精品解析：上海市三林中学2024-2025学年高二下学期期中教学质量检测物理试题（拓展）

三林中学2024学年第二学期期中教学质量检测 高二物理（拓展） 注意事项： 1．试卷共6页，满分100分，考试时间60分钟。 2．标记“简答”和“计算”的问题，必须给出必要的文字说明和计算步骤。 一、运动之量（共10分） 16世纪末，许多哲学家认为，宇宙间运动的总量是不会减少的，运动的总量应该是守恒的。牛顿支持该观点，他写道：“运动之量，以速度及物质之量联合度之”。 1. 以下各种运动中，物体的动量不会改变的是（ ） A. 匀速圆周运动 B. 自由落体运动 C. 平抛运动 D. 匀速直线运动 2. 质量为2kg的物体在合力的作用下由静止开始运动，合力F随时间t变化的图像如图所示，则物体在4s内动量的变化量为_______，3s末的速度为_______m/s。 3. 一小球从空中以一定的初速度水平抛出，不计空气阻力，则小球动量改变量与运动时间t和下落高度h的关系图像中，可能正确的是（ 　） A. B. C. D. 二、研究电磁感应现象（共20分） 1831年法拉第发现了电磁感应现象，并发明了世界上第一台发电机。1834年楞次发现了楞次定律，他们的发现永远改变了人类文明的进程。 4. 在“探究电磁感应现象”的实验中。 （1）已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关按如图所示部分连接，要把电路连接完整正确，则N连接到________ （A.a B.b C.c），M连接到________（A.a B.b C.c）。 （2）正确连接电路后，开始实验探究，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动时，灵敏电流计指针向右偏转，由此可以判断（ ）。 A．线圈A向上移动，能引起灵敏电流计指针向左偏转 B．当断开开关时，能引起灵敏电流计指针向右偏转 C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，电流计指针都静止在中央 D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断灵敏电流计指针偏转的方向 （3）某同学第一次将滑动变阻器的触头P慢慢向右移动，第二次将滑动变阻器的触头P快速向右移动，发现电流计的指针摆动的幅度第二次的幅度大，原因是线圈中的______________________（选填A.磁通量 B.磁通量的变化 C. 磁通量的变化率）第二次比第一次的大。 5. 如图所示，某教室墙上有一朝北的钢窗，从室内学生的角度看，学生推开窗户时，穿过窗户的地磁场的磁通量变化为______（A.增大 B.减小），从学生的角度看，窗框中的感应电流方向______（A.顺时针 B.逆时针）。 6. 如图所示，有两个在同一平面内的圆形导线框a、b，则下列哪种情况能使导线框b中产生感应电流（ ） A. 先闭合K1，再闭合K2 的瞬间 B. K1、K2同时闭合的瞬间 C. 先闭合K2，再闭合K1的瞬间 D. 将K1、K2都闭合，先断开K2，再断开K1 7. (多选)如图所示，一不计电阻的导体圆环，半径为r、圆心在O点，过圆心放置一长度为2r、电阻为R的辐条，辐条与圆环接触良好。现将此装置放置于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场中，磁场边界恰与圆环直径在同一直线上。现使辐条以角速度ω绕O点逆时针转动，右侧电路通过电刷与圆环中心和环的边缘相接触，R1＝，S处于闭合状态，不计其他电阻。则下列判断正确的是(　　) A. 通过R1的电流方向为自下而上 B. 感应电动势大小为2Br2ω C. 理想电压表的示数为Br2ω D. 理想电流表的示数为 三、生活中的电磁现象（共24分） 安检门可以通过感应电流来检查旅客是否随身携带金属物品。自感涡流、变压器和交流发电机都是电磁感应的实际应用。 8. 关于涡流，下列说法中错误的是（　　） A. 