石嘴山市两校2022-2023学年高二下学期4月期中考试
理科物理试题
命题人：
一、单选题（本大题共13小题，每题3分，共39.0分）
1. 下列说法正确的是( )
A．电视机铭牌上所标的“额定电压220 V”指的是交流电压的峰值
B．交流发电机是利用电磁感应的原理来工作的
C．在远距离输电中，采用高压输电的目的是为了增大输电线路中的电流
D．在高压输电中要用到变压器，变压器的铁芯中会产生感应电流——涡流，但这种涡流不会有热效应
2. 一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 时刻线圈在中性面位置，磁通量为零，磁通量的变化率为零
B. 时线圈产生的感应电动势最大
C. 时线圈磁通量的变化率为零
D. 时线圈中的电流方向发生改变
3. 如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面，规定向里的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于纸面内，现令磁感应强度B随时间t变化，先按图所示的Oa图线变化，后来又按bc和cd变化，令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则下列说法正确的是( )
A．E1
4. 如图所示，匀强磁场方向垂直矩形线框平面，先后两次将线框从磁场中同一位置匀速拉出有界磁场．第一次速度为，第二次速度为则在先后两次过程中有( )
A. 流过线框任一横截面的电荷量之比为
B. 线框中感应电动势之比为
C. 线框所受安培力大小之比为
D. 沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为
5．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器．如图所示的四个图中，能正确反映应其工作原理的是( )
6. 如图所示,用丝线悬挂一个金属环,金属环套在一个通电螺线管上,并处于螺线管正中央位置。若通入螺线管中的电流突然增大,则 ( )
A. 圆环会受到沿半径向里挤压的力
B. 圆环会受到沿半径向外拉伸的力
C. 圆环会受到向右的力
D. 圆环会受到向左的力
7. 在如图所示的电路中，两个完全相同的小灯泡和分别串联一个带铁芯的电感线圈和一个滑动变阻器。闭合开关待电路稳定后，调整的滑片使和亮度一样，此时通过两个灯泡的电流均为。在时刻断开，能正确反映前后的一小段时间内通过的电流和通过的电流随时间变化关系的是( )
A. B.
C. D.
8. 下列说法中正确的是( )
A. 图甲中，当手摇动手柄使蹄形磁体转动时，铝框会同向转动，且和磁体转得一样快
B. 图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，金属块中的涡流产生大量的热，从而使金属熔化
C. 丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能也增大
D. 丙是回旋加速器的示意图，当粒子速度增大时，在形盒内运动的周期变小
9. 某交变电流电压随时间变化的规律如图所示初始部分为正弦函数的四分之一周期，下列说法正确的是( )
A. 该交变电流的周期为
B. 该交变电流电压的有效值为
C. 将该交变电流加在交流电压表两端时，电压表读数为
D. 将该交变电流加在启辉电压达到或超过启辉电压后氖管会发光为的氖管上，氖管未被击穿，氖管秒钟内发光次数为次
10. 如图所示，交流电流表、、分别与电阻、线圈、电容器串联后接在同一个交流电源上，供电电压的瞬时值为，三个电流表各有不同的读数。现换成另一个交流电源，供电电压的瞬时值为，其中。则改换电源后，三个电流表的读数变化情况是( )
A. 变大、变大、变大 B. 不变、变大、变小
C. 不变、变小、变大 D. 不变、变小、变小
11. 如图甲所示电路，理想变压器原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中为定值电阻，是滑动变阻器，所有电表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A. 原、副线圈中磁通量变化率的最大值之比等于原、副线圈匝数比
B. 交变电源的周期为
C. 滑动片向下移时，电流表和示数均增大
D. 滑动片向下移时，电压表示数不变，变压器的输出功率也不变
12. 如图所示,由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd,固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动,滑动过程 PQ 始终与ab垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中( )
A. PQ中电流先增大后减小
B. PQ两端电压先减小后增大
C. PQ上拉力的功率先减小后增大
D. 线框消耗的电功率先减小后增大
13. 如图所示，半径为的小圆与半径为的圆形金属导轨拥有共同的圆心，在小圆与导轨之间的环形区域存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场。现将一长度为的导体棒置于磁场中，让其一端点与圆心重合，另一端点与圆形导轨接触良好。在点与导轨间接入一阻值为的电阻，导体棒以角速度绕点沿逆时针方向做匀速圆周运动，导体棒的电阻为，其他部分电阻不计，下列说法正确的是
A. 点的电势比点的电势低
B. 电阻两端的电压为
C.
