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四川省资阳中学2022-2023学年高二物理下学期3月月考试题（Word版附解析）
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这是一份四川省资阳中学2022-2023学年高二物理下学期3月月考试题（Word版附解析），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
资阳中学高2021级第四学期3月月考
物理试题
一、单选题（每小题4分，共24分）
1. 关于穿过线圈的磁通量与感应电动势的关系，下列说法正确的是（ ）
A. 磁通量变化越大，感应电动势一定越大 B. 磁通量增加时，感应电动势一定变大
C. 磁通量变化越快，感应电动势一定越大 D. 磁通量为零时，感应电动势一定为零
【答案】C
【解析】
详解】AC．根据法拉第电磁感应定律，磁通量变化越快，感应电动势一定越大，磁通量变化越大，感应电动势不一定越大，A错误，C正确；
B．根据法拉第电磁感应定律，如果磁通量均匀增加，感应电动势不变，B错误；
D．根据法拉第电磁感应定律，磁通量为零时，磁通量的变化率不一定等于零，感应电动势不一定为零，只有磁通量不变时，磁通量的变化率等于零时，感应电动势等于零，D错误。
故选C。
2. 图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（ ）
A. 图1中，与的电阻值相同
B. 图1中，闭合开关，灯逐渐变亮
C. 图2中，变阻器R与的电阻值相同
D. 图2中，断开瞬间，灯突然闪亮
【答案】C
【解析】
【详解】A．图1中，断开的瞬间，灯突然闪亮，是因为电路稳定时，的电流小于的电流，根据并联电路各支路电压相等，可知的电阻小于的电阻，A错误；
B．图1中，闭合开关，由于线圈产生自感电动势，故刚开始灯立刻变亮，稳定后线圈不再产生自感电动势且的电阻小于的电阻，故灯又会变暗，B错误；
C．图2中，因为稳定后两个相同的灯泡发光的亮度相同，通过它们的电流相同，则两个支路的总电阻相同，因教材中采用的两个灯泡电阻相同，所以变阻器R与的电阻值相同，C正确；
D．图2中，稳定时通过和的电流相同，断开瞬间，电感线圈、灯、灯和R构成回路，电流从同一值开始缓慢减小至为零，故灯和灯均缓慢熄灭，D错误。
故选C。
3. 如图所示，由同种材料制成的粗细均匀的正方形金属线框，以恒定速度通过有理想边界的匀强磁场，线框的边长小于有界磁场的宽度。开始计时时线框的ab边恰与磁场的左边界重合，在运动过程中线框平面与磁场方向保持垂直，且ab边保持与磁场边界平行，则图中能定性的描述线框中c、d两点间的电势差Ucd 随时间变化情况的是（ ）
A. B.
C D.
【答案】B
【解析】
【详解】由题意可得，线框向右匀速穿越磁场区域的过程可以大致分为三个阶段，在进入过程时，ab是电源，假设电动势为E，每一边的电阻为r，则外电阻R1=3r，根据欧姆定律可知，c、d两点间的电势差为
第二阶段是线框整体在磁场中运动，此时，ab与cd都是电源，并且是完全相同的电源，此时
第三阶段是线框离开过程，此时cd是电源，此时有
故选B。
4. 如图所示，U形光滑金属框置于水平绝缘平台上，和边平行，和边垂直。、足够长，整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒置于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，与金属框保持良好接触且与bc边保持平行。经过一段时间后（ ）
①金属框的速度大小趋于恒定值 ②金属框的加速度大小趋于恒定值
③导体棒所受安培力的大小趋于恒定值 ④导体棒到金属框边的距离趋于恒定值
A. ①②是正确的 B. ②③是正确的 C. ③④是正确的 D. ①④是正确的
【答案】B
【解析】
【详解】由bc边切割磁感线产生电动势，形成电流，使得导体棒MN受到向右的安培力，做加速运动，bc边受到向左的安培力，向右做加速运动。当MN运动时，金属框的bc边和导体棒MN一起切割磁感线，设导体棒MN和金属框的速度分别为和， 则电路中的电动势
电路中的电流
金属框和导体棒MN受到的安培力
与运动方向相反
与运动方向相同
设导体棒MN和金属框的质量分别为和，则对导体棒MN
对金属框
初速度均为零，则从零开始逐渐增加，从开始逐渐减小。当=时，相对速度
大小恒定。
整个运动过程用速度时间图像描述如下
综上可得，金属框的加速度趋于恒定值，安培力也趋于恒定值，②③正确；金属框的速度会一直增大，导体棒到金属框bc边的距离也会一直增大，①④错误。
故选B。
5. 一个匝数为200匝的线圈中通有如图所示的交变电流（图中曲线为余弦曲线的一部分），已知线圈电阻为，则在0~20s内线圈产生的焦耳热为（ ）
A 85J B. 130J C. 170J D. 260J
【答案】C
【解析】
【详解】由图可知，1个周期（T=2s）内线圈产生的焦耳热为
在0~20s内线圈产生的焦耳热为
故选C。
