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文档简介
…………○…………内…………○…………装…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………第=page22页,总=sectionpages22页第=page11页,总=sectionpages11页2025年人教A新版选择性必修2物理下册阶段测试试卷含答案考试试卷考试范围:全部知识点;考试时间:120分钟学校:______姓名:______班级:______考号:______总分栏题号一二三四五六总分得分评卷人得分一、选择题(共8题,共16分)1、利用如图所示的实验装置可以测量磁感应强度B的大小。用绝缘轻质丝线把底部长为L、电阻为R、质量为m的“U”形线框固定在力敏传感器的挂钩上,并用轻质导线连接线框与电源,导线的电阻忽略不计。当有拉力F作用于力敏传感器的挂钩上时,拉力显示器可以直接显示力敏传感器所受的拉力。当线框接入恒定电压为E1时,拉力显示器的示数为F1;接入恒定电压为E2时(电流方向与电压为E1时相同),拉力显示器的示数为F2.已知F1>F2,则磁感应强度B的大小为()
A.B=B.B=C.B=D.B=2、关于涡流;下列说法中错误是()
A.真空冶炼炉是利用通电导线的发热来熔化金属的装置B.家用电磁炉锅体中的涡流是由交变磁场产生的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减小涡流3、如图所示,a为不带电的物块,b为带负电的物块,b的上下表面都涂有绝缘层。a、b叠放于粗糙的水平地面上,地面上方有方向水平向里的匀强磁场。现用水平恒力F拉b物块,在a、b一起无相对滑动地沿地面向左加速运动的过程中()
A.a对b的压力变大B.a对b的摩擦力变大C.b对地面的压力变大D.b与地面间的摩擦力变大4、在现代研究受控热核反应的实验中,需要把的高温等离子体限制在一定空间区域内;这样的高温下几乎所有作为容器的固体材料都将熔化,磁约束就成了重要的技术。如图所示,科学家设计了一种中间弱两端强的磁场,该磁场由两侧通有等大同向电流的线圈产生。假定一带正电的粒子(不计重力)从左端附近以斜向纸内的速度进入该磁场,其运动轨迹为图示的螺旋线(未全部画出)。此后,该粒子将被约束在左右两端之间来回运动,就像光在两个镜子之间来回“反射”一样,不能逃脱。这种磁场被形象地称为磁瓶,磁场区域的两端被称为磁镜。
根据上述信息并结合已有的知识,可以推断该粒子()A.从左端到右端的运动过程中,沿磁瓶轴线方向的速度分量逐渐变小B.从靠近磁镜处返回时,在垂直于磁瓶轴线平面内的速度分量为最大值C.从左端到右端的运动过程中,其动能先增大后减小D.从左端到右端的运动过程中,其运动轨迹的螺距先变小后变大5、回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频电源的两极相连接的两个形金属盒,两盒间的狭缝中有周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中;如图所示。则下列说法中正确的是()
A.粒子从形盒射出时的动能与加速电场的电压有关B.增大磁场的磁感应强度,可增大带电粒子射出时的动能C.加速电场的变化周期与粒子速度大小有关D.用同一回旋加速器可以同时加速质子()和粒子()6、如图所示,是两只理想二极管(正向电阻为零,反向电阻无穷大),电阻当A、两端接正弦交流电时,则A、之间电流的有效值为()
A.B.C.D.7、如图所示,边长为L、匝数为N,电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′转动,轴OO′垂直于磁感线,在线圈外接一含有理想变压器的电路,变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2,保持线圈以恒定角速度ω转动;下列判断正确的是()
A.在图示位置时线框中磁通量为零,感应电动势也为零B.当可变电阻R的滑片P向上滑动时,电压表V2的示数变大C.电压表V2示数D.若可变电阻接入的阻值为R0,则在矩形线圈转一周的过程中,可变电阻产生的焦耳热为8、如图为理想变压器原线圈所接交流电压的波形,原、副线圈匝数比n1:n2=10:1;串联在原线圈电路中电流表的示数为1A,下列说法错误的是()
A.变压器输出端所接电压表的示数为20VB.变压器的输出功率为200WC.变压器输出端的交流电的频率为50HzD.穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为Wb/s评卷人得分二、多选题(共8题,共16分)9、近年来,无线充电技术得到了广泛应用。图甲为正在进行无线充电的电子产品,图乙为某种无经充电器的简化原理图。由于发射线圈与接收线圈处于两个分离的装置中,穿过接收线圈的磁通量少于发射圈的磁通量。已知发射线圈与接收线圈的匝数分别为1210匝和55匝,当发射线圈接入交流电源时,接收线圈输出电压为忽略其它损耗;下列说法正确的是()
