人教版高中物理选择性必修第二册全册各章章末综合检测及模块检测含答案解析（第一章安培力与洛伦兹力、第二章电磁感应等）

人教版选择性必修第二册练习题

第一章安培力与洛伦兹力.......................................................1

第二章电磁感应..............................................................11

第三章交变电流.............................................................20

第四章电磁震荡与电磁波......................................................30

第五章传感器...............................................................37

模块综合测评................................................................46

第一章安培力与洛伦兹力

（时间:90分钟满分:100分）

一、单项选择题（本题共8小题,每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有

一项是符合题目要求的）

1.关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（）

A.安培力的方向可以不垂直于直导线

B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向

C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关

D.将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半

阿州根据左手定则可知，安培力的方向既与磁场方向垂直，又与电流（或直导线）方向垂

直,A项错误,B项正确。由安培力的大小尸=B〃sin。可知,C项错误。将直导■线从中点折

成直角，有效长度不一定为原来的一半,D项错误。

2.下列装置中，没有利用带电粒子在磁场中发生偏转的物理原理的是（）

艇近|洗衣机将电能转化为机械能，不是利用带电粒子在磁场中的偏转制成的，所以选项

D正确。

3.在等边三角形的三个顶点a、仄c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大

小相等的恒定电流，方向如图所示。过c点的导线所受安培力的方向（）

疹、

「、、、6

V/生/上

A.与时边平行，竖直向上

B.与必边垂直，指向左边

C.与"边平行，竖直向下

D.与时边垂直，指向右边

|解析：|由安培定则可得，导线a、匕的电流在c处的合磁场方向竖直向下。再由左手定则

可得,安培力的方向是与"边垂直，指向左边。故选B。

4.如图所示，通电直导线仍位于两平行导线横截面M、N的连线的中垂线上。当平行导

线M、N通以同向大小相等的电流时，下列说法正确的是（）

/©------------枪I

MN

b

A.ab顺时针旋转

B.M逆时针旋转

C.a端向外力端向里旋转

D.a端向里力端向外旋转

ggc

|解析：|首先分析出两个平行电流在直导线ab处产生的磁场情况，如图所示，两电流产生的、

在直导线"上部分的磁感线方向都是从左向右，则ab上部分电流受到的安培力方向垂

直于纸面向外;"下部分处的磁感线方向都是从右向左，故必下部分电流受到的安培力

方向垂直于纸面向里。所以,导线的a端向外旋转，导线的分端向里旋转。

5.带电油滴以水平向右的速度w垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质

量为肛磁感应强度为民则下述说法正确的是（）

••••

B

••••

O-------V0

A.油滴必带正电荷，电荷量为Y

V0B

B.油滴必带正电荷,比荷为g=七

mVQB

c.油滴必带负电荷，电荷量为电

VQB

D.油滴带什么电荷都可以，只要满足q=R

ggc

I解析由于带电的油滴进入磁场中恰做匀速直线运动，且受到的重力向下,洛伦兹力方向

必定向上。由左手定则可知油滴一定带负电荷，且满足〃吆-/（）8=0,所以q=—,itC正确。

VQB

6.电视显像管原理的示意图如图所示,当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中央的O点,

安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场,使电子束发生偏转。设垂直于纸面向里的磁场

方向为正方向，若使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能

够使电子发生上述偏转的是（）

艇抓电子偏转到a点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向外，对应的84图的

图线应在/轴下方;电子偏转到/7点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向里，对

应的B-f图的图线应在/轴上方,A正确。

7.如图所示,MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于纸面的匀强磁场（未画出）。

