资料中包含下列文件，点击文件名可预览资料内容
还剩5页未读，
继续阅读
江苏省苏州市木渎高级中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）
展开
这是一份江苏省苏州市木渎高级中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），文件包含江苏省苏州市木渎高级中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题原卷版docx、江苏省苏州市木渎高级中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共32页， 欢迎下载使用。
1. 如图所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它们一个相同的初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况是
A. 都做匀速运动
B. 甲、乙做加速运动
C 甲做加速运动，乙做减速运动，丙做匀速运动
D. 甲做减速运动，乙做加速运动，丙做匀速运动
【答案】C
【解析】
【详解】铁球将加速运动，其原因是铁球被磁化后与磁铁之间产生相互吸引的磁力；铝球将减速运动，其原因是铝球内产生了感应电流，感应电流产生的磁场阻碍其相对运动；木球将匀速运动，其原因是木球既不能被磁化，也不能产生感应电流，所以磁铁对木球不产生力的作用．
A．都做匀速运动，与结论不相符，选项A错误；
B．甲、乙做加速运动，与结论不相符，选项B错误；
C．甲做加速运动，乙做减速运动，丙做匀速运动，与结论相符，选项C正确；
D．甲做减速运动，乙做加速运动，丙做匀速运动，与结论不相符，选项D错误；
2. 下图中的四个图都与涡流有关，下列说法错误的是（ ）
A. 真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
B. 金属探测器是利用被测金属中产生的涡流来进行探测的
C. 电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物
D. 变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流
【答案】C
【解析】
【详解】A．真空冷炼炉是线圈中的电流做周期性变化，在金属中产生涡流，从而产生大量的热量，熔化金属的，A正确；
B．金属探测器中变化电流遇到金属物体，在被测金属中上产生涡流来进行探测，B正确；
C．家用电磁炉工作时，在锅体中产生涡流，加热食物，不是在面板上产生的涡流，C错误；
D．当变压器中的电流变化时，在其铁芯将产生涡流，使用相互绝缘的硅钢片叠合做成的铁芯可以尽可能减小涡流，D正确。
本题选择错误选项。
故选C。
3. 如图，一理想自耦变压器原线圈的匝数为匝，滑片P可在原线圈上面上下移动，从而改变副线圈的匝数，电路中的定值电阻，，交流电压表、电流表均为理想电表，当从变压器的左端接入交流电源时，滑片P移动到某一位置，电压表与电压表的示数均为30V，下列说法正确的是（ ）
A. 副线圈的匝数为匝
B. 电流表示数为
C. 消耗的电功率为
D. 若把滑片P向上滑，则流经的电流频率会大于50Hz
【答案】A
【解析】
【详解】A．由可知，变压器的左端接入交流电压的有效值为
可知理想自耦变压器原线圈的电压为
由理想自耦变压器原、副线圈的电压与匝数的关系公式可得副线圈的匝数为
A正确；
B．由欧姆定律可得电流表的示数为
B错误；
C．由电功率公式可得消耗电功率为
C错误；
D．由，可知交流电的频率为
变压器可以改变交流电的电压，不可以改变交流电的频率，因此若把滑片P向上滑，则流经的电流会增大，频率仍是50Hz，D错误。
故选A。
4. 如图所示为宽度为3L的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。磁场左侧有一个边长为L的正方形导体线框，其总电阻为R，线框所在平面与磁场方向垂直。线框以速度v向右匀速穿过磁场区域，以线框cd边刚进入磁场的时刻为计时起点，规定电流沿逆时针方向为正，安培力F向左为正。则以下关于线框中的感应电流I、ab两点间的电势差、安培力F和线框的发热功率P随时间变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意，线框进入磁场的过程，根据楞次定律可判断电流沿逆时针方向，为正，由法拉第电磁感应定律和闭合回路欧姆定律有
ab两点间的电势差
（a点电势高）
cd边受到的安培力大小为
方向向左，线框的发热功率
线框全部进入磁场后，没有感应电流，所以线框不受安培力的作用，线框的发热功率为零，ab两点间的电势差
（a点电势高）
线框离开磁场的过程，电流沿顺时针方向，为负，电流大小为
线框受安培力大小为
方向向左，ab两点间的电势差
（a点电势高）
线框的发热功率
综上所述可知
A．时间内，电流为，时间内，电流为0，时间内，电流为，故A错误；