A.发射线圈与接收线圈的电流之比为B.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为C.穿过接收线圈的磁通量变化率是穿过发射线圈的D.只要发射线圈接入电压为接收线圈输出电压均为10、图甲为某种车辆智能道闸系统的简化原理图:预埋在地面下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡电路;当车辆靠近地感线圈时,线圈自感系数变大,使得振荡电流频率发生变化,检测器将该信号发送至车牌识别器,从而向闸机发送起杆或落杆指令。某段时间振荡电路中的电路如图乙,则下列有关说法正确的是()
A.t1时刻电容器间的电场强度为最小值B.t1~t2时间内,电容器处于充电过程C.汽车靠近线圈时,振荡电流频率变小D.从图乙波形可判断汽车正靠近地感线圈11、如图所示,MN是磁感应强度为B的匀强磁场的边界。一质量为m、电荷量为q的粒子在纸面内从O点射入磁场。若粒子速度为v0,最远能落在边界上的A点。下列说法正确的有。
A.若粒子落在A点的左侧,其速度一定小于v0B.若粒子落在A点的右侧,其速度一定大于v0C.若粒子落在A点左右两侧d的范围内,其速度不可能小于D.若粒子落在A点左右两侧d的范围内,其速度不可能大于12、矩形ABCD区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,AB=2d,E为AB中点。从E点沿垂直AB方向射入粒子a,粒子a经磁场偏转后从D点出磁场,若仍从E点沿垂直AB方向射入粒子b,粒子经磁场偏转后从B点出磁场,已知a、b粒子的质量相等;电荷量相等,不计粒子的重力,则()
A.a、b粒子均带正电B.a、b粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为4:1C.a、b粒子在磁场中运动的速度大小之比为2:1D.a、b粒子在磁场中运动的时间之比为1:313、如图所示,一个宽度为L的有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里.用粗细均匀的导线制成一边长也为L的正方形闭合线框,现将闭合线框从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域,(取逆时针方向的电流为电流的正方向).如图中能正确反映该过程ab两点电势差和流过线框的电流随时间变化的图象是()
A.B.C.D.14、如图所示,两光滑平行长直导轨水平放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场与导轨所在平面垂直。已知金属棒MN能沿导轨自由滑动,导轨一端跨接一个定值电阻R,金属棒与导轨电阻不计。金属棒在恒力F作用下从静止开始沿导轨向右运动,在以后过程中,金属棒速度v、加速度a、感应电动势E以及通过电阻R的电荷量q随时间t变化的关系表示正确的是()
A.B.C.D.15、用相同粗细同种材料制成的两个单匝正方形线圈a、b,在同一匀强磁场中匀速转动,穿过它们的磁通量随时间变化的图线如图所示。已知两线圈产生的感应电动势相同,其中穿过a线圈的磁通量的最大值为则()
A.时刻,a线圈中的感应电流最大B.穿过b线圈的磁通量的最大值为C.a线圈的电阻是b线圈的电阻的2倍D.两线圈分别转动一周,a线圈产生的热量是b线圈产生的热量的倍16、如图所示,电阻为r的矩形线圈面积为S,在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动.匀强磁场的磁感应强度为B,t=0时刻线圈平面与磁场垂直;各电表均为理想交流电表,则()
A.滑片P下滑时,电压表的读数变大B.图示位置线圈中的感应电动势最大C.线圈从图示位置转过180°的过程中,电阻R上产生的焦耳热为D.1s内流过R的电流方向改变次评卷人得分三、填空题(共9题,共18分)17、如图所示,两根相距为L的竖直平行金属导轨位于匀强磁场中,磁感应强度为B,导轨电阻不计,另两根与光滑轨道接触的金属杆质量均为m,电阻均为R,若要使cd杆恰好平衡,且静止不动,则ab杆运动速度大小是___________,需对ab杆施加的外力大小为___________。
18、感应电动势。
在_________现象中产生的电动势叫作感应电动势,产生感应电动势的那部分导体相当于_____________19、特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550kV的超高压向B处输电,输电线上损耗的电功率为∆P,到达B处时电压下降了∆U。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下,改用1100kV特高压输电,输电线上损耗的电功率变为∆P′,到达B处时电压下降了∆U′。不考虑其他因素的影响,∆P′=______,∆U′=______(∆P和∆U已知)20、如图在x轴的上方(y≥0)存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.在原点O有一个离子源向x轴上方的各个方向发射出质量为m、电量为q的正离子,速率都为v,对那些在xy平面内运动的离子,在磁场中可能到达的最大x=______,最大y=______.
