(共54张PPT)
模块综合试卷(一)
一、单项选择题
1.关于电磁波，下列说法中正确的是
A.变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场
B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的
存在
C.电磁波和机械波都依赖于介质才能传播
D.各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，选项A错误；
麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在，选项B正确；
电磁波可以在真空中传播，选项C错误；
各种频率的电磁波在真空中传播的速度相同，等于光速，选项D错误。
13
14
15
2.如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)，则
A.导线框进入磁场时，感应电流方向为
a→b→c→d→a
B.导线框离开磁场时，感应电流方向为
a→d→c→b→a
C.导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右
D.导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
根据楞次定律“增反减同”可知导线框进入磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a，导线框离开磁场时感应电流方向为a→b→c→d→a，故A、B错误；
根据“来拒去留”可知导线框离开磁场时受到了水平向左的安培力，导线框进入磁场时受到了水平向左的安培力，故C错误，D正确。
3.(2024·驻马店市高二月考)如图所示，两个完全相同的环形线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，可自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是
A.一起绕圆柱转动
B.以大小相同的速度相向运动
C.以大小不等的加速度相向运动
D.以大小相等的加速度相背运动
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
√
同向环形电流间相互吸引，虽然两电流大小不等，但据牛顿第三定律知两线圈间相互作用力必大小相等，两个完全相同的环形线圈质量相等，加速度大小相等，相同时间速度大小也相同。故选B。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
4.如图所示，L是直流电阻不计的带铁芯线圈，D为理想二极管，R为电阻，L1、L2和L3是三个完全相同的小灯泡。下列说法正确的是
A.闭合S瞬间，三个灯泡立即亮
B.闭合S瞬间，L1灯泡比L2灯泡先亮
C.断开S瞬间，L2灯泡闪亮后慢慢熄灭
D.断开S瞬间，L1灯泡闪亮后慢慢熄灭
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
S闭合瞬间，L1、L2两灯泡立即亮，由于线圈的自感
作用，从而使L3灯泡慢慢变亮，故A、B错误；
断开开关瞬间，线圈产生自感电动势，于是线圈、
L3与L1形成一个闭合电路，由于稳定时L3比L1亮(L3
所在的支路的总电阻比L1所在的支路的总电阻小)，所以L1灯泡将闪亮一下再慢慢熄灭，而二极管具有单向导电性，所以L2灯泡立即熄灭，故C错误，D正确。
5.(2023·贵阳市期末)如图所示是一个充电电路装置，图甲和图乙是其发电机的两个截面示意图。推动手柄使线圈a沿轴线往复运动，线圈a中产生的感应电动势随时间按如图丙所示的正弦规律变化。线圈a连接一原、副线圈匝数比为1∶10的理想变压器，其输出端接充电设备。线圈a及导线的电阻不计。则
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
A.变压器输出电流的频率为10 Hz
B.充电电路两端的电压有效值为5 V
C.其他条件不变，仅增大线圈a往复运动的频率，充电电路两端的电压最
大值不变
D.其他条件不变，对不同规格的充电设备充电，变压器输入功率可能不同
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
根据题图丙可知，输出电流的频率f= Hz=5 Hz，A错误；
原线圈两端电压的有效值U1= V= V，根据电压与匝数的关系有=，解得充电电路两端电压有效值U2= V，B错误；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
其他条件不变，仅增大线圈a往复运动的频率时，根据E=n可知，穿过线圈a的磁通量的变化率增大，线圈a中产生的感应电动势增大，则原线圈两端电压的最大值增大，根据电压与匝数的关系，充电电路两端的电压最大值增大，C错误；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
其他条件不变时，可知变压器原、副线圈两端电压的有效值均一定，对不同规格的充电设备充电，通过设备的额定电流可能不同，则变压器输出功率可能不同，而输出功率决定输入功率，即其他条件不变，对不同规格的充电设备充电，变压器输入功率可能不同，D正确。
6.如图甲所示，MN、PQ是水平方向的匀强
磁场的上下边界，磁场宽度为L。一个边长
为a的正方形导线框(L>2a)从磁场上方下落，
运动过程中上下两边始终与磁场边界平行。
线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化
的图像如图乙所示，则线框从磁场穿出过程中感应电流i随时间t变化的图像可能是
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
由题意可知，线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化的图像如题图乙所示，由法拉第电磁感应定律可知，线框匀速进入磁场，由于L>2a，当线框完全进入磁场后，因穿过线框的磁通量不变，则没有感应电流，线框只受重
力作用，做匀加速运动，线框速度增加，当出磁场时，速度大于进入磁场时的速度，由法拉第电磁感应定律可知，出磁场时的感应电流大于进磁场时的感应电流，导致出磁场时受到的安培力大于重力，则线框做减速运动，根据牛顿第二定律，BiL-mg=ma，i=，则线框做加速度减小的减速运动，故B正确，A、C、D错误。
7.(2024·济南市高二期末)如图所示，边长为L的正三角形abc内存在垂直纸面的匀强磁场(未画出)，磁感应强度大小为B。abc的中心O处有一粒子源，能够沿abc平面向任意方向发射速率为的粒子，粒子的质量为m，电荷量为q，不计粒子的重力和粒子间的相互作用。则粒子在磁场中运动的最短时间为
