错误。 故选A。 6. 如图所示，一平行光滑金属导轨水平置于竖直向下的匀强磁场中，导轨电阻不计，与大螺线管M相接，在M螺线管内同轴放置一绝缘圆盘N，N的边缘固定着许多带负电的小球（每个小球都可视为一点电荷），且圆盘N可绕轴心在水平面内自由转动。当导体棒ab运动时，圆盘N能沿箭头方向逆时针转动，则导体棒ab的运动情况是（　　） A. 导体棒ab向右做匀速运动 B. 导体棒ab向右做加速运动 C. 导体棒ab向左做加速运动 D. 导体棒ab向左做匀速运动 【答案】B 【解析】 【详解】圆盘N能沿箭头方向逆时针转动，可知感应电场的方向沿顺时针方向，则产生感应电场的磁场方向垂直纸面向里；若导体棒ab向右运动，则感应电流由b到a，M中的磁场向外，与产生感应电场的磁场方向相反，可知必然是增强的，则ab必然加速运动；若导体棒ab向左运动，则感应电流由a到b，M中的磁场向里，与产生感应电场的磁场方向相同，可知必然是减弱的，则ab必然减速运动。 故选B。 7. 如图所示，理想变压器原线圈与电阻R串联，和电压表并联，原、副线圈的匝数比为20∶1，b是原线圈的中心抽头，副线圈连接滑动变阻器、电流表，电表均为理想交流电表。已知交流电源电压瞬时值表达式为u＝311sin100πt（V）。将单刀双掷开关K扳向a后，下列说法中正确的是（　　） A. 电压表的示数为220 V B. 若将滑动变阻器的滑片下移，则电压表的示数减小，R消耗的功率增大 C. 通过滑动变阻器的交流电的频率为100 Hz D. 若将单刀双掷开关由a扳向b，则电压表的示数增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．电源电压有效值为220 V，理想变压器原线圈与电阻R串联，电压表测量的是原线圈两端的有效值，所以电压表示数小于220V，故A错误； B．保持K的位置不变，滑动变阻器滑片向下移，电阻变小，电路的总电阻变小，副线圈输出的电流变大，则电流表的示数变大，原线圈中的电流变大，电阻R两端的电压也变大，R消耗的功率变大，交流电源的电压不变，变压器的输入电压变小，原线圈两端的电压也相应变小，电压表的示数减小，故B正确； C．变压器不改变交变电流的频率，由交变电流表达式可知频率为50Hz，故C错误； D．设原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压和电流分别为U1、I1，U2、I2，滑动变阻器接入电路的阻值为RP，若将电压表右侧的电路看成一个等效电阻R′，则 又因为，， 解得 单刀双掷开关由a扳向b，原线圈匝数变少，即n1减小，等效电阻R′减小，R和R′组成串联电路，电源电压不变，所以电压表的示数减小，故D错误。 故选B。 8. 如图所示，宽度为的有界匀强磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度的大小为，闭合等腰直角三角形导线框位于纸面内，直角边水平且长为，线框总电阻为。规定沿方向为感应电流的正方向。导线框以速度匀速向右穿过磁场的过程中，感应电流随时间变化规律的图像是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】在时间内，由楞次定律判断可知，感应电流方向沿acba，是负值。t时刻线框有效的切割长度为 感应电流为 i与t正比。在时间内，穿过线框的磁通量均匀增大，产生的感应电流不变，为 在时间内，穿过线框的磁通量减小，由楞次定律判断可知，感应电流方向沿abca，是正值，感应电流为 i与t线性关系，且是增函数。 故选D。 9. 如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在导轨上且与导轨接触良好，整个装置放置在垂直于导轨平面的磁场中，磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示（图示磁感应强度方向为正），MN始终保持静止，则时间内（ ） A. 电容器C的电荷量大小始终不变 B. 电容器C的a板先带正电后带负电 C. MN所受安培力的方向先向右后向左 D. MN所受安培力的大小始终不变 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由图乙知，磁感应强度均匀变化，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生的感应电动势恒定，电路中电流恒定，电阻R两端的电压恒定，则电容器两端的电压恒定，根据可知电容器C的电荷量大小始终不变，故A正确； B．根据楞次定律判断可知，通过导体棒的电流一直向上，故电容器a板电势较高，一直带正电，故B错误； C．MN中感应电流方向一直向上，由左手定则判断可知，MN所受安培力的方向先向右后向左，故C正确； D．根据安培力公式，不变，由于磁感应强度变化，MN所受安培力的大小变化，故D错误。 故选AC。 10. 