21、汽车中的电磁辅助减震系统可等效简化为如图所示(俯视)的装置,减震线圈处于辐射状的水平磁场中。若某时刻测得线圈内有逆时针方向且正在增大的感应电流,则图中线圈此时在竖直方向做________运动。已知线圈质量为周长为电阻为线圈所处磁场的磁感应强度大小为以竖直向下为正方向,当线圈的加速度大小为时其速度________(重力加速度g取)
22、如图所示,水平放置的U形金属框架,框架上放置一质量为m、电阻为R的金属杆,它可以在框架上无摩擦地滑动,框架两边相距l,匀强磁场的磁感应强度为B,方向竖直向下.当杆受到水平向右恒力F后开始向右滑动,则杆从静止开始向右滑动,启动时的加速度大小______,杆可以达到的最大速度_______,杆达到最大速度时电路中每秒放出的热量__________.
23、如图所示,质量为m、电阻为R、边长为l的正方形闭合单匝导线框,从距离有水平边界的匀强磁场上方某一高度h处由静止开始自由下落,磁感应强度为B,线框下落过程中其底边始终保持水平,线框平面保持与磁场方向垂直.为使该线框在进入磁场过程中做匀速运动,则它开始下落的高度______.在线框全部进入磁场的过程中,通过导线截面的电荷量________.
24、两条平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中,B的方向垂直导轨平面。两导轨间距为L,左端接一电阻R,其余电阻不计。长为2L的导体棒ab如图所示放置,开始时ab棒不导轨垂直,在ab棒绕a点紧贴导轨以角速度顺时针旋转90°的过程中,通过电阻R的电流方向为_________(填“由上到下”或者“由下到上”);电动势的最大值为_________;通过电阻R的电荷量是_________。
25、理想变压器的原、副线圈匝数比n1:n2=1:10,副线圈与阻值R=20的电阻相连。原线圈接在以速度v40m/s向右匀速运动的金属棒两端,金属棒的电阻可忽略不计,棒所切割磁场的边界变化规律为y副线圈输出交流电的频率为_________;匀强磁场的磁感应强度B=0.25T,则交流电压表的示数为_________;电阻R上消耗的电功率为_________。
评卷人得分四、作图题(共4题,共16分)26、在图中画出或说明图中所示情形下通电导线I所受磁场力的方向。
27、要在居民楼的楼道安装一个插座和一个电灯;电灯由光敏开关和声敏开关控制,光敏开关在天黑时自动闭合,天亮时自动断开;声敏开关在有声音时自动闭合,无声音时自动断开。在下图中连线,要求夜间且有声音时电灯自动亮,插座随时可用。
28、在“探究楞次定律”的实验中;某同学记录了实验过程的三个情境图,其中有两个记录不全,请将其补充完整。
29、如图所示:当条形磁铁向右靠近通电圆环时,圆环向右偏离,试在图中标出圆环中的电流方向___________.评卷人得分五、实验题(共3题,共27分)30、温度传感器的核心部分是一个热敏电阻。某课外活动小组的同学在学习了伏安法测电阻之后;利用所学知识来测量由某种金属制成的热敏电阻的阻值。可供选择的实验器材如下:
A.直流电源,电动势内阻不计;
B.毫安表量程为600mA,内阻约为
C.毫安表量程为10mA,内阻
D.定值电阻
E.滑动变阻器
F.被测热敏电阻开关;导线若干。
(1)实验要求能够在范围内,比较准确地对热敏电阻的阻值进行测量,请在图甲的方框中设计实验电路________。
(2)某次测量中,闭合开关S,记下毫安表的示数和毫安表的示数则计算热敏电阻阻值的表达式为______(用题给的物理量符号表示)。
(3)该小组的同学利用图甲电路,按照正确的实验操作步骤,作出的图象如图乙所示,该小组的同学通过查阅资料得知该热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图丙所示。将该热敏电阻接入如图丁所示电路,电路中电源电压恒为9V,内阻不计,理想电流表示数为定值电阻则由以上信息可求出定值电阻的阻值为______此时该金属热敏电阻的温度为______31、用如图甲所示的装置探究“影响感应电流的因素”;螺线管与灵敏电流计构成闭合电路,条形磁铁N极朝下。请回答下列问题:
(1)要使灵敏电流计指针发生偏转,即有感应电流产生,小明进行了下列四种操作,其中可行的是_____。
A.螺线管不动;磁铁放在螺线管中不动。