A. B.
C. D.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
假设粒子带正电，磁场的方向垂直纸面向里，粒子运
动轨迹的半径满足qv0B=m，解得r=L，则当轨迹
如图所示，即粒子水平向右进入磁场时，由图可知，
轨迹对应的圆心角为，粒子在磁场中的周期为T==，粒子在磁场中运动的最短时间为t=T=，故A、B、D错误，C正确。
二、多项选择题
8.图甲所示为扬声器的实物图，图乙为剖面图，线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动发出声音。俯视图丙表示处于辐射状磁场中的线圈，磁场方向如图中箭头所示。则下列说法正确的是
A.环形磁体产生的磁感线是不闭合的
B.图丙中，线圈上各点的磁感应强度不同
C.当电流方向改变时，线圈所受安培力方
向一定改变
D.图丙中当电流沿逆时针方向时，对应图乙中线圈所受安培力方向竖直向上
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
磁感线是闭合的曲线，故A错误；
磁感应强度是矢量，线圈上各点
的磁感应强度大小相等，方向不
同，故B正确；
安培力方向由磁场方向和电流方向共同决定，只有电流方向改变，安培力方向一定改变，故C正确；
根据左手定则可判定，线圈所受安培力方向竖直向下，故D错误。
9.图甲为风力发电的简易模型。在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁体下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，电压传感器显示如图乙所示正弦规律变化，则
A.永磁体的转速为10 r/s
B.线圈两端电压的有效值为6 V
C.交流电压的表达式为u=12sin 5πt V
D.该交流电可以直接加在击穿电压为9 V的电容器上
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
由题图乙可知，交流电的周期为T=0.4 s，故永
磁体的转速为n== r/s=2.5 r/s，故A错误；
由题图乙可知电压的最大值为12 V，故有效值
U==6 V，故B正确；
周期T=0.4 s，故ω== rad/s=5π rad/s，故交流电压的表达式为u=12sin 5πt V，故C正确；
该交流电压的最大值大于电容器的击穿电压，故不能直接加在击穿电压为9 V的电容器上，故 D错误。
10.(2022·浙江6月选考)如图为某一径向电场示意图，电场强度大小可表示为E= a为常量。比荷相同的两粒子在半径r不同的圆轨道运动。不考虑粒子间的相互作用及重力，则
A.轨道半径r小的粒子角速度一定小
B.电荷量大的粒子的动能一定大
C.粒子的速度大小与轨道半径r一定无关
D.当加垂直纸面磁场时，粒子一定做离心运动
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
根据静电力提供向心力，有·q=mω2r，解得ω=·，
可知轨道半径r小的粒子角速度大，故A错误；
根据静电力提供向心力，有·q=m，解得v=，可知粒子的速度大小与轨道半径r一定无关，又有Ek=mv2，联立可得Ek=，可知电荷量大的粒子动能一定大，故B、C正确；
磁场的方向可能垂直纸面向里也可能垂直纸面向外，所以粒子所受洛伦兹力方向不能确定，粒子可能做离心运动，也可能做近心运动，故D错误。
三、非选择题
11.在图甲中，不通电时电流计指针停在正中央，当闭合开关时，观察到电流计指针向左偏。现按图乙连接方式将电流计与螺线管B连成一个闭合回路，将螺线管A与电源、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合回路。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
(1)闭合开关S后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，螺线管B的 端(选填“上”或“下”)为感应电动势的正极；
下
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
(2)螺线管A放在B中不动，开关S突然断开的瞬间，电流计的指针将__________
(选填“向左”“向右”或“不发生”)偏转；
(3)螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向左滑动，电流计的指针将 (选填“向左”“向右”或“不发生”)偏转。
向右
向左
12.(2024·北京市丰台区月考)某同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验。
(1)下列实验器材必须要用的有 。
A.干电池组 B.低压交流电源
C.多用电表 D.直流电压表
E.滑动变阻器 F.条形磁体
G.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
BCG
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
实验中，必须要有学生电源提供交流电，B需要，A、D不需要；
学生电源本身可以调节电压，无需滑动变阻器，需要用多用电表测量电压，E不需要，C需要；
本实验不需要条形磁体，用可拆变压器来进行实验，G需要，F不需要。
综上所述，需要的实验器材为B、C、G。
(2)下列说法正确的是 。
A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数
不变，改变副线圈的匝数
C.测量电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位
进行测量
