山东省济宁市第一中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）

这是一份山东省济宁市第一中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），共35页。试卷主要包含了请将答案正确填写在答题卡上， 如图所示为交流发电机的示意图等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
一、单选题（本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。）
1. 某物理兴趣小组在研究磁电式电流表原理和构造时，发现磁电式电流表主要由磁体、极靴、线圈、螺旋弹簧组成。进一步研究发现极靴中间有一个铁制圆柱，而线圈则绕在铝制框架上，指针也固定在框架上。下列四位同学对磁电式电流表的原理和构造的讨论正确的是（ ）
A. 张同学认为线圈转动时所受安培力不变，磁场为匀强磁场
B. 徐同学认为是螺旋弹簧的弹力使线圈和指针发生偏转
C. 孔同学认为减小线圈匝数可以增大电流表的灵敏度
D. 朱同学认为铝质框架转动时能起到电磁阻尼的效果
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中，励磁线圈的电流越大，电子运动的周期越小
B. 乙图中，增大加速电压U，粒子从加速器射出的最大动能增大
C. 丙图中，速度的粒子能沿直线向右通过速度选择器
D. 丁图中，电荷量相同的粒子，打在照相底片上的位置越靠近狭缝，质量越大
3. 如图所示，放置在水平面上的条形磁铁上方，以O点所在竖直线为轴可以水平自由旋转的轻弹簧悬挂了一直导体棒，某一时刻给该导线通以由a向b方向的电流（作为计时起点）。磁铁始终保持静止，下列说法正确的是（ ）
A. 在计时起点时，a端向里转动，b向外转动
B. 从计时起点开始转过90°时，条形磁铁受到地面的支持力不变
C. 从计时起点开始转过90°时，弹簧的弹力变大
D. 从计时起点开始转过90°时，弹簧可能被压缩
4. 如图所示，交流电电压 ，滑动变阻器 （阻值 ）的滑片处于某一位置时，理想交流电压表示数 ，灯泡 （ ）、 （ ）均恰好正常发光。变压器为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A. 变压器输出电压频率为100Hz
B. 电阻
C. 变压器原副线圈匝数比
D. 若将滑动变阻器 触头向 端移动，灯泡 将会变暗
5. 如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，则（ ）
A. S闭合时，B、C灯立即亮，A灯缓慢亮
B. 电路接通稳定后，B、C灯亮度不同
C. 电路接通稳定后断开S，A灯闪一下后逐渐熄灭
D. 电路接通稳定后断开S，b点的电势高于a点
6. 如图所示，足够长的固定在水平面上的光滑U形金属框架宽为L，左端连有一不带电的电容为C的电容器（金属框架电阻忽略不计）。在框架的两平行导轨上放一质量为m、长为L、电阻为R的金属棒ab，棒始终垂直于两导轨且接触良好。整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现给棒ab一个向右的水平初速度使棒始终沿导轨运动，则下列关于金属棒从开始运动到达稳定状态的过程中的说法中正确的是（ ）
A. 杆的速度越来越小，直到减小为零
B. 杆的速度越来越小，稳定后速度为
C. 电容的电荷量越来越大，最大值为
D. 电流强度越来越大
7. 如图所示，边长为L的等边三角形ABC内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，D是AB边的中点，一质量为m、电荷量为的带电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向射入磁场，不考虑带电粒子受到的重力，则下列说法正确的是（ ）
A. 粒子可能从B点射出
B. 若粒子垂直于BC边射出，则粒子做匀速圆周运动的半径为
C. 若粒子从C点射出，则粒子在磁场中运动的时间为
D. 若粒子从AB边射出，则粒子的速度越大，其在磁场中运动的时间越短
8. 春夏秋冬、昼夜之间，工作日与节假日，对电力需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差。如图所示，为某节能储能输电网络示意图，可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。发电机的输出电压U1=500V，输出功率为P1=800kW。降压变压器的匝数比n3:n4=50:1，输电线总电阻R=62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4=220V，功率为P4=44kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ）

