2022-2023学年四川省绵阳市重点学校高二（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共9小题，共36.0分）
1. 关于产生感应电流的条件，以下说法中正确的是( )
A. 闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定会有感应电流
B. 闭合电路在磁场中作切割磁感线运动，闭合电路中一定会有感应电流
C. 穿过闭合电路的磁通量不为零，闭合电路中一定会产生感应电流
D. 无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁感线条数发生了变化，闭合电路中一定会有感应电流
2. 航母上的飞机起飞可以利用电磁驱动来实现。电磁驱动原理示意图如图所示，在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环，铝环和铜环的形状、大小相同、已知铜的电阻率较小，不计所有接触面间的摩擦，则闭合开关的瞬间( )
A. 铝环向右运动，铜环向左运动
B. 铝环和铜环都向右运动
C. 铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力
D. 从左向右看，铜环中的感应电流沿逆时针方向
3. 如图所示，紧绕有闭合线圈的绝缘圆筒放在表面由非磁性材料制成的电子秤上，一条形磁铁极向下从圆筒正上方竖直向下减速靠近圆筒。空气阻力不计。对磁铁插入圆筒且未碰到电子秤表面的过程，下列说法正确的是( )
A. 电子称的示数变大 B. 电子称的示数变小
C. 电子称的示数不变 D. 从上往下看，线圈中的电流方向为顺时针
4. 如图所示，面积为的圆形磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度随时间变化的关系为。在纸面内有一金属导线围成面积为的圆形线圈，圆心与磁场圆心重合，导线上串有理想二极管、阻值为的标准电阻和理想交流电流表，导线电阻不计，下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数为 B. 电流表的示数为
C. 在内流过电阻的电量为 D. 在内流过电阻的电量为
5. 无线充电技术已应用于智能手机。手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示视为理想变压器。已知发射、接收线圈匝数比为，端输入电流为，则( )
A. 接收线圈的输出电流的有效值为
B. 接收线圈的输出功率是发射线圈的输入功率的
C. 接收线圈中输出电流方向每秒变化次
D. 发射线圈和接收线圈的频率不相同
6. 由螺线管、电阻和水平放置的平行板电容器组成的电路如图所示。其中，螺线管匝数为，横截面积为；电容器两极板间距为，极板面积为，板间介质为空气可视为真空。螺线管处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小随时间变化的图像如图所示。一电荷量为的颗粒在时间内悬停在电容器中，重力加速度大小为，静电力常量为。则下列说法错误的是( )
A. 颗粒带负电
B. 颗粒质量为
C. 时间内，点电势等于点电势
D. 电容器极板带电量大小为
7. 如图、、三个圆环在同一平面内，当环中的顺时针方向电流减小时，则( )
A. 环中感应电流方向为顺时针，有收缩趋势
B. 环中感应电流方向为逆时针，有扩张趋势
C. 环中感应电流方向为顺时针，有扩张趋势
D. 环中感应电流方向为逆时针，有收缩趋势
8. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，是原线圈的中心抽头，副线圈接理想电压表和理想电流表。在原线圈、两端加上的交变电压，则( )
