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江苏省无锡市2023-2024学年高二下学期4月期中联考物理模拟试题（附答案）
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这是一份江苏省无锡市2023-2024学年高二下学期4月期中联考物理模拟试题（附答案），共14页。试卷主要包含了单选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（本大题共10小题）
1．下列关于教材中四幅插图的说法，正确的是（ ）
A．图甲中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会产生大量热量，从而冶炼金属
C．图丙中，当人对着话筒讲话时线圈中会产生强弱变化的电流，这利用了电磁感应原理
D．图丁是毫安表的表头，运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁驱动原理
2．如图所示，取一段柔软的铝箔条，把它折成天桥状并用胶纸粘牢两端，使蹄形磁铁横跨过“天桥”，当电池与铝箔接通后，下列说法正确的是（ ）
A．铝箔条中部向磁铁S极运动
B．铝箔条中部向磁铁N极运动
C．铝箔条中部向下方运动
D．铝箔条中部向上方运动
3．1932年，美国物理学家安德森在宇宙线实验中发现了正电子，他利用放在匀强磁场中的云室来记录宇宙线粒子，并在云室中加入一块厚6mm的铅板，当宇宙线粒子通过云室内的匀强磁场时，拍下粒子径迹的照片以此分析粒子。如图所示为一模拟情形，MN表示一块非常薄的金属板，带电粒子（不计重力）在匀强磁场中运动并垂直穿过薄金属板，虚线表示其运动轨迹，由图可知粒子（ ）
A．带负电荷
B．沿a→b→c→d→e方向运动
C．粒子在下半周所用的时间比上半周所用的时间短
D．粒子在下半周所用的时间比上半周所用的时间长
4．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示。产生的交变电动势的图像如图2所示，则
A．=0.005s时线框的磁通量变化率为零
B．=0.01s时线框平面与中性面重合
C．线框产生的交变电动势有效值为311V
D．线框产生的交变电动势频率为100Hz
5．武汉病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如下图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A．M点的电势高于N点电势
B．MN两点电压与液体流速无关
C．污水流量计的流量与管道直径无关
D．只需要再测出MN两点电压就能够推算废液的流量
6．在学习《电磁感应》时，老师在课堂上做了这样的演示实验：如图所示，铝制水平横梁两端各固定一个铝环，其中A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点在水平面内自由转动。当装置静止不动时，用一磁铁的N极去接近A环，发现横梁绕支点沿顺时针（俯视）方向转动。若不考虑空气流动对实验结果的影响，关于该实验，下列说法中正确的是（ ）
A．用磁铁的N极接近A环时，除发现题中描述现象外，A环还应有收缩的趋势
B．用磁铁的N极靠近A环时，沿磁铁运动方向观察，A环中应有顺时针方向的感应电流
C．若用磁铁的S极接近A环，横梁会绕支点沿逆时针（俯视）方向转动
D．若用磁铁的N极靠近B环，发现横梁不动，说明B环内磁通量没有发生变化
7．某国产直升机在我国某地上空悬停，长度为L的导体螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动（俯视），转动角速度为。该处地磁场的水平分量为，竖直分量为。叶片的近轴端为a，远轴端为b。忽略转轴的尺寸，则叶片中感应电动势为（ ）
A．，a端电势高于b端电势B．，a端电势低于b端电势
C．，a端电势高于b端电势D．，a端电势低于b端电势
8．如图所示为“万人跳”实验的示意图，电源的内电阻可忽略，L为学生实验用变压器线圈，在时刻闭合开关S，经过一段时间后，在时刻断开S。下列表示通过人体电流I随时间t变化的图像中，你认为最符合该实验实际的是（ ）
A．B．C．D．