A. 发电机的输出电流为160AB. 升压变压器的匝数比n1:n2=1:400
C. 输送给储能站的功率为756kWD. 输电线上损失的功率为1kW
二、多选题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
9. 如图所示为交流发电机的示意图。一矩形线圈在两磁极间的匀强磁场中绕轴逆时针匀速转动，线圈匝数，线圈电阻，定值电阻，其余电阻不计。线圈绕垂直于磁场的轴以角速度逆时针匀速转动，线圈转动过程中最大磁通量。从图示位置（线圈平面与磁场方向平行）开始计时，下列说法正确的是（ ）
A. 时，线圈位于中性面位置
B. 该交流电电流的有效值为
C. 线圈转动一周，通过电阻电流方向改变两次
D. 在内，通过电阻的电荷量为
10. 如图所示，物体带正电且与斜面的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，斜面足够长且所在空间均有图示方向的匀强磁场。现给物体一个沿斜面向上的初速度，使物体沿斜面向上运动且不离开斜面。下列说法正确的是（ ）
A. 物体向上运动时加速度越来越大
B. 物体最终会静止在斜面上
C. 物体最终会飞离斜面
D. 物体最终会沿斜面匀速向下运动
11. 在光滑绝缘水平面上有两相互平行的边界MN、PQ，边界内有竖直向下的匀强磁场。紧靠MN有一材料相同、粗细均匀的正方形线框abcd，如图所示（俯视图）。已知线框边长为L，磁场宽度为2L。从时刻起线框在水平向右外力作用下从图示位置由静止水平向右匀加速直线运动。则从线框ab边进磁场到cd边出磁场的过程中，以下关于线框中的磁通量、ab边电压U、外力F和电功率P随位移x变化的规律图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
12. 如图1所示，匝数 、边长为 、电阻 、重力未知的正方形金属线框用两根均带有拉力传感器（图中未画出）的绝缘轻绳悬挂在天花板上。位于线框中间的虚线上方充满磁场，磁感应强度按 （ 未知且为恒量，式中各量的单位均为国际单位）变化，电脑显示每个拉力传感器的示数变化如图2所示，整个过程中轻绳未断且线框始终处于静止状态。不考虑线框的形变和电阻的变化。下列说法正确的是（ ）
A. 线框的重力为2N
B. 的值为
C. 时间内通过金属线框某一截面的电荷量为20C
D. 时间内线框的热功率为2W
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。
（1）对于实验过程，下列说法正确的有_____；
A. 本探究实验采用了控制变量法
B. 测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C. 使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量
D. 因为实验所用电压较低，通电情况下可用手接触裸露的导线、接线柱
（2）若变压器是理想变压器，电源接变压器原线圈“0”、“8”接线柱，副线圈接“0”、“4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为6.0V，则原线圈的输入电压应为_____；
A. 18.0VB. 12.0VC. 5.0VD. 3.0V
（3）该同学组装变压器时忘记将铁芯闭合进行实验，当原副线圈匝数比为8∶1，原线圈接12.0V交流电压，则测量副线圈的交流电压表的实际读数可能是_____；
A. 0VB. 9.60VC. 1.50VD. 0.65V
14. 为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。

（1）小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。
将条形磁铁按如图甲方式S极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。关于该实验，下列说法正确的是______。
A 必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转
B. 将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越小
C. 将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转
D. 将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转
（2）小宁同学用如图所示的器材研究感应电流的方向。将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是______。

A 插入铁芯
B. 拔出线圈A
C. 将滑动变阻器的滑片向左移动
D. 将滑动变阻器的滑片向右移动
（3）实验结束后，该同学又根据教材结合自感实验做了如下改动。在两条支路上将电流计换成电流传感器，接通电路稳定后，再断开电路，并记录下两支路的电流情况如图所示，由图可知：