一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从。点穿越铝板后到达PQ

的中点。。已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变。不计重力。

铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为（）

A.l：2B.21

C.V2:2D.V2/1

ggc

|解析：|设带电粒子在P点时初速度为VI,从Q点穿过铝板后速度为V2,则

反1=工机%2,取2=3粗〃22；由题意可知反1=2£|;2,即工小巧2=加〃22,则”=V2o由洛伦兹力提

222V2

供向心力得夕8=处，得8="，由题意可知乜=2,所以迫=2=W。

rqrr2B2v2r12

8.英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。

若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法正确的是（）

A.该束带电粒子带负电

B.速度选择器的Pi极板带负电

C.在反磁场中运动半径越大的粒子，质量越大

D.在历磁场中运动半径越大的粒子，比荷£越小

|解析：|通过粒子在质谱仪中的运动轨迹和左手定则可知该束带电粒子带正电，故选项A

错误;带电粒子在速度选择器中匀速运动时受到向上的洛伦兹力和向下的电场力,可知速

„2

度选择器的Pi极板带正电,故选项B错误;由洛伦兹力充当向心力有/8=〃可，得粒子在

外磁场中的运动半径r=黑，又粒子的运动速度v大小相等,电荷量q未知,故在磁场中运

动半径越大的粒子，质量不一定越大,但比荷5=最越小，故选项C错误,D正确。

二、多项选择题（本题共4小题,每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多

项符合题目要求,全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

9.如图所示，通电导体棒静止于水平导轨上，棒的质量为码长为/,通过的电流大小为/且

垂直于纸面向里，匀强磁场的磁感应强度B的方向与导轨平面成。角，则导体棒受到的

()

A.安培力大小为BII

B.安培力大小为B/Zsin0

C.摩擦力大小为BIlcose

D.支持力大小为mg+BIlcos6

ggAD

触眼导体棒受力如图所示。

由于导体棒与磁场垂直，故安培力大小FA=BIl.根据平衡条件得

尸产Eisin。,mg+E4Cos9=FN

解得Ff=BIlsm0,F^=mg+BIlcos6o故A、D正确,B、C错误。

10.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示。这台加速器由两

个铜质D形盒Di、D2构成，其间留有空隙。下列说法正确的是()

A.离子由加速器的中心附近进入加速器

B.离子由加速器的边缘进入加速器

C.离子从磁场中获得能量

D.离子从电场中获得能量

答案：|AD

触捌本题既考查学生对回旋加速器的结构及工作原理的掌握情况，又能综合考查磁场和

电场对带电粒子的作用规律。由/?=妇知,随着被加速离子的速度增大，离子在磁场中做

qB

圆周运动的轨道半径逐渐增大，所以离子必须由加速器中心附近进入加速器,A项正确,B

项错误。离子在电场中被加速,使动能增加;在磁场中洛伦兹力不做功，离子做匀速圆周

运动，动能不改变，磁场的作用是改变离子的速度方向，所以C项错误,D项正确。

11.已知一质量为根的带电液滴，经电压U加速后，水平进入互相垂直的匀强电场E和匀

强磁场B中，液滴在此空间的竖直平面内做匀速圆周运动，如图所示，则（）

口）

A.液滴在空间可能受4个力作用

B.液滴一定带负电

C.液滴做圆周运动的半径必

D.液滴在复合场中运动时总能量不变

答案：|BCD

解析:陵滴受到重力、电场力和洛伦兹力的作用，所以选项A错误。由于液滴做匀速圆

周运动，所以电场力与重力为平衡力，电场力方向向上,可以判定液滴带负电，选项B正确。

根据q1/=｝病,r=芳,qE=mg,解得r=：等选项C正确。液滴在复合场中运动的整个过

程能量守恒，选项D正确。此题综合考查带电液滴的受力问题，意在培养学生的综合分

析能力，提高学生的科学思维。

12.质量和电荷量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,

运行的半圆轨迹如图中虚线所示。下列表述错误的是（）

XXXX

BM

xNX尸~7

*xvxx；

飞■厂

A.M带负电,N带正电

B.M的速率小于N的速率

C.洛伦兹力对M、N做正功

D.M的运行时间大于N的运行时间

|答案：|BCD

|解析：|由左手定则可判断出M带负电,N带正电，选项A正确;由半径公式片器知,在加、

q、8相同的情况下，半径大的M速度大，选项B错误;洛伦兹力与速度始终垂直,永不做

功，选项C错误;由周期公式T=陋知二者的周期相同，选项D错误。

qB

三、非选择题（本题共6小题，共60分）

13.（6分）电磁流量计的示意图如图所示。直径为d的由非磁性材料制成的圆形导管内，

有导电液体流动,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导电液体流动方向而穿过一段圆形

管道。若测得管壁内匕两点间的电势差为U,则管中导电液体的流量（一段时间内通

过某横截面的液体的体积与时间之比）Q=o

d

答案:

