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湖南省常德市桃源县第一中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）
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时量：90分钟 满分：100分
一、单选题（每题4分，共28分）
1. 关于电磁波谱，下列说法正确的是（ ）
A. X射线可用于广播
B. γ射线是波长最短的电磁波
C. 紫外线的频率比紫光的低
D. 长波可以摧毁病变细胞
【答案】B
【解析】
【详解】A．X射线具有较强的穿透能力，所以不能用于广播，故A错误；
B．γ射线是波长最短，频率最高的电磁波，故B正确；
C．紫外线的波长比紫光短，紫外线的频率比紫光的高，故C错误；
D．长波波长较长，频率较低，能量较小，不可摧毁病变的细胞，故D错误。
故选B。
2. 如图所示，一自耦变压器接在交流电源上，V1、V2为理想电压表。下列说法正确的是（ ）
A. 若P不动，滑片F向下滑动时，V1示数不变，V2示数变小
B. 若P不动，滑片F向下滑动时，灯泡消耗的功率变大
C. 若F不动，滑片P向上滑动时，V1示数不变，V2示数变大
D. 若F不动，滑片P向上滑动时，灯泡消耗功率变小
【答案】A
【解析】
【详解】AB．设变压器的输入电压为U1，输出电压为U2；若P不动，滑片F向下移动时，输入电压U1不变，根据变压比公式
由于n2减小，故输出电压U2也减小，故灯泡消耗的功率变小，V2的示数也变小，故A正确，B错误；
CD．若F不动，根据变压比公式
输入电压U1不变，则输出电压U2也不变，滑片P向上滑动时，电阻R减小，根据闭合电路欧姆定律，电路中电流增大，小灯泡两端电压也增大，由
PL＝ULI
可知，灯泡消耗的功率变大，由
U＝U2－UL
可知，电压表V2示数变小，故CD错误。
故选A。
3. 如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈相连。导线圈在的中间，与共面放置。要使中获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒的运动情况可能是（ ）
A. 向右匀速运动B. 向右加速运动C. 向左加速运动D. 向左减速运动
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意可知，欲使N产生顺时针方向的感应电流，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向垂直于纸面向里，由楞次定律可知，有两种情况：一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小，此时应使ab向右减速运动；二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量在增大，此时应使ab向左加速运动。
故选C。
4. 如图所示，边长为L正方形金属回路（总电阻为R）与水平面的夹角为，虚线圆与正方形边界相切，虚线圆形边界内（包括边界）存在竖直向下匀强磁场，其磁感应强度与时间的关系式为（且为常量），则金属回路产生的感应电流大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据法拉第电磁感应定律得，回路产生的感应电动势
由闭合电路欧姆定律得，金属回路产生的感应电流大小为
故选D。
5. 图甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈电阻为1Ω，外接电阻为2Ω，线圈转速为n，电路中电流的最大值Im，电压表示数为U则（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由题图乙可知，交流电的周期为，由
可得转速为
电动势的有效值为
则电压表的示数为
电路中电流的最大值为
故选A。
6. 如图，变压器是理想变压器，电压表、为理想电表，定值电阻、阻值之比为。在a、b端输入电压有效值不变的正弦交流电，、消耗的功率之比为，则电压表、示数之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设原线圈中电流为，副线图中电流为，由于定值电阻、之比为，、消耗的功率之比为，则
则
因此
故选C。
7. 如图所示，长直刚性导线MN水平固定放置。在导线MN正下方，矩形线圈abcd被两根轻质绝缘细线静止地悬挂在MN上，线圈的ab、cd两边均呈水平状态，abcd回路中始终通以逆时针方向的恒定电流。开始时，MN中不通电流，此时两细线的拉力大小均为T1；当MN中通以由M指向N的恒定电流时，两细线的拉力大小均MN变为T2。则下列关系正确的是（ ）
A. T2=T1B. T2T1D. T2有可能等于0
【答案】C
【解析】