6. 如图所示， A、B为不同金属制成的正方形线框，导线截面积相同，A的边长是 B 的2倍，A的密度是 B的，A 的电阻是 B的 4 倍，当它们的下边在同一高度竖直下落，垂直进入如图所示的磁场中，A框恰能匀速进入，那么（ ）
A. B线框也是匀速进入磁场
B. 下边刚进入磁场时，A、B中感应电流强度之比是 2：1
C. 线框全部进入磁场的过程中，通过截面的电量之比为 2:1
D. 线框全部进入磁场的过程中，消耗的电能之比为 4:1
【答案】A
【解析】
【详解】AB．线框恰好进入磁场时，根据运动学公式有
线框下边切割磁感线产生的感应电动势为
线框中感应电流为
解得
则下边刚进入磁场时，A、B中感应电流强度之比是 1：2
线框受到的安培力为
可知
设线框的边长为a、导线的横截面积为S、密度为，则线框的重力为
由题意可知
A框恰能匀速进入，则有
则可知
故B线框匀速进入磁场，A正确，B错误；
C．根据电流的定义式有
线框完全进入磁场过程中做匀速运动，所用时间为
解得
故线框全部进入磁场的过程中，通过截面的电量之比为 1:1，C错误；
D．消耗的电能等于克服安培力做功，则有
线框全部进入磁场的过程中，消耗的电能之比为 2:1，D错误。
故选A。
二、多选题（每小题4分，共16分）
7. 如图甲，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化时（ ）
A. 在t1～t2时间内，L有收缩趋势
B. 在t2～t3时间内，L有扩张趋势
C. 在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流
D. 在t3～t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流
【答案】AD
【解析】
【详解】根据法拉第电磁感应定律可知
结合楞次定律可知，在t1～t2时间内，外加磁场磁感应强度增加且增加的越来越快，则在导线框中产生沿顺时针方向的电流且强度增加，该电流激发的磁场强度增强，故L有收缩趋势；在t2～t3时间内，外加磁场磁感应强度的变化时均匀的，则在导线框中产生沿逆时针方向的电流且强度不变，L中无感应电流产生；在t3～t4时间内，外加磁场磁感应强度减小且减小的越来越慢，则在导线框中产生沿顺时针方向的电流且强度减小，该电流激发垂直纸面向里穿过圆环的磁场，故由楞次定律可判断圆环L内有顺时针方向的感应电流。
故选AD。
8. 如图甲，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则（ ）
A. 两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合 B. 曲线a、b对应的线圈转速之比为2:3
C. 曲线a表示的交变电动势频率为50Hz D. 曲线b表示的交变电动势最大值为10V
【答案】AD
【解析】
【详解】A．在t=0时刻，感应电动势均为零，此时线圈一定处于中性面，故A正确；
B．由图可知，a的周期为4×10-2s；b的周期为6×10-2s，则由
可知，转速与周期成反比，故转速之比3:2，故B错误；
C．曲线a的交变电流的频率为
故C错误；
D．曲线a、b对应的线圈转速之比为3:2，曲线a表示的交变电动势最大值是15V，转动的角速度为
可得曲线b表示的交变电动势最大值是10V，故D正确。
故选AD
9. 如图所示，质量为m、电阻为R、边长为L正方形金属线框的cd边恰好与有界匀强磁场的上边界重合，现将线框在竖直平面内由静止释放，当下落高度为h（h＜L）时线框开始做匀速运动。已知线框平面始终与磁场方向垂直，且cd边始终水平，磁场的磁感应强度大小为B，重力加速度大小为g，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. cd边进入磁场时，线框中感应电流的方向为顺时针方向
B. 线框匀速运动时的速度大小为
C. 线框从静止到刚好匀速运动的过程中，通过线框某截面的电量为
D. 线框从静止到刚好匀速运动的过程中，线框中产生的焦耳热为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由楞次定律知，线框进入磁场时感应电流的方向为顺时针方向，选项A正确；
B．线框匀速运动时，由共点力平衡条件得
mg=BIL
由法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律得
BLv＝IR
联立解得
选项B错误；
C．由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路的欧姆定律得，又，联立解得
选项C正确；
D．由能量守恒定律得
联立解得
选项D错误。
故选AC。
10. 如图所示，两根电阻不计的平行光滑金属导轨在同一水平面内放置，左端与定值电阻R相连，导轨一侧存在着沿x轴方向均匀增大的磁场，磁感应强度与x的关系是，在外力F作用下一阻值为r的金属棒从运动到，此过程中电路中的电功率保持不变。的坐标为，的坐标为，的坐标为，下列说法正确的是（ ）