48

/d\22

解析:当导电液体从导管内通过时，伏8=4瓦且•巴注=吧匕,故Q=变1

dt448

XXXXXXX

XXXXXXX

X^XXXXXX

XaXXXXXr

XXXXx

XXXX

14.（8分）一个电子（电荷量为e,质量为㈤以速率v从x轴上某点垂直于x轴进入上方匀

强磁场区域，如图所示，已知上方磁感应强度为民且大小为下方匀强磁场磁感应强度的2

倍,将从开始到再一次由x轴进入上方磁场作为一个周期，那么电子运动一个周期所用的

时间是，电子运动一个周期的平均速度大小为

|解析：|电子一个周期内的运动轨迹如右图所示。由牛顿第二定律及洛伦兹力公式，可知

evB-——,

R

故圆半径所以上方品陋;下方R=—,T=—因此电子运动一个周期

7?=e%B,eBeB=%,r=eBeB22O

所用时间是T=-在这段时间内位移大小

2+-2=—eB+—eB=—eBoeXB=2/?2-2/?I=2X--

2x丝=刎,所以电子运动一个周期的平均速度大小为

2mv

p—£—，声,——

“一T一迎一3元。

eB

15.（8分）如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m、质量为6xl（y2kg的

通电直导线，电流I=\A,方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个

装置放在磁感应强度每秒增加0.4T、方向竖直向上的磁场中。设U0时,8=0,则需要多

长时间斜面对导线的支持力为零?g取10m/s2o

gg5s

|解析：|斜面对导线的支持力为零时受力分析如下图所示。

由平衡条件得

B//=mgcot37°

_mgcot37°

BD=­u-

6X1O2X1OX—

=---------^T=2T

1X0.4

OT

所需时间t=----=5so

0.4T/S

16.（10分）如图所示，两平行光滑金属导轨与水平面间的夹角。=45°相距为205；金属

棒MN的质量为1x10-2kg,电阻R=8Q;匀强磁场方向竖直向下,8=0.8T,电源电动势

E=10V,内阻Qo当开关S闭合时,MN处于平衡状态。滑动变阻器照的取值为多

少?忽略金属导轨的电阻,g取10m/s2o

答案：|7Q

解和沿M—N的方向看去,导体棒受重力、支持力、安培力，这三个力在同一竖直

平面内，如图所示。

FN

由受力图及平衡条件有

mgsin0-BIlcos0=O①

由闭合电路的欧姆定律有

E=I(R+Ri+r)②

由①②两式解得凡=7。。

17.(12分)如图所示,质量为m=lkg、电荷量为q=5xl(y2c的带正电荷的小滑块，从半径

为R=0.4m的光滑固定绝缘;圆弧轨道上由静止自A端滑下。整个装置处在方向互相垂

直的匀强电场与匀强磁场中。已知E=100V/m,方向水平向右,3=1T,方向垂直于纸面向

里,g取lOm/s?。求：

XXXX

(1)滑块到达C点时的速度；

(2)在。点时滑块所受洛伦兹力；

(3)在C点滑块对轨道的压力。

答案：|(1)2m/s,方向水平向左

(2)0.1N,方向竖直向下

(3)20.1N,方向竖直向下

|解析似滑块为研究对象,自轨道上A点滑到C点的过程中,受重力加g,方向竖直向下;电

场力qE,方向水平向右;洛伦兹力/洛="8,方向始终垂直于速度方向;轨道的支持力FN,

方向始终指向圆心。

2

(1)滑块从A到C的过程中洛伦兹力和支持力不做功，由动能定理得mgR-qER《mvc

得vc=卜mg-qE®=2m/s,方向水平向左。

(2)根据洛伦兹力公式得

产洛=qvcB=5xl()-2x2xlN=0.1N,方向竖直向下。

(3)在。点，由牛顿第二定律得

"rvc2

R

得FN=/wg+F^+m—=20.IN

R

由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力为20.IN,方向竖直向下。

18.(16分)如图所示，在xOy坐标系的OWyWd的区域内分布着沿y轴正方向的匀强电场,

在dWyW2d的区域内分布着垂直于xOy平面向里的匀强磁场,MN为电场和磁场的交界

面,°。为磁场的上边界。现从原点。处沿x轴正方向发射出速率为物、比荷(电荷量与

质量之比)为攵的带正电粒子,粒子运动轨迹恰与必相切并返回磁场。已知电场强度

£=婴，不计粒子重力和粒子间的相互作用。试求：

(1)粒子第一次穿过MN时的速度大小和水平位移的大小；

(2)磁场的磁感应强度B的大小。

客氟⑴2Vo竽⑵曹

解析：|(1)根据动能定理，得

22

qEd^mv-^mvQ

解得v=2v()