9．如图所示为某种电吹风机的电路图，a、b、c、d为四个固定触点。绕O点转动的扇形金属触片P，可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，吹风机可处于停机、吹冷风和吹热风三种工作状态。n1和n2分别是理想变压器原、副线圈的匝数，该电吹风的各项参数如下表所示。下列说法正确的是（ ）
A．触片P同时接触b、c两个触点时电吹风吹热风
B．理想变压器原、副线圈的匝数比
C．电吹风吹热风时电热丝上的电流为
D．小风扇的内阻为5Ω
10．如图所示，在竖直平面内有一上下边界均水平且方向垂直线框所在平面的匀强磁场，磁感应强度B=2.5T 。正方形单匝金属线框在磁场上方h=0.8m处，质量为m=0.1kg，边长为L=0.4m，总阻值为R=2Ω。现将线框由静止释放，下落过程中线框ab边始终与磁场边界平行，ab边刚好进入磁场和刚好离开磁场时的速度均为v=3m/s，不计空气阻力，重力加速度取10m/s2，则（ ）
A．cd边刚进入磁场时克服安培力做功的功率为9W
B．匀强磁场区域的高度为0.60m
C．穿过磁场的过程中线框电阻产生的焦耳热为1.50J
D．线框通过磁场上边界所用时间为0.2s
二、实验题（本大题共1小题）
11．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“”的匝数。
（1）为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。硅钢片应平行于；
A．平面abcd B．平面abfe C．平面abgh D．平面aehd
（2）对于实验过程，下列说法正确的有；
A．为便于探究，应该采用控制变量法
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“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，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
（3）实验中，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，若变压器是理想变压器，则原线圈的电压应为．
A．18.0V B．12.0V C．5.0V D．3V
（4）组装变压器时，该同学没有将铁芯闭合，如图所示，原线圈接12.0V的学生电源，原副线圈的匝数比为8：1，副线面两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是；
A．0V B．9.6V C．1.5V D．0.65V
（5）该同学正确组装变压器后，用匝数和匝的变压器实际测量数据如下表：
根据测量数据可判断连接交流电源的原线圈是（填或）。
三、解答题（本大题共4小题）
12．如图甲所示，水平放置的线圈匝数n＝200匝，电阻r＝2 Ω，线圈与阻值R＝8 Ω的电阻相连。在线圈的中心有一个面积S=0.3m2的有界匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向。试求：
（1）通过电阻R的电流方向；
（2）前0.2s内线圈磁通量的变化量；
（3）电压表的示数。
13．如图所示，两根足够长的金属光滑导轨平行放置，导轨平面与水平面成θ=37°角，间距，导轨M 、P两端接有阻值的电阻，质量的金属棒垂直导轨放置，金属棒和导轨电阻均不计。整个装置放在磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。金属棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过电阻R上的电荷量q=2C。（sin37°=0.6 ，cs37°=0.8，取重力加速度）
（1）金属棒匀速运动时的速度v的大小；
（2）导体棒从静止滑到刚开始匀速运动时产生的焦耳热。
14．如图所示为某学校一套校内备用供电系统，由一台内阻为1 Ω的发电机向全校22个教室（每个教室有“220V，60W”的白炽灯6盏）供电。如果输电线的总电阻R是4 Ω，升压变压器和降压变压器（都认为是理想变压器）的匝数比分别是1：4和4：1，那么：
(1)发电机的输出功率应是多大？
(2)求升压变压器中原线圈的电压U1和电流I1？
(3)输电效率是多少？