D.变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
BC
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；
要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，进而测得副线圈电压，找出相应关系，故B正确；
为了保护多用电表，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故C正确；
变压器的工作原理是电磁感应现象，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到传递磁场能的作用，不是铁芯导电来传输电能，故D错误。
(3)该同学通过实验得到了如表所示的实验数据，表中n1、n2分别为原、副线圈的匝数，U1、U2分别为原、副线圈的电压。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
实验次数 n1/匝 n2/匝 U1/V U2/V
1 1 600 400 12.1 2.90
2 800 400 10.2 4.95
3 400 200 11.9 5.92
通过实验数据分析可以得到的实验结论是： 。
答案 见解析
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
通过数据计算可得，在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即=。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
实验次数 n1/匝 n2/匝 U1/V U2/V
1 1 600 400 12.1 2.90
2 800 400 10.2 4.95
3 400 200 11.9 5.92
(4)导致该同学实验出现系统误差的原因可能是 。
答案 见解析
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
导致该同学实验出现系统误差的原因可能是：变压器有漏磁、线圈有电阻产生热量等。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
(5)另一同学正确组装变压器后，用匝数na=400匝和nb=800匝的变压器实际测量数据如表，根据测量数据可判断连接交流电源的原线圈是_____(填“na”或“nb”)。
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
nb
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
由于存在有漏磁、原副线圈内阻分压等因素，所以副线圈测量的电压值应该小于理论值，由理想变压器规律有==
由表格数据值Ua总是小于Ub，故Ua应该是副线圈的电压值，Ub应是原线圈的电压值，可判断连接交流电源的原线圈是nb。
13.如图所示为边长为L的单匝正方形线圈abcd，放在磁感应强度方向垂直纸面向里、大小为B的匀强磁场中，从图示位置开始以bc边为轴匀速转动。线圈从图示位置转过一周的过程中产生的热量为Q。已知线圈的bc边与磁场方向垂直，线圈电阻为R。求：
(1)线圈转动的角速度大小；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
线圈转动过程中，产生的感应电动势有效值为E=BL2ω
线圈从题图所示位置转过一周所用的时间
t=T=
所以热量Q=t=
解得：ω=
(2)线圈从图示位置转过时，产生的感应电动势的瞬时值；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案
线圈从题图所示位置开始转过时，线圈产生的感应电动势的瞬时值：e=BL2ωsin
解得：e=
(3)线圈从图示位置转过的过程中，产生的感应电动势的平均值。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
线圈从题图所示位置转过的过程中，线圈内磁通量的变化量为ΔΦ=BL2
所用的时间为t1=
线圈产生的感应电动势的平均值
==。
14.如图所示，在坐标系xOy的第一象限内，斜线OC的上方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，第四象限内存在磁感应强度大小未知、方向垂直纸面向里的匀强磁场。现有一质量为m、带电荷量为-q
(q>0)的粒子(不计重力)从y轴上的A点，以初速度v0水平向右垂直射入匀
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
强磁场，恰好垂直OC射出，并从x轴上的P点(未画出)进入第四象限内的匀强磁场，粒子经磁场偏转后从y轴上D点(未画出)垂直y轴射出，已知OC与x轴的夹角为45°。求：
(1)O、A间的距离；
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
根据题意分析可知OA等于粒子在第一象限磁场中运动轨迹的半径，根据牛顿第二定律可得qv0B=
解得OA=r=。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
(2)第四象限内匀强磁场的磁感应强度B'的大小；
答案 B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
粒子运动轨迹如图所示，可得OP=r
由几何关系知，粒子在第四象限磁场中运动轨迹的半径R=2r
根据牛顿第二定律可得qv0B'=
解得B'=B。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
(3)粒子从A点运动到D点的总时间。
