新疆阿勒泰地区2022-2023学年高二下学期期末考试物理试卷
一、选择题（每题4分，共40分。其中1-7题为单选题，8-10为多选题）
1．利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题.IC卡内部有一个由电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路.公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波.刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容器C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输.下列说法正确的是（ ）
A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池
B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作
C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流
D．IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
【答案】B
【知识点】电磁波的发射、传播与接收
【解析】【解答】A、IC卡内没有电池，IC卡工作所需要的能量来源于电磁感应产生的感应电流，A错误；
BC、只有读卡机发射的频率和IC卡中振荡电路的频率相同时，达到电谐振，振荡电路中能产生较大的感应电流，IC卡才能有效工作，所以即使读卡机发射电磁波频率偏离特定频率，只要电磁波中有变化的磁场，线圈L中还是会产生感应电流，但电流不大，B正确，C错误；
D、LC振荡电路可以发射电磁波，可以向读卡机传输自身的数据信息，D错误。
故答案为：B。
【分析】本题考查的是电磁波的发射与接收，理解电磁波的接收原理及LC振动电路的工作原理。
2．随着科技的发展，自动控制现象随处可见，这得益于传感器的广泛应用。比如许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现人靠近它就开启；而在白天，即使有人靠近它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（ ）
①温度传感器②人体红外线传感器③声音传感器④光敏传感器
A．①③ B．②④ C．③④ D．①④
【答案】B
【知识点】常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】天黑时，出现人靠近它就开启，说明电路中有人体红外线传感器，在白天，即使有人靠近它也没有反应，说明电路中有光敏传感器，B正确，ACD错误。
故答案为：B。
【分析】传感器能够将感受到的物理量（力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量），所以根据电学量学的变化反过来看看是哪些非电学的量发生变化，从而知道控制电路接入的传感器类型。
3． 如图a所示，理想变压器原线圈通过理想电流表接在一交流电源的两端，交流电源输出的电压U随时间变化的图线如图b所示，副线圈中接有理想电压表及阻值R=10 的负载电阻已知原、副线圈匝数之比为10：1，则下列说法中正确的是（ ）
A．电压表的示数为20V
B．电流表的示数为0.28A
C．电阻R消耗的电功率为40W
D．通过电阻的交变电流的频率为100Hz
【答案】C
【知识点】交变电流的图像与函数表达式
【解析】【解答】A、由题意知，原线圈两端的电压U1=200V，U1：U2=n1：n2知，U2=20V，A错误；
B、副线圈电流，由知，I1=0.2A，B错误；
C、，C正确；
D、由图像知交流电周期T=0.02s，所以频率为50Hz，D错误。
故答案为：C。
【分析】本题对交变电流峰值和有效值关系的考查，学生要明白电表值显示的是有效值，能够通过u-t图知道原线圈两端的有效值以及交流电的周期或频率。
4．如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为( )
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】由法拉第电磁感应定律知：知， ，B正确，ACD错误。
故答案为：B。
【分析】本题对法拉第电磁感应定律的考查，，S指的是线圈在磁场中有效面积。
5． 节约能源是当今世界的一种重要社会意识。原来采用110KV高压向远方的城市输电，在输电线路上损耗的功率为ΔP。为减小输电线上损耗的功率，在输送功率一定、输电线路不变的同时，输电电压变为440KV，则在输电线路上损耗的功率变为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】，P、R不变，U=110kV时，；U=440V时， ，得，D正确，ABC错误。
故答案为：D。