①流过灯泡的电流是______（选填“”或“”）
②在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将______。（选填“变长”、“变短”或“不变”）
15. 如图所示为一交流发电机和外接负载的示意图，线圈的面积是0.05 m²，线圈的一半面积在磁场内，共有100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻 ，匀强磁场的磁感应强度为 ，当线圈以 的转速匀速旋转时，若从线圈处于中性面开始计时，求：
（1）线圈中感应电动势的瞬时表达式；
（2）线圈每转过一周，外力所做的功；
（3）线圈转过0.1s的过程中流过电阻 的电量。
16. 如图所示，两平行金属导轨间的距离 ，导轨与水平面的夹角 ，在导轨所在区域内分布垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小 ，导轨的一端接有电动势 ，内阻 的直流电源，一根与导轨接触良好，质量为 的导体棒 垂直放在导轨上， 棒恰好静止。 棒与导轨接触的两点间的电阻 ，不计导轨的电阻， 取 ，求：
（1）棒受到的摩擦力；
（2）若只把匀强磁场 的方向改为竖直向上、大小改为 ，动摩擦因数为 ，其他条件都不变，求导体棒运动的加速度大小。
17. 如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为L。区域有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度向右运动。磁场内的细金属杆N处于静止状态，且到的距离为。两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为，两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。金属杆M质量为，金属杆N质量为m，两杆在导轨间的电阻均为R，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。
（1）求M刚进入磁场时M两端电压；
（2）N在磁场内运动过程中N上产生的热量；
（3）N刚离开磁场时M在磁场中运动的距离；
（4）N在磁场内运动的时间t。
18. 如图所示，在坐标系第一、四象限中过Q点的直线MN的右侧存在着范围足够大、方向垂直坐标平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场；在第二象限内存在着沿y轴负方向的匀强电场；第三象限内（包含边界）存在着垂直坐标平面向外的匀强磁场。将一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速度从C点沿y轴负方向射入磁场区域，粒子经D点进入第二象限，此时粒子速度方向与x轴正方向的夹角，运动一段时间后恰好沿x轴正方向进入第一象限，不计粒子重力。
（1）求第三象限内匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）求第二象限内匀强电场的场强大小；
（3）若将上述粒子从P点以的速度沿x轴正方向射入第一象限，当直线MN与x轴的夹角（）取合适值时，粒子经过磁场偏转后恰好能够到达Q点，求粒子从P点运动到Q点可能经历的时间。
济宁市第一中学2024－2025学年度第二学期高二阶段性测试
物理试卷
注意事项：
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
一、单选题（本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。）
1. 某物理兴趣小组在研究磁电式电流表原理和构造时，发现磁电式电流表主要由磁体、极靴、线圈、螺旋弹簧组成。进一步研究发现极靴中间有一个铁制圆柱，而线圈则绕在铝制框架上，指针也固定在框架上。下列四位同学对磁电式电流表的原理和构造的讨论正确的是（ ）
