2024年高考物理总复习阶段评估检测试卷及答案(四)

阶段评估检测（四）（第十叶二章）

（分值100分）

一、单项选择题:本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动，产生的正弦式交变电

压的波形图如图所示，下列说法正确的是（）

-311V

A.交变电压的最大值是220V

B.线圈转动的周期是1s

C.第2s末通过线圈的磁通量的绝对值最大

D.第2s末通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大

【解析】选D。由题图可知，交变电压的最大值为311V,选项A错误；由题图可知，线圈转动的

周期为2s,选项B错误；第2s末瞬时电压值为最大值，根据交变电流的特点可知，此时线圈

平面与中性面垂直，即线圈平面与磁场平行，所以此时通过线圈的磁通量为0,通过线圈的磁通

量变化率的绝对值最大，选项C错误,D正确。

2.（2023•镇江模拟）一不可伸长直导线垂直于匀强磁场6放置，通过电流/时导线受到的安

培力为产，将该导线做成半圆环，半圆环平面仍垂直于匀强磁场放置，如图所示,并保持安培力

不变，则半圆环中电流大小为（）

A.IB.-ZC.JTZD.—Z

【解析】选B。直导线在磁场中受力后半圆环导线在磁场中受力的有效长度是半圆环的

直径长度，则氏BI巴,解得/'=；/,选项B正确。

Ji2

3.（2023•常州模拟）利用如图所示电路可以演示自感现象，其中/是自感系数较大、直流电

阻很小的自感线圈,〃、〃是两个相同的理想二极管，a、6是两个相同的小灯泡，实验中通过开

关的通、断过程演示自感现象。下列关于该实验现象的描述正确的是（）

A.接通开关S瞬间，a灯立即亮，然后亮度逐渐变暗

B.接通开关S瞬间，方灯立即亮，然后亮度保持不变

C.断开开关S瞬间，a灯闪一下，然后逐渐熄灭

D.断开开关S瞬间，6灯闪一下，然后逐渐熄灭

【解析】选C。接通开关S瞬间，二极管〃反向截止，二极管〃正向导电，线圈由于产生自感电

动势阻碍电流的增大，则a灯不亮，6灯立即亮，随着线圈的电流增大,6灯亮度逐渐变小，选项

A、B错误；断开开关S瞬间，线圈由于产生自感电动势阻碍电流的减小，线圈相当于电源，此时

二极管〃正向导电，二极管〃反向截止，则线圈与a灯构成回路,a灯闪一下，然后逐渐熄灭，6

灯不会亮，选项C正确,D错误。

4.（2024•榆林模拟）如图甲所示，理想变压器的原线圈接在一正弦交变电源上，以N是输入端，

原线圈匝数〃尸1500匝，副线圈的匝数为2=300匝，变压器副线圈连接三个定值电阻兄=兄=20

Q,"=40Q。已知"中电流力随时间大变化的规律如图乙所示，电压表和电流表可视为理想

电表，则（）

甲

A.电源交流电的频率为100Hz

B.电压表的示数为1000V

C.电流表的示数为1.8A

D,变压器的输入功率1440W

【解析】选Bo由乙图可知，交流电周期为0.02s,因此交流电频率为50Hz,故A错误；由乙

图可知，电流么的峰值为2&A,由正弦式交流电电流的峰值与有效值关系得注工，代入数据

得7=2A,即通过电阻尼的电流有效值h为2A,因此可得〃=人愿代入数据得ft=80V。通过

电阻兄电流为I含，代入数据得心=4A,因此电阻用两端电压为〃=（4+©几代入数据得

4=120V,故副线圈电压〃副=〃+爆代入数据得：〃副=200V；根据公式矩=手，代入数据得〃原=1

叫u副

000V,电压表所测为原线圈电压有效值，故电压表示数为1000V,故B正确；根据公式迫=",/

叫/原

副=人+/,代入数据得/原=1.2A,电流表所测为原线圈电流，故电流表的示数为L2A,故C错误；

根据公式R"/,代入数据得200W,故D错误。

5.（2023«温州模拟）如图为可调压式自耦变压器，在电压4保持不变的情况下，滑片产顺时针

转过适当角度，滑片产'向上移动适当距离，则（）

A.〃将增大

B.。将不变

C.定值电阻■的热功率减小

D.流经定值电阻尼的电流不变

【解析】选C。由题意可知，滑片P顺时针转过适当角度，则副线圈的匝数〃2减小，由普=血，可