A. 在与处的速度之比为
B. 在与处的速度之比为
C. 到与到的过程中通过导体横截面的电荷量之比为
D. 到与到的过程中产生的焦耳热之比为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．处的磁感应强度B1=1T，处的磁感应强度B3=2T，因为电功率不变，故电流不变，又因为
则
故A错误，B正确；
C．由
及B-x图像可得，两个过程中的面积之比，就是电荷量之比，故
故C错误；
D．由F安-x图像可得，两个过程中的面积之比就是焦耳热之比
故
故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题）
三、实验题（每空1.5分，共15分）
11. 在“研究磁通量变化时感应电流的方向”实验中，实物电路连接如图：
（1）实物图中有一个元件接错了回路，请指出并改正：______。
（2）为了方便探究感应电流方向的规律，实验应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、______三者的关系。
（3）在实验过程中，除了查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清线圈______中导线的绕制方向。（选填“A”“B”或“A和B”）
【答案】 ①. 开关接在B线圈回路，开关应接入原线圈A所在的回路 ②. 感应电流的磁场方向 ③. A和B
【解析】
【详解】（1）[1]图中电源所在回路中没有控制开关，即开关错接在B线圈回路中，开关应接入原线圈A所在的回路。
（2）[2]为了方便探究感应电流方向的规律，实验应研究原磁场方向、磁通量的变化情况与感应电流的磁场方向三者的关系。
（3）[3]根据安培定则可以判定电流产生的磁场方向，因此在实验过程中，除了查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清线圈“A和B”中导线的绕制方向。
12. 某同学利用如图甲装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化。内阻的螺线管固定在铁架台上，线圈与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器连接。滑动变阻器最大阻值为，初始时滑片位于正中间的位置。打开传感器，将质量的磁铁置于螺线管正上方静止释放，磁铁上表面为N极。穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止（磁铁下落中受到的阻力远小于磁铁重力，不发生转动），释放点到海绵垫高度差。计算机屏幕上显示出如图乙的曲线。
（1）图乙中坐标表示的物理量UI的意义是______，磁铁穿过螺线管的过程中，UI的峰值约为______W。（保留两位有效数字）
（2）磁铁穿过螺线管的过程中，螺线管产生的感应电动势的最大值约为______V。（保留两位有效数字）
（3）图乙中UI出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰值是在磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的，对这一现象相关说法正确的是______。
A. 线圈中的磁通量经历先增大后减小的过程
B. 如果仅略减小h，两个峰值都会减小
C. 如果仅略减小h，两个峰值增大
D. 如果仅移动滑片，增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大
（4）在磁铁下降的过程中，估算重力势能转化为电能的值是______J，并估算重力势能转化为电能的效率是______。（用百分比表示，保留两位有效数字）
【答案】 ①. 变阻器消耗的功率 ②. 0.0062##0.0063 ③. 1.0##1.1 ④. ABD##ADB##BAD##BDA##DAB##DBA ⑤. ⑥. 2.4%~3%
【解析】
【详解】（1）[1][2]图乙中坐标表示的物理量 UI 的意义是变阻器消耗的功率，由图可知，磁铁穿过螺线管的过程中，UI 的峰值约为0.0063W。
（2）[3]由UI-t曲线可知线圈的最大输出功率为：
P出=0.0063W
线圈输出功率表达式为：
P出＝I2R
根据闭合电路欧姆定律得：
E=I（r+R）
联立将r=40Ω，R=20Ω代入得：
E=1.1V
（2）[4] A．磁铁进入线框时，磁通量增大，当磁铁从线框出来时，磁通量减小，故A正确；
BC．当h减小时，磁铁进入线框的速度减小，导致线框中磁通量的变化率减小，因此两个峰值都会减小，且两个峰值不可能增加，故B正确，C错误；
D．根据闭合电路欧姆定律可知，当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，本题中滑动变阻器的最大阻值与内阻相等，因此增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大，故D正确。
故选ABD.