【分析】本题考查远距离送电，通过高压送电，减小电线的功率损耗。要求学生知道输电线的电流等于输送功率与输电电压的比。
6．在等边三角形的三个顶点a. b. c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示。过c点的导线所受安培力的方向（ ）
A．与ab边平行，竖直向上 B．与ab边垂直，指向左边
C．与ab边平行，竖直向下 D．与ab边垂直，指向右边
【答案】B
【知识点】安培力
【解析】【分析】等边三角形的三个顶点a、b、c处均有一通电导线，且导线中通有大小相等的恒定电流。
由安培定则可得：导线a、b的电流在c处的合磁场方向竖直向下。
再由左手定则可得：安培力的方向是与ab边垂直，指向左边。
故选：B。
【点评】从题中可得这一规律：通电导线的电流方向相同时，则两导线相互吸引；当通电导线的电流方向相反时，则两导线相互排斥。
7．高空坠物极易对行人造成伤害．若一个200g的西红柿从一居民楼的20层坠下，与地面的撞击时间约为1.7ms，则该西红柿对地面产生的冲击力约为（ ）
A．.4×103N B．4×104N C．103N D．104N
【答案】A
【知识点】动量定理
【解析】【解答】设一层楼高3.5m，则20层高h=70m，得
西红柿撞击地面：由动量定理知解得，A正确，BCD错误。
故答案为：A。
【分析】本题考查动量定理的应用，学生要根据实际情况估算20层楼的高度，从而可以算出西红柿到达地面的速度，规定正方向，列出正确的动量定理表达式。
8． 关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法正确的是（ ）
A．电磁炉利用电磁阻尼工作，录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作
B．真空冶炼炉熔化金属是利用了涡流
C．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理
D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
【答案】B,C,D
【知识点】涡流、电磁阻尼、电磁驱动
【解析】【解答】A、电磁炉利用涡流工作，录音机在磁带上录制声音时，利用了电流的磁效应，A错误；
B、真空冶炼炉是线圈中的电流做周期性变化啊，在金属中产生涡流，从而产生大量的热量，熔化金属，B正确；
C、金属探测器在探测金属时，由于被测金属中产生的涡流从而使报警器工作，C正确；
D、磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流，能起电磁阻尼的作用，D正确。
故答案为：BCD。
【分析】本题解题关键是明确涡流、电磁阻尼、电磁驱动在生活中的应用。变化的电流会使它附近的导体产生感应电流，像水中的漩涡，所以叫涡流，而金属探测器应用于安检，探测器利用涡流原理，磁电式仪表用来做线圈骨架的铝框能起到电磁阻尼的作用。
9． 如图所示，在水平直线MN上方存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、带正电荷q的粒子，从直线N上的O点以速度v竖直向上射入磁场，由P点离开磁场，不计粒子重力，则粒子在磁场中运动的（ ）
A．轨道半径为 B．轨道半径为
C．时间为 D．时间为
【答案】A,D
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【解答】AB、由洛伦兹力提供向心力，
解得，A正确，B错误；
CD、
联立（1）（2）解得
粒子在磁场的运动时间，C错误，D正确。
故答案为：AD。
【分析】本题考查带电粒子在有界磁场的运动，由于粒子垂直于边界进入磁场，那么粒子垂直于边界离开磁场，从而知道OP为粒子的直径。这类考题难度较低，思路基本上都是由洛伦兹力提供向心力。粒子在磁场的运动时间决定于运动轨迹所对应的圆心角，这也就要求学生要正确画出粒子在磁场的运动轨迹。
10． 目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图所示表示它的发电原理：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的粒子，而从整体来说呈中性）沿垂直于磁场方向喷射入磁场，磁场中的两块金属板A、B上就会聚集电荷，产生电压对外供电。设等离子体的射入速度为v，两金属板的板长为L，板间距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，负载电阻为R，等离子体充满两板间的空间，不考虑等离子体的电阻。当发电机稳定发电时，下列说法正确的是（ ）
A．A板带正电 B．负载电阻中的电流方向为b向a
C．负载电阻中的电流大小为 D．负载电阻中的电流大小为
【答案】B,C
【知识点】磁流体发电机
【解析】【解答】A、由左手定则知，等离子体垂直进入磁场区域，正离子打在B板，负离子打在A板，A错误；