u2九2

知副线圈输出电压〃减小，副线圈两端电压与原线圈两端电压及匝数比有关，与副线圈电路的

总电阻的大小无关，选项A、B错误；副线圈两端电压小减小，滑片尸'向上移动适当距离，可知

滑动变阻器接入电路的电阻增大，则副线圈电路的总电阻增大，副线圈电路中电流减小，流经

定值电阻尼的电流减小，由人/必可知，定值电阻尼的热功率减小，选项C正确,D错误。

6.（2022•河北选择考）张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地

之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒2转，通过转速比为1：〃

的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S匝数为可匀强磁场的磁感应强

度为B,仁0时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压

后。输出电压为〃。忽略线圈电阻，下列说法正确的是（）

发电机等软

汇忸J产《

比5

jxxgx

A.发电机输出的电压为四口泗Sz

B.发电机输出交变电流的频率为2口〃2

C.变压器原、副线圈的匝数比为四n%盼2：〃

D.发电机产生的瞬时电动势^V2JiW577zsin（2JI/2Z）t

【解析】选C。发电机线圈的转速为77Z,输出交变电流的频率为公F=AZ,B错误；

2冗

线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生正弦交流电，最大值为E^NBS,2Ji•输出

电压的有效值为后窄=壶口泄SJZ,A错误；变压器原、副线圈的匝数比为

V2

也=±=0NBSnz,c正确；发电机产生的瞬时电动势为e^Emsing仁2兀NBSnzsin（2兀nz）t,

n2UU

D错误。

7.（2023•淮安模拟）如图所示，一电阻可忽略的U形光滑金属框Med置于水平绝缘平台上，痴、

A足够长，一根电阻为月的导体棒掰V置于金属框上，现给金属框水平向右的初速度后,运动过

程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，腑与金属框保持良好接触，且与be边保持平行。

则导体棒加速度a、速度八产生的感应电动势区八回路中电流强度,随时间大变化的关系

图像可能正确的是（）

【解析】选A。金属框向右运动，由右手定则可知，6。边产生的感应电流从。流向b,由左手定

则可知，导体棒腑受到向右的安培力作用，导体棒向右做加速运动，设金属框的加速度为

导体棒的加速度为包，金属框的速度为匕，导体棒的速度为vz,ab、de间距为回路的感应电

流可表示为上一。设金属框的质量为必导体棒的质量为例对金属框由牛顿第二定律可

得对导体棒MN,由牛顿第二定律可得6〃=勿经,可知金属框受到向左的安培力做减速

运动，导体棒受到向右的安培力做加速运动，感应电流I逐渐减小,加速度均逐渐减小，当满足

%="，感应电流为零，加速度为零，金属框和导体棒均做匀速直线运动，故导体棒做加速度减小

的加速运动，最后匀速运动，选项A正确,B、D错误；导体棒产生的感应电动势为£行应吆，可知

其逐渐增大，最后保持不变，选项C错误。

二、多项选择题:本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，全部

选对得6分,选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8.（2023•天津蓟州区模拟）振荡电路中电容器两端的电压〃随时间大变化的关系如图所

示，下列说法正确的是（）

»U

A.。时刻电路中的电流最大

B.七时刻电容器上的电荷量为零

C.力3时刻电路中的磁场能最大

D.is,时间内，电场能转化为磁场能

【解析】选B、Do由图可知，在。时刻电容器两极板间电压最大时，两极板之间的电场最强,

电场能最大,根据能量守恒可知此时磁场能最小，故在。时刻电路中的电流为0,选项A错误;