（3）[5]下落过程减小的重力势能为：
EP=mgh=0.025J
根据图像物理意义可知：图像与横轴围成面积大小等于下落过程中电源的输出电能：
所以总能量为：
[6]重力势能转化为电能的效率为：
四、解答题（共45分）
13. 如图所示，两足够长的平行光滑金属导轨水平放置，相距为，电阻不计，其间连接一阻值为的电阻和一理想电压表，导轨处在匀强磁场中，磁感应强度为，方向与导轨平面垂直。电阻为的金属棒可在导轨上滑动。当在沿导轨方向拉力的作用下向右做匀速运动时，电压表读数为。求：
（1）金属棒运动的速度；
（2）金属棒所受安培力的功率。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）回路的感应电流为
由闭合电路欧姆定律
感应电动势
解得速度
（2）金属棒匀速运动时，所受拉力大小等于安培力大小，则
安培力的功率为
14. 在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失.有一个电站,输送的电功率P=500kW,当使用U=5kV的电压输电时,测得在一昼夜(24小时)内在输电线上的损失为4800kW·h.
（1）求这时的输电效率η和输电线的总电阻r.
（2）若使输电效率提高到90%,又不改变输电线,那么应使用多高的电压输电?
（3）在第2问的情况下,若用户得到电压为220V,则进入用户前的降压变压器的变压比为多大?
【答案】(1) ， (2) (3)
【解析】
【详解】（1）输送功率P=500KW, 一昼夜输送的电能E=Pt=12000
终点得到的电能
效率
由P=UI得，输电线上的电流I=100A
输电线损耗功率
由 得:
（2）若使输电效率提高到90%，即输电线上损耗的功率为：
由 得
得输电电压应调为：
（3）用户降压变压器的输入电压为：
用户降压变压器的输出电压
由 得：
点睛：解决本题的关键知道输送功率、输送电压、电流之间的关系，掌握输电线上损失的功率P损=I2R，搞清楚输送功率、导线上的功率损失以及用户得到的功率之间的关系，搞清楚输送电压、导线上的电压损失以及用户得到的电压之间的关系等.
15. 如图（a）所示，间距均为1m的光滑平行倾斜导轨与光滑平行水平导轨平滑连接，水平导轨处在磁感应强度大小为2T、方向竖直向上的匀强磁场中。质量为1kg、电阻为的金属棒a固定在离水平导轨高h处的倾斜导轨上，材料和长度均与金属棒a相同的金属棒b沿导轨向左运动。金属棒a由静止释放，下滑至水平导轨时开始计时，以a的运动方向为正方向，金属棒a、b的运动图像如图（b）所示。已知两金属棒与导轨始终垂直且接触良好，导轨电阻不计，金属棒a始终未与金属棒b发生碰撞，重力加速度g取。根据图像中数据，求：
（1）金属棒b的质量和电阻；
（2）在整个运动过程中金属棒b产生的焦耳热；
（3）从开始计时到金属棒b向左减速至零的过程中，金属棒a与金属棒b之间距离的变化量。
【答案】（1）0.5kg，；（2）9J；（3）2.25m
【解析】
【详解】（1）a、b两金属棒在水平轨道上运动时所受安培力大小相等，方向相反，整个运动过程a、b两金属棒动量守恒，当两金属棒共速时，电路中电流为零，安培力为零，两棒以共同速度
做匀速运动，速度方向向右为正，由动量守恒定律得
其中
v＝4m/s，
解得
两金属棒材料相同、长度相同，设a、b两金属棒横截面面积分别为和，
根据
则有
由电阻定律
可得
（2）由能量守恒定律可得
金属棒b产生的焦耳热为
联立解得
（3）金属棒b速度为零时，设a的速度为，由动量守恒定律得
解得
设金属棒b向左运动的时间为t，金属棒a与金属棒b之间距离的变化量为，对金属棒a由动量定理可得
通过金属棒a的电荷量为
联立解得
资阳中学高2021级第四学期3月月考
物理试题
一、单选题（每小题4分，共24分）
1. 关于穿过线圈的磁通量与感应电动势的关系，下列说法正确的是（ ）
A. 磁通量变化越大，感应电动势一定越大 B. 磁通量增加时，感应电动势一定变大
C. 磁通量变化越快，感应电动势一定越大 D. 磁通量为零时，感应电动势一定为零
【答案】C
【解析】
详解】AC．根据法拉第电磁感应定律，磁通量变化越快，感应电动势一定越大，磁通量变化越大，感应电动势不一定越大，A错误，C正确；
B．根据法拉第电磁感应定律，如果磁通量均匀增加，感应电动势不变，B错误；
D．根据法拉第电磁感应定律，磁通量为零时，磁通量的变化率不一定等于零，感应电动势不一定为零，只有磁通量不变时，磁通量的变化率等于零时，感应电动势等于零，D错误。
故选C。
2. 图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（ ）