B、B板电势比A板高，电阻中的电流由b流向a，B正确；
CD、发电机稳定发电时，不再有离子打在两板，这时板件的电场和磁场对等离子的合力为零，
，
由（1）(2)得，C正确，D错误。
故答案为：BC。
【分析】本题综合考查了闭合电路欧姆定律以及磁场的知识，关键在于掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，判断正负电荷的偏转方向，从而确定极板的正负极，确定外电路电流的流向，以及通过平衡求出电源的感应电动势，从而根据闭合电路欧姆定律求出电流的大小。
二、实验题
11．在“用单摆测量重力加速度”的实验中：
（1）需要记录的数据有：小钢球的直径d、 和周期T。
（2）用游标卡尺测小钢球的直径如图甲所示，则直径d为 mm。
（3）如图乙所示，某同学由测量数据作出L T2图线，根据图线求出重力加速度g＝ m/s2。(已知π2≈9.86，结果保留三位有效数字)
【答案】（1）摆线长L
（2）18.6
（3）9.58
【知识点】用单摆测定重力加速度
【解析】【解答】（1）由单摆周期，需测量周期、小钢球的直径、摆线长。
（2）
(3)由单摆周期知，，
由图像知：斜率
解得g=9.58m/s2
【分析】本题考查用单摆测重力加速度，利用图像法测出重力加速度大小，这个实验一般考查摆长与摆线长的区别，单摆周期的计算，关于的函数式，本实验中，图像没有经过原点，原因来自于考虑球的直径，但并不影响斜率大小。
12． 如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量____（单选，填选项前的符号）间接地解决这个问题。
A．小球开始释放高度h
B．小球抛出点距地面的高度H
C．小球做平抛运动的射程
（2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影点。实验时，先将入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相撞，并多次重复。（小球质量关系满足m1>m2）接下来要完成的必要步骤是____。（多选，填选项前的符号）
A．用天平测量两个小球的质量m1、m2
B．测量小球m1开始释放时的高度h
C．测量抛出点距地面的高度H
D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E．测量平抛射程OM、ON
（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为 [用(2)中测量的量表示]。
【答案】（1）C
（2）A；D；E
（3）
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】（1）由于直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以由小球碰撞前后做平抛运动的时间相同，可用平抛的水平位移替代平抛的初速度进行实验验证。C正确；
(2)步骤D、E是必需的，而且D在E之前，至于用天平测小球质量的，先后都可以。ADE；
(3)根据动量守恒定律知：
而，
故
【分析】本实验注意一、碰撞的两个物体保证“水平”和“正碰”，选择质量较大的小球作为入射小球，二、用小球平抛的水平位移替代碰撞前后的速度，三、小球落地点的确定，四、数据处理：处理成。
三、计算题（共4小题，共45分。答案写在答题卷上。解答应写出必要的文字说明、公式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.）
13．一列简谐横波在t=0时刻的图像如图所示。此时质点P正沿y轴正方向运动，且当t=0.15 s时质点P恰好第1次到达波谷处。求：
（1）该波的波速大小v；
（2）0-1 s内，质点Q运动的路程L。
【答案】（1）解：由于t=0.15s时质点P恰好第1次到达波谷处，设该波的周期为T，则=0.15s
解得T=0.2s
由题图可得该波的波长为λ=0.4m
根据
解得波速v=2m/s
（2）解：0~1s内质点Q运动了5个周期，
由题图可得该波的振幅A=5cm
每振动一个周期，质点运动4倍振幅，故L=4A×5
解得L=100cm
【知识点】横波的图象
【解析】【分析】本题考查简谐波波动图，通过图像知波长，通过题意质点P在t=0.15s时恰好第一次到达波谷，判断波的周期，从而根据知道波速；波传播的是波的振动信息和能量信息，质点并不会随波一起运动的，所以要知道质点运动的路程，必须知道质点在1s时间内振动次数，振动一次（一个周期）质点运动。
14．一足够大的水池内盛有某种透明液体，液体的深度为h，在水池的底部放一点光源S，其中一条光线以30°入射角射到液体与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为105°，如图所示。求：
（1）液体的折射率；
（2）液体表面亮斑的面积。
【答案】（1）解：由题图知，入射角i=30°，则折射角r=105°+30°-90°=45°
故.