A. 开关与连接时，电压表的示数为
B. 开关与连接时，滑动变阻器触头向上移动，电压表示数变小
C. 开关与连接时，滑动变阻器触头向下移动，电流表示数变小
D. 变阻器不变，当单刀双掷开关由扳向时，输入功率不变
9. 如图甲所示，在竖直平面内有四条间距相等的水平虚线、、、，在与、与之间均存在着匀强磁场，磁感应强度的大小为，方向垂直于竖直平面向里．现有一矩形线圈，宽度，质量为，电阻为，将其从图示位置边与重合由静止释放，速度随时间变化的图象如图乙所示，时刻边与重合，时刻边与重合，时刻边与重合，之间的图线为与轴平行的直线，之间和之后的图线均为倾斜直线，已知的时间间隔为，整个运动过程中线圈始终位于竖直平面内．重力加速度取则( )
A. 在时间内，通过线圈的电荷量为
B. 线圈匀速运动的速度为
C. 线圈的长度
D. 时间内，线圈产生的热量为
二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）
10. 如图所示的纸面内有一根竖直向下的长直导线，导线中通有向下的恒定电流，从靠近导线的位置以水平向右的速度抛出一金属圆环，圆环运动过程中始终处于纸面内。不计空气阻力，以下说法正确的是( )
A. 圆环中会产生顺时针方向的电流
B. 圆环水平方向速度在减小
C. 圆环的安培力与速度方向相反
D. 圆环在竖直方向的加速度始终等于重力加速度
11. 如图所示，甲图是远距离输电的电路示意图，乙图是用电器两端的电压随时间变化的图像。已知降压变压器的原线圈与副线圈的匝数之比：，输电线的总电阻，降压变压器的输出功率，发电机的输出电压为，电路中的升压变压器和降压变压器均为理想变压器。则下列结论正确的是( )
A. 降压变压器原线圈中电流的频率为
B. 流过输电线的电流大小为
C. 发电机的输出功率为
D. 升压变压器原、副线圈的匝数之比
12. 如图所示，质量为的重物与一质量为的导线框用一根绝缘细线连接起来，挂在两个高度相同的定滑轮上，已知导线框的横边边长为，水平方向匀强磁场的磁感应强度为，磁场上下边界的距离、导线框竖直边长均为。初始时刻，磁场的下边缘和导线框上边缘的高度差为，将重物从静止开始释放，导线框上边缘刚好进磁场时，恰好做匀速直线运动，滑轮质量、摩擦阻力均不计，重力加速度为。则下列说法中正确的是( )
A. 导线框进入磁场时的速度为
B. 导线框的电阻为
C. 导线框通过磁场的过程中产生的热量
D. 导线框通过磁场的过程中产生的热量
13. 如图所示，光滑的金属圆环导轨、竖直放置，两环之间内含边界有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，水平且与圆心等高，竖直且延长线过圆心，电阻为、长为的轻质金属杆，带有小孔的一端套在内环上，另一端连接带孔金属球，球的质量为，球套在外环上，且都与导轨接触良好，内圆半径，外圆半径，、间接有阻值为的定值电阻，让金属杆从处无初速释放，金属杆第一次即将离开磁场时，金属球的速度为，其他电阻不计，忽略一切摩擦，重力加速度为，则( )
A. 金属球向下运动的过程中，通过定值电阻的电流方向为由指向
B. 金属杆第一次即将离开磁场时，两端的电压
C. 金属杆从滑动到的过程中，通过的电荷量
D. 金属杆第一次即将离开磁场时，上产生的焦耳热
14. 如图所示，分别为匀强磁场的右边界和下边界，边界夹角，磁场方向竖直向下，均匀材料制成的单匝长方形闭合线圈，放置在水平面上，边长，线圈总电阻为使线圈以平行边界向左的速度匀速进入磁场．线圈进入磁场过程中边框与磁场边界交点分别计为和．和重合为计时起点，下列表示线圈内电流强度与时间的变化图象、两点电势差与时间变化的图象可能正确的是 ( )
A.
B.
C.
D.