在右时刻电容器两极板间的电压为0,由CC〃可知友时刻电容器上的电荷量为零，选项B正确；

在t3时刻电容器两极板间的电压最大，两极板间电场最强，电场能最大，根据能量守恒可知此

时磁场能最小，选项C错误；在£3%时间内，电容器两端的电压逐渐减小，故两极板之间的电场

逐渐减弱，则电路的电场能不断减小，根据能量守恒可知电场能转化为磁场能，选项D正确。

9.（2023•开封模拟）如图为一理想变压器，其中所接的4盏灯泡规格均为“10V,

5W”。当接入电压厂"sinlOOnMV）的电源时,4盏灯均正常发光。下列说法正确的是（）

A.原、副线圈的匝数比nJ£773=3：1：2

B.电流在1s内改变50次方向

C.tt=40V2V

D.变压器的输出功率为20W

【解析】选A、Co交流电的频率为50Hz,所以在1s内方向要改变100次，选项B错误;4盏

灯相同且均正常发光，所以加在灯泡两端的电压均为〃，理想变压器的输入功率等于输出功率,

则有力=心2/〃（/、〃分别为灯泡的额定电流和额定电压），得小3〃,根据乜中芸，则

n2U21n3U32

有原、副线圈的匝数比n]£«3=3：1：2,选项A正确；电源电压的有效值为小〃=40V,则

4=40/V,选项。正确；变压器的输出功率等于副线圈各用电器功率之和，即三个灯泡的功率

之和为15W,选项D错误。

【加固训练】

（多选）（2023•武汉模拟）如图所示，理想变压器有两个副线圈，原线圈与灯泡L串联后，接到

输出电压恒定的正弦交流电源两端。滑片P在的中间时,L、L?、L3、L恰好正常发光（忽略

灯泡电阻的变化）。现将滑片P向下移动，原、副线圈的匝数均不变，则下列说法中正确的是

A.灯L变暗B.灯L,变暗

C.灯Ls变亮D.灯L变亮

【解析】选B、C。将滑片尸向下移动，接入电路电阻变小，下面副线圈的干路电流人变大，根

据/也二八4+入僚可知原线圈电流变大，灯L变亮，对原线圈回路〃=%/山，原线圈两端电压变

小，原、副线圈的匝数均不变，根据电压与匝数成正比可知，灯L?两端电压变小，灯L2变暗。灯

L两端电压变小，灯L变暗，因为下面副线圈的干路电流入变大而通过灯L,的电流减小，所以

通过灯L的电流增大，灯Ls变亮，选项B、C正确,A、D错误。

10.（2023•广州模拟）如图所示，圆心为0、半径为r的圆形区域外存在磁感应强度大小为反

方向垂直纸面向外的匀强磁场；圆形区域内无磁场。尸是圆外一点，且〃之37,一质量为in、电

荷量为q（q〉0）的粒子从P点在纸面内垂直于伊射出。已知粒子运动轨迹经过圆心。，不计重

力，下列说法正确的是（）

A.粒子在磁场中做圆周运动的半径庐，

B.粒子在磁场中做圆周运动的半径后牙

C.粒子第一次在圆形区域内运动所用的时间占普

D.粒子第一次在圆形区域内运动所用的时间仁毛

【解析】选B、Co根据题意，画出粒子在磁场中运动的轨迹，如图所示，设粒子在磁场中做圆

周运动的半径为R,由几何关系有（3广而2=/日解得庐％,选项A错误,B正确；由"伊若可得

粒子在圆形区域做匀速直线运动的速度大小为厂等,则粒子第一次在圆形区域内运动的时

3m

间为仁文=瞿，选项C正确，D错误。

v2qB

三、非选择题：本题共5小题，共54分。

n.（7分）某同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数关系”的实验。他

准备了可拆变压器、多用电表、开关和导线若干。

（1）实验需要的电源是;

A.低压直流电源B.高压直流电源

C.低压交流电源D.高压交流电源

（2）该同学认真检查电路无误后，先保证原线圈匝数不变，改变副线圈匝数；再保证副线圈匝数

不变，改变原线圈匝数。分别测出相应的原、副线圈两端的电压值。由于交变电流电压是变化

的，所以，我们实际上测量的是电压的（选填“有效”或“最大”）值。其中一次

多用电表读数如图所示，此时电压表读数为；

⑶理想变压器原、副线圈两端电压应与其匝数成（选填“正比”或“反比”），实验

中由于变压器的铜损和铁损导致原线圈与副线圈两端的电压之比一般（选填“大于”