（2）解：若发生全反射，入射角C应满足：sinC=1n，C=45°
亮斑半径R=htanC=h
亮斑面积S=πR2=πh2
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【分析】本题通过光路图考查光的折射率，注意，其中分别是光在空气中与法线的夹角和光在介质中与法线的夹角；光从光密介质（液体）进入光疏介质（空气），入射角增大到某个值时，光会发生全反射，所以要寻找光源发出的光，在哪个位置开始发生全反射，这样就能找出液体表面亮斑的半径，从而能求出对应的面积。
15．如图1所示，由均匀电阻丝做成的正方形单匝线圈的电阻为R，边长为L，线圈以恒定速度v垂直穿过匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，宽度为2L。从cd进入磁场开始计时，针对线圈穿过磁场的过程，完成下列问题：
（1）求线圈进入磁场的过程中感应电流的大小；
（2）取感应电流顺时针方向为正，在图2中画出线圈中的电流随时间变化的图像，标明图线关键位置的坐标值；
（3）若图2中的电流变化与某交变电流一个周期的变化情况相同，求该交变电流的有效值。
【答案】（1）解：产生的感应电动势为
感应电流为
（2）解：如图所示
（3）解：取一个周期，生热相同，列式如下
可得
【知识点】电磁感应中的图像类问题；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【分析】本题导体切割磁感线产生感应电动势，考查线圈还没有完全进入磁场区域时，可以通过楞次定律或右手定则判断线圈中感应电流的方向；线圈完全进入磁场区域时，线圈中磁通量不变，没有感应电流，但ab、dc间由相等的感应电动势；当线圈dc边开始离开磁场时，线圈中的磁通量在减少，通过楞次定律或右手定则判断线圈中的感应电流方向。注意：规定好正方向。利用电流的热效应列出表达式，求出对应的有效值。
16．如图所示，光滑水平面上竖直固定一内壁光滑的轨道，轨道左侧的水平面上有可视为质点的a、b两个小球，其质量分别为m和3m，b球静止，a球以速度v0=10m/s向右运动并与b球发生弹性正碰（碰撞时间极短），碰后b球能从最低点进入竖直轨道，已知重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力，求：
（1）碰后a、b球的速度大小；
（2）要使b球进入轨道后能做完整圆周运动，求圆周轨道半径R的最大值。
【答案】（1）解：根据题意，选向右为正，根据动量守恒定律有
由机械能守恒可知
解得，
即碰后a、b球的速度大小均为
（2）解：若b恰能到最高点，由牛顿第二定律有
从M点到最高点，对b由动能定理有
解得
【知识点】竖直平面的圆周运动；动量与能量的其他综合应用
【解析】【分析】本题是动量观点与能量观点的综合应用题，动量观点：动量定理和动量守恒定律，能量观点：动能定理和能量守恒定律。遇到此类题目，首先要明确研究对象是一个系统还是单一物体，如果是一个系统，优先考虑应用动量守恒定律和能量守恒定律，如果是单一物体，且涉及功和位移关系问题时，优先考虑动能定理。本题一开始研究对象是由a、b组成的系统，根据弹性碰撞的特点，联立等式计算碰后小球的速度；碰后研究对象是单一物体b，根据动能定理和牛顿第二定律计算半径的最大值。
新疆阿勒泰地区2022-2023学年高二下学期期末考试物理试卷
一、选择题（每题4分，共40分。其中1-7题为单选题，8-10为多选题）
1．利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题.IC卡内部有一个由电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路.公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波.刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容器C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输.下列说法正确的是（ ）
A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池
B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作
C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流
D．IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
2．随着科技的发展，自动控制现象随处可见，这得益于传感器的广泛应用。比如许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现人靠近它就开启；而在白天，即使有人靠近它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（ ）
①温度传感器②人体红外线传感器③声音传感器④光敏传感器
A．①③ B．②④ C．③④ D．①④
3． 如图a所示，理想变压器原线圈通过理想电流表接在一交流电源的两端，交流电源输出的电压U随时间变化的图线如图b所示，副线圈中接有理想电压表及阻值R=10 的负载电阻已知原、副线圈匝数之比为10：1，则下列说法中正确的是（ ）
A．电压表的示数为20V