如图所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω匀速转动，c、d两点与一阻值为r的电阻相连，各表均可视为理想表，导线电阻不计，则下列说法中正确的是（　　） A. 线框abcd产生的电流为交变电流 B. 当S断开时，电压表的示数为 C. 当S断开时，电压表的示数为 D. 当S闭合时，电流表的示数为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．线框绕cd轴以角速度ω匀速转动时，根据楞次定律可知，线框abcd产生的电流为交变电流，故A正确； BC．当S断开时，电压表测量cd两点间的电压，线圈中产生的感应电动势的最大值为Em=BωL2 则有效值为 当S断开时，电压表的示数为，故B错误，C正确； D．当S闭合时，电路中的总电阻 则电流表示数，故D错误。 故选AC。 11. 如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有一只电阻，阻值关系R2=2R1，原线圈接到交变电压上后，电阻R1上的电压是电阻R2上的电压的2倍，下面说法正确的是（ ） A. 变压器原、副线圈匝数比为1︰2 B. 变压器原、副线圈匝数比为1︰4 C. R1消耗的功率占电源输出功率的 D. R2上的电压等于电源电压的 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB．设变压器原、副线圈匝数分别为n1和n2，则流过变压器原、副线圈的电流关系 由于 UR1=I1R1，U2=I2R2 由题 UR1=2U2，R2=2R1 可得 ， 故A错误，B正确； C．R1消耗的功率 P1＝I12R1 R2消耗的功率 P2＝I22R2 联立可得： P1=8P2 电源输入的总功率： P=P1+P2 可知，R1消耗的功率占电源输入功率的 故C正确； D．R2上的电压为U2，则变压器的输入电压 电源的电压 U0＝UR1+U1＝2U2+U2＝U2 所以R2上的电压等于电源电压的，故D错误； 故选BC。 12. 如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为L。abcd区域有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度v0向右运动，磁场内的细金属杆N处于静止状态。已知两金属杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为，两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。两杆的质量均为m，在导轨间的电阻均为R，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。则下列说法正确的是（　　） A. N在磁场内运动过程中的最大加速度为 B. N在磁场内运动过程中通过回路的电荷量为 C. M中产生焦耳热的最小值为mv D. N的初始位置到ab的最小距离为 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．根据题意可知，M进入磁场后，M做减速运动，N做加速运动，则M刚进入磁场时，N在磁场中的加速度最大，则有 E＝BLv0，，F＝BIL 联立可得 由牛顿第二定律有 F＝mam 解得 故A正确； B．根据题意，对N由动量定理有 又 联立，解得 故B正确； C．根据题意可知，若N出磁场时，M恰好追上N，则回路中产生的焦耳热最少，设此时M的速度为v，由动量守恒定律有 解得 由能量守恒定律可得，回路中产生的焦耳热为 则M中产生焦耳热的最小值为 故C错误； D．根据题意，在磁场过程，设两棒相对靠近的位移为，由公式 联立，可得 联立，解得 由于两杆在磁场内未相撞，则有N的初始位置到ab的最小距离为 故D正确。 故选ABD。 三、实验题（每小题2分，共14分） 13. 某同学探究“影响感应电流方向的因素”，实验如下： （1）首先按图1所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转；再按图2所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验最主要的目的是________。（选填选项前的字母） A．检查各仪器及导线是否完好 B．检查电流计量程是否合适 C．检查电流计测量电路的电流是否准确 D．推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转方向 （2）接下来用如图3所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁拔出螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向（从上往下看）是沿________（选填“顺时针”或“逆时针”）方向，由此可推断磁铁下端的磁极为________极（选填“N”或“S”）。 （3）又将实验装置改造，如图4所示。连接好实验电路并检查无误后，观察在闭合开关的瞬间和断开瞬间以及闭合开关后以不同速度移动滑动变阻器的滑片过程中，指针摆动情况，由此实验可以得出恰当的结论是________。（选填选项前的字母） A．螺线管B的磁场变强或变弱影响感应电流大小 B．螺线管B的磁场变强或变弱影响感应电流方向 C．螺线管B的磁场强弱变化快慢影响感应电流大小 D．螺线管B的磁场强弱变化快慢影响感应电流方向 【答案】 ①. D ②. 顺时针 ③. N ④. BC##CB 【解析】 【详解】（1）[1]首先按图1所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转；再按图2所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验的目的是推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转方向。 故选D。 （2）[2][3]接下来用如图3所示的装置做实验，某次实验中在条形磁铁拔出螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明电流从右进电流表，即说明螺线管中的电流方向（从上往下看）是沿顺时针。由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向向下，根据增反减同，可知磁铁下端的磁极为N极。 （3）[4]观察在开关闭合瞬间和断开瞬间指针偏转方向不同，说明螺线管B的磁场变强或变弱影响感应电流方向；闭合开关后以不同速度移动滑动变阻器的划片过程中，指针摆动幅度不同，说明螺线管B的磁场强弱变化快慢影响感应电流大小。 故选BC。 14. （1）为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的器材是_________（填选项前的字母）。 A. 有闭合铁芯的原、副线圈 B. 无铁芯的原、副线圈 C. 低压直流电源 D. 低压交流电源 E. 多用电表（交流电压挡） F. 多用电表（交流电流挡） （2）若在实验中用匝数匝和匝的变压器，对应的电压测量数据如表所示。根据测量数据，下列说法正确的是_________。 实验次数 1 2 3 4 0.90 1.40 1.90 2.40 2.00 3.01 4.02 5.02 A. 一定是原线圈 B. 一定是原线圈 C. 可能是副线圈 D. 可能是副线圈 （3）在实验中，某同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈的匝数，副线圈两端的电压将___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （4）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数___________；（填“多”或“少”） 【答案】（1）ADE （2）B （3）增大 （4）少 【解析】 【小问1详解】 为了完成变压器线圈两端的电压与匝数的关系的探究，需要使用交流电源变压，多用电表的交流电压挡测量原副线圈的电压值。含有闭合铁芯的原副线圈，接近理想变压器，减少能量的损耗，让变压效果更明显，容易发现变压的规律。 故选ADE。 【小问2详解】 由于有漏磁、原副线圈内阻分压等因素，所以副线圈测量的电压值应该小于理论值，由理想变压器规律 由表格数据值总是小于，故应该是副线圈的电压值，一定是副线圈，一定是原线圈。 故选B。 【小问3详解】 在实验中，某同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈的匝数，根据理想变压器规律可知，副线圈两端的电压将增大。 【小问4详解】 观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少。 三、计算题（15题8分，16题10分，17题12分，18题16分，共46分） 15. 如图所示，在倾角为α＝30°的光滑斜面上，存在着两个匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，两个区域的磁场方向相反且都垂直于斜面，MN、PQ、EF为两磁场区域的理想边界，区域Ⅰ的磁感应强度大小为B1＝2T，区域Ⅱ的磁感应强度大小为B2＝1T，两个区域的宽度MP和PE均为L＝1m。一个质量为m＝0.9kg、电阻为R＝1Ω、边长也为L＝1m的正方形导线框，从磁场区域上方某处由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚进入磁场区域Ⅰ时，线框恰好做匀速运动；当ab边下滑到磁场区域Ⅱ的中间位置时，线框又恰好做匀速运动，重力加速度取g＝10m/s2。求： （1）ab边刚进入磁场区域Ⅰ时的速度v1； （2）当ab边刚进入磁场区域Ⅱ时，线框加速度的大小与方向。 