A. 张同学认为线圈转动时所受安培力不变，磁场为匀强磁场
B. 徐同学认为是螺旋弹簧的弹力使线圈和指针发生偏转
C. 孔同学认为减小线圈匝数可以增大电流表的灵敏度
D. 朱同学认为铝质框架转动时能起到电磁阻尼的效果
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据磁电式电流表的原理可知线圈附近磁场大小相等方向不同不是匀强磁场，故A错误；
B．线圈在安培力作用下偏转，故B错误；
C．相同电流情况下，线圈匝数越多安培力越大，旋转角度越大即灵敏度越大，故C错误；
D．铝框作为骨架起到电磁阻尼的作用可以让指针快速稳定，故D错误。
故选D。
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中，励磁线圈的电流越大，电子运动的周期越小
B. 乙图中，增大加速电压U，粒子从加速器射出的最大动能增大
C. 丙图中，速度的粒子能沿直线向右通过速度选择器
D. 丁图中，电荷量相同的粒子，打在照相底片上的位置越靠近狭缝，质量越大
【答案】A
【解析】
【详解】A．甲图中，励磁线圈的电流越大，产生的磁感应强度越大，根据，可知电子运动的周期越小，故A正确；
B．乙图中，当粒子在磁场中的轨道半径等于D形盒半径时，粒子从加速器射出的动能最大，则有
可得粒子从加速器射出的最大动能为
可知粒子从加速器射出的最大动能与加速电压U无关，故B错误；
C．丙图中，粒子若能沿直线向右通过速度选择器，根据受力平衡可得
解得速度为
故C错误；
D．丁图中，粒子经过加速电场，由动能定理可得
解得
粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力得
可得
可知电荷量相同的粒子，打在照相底片上的位置越靠近狭缝，轨道半径越小，质量越小，故D错误。
故选A。
3. 如图所示，放置在水平面上的条形磁铁上方，以O点所在竖直线为轴可以水平自由旋转的轻弹簧悬挂了一直导体棒，某一时刻给该导线通以由a向b方向的电流（作为计时起点）。磁铁始终保持静止，下列说法正确的是（ ）
A. 在计时起点时，a端向里转动，b向外转动
B. 从计时起点开始转过90°时，条形磁铁受到地面的支持力不变
C. 从计时起点开始转过90°时，弹簧的弹力变大
D. 从计时起点开始转过90°时，弹簧可能被压缩
【答案】C
【解析】
【详解】A．在计时起点时，导体棒左端处于斜向右上方的磁场中，右侧处于右下方的磁场中，则由左手定则，a端受安培力向外，b端受安培力向里，则a端向外转动，b向里转动，选项A错误；
BCD．从计时起点开始转过90°时，a端在外，b端在里，此时导体棒受安培力竖直向下，由牛顿第三定律，条形磁体受向上的磁场力，条形磁铁受到地面的支持力减小，弹簧的弹力变大，弹簧被拉长，选项BD错误，C正确。
故选C。
4. 如图所示，交流电电压 ，滑动变阻器 （阻值 ）的滑片处于某一位置时，理想交流电压表示数 ，灯泡 （ ）、 （ ）均恰好正常发光。变压器为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A. 变压器输出电压频率为100Hz
B. 电阻
C. 变压器原副线圈匝数比
D. 若将滑动变阻器 触头向 端移动，灯泡 将会变暗
【答案】B
【解析】
【详解】A．变压器输出电压频率为
选项A错误；
B C．变压器次级电压为U2=100V，变压器原副线圈匝数比
次级电流
初级电流
则
解得电阻
选项B正确，C错误；
D．变压器等效电阻
若将滑动变阻器 触头向 端移动，则次级电阻变大，等效电阻变大，则初级电流减小，R1电压减小，变压器初级电压变大，次级电压变大，则灯泡 将会变亮，选项D错误。
故选B。
5. 如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，则（ ）
A. S闭合时，B、C灯立即亮，A灯缓慢亮