B．电流表的示数为0.28A
C．电阻R消耗的电功率为40W
D．通过电阻的交变电流的频率为100Hz
4．如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为( )
A． B． C． D．
5． 节约能源是当今世界的一种重要社会意识。原来采用110KV高压向远方的城市输电，在输电线路上损耗的功率为ΔP。为减小输电线上损耗的功率，在输送功率一定、输电线路不变的同时，输电电压变为440KV，则在输电线路上损耗的功率变为（ ）
A． B． C． D．
6．在等边三角形的三个顶点a. b. c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示。过c点的导线所受安培力的方向（ ）
A．与ab边平行，竖直向上 B．与ab边垂直，指向左边
C．与ab边平行，竖直向下 D．与ab边垂直，指向右边
7．高空坠物极易对行人造成伤害．若一个200g的西红柿从一居民楼的20层坠下，与地面的撞击时间约为1.7ms，则该西红柿对地面产生的冲击力约为（ ）
A．.4×103N B．4×104N C．103N D．104N
8． 关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法正确的是（ ）
A．电磁炉利用电磁阻尼工作，录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作
B．真空冶炼炉熔化金属是利用了涡流
C．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理
D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
9． 如图所示，在水平直线MN上方存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、带正电荷q的粒子，从直线N上的O点以速度v竖直向上射入磁场，由P点离开磁场，不计粒子重力，则粒子在磁场中运动的（ ）
A．轨道半径为 B．轨道半径为
C．时间为 D．时间为
10． 目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图所示表示它的发电原理：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的粒子，而从整体来说呈中性）沿垂直于磁场方向喷射入磁场，磁场中的两块金属板A、B上就会聚集电荷，产生电压对外供电。设等离子体的射入速度为v，两金属板的板长为L，板间距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，负载电阻为R，等离子体充满两板间的空间，不考虑等离子体的电阻。当发电机稳定发电时，下列说法正确的是（ ）
A．A板带正电 B．负载电阻中的电流方向为b向a
C．负载电阻中的电流大小为 D．负载电阻中的电流大小为
二、实验题
11．在“用单摆测量重力加速度”的实验中：
（1）需要记录的数据有：小钢球的直径d、 和周期T。
（2）用游标卡尺测小钢球的直径如图甲所示，则直径d为 mm。
（3）如图乙所示，某同学由测量数据作出L T2图线，根据图线求出重力加速度g＝ m/s2。(已知π2≈9.86，结果保留三位有效数字)
12． 如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量____（单选，填选项前的符号）间接地解决这个问题。
A．小球开始释放高度h
B．小球抛出点距地面的高度H
C．小球做平抛运动的射程
（2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影点。实验时，先将入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相撞，并多次重复。（小球质量关系满足m1>m2）接下来要完成的必要步骤是____。（多选，填选项前的符号）
A．用天平测量两个小球的质量m1、m2
B．测量小球m1开始释放时的高度h
C．测量抛出点距地面的高度H
D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E．测量平抛射程OM、ON
（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为 [用(2)中测量的量表示]。
三、计算题（共4小题，共45分。答案写在答题卷上。解答应写出必要的文字说明、公式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.）
13．一列简谐横波在t=0时刻的图像如图所示。此时质点P正沿y轴正方向运动，且当t=0.15 s时质点P恰好第1次到达波谷处。求：
（1）该波的波速大小v；
（2）0-1 s内，质点Q运动的路程L。
14．一足够大的水池内盛有某种透明液体，液体的深度为h，在水池的底部放一点光源S，其中一条光线以30°入射角射到液体与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为105°，如图所示。求：
（1）液体的折射率；
（2）液体表面亮斑的面积。
15．如图1所示，由均匀电阻丝做成的正方形单匝线圈的电阻为R，边长为L，线圈以恒定速度v垂直穿过匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，宽度为2L。从cd进入磁场开始计时，针对线圈穿过磁场的过程，完成下列问题：