真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B. 家用电磁炉是利用涡流使锅体发热的 C. 阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动 D. 变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流 9. “西电东输”为了减少输电线上的电能损耗，需要采用高压输电。水电站输出的功率不变，输出电压提高为原来的20倍，则输电导线上的电能损耗将减小为原来的（　　） A. B. C. D. 10. 光敏电阻是利用半导体制成的一种电阻，其阻值随光照强度增加而变小。某同学设计如图所示的自动控制电路，其中是光敏电阻，为定值电阻，电表均可视为理想电表。闭合开关，当照射光敏电阻的光照强度增加时（ ） A. 电压表V的示数变大 B. 光敏电阻两端的电压增大 C. 灯泡L变亮 D. 电流表A的示数变小 11. 小吴乘坐地铁上学所使用的交通卡如图（a），内部含有一个7匝的感应线圈。刷卡的原理可简化为如图（b）所示，线圈内的磁场可视作匀强磁场，磁感应强度为B（垂直纸面向内为正）。地铁站闸机发出磁场信号的B-t变化规律如图（c）所示，线圈中会产生相应的电信号。每匝线圈面积均为，线圈的总电阻，线圈所连接的芯片的电阻，其余部分电阻不计。则0.2 s时刻，电阻R上电流的方向为___________，0.05 s时刻，线圈产生的感应电动势的大小为_______V，0.4~0.5 s内，通过电阻R的电荷量为________C。 12. 霍尔推进器工作时需要用磁场将带电粒子约束在一定区域内，产生霍尔效应。“霍尔电压”可用图示模型进行理解：将长方形金属导体置于匀强磁场中，磁场B与电流I的方向如图所示且垂直，导体中的自由电子在洛伦兹力的作用下发生漂移，在导体的一侧聚集积累，从而在相对的两个表面之间出现电势差，即“霍尔电压”。图中的__________两个表面间会产生霍尔电压，电势较高的是_________表面（均选填“上、下、左、右、前、后”）。若匀强磁场的磁感应强度为B，电流强度为I，电子电量为e，电子沿电流方向的平均定向移动速率为v，导体长、宽、高分别为a、b、c，则最大“霍尔电压”为________________。 四、法拉第电磁感应定律（共18分） 法拉第电磁感应定律揭示了电磁现象之间的联系和转化，为人类更好地利用能源提供了新的途径。 13. （多选）如图所示，两条平行的水平虚线间存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一长方形金属线框在重力作用下在竖直平面内向下穿越磁场，线框宽度小于磁场区域宽度。当线框下端进入磁场时，线框恰好能做匀速运动。不计空气阻力，则下列说法中正确的是 （ ） A. 线框下边穿出磁场后的短时间内，线框做减速运动 B. 从上边框进入磁场到下边框即将出磁场的过程中，重力做的功大于其动能的增加量 C. 线框进入磁场过程中，重力势能的减少量等于线框内能的增加量 D. 线框穿出磁场过程中，重力势能的减少量等于线框内能的增加量 14. 如图，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角（0 <θ <90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中（ ） A. 运动的平均速度大小为 B. 下滑位移大小为 C. 产生的焦耳热为qBLv D. 受到的最大安培力大小为 15. 某学生小组用小车探究电磁阻拦的效果如图所示（俯视），在遥控小车底面安装有单匝矩形金属线框（线框与水平地面平行），小车以初速度v0向右通过竖直向下的有界匀强磁场。已知小车总质量m = 0.2 kg，金属框宽为0.1 m，长为0.2 m，电阻R = 2 Ω，磁场宽度D = 0.4 m，磁感应强度B = 1 T，不计摩擦。若v0 = 4 m/s，则cd边刚离开磁场边界MN时，小车速度恰好为零。 （1）ab边刚进入磁场时，请计算线框中产生的感应电流大小和小车的加速度大小。 （2）在小车穿过磁场的过程中，线框中感应电流的方向有变化么？试分析说明。 （3）求全过程线框产生的焦耳热。 五、变压器（共14分） 电能输送指将电能由发电厂或电源某处输送到另一处的方式，在输送过程中经常会利用到一种电气设备—变压器。变压器可以调节电压以满足不同的用电器的需求。 16. 无线充电宝是一种无线移动电源，在发送端（充电宝）和接收端（手机）各有一个线圈。工作时，发送端的线圈中通有高频变化的电流，两者彼此靠近时，就可以将充电宝中的电能传送到被充电的手机里。 （1）在工作原理上与之最接近的电器是 （ ） A．电热水壶 B．电冰箱 C．电风扇 D．变压器 (2)如图，送电线圈、受电线圈分别安装在充电宝和手机内。已知受电线圈的匝数是送电线圈匝数的2倍，送电线圈中通以图示的交流电，不计能量损失。则受电线圈中产生的电流的频率为__________Hz，产生的电流的有效值为_________________A。 17. （计算）用正弦交流充电桩为动力电池充电的供电电路如图所示。配电设施的输出电压为U1＝250V，变压器均视为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝1:8，降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4＝9:1。充电桩“慢充”时的额定功率为7 kW，额定电压为U4＝220 V，频率为50 Hz。 （1）输电线的总电阻r为多少Ω？（保留3位有效数字） （2）配电设施的输出功率为多少kW？（保留3位有效数字） 六、电磁波（14分） 我们生活在浩瀚的电磁波的海洋里，光也是一种电磁波。如图1所示为能产生无线电波的振荡电路。振荡电路的频率，其中L为电感（单位：亨利H），C为电容（单位：法拉F）。 18. 下列电场中能产生电磁波的是（ ） A. E = 10 N/C B. E =（6t2 −2t）N/C C. E =（6t + 2）N/C D. E = 8sin（4t + 1）N/C 19. （1）将图2中4幅图排序，下列排序能正确反映一个完整的振荡周期的是（ ） A．④①②③ B．②③①④ C．①③④② D．③②④① （2）图1中的电流传感器在某段时间内记录的电流随时间变化图像如图3所示。由图像可知（ ） A．在t2时刻振荡电路中的磁场能最大 B．在t3时刻振荡电路中的电场能最大 C．t1～t2时间内电容器极板上的电荷量不断减小 D．t3～t4时间内电感器的自感作用使回路中电流继续保持原方向 20. 我国500米口径球面射电望远镜（FAST）被誉为“中国天眼”，如图（1）所示。其主动反射面系统是一个球冠反射面，球冠直径为500m，由4450块三角形的反射面单元拼接而成。它能探测到频率在70MHz～3GHz之间的电磁脉冲信号（1MHz=106Hz，1GHz=109Hz）。试计算探测到的电磁脉冲信号的波长范围，并根据图（2）判断对应的电磁波是哪种电磁波？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 三林中学2024学年第二学期期中教学质量检测 高二物理（拓展） 注意事项： 1．试卷共6页，满分100分，考试时间60分钟。 2．标记“简答”和“计算”的问题，必须给出必要的文字说明和计算步骤。 一、运动之量（共10分） 16世纪末，许多哲学家认为，宇宙间运动的总量是不会减少的，运动的总量应该是守恒的。牛顿支持该观点，他写道：“运动之量，以速度及物质之量联合度之”。 1. 以下各种运动中，物体的动量不会改变的是（ ） A. 匀速圆周运动 B. 自由落体运动 C. 平抛运动 D. 匀速直线运动 2. 质量为2kg的物体在合力的作用下由静止开始运动，合力F随时间t变化的图像如图所示，则物体在4s内动量的变化量为_______，3s末的速度为_______m/s。 3. 一小球从空中以一定的初速度水平抛出，不计空气阻力，则小球动量改变量与运动时间t和下落高度h的关系图像中，可能正确的是（ 　） A. B. C. D. 