B. 电路接通稳定后，B、C灯亮度不同
C 电路接通稳定后断开S，A灯闪一下后逐渐熄灭
D. 电路接通稳定后断开S，b点的电势高于a点
【答案】C
【解析】
【详解】A．S闭合的瞬间，通过L的电流等于零，A、B、C灯都立即亮，A错误；
B．电路接通稳定后，L相当于导线，B、C灯亮度相同，B错误；
C．电路接通稳定后，L相当于导线，A灯熄灭，断开S的瞬间，L相当于电源给A灯供电，A灯又亮了，然后A灯逐渐熄灭，所以A灯闪一下后逐渐熄灭，C正确；
D．电路接通稳定时，通过L的电流方向向左，断开S的瞬间，L相当于电源阻碍电流减小，产生向左的电流，a是电源的正极，b是电源的负极，b点的电势低于a点，D错误。
故选C。
6. 如图所示，足够长的固定在水平面上的光滑U形金属框架宽为L，左端连有一不带电的电容为C的电容器（金属框架电阻忽略不计）。在框架的两平行导轨上放一质量为m、长为L、电阻为R的金属棒ab，棒始终垂直于两导轨且接触良好。整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现给棒ab一个向右的水平初速度使棒始终沿导轨运动，则下列关于金属棒从开始运动到达稳定状态的过程中的说法中正确的是（ ）
A. 杆的速度越来越小，直到减小为零
B. 杆的速度越来越小，稳定后速度为
C. 电容电荷量越来越大，最大值为
D. 电流强度越来越大
【答案】B
【解析】
【详解】当金属棒ab做切割磁感线运动时，要产生感应电动势，这时电容器C将被充电，ab棒中有充电电流存在，ab棒受到安培力的作用而减速，当ab棒以稳定速度v匀速运动时，电流不变且为0，电容两端电压等于电动势即
电容器两端电压
对导体棒ab，由动量定理可得
其中
联立可求得
，
故选B。
7. 如图所示，边长为L的等边三角形ABC内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，D是AB边的中点，一质量为m、电荷量为的带电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向射入磁场，不考虑带电粒子受到的重力，则下列说法正确的是（ ）
A. 粒子可能从B点射出
B. 若粒子垂直于BC边射出，则粒子做匀速圆周运动的半径为
C. 若粒子从C点射出，则粒子在磁场中运动的时间为
D. 若粒子从AB边射出，则粒子的速度越大，其在磁场中运动的时间越短
【答案】C
【解析】
【详解】A．带负电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向射入磁场，由左手定则可知，粒子向下偏转，由于BC边的限制，粒子不能到达B点，故A错误；
B．粒子垂直于BC边射出，如图甲所示
则粒子做匀速圆周运动的半径等于D点到BC边的距离，即
故B错误；
C．粒子从C点射出，如图乙所示
根据几何关系可得
解得
则粒子轨迹对应的圆心角的正弦值为
则
粒子在磁场中运动的时间为
故C正确；
D．由，可知
若粒子从AB边射出，则粒子的速度越大，轨迹半径越大，如图丙所示
粒子从AB边射出时的圆心角相同，其在磁场中运动的时间相同，故D错误。
故选C。
8. 春夏秋冬、昼夜之间，工作日与节假日，对电力需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差。如图所示，为某节能储能输电网络示意图，可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。发电机的输出电压U1=500V，输出功率为P1=800kW。降压变压器的匝数比n3:n4=50:1，输电线总电阻R=62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4=220V，功率为P4=44kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ）