B．时间内，ab两点间的电势差，时间内，ab两点间的电势差，时间内，ab两点间的电势差，故B错误；
C．时间内，cd边受到的安培力，时间内，cd边受到的安培力0，时间内，cd边受到的安培力，故C正确；
D．时间内，线框的发热功率，时间内，线框的发热功率0，时间内，线框的发热功率，故D错误
故选C。
5. 如图所示，P、Q是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大、电阻比小灯泡小的线圈，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关瞬间（ ）
A. P与Q同时熄灭B. P比Q后熄灭
C. Q闪亮后再熄灭D. P闪亮后再熄灭
【答案】BD
【解析】
【详解】由于L的电阻比小灯泡小，开关S闭合时，通过L的电流大于通过P灯的电流，断开开关时，Q所在电路未闭合，立即熄灭，由于自感，L中产生感应电动势，与P组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭。
故选BD。
6. 如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈输入的交流电压瞬时值的表达式为，定值电阻的阻值为，电阻箱的初始阻值为，灯泡L阻值恒为。下列说法正确的是（ ）
A. 电流表的示数为
B. 逐渐增大的阻值，功率逐渐变大
C. 当时，副线圈功率达到最大
D. 若将换为一个理想二极管，则灯泡L两端电压的有效值为
【答案】C
【解析】
【详解】A．设副线圈电压为，原线圈电压为，两端电压为，则
设灯泡电流为，灯泡电阻与电阻箱的阻值相同，电阻箱的电流也为I，则
联立解得
即电流表的示数为。故A错误；
B．逐渐增大的阻值，则负载阻值增大，把负载等效成一个电阻串联在原线圈中，则串联电路总阻值增大，则总电流减小，根据
可知功率逐渐变小。故B错误；
C．把负载等效成一个电阻串联在原线圈中，其等效阻值设为R，则
又
，，
联立解得
R的功率为
可知，当时，R的功率最大，即副线圈功率达最大。则
解得
故C正确；
D．若将换为一个理想二极管，则原线圈只有一半时间里有电压且与左端输入电压相同，原线圈电压有效值设为，则
解得
则灯泡两端电压的有效值不为。故D错误。
故选C。
7. 如图所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动。沿着从上向下观察，线圈沿逆时针方向转动。已知线圆匝数为n，总电阻为r，ab边长为，ad边长为，线圈转动的角速度为ω．外电阻阻值为R．匀强磁场的磁感应强度为B．则下列判断正确的是（ ）
A. 在图示位置ab边所受的安培力为
B. 线圈从图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为
C. 在图示位置穿过线圈的磁通量为0
D. 在图示位置穿过线圈的磁通量的变化率为0
【答案】AC
【解析】
【详解】A．根据法拉第电磁感应定律，线圈产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律
在图示位置ab边所受的安培力为
解得
故A正确；
B．根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得
，，
其中
解得
故B错误；
C．在图示位置线圈与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为0，故C正确；
D．根据法拉第电磁感应定律解得
在图示位置电动势E最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，故D错误。
故选AC。
8. 如图所示，一个匝数为N=100匝的线圈以固定转速50r/s在匀强磁场中旋转，其产生的交流电通过匝数比为n1∶n2=10∶1的理想变压器给阻值R=20Ω的电阻供电。已知电压表的示数为20V，从图示位置开始计时，下列说法正确的是（ ）
A. t=0时刻流过线圈电流最大
B. 原线圈中电流的有效值为10A
C. 穿过线圈平面的最大磁通量为Wb
D. 电阻R上的电流方向每秒变化50次
【答案】C
【解析】
【详解】A．t=0时刻四条边都不切割磁感线，流过线圈的电流等于零，A错误；
B．副线圈中的电流有效值为
原线圈中电流的有效值为
解得
B错误；
C根据
解得
解得
C正确；
D．交变电流的周期为
交变电流的频率为
电阻R上的电流方向每秒变化100次，D错误。
故选C。
9. 如图所示，在绝缘光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁场的宽度为2L，边长为L的正方形导体框abcd以初速度滑行进入磁场，当cd边刚进入磁场时线框的速度为，当cd边离开右侧边界的瞬间速度为，以下说法正确的是（ ）
A. 导体框进入磁场和离开磁场过程中流过导体横截面的电荷量大小不相等
B. 导体框进入磁场过程中导体框的加速度逐渐增大
C. 导体框进入磁场过程中产生的热量等于导体框离开磁场过程中产生的热量
D.