【答案】1. D 2. ①. 4 ②. 2.5 3. A 【解析】 【1题详解】 A．做匀速圆周运动的物体速度的大小不变，方向一直改变，动量的定义为 动量是矢量，方向与速度方向相同，所以做匀速圆周运动的物体动量不断变化，故A错误； B．做自由落体运动的物体速度满足，所以动量不断增加，故B错误； C．做平抛运动的物体受到重力的作用，速度不断变化，动量也在变化，故C错误； D．做匀速直线运动的物体速度不变，所以动量也不变，故D正确。 故选D。 【2题详解】 [1]在图像中图线与时间轴围成的面积表示力F的冲量（时间轴上方面积为正，时间轴下方面积为负），在前4s内，根据图像可知力F的冲量为。 应用动量定理， 所以动量变化量为 [2]在前3s内，根据图像算得的合力F的冲量（前3s内的梯形面积）为 根据动量定理， 所以第3s末的速度为 【3题详解】 AB．抛出的小球只受到重力的影响，动量变化量为，故A正确，B错误； CD．抛出小球竖直方向上做自由落体，满足 联立公式可解得 所以的图像应使一条以h轴为对称轴的抛物线，故CD错误。 故选A。 二、研究电磁感应现象（共20分） 1831年法拉第发现了电磁感应现象，并发明了世界上第一台发电机。1834年楞次发现了楞次定律，他们的发现永远改变了人类文明的进程。 4. 在“探究电磁感应现象”的实验中。 （1）已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关按如图所示部分连接，要把电路连接完整正确，则N连接到________ （A.a B.b C.c），M连接到________（A.a B.b C.c）。 （2）正确连接电路后，开始实验探究，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动时，灵敏电流计指针向右偏转，由此可以判断（ ）。 A．线圈A向上移动，能引起灵敏电流计指针向左偏转 B．当断开开关时，能引起灵敏电流计指针向右偏转 C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，电流计指针都静止在中央 D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断灵敏电流计指针偏转的方向 （3）某同学第一次将滑动变阻器的触头P慢慢向右移动，第二次将滑动变阻器的触头P快速向右移动，发现电流计的指针摆动的幅度第二次的幅度大，原因是线圈中的______________________（选填A.磁通量 B.磁通量的变化 C. 磁通量的变化率）第二次比第一次的大。 5. 如图所示，某教室墙上有一朝北的钢窗，从室内学生的角度看，学生推开窗户时，穿过窗户的地磁场的磁通量变化为______（A.增大 B.减小），从学生的角度看，窗框中的感应电流方向______（A.顺时针 B.逆时针）。 6. 如图所示，有两个在同一平面内的圆形导线框a、b，则下列哪种情况能使导线框b中产生感应电流（ ） A. 先闭合K1，再闭合K2 的瞬间 B. K1、K2同时闭合的瞬间 C. 先闭合K2，再闭合K1的瞬间 D. 将K1、K2都闭合，先断开K2，再断开K1 7. (多选)如图所示，一不计电阻的导体圆环，半径为r、圆心在O点，过圆心放置一长度为2r、电阻为R的辐条，辐条与圆环接触良好。现将此装置放置于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场中，磁场边界恰与圆环直径在同一直线上。现使辐条以角速度ω绕O点逆时针转动，右侧电路通过电刷与圆环中心和环的边缘相接触，R1＝，S处于闭合状态，不计其他电阻。则下列判断正确的是(　　) A. 通过R1的电流方向为自下而上 B. 感应电动势大小为2Br2ω C. 理想电压表的示数为Br2ω D. 理想电流表的示数为 【答案】4. ①. A ②. C ③. B ④. C 5. ①. B ②. A 6. A 7. AC 【解析】 【4题详解】 [1] 将电流计与线圈B串联成另一个回路，所以N连接a。 