15．如图，空间区域Ⅰ、Ⅱ有匀强电场和匀强磁场，MN、PQ为理想边界，Ⅰ区域高度d=0.15m，Ⅱ区域的范围足够大。匀强电场方向竖直向上；Ⅰ、Ⅱ区域的磁感应强度大小均为B=0.5T，方向分别垂直纸面向里和向外。一个质量为m=、带电荷量为的带电小球从距MN的高度为h的O点由静止开始下落，进入场区后，恰能做匀速圆周运动，重力加速度g取10m/s2。
（1）试判断小球的电性并求出电场强度E的大小；
（2）若带电小球能进入区域Ⅱ，则h应满足什么条件？
（3）若想带电小球运动一定时间后恰能回到O点，h应该等于多少？并求从开始运动到返回O点的时间（保留一位有效数字）？
答案
1．【正确答案】C
【详解】A．由电磁驱动原理，图甲中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁铁转的慢，即同向异步，A错误；
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，在铁块中会产生涡流，铁块中就会产生大量热量，从而冶炼金属，B错误；
C．图丙中，当人对着话筒讲话时线圈会做受迫振动，线圈在磁场中运动，线圈中会产生强弱变化的电流，这利用了电磁感应原理，C正确；
D．图丁是毫安表的表头，运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，D错误。选C。
2．【正确答案】D
【详解】由题图可知通过铝箔条的电流方向从左向右，由左手定则可判断出，铝箔条所受安培力方向向上，因此铝箔条中部向上运动选D。
3．【正确答案】A
【详解】AB．根据洛伦兹力提供向心力可得，解得，由于带电粒子穿过金属板后，动能减小，速度减小，则轨道半径减小，可知带电粒子沿e→d→c→b→a方向运动，根据左手定则可知，粒子带负电，A正确，B错误；
CD．粒子在磁场中运动的周期为，可知粒子在上半周和下半周的运动时间相等，均为周期的一半，CD错误。选A。
4．【正确答案】B
【详解】A．由图2可知=0.005s时，线框产生的电动势最大，由法拉第电磁感应定律可知线框的磁通量的变化率最大，不为零，A错误；
B．由图2可知=0.01s时，线框产生的电动势最小，为零，线框的磁通量最大，线框平面与中性面重合，B正确；
C．根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为，C错误；
D．根据周期和频率的关系可得，该交变电流的频率为，D错误。选B。
5．【正确答案】D
【详解】A．根据左手定则判断，带负电粒子所受洛伦兹力方向向上。圆柱体上面部分积累负电荷，因此M点电势低，A错误；
B．废液流速稳定后，粒子受力平衡，有，解得，易知MN两点电压与液体流速有关，B错误；
CD．废液的流量为，联立，可得，易知流量与管道直径有关，只需要再测出MN两点电压就能够推算废液的流量，D正确。选D。
6．【正确答案】A
【详解】AB．根据楞次定律，可知感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。磁铁的N极靠近A环时，A环的磁通量变大，感应电流的磁场N极向外阻碍磁通量的变化，从相对运动角度来说两N极相互排斥，即“来拒去留”A环向后运动，横梁绕支点沿顺时针（俯视）方向转动，由安培定则知A环中产生逆时针方向的感应电流，通过左手定则可判断，A环上任意一点的安培力方向都指向圆心，即“增缩减扩，所以A环还有收缩的趋势，A正确，B错误；
C．根据“来拒去留“原理可知，无论N极还是S极靠近，A环都会因为磁通量增大而受到排斥作用，横梁都会绕支点沿顺时针（俯视）方向转动；
D．若用磁铁的N极靠近B环，B环内磁通量变大，但由于B环是断开的，无法形成电流，不受安培力，所以横梁不会转动，D错误。选A。
7．【正确答案】D
【详解】我国某地上空地磁场方向有向下的分量，大小为，当螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动（俯视）时，根据右手定则可知，a端电势低于b端电势；大小为，选D。
8．【正确答案】A
【详解】开关闭合后，线圈与学生们并联，由于电源为干电池，电压很小，因此通过学生的电流很小，当开关断开时，线圈电流发生变化，从而产生很高的瞬时电压，此时线圈与学生们构成放电回路，线圈中电流方向不变化，而流经学生们的电流方向发生变化，断开瞬间流经学生的电流很大，学生们有触电的感觉，然后逐渐减小，选A。