三、实验题（本大题共2小题，共10.0分）
15. 用如图所示装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验，线圈通过滑动变阻器和开关连接到电源，线圈连接到电流计，将线圈置于线圈内。该装置用于探究线圈 的感应电流方向选填“”或“”；将线圈放入线圈后，闭合开关瞬间发现电流计指针左偏；保持开关处于闭合状态，向右匀速移动滑动变阻器的滑片，电流计的指针向 偏转选填“左”或“右”。
16. 如图中是小型交流发电机的示意图，两磁极、间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。
交变电流是由于__________和__________填、C、、边切割磁感线产生，时，线圈处于__________，此时线圈中磁通量为______。
在和时，线框中感应电流的方向__________填“相同”或“相反”
线圈转动的角速度为__________，在时刻电流表的读数为_________。
在内电流方向改变_____次。
四、计算题（本大题共3小题，共34.0分）
17. 如图所示，光滑导轨和固定在同一水平面上，两导轨距离为，、两端接有阻值为的定值电阻，两导轨间有一边长为的正方形区域，该区域内有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为一粗细均匀、质量为的金属杆与导轨接触良好并静止于处，金属杆接在两导轨间的电阻为现用一恒力沿水平方向拉杆，使之由静止向右运动，若杆拉出磁场前已做匀速运动，不计导轨的电阻，忽略空气阻力。
求金属杆做匀速运动时的速率
求金属杆穿过整个磁场过程中金属杆上产生的电热
求金属杆穿过整个磁场过程中通过定值电阻的电荷量
18. 为了防止停电耽误生产，工厂购买了一台应急发电机及升压变压器及降压变压器各一台。如图，发电机内阻为，升压变压器匝数比为：，降压变压器匝数比：，输电线总电阻。工厂共个车间，每个车间有“，”灯盏，若保证全部电灯正常发光，则：
发电机输出功率多大？
发电机电动势多大？
输电的效率是多少？
19. 如图所示，相距为的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为，导轨一部分处在垂直导轨平面的匀强磁场中，为磁场边界，磁感应强度为，导轨右端接有定值电阻，导轨电阻忽略不计。在距为处垂直导轨放置一质量为、电阻不计的金属杆。
若杆在平行于斜面的恒力作用下由静止开始沿斜面向上运动，其速度平方一位移关系图象如图所示，图中和为已知．则在发生位移的过程中，电阻上产生的电热是多少？
杆在离开磁场前瞬间的加速度是多少？
若磁感应强度为大于的常数，要使金属杆始终静止在导轨上的初始位置，试分析求出施加在杆的平行于斜面的外力。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、闭合电路在磁场中运动，磁通量可能不变，没有感应电流产生，故A错误；
B、闭合电路在磁场中做切割磁感线运动时，若有多个边切割磁感线，回路中磁通量没有变化时，没有感应电流，故B错误；
C、产生感应电流的条件是闭合回路的磁通量发生变化，与磁通量是否为无关，故C错误；
D、只要穿过闭合电路的磁感线条数发生了变化，即穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中一定会有感应电流，D正确。
故选：。
解决此题的关键是知道闭合电路中的导体产生感应电流的条件是：普遍条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化；特殊条件是：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动．
解决此类问题的关键是知道产生感应电流的条件，要知道只有闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，才能产生感应电流，而不能简单理解成切割就产生感应电流。