故选A。 [2]将电源、电键、变阻器、线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，所以M连接c。 故选C。 [3] 由题意可知：当P向右加速滑动时，接入电路中的电阻增大，线圈A中的电流应越来越小，则其磁场减小，磁通量减小，此时线圈B中产生了电流使指针向右偏转，故可知当线圈B中的磁通量减小时，电流表指向右偏； A．线圈A向上移动，穿过线圈B中的磁通量减小，能引起灵敏电流计指针向右偏转，故A错误； B．当断开开关时，穿过线圈B中的磁通量减小，能引起灵敏电流计指针向右偏转，故B正确； C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，线圈B中的磁通量都会变化，电流计指针都不会静止在中央，故C错误； D．通过题目条件可以判断灵敏电流计指针偏转的方向，故D错误。 故选B。 [4] 两种情况下滑动变阻器的触头P移动的快慢不同，说明电流变化快慢不同、线圈B中的磁感应强度变化快慢不同，即磁通量变化率不同，产生的感应电动势大小不同，线圈中的磁通量变化率第二次比第一次的大。 故选C。 【5题详解】 [1] 地磁场的方向由南向北，当学生推开窗户时，穿过窗户的地磁场的磁通量减小。 故选B。 [2] 根据楞次定律可知，穿过窗户的地磁场的磁通量由南向北减小，则感应电流的磁场由南向北，从学生的角度看，窗户中的感应电流沿顺时针方向。 故选A。 【6题详解】 使导线框b中产生感应电流的条件是，导线框b闭合且磁通量变化。保持K1闭合，闭合或断开K2时，导线框b的磁通量发生变化，从而产生感应电流。 故选A。 【7题详解】 A．根据右手定则判断可知，导体棒的圆心O点的电势高，因此流过R1的电流方向为自下而上，故A正确； B．辐条产生的感应电动势为，故B错误； C．外电路为磁场外半根杆辐条与R1并联，外电路电阻为，内电阻为，电压表测量的是外电压，则电压表的示数为，故C正确； D．根据欧姆定律可知，理想电流表的示数为，故D错误。 故选AC。 三、生活中的电磁现象（共24分） 安检门可以通过感应电流来检查旅客是否随身携带金属物品。自感涡流、变压器和交流发电机都是电磁感应的实际应用。 8. 关于涡流，下列说法中错误的是（　　） A. 真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B. 家用电磁炉是利用涡流使锅体发热的 C. 阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动 D. 变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流 9. “西电东输”为了减少输电线上的电能损耗，需要采用高压输电。水电站输出的功率不变，输出电压提高为原来的20倍，则输电导线上的电能损耗将减小为原来的（　　） A. B. C. D. 10. 光敏电阻是利用半导体制成的一种电阻，其阻值随光照强度增加而变小。某同学设计如图所示的自动控制电路，其中是光敏电阻，为定值电阻，电表均可视为理想电表。闭合开关，当照射光敏电阻的光照强度增加时（ ） A. 电压表V的示数变大 B. 光敏电阻两端的电压增大 C. 灯泡L变亮 D. 电流表A的示数变小 11. 小吴乘坐地铁上学所使用的交通卡如图（a），内部含有一个7匝的感应线圈。刷卡的原理可简化为如图（b）所示，线圈内的磁场可视作匀强磁场，磁感应强度为B（垂直纸面向内为正）。地铁站闸机发出磁场信号的B-t变化规律如图（c）所示，线圈中会产生相应的电信号。每匝线圈面积均为，线圈的总电阻，线圈所连接的芯片的电阻，其余部分电阻不计。则0.2 s时刻，电阻R上电流的方向为___________，0.05 s时刻，线圈产生的感应电动势的大小为_______V，0.4~0.5 s内，通过电阻R的电荷量为________C。 12. 霍尔推进器工作时需要用磁场将带电粒子约束在一定区域内，产生霍尔效应。