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据，,联立求得
导体框进入磁场过程和离开磁场过程中大小相等，所以导体框进入磁场过程和离开磁场过程中流过导体横截面的电荷量大小相等，A错误；
B．根据，，，联立求得
方向与速度方向相反，导体框进入磁场过程中线框减速，所以加速度在减小，B错误；
CD．对线框进入磁场过程由动量定理可得
根据，,，联立整理可得
产生热量
同理线框离开磁场过程可得
产生热量
比较热量
速度关系可得
C错误，D正确。
故选D。
10. 如图所示，在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有一竖直放置的光滑的平行金属导轨，导轨平面与磁场垂直，导轨间距为L，顶端接有阻值为R的电阻。将一根金属棒从导轨上的N处由静止释放，M处时速度为v，已知N到M的竖直距离为h，棒的长度为L．质量为m，电阻为r。金属棒始终在磁场中运动，处于水平且与导轨接触良好，忽略导轨的电阻，导轨足够长。重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒从N点到M点的整个过程中电阻R消耗的电能为
B. 根据已知条件不能求出导体从N到M所用时间
C. 根据已知条件不能求出从N到M平均电动势的大小
D. 导体棒达到稳定状态后，导体棒受到重力的功率等于电路中的总电功率
【答案】D
【解析】
【详解】A．金属棒从N点到M点的整个过程中，根据动能定理可知
故
金属棒从N点到M点的整个过程中电阻R消耗的电能为
故A错误；
BC．由动量定理可知
其中
解得
，
故BC错误；
D．导体棒达到稳定状态后，导体棒做匀速直线运动
重力的功率为
解得
故D正确；
故选D。
11. 在如图所示的电路中，理想变压器的匝数比，定值电阻Ω，Ω，滑动变阻器R的最大阻值为3Ω。在c、d两端输入正弦式交变电流，电压的表达式为。当滑片P从a端滑到b端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 电阻的功率一直增大
B. 理想变压器的最大输出功率为W
C. 当滑片P滑至b端时，整个电路的功率达到最小
D. 电流表示数的最小值为A
【答案】AB
【解析】
【详解】AC．由电压的表达式为可知电压的有效值为
等效电路图如图所示
其中
由图可知当滑片P从a端滑到b端的过程中滑动变阻器的阻值变小，有
故原线圈的电流不断变大，根据可得，电阻的功率一直增大，根据可知，整个电路的功率达到最大，A正确，C错误；
B．由等效电路图可知，输出功率最大时满足
此时原线圈电压与电阻两端电压相等，输出功率为
B正确；
D．当滑片P从a端滑到b端的过程中，原线圈的电流不断变大，即电流表的示数不断变大，即当滑片位于a端时，电流表的示数最小，此时滑动变阻器的阻值为，原线圈电流为
D错误。
故选AB。
二、实验题：每空3分，共9分．
12. 在“探究通过变压器原、副线圈的电流与匝数的关系”实验中。
（1）为实现探究目的，保持原线圈匝数一定，只改变通过副线圈的电流或者副线圈匝数，测量通过原线圈的电流。这个探究过程采用的科学方法是______。
A. 控制变量法B. 等效替代法C. 演绎法D. 理想实验法
（2）在实际实验中，将电源接在匝数为1000匝的原线圈两端，副线圈的匝数为500匝，用多用电表测得通过副线圈的电流为0.40A，则通过原线圈的电流可能为______。
A. 0.05AB. 0.10AC. 0.15AD. 0.25A
（3）如图所示为利用变压器原理进行远程输电的电路，交流发电机的输出电压为U，采用图示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数之比为，降压变压器原、副线圈匝数之比为，输电导线电阻为r，用户的工作电压也为U。输电线上损失的功率为______。
【答案】（1）A （2）D
（3）
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知，探究过程采用的科学方法是控制变量法。
故选A。
【小问2详解】
若为理想变压器，由
可得
考虑到实际实验中，有漏磁等现象，通过原线圈的电流应大于0.20A，则通过原线圈的电流可能为0.25A。
故选D。
【小问3详解】
升压变压器副线圈的电压
降压变压器原线圈电压
损失的功率
三、解答题
13. 如图所示，为某小型发电站的远距离输电示意图，已知发电机线圈匝数N=100匝、面积S=0.36 m2、电阻r =1 Ω。该线圈在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直磁场的OO′轴匀速转动。已知输电线的总电阻R = 4 Ω，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。若用户区标有“220 V、20 W”的1100只灯泡恰能同时正常发光（假设此时没有其他用电器工作，变压器均为理想变压器）。求：