D. 在导体棒旋转一周的时间内，通过电阻的电荷量为
二、多选题（本大题共6小题，每题4分，共24.0分）
14. 物理学家在电与磁的发现过程中，经历了一段艰辛的探索过程，下列说法正确的是
A. 奥斯特发现了电流可以产生磁场，并提出了电流产生磁场的原理与磁铁相同的假说
B. 法拉第通过实验发现了产生感应电流的条件
C. 安培总结了通电导线在磁场中受力的大小和方向的规律
D. 楞次通过实验总结了感应磁场方向总是与原磁场方向相反的定律
15. 如图是进行变压器演示实验的示意图，在铁环上用刷有绝缘漆的铜丝绕制了匝数分别为、的两个线圈．线圈与开关、干电池、交流电源构成电路，交流电源的电动势，线圈与开关、灵敏电流表、交流电压表构成电路．则 ( )
A. 若接“”，在将接“”的瞬间灵敏电流表指针将发生偏转
B. 若接“”，在将接“”的瞬间灵敏电流表指针将发生偏转
C.
D. 若接“”，在接“”后，电压表指针的摆动频率为
16. 如图所示，在理想变压器的输电电路中，电流表和电压表均为理想电表，为定值电阻，为滑动变阻器，在、端输入的正弦交流电压，当滑动变阻器的滑片处在图示位置时，电压表的示数为，电流表的示数为，现调节滑动变阻器滑片，使电压表的示数为，则下列说法正确的是
A. 滑动变阻器的滑片一定向左移
B. 调节滑动变阻器后，滑动变阻器两端的电压是原来的两倍
C. 调节滑动变阻器后，电流表的示数为
D. 调节滑动变阻器过程，滑动变阻器消耗的功率一直减小
17. 如图所示，两电阻不计的足够长光滑导轨倾斜放置，上端连接一电阻，空间有一垂直导轨平面向上的匀强磁场，一质量为的导体棒与导轨接触良好，从某处自由释放，下列四幅图像分别表示导体棒运动过程中速度与时间关系、加速度与时间关系、机械能与位移关系、以及通过导体棒电量与位移关系，其中错误的是( )
A. B. C. D.
18. 如图所示，某发电厂发电机的输出电压为，输电功率为，发电厂至用户的输电导线总电阻为，则下列说法中正确的是( )
A. 傍晚用户用电量增加，输电线上电阻损耗的功率将增加
B. 如果升压变压器提高电压，输电线上损耗的功率将增加
C. 若采用如上图电路输电，输电导线电阻消耗的功率为
D. 若发电厂直接给用户输电，输电导线消耗的功率为
19. 如图，光滑足够长框架abcd与水平桌面夹角为，间距为，阻值为的电阻与导轨的、端相连．质量为、电阻也为的导体棒垂直于导轨放置并可沿导轨自由滑动．整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向垂直斜面向上图中未画出，磁感应强度的大小为B.导体棒的中点系一个不可伸长的轻绳，绳绕过固定框架边缘的光滑轻滑轮后，与一个质量也为的物块相连，绳处于拉直状态．现若从静止开始释放物块，用表示物块下落的高度物块不会触地，杆不会碰撞滑轮，表示重力加速度，其它电阻不计，则( )
A. 物块下落的最大加速度为
B. 若足够大，物块下落的最大速度为
C. 通过电阻的电荷量为
D. 若足够大，导体棒的发热量为
三、实验题（本大题共2小题，每空2分，共14.0分）
20. 小明同学做“探究电磁感应产生条件”实验的装置如图甲所示。
闭合开关的瞬间，他观察到电流表指针向右偏转。电路稳定后，他将线圈中的铁芯快速抽出，电流表指针将向_________填“左”或“右”偏转。
他还发现同样是将滑动变阻器的滑片从端移到端，滑动变阻器的滑片移动的快慢不同，则电流计指针摆动的幅度也不同，这是因为电流计指针摆动的幅度与穿过线圈中的磁通量_________填“变化量”或“变化率”成正比。
物理课上，老师做了一个有趣的“跳环实验”。实验装置如图乙所示，老师将一个带铁芯的线圈、开关和电源用导线连接起来后，把一金属套环置于线圈上，且使铁芯穿过套环，闭合开关的瞬间，套环立刻跳起。小明同学回家后找来器材再做此实验，他连接好电路后，重复实验，线圈上的套环未动，导致套环未动的原因可能是_________。
A.电源的电压过低
B.电源的正负极接反
C.所用线圈的匝数太多
D.所用铁芯实为橡胶制品
21. 有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈、内部导线电阻率、横截面积相同，线圈外部还可以绕线．
某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了、线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的、位置，由此可推断________选填“”或“”线圈的匝数较多．
如果把它看做理想变压器，现要测量线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请完成实验步骤的填空：
用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制匝线圈；
将________选填“”或“”线圈与低压交流电源相连接；
用多用电表的________挡分别测量线圈的输入电压和绕制线圈的输出电压．