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
粒子在磁场中运动周期T=
在第一象限磁场中运动时间t1=T=
射出磁场运动到P点时间t2==
在第四象限磁场中运动时间t3=T'=
粒子从A点运动到D点的总时间
t=t1+t2+t3=。
15.如图所示，光滑平行金属导轨AB、CD固定在倾角为θ的绝缘斜面上，BP、DQ为水平放置的平行且足够长的光滑金属导轨，导轨在B、D两点处平滑连接，水平部分处在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨间距均为L。两金属棒ab、cd的质量分别为m、2m，接入电路的电阻均为R，初始时，金属棒cd垂直放置在水平导轨上，金属棒ab垂直固定在倾斜导轨上距底端距离为s处，某时刻将ab由静止释放，不计导轨电阻。重力加速度为g，求：
(1)金属棒cd的最大加速度am；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
设ab棒下滑到斜面底端时速度为v，由机械能守恒定律有
mgssin θ=mv2
解得v=
ab棒刚进入磁场时产生的感应电动势为
E=BLv
通过cd的电流为I=
cd棒所受安培力为F=ILB
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
则最大加速度为am=
联立解得am=。
(2)金属棒cd的最大速度vm；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案
当ab、cd棒共速时，cd棒速度最大，由动量守恒定律得mv=3mvm
解得vm=。
(3)流过金属棒ab的电荷量q；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案
设棒中平均电流为，对cd棒由动量定理得LBΔt=2mvm-0，又有q=Δt
联立解得q=。
(4)金属棒ab上产生的热量Qab。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案 mgssin θ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
由能量守恒定律得，两棒产生的总热量
Q=mv2-×3m
解得Q=mgssin θ
ab棒与cd棒电阻相同且串联，
所以Qab=Q=mgssin θ。模块综合试卷(一)
(满分：100分)
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.关于电磁波，下列说法中正确的是 ( )
A.变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场
B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在
C.电磁波和机械波都依赖于介质才能传播
D.各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播
2.如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)，则 ( )
A.导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a
B.导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a
C.导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右
D.导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左
3.(2024·驻马店市高二月考)如图所示，两个完全相同的环形线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，可自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是 ( )
A.一起绕圆柱转动
B.以大小相同的速度相向运动
C.以大小不等的加速度相向运动
D.以大小相等的加速度相背运动
4.如图所示，L是直流电阻不计的带铁芯线圈，D为理想二极管，R为电阻，L1、L2和L3是三个完全相同的小灯泡。下列说法正确的是 ( )
A.闭合S瞬间，三个灯泡立即亮
B.闭合S瞬间，L1灯泡比L2灯泡先亮
C.断开S瞬间，L2灯泡闪亮后慢慢熄灭
D.断开S瞬间，L1灯泡闪亮后慢慢熄灭
5.(2023·贵阳市期末)如图所示是一个充电电路装置，图甲和图乙是其发电机的两个截面示意图。推动手柄使线圈a沿轴线往复运动，线圈a中产生的感应电动势随时间按如图丙所示的正弦规律变化。线圈a连接一原、副线圈匝数比为1∶10的理想变压器，其输出端接充电设备。线圈a及导线的电阻不计。则 ( )
A.变压器输出电流的频率为10 Hz
B.充电电路两端的电压有效值为5 V
C.其他条件不变，仅增大线圈a往复运动的频率，充电电路两端的电压最大值不变
D.其他条件不变，对不同规格的充电设备充电，变压器输入功率可能不同
6.如图甲所示，MN、PQ是水平方向的匀强磁场的上下边界，磁场宽度为L。一个边长为a的正方形导线框(L>2a)从磁场上方下落，运动过程中上下两边始终与磁场边界平行。线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化的图像如图乙所示，则线框从磁场穿出过程中感应电流i随时间t变化的图像可能是 ( )
7.(2024·济南市高二期末)如图所示，边长为L的正三角形abc内存在垂直纸面的匀强磁场(未画出)，磁感应强度大小为B。abc的中心O处有一粒子源，能够沿abc平面向任意方向发射速率为的粒子，粒子的质量为m，电荷量为q，不计粒子的重力和粒子间的相互作用。则粒子在磁场中运动的最短时间为 ( )