（1）输电线的电流；
（2）发电机的输出功率；
（3）发电机线圈转动的角速度。
【答案】（1）10A；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）依题意得：用户端总电流为
根据理想变压器的电流与匝数关系可得
代入数据得
（2）根据能量守恒可知
根据功率公式可知输电线损失的功率
根据能量守恒可知
代入数据得
（3）由交变电流的有效值公式可知
由闭合电路欧姆定律可知
根据理想变压器的电流与匝数关系可得
根据功率公式可知
代入数据得
14. 电磁减震器是利用电磁感应原理的一种新型智能化汽车独立悬架系统。如图所示为某种电磁阻尼减震器简化后的原理图。该减震器由绝缘滑动杆及固定在杆上的多个相互紧靠的相同矩形线圈组成。绝缘滑动杆及线圈的总质量为m，每个矩形线圈abcd的匝数为N，电阻值为R，ab边长为L，bc边长为，该减震器在光滑水平面上以初速度v0向右进入磁感应强度的大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。求：
（1）第一个线圈刚进入磁场时线圈ab受到的安培力的大小；
（2）第二个线圈恰好完全进入磁场时，减震器的速度大小；
（3）已知滑动杆及线圈的总质量m=1.0kg，每个矩形线圈abcd匝数N=100匝，电阻值R=1.0Ω，ab边长L=20cm，匀强磁场的磁感应强度大小B=0.1T。若减震器的初速度v0=5.0m/s，则滑动杆上需安装多少个线圈才能使其完全停下来？（不考虑线圈个数变化对减震器总质量的影响）
【答案】（1）；（2）；（3）13个
【解析】
【详解】（1）第一个线圈刚进入磁场时线圈ab受到的安培力的大小
（2）设向右为正方向，对减震器进行分析，由动量定理可得
解得
（3）由上述小题得，每一个线圈进入磁场的过程中，减震器速度减小量为
所以线圈的个数为
个
则需要13个线圈。
15. 如图甲所示（俯视图），虚线边界左侧空间分布磁感应强度为B的强磁场，方向竖直向下，边界右侧空间分布磁感应强度为2B的匀强磁场，方向竖直向上。一质量为m，总电阻为R，ab边长为3s，bc边长为L的单匝矩形线abcd垂直于磁场水平放置，bc边平行于虚线边界，ab、cd边上的 e、f两处(e、f两处在边界处)有两个小孔，一光滑绝缘的固定轴穿过两个小孔（小孔和轴图中未画出），ad 到边界的距离为s。现让线框在外力（不计重力）的作用下，绕 ef轴以角速度ω，顺着 ef看为逆时针方向开始匀速转动。
（1）求从图示位置开始转动半周过程中通过线框某一横截面的电量大小q；
（2）在乙图上画出线框中感应电流随时间变化的图像（以abcda 方向为电流正方向，从初始时刻开始，画一个周期，请标注电流最大值）；
（3）求匀速转动一周外力所做的功W。
【答案】（1）；（2） ；（3）
【解析】
【详解】（1）从图示位置开始转动半周过程中通过线框某一横截面的电量
（2）内，感应电流为
内，感应电流方向为正；
内，ab边和bc边的产生的感应电动势始终抵消，电流为零；
内，感应电流为
内，感应电流方向为负。
（3）感应电流的有效值
匀速转动一周外力所做的功
16. 如图，一组平行等间距的足够长导轨由倾角粗糙倾斜导轨与水平导轨相连构成，导轨间距为l，在倾斜导轨的边界EF上方，存在垂直于斜面向上，大小为B的匀强磁场。现将质量为m，电阻为R的导体棒M，放在倾斜导轨顶端，与其相距d处（仍在磁场中）放置完全相同的导体棒N，发现两导体棒恰好不滑动。一质量为m0，可视为质点的小球，从水平轨道平面中轴线上方某点，以初速度水平抛出，恰好平行于倾斜导轨，在M杆中心处与导体棒M发生弹性碰撞。已知，重力加速度为g，接触面间的最大静摩擦与滑动摩擦力相等。
（1）求小球与导体棒M碰后瞬间，N棒的加速度大小a；
（2）若要保证M、N在磁场中不发生碰撞，求两导体棒初始距离d的最小值及N棒上产生焦耳热的最大值；
（3）若N棒离开EF时的速度与M棒速度相等（M仍在磁场中且与N未发生碰撞），为确保之后M棒也能离开磁场，则d应该满足的条件范围。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）小球与导体棒M碰前瞬间，小球速度为v，则
小球与导体棒M发生弹性碰撞，根据动量守恒及能量守恒定律有
解得
，
碰后瞬间，感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律和安培力表达式得
，
对N棒根据牛顿第二定律，联立有
由于未碰撞前导体棒恰好不下滑，则有
解得
（2）两导体棒在磁场中运动过程中，动量守恒，最终两棒速度相等，设为v3，则
解得
对M分析，根据动量定理有
则开始运动到MN共速过程中，对M分析，当M、N在磁场中不发生碰撞，两导体棒初始距离的最小值为该过程中相对位移大小，整理得
解得