【答案】（1） （2），方向沿斜面向上 【解析】 【分析】 【小问1详解】 当线框ab边刚进入磁场Ⅰ时，恰好做匀速运动，则有， 解得 【小问2详解】 导线框ab边刚进入磁场区域Ⅱ时，ab和cd边都切割磁感线，由法拉第电磁感应定律 又 解得，方向沿斜面向上 16. 如图所示，MN、PQ为足够长的光滑平行导轨，间距L＝0.5m。导轨平面与水平面间的夹角θ＝30°。NQ⊥MN，NQ间连接有一个R＝3Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B0＝1T。将一根质量为m＝0.02kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻r＝2Ω，其余部分电阻不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。当金属棒滑行至cd处时速度大小开始保持不变，cd距离NQ为s＝0.5m，g＝10m/s2。 （1）求金属棒达到稳定时的速度是多大。 （2）金属棒从静止开始到稳定速度的过程中，电阻R上产生的热量是多少？ （3）若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t＝0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，则t＝1s时磁感应强度应为多大？ 【答案】（1）2m/s （2）0.006J （3）0.1T 【解析】 【小问1详解】 在达到稳定速度前，金属棒的加速度逐渐减小，速度逐渐增大，达到稳定速度时，有 解得 【小问2详解】 根据能量守恒 电阻R上产生的热量为 解得 【小问3详解】 当回路中的总磁通量不变时，金属棒中不产生感应电流，此时金属棒将沿导轨做匀加速运动，根据牛顿第二定律 根据位移时间关系公式 设t时刻磁感应强度为B，总磁通量不变，有 当t=1s时，代入数据解得，此时磁感应强度 17. 水力发电是获得清洁能源的重要途径之一，基本原理就是将水流的机械能转化为电能。有一条河流，水的流量（流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积），落差，水的密度为。现利用其发电，发电机的总效率，输出电压，水电站到用户之间需要远距离输电，输电线的总电阻，用户获得的电压，输电线上损耗的功率与发电机输出功率的比值。所用变压器均视为理想变压器，取重力加速度，求： （1）发电机的输出功率； （2）升压、降压变压器的原、副线圈匝数比。 【答案】（1）1.0×105W （2）升压变压器，降压变压器 【解析】 【小问1详解】 发电机的输出功率 【小问2详解】 输电线的功率损失 解得I线=50A 升压变压器次级电压 升压变压器原副线圈匝数比 降压变压器初级电压 降压变压器原副线圈匝数比 18. 如图所示，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5T.在匀强磁场区域内，有一对光滑平行金属导轨，处于同一水平面内，导轨足够长，导轨间距L＝1m，电阻可忽略不计．质量均为m＝lkg，电阻均为R＝2.5Ω的金属导体棒MN和PQ垂直放置于导轨上，且与导轨接触良好．先将PQ暂时锁定，金属棒MN在垂直于棒的拉力F作用下，由静止开始以加速度a＝0.4m/s2向右做匀加速直线运动，5s后保持拉力F的功率不变，直到棒以最大速度vm做匀速直线运动. (1)求棒MN的最大速度vm； (2)当棒MN达到最大速度vm时，解除PQ锁定，同时撤去拉力F，两棒最终均匀速运动.求解除PQ棒锁定后，到两棒最终匀速运动的过程中，电路中产生的总焦耳热. (3)若PQ始终不解除锁定，当棒MN达到最大速度vm时，撤去拉力F，棒MN继续运动多远后停下来?（运算结果可用根式表示） 【答案】（1） （2）Q=5 J （3） 【解析】 【详解】(1)棒MN做匀加速运动，由牛顿第二定律得：F-BIL=ma 棒MN做切割磁感线运动，产生的感应电动势为：E=BLv 棒MN做匀加速直线运动，5s时的速度为：v=at1=2m/s 在两棒组成的回路中，由闭合电路欧姆定律得： 联立上述式子，有： 代入数据解得：F=0.5N 5s时拉力F的功率为：P=Fv 代入数据解得：P=1W 棒MN最终做匀速运动，设棒最大速度为vm，棒受力平衡，则有： 代入数据解得: (2)解除棒PQ后，两棒运动过程中动量守恒，最终两棒以相同的速度做匀速运动，设速度大小为v′，则有： 设从PQ棒解除锁定，到两棒达到相同速度，这个过程中，两棒共产生的焦耳热为Q，由能量守恒定律可得： 代入数据解得：Q=5J； (3)棒以MN为研究对象，设某时刻棒中电流为i，在极短时间△t内，由动量定理得：-BiL△t=m△v 对式子两边求和有： 而△q=i△t 对式子两边求和，有: 联立各式解得：BLq=mvm， 又对于电路有： 由法拉第电磁感应定律得： 又 代入数据解得： 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $