2021-2022学年江西省赣州市赣县第三中学高二下学期强化训练（B3）物理试题（解析版）

赣州市赣县第三中学2021-2022学年高二下学期强化训练（B3）物理试卷

姓名：___________      班级：___________        得分：            

一、选择题（1-6单选 7-10多选 每题6分，共60分）

1．如图甲是小型交流发电机，两磁极间的磁场可视为匀强磁场，一个100匝的矩形线圈（内阻不计）绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，某位置开始计时产生的交变电动势图像如图乙所示，已知磁感应强度B=0.1T，则（　　）

A．t=0时刻，线圈平面与磁感线平行

B．线圈的面积S为

C．它可使“220V，60W”的灯泡正常发光，也可使击穿电压为220V的电容器正常工作

D．以此作为电源，每通过1C的电量，消耗的电能为220J

2．在匀强磁场中，一个闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。则（　　）

A．t=0时，线圈平面垂直于磁感线

B．t=1.0s时，线圈中的电流方向发生改变

C．t=1.0 s时，线圈中的感应电动势最大

D．t=2 s时，线圈刚好不受安培力

3．如图甲所示，匝数为5的矩形金属线框绕垂直于磁感线的轴在匀强磁场中匀速转动，穿过金属线框的磁通量随时间变化的关系如图乙所示，金属线框的总电阻为10Ω，下列说法正确的是（　　）

A．时，金属线框处于中性面位置，产生的感应电动势最大

B．金属线框中产生的感应电动势的最大值为50V

C．金属线框中产生的感应电流的有效值为5A

D．0.05～0.15s时间内，通过金属线框某横截面的电荷量为

4．在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，导体环面积为S=1m2，导体环的总电阻为。规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正。磁感应强度B随时间t的变化如乙图所示， 。下列说法正确的是（　　）

A．t=1s时，导体环中电流为零

B．第2s内，导体环中电流为负方向

C．第3s内，导体环中电流的大小为0.1A

D．第4s内，通过导体环中某一截面的电荷量为0.01C

5．如图所示，竖直平面内过O点的竖直虚线左右两侧有垂直纸面大小相等、方向相反的水平匀强磁场，一导体圆环用绝缘细线连接悬挂于O点，将导体圆环拉到图示a位置静止释放，圆环绕O点摆动，则（　　）

A．导体环从a运动到b位置的过程中，有顺时针方向电流

B．导体环从b运动到c位置的过程中，电流总是顺时针方向

C．导体环在b位置和c位置速度大小相等

D．导体环向右最多能摆到与a位置等高的位置

6．如图所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为L，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为L，t＝0时刻，bc边与磁场区域边界重合。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，取沿a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是下图中的（　　）

A．B．

C． D．

7．如图所示，交流发电机的线圈为边长为的正方形，匝数为，线圈电阻为，外电阻为。线圈在磁感应强度大小为的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，转速为。图中电表均为理想交流电表，下列说法正确的是（　　）

A．图示位置穿过线圈的磁通量最大 B．感应电动势的最大值为

C．交流电流表的示数为 D．交流电压表的示数为

8．D1、D2是两个完全相同的小灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，其直流电阻值与电阻R相同，如图所示，在电键K接通或断开时，两灯亮暗的情况为（　　）

A．K刚接通时，D2比D1亮，而后D1灯亮度增强，最后两灯亮度相同

B．K刚接通时，D2比D1暗，而后D1灯亮度减弱，最后两灯亮度相同

C．K断开时，D2灯立即熄灭，D1灯过一会儿才熄灭

D．K断开时，D1灯和D2灯立即熄灭

9．关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法正确的是（　　）

A．金属探测器可用于大米装袋，防止细小的砂石颗粒混入大米中

B．金属探测器应用于安检场所，探测器与被测物体相对静止时也可以得出探测效果

C．电磁炉利用电磁阻尼工作，录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作

D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用

10．如图所示，MN右侧有一正三角形匀强磁场区域(边缘磁场忽略不计),上边界与MN垂直．现有一与磁场边界完全相同的三角形导体框，从MN左侧垂直于MN匀速向右运动.导体框穿过磁场过程中所受安培力F的大小随时间变化的图象以及感应电流i随时间变化的图象正确的是(取逆时针电流为正)（       ）

A．B． C．D．

二、解答题（每题20分；共40分）

11．有一边长分别为l和2l的矩形导体框，导体框的总电阻为R。让导体框在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕两短边中点为轴旋转，如图所示求：

（1）导体在磁场中产生感应电动势的最大值；

（2）导体框的发热功率。

12．图甲所示，光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定在同一水平面上，两导轨间距L=0．20m，电阻R=0．40Ω，导轨上停放一质量m=0．10kg的金属杆ab，位于两导轨之间的金属杆的电阻r=0．10Ω，导轨的电阻可忽略不计．整个装置处于磁感应强度B=0．50T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下．现用一水平外力F水平向右拉金属杆，使之由静止开始运动，在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好，若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示．从金属杆开始运动至t=5．0s时，求该时刻：

（1）通过金属杆的感应电流的大小和方向；

（2）金属杆的速度大小；

（3）外力F的瞬时功率．

B3参考答案：

1．B

【解析】【详解】

A．t=0时刻，由图乙可知，瞬时电动势为零，线圈平面与磁感线垂直，故A错误；

B．根据线圈产生的最大电动势结合图乙计算得

故B正确；

C．它可使“220V，60W”的灯泡正常发光，电动势的最大值为，超过了电容器的击穿电压，不可使击穿电压为220V的电容器正常工作，故C错误；

D．不同时刻开始通电，通过1C的电量所用时间不同，故消耗的电能不同，故D错误；故选B。

2．C

【解析】【详解】

A．t=0时，磁通量为零，则线圈平面平行于磁感线，选项A错误；

B．t=1.0s时，磁通量由正向减小变为反向增加，则根据楞次定律可知，线圈中的电流方向不发生改变，选项B错误；

C．t=1.0 s时，线圈中的磁通量为零，磁通量的变化率最大，此时感应电动势最大，选项C正确；

D．t=2 s时，线圈中的磁通量为零，磁通量的变化率最大，此时感应电动势最大，感应电流最大，此时线圈受安培力最大，选项D错误。故选C。

3．D

【解析】【详解】

A．开关S闭合时，b、c灯立即亮，由于线圈中产生自感电动势阻碍电流的增加，使得a灯逐渐亮，A错误；

B．开关S闭合，电路稳定后，三灯都亮，B错误；

CD．开关S断开时，c灯立即熄灭，由于在L中产生自感电动势阻碍电流的减小，则电流将在L与a、b灯之间形成新的回路，使得a、b灯逐渐熄灭，C错误，D正确。故选D。

4．D【解析】【详解】

A．时，穿过导体环的磁通量变化率不为零，则导体环中感应电流不为零，故A错误；

B．第2s内，向上穿过导体环的磁通量增大，根据楞次定律感应磁场方向向下，由安培定则可知，导体环中感应电流为正方向，故B错误；

C．第3s内，导体环中电流大小为

故C错误；

D．第3s内与第4s内产生的感应电流相同，则第4s内，通过导体环中某一截面的电荷量为

故D正确。

故选D。

5．B

【解析】

【详解】

A．导体环从a运动到b位置的过程中，磁通量不变，没有感应电流，A错误；

B．导体环从b运动到c位置的过程中，垂直纸面向里的磁场对应的磁通量在减小，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针方向，垂直纸面向外的磁场对应的磁通量在增大，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针方向，所以电流总是顺时针方向。B正确；

CD．导体环在b位置和c位置速度大小不相等，该过程重力不做功，但是发生电磁感应，动能转化为电能，速度减小。也因此，导体环不能摆到与a位置等高的位置。CD错误。

故选B。

6．C

【解析】

【分析】

【详解】

AD．线圈进入磁场的过程中，根据右手定则可知，感应电流方向为逆时针，即电流为负，当线圈离开磁场时，由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向，即电流为正，AD错误；

BC．线圈进入磁场时，ab、cd在切割磁感线，由右手定则可知，产生的感应电流方向顺时针，与bc产生的感应电流方向相反，且ab、cd的有效长度减小，据感应电动势的公式

E＝Blv

可得，感应电动势越来越小，故感应电流越来越小，同理可知，当线圈离开磁场时，切割磁感线的有效长度减小，感应电动势越来越小，故感应电流越来越小，B错误，C正确。

故选C。

7．BC

【解析】

【详解】

A．图示位置线圈与磁场方向平行，则穿过线圈的磁通量为零，故A错误；

B．根据题意可知，线圈转动的角速度为

则线圈转动产生的感应电动势的最大值为

故B正确；

C．感应电动势的有效值为

则交流电流表的示数为

故C正确；

D．交流电压表的示数为

故D错误。

故选BC。

8．BC

【解析】

【详解】

AB．K接通瞬间，电路中迅速建立了电场，立即产生电流，但线圈中产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以开始时通过灯泡D1的电流较大，故灯泡D1较亮；电路中自感电动势阻碍电流的增加，但不能阻止电流增加，通过线圈的电流增加，通过灯泡D1的电流减少，D1灯亮度减弱；当电流稳定后，因为线圈的直流电阻值与电阻R相同，两个灯泡一样亮，故A错误，B正确；

CD．K断开瞬间，电路中电流要立即减为零，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡D1构成闭合回路放电，此时D2灯和R被短路，所以D2灯立即熄灭，D1灯慢慢熄灭，故C正确，D错误。

故选BC。

9．BD

【解析】

【详解】

A．金属探测器只能探测金属，大米中的砂石不是金属，不能产生涡流，所以不能防止细小的砂石颗粒混入大米中，故A错误；

B．因为探测器产生的磁场是变化的，所以探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报，故B正确；

C．电磁炉利用涡流工作，录音机在磁带上录制声音时，利用了电流的磁效应，故C错误；

D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流，能起电磁阻尼的作用，故D正确。

故选BD。

10．BC

【解析】

【详解】

试题分析：C、D、设正三角形的边长为a,匀速运动的速度为v．线框匀速进入磁场的过程,由右手定则可知，电流方向为逆时针为正方向,线框所受的安培力方向向左,t时刻线框有效切割长度，产生的感应电动势,感应电流的大小,电流与时间成正比；同理，线框离开磁场的过程,回路中磁通量减小,产生的感应电流为顺时针为负方向,，,电流随时间均匀减小,故选项C正确、选项D错误.A、B、进磁场根据安培力公式,F-t图线是开口向上的抛物线；线框离开磁场，F-t图线是开口向上的抛物线．根据数学知识可知选项B正确、选项A错误．故选BC．

考点：本题考查电磁感应、楞次定律、图象问题．

11．（1）；（2）

【解析】

【详解】

（1）根据公式，可得导体框在磁场中产生感应电动势为

（2）矩形导体框的发热功率为

可得

12．（1）1．0A   b→a（2）5．0m/s（3）1．0W

【解析】

【详解】

试题分析：（1）时的，通过金属杆的电流

用右手定则判断出，此时电流的方向为由b指向a

（2）金属杆产生的感应电动势

因，所以5．0s时金属杆的速度大小

（3）金属杆速度为v时，电压表的示数应为

由图象可知，U与t成正比，由于R、r、B及L均为不变量，所以v与t成正比，即金属杆应沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动．

金属杆运动的加速度

根据牛顿第二定律，在5．0s末时对金属杆有，解得

此时F的瞬时功率

考点：考查了电磁感应与电路