“霍尔电压”可用图示模型进行理解：将长方形金属导体置于匀强磁场中，磁场B与电流I的方向如图所示且垂直，导体中的自由电子在洛伦兹力的作用下发生漂移，在导体的一侧聚集积累，从而在相对的两个表面之间出现电势差，即“霍尔电压”。图中的__________两个表面间会产生霍尔电压，电势较高的是_________表面（均选填“上、下、左、右、前、后”）。若匀强磁场的磁感应强度为B，电流强度为I，电子电量为e，电子沿电流方向的平均定向移动速率为v，导体长、宽、高分别为a、b、c，则最大“霍尔电压”为________________。 【答案】8. D 9. D 10. A 11. ①. ②. ③. 12. ①. 上、下 ②. 下 ③. Bvc 【解析】 【8题详解】 A．真空冶炼炉利用交变磁场在金属内部产生涡流，涡流热效应熔化金属，故A正确； B．电磁炉线圈通交变电流，锅底金属产生涡流，涡流发热加热食物，故B正确； C．阻尼摆进入或离开磁场时，涡流的安培力阻碍导体与磁场的相对运动，阻碍摆动，故C正确； D．变压器铁芯用相互绝缘的硅钢片叠压，分割回路、减小涡流，降低涡流发热损耗，不是增大涡流，故D错误。 本题选不正确的，故选D。 【9题详解】 水电站输出的功率不变，输出电压提高为原来的20倍，根据可得输出电流变为原来的，输电导线上的电能损耗为 可得电能损耗为原来的。 故选D。 【10题详解】 AD．当照射光敏电阻的光照强度增加时，光敏电阻的阻值变小，可得光敏电阻和灯泡并联的总阻值变小，可得电路的总阻值变小，根据 可得干路电流变大，电流表A的示数变大，可得内阻分压变大，电压表V的示数为 可得其示数变大，故A正确，D错误； B．根据闭合电路欧姆定律有 可得光敏电阻两端的电压减小，故B错误； C．灯泡和光敏电阻并联，可得其电压减小，亮度下降，故C错误。 故选A。 【11题详解】 [1]，磁场垂直纸面向里且均匀减小，穿过线圈向里的磁通量减小，由楞次定律可知感应电流产生磁场向里阻碍磁通量减小；根据右手螺旋定则，可得线圈感应电流为顺时针，可得电阻R上电流的方向为 [2]，根据法拉第电磁感应定律有 0.05 s时刻，线圈产生的感应电动势的大小为 [3] 0.4~0.5 s内，通过电阻R的电荷量为 0.4s时磁场为零，0.5s 时磁场为 解得 【12题详解】 [1][2]电子运动方向与电流方向相反，由左手定则可知电子向上表面偏转，在上、下表面之间产生电势差；上极板的电势比下极板电势低，故电势较高的是下表面。 [3]当电场力与洛伦兹力平衡时 可得到最大霍尔电压的表达式U=Bvc 四、法拉第电磁感应定律（共18分） 法拉第电磁感应定律揭示了电磁现象之间的联系和转化，为人类更好地利用能源提供了新的途径。 13. （多选）如图所示，两条平行的水平虚线间存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一长方形金属线框在重力作用下在竖直平面内向下穿越磁场，线框宽度小于磁场区域宽度。当线框下端进入磁场时，线框恰好能做匀速运动。不计空气阻力，则下列说法中正确的是 （ ） A. 线框下边穿出磁场后的短时间内，线框做减速运动 B. 从上边框进入磁场到下边框即将出磁场的过程中，重力做的功大于其动能的增加量 C. 线框进入磁场过程中，重力势能的减少量等于线框内能的增加量 D. 线框穿出磁场过程中，重力势能的减少量等于线框内能的增加量 14. 如图，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角（0 <θ <90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中（ ） A. 运动的平均速度大小为 B. 下滑位移大小为 C. 产生的焦耳热为qBLv D. 受到的最大安培力大小为 15. 某学生小组用小车探究电磁阻拦的效果如图所示（俯视），在遥控小车底面安装有单匝矩形金属线框（线框与水平地面平行），小车以初速度v0向右通过竖直向下的有界匀强磁场。