A. 发电机的输出电流为160AB. 升压变压器的匝数比n1:n2=1:400
C. 输送给储能站的功率为756kWD. 输电线上损失的功率为1kW
【答案】D
【解析】
【详解】A．发电机的输出电流为
A错误；
B．用户电流

输电线电流

线路损失的电压
升压变压器副线圈电压

升压变压器匝数比

B错误；
D．输电线上损失的功率为

D正确；
C．输送给储能站的功率为

C错误。
故选D。
二、多选题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
9. 如图所示为交流发电机的示意图。一矩形线圈在两磁极间的匀强磁场中绕轴逆时针匀速转动，线圈匝数，线圈电阻，定值电阻，其余电阻不计。线圈绕垂直于磁场的轴以角速度逆时针匀速转动，线圈转动过程中最大磁通量。从图示位置（线圈平面与磁场方向平行）开始计时，下列说法正确的是（ ）
A. 时，线圈位于中性面位置
B. 该交流电电流的有效值为
C. 线圈转动一周，通过电阻的电流方向改变两次
D. 在内，通过电阻的电荷量为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．由题可知，线圈转动的周期为
由于线圈经过即可经过中性面，当，线圈已过中性面，A错误；
B．该交流电的最大电动势
电动势有效值
故交流电电流的有效值
B错误；
C．线圈每转动一周，经过两次中性面，电流方向改变两次，C正确；
D．根据法拉第电磁感应定律可知
又因为
故有
D正确。
故选CD。
10. 如图所示，物体带正电且与斜面的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，斜面足够长且所在空间均有图示方向的匀强磁场。现给物体一个沿斜面向上的初速度，使物体沿斜面向上运动且不离开斜面。下列说法正确的是（ ）
A. 物体向上运动时加速度越来越大
B. 物体最终会静止在斜面上
C. 物体最终会飞离斜面
D. 物体最终会沿斜面匀速向下运动
【答案】AD
【解析】
【详解】AC．物体沿斜面向上运动时，根据左手定则可知物体所受洛伦兹力垂直于斜面向上，物体做减速运动，所受的洛伦兹力减小，则物体对斜面压力逐渐增大，所受滑动摩擦力f逐渐增大，由牛顿第二定律得
mgsinθ+f=ma
知物体的加速度逐渐增大，且不会飞离斜面，故A正确，C错误；
B．当物体速度为零时所受洛伦兹力为零，由题意可知
μ＜tanθ
则
mgsinθ＞μmgcsθ
所以物体不可能停在斜面上，故B错误；
D．物体下滑时所受洛伦兹力垂直于斜面向下，随着速度增大，洛伦兹力增大，物体对斜面压力逐渐增大，所受滑动摩擦力f逐渐增大，当f=mgsinθ时，物体开始做匀速运动，故D正确。
故选AD。
11. 在光滑绝缘的水平面上有两相互平行的边界MN、PQ，边界内有竖直向下的匀强磁场。紧靠MN有一材料相同、粗细均匀的正方形线框abcd，如图所示（俯视图）。已知线框边长为L，磁场宽度为2L。从时刻起线框在水平向右外力作用下从图示位置由静止水平向右匀加速直线运动。则从线框ab边进磁场到cd边出磁场的过程中，以下关于线框中的磁通量、ab边电压U、外力F和电功率P随位移x变化的规律图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】A．线框中的磁通量，可知：，，随x均匀增大；，不变；，随x均匀减小，故A正确；
B．根据法拉第电磁感应定律结合欧姆定律，，
完全进入磁场的瞬间
完全进入磁场后在磁场中加速运动，此时
线圈的ab边出磁场的瞬间
线圈完全出磁场后速度减速为零，此时
故B错误；
C．，线圈的ab边开始进入磁场的安培力
F与x不是线性关系，故C错误；
D．，电功率
，线圈完全进入磁场，，电功率为0
，ab离开磁场，电功率
故D正确。
故选AD。
12. 如图1所示，匝数 、边长为 、电阻 、重力未知的正方形金属线框用两根均带有拉力传感器（图中未画出）的绝缘轻绳悬挂在天花板上。位于线框中间的虚线上方充满磁场，磁感应强度按 （ 未知且为恒量，式中各量的单位均为国际单位）变化，电脑显示每个拉力传感器的示数变化如图2所示，整个过程中轻绳未断且线框始终处于静止状态。不考虑线框的形变和电阻的变化。下列说法正确的是（ ）
A. 线框的重力为2N
B. 的值为
C. 时间内通过金属线框某一截面的电荷量为20C
D. 时间内线框的热功率为2W
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．根据楞次定律可知金属线框产生逆时针方向的电流，根据法拉第电磁感应定律得金属线框产生得感应电动势为
根据欧姆定律得电流为
根据左手定则可知安培力方向向下，根据线框受力平衡得
其中
联立可得
结合图2可知斜率
截距
解得，
故A错误，B正确；
C．由前述可知
时间内通过金属线框某一截面的电荷量为
故C错误；
D．时间内线框的功率为
故D正确。
故选BD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。
（1）对于实验过程，下列说法正确的有_____；
A. 本探究实验采用了控制变量法
B. 测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C. 使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量
D. 因为实验所用电压较低，通电情况下可用手接触裸露的导线、接线柱
（2）若变压器是理想变压器，电源接变压器原线圈“0”、“8”接线柱，副线圈接“0”、“4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为6.0V，则原线圈的输入电压应为_____；
A. 18.0VB. 12.0VC. 5.0VD. 3.0V
（3）该同学组装变压器时忘记将铁芯闭合进行实验，当原副线圈匝数比为8∶1，原线圈接12.0V交流电压，则测量副线圈的交流电压表的实际读数可能是_____；
A. 0VB. 9.60VC. 1.50VD. 0.65V
【答案】（1）AC （2）B （3）D
【解析】
小问1详解】
A．为便于探究，可以采用控制变量法，故A正确；
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故B错误；
C．使用多用电表测电压时，为了安全先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量，故C正确；
D．虽然实验所用电压较低，但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，这样可减小实验误差，避免发生危险，故D错误。
故选AC。
【小问2详解】
变压器为理想变压器，则原线圈电压为
故选B。
【小问3详解】
假设变压器为理想变压器，则副线圈电压为
考虑到变压器不是理想变压器，则副线圈两端电压小于1.5V，电压表测量有效值，则读数小于1.5V，故选D。
14. 为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。