B.螺线管不动;磁铁匀速插入或拔出螺线管。
C.螺线管不动;磁铁加速插入或拔出螺线管。
D.螺线管和磁铁一起向上匀速运动。
(2)在(1)的研究中,小明发现灵敏电流计指针偏转方向会有不同,也就是感应电流方向不同,根据(1)中的操作,则感应电流方向与下列哪些因素有关____。
A.磁铁的磁场方向B.磁铁的磁性强弱。
C.磁铁运动的加速度大小D.磁铁运动的速度大小。
(3)小明又将实验装置改造,如图乙所示,螺线管A经过滑动变阻器与开关、电池相连构成直流电路;螺线管B与灵敏电流计构成闭合电路。螺线管B套在螺线管A的外面。为了探究影响感应电流大小和方向的因素,闭合开关后,以不同的速度移动滑动变阻器的滑片,观察指针摆动情况;由此实验可以得出恰当的结论是____。
A.滑片移动的速度大小影响指针摆动幅度的大小。
B.滑片移动的速度大小影响指针摆动的方向。
C.滑片移动的方向影响指针摆动幅度的大小。
D.滑片移动的方向影响指针摆动的方向32、在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系的实验中:
(1)下列器材在本实验中不需使用的是()
A.可拆变压器(两个线圈已知匝数)B.条形磁铁。
C.滑动变阻器D.学生电源。
(2)实验中,原线圈所接的电源应是()
A.学生电源低压直流输出B.学生电源低压交流输出。
(3)实验中,使用的电压表应该是():
A.交流电压表B.直流电压表。
(4)变压器的工作原理是()
A.电磁感应定律B.欧姆定律。
(5)变压器线圈两端的电压与匝数的关系应该是()
A.原、副线圈两端电压与两线圈的匝数的关系是
B.原、副线圈两端电压与两线圈的匝数的关系是评卷人得分六、解答题(共4题,共8分)33、某装置用磁场控制带电粒子的运动;工作原理如图所示.装置的长为L,上下两个相同的矩形区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小均为B;方向与纸面垂直且相反,两磁场的间距为d.装置右端有一收集板,M、N、P为板上的三点,M位于轴线OO′上,N、P分别位于下方磁场的上、下边界上.在纸面内,质量为m、电荷量为-q的粒子以某一速度从装置左端的中点射入,方向与轴线成30°角,经过上方的磁场区域一次,恰好到达P点.改变粒子入射速度的大小,可以控制粒子到达收集板上的位置.不计粒子的重力.
(1)求磁场区域的宽度h;
(2)欲使粒子到达收集板的位置从P点移到N点;求粒子入射速度的最小变化量Δv;
(3)欲使粒子到达M点,求粒子入射速度大小的可能值.34、如图所示,在直角三角形abc区域内,有垂直纸面向里的磁场,磁感应强度为B,三角形bc边长为L,∠b=37°。在bc边中点P有速率不同的带负电的粒子沿垂直于bc方向垂直进入磁场,粒子的质量为m,带电荷量为-q(粒子的重力不计)。求:
(1)从ac边射出的粒子的速度范围;
(2)ac边上有粒子射出的线段长度;
(3)从ac边射出的粒子在磁场中运动的最长时间。(sin37°=0.6;cos37°=0.8)
35、电磁场;是一种特殊的物质。
(1)电场具有能量。如图所示,原子核始终静止不动,α粒子先、后通过A、B两点,设α粒子的质量为m、电荷量为q,其通过A、B两点的速度大小分别为vA和vB,求α粒子从A点运动到B点的过程中电势能的变化量ΔEp。
(2)变化的磁场会在空间中激发感生电场。如图所示,空间中有圆心在O点、垂直纸面向里、磁感应强度为B的圆形匀强磁场,当空间中各点的磁感应强度随时间均匀增加时,请根据法拉第电磁感应定律、电动势的定义等,证明磁场内,距离磁场中心O点为r处的感生电场的电场强度E与r成正比。(提示:电荷量为q的电荷所受感生电场力F=qE)
(3)电磁场不仅具有能量,还具有动量。如图所示,两极板相距为L的平行板电容器,处在磁感应强度为B的匀强磁场中。磁场方向垂直纸面向里。将一长度为L的导体棒ab垂直放在充好电的电容器两极板之间(其中上极板带正电),并与导体板良好接触。上述导体棒ab、平行板电容器以及极板间的电磁场(即匀强磁场、电容器所激发的电场)组成一个孤立系统,不计一切摩擦。求当电容器通过导体棒ab释放电荷量为q的过程中,该系统中电磁场动量变化量的大小Δp和方向。