A. B.
C. D.
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8.图甲所示为扬声器的实物图，图乙为剖面图，线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动发出声音。俯视图丙表示处于辐射状磁场中的线圈，磁场方向如图中箭头所示。则下列说法正确的是 ( )
A.环形磁体产生的磁感线是不闭合的
B.图丙中，线圈上各点的磁感应强度不同
C.当电流方向改变时，线圈所受安培力方向一定改变
D.图丙中当电流沿逆时针方向时，对应图乙中线圈所受安培力方向竖直向上
9.图甲为风力发电的简易模型。在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁体下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，电压传感器显示如图乙所示正弦规律变化，则 ( )
A.永磁体的转速为10 r/s
B.线圈两端电压的有效值为6 V
C.交流电压的表达式为u=12sin 5πt V
D.该交流电可以直接加在击穿电压为9 V的电容器上
10.(2022·浙江6月选考)如图为某一径向电场示意图，电场强度大小可表示为E= a为常量。比荷相同的两粒子在半径r不同的圆轨道运动。不考虑粒子间的相互作用及重力，则 ( )
A.轨道半径r小的粒子角速度一定小
B.电荷量大的粒子的动能一定大
C.粒子的速度大小与轨道半径r一定无关
D.当加垂直纸面磁场时，粒子一定做离心运动
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.(6分)在图甲中，不通电时电流计指针停在正中央，当闭合开关时，观察到电流计指针向左偏。现按图乙连接方式将电流计与螺线管B连成一个闭合回路，将螺线管A与电源、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合回路。
(1)(2分)闭合开关S后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，螺线管B的 端(选填“上”或“下”)为感应电动势的正极；
(2)(2分)螺线管A放在B中不动，开关S突然断开的瞬间，电流计的指针将 (选填“向左”“向右”或“不发生”)偏转；
(3)(2分)螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向左滑动，电流计的指针将 (选填“向左”“向右”或“不发生”)偏转。
12.(8分)(2024·北京市丰台区月考)某同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验。
(1)(1分)下列实验器材必须要用的有 。
A.干电池组
B.低压交流电源
C.多用电表
D.直流电压表
E.滑动变阻器
F.条形磁体
G.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
(2)(2分)下列说法正确的是 。
A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数
C.测量电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
D.变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
(3)(2分)该同学通过实验得到了如表所示的实验数据，表中n1、n2分别为原、副线圈的匝数，U1、U2分别为原、副线圈的电压。
实验次数 n1/匝 n2/匝 U1/V U2/V
1 1 600 400 12.1 2.90
2 800 400 10.2 4.95
3 400 200 11.9 5.92
通过实验数据分析可以得到的实验结论是： 。
(4)(2分)导致该同学实验出现系统误差的原因可能是 。
(5)(1分)另一同学正确组装变压器后，用匝数na=400匝和nb=800匝的变压器实际测量数据如表，根据测量数据可判断连接交流电源的原线圈是 (填“na”或“nb”)。
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