（1）求线圈进入磁场的过程中感应电流的大小；
（2）取感应电流顺时针方向为正，在图2中画出线圈中的电流随时间变化的图像，标明图线关键位置的坐标值；
（3）若图2中的电流变化与某交变电流一个周期的变化情况相同，求该交变电流的有效值。
16．如图所示，光滑水平面上竖直固定一内壁光滑的轨道，轨道左侧的水平面上有可视为质点的a、b两个小球，其质量分别为m和3m，b球静止，a球以速度v0=10m/s向右运动并与b球发生弹性正碰（碰撞时间极短），碰后b球能从最低点进入竖直轨道，已知重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力，求：
（1）碰后a、b球的速度大小；
（2）要使b球进入轨道后能做完整圆周运动，求圆周轨道半径R的最大值。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】电磁波的发射、传播与接收
【解析】【解答】A、IC卡内没有电池，IC卡工作所需要的能量来源于电磁感应产生的感应电流，A错误；
BC、只有读卡机发射的频率和IC卡中振荡电路的频率相同时，达到电谐振，振荡电路中能产生较大的感应电流，IC卡才能有效工作，所以即使读卡机发射电磁波频率偏离特定频率，只要电磁波中有变化的磁场，线圈L中还是会产生感应电流，但电流不大，B正确，C错误；
D、LC振荡电路可以发射电磁波，可以向读卡机传输自身的数据信息，D错误。
故答案为：B。
【分析】本题考查的是电磁波的发射与接收，理解电磁波的接收原理及LC振动电路的工作原理。
2．【答案】B
【知识点】常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】天黑时，出现人靠近它就开启，说明电路中有人体红外线传感器，在白天，即使有人靠近它也没有反应，说明电路中有光敏传感器，B正确，ACD错误。
故答案为：B。
【分析】传感器能够将感受到的物理量（力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量），所以根据电学量学的变化反过来看看是哪些非电学的量发生变化，从而知道控制电路接入的传感器类型。
3．【答案】C
【知识点】交变电流的图像与函数表达式
【解析】【解答】A、由题意知，原线圈两端的电压U1=200V，U1：U2=n1：n2知，U2=20V，A错误；
B、副线圈电流，由知，I1=0.2A，B错误；
C、，C正确；
D、由图像知交流电周期T=0.02s，所以频率为50Hz，D错误。
故答案为：C。
【分析】本题对交变电流峰值和有效值关系的考查，学生要明白电表值显示的是有效值，能够通过u-t图知道原线圈两端的有效值以及交流电的周期或频率。
4．【答案】B
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】由法拉第电磁感应定律知：知， ，B正确，ACD错误。
故答案为：B。
【分析】本题对法拉第电磁感应定律的考查，，S指的是线圈在磁场中有效面积。
5．【答案】D
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】，P、R不变，U=110kV时，；U=440V时， ，得，D正确，ABC错误。
故答案为：D。
【分析】本题考查远距离送电，通过高压送电，减小电线的功率损耗。要求学生知道输电线的电流等于输送功率与输电电压的比。
6．【答案】B
【知识点】安培力
【解析】【分析】等边三角形的三个顶点a、b、c处均有一通电导线，且导线中通有大小相等的恒定电流。
由安培定则可得：导线a、b的电流在c处的合磁场方向竖直向下。
再由左手定则可得：安培力的方向是与ab边垂直，指向左边。
故选：B。
【点评】从题中可得这一规律：通电导线的电流方向相同时，则两导线相互吸引；当通电导线的电流方向相反时，则两导线相互排斥。
7．【答案】A
【知识点】动量定理
【解析】【解答】设一层楼高3.5m，则20层高h=70m，得
西红柿撞击地面：由动量定理知解得，A正确，BCD错误。
故答案为：A。
【分析】本题考查动量定理的应用，学生要根据实际情况估算20层楼的高度，从而可以算出西红柿到达地面的速度，规定正方向，列出正确的动量定理表达式。
8．【答案】B,C,D
【知识点】涡流、电磁阻尼、电磁驱动
【解析】【解答】A、电磁炉利用涡流工作，录音机在磁带上录制声音时，利用了电流的磁效应，A错误；
B、真空冶炼炉是线圈中的电流做周期性变化啊，在金属中产生涡流，从而产生大量的热量，熔化金属，B正确；
C、金属探测器在探测金属时，由于被测金属中产生的涡流从而使报警器工作，C正确；
D、磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流，能起电磁阻尼的作用，D正确。
故答案为：BCD。
【分析】本题解题关键是明确涡流、电磁阻尼、电磁驱动在生活中的应用。变化的电流会使它附近的导体产生感应电流，像水中的漩涡，所以叫涡流，而金属探测器应用于安检，探测器利用涡流原理，磁电式仪表用来做线圈骨架的铝框能起到电磁阻尼的作用。
9．【答案】A,D
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【解答】AB、由洛伦兹力提供向心力，
解得，A正确，B错误；
CD、
联立（1）（2）解得