36、如图甲所示,宽度为L的足够长光滑金属导轨水平固定在匀强磁场中,磁场范围足够大,磁感强度大小为B,方向垂直于导轨平面向上。现有一根质量为m、电阻为R的金属棒MN放置在金属导轨上,长度与金属导轨宽度相等,金属棒MN在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好;不计导轨电阻。
(1)若金属棒MN以水平速度v向右匀速运动,请根据法拉第电磁感应定律推导金属棒MN产生的感应电动势E=BLv。
(2)若金属棒MN在水平向右的恒力F作用下由静止开始运动,请从速度、加速度两个角度分析金属棒MN的运动情况。
(3)若t=0时金属棒MN有水平向右的初速度v0,此时施加一水平外力F(开始时F方向向右),使金属棒MN做加速度大小为a的匀减速直线运动;直到速度减为零。
a、请推导金属棒MN减速过程中外力F(以初速度方向为正方向)随时间t变化的关系式,并在图乙中画出F‒t的示意图。
b、请说明根据F‒t图像,如何求金属棒MN速度从v0减为零的过程中外力F的冲量I。
参考答案一、选择题(共8题,共16分)1、A【分析】【详解】
当线框接入恒定电压为E1时,拉力显示器的示数为F1,则F1=mg+BL
接入恒定电压为E2时(电流方向与电压为E1时相同),拉力显示器的示数为F2,则F2=mg+BL
联立解得
故选A。2、A【分析】【详解】
A.真空冶炼路炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的;炉内放入被冶炼的金属,线圈内通入高频交变电流,这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化,故A错误;
B.电磁炉利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场;当含铁质锅具放置炉面时,铁磁性锅体被磁化,锅具即切割交变磁感线而在锅具底部产生交变的涡流,恒定磁场不会产生涡流,故B项正确;
C.根据楞次定律;阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动,当金属板从磁场中穿过时,金属板板内感应出的涡流会对金属板的运动产生阻碍作用,故C项正确;
D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块的铁芯;以减小涡流,故D项正确。
本题选不正确的,故选A。3、B【分析】【分析】
【详解】
A.a对b的压力大小等于a的重力大小;保持不变,A错误;
BCD.a、b物体当成一个整体受到竖直向下的重力;地面竖直向上的支持力、竖直向上的洛伦兹力、水平向右的拉力以及水平向右的摩擦力。
水平方向
竖直方向
洛伦兹力随着速度的增大而增大,则地面的支持力减小,则b对地面的压力减小,地面对b的摩擦力减小,则整体的加速度增大,a物体的加速度由b对a的静摩擦力提供,则b对a的静摩擦力增大,a对b的摩擦力也增大;CD错误,B正确。
故选B。4、B【分析】【详解】
A.从左端到右端的运动过程中;由于粒子只受洛伦兹力,故粒子的速度大小不变。由于粒子在两段之间来回运动,故沿磁瓶轴线方向的速度分量先变大后变小。故A错误;
B.从靠近磁镜处返回时;在垂直于磁瓶轴线平面内时,粒子的速度与轴线垂直,故沿磁瓶轴线方向的速度分量为零,又粒子的速度的大小不变,故此时垂直磁瓶轴线方向的速度分量最大。故B正确;
C.从左端到右端的运动过程中;粒子只受洛伦兹力作用,洛伦兹力对粒子不做功,故其动能不变。故C错误;
D.粒子做圆周运动的周期为
由于从左端到右端的运动过程中,磁感应强度先减小后增大,所以粒子的运动周期先增大后减小。根据题意可知,粒子运动轨迹的螺距为
由于平行于轴线的速度先增大后减小;所以运动轨迹的螺距先变大后变小。故D错误。
故选B。
【点睛】
根据题意理解粒子运动的规律。注意粒子运动的分解,运动的分解包含速度、受力等矢量的分解。5、B【分析】【详解】
AB.根据公式
故最大动能为
则粒子从形盒射出时的动能与加速电场的电压无关;增大磁场的磁感应强度;可增大带电粒子射出时的动能,选项A错误,B正确;
C.加速电场的变化周期等于粒子在磁场中运动的周期,即
与粒子速度大小无关;选项C错误;
D.根据
因质子()和粒子()在磁场中运动的周期不同,则用同一回旋加速器不可以同时加速质子()和粒子();选项D错误。