13.(10分)如图所示为边长为L的单匝正方形线圈abcd，放在磁感应强度方向垂直纸面向里、大小为B的匀强磁场中，从图示位置开始以bc边为轴匀速转动。线圈从图示位置转过一周的过程中产生的热量为Q。已知线圈的bc边与磁场方向垂直，线圈电阻为R。求：
(1)(3分)线圈转动的角速度大小；
(2)(3分)线圈从图示位置转过时，产生的感应电动势的瞬时值；
(3)(4分)线圈从图示位置转过的过程中，产生的感应电动势的平均值。
14.(12分)如图所示，在坐标系xOy的第一象限内，斜线OC的上方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，第四象限内存在磁感应强度大小未知、方向垂直纸面向里的匀强磁场。现有一质量为m、带电荷量为-q(q>0)的粒子(不计重力)从y轴上的A点，以初速度v0水平向右垂直射入匀强磁场，恰好垂直OC射出，并从x轴上的P点(未画出)进入第四象限内的匀强磁场，粒子经磁场偏转后从y轴上D点(未画出)垂直y轴射出，已知OC与x轴的夹角为45°。求：
(1)(2分)O、A间的距离；
(2)(3分)第四象限内匀强磁场的磁感应强度B'的大小；
(3)(7分)粒子从A点运动到D点的总时间。
15.(18分)如图所示，光滑平行金属导轨AB、CD固定在倾角为θ的绝缘斜面上，BP、DQ为水平放置的平行且足够长的光滑金属导轨，导轨在B、D两点处平滑连接，水平部分处在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨间距均为L。两金属棒ab、cd的质量分别为m、2m，接入电路的电阻均为R，初始时，金属棒cd垂直放置在水平导轨上，金属棒ab垂直固定在倾斜导轨上距底端距离为s处，某时刻将ab由静止释放，不计导轨电阻。重力加速度为g，求：
(1)(8分)金属棒cd的最大加速度am；
(2)(3分)金属棒cd的最大速度vm；
(3)(3分)流过金属棒ab的电荷量q；
(4)(4分)金属棒ab上产生的热量Qab。
答案精析
1.B 2.D 3.B
4.D [S闭合瞬间，L1、L2两灯泡立即亮，由于线圈的自感作用，从而使L3灯泡慢慢变亮，故A、B错误；断开开关瞬间，线圈产生自感电动势，于是线圈、L3与L1形成一个闭合电路，由于稳定时L3比L1亮(L3所在的支路的总电阻比L1所在的支路的总电阻小)，所以L1灯泡将闪亮一下再慢慢熄灭，而二极管具有单向导电性，所以L2灯泡立即熄灭，故C错误，D正确。]
5.D [根据题图丙可知，输出电流的频率f= Hz=5 Hz，A错误；原线圈两端电压的有效值U1= V= V，根据电压与匝数的关系有=，解得充电电路两端电压有效值U2= V，B错误；其他条件不变，仅增大线圈a往复运动的频率时，根据E=n可知，穿过线圈a的磁通量的变化率增大，线圈a中产生的感应电动势增大，则原线圈两端电压的最大值增大，根据电压与匝数的关系，充电电路两端的电压最大值增大，C错误；其他条件不变时，可知变压器原、副线圈两端电压的有效值均一定，对不同规格的充电设备充电，通过设备的额定电流可能不同，则变压器输出功率可能不同，而输出功率决定输入功率，即其他条件不变，对不同规格的充电设备充电，变压器输入功率可能不同，D正确。]
6.B [由题意可知，线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化的图像如题图乙所示，由法拉第电磁感应定律可知，线框匀速进入磁场，由于L>2a，当线框完全进入磁场后，因穿过线框的磁通量不变，则没有感应电流，线框只受重力作用，做匀加速运动，线框速度增加，当出磁场时，速度大于进入磁场时的速度，由法拉第电磁感应定律可知，出磁场时的感应电流大于进磁场时的感应电流，导致出磁场时受到的安培力大于重力，则线框做减速运动，根据牛顿第二定律，BiL-mg=ma，i=，则线框做加速度减小的减速运动，故B正确，A、C、D错误。]
7.C [假设粒子带正电，磁场的方向垂直纸面向里，粒子运动轨迹的半径满足qv0B=m，解得r=L，则当轨迹如图所示，即粒子水平向右进入磁场时，由图可知，轨迹对应的圆心角为，粒子在磁场中的周期为T==，粒子在磁场中运动的最短时间为t=T=，故A、B、D错误，C正确。
]
8.BC [磁感线是闭合的曲线，故A错误；磁感应强度是矢量，线圈上各点的磁感应强度大小相等，方向不同，故B正确；安培力方向由磁场方向和电流方向共同决定，只有电流方向改变，安培力方向一定改变，故C正确；根据左手定则可判定，线圈所受安培力方向竖直向下，故D错误。]