2

粒子在电场中做类平抛运动，有F=qE,a=^d=^\Jt1^=vot\

解付'产酝"=丁。

(2)粒子运动的轨迹如图所示，设粒子以与x轴正方向成0角进入磁场

Ox

tanO=y"")=b,解得9=60°

%

根据R+RcosB=d，得7?=-y

由牛顿第二定律可得/3二吟，解得B二普。

第二章电磁感应

（时间:90分钟满分:100分）

一、单项选择题（本题共8小题,每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有

一项是符合题目要求的）

1.在如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是（）

X

A.乙和丁B.甲、乙、丁

C.甲、乙、丙、丁D.只有乙

答案:|B

解析：|甲、乙、丁三图中,8、丫、/两两垂直,且/为有效切割长度，产生的感应电动势都为

丙图中E=B/vsin。。

2.首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是（）

A.安培和法拉第B.法拉第和楞次

C.奥斯特和安培D.奥斯特和法拉第

ggD

龌现1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应;1831年，英国物理学家法拉第发

现了电磁感应现象，选项D正确。

3.电磁炉利用电磁感应现象产生的涡流使锅体发热从而加热食物。下列相关的说法正

确的是（）

A.电磁炉中通入电压足够高的直流也能正常工作

B.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关

C.金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物

D.电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递、减少热损耗

ggB

|解析：|直流不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流,电磁炉不能使用直流，故A

错误;锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故B正确;锅体只能用铁磁性导体材料，

不能使用绝缘材料制作锅体，故C错误;电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁

炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，故D错误。

4.一闭合圆形线圈放在匀强磁场中，线圈的轴线与磁场方向成30°角，磁感应强度随时间

均匀变化。在下列方法中能使线圈中感应电流增加一倍的是（）

A.把线圈匝数增大一倍

B.把线圈面积增大一倍

C.把线圈半径增大一倍

D.把线圈匝数减少到原来的一半

解析：|设感应电流为/,电阻为R,匝数为〃，线圈半径为r,线圈面积为S,导线横截面积为S；

电阻率为p。由法拉第电磁感应定律知E=〃丝=〃-scos30由闭合电路欧姆定律知/=£

由电阻定律知R炉箸，则/=翳以与30°,其中答、p、S'均为恒量，所以故选项c

正确。

5.如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒必以水平初速度vo抛出，

设在整个过程中棒的方向不变且不计空气阻力，则在金属棒运动过程中产生的感应电动

势大小变化情况是（）

A.越来越大B.越来越小

C.保持不变D.无法判断

解析：|棒"水平抛出后，其速度越来越大，但只以水平分速度V0切割磁感线产生感应电动

势，故E=3的保持不变。

6.如图所示,匀强磁场的方向垂直于纸面，规定向里的方向为正,在磁场中有一细金属圆环,

线圈平面位于纸面内，现令磁感应强度8随时间f变化,先按图所示的0。图线变化，后来

又按儿和〃变化，令Ei、&、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小/、“、

/3分别表示对应的感应电流，则下列说法正确的是（）

A.Ei<E2,I\沿逆时针方向,/2沿顺时针方向

BE<&/沿顺时针方向,/2沿逆时针方向

C.E2<E3,h沿逆时针方向,/3沿顺时针方向

D.E2=E3,/2沿逆时针方向,/3沿顺时针方向

答案:|A

解和由法拉第电磁感应定律可知E=〃竺，由题图知第1段中磁通量的变化率较小，而be、

cd两段中磁通量的变化率相同，故有E|<E2=E3；由楞次定律可判断出1\沿逆时针方向」2

与八均沿顺时针方向，故B、C、D均错误,A正确。本题主要考查电磁感应现象中的图

像问题，培养学生结合图像分析问题的能力，提高学生的科学思维。

7.如图所示，有一匝接在电容器C两端的圆形导线回路，其内存在着垂直于回路平面向里

的匀强磁场8,已知圆的半径r=5cm,电容C=20当磁场B以4xl02T/s的变化率均匀

增加时，则()

A.电容器a板带正电，电荷量为271X10-9C

B.电容器a板带负电，电荷量为27rxi0-9c

C.电容器b板带正电，电荷量为4仆10-9c

D.电容器b板带负电,电荷量为4nxlO-9C

ggA

|解析他据楞次定律可判断a板带正电，线圈中产生的感应电动势E=詈兀/=4X10-

2*仆25*10-，=兀*10-，,板上所带的电荷量。=。七=2兀xl()-9c,选项A正确。

8.如图所示，一底边长为/、底边上的高也为2的等腰三角形导体线框以恒定的速度v沿

垂直于磁场区域边界的方向穿过长为2/、宽为/的匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里。

/=0时刻,三角形导体线框的底边刚进入磁场，取沿逆时针方向的感应电流为正，则在三角

)