2.【答案】
【解析】
【分析】由右手螺旋定则可求得线圈中的磁场方向，再由楞次定律明确电流方向及环的受力方向。
本题要掌握楞次定律的两种描述，一是“增反减同”；二是“来拒去留”；并能灵活根据它们去判断电流方向及受力方向。
【解答】若环放在线圈两边，根据“来拒去留”可得，合上开关的瞬间，环要阻碍磁通量增大，则环将向两边运动，故A错误，B错误；
C.由于铜环的电阻较小，故铜环中感应电流较大；故铜环受到的安培力要大于铝环，故C正确；
D.线圈中电流为右侧流入，磁场方向为向左，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，电流由左侧向右看为顺时针，故D错误。
3.【答案】
【解析】由题意，磁铁插入圆筒且未碰到电子秤表面的过程，竖直向下穿过闭合线圈的磁通量在增大，根据楞次定律“来拒去留”，可知线圈对磁铁有竖直向上的作用力，则磁铁对线圈有竖直向下的作用力，可知紧绕有闭合线圈的绝缘圆筒对电子秤的压力将变大，电子秤的示数将变大，故A正确，BC错误；
D.磁铁插入圆筒且未碰到电子秤表面的过程，竖直向下穿过闭合线圈的磁通量在增大，根据楞次定律“增反减同”，可知线圈中感应电流产生的磁场方向竖直向上，结合安培定则判断可知从上往下看，线圈中的电流方向为逆时针，故D错误。
故选A。
4.【答案】
【解析】圆形线圈中电动势的最大值
所以可知无二极管时
有二极管时
解得
所以
A错误，B正确；
因存在二极管，且周期为，所以只有内有电流
CD错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】解：、根据，可得端输入电流为，端输出电流为，故A正确；
B、接收线圈的输出功率等于发射线圈的输入功率，故B错误；
C、接收线圈中的频率，个周期内电流方向变化次，故秒内变化次，故C错误；
D、接收线圈中的频率等于发射线圈的频率，故D错误。
故选：。
根据电流的有效值和峰值的关系得出有效值，结合原副线圈的匝数之比得出输出电流；
原副线圈的输入功率等于输出功率；
根据角速度得出频率，在一个周期内，电流方向变化两次，由此计算出每秒电流的变化方向的次数；
变压器不会改变电流的频率。
本题主要考查了变压器的构造和原理，根据原副线圈的匝数比得出电流、电压之比，同时要理解原副线圈的输入功率等于输出功率。
6.【答案】
【解析】A.由楞次定律可知螺线管产生的感应电动势上端相当于正极，下端相当于负极，所以电容器上极板带正电，下极板带负电，则颗粒带负电，故A正确，不符合题意；
B.螺线管产生的感应电动势大小为
电容器电压大小为
由平衡条件可知
得
故B错误，符合题意；
C. 时间段内，螺线管中产生恒定得电动势，电路中无电流，所以的电势等于，故C正确，不符合题意；
D.电容器得电容为
由项分析得
所以电容器极板带电量大小为
故D正确，不符合题意。
故选B。
7.【答案】
【解析】由安培定则可知，环在环内产生的磁场的方向向里，当环中电流逐渐减小时，在环外产生的磁场减小，环内的磁通量减小，为阻碍磁通量的减小，环有面积缩小的趋势，根据楞次定律可知，环感应电流的方向为顺时针方向，故A正确，B错误；
根据磁场分布的特点可知，环处磁场的方向向外，当环中电流逐渐减小时，环内向外的磁通量减小，为阻碍磁通量的减小，环有面积增大的趋势，根据楞次定律可知，环感应电流的方向为逆时针方向，故CD错误；
故选A。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查变压器的特点：匝数与电压成正比，与电流成反比，输入功率等于输出功率，结合欧姆定律分析。电压表示数显示的为有效值。
做好本题要理解变压器中心抽头的作用：改变了匝数之比，从而改变了电压之比，也改变了两表的示数，但要注意输出电压由输入电压决定，而输入功率由输出功率决定。
【解答】
解：变压器的输入电压最大值为，故有效值为，当单刀双掷开关与连接时，匝数之比为：，根据变压比公式，输出电压为，即电压表的示数为，故A正确；