已知小车总质量m = 0.2 kg，金属框宽为0.1 m，长为0.2 m，电阻R = 2 Ω，磁场宽度D = 0.4 m，磁感应强度B = 1 T，不计摩擦。若v0 = 4 m/s，则cd边刚离开磁场边界MN时，小车速度恰好为零。 （1）ab边刚进入磁场时，请计算线框中产生的感应电流大小和小车的加速度大小。 （2）在小车穿过磁场的过程中，线框中感应电流的方向有变化么？试分析说明。 （3）求全过程线框产生的焦耳热。 【答案】13. AC 14. B 15. （1）0.2A 0.1m/s2 （2）电流方向是先再 （3）1.6J 【解析】 【13题详解】 A．线框进入磁场的过程做匀速运动，重力等于安培力。线框完全处于磁场中的阶段，没有感应电流产生，线框做匀加速运动，则线框穿出磁场时速度大于进入磁场时的速度，安培力增大，将大于重力，所以短时间内线框将做减速运动，故A正确； B．线框完全处于磁场中的阶段，做匀加速运动，根据功能关系可知，重力做的功等于线框动能的增加量，B错误； C．线框进入磁场过程，动能不变，产生感应电流，根据能量守恒可知，重力势能减少量等于线框内能的增加量，故C正确； D．线框穿出磁场时速度大于进入磁场时速度，穿出时产生的感应电动势和感应电流大于进入磁场时的感应电动势和感应电流，线框所受的安培力也大于进入磁场时的安培力，这样线框做减速运动，根据功能关系知，重力做的功与线框动能减少量之和等于产生的焦耳热，则重力势能减小量小于线框中产生的焦耳热，故D错误。 故选AC。 【14题详解】 A．根据牛顿第二定律，有 金属棒ab开始做加速度逐渐减小的变加速运动，不是匀变速直线运动，平均速度不等于，而是大于，故A错误； B．由电量计算公式 平均电流为 平均感应电动势为 联立解得 可得，下滑的位移大小为，故B正确； C．产生的焦耳热 而这里的电流I比棒的速度大小为v时的电流小，故这一过程产生的焦耳热小于，故C错误； D．金属棒ab棒加速运动，或先做加速运动，后做匀速运动，速度为v时产生的感应电流最大，受到的安培力最大，最大安培力大小为，故D错误。 故选B。 【15题详解】 （1）感应电动势为 感应电流为 代入数据可得 小车受到的安培力为 由牛顿第二定律 解得 （2）线框穿过磁场的过程中，在ab边刚进入磁场时，由右手定则可知，电流方向是，在cd边刚要离开磁场边界MN时，由右手定则可知，电流方向是abcda，因此电流方向是先adcba再。 （3）根据能量守恒可知全过程线框产生的焦耳热。 五、变压器（共14分） 电能输送指将电能由发电厂或电源某处输送到另一处的方式，在输送过程中经常会利用到一种电气设备—变压器。变压器可以调节电压以满足不同的用电器的需求。 16. 无线充电宝是一种无线移动电源，在发送端（充电宝）和接收端（手机）各有一个线圈。工作时，发送端的线圈中通有高频变化的电流，两者彼此靠近时，就可以将充电宝中的电能传送到被充电的手机里。 （1）在工作原理上与之最接近的电器是 （ ） A．电热水壶 B．电冰箱 C．电风扇 D．变压器 (2)如图，送电线圈、受电线圈分别安装在充电宝和手机内。已知受电线圈的匝数是送电线圈匝数的2倍，送电线圈中通以图示的交流电，不计能量损失。则受电线圈中产生的电流的频率为__________Hz，产生的电流的有效值为_________________A。 17. （计算）用正弦交流充电桩为动力电池充电的供电电路如图所示。配电设施的输出电压为U1＝250V，变压器均视为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝1:8，降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4＝9:1。充电桩“慢充”时的额定功率为7 kW，额定电压为U4＝220 V，频率为50 Hz。 （1）输电线的总电阻r为多少Ω？（保留3位有效数字） （2）配电设施的输出功率为多少kW？（保留3位有效数字） 【答案】16. ①. D ②. 1.25×105 ③. 17. （1）5.66（2）7.07 【解析】 【16题详解】 [1] A．电热水壶利用的是电流的热效应，故A错误； BC．