泉州名校2022—2023学年下学期高二物理4月考试卷
（考试时间：75分钟 满分100分）
一、选择题（本题共8道题，1-4为单选题，每题4分，5-8为多选题，每题6分）
1. 如图是交流发电机的示意图.线圈abcd在磁场中匀速转动产生交流电.线圈的ab边和cd边连在两个金属滑环上，两个滑环通过金属片做的电刷和外电路相连.当线圈沿逆时针方向转动时，关于电流方向以下判断正确的是（ ）
A. 当线圈转到图甲的位置时，线圈中的电流方向为
B. 当线圈转到图乙的位置时，线圈中的电流方向为
C. 当线圈转到图丙的位置时，线圈中的电流方向为
D. 当线圈转到图丁的位置时，线圈中的电流方向为
2. 如图所示电路（电源内阻不计），若开关S是闭合的，流过线圈L的电流为，流过灯泡的电流为，且线圈直流电阻小于灯泡的电阻.若时刻断开S，下列四个图中能正确表示流过灯泡的电流随时间t变化关系的是（ ）
A. B. C. D.
3. 如图所示，正方形区域ABCD中有垂直于纸面向里的匀强磁场，M、N分别为AB、AD边的中点，一带正电的粒子（不计重力）以某一速度从M点平行于AD边垂直磁场方向射入并恰好从A点射出.现仅将磁场的磁感应强度大小变为原来的，下列判断正确的是（ ）
A. 粒子将从D点射出磁场
B. 粒子在磁场中运动的时间不变
C. 磁场的磁感应强度变化前、后，粒子在磁场中运动过程的动量变化大小之比为
D. 若其他条件不变，继续减小磁场的磁感应强度，粒子可能从C点射出
4. 如图所示，b是理想变压器原线圈的中心抽头，灯泡、的铭牌上均标注“55V，11W”字样，电流表为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图所示的交流电，当单刀双掷开关与b连接时，灯泡恰好正常发光，则（ ）
A. 理想变压器原副线圈匝数之比为
B. 1秒内流过灯泡的电流方向改变50次
C. 当单刀双掷开关与b连接时，向上移动滑片P，两灯泡均变暗
D. 当单刀双掷开关由b扳向a时，电流表的示数变大
5. 如图甲是法拉第圆盘发电机的照片，乙是圆盘发电机的侧视图，丙是发电机的示意图.设，匀强磁场的磁感应强度为B，电阻为R，圆盘顺时针转动的角速度为（ ）
A. 感应电流方向由D端经电阻R流向C端
B. 铜盘产生的感应电动势
C. 设想将此圆盘中心挖去半径为的同心圆，其他条件不变，则感应电动势变为
D. 设想将此圆盘中心挖去半径为的同心圆，其他条件不变，则感应电动势变为
6. 为建设美丽乡村，某地兴建的小型水电站交流发电机输出功率为P，输电线总电阻为，升压变压器、降压变压器均为理想变压器.如图所示为发电站为用户供电的电路图.下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. D. 用户增多时，变小
7. 中国航母电磁弹射的电磁驱动原理可简化为图甲所示，固定通电螺线管中的电流按乙图所示的规律变化，取图甲所示的电流方向为正，螺线管左侧的金属铜圆环套在光滑绝缘杆上并锁定，圆环轴线与螺线管轴线重合.下列说法正确的是（ ）
A. 时刻，圆环有扩大趋势
B. 时刻，若圆环解除锁定，圆环将向左运动
C. 时刻，从左端看圆环内有逆时针方向的感应电流
D. 和时刻，圆环内的感应电流大小相等、方向相反
8. 如图所示，空间有一垂直纸面的磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板右端无初速度放上一质量为0.1kg、电荷量的滑块，滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力.时对滑块施加方向水平向左、大小为0.6N的恒力，g取，则（ ）
A. 木板和滑块一直做加速度为的匀加速运动
B. 滑块开始做匀加速直线运动，再做加速度增大的变加速运动，最后做加速度为的匀加速运动
C. 木板先做加速度为的匀加速运动，再做加速度减小的变加速运动，最后做匀速直线运动
D. 时滑块和木板开始发生相对滑动
二、填空题（共8分，每空2分）
9. 如图为交变电流图，求该交变电流的最大值______A，有效值______A.
10. 如图所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I时（方向顺时针，如图）时，在天平左、右两边各加上质量分别为、的砝码，天平平衡.当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡.由此可知：磁感应强度的方向为______，大小为______.
三、实验题（共12分，每空2分）
11. 为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，我们把没有用导线相连的线圈套在同一闭合的铁芯上，一个线圈连到学生电源的输出端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示，请回答下列问题：
（1）将与灯泡相连的线圈匝数减少，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将______（选填“变亮”、“变暗”），这说明灯泡两端的电压______（选填“变大”、“变小”）；
（2）在实验中，测得变压器原、副线圈的匝数分别为120匝和60匝，原、副线圈两端的电压分别为8.2V和3.6V，据此可知电压比与匝数比不相等，可能原因是____________.