故选B。6、B【分析】【分析】
【详解】
当A接电源正极时,相当于导线,相当于断路,此时等效电路为并联然后和串联;总电阻为。
当A接电源负极时,相当于导线,相当于断路,此时等效电路为并联然后和串联;总电阻为。
故当A、B两端接正弦交流电时A、B之间的等效电阻是交流电压的有效值为由欧姆定律。
得电流有效值为故选项B正确,选项ACD错误。
故选B。7、C【分析】【详解】
A.在图示所示的位置;线框中磁通量为零,磁通量的变化率最大,感应电动势最大,A错误;
B.电压表V2的示数是由原线圈电压和匝数比决定,与滑动变阻器接入电路的阻值无关,电压表V2示数不变;B错误;
C.交流电压的最大值
电压表V1示数为有效值
根据
则
C正确;
D.矩形线圈转一周的时间
在矩形线圈转一周的过程中,可变电阻产生的焦耳热
D错误。
故选C。8、A【分析】【详解】
A.由乙图知输入电压的有效值
根据
变压器输出端所接电压表的示数为20V;A错误;
B.根据
副线圈的电流
副线圈消耗功率
即变压器的输出功率为200W;B正确;
C.由乙图知交流电的周期为0.02s,根据
解得
输出端的交流电的频率和输入端的频率相等50Hz;C正确;
D.根据
可得
所以穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为
D正确。
故选A。二、多选题(共8题,共16分)9、B:C【分析】【详解】
AC.发射线圈与接收线圈的电压之比等于其匝数之比,则有
带入数据可得
但因为漏磁,接收线圈的电压实际只达到了故可知发射线圈与接收线圈的电流之比为将不再是匝数的反比,即将不再是另,因为理论上接收线圈中的输出电压为而实际上只有因此可得穿过接收线圈的磁通量变化率是穿过发射线圈的故A错误,C正确;
B.发射线圈与接收线圈中磁通量变化的频率相同,则可得发射线圈与接收线圈中交变电流的频率为故B正确;
D.无线充电利用的是电磁感应;因此必须使用交变电压,若使用直流电,将不会产生变化的磁场,接收线圈中也就不会有电压产生,故D错误。
故选BC。10、A:B:C【分析】【详解】
A.时刻电流最大;线圈中磁场能最大,电容器中电场能最小,电容器间的电场强度为最小值,故A正确;
B.时间内;电流逐渐减小,线圈中磁场能减小,电容器中电场能增大,电容器处于充电过程,故B正确;
C.当车辆靠近地感线圈时,线圈自感系数变大,根据
可知周期变大;频率变小,故C正确;
D.从图乙波形可知周期越来越小;频率越来越大,汽车正远离地感线圈,故D错误。
故选ABC。11、B:C【分析】【详解】
A.当粒子垂直于MN入射时,经过MN时离O点最远,此时OA=2R0;若粒子的速度大于v0,则粒子的半径将变大,但是粒子如果速度方向与MN成一定角度入射,则仍可以到达A点左侧;选项A错误;
B.若粒子落在A点的右侧,则说明粒子运动的圆半径大于R0,则其速度一定大于v0;选项B正确;
C.当粒子从O点垂直MN入射,落在A点左侧相距为d的位置时,有
则
即
解得
则若粒子落在A点左右两侧d的范围内,其速度不可能小于选项C正确;
D.当粒子从O点垂直MN入射,落在A点右侧相距为d的位置时,有
则
即
解得
则若粒子大于v,但不是垂直MN入射,粒子同样可以落在A点左右两侧d的范围内;选项D错误;
故选BC。12、B:D【分析】【详解】
A.根据左手定则判断可知,a粒子带正电,b粒子带负电;A错误;
B.在磁场中;洛伦兹力提供向心力,粒子的运动轨迹如下图。
对a粒子,由几何知识可得
解得
由图可知b粒子在磁场中做圆周运动的半径为则a、b粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为4:1;B正确;
C.在磁场中,洛伦兹力提供向心力,根据可得
由于a、b粒子的质量相等,电荷量相等,则a、b粒子在磁场中运动的速度大小之比为4:1;C错误;
D.根据联立可得
可知,两粒子的运动周期相同,由几何关系知,a粒子运动的圆心角为b粒子运动的圆心角为根据可得,a、b粒子在磁场中运动的时间之比为1:3;D正确。
故选BD。13、B:D【分析】【详解】
设磁感应强度为B,线框运动速度为v,线框的总电阻值为R;线框进入磁场时,根据右手定则可知,感应电流的方向为逆时针,电势
且
线框出磁场时,根据楞次定律,感应电流的方向为顺时针,电流为负,大小仍然是