B.当单刀双掷开关与连接时，滑动变阻器触头向上移动的过程中，电阻增大，副线圈的电压由匝数比和输入电压决定，则电压表的示数不变，故B错误；
C.当单刀双掷开关与连接时，滑动变阻器触头向下移动的过程中，电阻减小，电流变大，电流表的示数变大，故C错误；
D.变阻器不变，当单刀双掷开关由扳向时，原副线圈匝数比变小，根据匝数比等于电压之比，可知副线圈电压变大，根据可知变压器输出功率变大，根据输入功率等于输出功率，则输入功率也变大，故D错误。
故选A。
9.【答案】
【解析】根据平衡有：；而 ；联立两式解得： ，故B正确．的时间间隔内线圈一直做匀加速直线运动，知边刚进上边的磁场时，边也刚进下边的磁场．设磁场的宽度为，则线圈的长度：；线圈下降的位移为：，则有： ，将，，代入解得：，所以线圈的长度为故C错误．在时间内，边从运动到，通过线圈的电荷量为： 故A错误．时间内，根据能量守恒得： 故D错误．故选B．
点睛：解决本题的关键理清线圈的运动情况，选择合适的规律进行求解，本题的难点就是通过线圈匀加速直线运动挖掘出下落的位移为磁场宽度的倍．
10.【答案】
【解析】A.根据右手螺旋定则可知导线右边的磁场方向垂直纸面向外，圆环水平向右的速度抛出，离通电直导线越远，磁感应强度越小，故线圈中的磁通量向外变小，根据楞次定律，可判断出圆环的感应电流为逆时针方向的电流，故A错误；
B.圆环在水平向右运动的过程中，根据楞次定律的推论“来阻去留”，可知圆环水平速度一直在减小，故B正确；
圆环抛出后，圆环的感应电流在竖直方向上的安培力合力为零，即圆环在竖直方向的加速度始终等于重力加速度，故可知圆环受到的安培力水平向左，与圆环速度方向不在一条直线上，故C错误，D正确。
故选BD。
11.【答案】
【解析】解：、由用电器两端的电压随时间变化的图像可知：，故频率：，变压器不改变电流的频率，故A正确；
B、降压变压器副线圈电压为
根据电功率可知，降压变压器的输出电流：
根据：：：解得流过输电线的电流大小为：，故B错误；
C、发电机的输出功率：，代入数据解得：，故C错误；
D、流过升压变压器原线圈的电流：，解得：；
根据：：可得：：：，故D正确。
故选：。
根据频率和周期的关系求解频率；根据电功率的计算公式求解降压变压器的输出电流，根据电流之比与匝数之比的关系求解输电电流；根据电功率的计算公式求解发电机的输出功率；根据电流之比与匝数之比的关系求解升压变压器原、副线圈的匝数之比。
本题主要是考查了远距离高压输电；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比；知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等。
12.【答案】
【解析】A.线框进入磁场前，根据重物与线框组成的系统机械能守恒得
解得线框进入磁场时的速度为
故A错误；
B.线框进入磁场时，设安培力为，根据系统的平衡条件得
联立解得
故B正确；
由线框刚进入磁场后做匀速运动可知，线框产生的热量等于克服安培力做的功，当线框上边从磁场中出来，线框下边进入磁场后，由右手定则和左手定则可以判断线框下边受到的安培力方向向下，线框继续向上做匀速运动，线框下边在磁场中运动过程中产生的热量仍然等于克服安培力做的功，所以线框克服安培力做的功
故C错误，D正确。
故选BD。
13.【答案】
【解析】
【分析】
根据题意应用右手定则判断出感应电流的方向，然后确定流过的电流方向。
由求出感应电动势，由欧姆定律求出感应电流，然后应用欧姆定律求电阻上的电压；
根据法拉第电磁感应定律求出该过程的平均感应电动势，结合欧姆定律、电流的定义式求出通过电阻的电荷量；
根据能量守恒定律、焦耳定律求出电阻上的热量。
本题是电磁感应与电路相结合的一道综合题，分析清楚电路结构、分析清楚金属杆的运动过程是解题的前提。
【解答】
A.由右手定则可知，金属球向下运动过程中，流过金属杆的电流由流向，则通过的电流由流向，A正确；
B.金属杆第一次离开磁场时，金属球的速度为，