12. 某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中采用了如图甲所示的实验装置.
（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，______mm.
（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据.这样的实验设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在时间内____________.
（3）得到多组与E的数据之后，若以E为纵坐标、为横坐标画出图象，发现图象是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图象为一条直线，最简单的改进办法是以______为横坐标.
五、计算题（共40分，10＋14＋16）
13.（10分）如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成角，N、Q两端接有的电阻.一金属棒ab垂直导轨放置，ab两端与导轨始终有良好接触，已知ab的质量，电阻，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小.ab在平行于导轨向上的拉力作用下，以初速度沿导轨向上开始运动，可达到最大速度.运动过程中拉力的功率恒定不变，重力加速度.
（1）求拉力的功率P；
（2）ab开始运动后，经速度达到，此过程中ab克服安培力做功，求该过程中ab沿导轨的位移大小x.
14.（14分）如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直.金属线圈所围的面积，匝数，线圈总电阻.线圈与电阻R构成闭合回路，电阻.匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求：
（1）求出在0~0.2s时间内，线圈中感应电动势的大小；
（2）在图丙中画出线圈中感应电流随时间变化的图像（以线圈中逆时方向为电流正方向，至少要出两个周期）；
（3）求出线圈中电流的有效值.
15. 在如图所示的直角坐标系中，区域有沿x正向的匀强电场，区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B.一质量为m、电量为的粒子从原点O进入磁场，初速度大小为，速度方向与y轴正向夹角为，不计重力.
（1）求带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的角速度；
（2）带电粒子每次离开磁场进入电场后，都从O点离开电场进入磁场，从而形成周期性运动，求电场强度的大小；
（3）当粒子运动到磁场区离y轴最远处时，有一个质量为3m、速度大小为、方向沿y轴负方向的电中性粒子与带电粒子发生弹性正碰（碰撞时间极短），在碰撞过程中没有电荷转移.求：碰撞以后的带电粒子第一次做圆周运动的圆心坐标.
参考答案
1. B 【详解】AC. 线圈转动过程中ab和cd边切割磁感线产生感应电动势.甲丙图中，ab和cd边速度方向与磁感线方向平行，不切割磁感线，所以没有电流产生，故AC错误；
B. 当线圈转到图乙的位置时，由右手定则可知，dc边感应电流方向为，ab边感应电流方向为，故整个回路感应电流方向为，B正确；
D. 当线圈转到图丁的位置时，由右手定则可知，dc边感应电流方向为，ab边感应电流方向为，故整个回路感应电流方向为，D错误.
故选B.
2. D 【详解】因为线圈有阻碍电流变化的作用，由题意可知，当开关S打开瞬间，由于线圈的自感作用，流经线圈的电流在这一瞬间没变，流经灯泡的电流在这一瞬间的方向产生改变，从右到左方向，且大小为，打开开关S时，线圈与灯泡构成闭合电路，随线圈上能量逐渐减小，流经灯泡的电流逐渐减小，因此ABC错误，D正确.
故选D.
3. B 【详解】A. 设正方形的边长为a，由题意可知，粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，当磁场的磁感应强度大小变为原来的时，粒子轨道半径变为原来的2倍，即，粒子将从N点射出.故A错误.
B. 由运动轨迹结合周期公式，可知，当磁场的磁感应强度大小变为原来的时，则，粒子从A点离开磁场的情况下，在磁场中运动的时间，粒子从N点离开磁场的情况下，在磁场中运动的时间，可得：，即粒子在磁场中运动的时间不变.故B正确.
C. 磁场的磁感应强度变化前，粒子在从磁场中运动过程的速度变化大小为2v，磁场的磁感应强度变为原来的后，粒子在磁场中运动过程中的速度变化大小为，即速度变化大小之比为.故C错误.
D. 无论磁场的磁感应强度大小如何变化，只要磁感应强度的方向不变，粒子都不可能从C点射出.故D错误.
4. A 【详解】A. b是理想变压器原线圈的中心抽头，当单刀双掷开关与b连接时，灯泡恰好正常发光，灯泡的额定电压为55V，而由原线圈c、d两端所加交流电的图像可得此交流电的有效值为220V，则有，解得，故A正确；B. 由原线圈c、d两端所加交流电的图像可得交流电的变化周期为0.02s，可知其频率为50Hz，正弦式交流电的方向一个周期内改变两次，因此可知1秒内流过灯泡的电流方向改变100次，故B错误；C. 当单刀双掷开关与b连接时，向上移动滑片P，滑动变阻器的接入电路中的阻值增大，副线圈所在回路中的总电阻增大，则副线圈回路中的电流减小，由于原线圈两端的电压不变，因此副线圈两端的电压也不变，而灯泡两端的电压等于副线圈两端的电压，故灯泡正常发光，流过灯泡的电流不变，但灯泡与灯泡并联，从而分流，而干路电流减小，则可知通过灯泡的电流减小，因此将变暗，故C错误；D. 当单刀双掷开关由b扳向a时，原线圈的匝数增大，原线圈与副线圈的匝数比增大，而原线圈两端的电压不变，又原副线圈两端的电压比等于匝数比，因此可知副线圈两端的电压减小，副线圈中的电流减小，导致原线圈中的电流减小，则接在原线圈回路中的电流表的示数减小，故D错误.