两导体棒在磁场中运动过程中，重力势能的减小量恰好等于两导体棒滑动摩擦产生的热量，减小的动能等于回路产生的焦耳热，设回路产生的焦耳热为Q，由能量守恒定律
解得
N棒上产生焦耳热的最大值为
（3）N棒离开磁场后，M棒切割磁感线做减速运动，确保EF时的速度与M棒速度相等（M仍在磁场中且与N未发生碰撞），则d最小为
由动量定理得
解得
故为确保之后M棒也能离开磁场，d最大为
应该满足的条件范围
1. 如图所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它们一个相同的初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况是
A. 都做匀速运动
B. 甲、乙做加速运动
C 甲做加速运动，乙做减速运动，丙做匀速运动
D. 甲做减速运动，乙做加速运动，丙做匀速运动
【答案】C
【解析】
【详解】铁球将加速运动，其原因是铁球被磁化后与磁铁之间产生相互吸引的磁力；铝球将减速运动，其原因是铝球内产生了感应电流，感应电流产生的磁场阻碍其相对运动；木球将匀速运动，其原因是木球既不能被磁化，也不能产生感应电流，所以磁铁对木球不产生力的作用．
A．都做匀速运动，与结论不相符，选项A错误；
B．甲、乙做加速运动，与结论不相符，选项B错误；
C．甲做加速运动，乙做减速运动，丙做匀速运动，与结论相符，选项C正确；
D．甲做减速运动，乙做加速运动，丙做匀速运动，与结论不相符，选项D错误；
2. 下图中的四个图都与涡流有关，下列说法错误的是（ ）
A. 真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
B. 金属探测器是利用被测金属中产生的涡流来进行探测的
C. 电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物
D. 变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流
【答案】C
【解析】
【详解】A．真空冷炼炉是线圈中的电流做周期性变化，在金属中产生涡流，从而产生大量的热量，熔化金属的，A正确；
B．金属探测器中变化电流遇到金属物体，在被测金属中上产生涡流来进行探测，B正确；
C．家用电磁炉工作时，在锅体中产生涡流，加热食物，不是在面板上产生的涡流，C错误；
D．当变压器中的电流变化时，在其铁芯将产生涡流，使用相互绝缘的硅钢片叠合做成的铁芯可以尽可能减小涡流，D正确。
本题选择错误选项。
故选C。
3. 如图，一理想自耦变压器原线圈的匝数为匝，滑片P可在原线圈上面上下移动，从而改变副线圈的匝数，电路中的定值电阻，，交流电压表、电流表均为理想电表，当从变压器的左端接入交流电源时，滑片P移动到某一位置，电压表与电压表的示数均为30V，下列说法正确的是（ ）
A. 副线圈的匝数为匝
B. 电流表示数为
C. 消耗的电功率为
D. 若把滑片P向上滑，则流经的电流频率会大于50Hz
【答案】A
【解析】
【详解】A．由可知，变压器的左端接入交流电压的有效值为
可知理想自耦变压器原线圈的电压为
由理想自耦变压器原、副线圈的电压与匝数的关系公式可得副线圈的匝数为
A正确；
B．由欧姆定律可得电流表的示数为
B错误；
C．由电功率公式可得消耗电功率为
C错误；
D．由，可知交流电的频率为
变压器可以改变交流电的电压，不可以改变交流电的频率，因此若把滑片P向上滑，则流经的电流会增大，频率仍是50Hz，D错误。
故选A。
4. 如图所示为宽度为3L的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。磁场左侧有一个边长为L的正方形导体线框，其总电阻为R，线框所在平面与磁场方向垂直。线框以速度v向右匀速穿过磁场区域，以线框cd边刚进入磁场的时刻为计时起点，规定电流沿逆时针方向为正，安培力F向左为正。则以下关于线框中的感应电流I、ab两点间的电势差、安培力F和线框的发热功率P随时间变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意，线框进入磁场的过程，根据楞次定律可判断电流沿逆时针方向，为正，由法拉第电磁感应定律和闭合回路欧姆定律有
ab两点间的电势差
（a点电势高）
cd边受到的安培力大小为
方向向左，线框的发热功率
线框全部进入磁场后，没有感应电流，所以线框不受安培力的作用，线框的发热功率为零，ab两点间的电势差
（a点电势高）
线框离开磁场的过程，电流沿顺时针方向，为负，电流大小为
线框受安培力大小为
方向向左，ab两点间的电势差
（a点电势高）
线框的发热功率
综上所述可知
A．时间内，电流为，时间内，电流为0，时间内，电流为，故A错误；
B．时间内，ab两点间的电势差，时间内，ab两点间的电势差，时间内，ab两点间的电势差，故B错误；
C．时间内，cd边受到的安培力，时间内，cd边受到的安培力0，时间内，cd边受到的安培力，故C正确；