【详解】同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。由于MN中通以由M指向N的恒定电流，且ab较近，cd较远。则MN对的ab排斥力大于对cd的吸引力，则两绳拉力变大，即
T2>T1
故选C。
二、多选题（每题4分，选不全得2分，共20分）
8. 某种感温式火灾报警器的简化工作电路如图所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R0为滑动变阻器，R1为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测R1的电流触发报警。下列说法正确的是（ ）
A. 警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压减小
B. 警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变大
C. 通过定值电阻R1的电流过大时，报警装置就会报警
D. 若要调高预设的报警温度，可减小滑动变阻器R0的阻值
【答案】BC
【解析】
【详解】A．变压器中副线圈两端电压取决于原线圈电压与匝数比，即
由于原线圈两端电压与匝数比不变，则警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，故A错误；
B．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，而副线圈中总电阻减小，则副线圈中电流增大，根据
可知原线圈中电流增大，由可知，由于原线圈两端电压不变，所以原线圈输入功率
变大，故B正确；
C．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，而副线圈中总电阻减小，副线圈中电流增大，即通过定值电阻的电流过大，达到预设温度对应的电流值时，报警装置就会报警，故C正确；
D．若要调高预设的报警温度，即热敏电阻阻值需要更小才能到达电流的触发值，则可增大滑动变阻器的阻值，故D错误。
故选BC。
9. 如图所示，一台交流发电机通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处的用户供电，输电线的总电阻为；的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和；的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和。下列判断正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】根据题意输电线的损失的电压为
输电线的电流为
联立解得
故选BC。
10. 如图甲所示为一个小型起重机的电路图，M为电动机，理想变压器原、副线圈的匝数比为22∶1，原线圈接在的交流电源上，电流表的示数为2A，额定功率为4W的指示灯正常发光，其中电动机通过轻绳拉着质量为2kg的重物以0.5m／s的速度匀速上升，如图乙所示。不计一切摩擦，电表均视为理想电表。重力加速度大小取，下列说法正确的是（ ）
A. 通过电流表的电流方向每秒变化100次B. 电压表的示数为14.1V
C. 电动机线圈的电阻为6.25ΩD. 电动机的效率为62.5％
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据交流电源的表达式可知周期为
一个周期内电流方向改变两次，则通过电流表的电流方向每秒变化100次，故A正确；
B．根据交流电源的表达式可知原线圈输入电压有效值为
则副线圈输出电压有效值为
则电压表的示数为，故B错误；
CD．通过指示灯的电流为
则通过电动机的电流为
则电动机的电功率为
电动机的输出功率为
动机的热功率为
解得电动机线圈的电阻为
电动机的效率为
故C错误，D正确。
故选AD。
11. 如图所示，放在光滑绝缘水平面上的轻质单匝矩形线框长、宽之比为，线框在外力作用下以相同的速度匀速离开匀强磁场区，离开磁场区时始终有两边与边界平行，则在1、2两种情况下（ ）
A. 所用拉力大小之比为
B. 通过线框的电荷量之比为
C. 线框中的感应电流之比为
D. 线框中产生的热量之比为
【答案】CD
【解析】
【详解】在1、2两种情况下，感应电动势之比
根据
可得线框中的感应电流之比为
根据受力平衡可得
可得所用拉力大小之比为
根据
可得通过线框的电荷量之比为
根据
可得线框中产生的热量之比为
故选CD。
12. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一、二象限内存在一半径为R、与x轴相切于坐标原点O的圆形边界，MN是平行于x轴的直径，圆形边界内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，在第三、四象限内存在平行于x轴方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为的粒子从M点以指向N点的速度射入磁场，粒子从O点离开磁场进入电场，到达P点时速度与x轴的正方向成角。已知粒子从O点运动到P点的时间为t，粒子重力忽略不计，。下列说法正确的是（ ）