A. 图1中，与的电阻值相同
B. 图1中，闭合开关，灯逐渐变亮
C. 图2中，变阻器R与的电阻值相同
D. 图2中，断开瞬间，灯突然闪亮
【答案】C
【解析】
【详解】A．图1中，断开的瞬间，灯突然闪亮，是因为电路稳定时，的电流小于的电流，根据并联电路各支路电压相等，可知的电阻小于的电阻，A错误；
B．图1中，闭合开关，由于线圈产生自感电动势，故刚开始灯立刻变亮，稳定后线圈不再产生自感电动势且的电阻小于的电阻，故灯又会变暗，B错误；
C．图2中，因为稳定后两个相同的灯泡发光的亮度相同，通过它们的电流相同，则两个支路的总电阻相同，因教材中采用的两个灯泡电阻相同，所以变阻器R与的电阻值相同，C正确；
D．图2中，稳定时通过和的电流相同，断开瞬间，电感线圈、灯、灯和R构成回路，电流从同一值开始缓慢减小至为零，故灯和灯均缓慢熄灭，D错误。
故选C。
3. 如图所示，由同种材料制成的粗细均匀的正方形金属线框，以恒定速度通过有理想边界的匀强磁场，线框的边长小于有界磁场的宽度。开始计时时线框的ab边恰与磁场的左边界重合，在运动过程中线框平面与磁场方向保持垂直，且ab边保持与磁场边界平行，则图中能定性的描述线框中c、d两点间的电势差Ucd 随时间变化情况的是（ ）
A. B.
C D.
【答案】B
【解析】
【详解】由题意可得，线框向右匀速穿越磁场区域的过程可以大致分为三个阶段，在进入过程时，ab是电源，假设电动势为E，每一边的电阻为r，则外电阻R1=3r，根据欧姆定律可知，c、d两点间的电势差为
第二阶段是线框整体在磁场中运动，此时，ab与cd都是电源，并且是完全相同的电源，此时
第三阶段是线框离开过程，此时cd是电源，此时有
故选B。
4. 如图所示，U形光滑金属框置于水平绝缘平台上，和边平行，和边垂直。、足够长，整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒置于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，与金属框保持良好接触且与bc边保持平行。经过一段时间后（ ）
①金属框的速度大小趋于恒定值 ②金属框的加速度大小趋于恒定值
③导体棒所受安培力的大小趋于恒定值 ④导体棒到金属框边的距离趋于恒定值
A. ①②是正确的 B. ②③是正确的 C. ③④是正确的 D. ①④是正确的
【答案】B
【解析】
【详解】由bc边切割磁感线产生电动势，形成电流，使得导体棒MN受到向右的安培力，做加速运动，bc边受到向左的安培力，向右做加速运动。当MN运动时，金属框的bc边和导体棒MN一起切割磁感线，设导体棒MN和金属框的速度分别为和， 则电路中的电动势
电路中的电流
金属框和导体棒MN受到的安培力
与运动方向相反
与运动方向相同
设导体棒MN和金属框的质量分别为和，则对导体棒MN
对金属框
初速度均为零，则从零开始逐渐增加，从开始逐渐减小。当=时，相对速度
大小恒定。
整个运动过程用速度时间图像描述如下
综上可得，金属框的加速度趋于恒定值，安培力也趋于恒定值，②③正确；金属框的速度会一直增大，导体棒到金属框bc边的距离也会一直增大，①④错误。
故选B。
5. 一个匝数为200匝的线圈中通有如图所示的交变电流（图中曲线为余弦曲线的一部分），已知线圈电阻为，则在0~20s内线圈产生的焦耳热为（ ）
A 85J B. 130J C. 170J D. 260J
【答案】C
【解析】
【详解】由图可知，1个周期（T=2s）内线圈产生的焦耳热为
在0~20s内线圈产生的焦耳热为
故选C。
6. 如图所示， A、B为不同金属制成的正方形线框，导线截面积相同，A的边长是 B 的2倍，A的密度是 B的，A 的电阻是 B的 4 倍，当它们的下边在同一高度竖直下落，垂直进入如图所示的磁场中，A框恰能匀速进入，那么（ ）
A. B线框也是匀速进入磁场
B. 下边刚进入磁场时，A、B中感应电流强度之比是 2：1
C. 线框全部进入磁场的过程中，通过截面的电量之比为 2:1
D. 线框全部进入磁场的过程中，消耗的电能之比为 4:1
【答案】A
【解析】
【详解】AB．线框恰好进入磁场时，根据运动学公式有
线框下边切割磁感线产生的感应电动势为
线框中感应电流为
解得
则下边刚进入磁场时，A、B中感应电流强度之比是 1：2
线框受到的安培力为
可知
设线框的边长为a、导线的横截面积为S、密度为，则线框的重力为
由题意可知
A框恰能匀速进入，则有
则可知
故B线框匀速进入磁场，A正确，B错误；
C．根据电流的定义式有
线框完全进入磁场过程中做匀速运动，所用时间为