D

答案:A

解析：|根据E=B/v,I=J=胆,三角形导体线框进、出磁场时,有效长度/都变小。再根据

右手定则，进、出磁场时感应电流方向相反，进磁场时感应电流方向为逆时针方向，电流

为正，出磁场时感应电流方向为顺时针方向，电流为负,故选项A正确。

二、多项选择题（本题共4小题,每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多

项符合题目要求,全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

9.图甲所示线圈的匝数〃=100,横截面积S=50cmz,线圈总电阻片io0,沿轴向有匀强磁

场。设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化，则在开始的

0.1s1*1（）

A.磁通量的变化量为0.25Wb

B.磁通量的变化率为2.5x10-2wb/s

C.ayb间电压为0

D.在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25A

|答案：|BD

I解析：|通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，若设①2=B2s为正，则线圈中磁通量的变化

量为△0=&&（右10,代入数据，即A^=（0.1+0.4）x50xl0-4Wb=2.5xl0-3Wb,A错;磁通量

的变化率詈=g*Wb/s=2.5xl（y2wb/s,B正确;根据法拉第电磁感应定律可知，当a.b

间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为E=〃篝=2.5V,且恒

定,C错;在。、人间接一个理想电流表时相当于。、〃间接通而形成回路，回路总电阻即为

线圈的总电阻,故感应电流大小/=，=0.25A,D正确。

10.用一根横截面积为S、电阻率为p的硬质导线做成一个半径为一的圆环,ab为圆环的

一条直径。如图所示，在ab的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直于圆环所在平面，方向如

图所示，磁感应强度大小随时间的变化率詈=%（后＜0）。则（）

A.圆环中产生逆时针方向的感应电流

B.圆环具有扩张的趋势

c.圆环中感应电流的大小为|等I

2

D.图中a、b两点间的电势差大小为Uab=^kr\

ggBD

触眼由题意可知磁感应强度均匀减小,穿过闭合线圈的磁通量减小，根据楞次定律可以

判断，圆环中产生顺时针方向的感应电流,圆环具有扩张的趋势，故A错误,B正确;圆环中

产生的感应电动势为5=箸=都=曰何2叶圆环的电阻为/?%=§，所以圆环中感应

电流的大小为1=*=吃,攵C错误;图中a、/?两点间的电势差”/>=埋=611%2|,故口

正确。

11.法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分

别与圆盘的边缘和铜轴接触，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（）

A.若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定

B.若从上往下看，圆盘顺时针转动，则圆盘中心电势比边缘高

C.若从上往下看，圆盘顺时针转动,则电阻R中电流沿a到b的方向流动

D.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化

答案：|ABC

解析：|铜盘转动产生的感应电动势为£=济（0赤、/、。不变乃不变，电流大小恒定不变,A

正确;回路中电流方向不变,若从上往下看，圆盘顺时针转动，由右手定则知，电阻R中电流

沿a到。的方向流动，故C正确;因电阻R中电流沿a到人的方向流动，则有圆盘中心电

势比边缘高，故B正确;若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向不变，大小

变化，故D错误。

12.如图所示,边长为/、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域,其磁感

应强度B随时间t的变化关系为8=6（常量攵>0）。回路中滑动变阻器R的最大阻值为

R）,滑片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R产Ro、&=?。闭合开关S,电压表的示数为

U,不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势，则（）

AJ?2两端的电压为£

B.电容器的a极板带正电

C.滑动变阻器R的热功率为电阻&的5倍

D.正方形导线框中的感应电动势为kl2

唇粟AC

|解析：|由法拉第电磁感应定律E=〃*喏S有E=knr,D错误;因%>0,由楞次定律知线框

内感应电流沿逆时针方向，故电容器b极板带正电,B错误;由题图知外电路结构为&与

R的右半部并联，再与R的左半部、R相串联，故&两端电压S=―前、户U=2,A正确;