金属杆第一次离开磁场时感应电动势为，
解得，电路中的电流为，
两端电压为，B错误；
C. 由法拉第电磁感应定律得，
平均感应电流为，通过的电荷量为，解得，C正确；
D.对整个系统由能量守恒定律有：，
再根据焦耳定律电阻上产生的热量，故 D错误。
故选AC。
14.【答案】
【解析】B.拫据法拉第电磁感应定律，随着线圈进入，切割有效长度逐渐增大，根据闭合电路欧姆定律 ，电流随时间成正比，直到全部进入磁场为止，进入磁场后有效长度不变，有电流，B错误；
A.同理，边进入磁场过程中有效长度随时间均匀减小，电流减小，A正确；
C.两点电压为路端电压，即段分得电压，在进入磁场过程中 ，所以 ，为开口向下的二次函数，C错误；
D.直到全部进入磁场为止，此后感应电动势不变，段长度随时间均匀减小，所以电压随时间均匀减小，进入磁场过程中 为开口向上的二次涵数，D正确．
15.【答案】 左
【解析】解：线圈电路中的开关闭合，断开的瞬间，线圈的磁场变化，通过线圈的磁通量变化，在线圈中产生感应电流；
闭合开关瞬间，通过线圈的磁通量增加，发现电流计指针左偏，保持开关处于闭合状态，向右匀速滑动滑动变阻器的滑片，电阻变小，中的电流增大，磁场增强，通过线圈的磁通量增加，则电流计指针左偏。
故答案为：；左
根据磁通量的变化特点分析出对应的线圈的电流方向；
根据题目条件结合磁通量的变化趋势分析出电流计的指针方向。
本题主要考查了电磁感应现象的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合磁通量的变化分析出感应电流的方向。
16.【答案】 垂直于中性面 零 相同
【解析】根据图像可知，交变电流是由于和边切割磁感线产生， 时，产生的感应电流最大，感应电动势最大，回路磁通量为零，线圈处于垂直于中性面位置。
由图可知，交流电的周期为 ，则在 和 时，线框中感应电流的方向相同；
线圈转动的角速度为
电流表的读数为有效值，即
交流电的频率
一个周期内交流电的方向改变两次，在内电流方向改变次。
17.【答案】 ； ；
【解析】金属杆切割磁感线产生感应电动势
感应电流
金属杆所受安培力
当金属杆做匀速运动时有
所以金属杆做匀速运动时的速率
设整个过程中产生的总电热为，根据能量守恒得
将代入可得
根据能量分配关系可得金属杆上产生的电热为
根据电荷量的计算公式
所以金属杆穿过整个磁场过程中通过定值电阻的电荷量为 。
18.【答案】；；
【解析】根据题意，所有灯都正常工作的总功率为
用电器都正常工作时的总电流为
两个变压器之间输电线上的电流为
故输电线上损耗的电功率
升压变压器的输出功率为
而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率
降压变压器上的输入电压
输电线上的电压损失为
因此升压变压器的输出电压为
升压变压器的输入电压为
升压变压器的输入电流为
发电机的电动势
输电的效率
19.【答案】解：
物体的位移为，在段，恒力、重力及安培力对物体做功，
安培力的功等于电阻上产生的电热，由动能定理，且，
在段，由动能定理得，
解得；
杆在离开磁场前瞬间，沿轨道方向受重力分力、安培力和恒力作用，
，
解得；
当磁场按，规律变化时，由于静止在导轨上的初始位置，
所以感应电动势为，
安培力为，
由平衡条件得，
解得，
当，的方向沿斜面向下；
当，的方向先沿斜面向上，
当经过，的方向又将变为沿斜面向下。
【解析】杆在磁场中发生位移的过程中，恒力做的功等于杆增加的动能和回路产生的电能之和，根据功能关系列式，并结合图象信息求解；
分析杆在离开磁场前瞬间受力情况，求得安培力，由牛顿第二定律求解加速度；
当磁场按规律变化时，由平衡条件列式，再进行分析即可。
要能够把法拉第电磁感应定律与电路知识结合运用．电磁感应中动力学问题离不开受力分析和运动过程分析．关于电磁感应中能量问题我们要从功能关系角度出发研究。
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