而电势关系为
且
故选BD。14、B:C:D【分析】【分析】
【详解】
AB.金属棒受到恒力作用开始做加速运动;运动以后由于切割磁感线导体棒受到安培力的作用,加速度大小满足。
随着速度的增大;加速度越来越小,最终将做匀速运动,A错误B正确;
C.电动势。
E随t变化的图线切线斜率越来越小,最后E为一定值;C正确;
D.通过电阻R的电荷量。
q跟导体棒的位移成正比;当导体棒做匀速运动时图线的切线斜率不变,D正确。
故选BCD。15、B:D【分析】【分析】
【详解】
A.时刻,穿过a线圈的磁通量最大;变化率为零,感应电流为零,A错误;
B.穿过线圈的磁通量的最大值角速度则线圈中感应电动势的最大值
得由题图知,且则
得B正确;
C.由中及可得则边长电阻C错误;
D.线圈转动一周产生的热量而电动势的有效值则
得D正确。
故选BD。16、A:C:D【分析】【详解】
P下滑时外阻变大,电流变小,内压变小,外压变大,则电压表的读数变大.则A正确;图示位置为中性面,电动势为0.故B错误;电动势最大值Em=BSω,则由图示位置转过180°电阻R上产生的焦耳热为.故C正确;1s所完成的周期数是每个周期电流方向改变2次,1s内流过R的电流方向改变次.故D正确;故选ACD.
点睛:对于交变电流,求解热量、电功和电功率用有效值,而求解电量要用平均值.明确在中性面感应电动势最小为0.三、填空题(共9题,共18分)17、略
【分析】【分析】
【详解】
[1]要使cd杆恰好平衡,且静止不动,cd杆应满足
由法拉第电磁感应定律及欧姆定律可得
联立解得ab杆运动速度大小为
[2]ab杆应以速度v匀速上升,由平衡条件可得
联立解得需对ab杆施加的外力大小为【解析】2mg18、略
【解析】①.电磁感应②.电源19、略
【分析】【分析】
【详解】
[1]输电线上损耗的功率
输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下
所以
[2]输电线上的电压降低
输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下
所以【解析】∆P∆U20、略
【分析】【分析】
【详解】
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律
可得:
沿-x轴方向射出的粒子圆心在y轴上;如图:
利用几何关系可知,所有粒子运动的圆心在以O为圆心,R为半径的圆中的第一象限部分;
则可知,粒子在x轴和y轴上达到的最远距离均为
【点睛】
本题解决的关键在于能通过分析找出所有粒子的运动轨迹间的关系,这种有无数粒子的问题要注意重点观测边界点的运动情况.【解析】21、略
【分析】【详解】
[1]线圈内有逆时针电流,由右手定则可知线圈向上运动;感应电流增大,由可得
则线圈加速运动;所以线圈向上加速运动。
[2]由解得
以竖直向下为正方向,则
由牛顿第二定律得
解得
代入数据得【解析】向上加速-2.222、略
【分析】【详解】
[1]杆受到水平向右恒力F后开始向右滑动,启动的瞬间速度为零,则没有感应电流,杆也不受安培力,由牛顿第二定律:
解得启动时的加速度大小:
[2]杆向右运动后受逐渐增大的安培力而做加速度逐渐减小的变加速直线运动,当a=0时杆的速度达到最大,则有:
联立可得:
[3]根据热量的定义式:
其中联立可得:【解析】23、略
【分析】【详解】
[1]当线框进入磁场匀速运动,有:
则:
进入磁场前做自由落体运动,有:
可得:
[2]进入磁场的过程通过线框截面的电量为:【解析】24、略
【分析】【详解】
[1][2].由右手定则可知,通过电阻R的电流方向为由上到下;电动势的最大值为
[3].第一阶段:平均电动势
通过R的电荷量
第二阶段ab棒脱离导轨后,电路中没有电流.所以总电量:【解析】由上到下25、略
【分析】【详解】
[1].原线圈产生的交流电的周期
则频率为
[2].产生交流电的最大值
则交流电压表的示数为
[3].变压器次级电压值
电阻R上消耗的电功率为【解析】10Hz20V2kW四、作图题(共4题,共16分)26、略
【分析】【详解】
根据左手定则,画出通过电导线I所受磁场力的方向如图所示。
【解析】27、略
【分析】【分析】