9．【正确答案】D
【详解】A．触片P同时接触两个触点时，电热丝未接入电路，电吹风吹冷风，A错误；
B．由理想变压器的变压规律可知，理想变压器原、副线圈的匝数比，B错误；
C．根据，可得，电吹风吹热风时电热丝上的电流为，C错误；
D．小风扇正常工作时产生的热功率为，通过小风扇的电流为，根据，可得小风扇的内阻为，D正确。选D。
10．【正确答案】C
【详解】A．cd边刚好进入磁场时线框的速度大小为，此时cd边切割磁感线产生的感应电动势为，线框中的电流为，cd边所受安培力大小为，cd边克服安培力做功的功率为，A错误；
B．由题意，根据线框进出磁场过程中运动的对称性可知，cd边刚好进入磁场和刚好离开磁场时的速度大小均为，设匀强磁场区域的高度为H，线框全部位于磁场中时下落的加速度大小为g，根据运动学公式有，解得，B错误；
C．设穿过磁场的过程中线框电阻产生的焦耳热为Q，对线框从开始下落到穿过磁场的过程，根据能量守恒定律有，解得，C正确；
D．设线框通过磁场上边界所用时间为t，线框中的平均感应电流为，则由动量定理可得，又，联立解得，D错误。选C。
11．【正确答案】D；AC/CA；B；D；
【详解】（1）[1]变压器的正视图如图
所以要减小涡流在铁芯中产生的热量，硅钢片应平行于平面。选D。
（2）[2]A．为便于探究，应该采用控制变量法，选项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”，选项B错误；
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，选项C正确；
D．虽然实验所用电压较低，通电时也不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，选项D错误。选AC。
（3）[3]变压器为理想变压器，则原线圈电压为，选B。
（4）[4]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，选D。
（5）[5]由于有漏磁、原副线圈内阻分压等因素，所以副线圈实际测量的电压值应该小于理论值，由理想变压器规律，由表格数据Ua总是略小于Ub，Nb一定是原线圈。
12．【正确答案】（1）；（2）0.06Wb；（3）48V
【详解】（1）磁感应强度方向向里且增大，根据楞次定律判断可知电流方向为；
（2）前0.2s内线圈磁通量的变化量
（3）根据法拉第电磁感应定律得，感应电流为，电压表的示数为
13．【正确答案】（1）6m/s；（2）8.4 J
【详解】（1）金属棒速度最大时，有，其中，解得v=6m/s
（2）电荷量的计算公式，其中，解得，则，则产生的焦耳热为，解得Q=8.4 J
14．【正确答案】(1)8244W；(2)229V；36A；(3)96.1%
【详解】(1)全校教室白炽灯消耗的功率P用＝22×60×6 W＝7920 W，设输电线路电流为I线，输电电压为U2，降压变压器原线圈电压为U′2，，而U3＝220 V，则U′2＝4×220 V＝880 V，，线路损失功率P损＝I线2R线＝92×4 W＝324 W，所以P出＝P用＋P损＝8244 W
(2)输电线损失电压U损＝I线R线＝9×4 V＝36 V，U2＝U损＋U′2＝916V，由，得，升压变压器原线圈电流
(3)输电效率
15．【正确答案】（1）正电，0.25N/C；（2）h>0.45m；（3）h=0.6m，1s
【详解】（1）带电小球进入复合场后，恰能做匀速圆周运动，即所受合力为洛伦兹力，则重力与电场力大小相等，方向相反，重力竖直向下，电场力竖直向上，即小球带正电。
则有，解得E=0.25N/C
（2）假设下落高度为h0时，带电小球在Ⅰ区域做圆周运动的圆弧与PQ相切时，运动轨迹如图甲所示
由几何知识可知，小球的轨道半径R=d，带电小球在进入磁场前做自由落体运动，由动能定理得，带电小球在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得，联立解得h0=0.45m，则当h>h0时，即h>0.45m时带电小球能进入区域Ⅱ。
（3）带电小球的轨迹如图乙所示
以三个圆心为顶点的三角形为等边三角形，边长为2R1，内角为60°，由几何关系知，，，由解得，，，粒子在磁场外运动的时间，粒子在磁场运动的时间，冷风时输入功率