A. 电场方向沿x轴正方向B. 粒子在O点的速度大小为
C. 匀强电场的电场强度为D. O、P两点间的电势差为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．粒子带负电，在电场中的受力方向沿x轴的正方向，则电场强度的方向与电场力的方向相反，沿x轴的负方向，故A错误；
B．粒子在M点的速度指向圆形边界的圆心，则在O点的速度的反向延长线也指向圆形边界的圆心，在磁场中的运动轨迹是四分之一圆弧，由几何关系可得圆弧轨迹的半径等于圆形边界的半径R，由洛伦兹力充当向心力可得
解得粒子在O点的速度大小
故B正确；
C．粒子从O到P做类平抛运动，把粒子在P点的速度分别沿着x轴和y轴方向分解，则有
粒子沿着x轴的正方向做初速度为0的匀加速直线运动，则有
解得
故C正确；
D．粒子从O到P，由动能定理可得
解得
故D错误。
故选BC。
三、实验题（每空2分，共14分）
13. 由半导体材料制成的热敏电阻阻值会随温度的变化而变化。利用热敏电阻对温度敏感的特性可设计一个简单恒温箱温控电路，要求恒温箱内的温度保持。用图（a）所示电路测量热敏电阻的阻值。当温度为时，电压表读数为，电流表读数为；当温度为时，调节变阻器，使电压表读数仍为，电流表指针位置如图（b）所示，此时热敏电阻的阻值为__________，该电路测得的阻值比真实值__________（填“偏大”或“偏小”）。由以上实验数据可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而__________（填“增大”或“减小”）。
【答案】 ①. 600 ②. 偏大 ③. 减小
【解析】
【详解】[1][2][3]当温度为时，电压表读数为 ，电流表读数为。此时热敏电阻阻值R，由欧姆定律得
当温度为时，调节变阻器，使电压表读数仍为，电流表指针位置如图（b）所示为，由欧姆定律得
所以热敏电阻阻值随温度的升高而减小。由于实验采用的是电流表内接法，所以电压表读数大于热敏电阻两端的电压，所以在相同的温度下，热敏电阻的测量值总比真实值偏大。
14. 利用的恒压电源、量程为的电流表（内阻不计）、定值电阻、阻值随长度均匀变化的电阻丝（长度为，总阻值为）、弹簧（电阻不计）、开关、导线，改装成如图甲的测力计。
（1）图甲的电路中，定值电阻的阻值至少为___________；
（2）弹簧所受拉力与其伸长量的关系如图乙。若定值电阻为，则电流表的示数与弹簧所受拉力的关系式___________（A），可知由电流表改装的测力计刻度是___________（选填“均匀”“不均匀”）的。当电流表的示数为，对应标示的力为___________。
【答案】 ①. 5 ②. ③. 不均匀 ④. 500
【解析】
【详解】（1）[1]电路中接入定值电阻的目的是对电流表起保护作用，防止当P移动到电阻丝的最右端时电流表被烧坏，当电路中电流达到最大0.6A时，电路中的总电阻最小值为
所以定值电阻至少为5Ω。
（2）[2]由图乙可知
设定值电阻为R，电阻丝总电阻为RL，移动距离为
由闭合电路欧姆定律
又
联立可得
[3]由上式可知，拉力F与I是非线性关系，所以由电流表改装的测力计刻度不均匀的。
[4]当电流表的示数为，代入
可得
F=500N
所以对应标示的力为500N。
四、计算题（共4题，8+10+10+10=38分）
15. 用压缩空气推动一小型交流发电机发电。如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为，额定电压的小灯泡正常发光，发电机输出端的电流随时间变化图像如图，求：
（1）灯泡1分钟内消耗的电能；
（2）从灯泡上电流为零开始的半个周期内，通过灯泡的电荷量。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据变压器原理
其中
可得通过灯泡的电流为
得灯泡1分钟内消耗的电能
（2）根据交流电表达式
由图可知，其中
又
可得从灯泡上电流为零开始的半个周期内，通过原线圈的电荷量为
根据和，可得从灯泡上电流为零开始的半个周期内，通过灯泡的电荷量为
16. 某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知输电线的总电阻为，升压变压器的原、副线圈匝数之比为，降压变压器的原、副线圈匝数之比为，降压变压器副线圈两端交变电压，降压变压器的副线圈与阻值的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器，求：
（1）输电线上损失的功率；
（2）发电机输出电压的有效值。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）降压变压器的原、副线圈电压分别为得
由
得
（2）升压变压器原、副线圈电压为
由
得
17.