故选A.
5. BC 【详解】A. 根据丙图，由右手定则可知感应电流由C端经电阻R流向D端，选项A错误；B. 铜盘产生的感应电动势，选项B正确；CD. 由B可知，铜盘产生的感应电动势，同理可求得：挖去半径为的同心圆产生的电动势.
，故此圆盘挖去同心圆后，产生的电动势，选项C正确，D错误.
6. BC 【详解】A. 由于，因此，A错误；B. 由于，因此，B正确；C. 由于，，解得，C正确；
D. 用户增多时，则负载总电阻变小，增加，由于，因此增大，D错误.
故选BC.
7. BC 【详解】AB. 时刻，螺线管的电流增大，圆环的磁通量增大，根据楞次定律，圆环将反抗磁通量的增大，有收缩趋势并向左运动，A错误，B正确；
C. 时刻，圆环所在处的磁场向右，磁通量增大，根据楞次定律，从左端看圆环内有逆时针方向的感应电流，C正确；
D. ，圆环所在处的磁场向左，磁通量减小，根据楞次定律，从左端看圆环内有逆时针方向的感应电流，和时刻对比，圆环内的感应电流方向相同，D错误.故选BC.
8. CD 【详解】AC. 由于动摩擦因数为0.5，在静摩擦力的作用下，木板的最大加速度为，所以当0.6N的恒力作用于滑块时，系统一起以的加速度一起运动，当滑块获得向左运动的速度以后又产生一个方向向上的洛伦兹力，滑块对木板的压力减小，摩擦力减小，木板的加速度减小，所以木板做的是加速度减小的加速运动，当洛伦兹力等于重力时滑块与木板之间的弹力为零，此时有，代入数据得，此时摩擦力消失，木板做匀速运动，所以A错误，C正确；B. 而滑块在水平方向上受到恒力作用，速度增加，洛伦兹力增大，滑块将做曲线运动，所以B错误；D. 当滑块和木板开始发生相对滑动时，木板的加速度恰好为共同的加速度，对木板有，再根据，解得，根据，可得所以运动的时间为.故D正确.
9. 4 2 【详解】[1]根据图像可知，该交流电的最大值为4A；[2]根据最大值和有效值的关系有，.
10. 垂直纸面向里 【详解】因为B的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边少了两倍的安培力大小，所以需要在右边加砝码.则有，所以，故答案为.
11. 变暗 变小 漏磁、铁芯发热、导线发热等 【详解】（1）[2][3]与灯泡相连的线圈是变压器的副线圈，当副线圈匝数变小，由得副线圈电压变小，故灯泡变暗，灯泡两端电压变小.（2）[4]由于变压器不是理想变压器，故电压比不等于匝数比的原因可能是漏磁、铁芯发热、导线发热等影响电压.
12. 5.665（5.663～5.667） 穿过线圈的磁通量的变化量 【详解】（1）[1]螺旋测微器固定刻度为5.5mm，可动刻度为，所以最终读数为.
（2）[2]在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样，穿过线圈磁通量的变化量都相同.
（3）[3]根据，因不变，E与成正比，横坐标应该是.
13.（1）；（2） 【详解】（1）在ab运动过程中，由于拉力功率恒定，ab做加速度逐渐减小的加速运动，速度达到最大时，加速度为零，设此时拉力的大小为F，安培力大小为，有.
设此时回路中的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律，有，设回路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律，有受到的安培力，由功率表达式，有，联立上述各式，代入数据解得.
（2）ab从速度到的过程中，由动能定理，有，代入数据解得.
14.（1）6V；（2）；（3）
【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律，0~0.2s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流.0~0.2s时的感应电动势.
（2）根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流
0.2~0.3s时的感应电动势
0.2~0.3s闭合回路中的感应电流
0.3~0.6s是重复上一个周期，故线圈中感应电流随时间变化的图像如下
（3）根据焦耳定律，0~0.2s内闭合电路中产生的热量
0.2~0.3s闭合电路中产生的热量
故0~0.3s内整个闭合电路中产生的热量，根据电流有效值的定义，解得.
15.（1）；（2）；（3），
【详解】（1）带电粒子在磁场中运动的周期，因此在磁场中运动的角速度.
（2）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据离开磁场时的位置到坐标原点的距离进入电场后做类斜抛运动，，整理得.
（3）粒子运动到磁场区离y轴最远处时的坐标，两个粒子碰撞时，满足动量守恒，机械能守恒
，整理得，根据，解得，因此圆心横坐标
纵坐标