50W
热风时输入功率
450W
小风扇额定电压
50V
正常工作时小风扇输出功率
45W
1.80
2.80
3.80
4.90
4.00
6.01
8.02
9.98
一、单选题（本大题共10小题）
1．下列关于教材中四幅插图的说法，正确的是（ ）
A．图甲中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会产生大量热量，从而冶炼金属
C．图丙中，当人对着话筒讲话时线圈中会产生强弱变化的电流，这利用了电磁感应原理
D．图丁是毫安表的表头，运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁驱动原理
2．如图所示，取一段柔软的铝箔条，把它折成天桥状并用胶纸粘牢两端，使蹄形磁铁横跨过“天桥”，当电池与铝箔接通后，下列说法正确的是（ ）
A．铝箔条中部向磁铁S极运动
B．铝箔条中部向磁铁N极运动
C．铝箔条中部向下方运动
D．铝箔条中部向上方运动
3．1932年，美国物理学家安德森在宇宙线实验中发现了正电子，他利用放在匀强磁场中的云室来记录宇宙线粒子，并在云室中加入一块厚6mm的铅板，当宇宙线粒子通过云室内的匀强磁场时，拍下粒子径迹的照片以此分析粒子。如图所示为一模拟情形，MN表示一块非常薄的金属板，带电粒子（不计重力）在匀强磁场中运动并垂直穿过薄金属板，虚线表示其运动轨迹，由图可知粒子（ ）
A．带负电荷
B．沿a→b→c→d→e方向运动
C．粒子在下半周所用的时间比上半周所用的时间短
D．粒子在下半周所用的时间比上半周所用的时间长
4．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示。产生的交变电动势的图像如图2所示，则
A．=0.005s时线框的磁通量变化率为零
B．=0.01s时线框平面与中性面重合
C．线框产生的交变电动势有效值为311V
D．线框产生的交变电动势频率为100Hz
5．武汉病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如下图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A．M点的电势高于N点电势
B．MN两点电压与液体流速无关
C．污水流量计的流量与管道直径无关
D．只需要再测出MN两点电压就能够推算废液的流量
6．在学习《电磁感应》时，老师在课堂上做了这样的演示实验：如图所示，铝制水平横梁两端各固定一个铝环，其中A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点在水平面内自由转动。当装置静止不动时，用一磁铁的N极去接近A环，发现横梁绕支点沿顺时针（俯视）方向转动。若不考虑空气流动对实验结果的影响，关于该实验，下列说法中正确的是（ ）
A．用磁铁的N极接近A环时，除发现题中描述现象外，A环还应有收缩的趋势
B．用磁铁的N极靠近A环时，沿磁铁运动方向观察，A环中应有顺时针方向的感应电流
C．若用磁铁的S极接近A环，横梁会绕支点沿逆时针（俯视）方向转动
D．若用磁铁的N极靠近B环，发现横梁不动，说明B环内磁通量没有发生变化
7．某国产直升机在我国某地上空悬停，长度为L的导体螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动（俯视），转动角速度为。该处地磁场的水平分量为，竖直分量为。叶片的近轴端为a，远轴端为b。忽略转轴的尺寸，则叶片中感应电动势为（ ）
A．，a端电势高于b端电势B．，a端电势低于b端电势
C．，a端电势高于b端电势D．，a端电势低于b端电势
8．如图所示为“万人跳”实验的示意图，电源的内电阻可忽略，L为学生实验用变压器线圈，在时刻闭合开关S，经过一段时间后，在时刻断开S。下列表示通过人体电流I随时间t变化的图像中，你认为最符合该实验实际的是（ ）
A．B．C．D．
9．如图所示为某种电吹风机的电路图，a、b、c、d为四个固定触点。绕O点转动的扇形金属触片P，可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，吹风机可处于停机、吹冷风和吹热风三种工作状态。n1和n2分别是理想变压器原、副线圈的匝数，该电吹风的各项参数如下表所示。下列说法正确的是（ ）