粒子在磁场的运动时间，C错误，D正确。
故答案为：AD。
【分析】本题考查带电粒子在有界磁场的运动，由于粒子垂直于边界进入磁场，那么粒子垂直于边界离开磁场，从而知道OP为粒子的直径。这类考题难度较低，思路基本上都是由洛伦兹力提供向心力。粒子在磁场的运动时间决定于运动轨迹所对应的圆心角，这也就要求学生要正确画出粒子在磁场的运动轨迹。
10．【答案】B,C
【知识点】磁流体发电机
【解析】【解答】A、由左手定则知，等离子体垂直进入磁场区域，正离子打在B板，负离子打在A板，A错误；
B、B板电势比A板高，电阻中的电流由b流向a，B正确；
CD、发电机稳定发电时，不再有离子打在两板，这时板件的电场和磁场对等离子的合力为零，
，
由（1）(2)得，C正确，D错误。
故答案为：BC。
【分析】本题综合考查了闭合电路欧姆定律以及磁场的知识，关键在于掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，判断正负电荷的偏转方向，从而确定极板的正负极，确定外电路电流的流向，以及通过平衡求出电源的感应电动势，从而根据闭合电路欧姆定律求出电流的大小。
11．【答案】（1）摆线长L
（2）18.6
（3）9.58
【知识点】用单摆测定重力加速度
【解析】【解答】（1）由单摆周期，需测量周期、小钢球的直径、摆线长。
（2）
(3)由单摆周期知，，
由图像知：斜率
解得g=9.58m/s2
【分析】本题考查用单摆测重力加速度，利用图像法测出重力加速度大小，这个实验一般考查摆长与摆线长的区别，单摆周期的计算，关于的函数式，本实验中，图像没有经过原点，原因来自于考虑球的直径，但并不影响斜率大小。
12．【答案】（1）C
（2）A；D；E
（3）
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】（1）由于直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以由小球碰撞前后做平抛运动的时间相同，可用平抛的水平位移替代平抛的初速度进行实验验证。C正确；
(2)步骤D、E是必需的，而且D在E之前，至于用天平测小球质量的，先后都可以。ADE；
(3)根据动量守恒定律知：
而，
故
【分析】本实验注意一、碰撞的两个物体保证“水平”和“正碰”，选择质量较大的小球作为入射小球，二、用小球平抛的水平位移替代碰撞前后的速度，三、小球落地点的确定，四、数据处理：处理成。
13．【答案】（1）解：由于t=0.15s时质点P恰好第1次到达波谷处，设该波的周期为T，则=0.15s
解得T=0.2s
由题图可得该波的波长为λ=0.4m
根据
解得波速v=2m/s
（2）解：0~1s内质点Q运动了5个周期，
由题图可得该波的振幅A=5cm
每振动一个周期，质点运动4倍振幅，故L=4A×5
解得L=100cm
【知识点】横波的图象
【解析】【分析】本题考查简谐波波动图，通过图像知波长，通过题意质点P在t=0.15s时恰好第一次到达波谷，判断波的周期，从而根据知道波速；波传播的是波的振动信息和能量信息，质点并不会随波一起运动的，所以要知道质点运动的路程，必须知道质点在1s时间内振动次数，振动一次（一个周期）质点运动。
14．【答案】（1）解：由题图知，入射角i=30°，则折射角r=105°+30°-90°=45°
故.
（2）解：若发生全反射，入射角C应满足：sinC=1n，C=45°
亮斑半径R=htanC=h
亮斑面积S=πR2=πh2
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【分析】本题通过光路图考查光的折射率，注意，其中分别是光在空气中与法线的夹角和光在介质中与法线的夹角；光从光密介质（液体）进入光疏介质（空气），入射角增大到某个值时，光会发生全反射，所以要寻找光源发出的光，在哪个位置开始发生全反射，这样就能找出液体表面亮斑的半径，从而能求出对应的面积。
15．【答案】（1）解：产生的感应电动势为
感应电流为
（2）解：如图所示
（3）解：取一个周期，生热相同，列式如下
可得
【知识点】电磁感应中的图像类问题；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【分析】本题导体切割磁感线产生感应电动势，考查线圈还没有完全进入磁场区域时，可以通过楞次定律或右手定则判断线圈中感应电流的方向；线圈完全进入磁场区域时，线圈中磁通量不变，没有感应电流，但ab、dc间由相等的感应电动势；当线圈dc边开始离开磁场时，线圈中的磁通量在减少，通过楞次定律或右手定则判断线圈中的感应电流方向。注意：规定好正方向。利用电流的热效应列出表达式，求出对应的有效值。
16．【答案】（1）解：根据题意，选向右为正，根据动量守恒定律有
由机械能守恒可知
解得，
即碰后a、b球的速度大小均为
（2）解：若b恰能到最高点，由牛顿第二定律有
从M点到最高点，对b由动能定理有
解得
【知识点】竖直平面的圆周运动；动量与能量的其他综合应用
【解析】【分析】本题是动量观点与能量观点的综合应用题，动量观点：动量定理和动量守恒定律，能量观点：动能定理和能量守恒定律。遇到此类题目，首先要明确研究对象是一个系统还是单一物体，如果是一个系统，优先考虑应用动量守恒定律和能量守恒定律，如果是单一物体，且涉及功和位移关系问题时，优先考虑动能定理。本题一开始研究对象是由a、b组成的系统，根据弹性碰撞的特点，联立等式计算碰后小球的速度；碰后研究对象是单一物体b，根据动能定理和牛顿第二定律计算半径的最大值。