（1）小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。
将条形磁铁按如图甲方式S极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。关于该实验，下列说法正确的是______。
A. 必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转
B. 将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越小
C. 将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转
D. 将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转
（2）小宁同学用如图所示的器材研究感应电流的方向。将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是______。

A. 插入铁芯
B. 拔出线圈A
C. 将滑动变阻器的滑片向左移动
D. 将滑动变阻器的滑片向右移动
（3）实验结束后，该同学又根据教材结合自感实验做了如下改动。在两条支路上将电流计换成电流传感器，接通电路稳定后，再断开电路，并记录下两支路的电流情况如图所示，由图可知：

①流过灯泡的电流是______（选填“”或“”）
②在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将______。（选填“变长”、“变短”或“不变”）
【答案】（1）C （2）AC
（3） ①. ②. 变短
【解析】
【小问1详解】
A．S极向下插入螺线管时，不需要保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针都会向右偏转，故A错误；
B．将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越大，故B错误；
C．将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，则螺线管的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向由B到A，则电流从“+”接线柱流入电流表，电流表的指针向右偏转，故C正确；
D．将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，则螺线管的磁通量向下增大，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向由A到B，则电流从“-”接线柱流入电流表，电流表的指针向左偏转，故D错误。
故选C。
【小问2详解】
将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，可知当线圈B中的磁通量增加时，电流计指针右偏。
A．插入铁芯，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故A正确；
B．拔出线圈A，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故B错误；
C．将滑动变阻器的滑片向左移动，线圈A中电流增大，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故C正确；
D．将滑动变阻器的滑片向右移动，线圈A中电流减小，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故D错误。
故选AC。
【小问3详解】
①[1]由图可知，断电前，通过灯泡和线圈的电流均恒定，且通过线圈的电流大于通过灯泡的电流。断电瞬间，线圈产生自感电动势阻碍通过其电流减小，而此时灯泡和线圈构成一回路，从而使通过灯泡的电流瞬间增大，且方向与原来电流方向相反。所以断电瞬间，灯泡中电流是i1。
②[2]在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，线圈的自感系数减小，对电流减小的阻碍能力变弱，所以可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将变短。
15. 如图所示为一交流发电机和外接负载的示意图，线圈的面积是0.05 m²，线圈的一半面积在磁场内，共有100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻 ，匀强磁场的磁感应强度为 ，当线圈以 的转速匀速旋转时，若从线圈处于中性面开始计时，求：