A．触片P同时接触b、c两个触点时电吹风吹热风
B．理想变压器原、副线圈的匝数比
C．电吹风吹热风时电热丝上的电流为
D．小风扇的内阻为5Ω
10．如图所示，在竖直平面内有一上下边界均水平且方向垂直线框所在平面的匀强磁场，磁感应强度B=2.5T 。正方形单匝金属线框在磁场上方h=0.8m处，质量为m=0.1kg，边长为L=0.4m，总阻值为R=2Ω。现将线框由静止释放，下落过程中线框ab边始终与磁场边界平行，ab边刚好进入磁场和刚好离开磁场时的速度均为v=3m/s，不计空气阻力，重力加速度取10m/s2，则（ ）
A．cd边刚进入磁场时克服安培力做功的功率为9W
B．匀强磁场区域的高度为0.60m
C．穿过磁场的过程中线框电阻产生的焦耳热为1.50J
D．线框通过磁场上边界所用时间为0.2s
二、实验题（本大题共1小题）
11．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“”的匝数。
（1）为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。硅钢片应平行于；
A．平面abcd B．平面abfe C．平面abgh D．平面aehd
（2）对于实验过程，下列说法正确的有；
A．为便于探究，应该采用控制变量法
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“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，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
（3）实验中，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，若变压器是理想变压器，则原线圈的电压应为．
A．18.0V B．12.0V C．5.0V D．3V
（4）组装变压器时，该同学没有将铁芯闭合，如图所示，原线圈接12.0V的学生电源，原副线圈的匝数比为8：1，副线面两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是；
A．0V B．9.6V C．1.5V D．0.65V
（5）该同学正确组装变压器后，用匝数和匝的变压器实际测量数据如下表：
根据测量数据可判断连接交流电源的原线圈是（填或）。
三、解答题（本大题共4小题）
12．如图甲所示，水平放置的线圈匝数n＝200匝，电阻r＝2 Ω，线圈与阻值R＝8 Ω的电阻相连。在线圈的中心有一个面积S=0.3m2的有界匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向。试求：
（1）通过电阻R的电流方向；
（2）前0.2s内线圈磁通量的变化量；
（3）电压表的示数。
13．如图所示，两根足够长的金属光滑导轨平行放置，导轨平面与水平面成θ=37°角，间距，导轨M 、P两端接有阻值的电阻，质量的金属棒垂直导轨放置，金属棒和导轨电阻均不计。整个装置放在磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。金属棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过电阻R上的电荷量q=2C。（sin37°=0.6 ，cs37°=0.8，取重力加速度）
（1）金属棒匀速运动时的速度v的大小；
（2）导体棒从静止滑到刚开始匀速运动时产生的焦耳热。
14．如图所示为某学校一套校内备用供电系统，由一台内阻为1 Ω的发电机向全校22个教室（每个教室有“220V，60W”的白炽灯6盏）供电。如果输电线的总电阻R是4 Ω，升压变压器和降压变压器（都认为是理想变压器）的匝数比分别是1：4和4：1，那么：
(1)发电机的输出功率应是多大？
(2)求升压变压器中原线圈的电压U1和电流I1？
(3)输电效率是多少？
15．如图，空间区域Ⅰ、Ⅱ有匀强电场和匀强磁场，MN、PQ为理想边界，Ⅰ区域高度d=0.15m，Ⅱ区域的范围足够大。匀强电场方向竖直向上；Ⅰ、Ⅱ区域的磁感应强度大小均为B=0.5T，方向分别垂直纸面向里和向外。一个质量为m=、带电荷量为的带电小球从距MN的高度为h的O点由静止开始下落，进入场区后，恰能做匀速圆周运动，重力加速度g取10m/s2。