岛+3+三？7

设R2消耗的功率为P=/U2,则R消耗的功率P'=2L2U2+IU2=5P,故C正确。

三'非选择题（本题共6小题，共60分）

13.（6分）在研究电磁感应现象的实验中,所需的实验器材如图所示。现已用导线连接了

部分实验电路。

（1）请画实线作为导线从箭头1和2处连接其余部分电路。

（2）实验时，将线圈小插入线圈上中，闭合开关的瞬间，观察到电流计的指针发生偏转，这

个现象揭示的规律是。

（3）某同学设想使线圈A中电流逆时针（俯视）流动，线圈小中电流顺时针（俯视）流动，可行

的实验操作是。

A.抽出线圈L,

B.插入软铁棒

C.使变阻器滑片P左移

D.断开开关

客幕⑴如图所示。

软铁棒

（2）穿过闭合电路中的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流

（3）BC

|解析：|本题主要考查电磁感应现象实验操作和现象分析，意在提高学生的科学探究能力。

（1）将箭头1、线圈L、箭头2依次连接起来组成闭合回路。线圈七与检流计连接起来

组成闭合回路。（2）闭合开关的瞬间，流过线圈L的电流瞬间增大,产生的磁感应强度增

大，穿过线圈乙2的磁通量增大，线圈乙2中产生感应电动势，有感应电流流过电流计;该实验

表明穿过闭合电路中的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。（3）要使两线圈

中的电流方向相反，只需使线圈L产生的磁通量逐渐增大，可行的方法有插入软铁棒或

增大线圈L中的电流（即使变阻器滑片P左移），选项B、C正确。

14.（8分）右图是研究通电自感实验的电路图,Ai、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关

调节滑动变阻器R的滑片，使两个灯泡的亮度相同，调节滑动变阻器4的滑片，使它们都

正常发光,然后断开开关So重新闭合开关S,则闭合瞬间,Ai变亮,A2变

亮（选填“立刻”或“逐渐”）;稳定后，和R两端的电势差________,Ai和A2两端的电势差_

（选填“相同”或“不相同”）。

gg逐渐立刻相同相同

|解析：|根据题设条件可知，闭合开关调节滑动变阻器R的滑片，使两个灯泡的亮度相同，说

明此时滑动变阻器R接入电路的阻值与线圈L的电阻一样大，断开开关再重新闭合开关

的瞬间，根据自感原理可判断,A2立刻变亮，而Ai逐渐变亮;稳定后，自感现象消失,根据题

设条件可判断，线圈L和R两端的电势差一定相同,Ai和A2两端的电势差也相同。

15.（8分）如图所示，匀强磁场的磁感应强度8=0.5To一个匝数〃=50的矩形线圈边长

/«/；=0.2m,//7c=0.1m,以角速度①二314rad/s绕〃〃边所在直线匀速转动。求：

B

(1)图示位置时的瞬时感应电动势；

(2)由图示位置转过90°这段时间内的平均感应电动势。

|答案：|⑴157V(2)100V

阿正(1)在图示位置的瞬时感应电动势由公式5=〃引v得

E=50x0,5x0,2x0.1x314V=157Vo

(2)这段时间内的平均感应电动势由公式丘=〃箸得

05x02X01

g=50xTCV=100Vo

2

314

16.(10分)如图所示,边长为I的正方形金属框,质量为加,电阻为R,用细线把它悬挂于一

个有界的匀强磁场边缘,金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间变

化规律为B=W>0)o已知细线所能承受的最大拉力为2mg,求从0时刻开始，经过多长

时间细线会被拉断。

.2tngR

k2i3

阿福由题意知竽“

---------At

根据法拉第电磁感应定律知E嘿S=k?①

当绳刚要断开时,/叫=/安=8〃②

kl2

/=-=

R2R

B=kt④

联立②③④解得占愣。

k2l3

17.(12分)如图甲所示，一个匝数«=100的圆形导体线圈，面积5i=0.4n?,电阻r=\Q。

在线圈中存在面积52=0.3n?的垂直于线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度8随

时间/变化的关系如图乙所示。有一个R=2Q的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的

圆形线圈相连接，求:

(1)"两点间的电势差Uab；

(2)在0~4s时间内通过电阻R的电荷量；

(3)在0~4s时间内电阻R上产生的热量。

|答案：|(1)-3V(2)6C(3)18J

|解析：|(1)由法拉第电磁感应定律可得E=〃喑

解得E=4.5V

电流1--1.5A

r+R

Uab=-IR=-3Vo

⑵通过电阻R的电荷量q=IAt=6C。

(3)由焦耳定律可得Q=「Rf,得Q=18J。

18.(16分)如图甲所示,MN、PQ是间距/为0.5m的足够长的平行导轨,NQLMN,导轨的

电阻均不计。导轨平面与水平面间的夹角。为37°,NQ间连接有一个R为4Q的电阻。

有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上，磁感应强度瓦为1To将一根质量加为0.05

kg的金属棒仍紧靠N。放置在导轨上，且与导轨接触良好。现由静止释放金属棒，当金

属棒滑行至cd处时达到稳定速度，已知在此过程中通过金属棒截面的电荷量夕为0.2C,

且金属棒的加速度。与速度v的关系如图乙所示，设金属棒沿导轨向下运动过程中始终

(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数〃；

⑵cd离NQ的距离x;