解得
故线框全部进入磁场的过程中，通过截面的电量之比为 1:1，C错误；
D．消耗的电能等于克服安培力做功，则有
线框全部进入磁场的过程中，消耗的电能之比为 2:1，D错误。
故选A。
二、多选题（每小题4分，共16分）
7. 如图甲，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化时（ ）
A. 在t1～t2时间内，L有收缩趋势
B. 在t2～t3时间内，L有扩张趋势
C. 在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流
D. 在t3～t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流
【答案】AD
【解析】
【详解】根据法拉第电磁感应定律可知
结合楞次定律可知，在t1～t2时间内，外加磁场磁感应强度增加且增加的越来越快，则在导线框中产生沿顺时针方向的电流且强度增加，该电流激发的磁场强度增强，故L有收缩趋势；在t2～t3时间内，外加磁场磁感应强度的变化时均匀的，则在导线框中产生沿逆时针方向的电流且强度不变，L中无感应电流产生；在t3～t4时间内，外加磁场磁感应强度减小且减小的越来越慢，则在导线框中产生沿顺时针方向的电流且强度减小，该电流激发垂直纸面向里穿过圆环的磁场，故由楞次定律可判断圆环L内有顺时针方向的感应电流。
故选AD。
8. 如图甲，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则（ ）
A. 两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合 B. 曲线a、b对应的线圈转速之比为2:3
C. 曲线a表示的交变电动势频率为50Hz D. 曲线b表示的交变电动势最大值为10V
【答案】AD
【解析】
【详解】A．在t=0时刻，感应电动势均为零，此时线圈一定处于中性面，故A正确；
B．由图可知，a的周期为4×10-2s；b的周期为6×10-2s，则由
可知，转速与周期成反比，故转速之比3:2，故B错误；
C．曲线a的交变电流的频率为
故C错误；
D．曲线a、b对应的线圈转速之比为3:2，曲线a表示的交变电动势最大值是15V，转动的角速度为
可得曲线b表示的交变电动势最大值是10V，故D正确。
故选AD
9. 如图所示，质量为m、电阻为R、边长为L正方形金属线框的cd边恰好与有界匀强磁场的上边界重合，现将线框在竖直平面内由静止释放，当下落高度为h（h＜L）时线框开始做匀速运动。已知线框平面始终与磁场方向垂直，且cd边始终水平，磁场的磁感应强度大小为B，重力加速度大小为g，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. cd边进入磁场时，线框中感应电流的方向为顺时针方向
B. 线框匀速运动时的速度大小为
C. 线框从静止到刚好匀速运动的过程中，通过线框某截面的电量为
D. 线框从静止到刚好匀速运动的过程中，线框中产生的焦耳热为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由楞次定律知，线框进入磁场时感应电流的方向为顺时针方向，选项A正确；
B．线框匀速运动时，由共点力平衡条件得
mg=BIL
由法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律得
BLv＝IR
联立解得
选项B错误；
C．由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路的欧姆定律得，又，联立解得
选项C正确；
D．由能量守恒定律得
联立解得
选项D错误。
故选AC。
10. 如图所示，两根电阻不计的平行光滑金属导轨在同一水平面内放置，左端与定值电阻R相连，导轨一侧存在着沿x轴方向均匀增大的磁场，磁感应强度与x的关系是，在外力F作用下一阻值为r的金属棒从运动到，此过程中电路中的电功率保持不变。的坐标为，的坐标为，的坐标为，下列说法正确的是（ ）
A. 在与处的速度之比为
B. 在与处的速度之比为
C. 到与到的过程中通过导体横截面的电荷量之比为
D. 到与到的过程中产生的焦耳热之比为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．处的磁感应强度B1=1T，处的磁感应强度B3=2T，因为电功率不变，故电流不变，又因为
则
故A错误，B正确；
C．由
及B-x图像可得，两个过程中的面积之比，就是电荷量之比，故