（1）试判断小球的电性并求出电场强度E的大小；
（2）若带电小球能进入区域Ⅱ，则h应满足什么条件？
（3）若想带电小球运动一定时间后恰能回到O点，h应该等于多少？并求从开始运动到返回O点的时间（保留一位有效数字）？
答案
1．【正确答案】C
【详解】A．由电磁驱动原理，图甲中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁铁转的慢，即同向异步，A错误；
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，在铁块中会产生涡流，铁块中就会产生大量热量，从而冶炼金属，B错误；
C．图丙中，当人对着话筒讲话时线圈会做受迫振动，线圈在磁场中运动，线圈中会产生强弱变化的电流，这利用了电磁感应原理，C正确；
D．图丁是毫安表的表头，运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，D错误。选C。
2．【正确答案】D
【详解】由题图可知通过铝箔条的电流方向从左向右，由左手定则可判断出，铝箔条所受安培力方向向上，因此铝箔条中部向上运动选D。
3．【正确答案】A
【详解】AB．根据洛伦兹力提供向心力可得，解得，由于带电粒子穿过金属板后，动能减小，速度减小，则轨道半径减小，可知带电粒子沿e→d→c→b→a方向运动，根据左手定则可知，粒子带负电，A正确，B错误；
CD．粒子在磁场中运动的周期为，可知粒子在上半周和下半周的运动时间相等，均为周期的一半，CD错误。选A。
4．【正确答案】B
【详解】A．由图2可知=0.005s时，线框产生的电动势最大，由法拉第电磁感应定律可知线框的磁通量的变化率最大，不为零，A错误；
B．由图2可知=0.01s时，线框产生的电动势最小，为零，线框的磁通量最大，线框平面与中性面重合，B正确；
C．根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为，C错误；
D．根据周期和频率的关系可得，该交变电流的频率为，D错误。选B。
5．【正确答案】D
【详解】A．根据左手定则判断，带负电粒子所受洛伦兹力方向向上。圆柱体上面部分积累负电荷，因此M点电势低，A错误；
B．废液流速稳定后，粒子受力平衡，有，解得，易知MN两点电压与液体流速有关，B错误；
CD．废液的流量为，联立，可得，易知流量与管道直径有关，只需要再测出MN两点电压就能够推算废液的流量，D正确。选D。
6．【正确答案】A
【详解】AB．根据楞次定律，可知感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。磁铁的N极靠近A环时，A环的磁通量变大，感应电流的磁场N极向外阻碍磁通量的变化，从相对运动角度来说两N极相互排斥，即“来拒去留”A环向后运动，横梁绕支点沿顺时针（俯视）方向转动，由安培定则知A环中产生逆时针方向的感应电流，通过左手定则可判断，A环上任意一点的安培力方向都指向圆心，即“增缩减扩，所以A环还有收缩的趋势，A正确，B错误；
C．根据“来拒去留“原理可知，无论N极还是S极靠近，A环都会因为磁通量增大而受到排斥作用，横梁都会绕支点沿顺时针（俯视）方向转动；
D．若用磁铁的N极靠近B环，B环内磁通量变大，但由于B环是断开的，无法形成电流，不受安培力，所以横梁不会转动，D错误。选A。
7．【正确答案】D
【详解】我国某地上空地磁场方向有向下的分量，大小为，当螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动（俯视）时，根据右手定则可知，a端电势低于b端电势；大小为，选D。
8．【正确答案】A
【详解】开关闭合后，线圈与学生们并联，由于电源为干电池，电压很小，因此通过学生的电流很小，当开关断开时，线圈电流发生变化，从而产生很高的瞬时电压，此时线圈与学生们构成放电回路，线圈中电流方向不变化，而流经学生们的电流方向发生变化，断开瞬间流经学生的电流很大，学生们有触电的感觉，然后逐渐减小，选A。
9．【正确答案】D
【详解】A．触片P同时接触两个触点时，电热丝未接入电路，电吹风吹冷风，A错误；
B．由理想变压器的变压规律可知，理想变压器原、副线圈的匝数比，B错误；
C．根据，可得，电吹风吹热风时电热丝上的电流为，C错误；
D．小风扇正常工作时产生的热功率为，通过小风扇的电流为，根据，可得小风扇的内阻为，D正确。选D。
10．【正确答案】C
【详解】A．cd边刚好进入磁场时线框的速度大小为，此时cd边切割磁感线产生的感应电动势为，线框中的电流为，cd边所受安培力大小为，cd边克服安培力做功的功率为，A错误；
B．由题意，根据线框进出磁场过程中运动的对称性可知，cd边刚好进入磁场和刚好离开磁场时的速度大小均为，设匀强磁场区域的高度为H，线框全部位于磁场中时下落的加速度大小为g，根据运动学公式有，解得，B错误；
C．设穿过磁场的过程中线框电阻产生的焦耳热为Q，对线框从开始下落到穿过磁场的过程，根据能量守恒定律有，解得，C正确；
D．设线框通过磁场上边界所用时间为t，线框中的平均感应电流为，则由动量定理可得，又，联立解得，D错误。选C。
11．【正确答案】D；AC/CA；B；D；
【详解】（1）[1]变压器的正视图如图
所以要减小涡流在铁芯中产生的热量，硅钢片应平行于平面。选D。
（2）[2]A．为便于探究，应该采用控制变量法，选项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”，选项B错误；
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，选项C正确；
D．虽然实验所用电压较低，通电时也不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，选项D错误。选AC。
（3）[3]变压器为理想变压器，则原线圈电压为，选B。
（4）[4]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，选D。
（5）[5]由于有漏磁、原副线圈内阻分压等因素，所以副线圈实际测量的电压值应该小于理论值，由理想变压器规律，由表格数据Ua总是略小于Ub，Nb一定是原线圈。
12．【正确答案】（1）；（2）0.06Wb；（3）48V
【详解】（1）磁感应强度方向向里且增大，根据楞次定律判断可知电流方向为；
（2）前0.2s内线圈磁通量的变化量
（3）根据法拉第电磁感应定律得，感应电流为，电压表的示数为
13．【正确答案】（1）6m/s；（2）8.4 J
【详解】（1）金属棒速度最大时，有，其中，解得v=6m/s
（2）电荷量的计算公式，其中，解得，则，则产生的焦耳热为，解得Q=8.4 J
14．【正确答案】(1)8244W；(2)229V；36A；(3)96.1%
【详解】(1)全校教室白炽灯消耗的功率P用＝22×60×6 W＝7920 W，设输电线路电流为I线，输电电压为U2，降压变压器原线圈电压为U′2，，而U3＝220 V，则U′2＝4×220 V＝880 V，，线路损失功率P损＝I线2R线＝92×4 W＝324 W，所以P出＝P用＋P损＝8244 W
(2)输电线损失电压U损＝I线R线＝9×4 V＝36 V，U2＝U损＋U′2＝916V，由，得，升压变压器原线圈电流
(3)输电效率
15．【正确答案】（1）正电，0.25N/C；（2）h>0.45m；（3）h=0.6m，1s
【详解】（1）带电小球进入复合场后，恰能做匀速圆周运动，即所受合力为洛伦兹力，则重力与电场力大小相等，方向相反，重力竖直向下，电场力竖直向上，即小球带正电。
则有，解得E=0.25N/C
（2）假设下落高度为h0时，带电小球在Ⅰ区域做圆周运动的圆弧与PQ相切时，运动轨迹如图甲所示
由几何知识可知，小球的轨道半径R=d，带电小球在进入磁场前做自由落体运动，由动能定理得，带电小球在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得，联立解得h0=0.45m，则当h>h0时，即h>0.45m时带电小球能进入区域Ⅱ。
（3）带电小球的轨迹如图乙所示
以三个圆心为顶点的三角形为等边三角形，边长为2R1，内角为60°，由几何关系知，，，由解得，，，粒子在磁场外运动的时间，粒子在磁场运动的时间，冷风时输入功率
50W
热风时输入功率
450W
小风扇额定电压
50V
正常工作时小风扇输出功率
45W
1.80
2.80
3.80
4.90
4.00
6.01
8.02
9.98
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