（1）线圈中感应电动势的瞬时表达式；
（2）线圈每转过一周，外力所做的功；
（3）线圈转过0.1s的过程中流过电阻 的电量。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
根据题意可得，
得
【小问2详解】
线圈每转过一周，外力所做的功等于整个回路产生的焦耳热，由
有
得
【小问3详解】
由，，
得
16. 如图所示，两平行金属导轨间的距离 ，导轨与水平面的夹角 ，在导轨所在区域内分布垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小 ，导轨的一端接有电动势 ，内阻 的直流电源，一根与导轨接触良好，质量为 的导体棒 垂直放在导轨上， 棒恰好静止。 棒与导轨接触的两点间的电阻 ，不计导轨的电阻， 取 ，求：
（1）棒受到的摩擦力；
（2）若只把匀强磁场 的方向改为竖直向上、大小改为 ，动摩擦因数为 ，其他条件都不变，求导体棒运动的加速度大小。
【答案】（1），方向沿斜面向下
（2）
【解析】
【小问1详解】
回路中的电流
安培力
导体棒受力如图
根据平衡条件可知
解得
方向沿斜面向下；
【小问2详解】
对导体棒受力分析如图
沿导轨方向由牛顿第二定律有
垂直于导轨方向
其中
解得
17. 如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为L。区域有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度向右运动。磁场内的细金属杆N处于静止状态，且到的距离为。两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为，两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。金属杆M质量为，金属杆N质量为m，两杆在导轨间的电阻均为R，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。
（1）求M刚进入磁场时M两端的电压；
（2）N在磁场内运动过程中N上产生的热量；
（3）N刚离开磁场时M在磁场中运动的距离；
（4）N在磁场内运动的时间t。
【答案】（1）
（2）
（3）
（4）
【解析】
【小问1详解】
M刚进入磁场时产生的感应电动势
则M两端的电压
【小问2详解】
由动量守恒定律可知
系统的总热量
解得，
N上产生的热量
【小问3详解】
对M由动量定理可知
解得M在磁场中运动的距离
【小问4详解】
对两棒的系统由动量守恒定律
即
解得
18. 如图所示，在坐标系第一、四象限中过Q点的直线MN的右侧存在着范围足够大、方向垂直坐标平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场；在第二象限内存在着沿y轴负方向的匀强电场；第三象限内（包含边界）存在着垂直坐标平面向外的匀强磁场。将一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速度从C点沿y轴负方向射入磁场区域，粒子经D点进入第二象限，此时粒子速度方向与x轴正方向的夹角，运动一段时间后恰好沿x轴正方向进入第一象限，不计粒子重力。
（1）求第三象限内匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）求第二象限内匀强电场的场强大小；
（3）若将上述粒子从P点以的速度沿x轴正方向射入第一象限，当直线MN与x轴的夹角（）取合适值时，粒子经过磁场偏转后恰好能够到达Q点，求粒子从P点运动到Q点可能经历的时间。
【答案】（1）
（2）
（3）或
【解析】
【小问1详解】
粒子在第三象限的运动轨迹如图所示
设轨迹半径为R，由几何关系有
解得
根据牛顿第二定律有
解得
【小问2详解】
根据几何关系有
粒子在第二象限做类斜抛运动，有
联立解得
【小问3详解】
粒子进入磁场区域后做匀速圆周运动，设轨迹半径为r，根据牛第二定律有
解得
根据几何关系可知，当时，粒子恰好能够到达Q点，粒子在第一象限的运动轨迹如图所示
粒子在第一象限内水平运动的距离
经历的时间
粒子在磁场区域做匀速圆周运动的周期，
粒子在磁场中转过的圆心角为
故粒子在磁场中运动的时间
所以粒子从P点运动到Q点的时间
当时，粒子也恰好能够到达Q点，粒子在第一象限内水平运动的距离
经历的时间
粒子在磁场中转过的圆心角为，则粒子在磁场中运动的时间
所以粒子从P点运动到Q点的时间
综上所述粒子从P点运动到Q点可能经历的时间为或