如图，间距为的两平行导轨在同一水平面内。一质量为、长度为的导体棒垂直放在导轨上，导体棒与导轨间的动摩擦因数恒定。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度大小可调，方向与导体棒垂直，与水平向右方向的夹角可调。现给导体棒通以图示方向（沿棒向里）的恒定电流，导体棒有水平向右的初速度。不考虑导体棒中电流变化，导体棒始终垂直于导轨并保持良好接触，重力加速度大小取，，。当磁感应强度大小调为，调为时，导体棒沿导轨向右做匀速直线运动。
（1）求导体棒与导轨间动摩擦因数；
（2）当磁感应强度大小调为，调为时，导体棒仍沿导轨向右做匀速直线运动，求此时的磁感应强度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）当磁感应强度大小调为，调为时，对导体棒进行受力分析，如图所示
根据受力平衡可得
，
又
，
联立解得
（2）当磁感应强度大小调为，调为时，对导体棒进行受力分析，如图所示
水平方向有
竖直方向有
又
联立解得
18. 如图所示，两个完全相同的正方形金属细线框M、N，置于光滑的绝缘水平桌面上。在线框M右侧宽度为l的区域内，存在方向垂直于桌面的匀强磁场，磁感应强度大小为B．开始时线框M、N并排靠在一起，彼此绝缘且不粘连，其左、右边框与磁场边界平行，每个线框的边长、质量、电阻分别为l、m、R。
（1）用水平推力作用在线框N上，让M、N一起以速度沿垂直于磁场边界的方向匀速穿过磁场区域，求整个过程中水平推力的最大值；
（2）不加推力，让M、N一起以大小为的初速度沿垂直于磁场边界的方向自由滑行，线框N恰好能穿过磁场区域。求：
（i）线框M完全离开磁场时的速度与初速度的比值；
（ii）整个过程中线框M产生的热量与N产生的热量的比值。
【答案】（1）；（2）（i）；（ii）
【解析】
【详解】（1）线框M、N均在磁场区域运动时，每个线框内电流大小均为
当M、N靠在一起的边均进入磁场时，水平推力达到最大，其大小为
联立解得最大水平推力
（2）（i）以线框M的右边框刚进入磁场为计时起点，把线框N向右运动的过程分为0～l、l～2l、2l～3l三个阶段，线框N相应的末速度依次记为、和0在第一阶段，M、N一起减速，时间为，线框M中的平均感应电动势
感应电流
由动量定理得
其中
联立可得
在第二阶段，由于M、N同时处于磁场中，二者产生的感应电动势和电流总是相同，受力也相同，因此仍一起减速，同理可得
在第三阶段，M已经离开磁场，而N还在磁场中做减速运动，因此M、N分开，N最后恰好离开磁场，对线框N同理可得
联立各式可得
，
则线框M完全离开磁场时的速度与初速度的比值
（ii）由能量守恒定律可知，线框M、N在整个过程中产生的热量分别为
联立解得
时量：90分钟 满分：100分
一、单选题（每题4分，共28分）
1. 关于电磁波谱，下列说法正确的是（ ）
A. X射线可用于广播
B. γ射线是波长最短的电磁波
C. 紫外线的频率比紫光的低
D. 长波可以摧毁病变细胞
【答案】B
【解析】
【详解】A．X射线具有较强的穿透能力，所以不能用于广播，故A错误；
B．γ射线是波长最短，频率最高的电磁波，故B正确；
C．紫外线的波长比紫光短，紫外线的频率比紫光的高，故C错误；
D．长波波长较长，频率较低，能量较小，不可摧毁病变的细胞，故D错误。
故选B。
2. 如图所示，一自耦变压器接在交流电源上，V1、V2为理想电压表。下列说法正确的是（ ）
A. 若P不动，滑片F向下滑动时，V1示数不变，V2示数变小
B. 若P不动，滑片F向下滑动时，灯泡消耗的功率变大
C. 若F不动，滑片P向上滑动时，V1示数不变，V2示数变大
D. 若F不动，滑片P向上滑动时，灯泡消耗功率变小
【答案】A
【解析】
【详解】AB．设变压器的输入电压为U1，输出电压为U2；若P不动，滑片F向下移动时，输入电压U1不变，根据变压比公式
由于n2减小，故输出电压U2也减小，故灯泡消耗的功率变小，V2的示数也变小，故A正确，B错误；
CD．若F不动，根据变压比公式
输入电压U1不变，则输出电压U2也不变，滑片P向上滑动时，电阻R减小，根据闭合电路欧姆定律，电路中电流增大，小灯泡两端电压也增大，由
PL＝ULI
可知，灯泡消耗的功率变大，由
U＝U2－UL
可知，电压表V2示数变小，故CD错误。
故选A。
3. 如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈相连。导线圈在的中间，与共面放置。要使中获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒的运动情况可能是（ ）
A. 向右匀速运动B. 向右加速运动C. 向左加速运动D. 向左减速运动
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意可知，欲使N产生顺时针方向的感应电流，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向垂直于纸面向里，由楞次定律可知，有两种情况：一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小，此时应使ab向右减速运动；二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量在增大，此时应使ab向左加速运动。
故选C。
4. 如图所示，边长为L正方形金属回路（总电阻为R）与水平面的夹角为，虚线圆与正方形边界相切，虚线圆形边界内（包括边界）存在竖直向下匀强磁场，其磁感应强度与时间的关系式为（且为常量），则金属回路产生的感应电流大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据法拉第电磁感应定律得，回路产生的感应电动势
由闭合电路欧姆定律得，金属回路产生的感应电流大小为
故选D。
5. 图甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈电阻为1Ω，外接电阻为2Ω，线圈转速为n，电路中电流的最大值Im，电压表示数为U则（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由题图乙可知，交流电的周期为，由
可得转速为
电动势的有效值为
则电压表的示数为
电路中电流的最大值为
故选A。
6. 如图，变压器是理想变压器，电压表、为理想电表，定值电阻、阻值之比为。在a、b端输入电压有效值不变的正弦交流电，、消耗的功率之比为，则电压表、示数之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设原线圈中电流为，副线图中电流为，由于定值电阻、之比为，、消耗的功率之比为，则
则
因此
故选C。
7. 如图所示，长直刚性导线MN水平固定放置。在导线MN正下方，矩形线圈abcd被两根轻质绝缘细线静止地悬挂在MN上，线圈的ab、cd两边均呈水平状态，abcd回路中始终通以逆时针方向的恒定电流。开始时，MN中不通电流，此时两细线的拉力大小均为T1；当MN中通以由M指向N的恒定电流时，两细线的拉力大小均MN变为T2。则下列关系正确的是（ ）
A. T2=T1B. T2
【答案】C
【解析】
【详解】同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。由于MN中通以由M指向N的恒定电流，且ab较近，cd较远。则MN对的ab排斥力大于对cd的吸引力，则两绳拉力变大，即
T2>T1
故选C。
二、多选题（每题4分，选不全得2分，共20分）
8. 某种感温式火灾报警器的简化工作电路如图所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R0为滑动变阻器，R1为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测R1的电流触发报警。下列说法正确的是（ ）
A. 警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压减小
B. 警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变大
C. 通过定值电阻R1的电流过大时，报警装置就会报警
D. 若要调高预设的报警温度，可减小滑动变阻器R0的阻值
【答案】BC
【解析】
【详解】A．变压器中副线圈两端电压取决于原线圈电压与匝数比，即
由于原线圈两端电压与匝数比不变，则警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，故A错误；
B．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，而副线圈中总电阻减小，则副线圈中电流增大，根据
可知原线圈中电流增大，由可知，由于原线圈两端电压不变，所以原线圈输入功率
变大，故B正确；
C．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，而副线圈中总电阻减小，副线圈中电流增大，即通过定值电阻的电流过大，达到预设温度对应的电流值时，报警装置就会报警，故C正确；
D．若要调高预设的报警温度，即热敏电阻阻值需要更小才能到达电流的触发值，则可增大滑动变阻器的阻值，故D错误。
故选BC。
9. 如图所示，一台交流发电机通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处的用户供电，输电线的总电阻为；的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和；的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和。下列判断正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】根据题意输电线的损失的电压为
输电线的电流为
联立解得
故选BC。
10. 如图甲所示为一个小型起重机的电路图，M为电动机，理想变压器原、副线圈的匝数比为22∶1，原线圈接在的交流电源上，电流表的示数为2A，额定功率为4W的指示灯正常发光，其中电动机通过轻绳拉着质量为2kg的重物以0.5m／s的速度匀速上升，如图乙所示。不计一切摩擦，电表均视为理想电表。重力加速度大小取，下列说法正确的是（ ）
A. 通过电流表的电流方向每秒变化100次B. 电压表的示数为14.1V
C. 电动机线圈的电阻为6.25ΩD. 电动机的效率为62.5％
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据交流电源的表达式可知周期为
一个周期内电流方向改变两次，则通过电流表的电流方向每秒变化100次，故A正确；
B．根据交流电源的表达式可知原线圈输入电压有效值为
则副线圈输出电压有效值为
则电压表的示数为，故B错误；
CD．通过指示灯的电流为
则通过电动机的电流为
则电动机的电功率为
电动机的输出功率为
动机的热功率为
解得电动机线圈的电阻为
电动机的效率为
故C错误，D正确。
故选AD。
11. 如图所示，放在光滑绝缘水平面上的轻质单匝矩形线框长、宽之比为，线框在外力作用下以相同的速度匀速离开匀强磁场区，离开磁场区时始终有两边与边界平行，则在1、2两种情况下（ ）
A. 所用拉力大小之比为
B. 通过线框的电荷量之比为
C. 线框中的感应电流之比为
D. 线框中产生的热量之比为
【答案】CD
【解析】
【详解】在1、2两种情况下，感应电动势之比
根据
可得线框中的感应电流之比为
根据受力平衡可得
可得所用拉力大小之比为
根据
可得通过线框的电荷量之比为
根据
可得线框中产生的热量之比为
故选CD。
12. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一、二象限内存在一半径为R、与x轴相切于坐标原点O的圆形边界，MN是平行于x轴的直径，圆形边界内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，在第三、四象限内存在平行于x轴方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为的粒子从M点以指向N点的速度射入磁场，粒子从O点离开磁场进入电场，到达P点时速度与x轴的正方向成角。已知粒子从O点运动到P点的时间为t，粒子重力忽略不计，。下列说法正确的是（ ）
A. 电场方向沿x轴正方向B. 粒子在O点的速度大小为
C. 匀强电场的电场强度为D. O、P两点间的电势差为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．粒子带负电，在电场中的受力方向沿x轴的正方向，则电场强度的方向与电场力的方向相反，沿x轴的负方向，故A错误；
B．粒子在M点的速度指向圆形边界的圆心，则在O点的速度的反向延长线也指向圆形边界的圆心，在磁场中的运动轨迹是四分之一圆弧，由几何关系可得圆弧轨迹的半径等于圆形边界的半径R，由洛伦兹力充当向心力可得
解得粒子在O点的速度大小
故B正确；
C．粒子从O到P做类平抛运动，把粒子在P点的速度分别沿着x轴和y轴方向分解，则有
粒子沿着x轴的正方向做初速度为0的匀加速直线运动，则有
解得
故C正确；
D．粒子从O到P，由动能定理可得
解得
故D错误。
故选BC。
三、实验题（每空2分，共14分）
13. 由半导体材料制成的热敏电阻阻值会随温度的变化而变化。利用热敏电阻对温度敏感的特性可设计一个简单恒温箱温控电路，要求恒温箱内的温度保持。用图（a）所示电路测量热敏电阻的阻值。当温度为时，电压表读数为，电流表读数为；当温度为时，调节变阻器，使电压表读数仍为，电流表指针位置如图（b）所示，此时热敏电阻的阻值为__________，该电路测得的阻值比真实值__________（填“偏大”或“偏小”）。由以上实验数据可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而__________（填“增大”或“减小”）。
【答案】 ①. 600 ②. 偏大 ③. 减小
【解析】
【详解】[1][2][3]当温度为时，电压表读数为 ，电流表读数为。此时热敏电阻阻值R，由欧姆定律得
当温度为时，调节变阻器，使电压表读数仍为，电流表指针位置如图（b）所示为，由欧姆定律得
所以热敏电阻阻值随温度的升高而减小。由于实验采用的是电流表内接法，所以电压表读数大于热敏电阻两端的电压，所以在相同的温度下，热敏电阻的测量值总比真实值偏大。
14. 利用的恒压电源、量程为的电流表（内阻不计）、定值电阻、阻值随长度均匀变化的电阻丝（长度为，总阻值为）、弹簧（电阻不计）、开关、导线，改装成如图甲的测力计。
（1）图甲的电路中，定值电阻的阻值至少为___________；
（2）弹簧所受拉力与其伸长量的关系如图乙。若定值电阻为，则电流表的示数与弹簧所受拉力的关系式___________（A），可知由电流表改装的测力计刻度是___________（选填“均匀”“不均匀”）的。当电流表的示数为，对应标示的力为___________。
【答案】 ①. 5 ②. ③. 不均匀 ④. 500
【解析】
【详解】（1）[1]电路中接入定值电阻的目的是对电流表起保护作用，防止当P移动到电阻丝的最右端时电流表被烧坏，当电路中电流达到最大0.6A时，电路中的总电阻最小值为
所以定值电阻至少为5Ω。
（2）[2]由图乙可知
设定值电阻为R，电阻丝总电阻为RL，移动距离为
由闭合电路欧姆定律
又
联立可得
[3]由上式可知，拉力F与I是非线性关系，所以由电流表改装的测力计刻度不均匀的。
[4]当电流表的示数为，代入
可得
F=500N
所以对应标示的力为500N。
四、计算题（共4题，8+10+10+10=38分）
15. 用压缩空气推动一小型交流发电机发电。如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为，额定电压的小灯泡正常发光，发电机输出端的电流随时间变化图像如图，求：
（1）灯泡1分钟内消耗的电能；
（2）从灯泡上电流为零开始的半个周期内，通过灯泡的电荷量。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据变压器原理
其中
可得通过灯泡的电流为
得灯泡1分钟内消耗的电能
（2）根据交流电表达式
由图可知，其中
又
可得从灯泡上电流为零开始的半个周期内，通过原线圈的电荷量为
根据和，可得从灯泡上电流为零开始的半个周期内，通过灯泡的电荷量为
16. 某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知输电线的总电阻为，升压变压器的原、副线圈匝数之比为，降压变压器的原、副线圈匝数之比为，降压变压器副线圈两端交变电压，降压变压器的副线圈与阻值的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器，求：
（1）输电线上损失的功率；
（2）发电机输出电压的有效值。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）降压变压器的原、副线圈电压分别为得
由
得
（2）升压变压器原、副线圈电压为
由
得
17.
如图，间距为的两平行导轨在同一水平面内。一质量为、长度为的导体棒垂直放在导轨上，导体棒与导轨间的动摩擦因数恒定。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度大小可调，方向与导体棒垂直，与水平向右方向的夹角可调。现给导体棒通以图示方向（沿棒向里）的恒定电流，导体棒有水平向右的初速度。不考虑导体棒中电流变化，导体棒始终垂直于导轨并保持良好接触，重力加速度大小取，，。当磁感应强度大小调为，调为时，导体棒沿导轨向右做匀速直线运动。
（1）求导体棒与导轨间动摩擦因数；
（2）当磁感应强度大小调为，调为时，导体棒仍沿导轨向右做匀速直线运动，求此时的磁感应强度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）当磁感应强度大小调为，调为时，对导体棒进行受力分析，如图所示
根据受力平衡可得
，
又
，
联立解得
（2）当磁感应强度大小调为，调为时，对导体棒进行受力分析，如图所示
水平方向有
竖直方向有
又
联立解得
18. 如图所示，两个完全相同的正方形金属细线框M、N，置于光滑的绝缘水平桌面上。在线框M右侧宽度为l的区域内，存在方向垂直于桌面的匀强磁场，磁感应强度大小为B．开始时线框M、N并排靠在一起，彼此绝缘且不粘连，其左、右边框与磁场边界平行，每个线框的边长、质量、电阻分别为l、m、R。
（1）用水平推力作用在线框N上，让M、N一起以速度沿垂直于磁场边界的方向匀速穿过磁场区域，求整个过程中水平推力的最大值；
（2）不加推力，让M、N一起以大小为的初速度沿垂直于磁场边界的方向自由滑行，线框N恰好能穿过磁场区域。求：
（i）线框M完全离开磁场时的速度与初速度的比值；
（ii）整个过程中线框M产生的热量与N产生的热量的比值。
【答案】（1）；（2）（i）；（ii）
【解析】
【详解】（1）线框M、N均在磁场区域运动时，每个线框内电流大小均为
当M、N靠在一起的边均进入磁场时，水平推力达到最大，其大小为
联立解得最大水平推力
（2）（i）以线框M的右边框刚进入磁场为计时起点，把线框N向右运动的过程分为0～l、l～2l、2l～3l三个阶段，线框N相应的末速度依次记为、和0在第一阶段，M、N一起减速，时间为，线框M中的平均感应电动势
感应电流
由动量定理得
其中
联立可得
在第二阶段，由于M、N同时处于磁场中，二者产生的感应电动势和电流总是相同，受力也相同，因此仍一起减速，同理可得
在第三阶段，M已经离开磁场，而N还在磁场中做减速运动，因此M、N分开，N最后恰好离开磁场，对线框N同理可得
联立各式可得
，
则线框M完全离开磁场时的速度与初速度的比值
（ii）由能量守恒定律可知，线框M、N在整个过程中产生的热量分别为
联立解得
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