故C错误；
D．由F安-x图像可得，两个过程中的面积之比就是焦耳热之比
故
故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题）
三、实验题（每空1.5分，共15分）
11. 在“研究磁通量变化时感应电流的方向”实验中，实物电路连接如图：
（1）实物图中有一个元件接错了回路，请指出并改正：______。
（2）为了方便探究感应电流方向的规律，实验应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、______三者的关系。
（3）在实验过程中，除了查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清线圈______中导线的绕制方向。（选填“A”“B”或“A和B”）
【答案】 ①. 开关接在B线圈回路，开关应接入原线圈A所在的回路 ②. 感应电流的磁场方向 ③. A和B
【解析】
【详解】（1）[1]图中电源所在回路中没有控制开关，即开关错接在B线圈回路中，开关应接入原线圈A所在的回路。
（2）[2]为了方便探究感应电流方向的规律，实验应研究原磁场方向、磁通量的变化情况与感应电流的磁场方向三者的关系。
（3）[3]根据安培定则可以判定电流产生的磁场方向，因此在实验过程中，除了查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清线圈“A和B”中导线的绕制方向。
12. 某同学利用如图甲装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化。内阻的螺线管固定在铁架台上，线圈与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器连接。滑动变阻器最大阻值为，初始时滑片位于正中间的位置。打开传感器，将质量的磁铁置于螺线管正上方静止释放，磁铁上表面为N极。穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止（磁铁下落中受到的阻力远小于磁铁重力，不发生转动），释放点到海绵垫高度差。计算机屏幕上显示出如图乙的曲线。
（1）图乙中坐标表示的物理量UI的意义是______，磁铁穿过螺线管的过程中，UI的峰值约为______W。（保留两位有效数字）
（2）磁铁穿过螺线管的过程中，螺线管产生的感应电动势的最大值约为______V。（保留两位有效数字）
（3）图乙中UI出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰值是在磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的，对这一现象相关说法正确的是______。
A. 线圈中的磁通量经历先增大后减小的过程
B. 如果仅略减小h，两个峰值都会减小
C. 如果仅略减小h，两个峰值增大
D. 如果仅移动滑片，增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大
（4）在磁铁下降的过程中，估算重力势能转化为电能的值是______J，并估算重力势能转化为电能的效率是______。（用百分比表示，保留两位有效数字）
【答案】 ①. 变阻器消耗的功率 ②. 0.0062##0.0063 ③. 1.0##1.1 ④. ABD##ADB##BAD##BDA##DAB##DBA ⑤. ⑥. 2.4%~3%
【解析】
【详解】（1）[1][2]图乙中坐标表示的物理量 UI 的意义是变阻器消耗的功率，由图可知，磁铁穿过螺线管的过程中，UI 的峰值约为0.0063W。
（2）[3]由UI-t曲线可知线圈的最大输出功率为：
P出=0.0063W
线圈输出功率表达式为：
P出＝I2R
根据闭合电路欧姆定律得：
E=I（r+R）
联立将r=40Ω，R=20Ω代入得：
E=1.1V
（2）[4] A．磁铁进入线框时，磁通量增大，当磁铁从线框出来时，磁通量减小，故A正确；
BC．当h减小时，磁铁进入线框的速度减小，导致线框中磁通量的变化率减小，因此两个峰值都会减小，且两个峰值不可能增加，故B正确，C错误；
D．根据闭合电路欧姆定律可知，当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，本题中滑动变阻器的最大阻值与内阻相等，因此增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大，故D正确。
故选ABD.