D．时间内，线框的发热功率，时间内，线框的发热功率0，时间内，线框的发热功率，故D错误
故选C。
5. 如图所示，P、Q是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大、电阻比小灯泡小的线圈，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关瞬间（ ）
A. P与Q同时熄灭B. P比Q后熄灭
C. Q闪亮后再熄灭D. P闪亮后再熄灭
【答案】BD
【解析】
【详解】由于L的电阻比小灯泡小，开关S闭合时，通过L的电流大于通过P灯的电流，断开开关时，Q所在电路未闭合，立即熄灭，由于自感，L中产生感应电动势，与P组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭。
故选BD。
6. 如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈输入的交流电压瞬时值的表达式为，定值电阻的阻值为，电阻箱的初始阻值为，灯泡L阻值恒为。下列说法正确的是（ ）
A. 电流表的示数为
B. 逐渐增大的阻值，功率逐渐变大
C. 当时，副线圈功率达到最大
D. 若将换为一个理想二极管，则灯泡L两端电压的有效值为
【答案】C
【解析】
【详解】A．设副线圈电压为，原线圈电压为，两端电压为，则
设灯泡电流为，灯泡电阻与电阻箱的阻值相同，电阻箱的电流也为I，则
联立解得
即电流表的示数为。故A错误；
B．逐渐增大的阻值，则负载阻值增大，把负载等效成一个电阻串联在原线圈中，则串联电路总阻值增大，则总电流减小，根据
可知功率逐渐变小。故B错误；
C．把负载等效成一个电阻串联在原线圈中，其等效阻值设为R，则
又
，，
联立解得
R的功率为
可知，当时，R的功率最大，即副线圈功率达最大。则
解得
故C正确；
D．若将换为一个理想二极管，则原线圈只有一半时间里有电压且与左端输入电压相同，原线圈电压有效值设为，则
解得
则灯泡两端电压的有效值不为。故D错误。
故选C。
7. 如图所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动。沿着从上向下观察，线圈沿逆时针方向转动。已知线圆匝数为n，总电阻为r，ab边长为，ad边长为，线圈转动的角速度为ω．外电阻阻值为R．匀强磁场的磁感应强度为B．则下列判断正确的是（ ）
A. 在图示位置ab边所受的安培力为
B. 线圈从图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为
C. 在图示位置穿过线圈的磁通量为0
D. 在图示位置穿过线圈的磁通量的变化率为0
【答案】AC
【解析】
【详解】A．根据法拉第电磁感应定律，线圈产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律
在图示位置ab边所受的安培力为
解得
故A正确；
B．根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得
，，
其中
解得
故B错误；
C．在图示位置线圈与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为0，故C正确；
D．根据法拉第电磁感应定律解得
在图示位置电动势E最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，故D错误。
故选AC。
8. 如图所示，一个匝数为N=100匝的线圈以固定转速50r/s在匀强磁场中旋转，其产生的交流电通过匝数比为n1∶n2=10∶1的理想变压器给阻值R=20Ω的电阻供电。已知电压表的示数为20V，从图示位置开始计时，下列说法正确的是（ ）
A. t=0时刻流过线圈电流最大
B. 原线圈中电流的有效值为10A
C. 穿过线圈平面的最大磁通量为Wb
D. 电阻R上的电流方向每秒变化50次
【答案】C
【解析】
【详解】A．t=0时刻四条边都不切割磁感线，流过线圈的电流等于零，A错误；
B．副线圈中的电流有效值为
原线圈中电流的有效值为
解得
B错误；
C根据
解得
解得
C正确；
D．交变电流的周期为
交变电流的频率为
电阻R上的电流方向每秒变化100次，D错误。
故选C。
9. 如图所示，在绝缘光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁场的宽度为2L，边长为L的正方形导体框abcd以初速度滑行进入磁场，当cd边刚进入磁场时线框的速度为，当cd边离开右侧边界的瞬间速度为，以下说法正确的是（ ）
A. 导体框进入磁场和离开磁场过程中流过导体横截面的电荷量大小不相等
B. 导体框进入磁场过程中导体框的加速度逐渐增大
C. 导体框进入磁场过程中产生的热量等于导体框离开磁场过程中产生的热量
D.