根据题中“要在居民楼的楼道安装一个插座和一个电灯”可知;本题考查交流电的常识,根据开关作用和交流电接线常识,进行连接电路图。
【详解】
晚上;天黑光控开关闭合,有人走动发出声音,声控开关闭合,灯亮,说明两个开关不能独立工作,只有同时闭合时,灯才亮,即两个开关和灯泡是三者串联后连入电路;根据安全用电的原则可知,开关控制火线,开关一端接火线,一端接灯泡顶端的金属点,零线接灯泡的螺旋套;三孔插座通常的接线方式是面对插座,上孔接地线,左孔接零线,右孔接火线;电路图如下图所示。
【解析】28、略
【分析】【分析】
【详解】
由第一个图可知:当条形磁铁的N极插入线圈过程中;电流计的指针向右偏转,则有:线圈中向下的磁场增强,感应电流的磁场阻碍磁通量增加,感应电流的磁场方向向上,则指针向右偏,记录完整。
第二个图指针向左偏;说明感应电流的磁场方向向下,与磁铁在线圈中的磁场方向相反,则线圈中磁场增强,故磁铁向下运动,如图。
第三个图指针向右偏;说明感应电流的磁场方向向上,与磁铁在线圈中的磁场方向相同,则线圈中磁场减弱,故磁铁向上运动,如图。
【解析】29、略
【分析】【详解】
当条形磁铁向右靠近圆环时;导线线圈的磁通量向右增大,由楞次定律:增反减同可知,线圈中产生感应电流的方向顺时针(从右向左看),如图所示:
【解析】如图所示五、实验题(共3题,共27分)30、略
【分析】【分析】
【详解】
(1)[1]毫安表A2,量程为10mA,内阻RA=100Ω,可以将它与定值电阻R0串联;改装成。
=0.01×500V=5V的电压表,电流表A1有内电阻,A1的内阻和被测电阻相差不大,为了减少系统误差,电流表A1外接。要求能够在0~5V范围内进行调节;所以滑动变阻器采用分压式接法,如图所示:
(2)[2]某次测量中,闭合开关S,记下毫安表A1的示数I1和毫安表A2的示数I2;则通过热敏电阻的电流为。
热敏电阻两端电压。
则计算热敏电阻阻值的表达式为。
(3)[3][4]理想电流表示数为0.7A,相对于I′1=0.7A;则通过热敏电阻的电流为。
I′1=0.7A-0.3A=0.4A=400mA根据图象可知,此时I2=4mA,此时Rt两端电压为2V,则R2两端电压为7V;则。
根据Rt-t图象可知。
解得。
t=55℃【解析】5531、略
【分析】【详解】
(1)[1]A.螺线管不动;磁铁放在螺线管中不动,穿过螺线管的磁通量不发生变化,电流计指针不发生偏转,选项A错误;
B.螺线管不动;磁铁匀速插入或拔出螺线管,穿过螺线管的磁通量发生变化,电流计指针发生偏转,即有感应电流产生,选项B正确;
C.螺线管不动;磁铁加速插入或拔出螺线管,穿过螺线管的磁通量发生变化,电流计指针发生偏转,即有感应电流产生,选项C正确;
D.螺线管和磁铁一起向上匀速运动。穿过螺线管的磁通量不发生变化;电流计指针不发生偏转,选项D错误。
故选BC。
(2)[2]感应电流方向与磁铁的磁场方向和磁铁运动的方向有关;与磁铁的磁性强弱;磁铁运动的速度、磁铁运动的加速度大小无关。
故选A。
(3)[3]AB.滑片移动的速度影响螺线管A的磁性强弱变化快慢;根据法拉第电磁感应定律,影响指针摆动幅度的大小,选项A正确,选项B错误;
CD.滑片移动的方向会使螺线管A的磁性变强或变弱;根据楞次定律,可知影响指针摆动的方向,选项C错误,选项D正确。
故选AD。【解析】BC##CBAAD##DA32、略
【分析】【详解】
(1)[1]在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系的实验中;需要用到可拆变压器(两个线圈已知匝数),学生电源提供变化电流;不需要用到滑动变阻器和条形磁铁。
故选BC。
(2)[2]实验中;原线圈的电流必须是变化电流,所以,原线圈所接的电源应是学生电源低压交流输出。
故选B。
(3)[3]实验中;因为是交变电流,所以使用的电压表应是交流电压表。
故选A。
(4)[4]实验时通过原线圈的电流发生变化;使得副线圈的磁通量发生,产生感应电动势,故变压器的工作原理是电磁感应定律。
故选A。
(5)[5]原、副线圈两端电压与两线圈的匝数的关系是
故选A。【解析】BC##CBBAAA六、解答题(共4题,共8分)33、略
【分析】试题分析:(1)设带电粒子在磁场中运动的轨道
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