则线圈的匝数为________．
四、计算题（本大题共5小题，共43.0分）
22. （6分）如图所示，理想变压器的交流输入电压，有两组副线圈，其中匝，标有“”“”的电灯分别接在两副线圈上均正常发光，求：
原线圈的匝数和另一副线圈的匝数；
原线圈中电流。
23. （6分） 如图所示，一能承受最大拉力为的轻绳吊一质量为边长为的正方形线圈，已知线圈总电阻为，在线圈上半部分布着垂直于线圈平面向里，大小随时间变化的磁场，如图所示，求：
在轻绳被拉断前线圈感应电动势大小及感应电流的方向；
时边受到的安培力的大小；
已知时刻轻绳刚好被拉断，求的大小．
24. （9分） 如图所示，线圈的面积是，共匝，线圈电阻为，外接电阻，导线电阻不计，匀强磁场的磁感应强度，当线圈以的转速匀速旋转时，求：
若从线圈中性面开始计时，写出线圈中感应电动势瞬时值表达式．
电路中电压表和电流表的示数各是多少？
由图示位置转过角的过程产生的平均感应电动势为多少？
25. （10分） 如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻，变压器都是理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“，”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略。求输电线路上损耗的电功率；升压变压器输出电压；交流发电机线圈电阻上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。
26. （12分）如图所示，两根固定的光滑的金属导轨水平部分与倾斜部分平滑连接，两导轨间距为，导轨的倾斜部分与水平面成角。导轨的倾斜部分有一个匀强磁场区域，磁场方向垂直于斜面向上，导轨的水平部分在距离斜面底端足够远处有两个匀强磁场区域，磁场方向竖直且相反，所有磁场的磁感应强度大小均为，每个磁场区沿导轨的长度均为，磁场左、右两侧边界均与导轨垂直。现有一质量为，电阻为，边长也为的正方形金属线框，从倾斜导轨上由静止释放，金属线框在边刚滑进磁场时恰好做匀速直线运动，此后，金属线框从导轨的倾斜部分滑上水平部分。取重力加速度，，。求：
金属线框刚释放时边与的距离；
可调节边界到水平导轨的高度，使得线框刚进入水平磁场区时速度大小为，求线框在穿越水平磁场区域过程中的加速度的最大值；
若导轨的水平部分有多个连续的长度均为磁场，且相邻磁场方向相反，求在的条件下，线框在水平导轨上从进入磁场到停止的位移和在两导轨上运动过程中线框内产生的焦耳热。
石嘴山市两校2022-2023学年高二下学期4月期中考试
理科物理试题
答案
一、单选题（本大题共13小题，每题3分，共39.0分）
1~10 B D A D A B C B D C 11~13. C C D
二、多选题（本大题共6小题，每题4分，共24.0分）
14. BC 15. BC 16. AC 17. ABD 18. AC 19. AB
三、实验题（本大题共2小题，每空2分，共14.0分）
20. 左 变化率
21. ； 交流电压；
四、计算题（本大题共5小题，共43.0分）
22. （6分）【解析】由于两灯泡均正常发光，所以有，
。
根据原、副线圈电压与匝数的关系，由、得，
匝，
匝。
由于，，所以
即，则 。
23. （6分）
因为磁感应强度在向里增大，所以感应电流磁场向外，所以回路感应电流逆时针，回路感应电动势；
回路电流由闭合电路欧姆定律可得：，解得：，此时安培力：；
当刚拉断时，对绳有：，此时，感应电流，安培力：，联立解得：，根据图可知：，所以。
24. （9分）
解：从中性面开始转动，并且求的是瞬时值
电压表和电流表的示数都是有效值
电动势的有效值
电流表的示数为
电压表的示数是路端电压
电压表的示数：
平均电动势应该根据公式
25. （10分）
【答案】
解：设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有
所以输电线路上损耗的电功率
计算可得，，
根据变压器电压和匝数的关系 ， ，可得，，
电动势的最大值
可得升压变压器的原线圈输入功率 ，
发电机线圈内阻上消耗的热功率
得，，
所以
26.
解：设金属线框刚进入磁场区域的速度为，则线框中产生的感应电动势：
根据欧姆定律：
安培力：
依题意，有：
线框下滑距离的过程中，根据机械能守恒定律，有：
联立以上各式解得：；
设金属线框边刚进入水平导轨上第一个磁场区时速度为，边即将进入第二个磁场区时速度为，线框从刚进入第一个磁场区到刚要进入第二个磁场区的过程中，根据动量定理，有：，
即
又：
得： ，可知当恰好进入水平第二个磁场时候加速度最大
此时：，，，
得加速度最大值：；
边刚进入第二个磁场区时速度为，此后在安培力作用下减速到，且安培力表达式为：，
设该过程位移为，由动量定理有：
即：
得：
故位移为：
根据能量守恒定律，金属线框内产生的焦耳热为：
代入数据可得：