（3）[5]下落过程减小的重力势能为：
EP=mgh=0.025J
根据图像物理意义可知：图像与横轴围成面积大小等于下落过程中电源的输出电能：
所以总能量为：
[6]重力势能转化为电能的效率为：
四、解答题（共45分）
13. 如图所示，两足够长的平行光滑金属导轨水平放置，相距为，电阻不计，其间连接一阻值为的电阻和一理想电压表，导轨处在匀强磁场中，磁感应强度为，方向与导轨平面垂直。电阻为的金属棒可在导轨上滑动。当在沿导轨方向拉力的作用下向右做匀速运动时，电压表读数为。求：
（1）金属棒运动的速度；
（2）金属棒所受安培力的功率。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）回路的感应电流为
由闭合电路欧姆定律
感应电动势
解得速度
（2）金属棒匀速运动时，所受拉力大小等于安培力大小，则
安培力的功率为
14. 在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失.有一个电站,输送的电功率P=500kW,当使用U=5kV的电压输电时,测得在一昼夜(24小时)内在输电线上的损失为4800kW·h.
（1）求这时的输电效率η和输电线的总电阻r.
（2）若使输电效率提高到90%,又不改变输电线,那么应使用多高的电压输电?
（3）在第2问的情况下,若用户得到电压为220V,则进入用户前的降压变压器的变压比为多大?
【答案】(1) ， (2) (3)
【解析】
【详解】（1）输送功率P=500KW, 一昼夜输送的电能E=Pt=12000
终点得到的电能
效率
由P=UI得，输电线上的电流I=100A
输电线损耗功率
由 得:
（2）若使输电效率提高到90%，即输电线上损耗的功率为：
由 得
得输电电压应调为：
（3）用户降压变压器的输入电压为：
用户降压变压器的输出电压
由 得：
点睛：解决本题的关键知道输送功率、输送电压、电流之间的关系，掌握输电线上损失的功率P损=I2R，搞清楚输送功率、导线上的功率损失以及用户得到的功率之间的关系，搞清楚输送电压、导线上的电压损失以及用户得到的电压之间的关系等.
15. 如图（a）所示，间距均为1m的光滑平行倾斜导轨与光滑平行水平导轨平滑连接，水平导轨处在磁感应强度大小为2T、方向竖直向上的匀强磁场中。质量为1kg、电阻为的金属棒a固定在离水平导轨高h处的倾斜导轨上，材料和长度均与金属棒a相同的金属棒b沿导轨向左运动。金属棒a由静止释放，下滑至水平导轨时开始计时，以a的运动方向为正方向，金属棒a、b的运动图像如图（b）所示。已知两金属棒与导轨始终垂直且接触良好，导轨电阻不计，金属棒a始终未与金属棒b发生碰撞，重力加速度g取。根据图像中数据，求：
（1）金属棒b的质量和电阻；
（2）在整个运动过程中金属棒b产生的焦耳热；
（3）从开始计时到金属棒b向左减速至零的过程中，金属棒a与金属棒b之间距离的变化量。
【答案】（1）0.5kg，；（2）9J；（3）2.25m
【解析】
【详解】（1）a、b两金属棒在水平轨道上运动时所受安培力大小相等，方向相反，整个运动过程a、b两金属棒动量守恒，当两金属棒共速时，电路中电流为零，安培力为零，两棒以共同速度
做匀速运动，速度方向向右为正，由动量守恒定律得
其中
v＝4m/s，
解得
两金属棒材料相同、长度相同，设a、b两金属棒横截面面积分别为和，
根据
则有
由电阻定律
可得
（2）由能量守恒定律可得
金属棒b产生的焦耳热为
联立解得
（3）金属棒b速度为零时，设a的速度为，由动量守恒定律得
解得
设金属棒b向左运动的时间为t，金属棒a与金属棒b之间距离的变化量为，对金属棒a由动量定理可得
通过金属棒a的电荷量为
联立解得
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