(3)金属棒滑行至cd处的过程中，电阻R上产生的热量。

答案：|(1)。5

(2)2m

(3)0.08J

解析：|⑴当E)时,a=2m/s2

mgs\x\0-/.imgcos6=ma,解得〃=0.5。

(2)由题图可知vmax=2m/s时，金属棒速度稳定，当金属棒达到稳定速度时，有安培力

F=BoIl

E=Bo/Vmax

mgsinO=F+fimgcosO

解得r=lQ

TAA0A'①BQIX

q1=[Nt=-A£-(-R+-r-)N=-R-+r=-R-+-r

解得x=2mo

(3)根据动能定理有

mgh-/nmgxcos31°-WF=1mv2-0

解得WF=Q,^=OAJ

则电阻R上产生的热量QR胃。M.=0.08Jo

第三章交变电流

（时间:90分钟满分:100分）

一、单项选择题（本题共8小题,每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有

一项是符合题目要求的）

1.如图所示/甲、L乙是规格相同的灯泡。接线柱。、人接电压为U的直流电源时，无论电

源的正极与哪一个接线柱相连［甲灯均能正常发光/乙灯都完全不亮。当。、匕接电压的

有效值为U的交流电源时/甲灯发出微弱的光/乙灯能正常发光。则下列判断正确的是

（）

■^0-E—

＜（abo

4与L单灯串联的元件x是电容器，与L乙灯串联的元件y是电感线圈

A与L甲灯串联的元件光是电感线圈，与L乙灯串联的元件y是电容器

C.与LW灯串联的元件x是二极管，与L乙灯串联的元件y是电容器

D与£,单灯串联的元件x是电感线圈，与LJ丁串联的元件y是二极管

|解析：|由于接直流电源时，对换电源正、负极,对电路无影响，故电路中没有二极管,C、D

错误。再根据电路中接直流电源和交流电源时灯泡的发光情况，可知x是电感线圈是

电容器,A错误,8正确。

2.关于变压器，下列说法正确的是（）

A.变压器是根据电磁感应的原理制成的

A变压器的原线圈匝数一定比副线圈的多

C.变压器只能改变直流的电压

。.在远距离高压输电时，升压变压器的原线圈匝数应多于副线圈匝数

g§4

|解析：|变压器原线圈中输入的交流电流产生的交变的磁场在副线圈中产生感应的电流，即

变压器是利用电磁感应原理工作的，它用来改变交流的电压，故A正确,C错误;降压变压

器的原线圈匝数一定比副线圈的多，升压变压器中副线圈匝数多，故8、D错误。

3.阻值R=10Q的电阻与交流电源连接，通过电阻R的正弦式交变电流i随时间t变化的

情况如图所示。则（）

A.通过R的电流有效值是0.6aA

B.R两端的电压有效值是6V

C.此交变电流的周期是2s

D此交变电流的频率是100"z

解析：|从题图可以看出，交变电流中电流最大值为0.6aA,通过R电流的有效值是

［二嘤A：。6A,所以R两端电压的有效值为6%此交变电流的周期是2x10%,交变电流的

V2

频率是仁"=50Hz,故8正确4、C、O错误。

4.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为e=220&si〃100^1（V）o关于这

个交变电流，下列说法正确的是（）

4交变电流的频率为100Hz

A电动势的有效值为220V

Ct=0时，穿过线圈的磁通量为零

Dt=0时，线圈平面与中性面垂直

答案也

|解析：|该交变电流的频率为f=^=噗Hz=50Hz,故A项错误;电动势的有效值为

里上V=220V,故8项正确;t=0时，瞬时电动势为零，所以线圈平面与磁场垂直，穿过线圈的

V2

磁通量最大,此时线圈平面处在中性面上，故C、。错误。

5.如图所示,有一矩形线圈abed,已知ab边长为h,be边长为L,在磁感应强度为B的匀强

磁场中绕00,轴以角速度3从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为

()

A.0.5Bhl23si〃stA0.5Bhl2coe0so)t

C.Blihcoi,mcotDBhbcocoscot

答案：D

解析：|公式e=E„,,vmcot只适用于线圈平面位于中性面时开始计时的情况,若t=0时线圈不

在中性面，上式就不适用了。题中所给初始时刻线圈平面与磁感线平行，即与中性面垂直,

此时e=E,"Si〃(o)t+=E“£os3t=Bhl28cos故应选Do

6.右图为一理想变压器工作电路图，今欲使变压器的输入功率增大到原来的2倍,在其他

条件不变的情况下，可行的办法是()