“小于”或“等于"）原线圈与副线圈的匝数之比。

【解析】（1）因为探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数关系，必须用交流电,又因为安全起

见必须用低压电，所以用低压交流电，故选C。

【解析】（2）多用电表测量的交流电压为有效值，不是最大值；多用电表选用的挡位是交流电压

的10V挡位，所以应该在010V挡位读数，所以读数应该是7.6V；

【解析】（3）根据号=也可知，理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比。实验中由于变压

器的铜损和铁损导致副线圈的电压〃减小，所以导致察〉也。

u2n2

答案：⑴C（2）有效7.6V⑶正比大于

12.（9分）（2023•南京模拟）某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的

关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。

⑴实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度A&如图乙所示，则△户mm；若实验中没

有现成的挡光片，某同学用金属片替代，用20分度的游标卡尺测量金属片的宽度如图丙所示,

其读数为mm,这种做法是否合理?（选填“合理”或“不合理”）。

（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间△力内感应电动势的平均

值及改变速度多次实验，得到多组数据。

⑶得到多组△%与£数据之后，若以£为纵坐标、以△力为横坐标作出炉△力图像，发现图像

是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法

是以为横坐标。

⑷其他条件都不变，若换用匝数加倍的螺线管做实验，根据实验数据所作出的那条直线图像

斜率（选填“减半”“不变”或“加倍”）。

【解析】（1）螺旋测微器的分度值为0.01mm,由图乙可知挡光片的宽度为4.5mm

+30.0X0.01mm=4.800mm,20分度游标卡尺的分度值为0.05mm,由图丙可知金属片的宽度为

70mm+3X0.05mm=70.15mm。挡光片的宽度越小，挡光片经过光电门时的平均速度越接近小

车的瞬时速度；挡光片的宽度越大,小车的速度误差越大，不能用金属片替代挡光片，这种做法

不合理；

【解析】（3）在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与螺线管之间相对位置的改变量都一样,

穿过螺线管磁通量的变化量△0都相同；根据斤•，因△。不变,£与合成正比，横坐标应该

是工

【解析】（4）匝数〃加倍后，产生的感应电动势加倍，房;图像纵坐标加倍，横坐标不变，所以新

At

图像的斜率加倍。

答案：（1）4.80070.15不合理（3）工（4）加倍

At

13.（11分）（2023•日照模拟）某服装厂为了提高生产效率，通过一小型发电站专门对厂房的缝

纫一体机供电，供电线路如图所示。已知发电机的输出功率R90kW,发电机的输出电压4=250

V。通过升压变压器升压后向厂区输电，输电线的总电阻后5Q,220台型号为“220V,400W”

的缝纫一体机可同时正常工作。求：

（1）输电线上通过的电流办

答案：（1）20A

【解析】（1）由题意可知，输电线上的功率损失昭庐长220^=90000W-220X

400W=2000W解得72=20A

⑵升压变压器的输出电压出

答案：（2）4500V

【解析】（2）对升压变压器片入图解得么=4500V

⑶升压变压器的匝数之比也和降压变压器的匝数之比殁。

n2n4

答案:（3）1：1820：1

【解析】⑶升压变压器的匝数之比2上;受f

n2U24500V18

降压变压器的匝数之比”=%=组处=竺也竺空=空

九4勿U4220V1

14.（12分）（2023•淮安模拟）如图甲，aAd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，在金属

线框的下方有一匀强磁场区域，仞V、园是匀强磁场区域的上、下水平边界，并与线框的A边

平行，磁场方向垂直于线框平面向里。现使金属线框从加上方某一高度处由静止开始下落（6c

边始终与必V平行），并以此时为计时起点，图乙是金属线框由开始下落到离开匀强磁场的过程

中，线框中感应电流随时间变化的了-力图像（图中小心力3未知）。已知金属线框边长为£，质

量为例开始下落时根边距离边界腑的高度为力，匀强磁场的磁感应强度为反重力加速度为

g,不计空气阻力。求：

（1）be边进入匀强磁场区域时，方c两点间电压；

答案：（1）詈口7

【解析】（1）线框进入磁场前做自由落体运动，则有寸=2gh

解得分c边进入匀强磁场区域时的速度大小为v=J2g为

be边进入匀强磁场区域时产生的电动势为E=BLv=BLJ2g为

则be两点间电压为U后U外=；尺^^J2g力

⑵金属线框电阻尼

B2L22g/

答案:⑵」

mg

【解析】（2）根据At图像可知，线框进入磁场区域过程做匀速运动,

根据受力平衡可得/安=侬

又FI--K

B2I712g力

联立解得金属线框电阻为后一4一

mg

⑶在时间内，金属线框产生的热量么

答案：（3）2mgL

【解析】（3）从了-大图像可知，线框匀速进入磁场，并匀速离开；根据能量守恒可知，在。，时

间内，线框中产生的热量0等于线框根边进入磁场至ad边离开磁场的过程中线框减少的重力