9.BC [由题图乙可知，交流电的周期为T=0.4 s，故永磁体的转速为n== r/s=2.5 r/s，故A错误；由题图乙可知电压的最大值为12 V，故有效值U==6 V，故B正确；周期T=0.4 s，故ω== rad/s=5π rad/s，故交流电压的表达式为u=12sin 5πt V，故C正确；该交流电压的最大值大于电容器的击穿电压，故不能直接加在击穿电压为9 V的电容器上，故 D错误。]
10.BC [根据静电力提供向心力，有·q=mω2r，解得ω=·，可知轨道半径r小的粒子角速度大，故A错误；根据静电力提供向心力，有·q=m，解得v=，可知粒子的速度大小与轨道半径r一定无关，又有Ek=mv2，联立可得Ek=，可知电荷量大的粒子动能一定大，故B、C正确；磁场的方向可能垂直纸面向里也可能垂直纸面向外，所以粒子所受洛伦兹力方向不能确定，粒子可能做离心运动，也可能做近心运动，故D错误。]
11.(1)下 (2)向右 (3)向左
12.(1)BCG (2)BC (3)见解析
(4)见解析 (5)nb
解析 (1)实验中，必须要有学生电源提供交流电，B需要，A、D不需要；
学生电源本身可以调节电压，无需滑动变阻器，需要用多用电表测量电压，E不需要，C需要；
本实验不需要条形磁体，用可拆变压器来进行实验，G需要，F不需要。
综上所述，需要的实验器材为B、C、G。
(2)为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；
要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，进而测得副线圈电压，找出相应关系，故B正确；
为了保护多用电表，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故C正确；
变压器的工作原理是电磁感应现象，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到传递磁场能的作用，不是铁芯导电来传输电能，故D错误。
(3)通过数据计算可得，在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即=。
(4)导致该同学实验出现系统误差的原因可能是：变压器有漏磁、线圈有电阻产生热量等。
(5)由于存在有漏磁、原副线圈内阻分压等因素，所以副线圈测量的电压值应该小于理论值，由理想变压器规律有==
由表格数据值Ua总是小于Ub，故Ua应该是副线圈的电压值，Ub应是原线圈的电压值，可判断连接交流电源的原线圈是nb。
13.(1) (2) (3)
解析 (1)线圈转动过程中，产生的感应电动势有效值为E=BL2ω
线圈从题图所示位置转过一周所用的时间t=T=
所以热量Q=t=
解得：ω=
(2)线圈从题图所示位置开始转过时，线圈产生的感应电动势的瞬时值：e=BL2ωsin
解得：e=
(3)线圈从题图所示位置转过的过程中，线圈内磁通量的变化量为ΔΦ=BL2
所用的时间为t1=
线圈产生的感应电动势的平均值
==。
14.(1) (2)B (3)
解析 (1)根据题意分析可知OA等于粒子在第一象限磁场中运动轨迹的半径，根据牛顿第二定律可得
qv0B=
解得OA=r=。
(2)粒子运动轨迹如图所示，可得OP=r
由几何关系知，粒子在第四象限磁场中运动轨迹的半径R=2r
根据牛顿第二定律可得qv0B'=
解得B'=B。
(3)粒子在磁场中运动周期T=
在第一象限磁场中运动时间
t1=T=
射出磁场运动到P点时间t2==
在第四象限磁场中运动时间
t3=T'=
粒子从A点运动到D点的总时间
t=t1+t2+t3=。
15.(1)
(2)
(3) (4)mgssin θ
解析 (1)设ab棒下滑到斜面底端时速度为v，由机械能守恒定律有
mgssin θ=mv2
解得v=
ab棒刚进入磁场时产生的感应电动势为E=BLv
通过cd的电流为I=
cd棒所受安培力为F=ILB
则最大加速度为am=
联立解得am=。
(2)当ab、cd棒共速时，cd棒速度最大，由动量守恒定律得mv=3mvm
解得vm=。
(3)设棒中平均电流为，对cd棒由动量定理得LBΔt=2mvm-0，又有q=Δt
联立解得q=。
(4)由能量守恒定律得，两棒产生的总热量Q=mv2-×3m
解得Q=mgssin θ
ab棒与cd棒电阻相同且串联，
所以Qab=Q=mgssin θ。