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据，,联立求得
导体框进入磁场过程和离开磁场过程中大小相等，所以导体框进入磁场过程和离开磁场过程中流过导体横截面的电荷量大小相等，A错误；
B．根据，，，联立求得
方向与速度方向相反，导体框进入磁场过程中线框减速，所以加速度在减小，B错误；
CD．对线框进入磁场过程由动量定理可得
根据，,，联立整理可得
产生热量
同理线框离开磁场过程可得
产生热量
比较热量
速度关系可得
C错误，D正确。
故选D。
10. 如图所示，在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有一竖直放置的光滑的平行金属导轨，导轨平面与磁场垂直，导轨间距为L，顶端接有阻值为R的电阻。将一根金属棒从导轨上的N处由静止释放，M处时速度为v，已知N到M的竖直距离为h，棒的长度为L．质量为m，电阻为r。金属棒始终在磁场中运动，处于水平且与导轨接触良好，忽略导轨的电阻，导轨足够长。重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒从N点到M点的整个过程中电阻R消耗的电能为
B. 根据已知条件不能求出导体从N到M所用时间
C. 根据已知条件不能求出从N到M平均电动势的大小
D. 导体棒达到稳定状态后，导体棒受到重力的功率等于电路中的总电功率
【答案】D
【解析】
【详解】A．金属棒从N点到M点的整个过程中，根据动能定理可知
故
金属棒从N点到M点的整个过程中电阻R消耗的电能为
故A错误；
BC．由动量定理可知
其中
解得
，
故BC错误；
D．导体棒达到稳定状态后，导体棒做匀速直线运动
重力的功率为
解得
故D正确；
故选D。
11. 在如图所示的电路中，理想变压器的匝数比，定值电阻Ω，Ω，滑动变阻器R的最大阻值为3Ω。在c、d两端输入正弦式交变电流，电压的表达式为。当滑片P从a端滑到b端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 电阻的功率一直增大
B. 理想变压器的最大输出功率为W
C. 当滑片P滑至b端时，整个电路的功率达到最小
D. 电流表示数的最小值为A
【答案】AB
【解析】
【详解】AC．由电压的表达式为可知电压的有效值为
等效电路图如图所示
其中
由图可知当滑片P从a端滑到b端的过程中滑动变阻器的阻值变小，有
故原线圈的电流不断变大，根据可得，电阻的功率一直增大，根据可知，整个电路的功率达到最大，A正确，C错误；
B．由等效电路图可知，输出功率最大时满足
此时原线圈电压与电阻两端电压相等，输出功率为
B正确；
D．当滑片P从a端滑到b端的过程中，原线圈的电流不断变大，即电流表的示数不断变大，即当滑片位于a端时，电流表的示数最小，此时滑动变阻器的阻值为，原线圈电流为
D错误。
故选AB。
二、实验题：每空3分，共9分．
12. 在“探究通过变压器原、副线圈的电流与匝数的关系”实验中。
（1）为实现探究目的，保持原线圈匝数一定，只改变通过副线圈的电流或者副线圈匝数，测量通过原线圈的电流。这个探究过程采用的科学方法是______。
A. 控制变量法B. 等效替代法C. 演绎法D. 理想实验法
（2）在实际实验中，将电源接在匝数为1000匝的原线圈两端，副线圈的匝数为500匝，用多用电表测得通过副线圈的电流为0.40A，则通过原线圈的电流可能为______。
A. 0.05AB. 0.10AC. 0.15AD. 0.25A
（3）如图所示为利用变压器原理进行远程输电的电路，交流发电机的输出电压为U，采用图示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数之比为，降压变压器原、副线圈匝数之比为，输电导线电阻为r，用户的工作电压也为U。输电线上损失的功率为______。
【答案】（1）A （2）D
（3）
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知，探究过程采用的科学方法是控制变量法。
故选A。
【小问2详解】
若为理想变压器，由
可得
考虑到实际实验中，有漏磁等现象，通过原线圈的电流应大于0.20A，则通过原线圈的电流可能为0.25A。
故选D。
【小问3详解】
升压变压器副线圈的电压
降压变压器原线圈电压
损失的功率
三、解答题
13. 如图所示，为某小型发电站的远距离输电示意图，已知发电机线圈匝数N=100匝、面积S=0.36 m2、电阻r =1 Ω。该线圈在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直磁场的OO′轴匀速转动。已知输电线的总电阻R = 4 Ω，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。若用户区标有“220 V、20 W”的1100只灯泡恰能同时正常发光（假设此时没有其他用电器工作，变压器均为理想变压器）。求：
（1）输电线的电流；
（2）发电机的输出功率；
（3）发电机线圈转动的角速度。
【答案】（1）10A；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）依题意得：用户端总电流为
根据理想变压器的电流与匝数关系可得
代入数据得
（2）根据能量守恒可知
根据功率公式可知输电线损失的功率
根据能量守恒可知
代入数据得
（3）由交变电流的有效值公式可知
由闭合电路欧姆定律可知
根据理想变压器的电流与匝数关系可得
根据功率公式可知
代入数据得
14. 电磁减震器是利用电磁感应原理的一种新型智能化汽车独立悬架系统。如图所示为某种电磁阻尼减震器简化后的原理图。该减震器由绝缘滑动杆及固定在杆上的多个相互紧靠的相同矩形线圈组成。绝缘滑动杆及线圈的总质量为m，每个矩形线圈abcd的匝数为N，电阻值为R，ab边长为L，bc边长为，该减震器在光滑水平面上以初速度v0向右进入磁感应强度的大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。求：
（1）第一个线圈刚进入磁场时线圈ab受到的安培力的大小；