电冰箱和电风扇主要是利用磁场对通电导体具有力的作用，故BC错误； D．无线充电宝是利用电磁感应原理进行充电的。变压器也是利用电磁感应原理，故D正确。 故选D。 [2]受电线圈中产生的电流的频率和送电线圈相同，可得 [3]送电线圈电流的最大值为，有效值为 根据，可得受电线圈电流的有效值为 【17题详解】 （1）充电桩“慢充”时的额定功率为7 kW，额定电压为U4＝220V，可得充电电流 根据，可得 降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4＝9:1，根据，可得 升压变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝1:8，输出电压为U1＝250V，根据，可得 根据 可得 （2）根据， 可得 配电设施的输出功率 六、电磁波（14分） 我们生活在浩瀚的电磁波的海洋里，光也是一种电磁波。如图1所示为能产生无线电波的振荡电路。振荡电路的频率，其中L为电感（单位：亨利H），C为电容（单位：法拉F）。 18. 下列电场中能产生电磁波的是（ ） A. E = 10 N/C B. E =（6t2 −2t）N/C C. E =（6t + 2）N/C D. E = 8sin（4t + 1）N/C 19. （1）将图2中4幅图排序，下列排序能正确反映一个完整的振荡周期的是（ ） A．④①②③ B．②③①④ C．①③④② D．③②④① （2）图1中的电流传感器在某段时间内记录的电流随时间变化图像如图3所示。由图像可知（ ） A．在t2时刻振荡电路中的磁场能最大 B．在t3时刻振荡电路中的电场能最大 C．t1～t2时间内电容器极板上的电荷量不断减小 D．t3～t4时间内电感器的自感作用使回路中电流继续保持原方向 20. 我国500米口径球面射电望远镜（FAST）被誉为“中国天眼”，如图（1）所示。其主动反射面系统是一个球冠反射面，球冠直径为500m，由4450块三角形的反射面单元拼接而成。它能探测到频率在70MHz～3GHz之间的电磁脉冲信号（1MHz=106Hz，1GHz=109Hz）。试计算探测到的电磁脉冲信号的波长范围，并根据图（2）判断对应的电磁波是哪种电磁波？ 【答案】18. D 19. ①. B ②. D 20. , 无线电波 【解析】 【18题详解】 根据麦克斯韦电磁场理论，只有周期性（振荡）变化的电场才能产生同频率周期性变化的磁场，交替产生形成电磁波。 A．E = 10 N/C，该电场恒定，不产生磁场，不能形成电磁波，故A错误； B．E =（6t2 −2t）N/C，虽然是非均匀变化的电场，但产生的磁场是均匀变化的，这个均匀变化的磁场再产生的电场是恒定的，此后不再产生磁场，即不能产生电磁波，故B错误； C．E =（6t + 2）N/C，是均匀变化的电场，能产生恒定的磁场，所以不能产生电磁波，故C错误； D．E = 8sin（4t + 1）N/C，是周期性变化的电场，能产生周期性变化的磁场，所以能产生电磁波，故D正确。 故选D。 【19题详解】 [1]四幅图的图①中电容器极板上的电荷量为零，此时电流最大，则①之前必为放电过程，且放电开始时电容器下极板带正电，故图③在①之前；①之后必为充电过程，且充电结束电容器上极板带正电，故④在①之后；图②可以③之前的充电过程，也可以是④之后的放电过程，故四幅图排序为②③①④或者为③①④②。 故选B。 [2] A．在时刻振荡电路中电流为0，磁场能最小，故A错误； B．在时刻振荡电路中电流最大，磁场能最大，电场能最小，故B错误； C．时间内电流逐渐减小，磁场能向电场能转化，电容器极板上的电荷量不断增大，故C错误； D．时间内电路中电流逐渐减小，根据楞次定律，电感器的自感作用使回路中电流继续保持原方向，故D正确。 故选D。 【20题详解】 根据电磁波的波速与频率关系 可得 探测到的电磁脉冲信号的波长范围 根据图(2)判断，此波段内的电磁脉冲信号对应无线电波。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $