2021-2022學年北京市人大附中高二（上）期末物理試卷

2021-2022學年北京市人大附中高二（上）期末物理試卷試題數(shù)：22，總分：1001.（單選題，3分）WiFi無線網(wǎng)絡(luò)實質(zhì)是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在一定范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的電磁波信號。最新的WiFi6技術(shù)使用2.4GHz或5GHz電磁波，屬于電磁波譜中的某個波段，如圖所示。下列關(guān)于電磁波和WiFi的說法，錯誤的是（）A.麥克斯韋預言了電磁波；楞次首次用實驗證實了電磁波的存在B.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)C.WiFi信號使用的電磁波屬于無線電波D.WiFi信號使用的電磁波中，2.4GHz的波長比5GHz的更長2.（單選題，3分）如圖所示，電磁爐是利用感應(yīng)電流（渦流）的加熱原理工作的。下列關(guān)于電磁爐的說法，正確的是（）A.電磁爐可用陶瓷器皿作為鍋具對食品加熱B.電磁爐面板采用陶瓷材料，發(fā)熱部分為鐵鍋底部C.電磁爐面板采用金屬材料，通過面板渦流發(fā)熱傳導到鍋里，再加熱鍋內(nèi)食品D.電磁爐的鍋具一般不用銅鍋，是因為銅鍋中不能形成渦流3.（單選題，3分）如圖所示，固定于水平面上的金屬架CDEF處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動。t=0時，磁感應(yīng)強度為B0，此時MN到達的位置恰好使MDEN構(gòu)成一個邊長為l的正方形。為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，從t=0開始，磁感應(yīng)強度B應(yīng)隨時間t變化，以下四個圖象能正確反映B和t之間對應(yīng)關(guān)系的是（）A.B.C.D.4.（單選題，3分）用電流傳感器（相當于電流表，其電阻可以忽略不計）研究通電自感現(xiàn)象的電路如圖甲所示。電阻的阻值是R，多匝線圈L中未插入鐵芯，電源電動勢為E，L的電阻和電源的內(nèi)阻均可忽略。閉合開關(guān)S，傳感器記錄了電路中電流i隨時間t變化的關(guān)系圖像，如圖乙中曲線①所示。如果改變某一條件，其他條件不變，重復實驗，可以得到圖乙中曲線②。改變的條件可能是（）A.線圈L中插入鐵芯B.增大EC.增大RD.減小R5.（單選題，3分）如圖所示，某LC振蕩電路中，L是電阻不計的電感線圈，C是電容器。該振蕩電路在某一時刻的電場和磁場方向如圖所示。不計電磁波的輻射損失，則下列說法正確的是（）A.該時刻電容器正在充電B.該時刻電路中電流正在減小C.該時刻電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化D.該LC振蕩電路磁場能量變化的周期為T=2π6.（單選題，3分）如圖甲所示，兩個閉合圓形線圈A、B的圓心重合，放在同一水平面內(nèi)，線圈A中通以如圖乙所示的變化電流，設(shè)t=0時電流沿逆時針方向（圖中箭頭所示）。關(guān)于線圈B的電流方向和所受安培力產(chǎn)生的效果，下列說法中正確的是（）A.在0＜t＜t1時間內(nèi)，有順時針方向的電流，且有收縮的趨勢B.在0＜t＜t1時間內(nèi)，有逆時針方向的電流，且有擴張的趨勢C.在t1＜t＜t2時間內(nèi)，有順時針方向的電流，且有收縮的趨勢D.在t1＜t＜t2時間內(nèi)，有逆時針方向的電流，且有擴張的趨勢7.（單選題，3分）在如圖所示的遠距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓U1和輸電線上的總電阻R均保持不變。隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有（）A.升壓變壓器的輸出電壓U2增大B.降壓變壓器的輸出電壓U4增大C.輸電線上損耗的功率減小D.輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大8.（單選題，3分）如圖甲所示是法拉第制作的世上最早的發(fā)電機的實驗裝置：一個可繞水平固定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的銅盤，銅盤的一部分處在蹄形磁體中。如圖乙所示，設(shè)蹄形磁體的磁場沿水平方向且磁感應(yīng)強度為B，實驗時用導線連接銅盤的中心C，用導線通過滑片D與銅盤的邊緣連接且接觸良好。若用外力轉(zhuǎn)動使圓盤如圖乙方向轉(zhuǎn)動起來，關(guān)于流過電阻R的電流，下列說法正確的是（）A.R中的電流沿b到a的方向B.因為通過圓盤面的磁通量不變，所以R中無電流C.若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化D.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍9.（單選題，3分）如圖所示的甲、乙圖中，MN、PQ是固定在同一水平面內(nèi)足夠長的平行金屬導軌。導體棒ab垂直放在導軌上，導軌都處于垂直水平面向下的足夠大的勻強磁場中。導體棒和導軌間接觸良好且摩擦不計，導體棒、導軌和直流電源的電阻均可忽略，甲圖中的電容器C原來不帶電。今給導體棒ab一個向右的初速度v0，甲、乙圖中導體棒ab在磁場中的最終運動狀態(tài)是（）A.甲圖中棒ab最終靜止，乙圖中ab棒最終做勻速運動B.甲圖、乙圖中，棒ab最終均做勻速運動C.甲圖中棒ab最終做勻速運動，乙圖中棒ab最終靜止D.甲圖、乙圖中，棒ab最終都靜止10.（單選題，3分）如圖甲所示，光滑固定平行金屬導軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角，兩端點M、P間接有阻值為R的定值電阻。阻值為r的金屬棒ab垂直導軌放置，其他部分電阻不計。整個裝置處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向上。從t=0時刻開始，棒受到一個平行于導軌向上的外力F作用，由靜止開始沿導軌向上運動，運動中棒始終與導軌垂直，且接觸良好，通過R的感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖像如圖乙所示，如圖給出了外力F大小隨時間t變化的圖像，其中正確的是（）A.B.C.D.11.（多選題，3分）現(xiàn)代科學研究中常要用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場使電子加速的設(shè)備。它的基本原理如圖所示，上、下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運動。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生的感生電場使電子加速。圖甲為側(cè)視圖，乙為真空室的俯視圖，如果從上向下看，電子沿逆時針方向運動。已知電子的電荷量為e，電子做圓周運動的軌道半徑為r，因電流變化而產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度隨時間的變化率為=k（k為一定值）。下列說法正確的是（）A.為使電子加速，當電磁鐵線圈電流的方向與如圖甲所示方向一致時，電流的大小應(yīng)該減小B.軌道處感生電動勢的大小為kπr2C.電子在圓形軌道中加速一周的過程中，感生電場對電子做的功為keπr2D.為使電子做圓周運動的軌道半徑不變，真空室處的磁感應(yīng)強度應(yīng)增大12.（單選題，3分）半導體內(nèi)導電的粒子——“載流子”有兩種；自由電子和空穴（空穴可視為能自由移動的帶正電粒子）。以空穴導電為主的半導體叫P型半導體，以自由電子導電為主的半導體叫N型半導體。如圖所示為檢驗半導體材料的類型和對材料性能進行測試的原理圖，圖中一塊長為a、寬為b、厚為c的半導體樣品板放在沿y軸正方向的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B。當有大小為I、沿x軸正方向的恒定電流通過樣品板時，會產(chǎn)生霍爾電勢差UH，已知每個載流子所帶電荷量的絕對值為e，下列說法中正確的是（）A.如果上表面電勢高，則該半導體為N型半導體B.如果下表面電勢高，則該半導體為P型半導體C.UH與b成正比D.UH與c成反比13.（多選題，3分）如圖所示，邊長為L的單匝正方形金屬線框置于光滑水平桌面上，在拉力作用下以恒定速度通過寬度為D、方向豎直向下的有界勻強磁場，線框的邊長L小于有界磁場的寬度D，在整個過程中線框的ab邊始終與磁場的邊界平行，若以I表示通過線框的電流（規(guī)定逆時針為正，順時針為負）、q表示流過線框中某一橫面的電量、P表示拉力的功率、以Uab表示線框ab兩點間的電勢差，如圖反映線框通過磁場的全過程這些物理量隨時間t變化的圖像中，錯誤的是（）A.B.C.D.14.（多選題，3分）如圖甲所示，豎直平面內(nèi)有單匝正方形金屬線框abcd，粗細均勻，密度為ρ。線框下方有一勻強磁場區(qū)域，磁場的磁感應(yīng)強度為B，該區(qū)域的水平邊界MN、PQ與線框的bc邊平行，磁場方向垂直于線框平面向里?，F(xiàn)使線框從MN上方某高度處由靜止開始下落，線圈平面在線圈運動過程中始終處在豎直平面內(nèi)，如圖乙是線框從開始下落到bc邊剛好運動到勻強磁場PQ邊界過程的v-t圖像，圖中數(shù)據(jù)均為已知量，不計空氣阻力。下列說法正確的是（）A.可以求出重力加速度B.可以求出MN、PQ之間的距離C.不可以求出線框?qū)Ь€的電阻率D.不可以求出線框在0～t3時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量15.（單選題，3分）工業(yè)上常用電磁流量計來測量高黏度及強腐蝕性非磁性導電流體的流量Q（單位時間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積）。它主要由將流量轉(zhuǎn)換為電壓信號的傳感器和顯示儀表（相當于能顯示自身兩端電壓的負載電阻R）兩部分組成。傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，圓筒形測量管由非磁性材料制成，內(nèi)壁絕緣，其上裝有一對電極a和c，a、c間的距離等于測量管的直徑D，測量管的軸線與a、c的連線方向以及通電線圈產(chǎn)生的恒定勻強磁場（磁感應(yīng)強度為B），方向三者相互垂直。當導電液體如圖所示的方向流過測量管時，測得管壁ac上兩點間的電壓為U，并通過與電極連接的儀表顯示出液體的流量Q。則（）A.導電液體流速方向如圖中所示時，則c點電勢比a點電勢高B.對同一種導電液體，電壓U與流量Q成反比關(guān)系C.僅增大通電線圈的電流，可以提升電磁流量計的靈敏度（靈敏度可用表示）D.要使儀表顯示的電壓受非磁性導電液體種類或濃度的影響很小，需要R很?。ㄟh小于各類在測量管中的待測液體的電阻）16.（多選題，3分）如圖所示，足夠長、電阻不計、間距為L的光滑平行金屬導軌水平放置，勻強磁場垂直導軌平面向外，磁感應(yīng)強度大小為B。質(zhì)量為m、電阻為R、長度為L的金屬棒a靜止放置在水平導軌上，質(zhì)量為2m、電阻為2R、長度為L的金屬棒b鎖定在水平導軌上，ab均與導軌垂直?，F(xiàn)給金屬棒a一水平向右的初速度v0，經(jīng)過時間t，前進距離x，速度變?yōu)関。甲、乙、丙、丁四位同學根據(jù)以上條件，分別求解在這段時間t內(nèi)在金屬棒a中產(chǎn)生的焦耳熱Qa，具體過程如下：甲同學在時間t內(nèi)，金屬棒a切割磁感線的感應(yīng)電動勢=BL=BL

由閉合電路歐姆定律可知=

由焦耳定律Qa=2Rt

由以上關(guān)系式聯(lián)立可以來得Qa。乙同學在時間t內(nèi)，金屬棒a損失的動能最終轉(zhuǎn)化為金屬棒a和金屬棒b的焦耳Qa和Qb，則Qa+Qb=mv02-mv2

又由焦耳定律和電路規(guī)律，有==

由以上關(guān)系式聯(lián)立可以求得Qa。丙同學在時間t內(nèi)，對金屬棒a運用動量定理-t=mv-mv0

金屬棒a克服安培力做功W克安=x=

金屬棒a克服安培力做功將其他形式的能量最終轉(zhuǎn)化為金屬棒a和金屬棒b的焦耳熱Qa和Qb，則Qa+Qb=W克安

又由焦耳定律和電路規(guī)律，有==

由以上關(guān)系式聯(lián)立可以求得Qa。丁同學在時間t內(nèi)，對金屬棒a，金屬棒a所受安培力的平均值為=（F安初+F安末），

金屬棒a克服安培力做功W克安=x=（+）x

金屬棒a克服安培力做功將其他形式的能量最終轉(zhuǎn)化為金屬棒a和金屬棒b的焦耳熱Qa和Qb，則Qa+Qb=W克安

又由焦耳定律和電路規(guī)律，有==

由以上關(guān)系式聯(lián)立可以求得Qa。在本題問題情境中，上面四位同學中，求解焦耳熱Qa的思路正確的有（）A.甲B.乙C.丙D.丁17.（問答題，6分）小管同學用如圖所示的裝置做“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”實驗，螺線管A、滑動變阻器、開關(guān)與電池相連構(gòu)成閉合回路；螺線管B與“0刻度線”在中間的靈敏電流計構(gòu)成閉合回路，螺線管B套在螺線管A的外面。

（1）為了探究影響感應(yīng)電流方向的因素，閉合開關(guān)后，通過不同的操作觀察指針擺動情況，以下正確的有___。

A、斷開與閉合開關(guān)時指針會偏向同一側(cè)

B．閉合開關(guān)，待電路穩(wěn)定后，如果滑動變阻器的滑片不移動，指針不偏轉(zhuǎn)

C、滑動變阻器的滑片勻速向左或勻速向右滑動，靈敏電流計指針都靜止在中央

D、滑動變阻器的滑片向右加速移動和向右減速移動，都能使指針偏向同一側(cè)

（2）圖中，閉合開關(guān)前滑動變阻器的滑片應(yīng)位于最___端（填“左”或“右”）；在未斷開開關(guān)，也未把A、B兩螺線管和鐵芯分開放置的情況下，直接拆除某螺線管處導線，可能由于自感現(xiàn)象突然被電擊一下，則被電擊可能是在拆除___（選填“A”或“B”）螺線管所在電路時發(fā)生的。18.（問答題，8分）某班物理實驗課上，同學們用可拆變壓器探究“變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”?？刹鹱儔浩魅鐖D1甲、乙所示。

（1）下列說法正確的是___。

A．為確保試驗安全，實驗中要求原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)

B．變壓器原線圈接低壓交流電，測量副線圈電壓時應(yīng)當用多用電表的“直流電壓擋”

C．可以先保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圖的匝數(shù)，研究副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響

D．測量副線圈電壓時，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當?shù)膿跷贿M行測量

E．變壓器開始正常工作后，鐵芯導電，把電能由原線圈輸送到副線圈

F．變壓器開始正常工作后，若不計各種損耗，在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用

（2）一位同學實驗時，觀察兩個線圈的導線，發(fā)現(xiàn)粗細不同。他選擇的原線圈為800匝，副線圈為400匝，原線圈接學生電源的正弦交流輸出端，所接電源為“8V”擋位，測得副線圈的電壓為4.2V。則下列敘述中可能符合實際情況的一項是___。

A．原線圈導線比副線圈導線粗

B．學生電源實際輸出電壓大于標注的“8V”

C．原線圈實際匝數(shù)與標注“800”不符，應(yīng)大于800匝

D．副線圈實際匝數(shù)與標注“400”不符，應(yīng)小于400匝

E．變壓器的鐵芯B沒有安裝在鐵芯A上，導致鐵芯沒有閉合

（3）變壓器鐵芯是利用由相互絕緣的薄硅鋼片平行疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼，如圖2所示。

①圖2中，硅鋼片應(yīng)平行于___。

A．平面abcd

B．平面abfe

C．平面abgh

D．平面aehd

②這樣設(shè)計的原因是___。

A．增大渦流，提高變壓器的效率

B．減小渦流，提高變壓器的效率

C．增大鐵芯中的電阻，以產(chǎn)生更多的熱量

（4）理想變壓器是一種理想化模型。如圖3所示，心電圖儀（將心肌收縮產(chǎn)生的脈動轉(zhuǎn)化為電壓脈沖的儀器，其輸出部分可以等效為虛線框內(nèi)的交流電源和定值電阻R0串聯(lián)）與一理想變壓器的原線圈連接，一可變電阻R與該變壓器的副線圈連接，原副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2。在交流電源的電壓有效值U0不變的情況下，將可變電阻R的阻值調(diào)大的過程中，當=___時，R獲得的功率最大。19.（問答題，9分）如圖甲所示，在一個正方形金屬線圈區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強度B隨時間變化的勻強磁場、磁場的方向與線圈平面垂直。金屬線圈所圍的面積S=200cm2，匝數(shù)n=1000，線圈總電阻r=2.0Ω。線圈與電阻R構(gòu)成閉合回路，電阻R=4.0Ω。勻強磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化的情況如圖乙所示，求

（1）求出在0～0.2s時間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動勢的大小。

（2）在圖丙中畫出線園中感應(yīng)電流隨時間變化的I-t圖像（以線圈中逆時方向為電流正方向，至少畫出兩個周期）。

（3）求出線圈中電流的有效值。20.（問答題，9分）如圖所示為一個小型交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈的面積為S，共有n匝，線圈總電阻為r，可繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO'轉(zhuǎn)動；線圈處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)K和電刷L保持與外電路電阻R的連接。在外力作用下線圈以恒定的角速度ω繞軸OO'勻速轉(zhuǎn)動。（不計轉(zhuǎn)動軸及滑環(huán)與電刷的摩擦）

（1）從線圈經(jīng)過圖示位置開始計時，寫出線圈中感應(yīng)電動勢隨時間變化的函數(shù)表達式；

（2）交流電的有效值與絕對值的平均值的比例稱為波形因數(shù)。從線圈經(jīng)過圖示位置開始計時，求經(jīng)過周期時間該交流電的波形因數(shù)η；

（3）求線圈勻速轉(zhuǎn)動完整N圈的過程中外力所做的功W。21.（問答題，10分）物理學習中，常會遇到新情境、新問題，需要善于利用學過的知識，靈活利用物理思想方法來解決。如圖所示，半徑為r的銅環(huán)固定在某處，銅環(huán)單位長度的電阻為ρ0。將一小塊質(zhì)量為m的圓柱形強磁體從銅環(huán)的正上方無初速度釋放，磁體中心到達銅環(huán)中心時還未達到穩(wěn)定速度。以磁體中心為坐標原點O，豎直向下為x軸，磁體的N、S極如圖所示，磁體產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度沿x軸分量Bx=C-k|x|，式中C、k為已知常數(shù)，且保證足夠大的空間范圍內(nèi)Bx＞0，已知磁體下落高度h時，速度大小為v（此時磁體還在銅環(huán)的上方），重力加速度大小為g，不計空氣阻力及磁鐵中產(chǎn)生的渦流。

（1）分析磁體下落h高度時，銅環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流I的方向（從O點沿x軸正方向看）。并求感應(yīng)電流I的大??；

（2）求磁體從靜止到下落h高度過程中，銅環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q；

（3）求磁體最終的穩(wěn)定速度vm的大小。22.（問答題，10分）磁流體發(fā)電具有結(jié)構(gòu)簡單、啟動快捷、環(huán)保且無需轉(zhuǎn)動機械等優(yōu)勢。如圖所示，是正處于研究階段的磁流體發(fā)電機的簡易模型圖，其發(fā)電通道是一個長方體空腔，長、高、寬分別為l、a、b，前后兩個側(cè)面是絕緣體，上下兩個側(cè)面是電阻可忽略的導體電極，這兩個電極通過開關(guān)與阻值為R的某種金屬直導體MN連成閉合電路，整個發(fā)電通道處于勻強磁場（磁場方向垂直由長l和高a組成的平面向里）中，磁感應(yīng)強度的大小為B。高溫等離子體保持以不變的速率v水平向右通過發(fā)電通道，發(fā)電機的等效內(nèi)阻為r，忽略等離子體的重力、相互作用力及其他因素。當開關(guān)閉合后，整個閉合電路中就會產(chǎn)生恒定的電流。

（1）求開關(guān)S閉合后，該磁流體發(fā)電機的電極間的電壓U；

（2）要使等離子體以不變的速率v通過發(fā)電通道，必須有推動等離子體在發(fā)電通道內(nèi)前進的作用力。如果不計其他損耗，這個推力的功率PT就應(yīng)該等于該發(fā)電機的總功率PD，請證明這個結(jié)論；

（3）若以該金屬直導體MN為研究對象，由于電場的作用，金屬導體中自由電子定向運動的速率增加，但運動過程中會與導體內(nèi)幾乎不動的離子碰撞從而減速，因此自由電子定向運動的平均速率不隨時間變化。設(shè)該金屬導體的橫截面積為S，電阻率為ρ，電子在金屬導體中可認為均勻分布，每個電子的電荷量為e。

①證明：金屬導體中形成電流的電荷定向移動速度u與v成正比。

②求金屬導體中每個電子所受平均阻力f大小。

2021-2022學年北京市人大附中高二（上）期末物理試卷參考答案與試題解析試題數(shù)：22，總分：1001.（單選題，3分）WiFi無線網(wǎng)絡(luò)實質(zhì)是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在一定范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的電磁波信號。最新的WiFi6技術(shù)使用2.4GHz或5GHz電磁波，屬于電磁波譜中的某個波段，如圖所示。下列關(guān)于電磁波和WiFi的說法，錯誤的是（）A.麥克斯韋預言了電磁波；楞次首次用實驗證實了電磁波的存在B.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)C.WiFi信號使用的電磁波屬于無線電波D.WiFi信號使用的電磁波中，2.4GHz的波長比5GHz的更長【正確答案】：A【解析】：麥克斯韋預言了電磁波，赫茲首次用實驗證實了電磁波的存在；

電磁波在真空中傳播的速度都等于真空中的光速；

根據(jù)題意可求WiFi信號使用的電磁波的波長為代入數(shù)據(jù)可判斷是否屬于電磁波。

【解答】：解：A、麥克斯韋預言了電磁波，赫茲首次用實驗證實了電磁波的存在，故A錯誤，符合題意；

B、電磁波在真空中傳播的速度與電磁波的頻率無關(guān)，都等于真空中的光速，故B正確，不符合題意；

CD、WiFi信號使用的電磁波的波長為==0.125m

或者為=m，由電磁波的范圍可知屬于無線電波，2.4GHz的波長比5GHz的更長，故CD正確，不符合題意；

本題選錯誤的，故選：A。

【點評】：明確電磁波的特點，知道波長和頻率之間的關(guān)系。2.（單選題，3分）如圖所示，電磁爐是利用感應(yīng)電流（渦流）的加熱原理工作的。下列關(guān)于電磁爐的說法，正確的是（）A.電磁爐可用陶瓷器皿作為鍋具對食品加熱B.電磁爐面板采用陶瓷材料，發(fā)熱部分為鐵鍋底部C.電磁爐面板采用金屬材料，通過面板渦流發(fā)熱傳導到鍋里，再加熱鍋內(nèi)食品D.電磁爐的鍋具一般不用銅鍋，是因為銅鍋中不能形成渦流【正確答案】：B【解析】：陶瓷鍋不產(chǎn)生渦流，故不能用來加熱食物；

電磁爐面板是陶瓷是不需要面板發(fā)熱，發(fā)熱部分為鐵鍋底部；

銅鍋也能產(chǎn)生渦流但是由于銅電阻較小，產(chǎn)生的熱量沒有鐵鍋熱量大。

【解答】：解：A、電磁爐不可用陶瓷器皿作為鍋具對食物加熱，因為陶瓷鍋不能產(chǎn)生渦流，故A錯誤；

BC、為了讓面板不發(fā)熱，電磁爐面板采用陶瓷材料，鐵鍋產(chǎn)生渦流，發(fā)熱部分為鐵鍋底部和側(cè)壁，直接加熱鍋內(nèi)食物，故B正確，C錯誤；

D、電磁爐的鍋具一般不用銅鍋，是因為鐵磁性材料的磁化性質(zhì)加強了渦流的效果，銅鍋能產(chǎn)生但是效果不明顯，故D錯誤；

故選：B。

【點評】：明確渦流產(chǎn)生的原因，生活中常用鐵鍋不用銅鍋和陶瓷鍋的原因。3.（單選題，3分）如圖所示，固定于水平面上的金屬架CDEF處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動。t=0時，磁感應(yīng)強度為B0，此時MN到達的位置恰好使MDEN構(gòu)成一個邊長為l的正方形。為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，從t=0開始，磁感應(yīng)強度B應(yīng)隨時間t變化，以下四個圖象能正確反映B和t之間對應(yīng)關(guān)系的是（）A.B.C.D.【正確答案】：C【解析】：只要通過閉合回路的磁通量不變，則MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，抓住t時刻回路的磁通量與t=0回路的磁通量相等列式，得到與t的關(guān)系式，再分析圖象的形狀。

【解答】：解：當通過閉合回路的磁通量不變，則MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，有：

B0l2=Bl（l+vt）

整理得：=+t，知-t圖象是一條向上傾斜的直線，故ABD錯誤，C正確。

故選：C。

【點評】：解決本題的關(guān)鍵要抓住通過閉合回路的磁通量不變時，MN棒中就不產(chǎn)生感應(yīng)電流，得到與t的關(guān)系式。4.（單選題，3分）用電流傳感器（相當于電流表，其電阻可以忽略不計）研究通電自感現(xiàn)象的電路如圖甲所示。電阻的阻值是R，多匝線圈L中未插入鐵芯，電源電動勢為E，L的電阻和電源的內(nèi)阻均可忽略。閉合開關(guān)S，傳感器記錄了電路中電流i隨時間t變化的關(guān)系圖像，如圖乙中曲線①所示。如果改變某一條件，其他條件不變，重復實驗，可以得到圖乙中曲線②。改變的條件可能是（）A.線圈L中插入鐵芯B.增大EC.增大RD.減小R【正確答案】：A【解析】：閉合開關(guān)，流過線圈的電流增大，根據(jù)楞次定律，線圈會產(chǎn)生和原電流方向相反方向的感應(yīng)電動勢；線圈中插入鐵芯后自感系數(shù)增大，阻礙作用增大。結(jié)合閉合電路的歐姆定律等分析即可。

【解答】：解：改變某一條件，其他條件不變，重復實驗，可以得到圖乙中曲線②，與①比較可知電流達到最大值的時間延長，但最大值沒有變化；

A、若在線圈L中插入鐵芯，則線圈L的自感系數(shù)增大，對電流變化的阻礙作用增大，電路中的電流達到最大值的時間將延長，其他不變，故A正確；

B、若只增大E，則電路中的電流穩(wěn)定后的最大值將增大，與題意不符，故B錯誤；

CD、若增大電阻R，則電路中的電流穩(wěn)定后的最大值將減小，而若減小電阻，則電路中的電流穩(wěn)定后的最大值將增大，都與題意不符，故CD錯誤。

故選：A。

【點評】：本題考查線圈對電流變化的阻礙作用，熟悉自感現(xiàn)象和自感系數(shù)等知識點，利用i-t圖象的物理意義即可正確解答。5.（單選題，3分）如圖所示，某LC振蕩電路中，L是電阻不計的電感線圈，C是電容器。該振蕩電路在某一時刻的電場和磁場方向如圖所示。不計電磁波的輻射損失，則下列說法正確的是（）A.該時刻電容器正在充電B.該時刻電路中電流正在減小C.該時刻電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化D.該LC振蕩電路磁場能量變化的周期為T=2π【正確答案】：C【解析】：根據(jù)磁場方向由安培定則判斷電流方向，電流方向是正電荷移動方向，根據(jù)電流方向及電容器充放電情況判斷極板帶電情況，振蕩電路中有兩種能：電場能和磁場能，根據(jù)能量守恒定律分析能量的變化。

【解答】：解：ABC、由于螺線管中電流產(chǎn)生磁場方向向上，根據(jù)右手定則可知，電路中電流從上往下看為逆時針方向，根據(jù)平行板內(nèi)場強的方向可知，上極板帶正電，下極板帶負電，而電流方向沿逆時針方向，則說明電容器正在放電，電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化，電路中電流正在增大，故AB錯誤，C正確；

D、能量沒有方向，一個周期內(nèi)沒有兩次，電場能量的變化周期為電流變化周期的一半，即為T=π，故D錯誤。

故選：C。

【點評】：本題考查對電磁振蕩過程的理解，難點在于電容器極板帶電情況的判斷，要根據(jù)電流方向和電容器充放電情況分析。6.（單選題，3分）如圖甲所示，兩個閉合圓形線圈A、B的圓心重合，放在同一水平面內(nèi)，線圈A中通以如圖乙所示的變化電流，設(shè)t=0時電流沿逆時針方向（圖中箭頭所示）。關(guān)于線圈B的電流方向和所受安培力產(chǎn)生的效果，下列說法中正確的是（）A.在0＜t＜t1時間內(nèi)，有順時針方向的電流，且有收縮的趨勢B.在0＜t＜t1時間內(nèi)，有逆時針方向的電流，且有擴張的趨勢C.在t1＜t＜t2時間內(nèi)，有順時針方向的電流，且有收縮的趨勢D.在t1＜t＜t2時間內(nèi)，有逆時針方向的電流，且有擴張的趨勢【正確答案】：D【解析】：線圈B中的電流產(chǎn)生磁場，磁場變化，在A中產(chǎn)生感應(yīng)電流，它的方向，可以根據(jù)楞次定律進行判斷，再根據(jù)平行電流間的相互作用分析線圈B的趨勢。

【解答】：解：AB．在0＜t＜t1時間內(nèi)，線圈A中逆時針電流在減小，電流產(chǎn)生磁場在減小，根據(jù)安培定則與磁場疊加原則可知，線圈B所處磁場的方向向外，且在減小，根據(jù)楞次定律，則線圈B的感應(yīng)電流方向為逆時針，兩線圈的電流同向，則有相互吸引趨勢，所以線圈B有收縮趨勢，故AB錯誤；

CD．當t1＜t＜t2時間內(nèi)，線圈A中順時針電流在增大，電流產(chǎn)生磁場在增強，根據(jù)安培定則與磁場疊加原則可知，線圈B所處磁場的方向向里，且在增強，根據(jù)楞次定律，則線圈B的感應(yīng)電流方向為逆時針，兩線圈的電流反向，則有相互排斥趨勢，所以線圈B有擴張趨勢，故C錯誤，D正確。

故選：D。

【點評】：本題考查安培定則和楞次定律的應(yīng)用，注意明確楞次定律分析感應(yīng)電流和線圈間相互作用的應(yīng)用方法。7.（單選題，3分）在如圖所示的遠距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓U1和輸電線上的總電阻R均保持不變。隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有（）A.升壓變壓器的輸出電壓U2增大B.降壓變壓器的輸出電壓U4增大C.輸電線上損耗的功率減小D.輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大【正確答案】：D【解析】：對升壓變壓器進行分析，根據(jù)輸入電壓和匝數(shù)比不變可以得出輸出電壓的變化情況；根據(jù)發(fā)電廠的輸出功率和輸出電壓的變化，分析出輸電線的電流變化，再根據(jù)閉合電路的歐姆定律求出降壓變壓器的輸入電壓的變化，最后結(jié)合降壓變壓器的匝數(shù)比求出降壓變壓器輸出電壓的變化；輸電線上損耗的功率用來發(fā)熱，根據(jù)熱功率的表達式分析損耗功率的變化情況；先分別列出變化前后損耗功率占總功率的比例，再進行判斷。

【解答】：解：A、因為發(fā)電廠的輸出電壓即升壓變壓器的輸入電壓U1不變，由可知升壓變壓器的輸出電壓U2不變，故A錯誤；

B、對升壓變壓器而言，輸入功率等于輸出功率，即P輸入=P輸出，設(shè)輸電線上的電流大小為I2，則有：

P輸出=U2I2

對輸電線，由閉合電路的歐姆定律可得：

U3=U2-I2R

對降壓變壓器由得：

U4=

由于功率增大，U2不變，所以I2增大，所以輸電線的分壓I2R增大，所以降壓變壓器的輸入電壓U3減小，所以降壓變壓器的輸出電壓U4減小，故B錯誤；

C、由B選項可知，輸電線上的電流I2增大，由可知輸電線上損失的功率增大，故C錯誤；

D、設(shè)損失的功率占總功率的比例為η，則有：

同理，當發(fā)電廠的輸出功率增大后，設(shè)損失的功率占總功率的比例變?yōu)棣?，輸電線的電流變?yōu)镮2+ΔI，則有：

＞η，故D正確。

故選：D。

【點評】：本題考查電能的輸送問題，牢記與變壓器有關(guān)的幾個公式，比如電壓關(guān)系式：，電流關(guān)系式：，功率關(guān)系式：P輸入=P輸出等，并靈活運用閉合電路的歐姆定律等知識點，題目較綜合。8.（單選題，3分）如圖甲所示是法拉第制作的世上最早的發(fā)電機的實驗裝置：一個可繞水平固定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的銅盤，銅盤的一部分處在蹄形磁體中。如圖乙所示，設(shè)蹄形磁體的磁場沿水平方向且磁感應(yīng)強度為B，實驗時用導線連接銅盤的中心C，用導線通過滑片D與銅盤的邊緣連接且接觸良好。若用外力轉(zhuǎn)動使圓盤如圖乙方向轉(zhuǎn)動起來，關(guān)于流過電阻R的電流，下列說法正確的是（）A.R中的電流沿b到a的方向B.因為通過圓盤面的磁通量不變，所以R中無電流C.若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化D.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍【正確答案】：A【解析】：將整個銅盤看成沿徑向排列的無數(shù)根銅條組成，它們做切割磁感線運動，產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)右手定則判斷感應(yīng)電流的方向；若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，根據(jù)轉(zhuǎn)動切割感應(yīng)電動勢公式E=ω分析感應(yīng)電動勢的變化，判斷感應(yīng)電流的變化，再分析R上熱功率的變化。

【解答】：解：A、根據(jù)右手定則可知感應(yīng)電流從圓盤中心C流向D，則R中的電流沿b到a的方向，故A正確；

B、將整個銅盤看成沿徑向排列的無數(shù)根銅條組成，它們做切割磁感線運動，產(chǎn)生感應(yīng)電流，則R有電流，故B錯誤；

C、若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變，根據(jù)右手定則判斷可知，電流方向不變，故C錯誤；

D、若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，根據(jù)轉(zhuǎn)動切割感應(yīng)電動勢公式E=ω分析可知，銅盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變?yōu)樵瓉淼?倍，R中電流變?yōu)樵瓉淼?倍，由P=I2R知電流在R上的熱功率變?yōu)樵瓉淼?倍，故D錯誤。

故選：A。

【點評】：解決本題時，要理解發(fā)電機的工作原理，掌握右手定則和轉(zhuǎn)動切割感應(yīng)電動勢公式E=ω，并能熟練運用。9.（單選題，3分）如圖所示的甲、乙圖中，MN、PQ是固定在同一水平面內(nèi)足夠長的平行金屬導軌。導體棒ab垂直放在導軌上，導軌都處于垂直水平面向下的足夠大的勻強磁場中。導體棒和導軌間接觸良好且摩擦不計，導體棒、導軌和直流電源的電阻均可忽略，甲圖中的電容器C原來不帶電。今給導體棒ab一個向右的初速度v0，甲、乙圖中導體棒ab在磁場中的最終運動狀態(tài)是（）A.甲圖中棒ab最終靜止，乙圖中ab棒最終做勻速運動B.甲圖、乙圖中，棒ab最終均做勻速運動C.甲圖中棒ab最終做勻速運動，乙圖中棒ab最終靜止D.甲圖、乙圖中，棒ab最終都靜止【正確答案】：B【解析】：圖甲中，導體棒向右運動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢而使電容器充電，分析電路中電流的變化，即可判斷ab棒所受的安培力，確定ab棒的運動情況；圖乙中，導體棒向右運動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過電阻R轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，ab棒將做減速運動；圖丙中，分析導體棒受到的安培力情況，判斷ab棒的運動情況。

【解答】：解：甲圖中，導體棒向右運動時做切割磁感線運動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，對電容器充電，當電容器C兩極板間電壓與導體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小相等時，電路中沒有電流，ab棒不受安培力，向右做勻速運動；

乙圖中，導體棒先受到向左的安培力作用而向右做減速運動，速度減為零后再在安培力作用下向左做加速運動，當導體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與電源的電動勢相等時，電路中沒有電流，ab棒不受安培力，最終ab棒向左做勻速運動，因此，甲圖、乙圖中，棒ab最終均做勻速運動，故ACD錯誤，B正確。

故選：B。

【點評】：本題考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象中動態(tài)變化分析的問題，分析安培力的變化是關(guān)鍵，根據(jù)合力方向和速度方向的關(guān)系判斷導體棒的運動情況。10.（單選題，3分）如圖甲所示，光滑固定平行金屬導軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角，兩端點M、P間接有阻值為R的定值電阻。阻值為r的金屬棒ab垂直導軌放置，其他部分電阻不計。整個裝置處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向上。從t=0時刻開始，棒受到一個平行于導軌向上的外力F作用，由靜止開始沿導軌向上運動，運動中棒始終與導軌垂直，且接觸良好，通過R的感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖像如圖乙所示，如圖給出了外力F大小隨時間t變化的圖像，其中正確的是（）A.B.C.D.【正確答案】：B【解析】：根據(jù)圖乙所示圖象求出電流與時間的關(guān)系，由E=BLv與閉合電路的歐姆定律求出感應(yīng)電流，由安培力公式求出金屬棒受到的安培力，然后與牛頓第二定律求出拉力大小，再分析圖示圖象答題。

【解答】：解：由電流圖象得，I=kt，k是比例系數(shù)，設(shè)金屬棒長為L，

金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv

由閉合電路的歐姆定律可知，感應(yīng)電流I===kt，則v=t，由于k、R、r、B、L都是定值，則v與t成正比，金屬棒做初速度為零的勻加速直線運動，設(shè)加速度為a，則金屬棒的速度v=at

金屬棒受到的安培力大小F安=BIL==t

對金屬棒，由牛頓運動定律得：F-F安-mgsinθ=ma

解得拉力大?。篎=t+mgsinθ+ma，F(xiàn)與t是一次函數(shù)關(guān)系，且＞0，故B正確，ACD錯誤。

故選：B。

【點評】：對于圖象問題一定弄清楚兩坐標軸的含義，尤其注意斜率、截距的含義，對于復雜的圖象可以通過寫出兩坐標軸所代表物理量的函數(shù)表達式進行分析．11.（多選題，3分）現(xiàn)代科學研究中常要用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場使電子加速的設(shè)備。它的基本原理如圖所示，上、下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運動。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生的感生電場使電子加速。圖甲為側(cè)視圖，乙為真空室的俯視圖，如果從上向下看，電子沿逆時針方向運動。已知電子的電荷量為e，電子做圓周運動的軌道半徑為r，因電流變化而產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度隨時間的變化率為=k（k為一定值）。下列說法正確的是（）A.為使電子加速，當電磁鐵線圈電流的方向與如圖甲所示方向一致時，電流的大小應(yīng)該減小B.軌道處感生電動勢的大小為kπr2C.電子在圓形軌道中加速一周的過程中，感生電場對電子做的功為keπr2D.為使電子做圓周運動的軌道半徑不變，真空室處的磁感應(yīng)強度應(yīng)增大【正確答案】：BCD【解析】：根據(jù)電子的受力方向得出感應(yīng)電場的方向，利用楞次定律反向推出電流的變化情況；

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律計算出感生電動勢的大小，結(jié)合電場力的做功公式計算出感生電場對電子所做的功；

要使半徑不變，則電子受到的洛倫茲力大小不變，所以磁感應(yīng)強度應(yīng)保持不變。

【解答】：解：A、為使電子加速，則產(chǎn)生的感生電場應(yīng)該沿順時針方向，當電磁鐵線圈電流的方向與如圖甲所示方向一致時，根據(jù)楞次定律可知電流的大小應(yīng)該增大，故A錯誤；

BC、軌道處感應(yīng)電動勢的大小為：，則電子在圓形軌道中加速一周的過程中，感生電場對電子做功大小為W=qE=keπr2，故BC正確；

D、因為電子的速度增大，則為了使電子做圓周運動的軌道半徑不變，真空室處的磁感應(yīng)強度應(yīng)增大，故D正確；

故選：BCD。

【點評】：本題主要考查了法拉第電磁感應(yīng)定律，根據(jù)楞次定律分析出磁場的變化，結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律的公式計算出感生電動勢的大小，結(jié)合電場力的做功公式完成分析。12.（單選題，3分）半導體內(nèi)導電的粒子——“載流子”有兩種；自由電子和空穴（空穴可視為能自由移動的帶正電粒子）。以空穴導電為主的半導體叫P型半導體，以自由電子導電為主的半導體叫N型半導體。如圖所示為檢驗半導體材料的類型和對材料性能進行測試的原理圖，圖中一塊長為a、寬為b、厚為c的半導體樣品板放在沿y軸正方向的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B。當有大小為I、沿x軸正方向的恒定電流通過樣品板時，會產(chǎn)生霍爾電勢差UH，已知每個載流子所帶電荷量的絕對值為e，下列說法中正確的是（）A.如果上表面電勢高，則該半導體為N型半導體B.如果下表面電勢高，則該半導體為P型半導體C.UH與b成正比D.UH與c成反比【正確答案】：D【解析】：根據(jù)左手定則判斷出粒子的受力方向，根據(jù)電勢高低判斷出粒子的電性并分析出半導體的類型；

根據(jù)電場力和洛倫茲力平衡的特點得到電勢差的表達式并做出判斷。

【解答】：解：A、如果上表面電勢高，說明載流子為空穴，即該半導體為P型半導體，故A錯誤；

B、如果下表面電勢高，說明載流子為自由電子，則該半導體為N型半導體，故B錯誤；

CD、當處于穩(wěn)定狀態(tài)時，粒子受到的電場力和洛倫茲力平衡，則

eBv=

其中I=nevS=nebc

解得：UH=，故C錯誤，D正確；

故選：D。

【點評】：本題主要考查了霍爾效應(yīng)及其相關(guān)應(yīng)用，根據(jù)左手定則判斷出粒子的受力方向，結(jié)合電場力和洛倫茲力的等量關(guān)系列式計算出電勢差的表達式并做出分析即可，整體難度不大。13.（多選題，3分）如圖所示，邊長為L的單匝正方形金屬線框置于光滑水平桌面上，在拉力作用下以恒定速度通過寬度為D、方向豎直向下的有界勻強磁場，線框的邊長L小于有界磁場的寬度D，在整個過程中線框的ab邊始終與磁場的邊界平行，若以I表示通過線框的電流（規(guī)定逆時針為正，順時針為負）、q表示流過線框中某一橫面的電量、P表示拉力的功率、以Uab表示線框ab兩點間的電勢差，如圖反映線框通過磁場的全過程這些物理量隨時間t變化的圖像中，錯誤的是（）A.B.C.D.【正確答案】：BC【解析】：先根據(jù)E=BLv分析線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，由歐姆定律得到感應(yīng)電流的大小，由楞次定律判斷感應(yīng)電流方向；由法拉第電磁感應(yīng)定律與閉合電路的歐姆定律、電流定義式求出通過線框橫截面的電荷量；由F=BIL和平衡條件求出拉力的大小，由P=Fv求出拉力的功率；由歐姆定律求出ab兩點間的電勢差，根據(jù)各個量的表達式進行分析。

【解答】：解：設(shè)線框每邊電阻為R，線框的邊長為L，線框的速度為v。

A、線框進入磁場過程，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=BLv，線框中的電流為I=，方向為逆時針方向（正方向），完全進入磁場時電流為零；離開磁場過程中，感應(yīng)電流方向為為順時針方向（負方向），故A錯誤；

B、由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，平均感應(yīng)電動勢=

由閉合電路的歐姆定律得：

通過線框某橫截面的電荷量q=Δt

解得：q=

線框做勻速直線運動，ΔS=Lvt，故B正確；

C、線框受到的安培力大小F安培=BIL=，線框做勻速直線運動，由平衡條件得：F=F安培=，拉力的功率P=Fv=，線框進出磁場時功率相同，線框完全進入磁場后，根據(jù)電流為零，功率為零，故C正確；

D、線框進入磁場過程中，ab邊相當于電源，ab兩點間電壓為路端電壓，a、b兩點間的電勢差為：Uab=I×3R=BLv；

線框完全進入磁場過程中，ab間電勢差為Uab=BLv；

線框離開磁場過程，方向為順時針方向（負方向），此過程中cd邊相當于電源，

ab只是外電路的一部分，a、b兩點間的電勢差為：Uab=IR=BLv，故D錯誤。

故選：BC。

【點評】：本題是電磁感應(yīng)中圖象問題，關(guān)鍵要能根據(jù)電磁感應(yīng)規(guī)律得到各個量的表達式，再進行判斷。要注意分析ab間的電勢差是內(nèi)電壓還是外電壓。14.（多選題，3分）如圖甲所示，豎直平面內(nèi)有單匝正方形金屬線框abcd，粗細均勻，密度為ρ。線框下方有一勻強磁場區(qū)域，磁場的磁感應(yīng)強度為B，該區(qū)域的水平邊界MN、PQ與線框的bc邊平行，磁場方向垂直于線框平面向里?，F(xiàn)使線框從MN上方某高度處由靜止開始下落，線圈平面在線圈運動過程中始終處在豎直平面內(nèi)，如圖乙是線框從開始下落到bc邊剛好運動到勻強磁場PQ邊界過程的v-t圖像，圖中數(shù)據(jù)均為已知量，不計空氣阻力。下列說法正確的是（）A.可以求出重力加速度B.可以求出MN、PQ之間的距離C.不可以求出線框?qū)Ь€的電阻率D.不可以求出線框在0～t3時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量【正確答案】：ABD【解析】：v-t圖線與坐標軸圍成圖形的面積表示位移，根據(jù)圖乙所示圖象分析清楚線框的運動過程，根據(jù)圖示圖象求出重力加速度；應(yīng)用E=BLv、閉合電路的歐姆定律、安培力公式與平衡條件分析求解。

【解答】：解：A、線框在進入磁場前做自由落體運動，由圖乙所示圖象可知，重力加速度g=，可以求出重力加速度，故A正確；

B、由圖乙所示圖象可知，線框先做勻加速直線運動，然后做勻速直線運動，再做勻加速直線運動；線框進入磁場前做自由落體運動，由此可知，線框進入磁場過程做勻速直線運動，線框完全進入磁場到bc邊剛好運動到PQ過程做勻加速直線運動，由圖乙所示圖象可知，MN、PQ間的距離h=，故B正確；

C、設(shè)金屬線框的邊長為L，電阻率為ρ0，導線的橫截面積是S，線框的質(zhì)量m=ρ×4LS=4ρLS，線框每一邊的電阻R=

線框進入磁場過程切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv1，

由閉合電路的歐姆定律可知，感應(yīng)電流I==

線框受到的安培力F=BIL=

線框進入磁場過程做勻速直線運動，由平衡條件得：mg=

解得線框?qū)Ь€的電阻率ρ0=，可以求出線框?qū)Ь€的電阻率，故C錯誤；

D、線框進入磁場前與完全進入磁場后運動過程線框不產(chǎn)生焦耳熱，線框進入磁場過程產(chǎn)生焦耳熱，線框進入磁場過程線框的位移，即線框的邊長L=v1（t2-t1），由能量守恒定律可知0～t3時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=mgL=4ρL2Sg=4ρ[v1（t2-t1）]2Sg，由于不知道導線的橫截面積S，無法求出線框產(chǎn)生的熱量，故D正確。

故選：ABD。

【點評】：對于電磁感應(yīng)問題研究思路常常有兩條：一條從力的角度，根據(jù)牛頓第二定律或平衡條件列出方程；另一條是能量，分析涉及電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化問題，根據(jù)動能定理、功能關(guān)系等列方程求解。15.（單選題，3分）工業(yè)上常用電磁流量計來測量高黏度及強腐蝕性非磁性導電流體的流量Q（單位時間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積）。它主要由將流量轉(zhuǎn)換為電壓信號的傳感器和顯示儀表（相當于能顯示自身兩端電壓的負載電阻R）兩部分組成。傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，圓筒形測量管由非磁性材料制成，內(nèi)壁絕緣，其上裝有一對電極a和c，a、c間的距離等于測量管的直徑D，測量管的軸線與a、c的連線方向以及通電線圈產(chǎn)生的恒定勻強磁場（磁感應(yīng)強度為B），方向三者相互垂直。當導電液體如圖所示的方向流過測量管時，測得管壁ac上兩點間的電壓為U，并通過與電極連接的儀表顯示出液體的流量Q。則（）A.導電液體流速方向如圖中所示時，則c點電勢比a點電勢高B.對同一種導電液體，電壓U與流量Q成反比關(guān)系C.僅增大通電線圈的電流，可以提升電磁流量計的靈敏度（靈敏度可用表示）D.要使儀表顯示的電壓受非磁性導電液體種類或濃度的影響很小，需要R很?。ㄟh小于各類在測量管中的待測液體的電阻）【正確答案】：C【解析】：根據(jù)左手定則判斷出正電荷的受力方向，從而分析出電勢的高低；

根據(jù)洛倫茲力和電場力平衡，分析出電壓與流量之間的關(guān)系并做判斷；

根據(jù)電壓和流量的關(guān)系分析提升電磁流量計的另滿都的方法；

當電阻很大時，電流很小，儀表受非磁性導電液體種類或濃度的影響很小。

【解答】：解：A、由圖可根據(jù)安培定則判斷出磁場方向垂直ac連線向下，當導電液體如圖所示的方向流過測量管時，洛倫茲力與電場力平衡，

根據(jù)左手定則可判斷出正電荷受到的洛倫茲力指向a側(cè)，則正電荷受到的電場力應(yīng)指向c側(cè)，故c點電勢比a點電勢低，故A錯誤；

B、對同一種導電液體，洛倫茲力與電場力平衡，則

整理得：，電壓與流量Q成正比關(guān)系，故B錯誤；

C、僅增大通電線圈的電流，磁感應(yīng)強度增大，由

可知，靈敏度增加，故C正確；

D、要使儀表顯示的電壓受非磁性導電液體種類或濃度的影響很小，應(yīng)盡量使R很大，故D錯誤；

故選：C。

【點評】：本題主要考查霍爾效應(yīng)的相關(guān)應(yīng)用，根據(jù)左手定則分析出洛倫茲力的方向，根據(jù)洛倫茲力與電場力的平衡關(guān)系完成分析。16.（多選題，3分）如圖所示，足夠長、電阻不計、間距為L的光滑平行金屬導軌水平放置，勻強磁場垂直導軌平面向外，磁感應(yīng)強度大小為B。質(zhì)量為m、電阻為R、長度為L的金屬棒a靜止放置在水平導軌上，質(zhì)量為2m、電阻為2R、長度為L的金屬棒b鎖定在水平導軌上，ab均與導軌垂直。現(xiàn)給金屬棒a一水平向右的初速度v0，經(jīng)過時間t，前進距離x，速度變?yōu)関。甲、乙、丙、丁四位同學根據(jù)以上條件，分別求解在這段時間t內(nèi)在金屬棒a中產(chǎn)生的焦耳熱Qa，具體過程如下：甲同學在時間t內(nèi)，金屬棒a切割磁感線的感應(yīng)電動勢=BL=BL

由閉合電路歐姆定律可知=

由焦耳定律Qa=2Rt

由以上關(guān)系式聯(lián)立可以來得Qa。乙同學在時間t內(nèi)，金屬棒a損失的動能最終轉(zhuǎn)化為金屬棒a和金屬棒b的焦耳Qa和Qb，則Qa+Qb=mv02-mv2

又由焦耳定律和電路規(guī)律，有==

由以上關(guān)系式聯(lián)立可以求得Qa。丙同學在時間t內(nèi)，對金屬棒a運用動量定理-t=mv-mv0

金屬棒a克服安培力做功W克安=x=

金屬棒a克服安培力做功將其他形式的能量最終轉(zhuǎn)化為金屬棒a和金屬棒b的焦耳熱Qa和Qb，則Qa+Qb=W克安

又由焦耳定律和電路規(guī)律，有==

由以上關(guān)系式聯(lián)立可以求得Qa。丁同學在時間t內(nèi)，對金屬棒a，金屬棒a所受安培力的平均值為=（F安初+F安末），

金屬棒a克服安培力做功W克安=x=（+）x

金屬棒a克服安培力做功將其他形式的能量最終轉(zhuǎn)化為金屬棒a和金屬棒b的焦耳熱Qa和Qb，則Qa+Qb=W克安

又由焦耳定律和電路規(guī)律，有==

由以上關(guān)系式聯(lián)立可以求得Qa。在本題問題情境中，上面四位同學中，求解焦耳熱Qa的思路正確的有（）A.甲B.乙C.丙D.丁【正確答案】：BD【解析】：根據(jù)題意分析清楚金屬棒的運動過程，應(yīng)用能量守恒定律與串聯(lián)電路特點分析答題。

【解答】：解：A、甲同學應(yīng)用焦耳定律求焦耳熱，電流應(yīng)用有效值，不能用平均值，故A錯誤；

B、乙同學應(yīng)用根據(jù)能量守恒和轉(zhuǎn)化，金屬棒a損失的動能最終轉(zhuǎn)化為金屬棒a和金屬棒b的焦耳熱，這是正確的，再用串聯(lián)電路特點求出焦耳熱Qa，也是正確的，故B正確；

C、用安培力的平均值來求其做功，應(yīng)該用安培力隨位移變化的平均值乘以位移，而丙同學應(yīng)用動量定理：-t=mv-mv0，求出的安培力平均值是隨時間變化的平均值，此平均值乘以位移不等于安培力做的功，故C錯誤；

D、對金屬棒a的運動過程，應(yīng)用動量定理得：-BLt=mv-mv0，其中：t=?t==

整理得：=mv0-mv，

對于丁同學的解法：W克安=x=（+）x=??（v0+v）=（mv0-mv）（v0+v）=mv02-mv2

可見丁同學的結(jié)果與乙同學的結(jié)果一致，是正確的，根據(jù)此結(jié)果可知安培力與位移是線性關(guān)系，故D正確。

故選：BD。

【點評】：對于電磁感應(yīng)問題研究思路常常有兩條：一條從力的角度，根據(jù)牛頓第二定律或平衡條件列出方程；另一條是能量，分析涉及電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化問題，根據(jù)動能定理、功能關(guān)系等列方程求解。17.（問答題，6分）小管同學用如圖所示的裝置做“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”實驗，螺線管A、滑動變阻器、開關(guān)與電池相連構(gòu)成閉合回路；螺線管B與“0刻度線”在中間的靈敏電流計構(gòu)成閉合回路，螺線管B套在螺線管A的外面。

（1）為了探究影響感應(yīng)電流方向的因素，閉合開關(guān)后，通過不同的操作觀察指針擺動情況，以下正確的有___。

A、斷開與閉合開關(guān)時指針會偏向同一側(cè)

B．閉合開關(guān)，待電路穩(wěn)定后，如果滑動變阻器的滑片不移動，指針不偏轉(zhuǎn)

C、滑動變阻器的滑片勻速向左或勻速向右滑動，靈敏電流計指針都靜止在中央

D、滑動變阻器的滑片向右加速移動和向右減速移動，都能使指針偏向同一側(cè)

（2）圖中，閉合開關(guān)前滑動變阻器的滑片應(yīng)位于最___端（填“左”或“右”）；在未斷開開關(guān)，也未把A、B兩螺線管和鐵芯分開放置的情況下，直接拆除某螺線管處導線，可能由于自感現(xiàn)象突然被電擊一下，則被電擊可能是在拆除___（選填“A”或“B”）螺線管所在電路時發(fā)生的。【正確答案】：BD;左;A【解析】：（1）根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件進行判斷。

（2）滑動變阻器為保護電路，在拆除A螺線管時，原線圈中存在電流，斷開A螺線管，由于螺線管的斷電自感現(xiàn)象而產(chǎn)生自感電動勢。

【解答】：解：（1）A、斷開和閉合開關(guān)，磁通量一次是變大，一次是變小，根據(jù)楞次定律可知兩次感應(yīng)電流方向不同，故指針不會偏向同一側(cè)，故A錯誤；

B、若滑動變阻器不動，線圈A中的電流不變，產(chǎn)生的磁場不變，故副線圈磁通量不變，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，則指針不偏轉(zhuǎn)，故B正確；

C、滑動變阻器只要移動，就會使原線圈電流變化，使副線圈磁通量變化，故會產(chǎn)生感應(yīng)電流，指針不會靜止在中中央，故C錯誤；

D、不論滑動變阻器的滑片向右加速還是減速，原線圈中電流均變小，使副線圈磁通量均變小，根據(jù)楞定律，產(chǎn)生感應(yīng)電流方向也相同，故指針偏向同一側(cè)，故D正確。

故選：BD。

（2）為保護電路，閉合開關(guān)之前，滑動變阻器的滑片應(yīng)處于左端，使滑動變阻器接入電路的阻值最大；在拆除A螺線管時，原線圈中存在電流，斷開A螺線管，由于螺線管的斷電自感現(xiàn)象而產(chǎn)生自感電動勢，與人體組成回路，電流經(jīng)過人體時產(chǎn)生被電擊的感覺。

故答案為：（1）BD；（2）左；A。

【點評】：探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，應(yīng)先明確感應(yīng)電流的產(chǎn)生原因，能夠應(yīng)用楞次定律分析電流方向；要明確實驗原理及操作過程，掌握法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用方法。18.（問答題，8分）某班物理實驗課上，同學們用可拆變壓器探究“變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”。可拆變壓器如圖1甲、乙所示。

（1）下列說法正確的是___。

A．為確保試驗安全，實驗中要求原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)

B．變壓器原線圈接低壓交流電，測量副線圈電壓時應(yīng)當用多用電表的“直流電壓擋”

C．可以先保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圖的匝數(shù)，研究副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響

D．測量副線圈電壓時，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當?shù)膿跷贿M行測量

E．變壓器開始正常工作后，鐵芯導電，把電能由原線圈輸送到副線圈

F．變壓器開始正常工作后，若不計各種損耗，在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用

（2）一位同學實驗時，觀察兩個線圈的導線，發(fā)現(xiàn)粗細不同。他選擇的原線圈為800匝，副線圈為400匝，原線圈接學生電源的正弦交流輸出端，所接電源為“8V”擋位，測得副線圈的電壓為4.2V。則下列敘述中可能符合實際情況的一項是___。

A．原線圈導線比副線圈導線粗

B．學生電源實際輸出電壓大于標注的“8V”

C．原線圈實際匝數(shù)與標注“800”不符，應(yīng)大于800匝

D．副線圈實際匝數(shù)與標注“400”不符，應(yīng)小于400匝

E．變壓器的鐵芯B沒有安裝在鐵芯A上，導致鐵芯沒有閉合

（3）變壓器鐵芯是利用由相互絕緣的薄硅鋼片平行疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼，如圖2所示。

①圖2中，硅鋼片應(yīng)平行于___。

A．平面abcd

B．平面abfe

C．平面abgh

D．平面aehd

②這樣設(shè)計的原因是___。

A．增大渦流，提高變壓器的效率

B．減小渦流，提高變壓器的效率

C．增大鐵芯中的電阻，以產(chǎn)生更多的熱量

（4）理想變壓器是一種理想化模型。如圖3所示，心電圖儀（將心肌收縮產(chǎn)生的脈動轉(zhuǎn)化為電壓脈沖的儀器，其輸出部分可以等效為虛線框內(nèi)的交流電源和定值電阻R0串聯(lián)）與一理想變壓器的原線圈連接，一可變電阻R與該變壓器的副線圈連接，原副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2。在交流電源的電壓有效值U0不變的情況下，將可變電阻R的阻值調(diào)大的過程中，當=___時，R獲得的功率最大?！菊_答案】：CDF;B;D;B;【解析】：（1）根據(jù)實驗原理掌握正確的實驗操作；

（2）根據(jù)變壓器中電流電壓的比例關(guān)系完成分析；

（3）理解變壓器中硅鋼片的作用，從而得出其擺放的位置；

（4）根據(jù)變壓器中的比例關(guān)系分析出電阻的比值關(guān)系。

【解答】：解：（1）為確保實驗安全，應(yīng)該降低輸出電壓，實驗中要求原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)，故A錯誤；

B、變壓器只能改變交流電的電壓，原線圈輸入交流電壓，副線圈輸出交流電壓，應(yīng)用多用電表的“交流電壓擋”測量，故B錯誤；

C、研究變壓器和匝數(shù)的關(guān)系，用到控制變量法，可以線保持原線圈電壓，匝數(shù)不變，改變副線圈的匝數(shù)，研究副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響，故C正確；

D、為了保護電表，測量副線圈電壓時，先用最大量程測量，大致確定電壓后再選用適當?shù)膿跷贿M行測量，故D正確；

EF、變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即不計各種損耗，在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用，不是鐵芯導電，傳輸電能，故E錯誤，F(xiàn)正確；

故選：CDF；

（2）A、原線圈的粗細不影響變壓器的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系，故A錯誤；

B、根據(jù)理想變壓器的匝數(shù)比與電壓的關(guān)系有

若學生實際輸出電壓大于標注的“8V”，則線圈的輸出電壓大于4V，故B正確；

C、若原線圈實際匝數(shù)與標注“800”不符，應(yīng)大于800匝，根據(jù)匝數(shù)比關(guān)系可知，副線圈的電壓小于4.0V，故C錯誤；

D、若副線圈實際匝數(shù)與標注“400”不符，應(yīng)小于400匝，根據(jù)匝數(shù)比關(guān)系可知，副線圈的電壓小于4.0V，故D錯誤；

E、變壓器的鐵芯B沒有安裝在鐵芯A上，導致鐵芯沒有閉合，則得出副線圈的電壓比計算出的數(shù)值更小，故E錯誤；

故選：B；

（3）①磁感線環(huán)繞的方向沿著閉合鐵芯，根據(jù)楞次定律及右手定則，產(chǎn)生的渦流的方向垂直于圖示變壓器鐵芯的正面，即與圖示abcd面平行，為了減少渦流在鐵芯中產(chǎn)生的熱量，相互絕緣的硅鋼片應(yīng)平行于平面aehd，故ABC錯誤，D正確；

故選：D。

②這樣設(shè)計的原因是減小渦流，提高變壓器的效率，故AC錯誤，B正確；

故選：B。

（4）把變壓器和R等效為一個電阻R′，R0當作電源內(nèi)阻，當內(nèi)外電阻相等即R0=R′時，輸出功率最大，根據(jù)

得：

代入I1n2=I2n1可得：

。

故答案為：（1）CDF；（2）B；（3）D；B；（4）

【點評】：本題主要考查了變壓器的相關(guān)應(yīng)用，根據(jù)實驗原理掌握正確的實驗操作，解題的關(guān)鍵點是根據(jù)變壓器中電壓和電流的比例關(guān)系結(jié)合電路的功率知識完成分析。19.（問答題，9分）如圖甲所示，在一個正方形金屬線圈區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強度B隨時間變化的勻強磁場、磁場的方向與線圈平面垂直。金屬線圈所圍的面積S=200cm2，匝數(shù)n=1000，線圈總電阻r=2.0Ω。線圈與電阻R構(gòu)成閉合回路，電阻R=4.0Ω。勻強磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化的情況如圖乙所示，求

（1）求出在0～0.2s時間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動勢的大小。

（2）在圖丙中畫出線園中感應(yīng)電流隨時間變化的I-t圖像（以線圈中逆時方向為電流正方向，至少畫出兩個周期）。

（3）求出線圈中電流的有效值。【正確答案】：

【解析】：（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律計算出感應(yīng)電動勢的大??；

（2）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律計算出感應(yīng)電動勢的大小，根據(jù)歐姆定律計算出電流的大小并畫出對應(yīng)的圖像；

（3）分別求出在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱，結(jié)合有效值的定義計算出電流的有效值。

【解答】：解：（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，0～0.2s時間內(nèi)線圈的磁通量均勻變化，產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，0～.2s時的感應(yīng)電動勢為：

（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律，0～0.2s時間內(nèi)閉合回路中的感應(yīng)電流為：

，方向為順時針；

0.2～0.3s時的感應(yīng)電動勢為：

0.2～0.3s閉合回路中的感應(yīng)電流為：

，方向為逆時針；

0.3～0.6s是重復上一個周期，故線圈中感應(yīng)電流隨時間變化的I-t圖像如下圖所示：

（3）根據(jù)焦耳定律，0～0.2s閉合電路中產(chǎn)生的熱量為：

0.2～0.3s內(nèi)閉合電路中產(chǎn)生的熱量為：

在一個周期中整個閉合電路中產(chǎn)生的熱量為：

Q=Q1+Q2

根據(jù)電流有效值的定義可知，Q=I2（R+r）（t1+t2）

聯(lián)立解得：

答：（1）在0～0.2s時間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動勢的大小為6V。

（2）I-t圖像如上圖所示；

（3）線圈中電流的有效值為。

【點評】：本題主要考查了法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用，根據(jù)公式計算出感應(yīng)電動勢的大小，結(jié)合歐姆定律計算出感應(yīng)電流的大小，結(jié)合電流的有效值計算出具體的大小。20.（問答題，9分）如圖所示為一個小型交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈的面積為S，共有n匝，線圈總電阻為r，可繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO'轉(zhuǎn)動；線圈處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)K和電刷L保持與外電路電阻R的連接。在外力作用下線圈以恒定的角速度ω繞軸OO'勻速轉(zhuǎn)動。（不計轉(zhuǎn)動軸及滑環(huán)與電刷的摩擦）

（1）從線圈經(jīng)過圖示位置開始計時，寫出線圈中感應(yīng)電動勢隨時間變化的函數(shù)表達式；

（2）交流電的有效值與絕對值的平均值的比例稱為波形因數(shù)。從線圈經(jīng)過圖示位置開始計時，求經(jīng)過周期時間該交流電的波形因數(shù)η；

（3）求線圈勻速轉(zhuǎn)動完整N圈的過程中外力所做的功W?！菊_答案】：

【解析】：（1）根據(jù)Em=nBSω求得產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢，即可表示出線圈中感應(yīng)電動勢隨時間變化的函數(shù)表達式；

（2）根據(jù)求得平均感應(yīng)電動勢，根據(jù)求得有效值，即可求得經(jīng)過周期時間該交流電的波形因數(shù)η；

（3）線圈勻速轉(zhuǎn)動完整N圈的過程中外力所做的功等于回路中產(chǎn)生的熱量，根據(jù)即可求得。

【解答】：解：（1）線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為Em=nBSω，從線圈經(jīng)過圖示位置開始計時，線圈中感應(yīng)電動勢隨時間變化的函數(shù)表達式為：e=Emcosωt=nBSωcosωt

（2）經(jīng)過周期時間，該交流電的有效值為，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的平均值為，

則η=

（3）線圈轉(zhuǎn)動一周所需時間為T=，線圈勻速轉(zhuǎn)動完整N圈的過程中外力所做的功