（2）第二个线圈恰好完全进入磁场时，减震器的速度大小；
（3）已知滑动杆及线圈的总质量m=1.0kg，每个矩形线圈abcd匝数N=100匝，电阻值R=1.0Ω，ab边长L=20cm，匀强磁场的磁感应强度大小B=0.1T。若减震器的初速度v0=5.0m/s，则滑动杆上需安装多少个线圈才能使其完全停下来？（不考虑线圈个数变化对减震器总质量的影响）
【答案】（1）；（2）；（3）13个
【解析】
【详解】（1）第一个线圈刚进入磁场时线圈ab受到的安培力的大小
（2）设向右为正方向，对减震器进行分析，由动量定理可得
解得
（3）由上述小题得，每一个线圈进入磁场的过程中，减震器速度减小量为
所以线圈的个数为
个
则需要13个线圈。
15. 如图甲所示（俯视图），虚线边界左侧空间分布磁感应强度为B的强磁场，方向竖直向下，边界右侧空间分布磁感应强度为2B的匀强磁场，方向竖直向上。一质量为m，总电阻为R，ab边长为3s，bc边长为L的单匝矩形线abcd垂直于磁场水平放置，bc边平行于虚线边界，ab、cd边上的 e、f两处(e、f两处在边界处)有两个小孔，一光滑绝缘的固定轴穿过两个小孔（小孔和轴图中未画出），ad 到边界的距离为s。现让线框在外力（不计重力）的作用下，绕 ef轴以角速度ω，顺着 ef看为逆时针方向开始匀速转动。
（1）求从图示位置开始转动半周过程中通过线框某一横截面的电量大小q；
（2）在乙图上画出线框中感应电流随时间变化的图像（以abcda 方向为电流正方向，从初始时刻开始，画一个周期，请标注电流最大值）；
（3）求匀速转动一周外力所做的功W。
【答案】（1）；（2） ；（3）
【解析】
【详解】（1）从图示位置开始转动半周过程中通过线框某一横截面的电量
（2）内，感应电流为
内，感应电流方向为正；
内，ab边和bc边的产生的感应电动势始终抵消，电流为零；
内，感应电流为
内，感应电流方向为负。
（3）感应电流的有效值
匀速转动一周外力所做的功
16. 如图，一组平行等间距的足够长导轨由倾角粗糙倾斜导轨与水平导轨相连构成，导轨间距为l，在倾斜导轨的边界EF上方，存在垂直于斜面向上，大小为B的匀强磁场。现将质量为m，电阻为R的导体棒M，放在倾斜导轨顶端，与其相距d处（仍在磁场中）放置完全相同的导体棒N，发现两导体棒恰好不滑动。一质量为m0，可视为质点的小球，从水平轨道平面中轴线上方某点，以初速度水平抛出，恰好平行于倾斜导轨，在M杆中心处与导体棒M发生弹性碰撞。已知，重力加速度为g，接触面间的最大静摩擦与滑动摩擦力相等。
（1）求小球与导体棒M碰后瞬间，N棒的加速度大小a；
（2）若要保证M、N在磁场中不发生碰撞，求两导体棒初始距离d的最小值及N棒上产生焦耳热的最大值；
（3）若N棒离开EF时的速度与M棒速度相等（M仍在磁场中且与N未发生碰撞），为确保之后M棒也能离开磁场，则d应该满足的条件范围。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）小球与导体棒M碰前瞬间，小球速度为v，则
小球与导体棒M发生弹性碰撞，根据动量守恒及能量守恒定律有
解得
，
碰后瞬间，感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律和安培力表达式得
，
对N棒根据牛顿第二定律，联立有
由于未碰撞前导体棒恰好不下滑，则有
解得
（2）两导体棒在磁场中运动过程中，动量守恒，最终两棒速度相等，设为v3，则
解得
对M分析，根据动量定理有
则开始运动到MN共速过程中，对M分析，当M、N在磁场中不发生碰撞，两导体棒初始距离的最小值为该过程中相对位移大小，整理得
解得
两导体棒在磁场中运动过程中，重力势能的减小量恰好等于两导体棒滑动摩擦产生的热量，减小的动能等于回路产生的焦耳热，设回路产生的焦耳热为Q，由能量守恒定律
解得
N棒上产生焦耳热的最大值为
（3）N棒离开磁场后，M棒切割磁感线做减速运动，确保EF时的速度与M棒速度相等（M仍在磁场中且与N未发生碰撞），则d最小为
由动量定理得
解得
故为确保之后M棒也能离开磁场，d最大为
应该满足的条件范围
相关试卷
江苏省苏州市星海中学 2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）： 这是一份江苏省苏州市星海中学 2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），文件包含江苏省苏州市星海中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题原卷版docx、江苏省苏州市星海中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共25页， 欢迎下载使用。
江苏省扬州市高邮市临泽中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）： 这是一份江苏省扬州市高邮市临泽中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），文件包含精品解析江苏省扬州市高邮市临泽中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题原卷版docx、精品解析江苏省扬州市高邮市临泽中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共22页， 欢迎下载使用。
江苏省靖江高级中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）： 这是一份江苏省靖江高级中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），文件包含精品解析江苏省靖江高级中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题原卷版docx、精品解析江苏省靖江高级中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共23页， 欢迎下载使用。