A.原线圈的匝数ni增加到原来的2倍

B.副线圈的匝数皿增加到原来的2倍

C负载电阻的阻值R变为原来的2倍

Dm和R都变为原来的2倍

答案：|。

解析：|原线圈匝数增加使得副线圈电压减小,输出功率减小，输入功率也减小，故A错误;副

线圈匝数增加到2倍，副线圈电压增大到2倍，根据P=\，故输出功率增大到原来的4倍，

故B错误;负载电阻增大，而电压不变,所以输出功率和输入功率都减小，故C错误;副线圈

匝数和负载电阻都变为原来的2倍，副线圈电压增大到2倍，根据P=《输出功率增大到

原来的2倍，故。正确。

7.如图所示,实验室一台手摇交流发电机，内阻r=LO0外接R=9.0O的电阻。闭合开关

S,当发电机转子以某一转速匀速转动时产生的电动势e=10V25/»107rt的,则()

,R

4该交变电流的周期为5s

A该电动势的有效值为10V2V

C外接电阻R所消耗的电功率为10W

D电路中理想交流电流表A的示数为1.0A

ggo

|解析：|因e=10&si〃107rt(V),故conOTmWy/rW^O.Zs,选项A错误;E,”=10V^V,故其有效值

E?f=10匕选项B错误;交流电表的示数及功率的计算均要用有效值，因此电路中理想电

流表A的示数I=2=1.OA,选项。正确;外接电阻R所消耗的电功率为

R+r

P=FR=1.()2X9牝9W,选项C错误。

8.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图甲所示。已知发电机

线圈内阻为5.0。，外接一只电阻为95.0。的灯泡，如图乙所示，则()

A.电压表V的示数为220V

A电路中的电流方向每秒钟改变50次

C.灯泡实际消耗的功率为484W

D发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J

答案：|。

臃捌电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由题图知电动势的最大值E,”=220&V,有效

值E=220V,灯泡两端电压U=—=209V,A错;由题图甲知T=0.02s,一个周期内电流方向变

R+r

[[2onq2

化两次，可知1s内电流方向变化100次方错;灯泡的实际功率P=j=W-W=459.8W,C

R95

错;电流的有效值I=3=2.2A,发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为

R+r

2

Qr=l2rt=2.2x5x1J=24.2J,D对。

二、多项选择题（本题共4小题,每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多

项符合题目要求,全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

9.先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电,第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律

变化,如图甲所示;第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙图中的Uo、T

所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是（）

乙

A.第一次，灯泡两端的电压有效值是争"

A第二次，灯泡两端的电压有效值是当

C.第一、二次,灯泡的电功率之比是2：9

D第一、二次,灯泡的电功率之比是1:5

答案:AQ

解析：|题图甲电源的电压有效值U=辿Uo,选项A正确。由题图乙知《1=竺叱.工+鱼.

；,U'=guo,选项B错误。P=3则两次功率之比5=今=蚂=3选项C错误正确。

2NZK.1U—UQ5

此题主要考查交变电流有效值的计算，意在提高学生的理解和分析能力，提高学生的科学

思维。

10.为保证用户电压稳定在220%变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图，保持

输入电压U1不变,当滑片P上下移动时可改变输出电压。某次检测得到用户电压U2随

时间t变化的曲线如图乙所示，以下说法正确的是（）

A.U2=380si〃100^1(V)

Au2=190&si〃100^1(V)

C.为使用户电压稳定在220匕应将P适当下移

D为使用户电压稳定在220%应将「适当上移

|答案也。

|解析：|由于用户电压U2随时间t变化的曲线周期为0.02s,所以U2=190VIs%100m(V),故A

错误,6正确;为使用户电压稳定在220V,应减小变压器原线圈匝数，应将P适当上移，故C

错误，。正确。

11.某电站用交流电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R。现若用变压器将电

压升高到220Hz送电，下列说法正确的是()

A因1=*所以输电线上的电流增为原来的20倍

B.因片,所以输电线上的电流减为原来的高

C因P=［所以输电线上损失的功率增为原来的400倍

K

D若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的媒

答案也。

解堀选项A中,1是输电线中的电流,R是输电线的电阻，但是U不是输电线上损失的电

压，而是总的输送电压(是输电线和负载上电压之和)，所以不能用1=苫计算输电线中的电

流，在运用欧姆定律时,1、R、U应该对应于同一部分导体。因为输送的功率一定，由1书

可知，当输送的电压增为原来的20倍时，电流减为原来的高，所以选项B正确。选项C

中,R是输电线的电阻，而U是输送的总电压,R与U不对应，所