1. 在阻值的定值電阻兩端接一交流電壓，電壓表達式為，則該電阻在電壓的一個周期內(nèi)產(chǎn)生的電熱為（ ）
A. 20JB. C. D. 40J
【答案】A
【解析】
【詳解】由電壓表達式可知，交流電壓有效值為
交流電的周期為
則該電阻在電壓的一個周期內(nèi)產(chǎn)生的電熱為
故選A。
2. 如圖，空間中存在平行于紙面向右的勻強磁場，磁感應強度大小為B，一根在b點被折成直角的金屬棒abc平行于紙面放置，ab = bc = L，ab邊垂直于磁場方向?，F(xiàn)該金屬棒以速度v垂直于紙面向里運動。則ac兩點間的電勢差Uac為（ ）
A. BLvB.
C. ?BLvD.
【答案】C
【解析】
【詳解】金屬棒以速度v垂直于紙面向里運動，ab邊垂直切割磁感線，ab邊為等效電源，根據(jù)右手定則可知，a端為等效電源的負極，bc邊沒有切割磁感線，則bc邊兩端點電勢相等，則有
故選C。
3. 如圖所示，一個鋁環(huán)套在鐵芯上，下方線圈接通電源后，內(nèi)部裝置可以在鐵芯處產(chǎn)生豎直向上的磁場By，在鋁環(huán)處產(chǎn)生沿徑向向外的磁場Br。兩個磁場大小可以通過裝置獨立調節(jié)?，F(xiàn)在想讓鋁環(huán)跳起來，可以采取下列哪種方法（ ）
A. 保持By不變，增大BrB. 保持Br不變，增大By
C. 保持By不變，減小BrD. 保持Br不變，減小By
【答案】B
【解析】
【詳解】AC．只改變沿徑向向外的磁場Br，并不會使鋁環(huán)的磁通量發(fā)生變化，鋁環(huán)不會產(chǎn)生感應電流，不能使鋁環(huán)跳起來，故AC錯誤；
BD．只改變豎直向上的磁場By，會使鋁環(huán)的磁通量發(fā)生變化，鋁環(huán)會產(chǎn)生感應電流，根據(jù)楞次定律可知，增大By，穿過鋁環(huán)的磁通量增加，鋁環(huán)有遠離線圈的趨勢，鋁環(huán)可能跳起來；減小By，穿過鋁環(huán)的磁通量減小，鋁環(huán)有靠近線圈的趨勢，鋁環(huán)不可能跳起來；故B正確，D錯誤。
故選B。
4. 邊長為L的正方形線單匝金屬框，右邊剛好位于勻強磁場左邊界，磁場區(qū)域寬度為2L，磁感應強度大小為B0。金屬框在外力作用下從圖示位置開始向右勻速穿過磁場區(qū)域，當金屬框剛好全部進入磁場區(qū)域時，磁感應強度開始隨時間均勻增加，使整個過程金屬框中的電流不變，則當金屬框右邊剛好到達磁場的右邊界時，勻強磁場的磁感應強度大小為（ ）
A. 4B0B. 3B0C. 2B0D.
【答案】C
【解析】
【詳解】設金屬框的運動速度為v，則金屬框從開始運動到完全進入磁場的過程產(chǎn)生的感應電流
當金屬框完全進入磁場后磁場隨時間變化關系為
則
感應電流
即
解得
則當金屬框右邊剛好到達磁場的右邊界時，勻強磁場的磁感應強度大小為
故選C。
5. 在如圖所示電路中，三個燈泡完全相同，電感的直流電阻和燈泡電阻相等。閉合開關S，電路穩(wěn)定后，將開關S斷開，下列對于S斷開后各元件說法中正確的是（ ）
A. 燈泡A1突然熄滅B. 燈泡A1先閃亮一下再逐漸熄滅
C. 燈泡A2逐漸熄滅D. 燈泡A3逐漸熄滅
【答案】C
【解析】
【詳解】電路穩(wěn)定時，因電感的直流電阻和燈泡電阻相等，可知通過L以及A2的電流等于通過A1電流的一半；S斷開后燈泡A3立即熄滅，由于線圈中產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流減小，此時L相當電源，在A2和A1中重新形成新的回路，則A1和A2都逐漸熄滅，因通過A1的電流小于A1原來的電流，可知燈泡A1不會閃亮一下。
故選C。
6. 如圖所示，水平虛線MN上方有垂直紙面向外的勻強磁場，下方有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小相等，直線PQ為磁場左側邊界，右側及上下范圍足夠大。一帶正電粒子從P點進入磁場，速度大小為v，方向垂直于PQ，第一次到達MN時速度方向與MN垂直。若要求該粒子仍從P點垂直于PQ出發(fā)但不從左側邊界離開磁場，不計粒子重力。則粒子速度的最小值為（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【詳解】設MP = d，粒子第一次到達MN時速度方向與MN垂直可知
其中
解得
若要求該粒子仍從P點垂直于PQ出發(fā)但不從左側邊界離開磁場，則粒子運動軌跡如圖
由幾何關系可知
則
可得
可得速度的最小值為
故選A。
7. 空間中存在方向互相垂直的勻強電場和勻強磁場，一個不計重力的帶電粒子以某一初速度在該空間中做勻速直線運動。某時刻，粒子運動至P點處，此時撤掉空間中的電場，經(jīng)過一段時間后，粒子的速度第一次與P點相反，此時恢復原來的電場，又經(jīng)過相同的時間后，粒子到達Q點處。則線段PQ與粒子的初速度方向夾角的正切值為（ ）
A. B. 1C. D.
【答案】D
【解析】
【詳解】設粒子帶電量為，初速度為，電場強度為，磁感強度為。初始時，受力平衡
解得
撤掉空間中的電場后，粒子在磁場作用下做勻速圓周運動，設半徑為，如圖所示
根據(jù)
解得
從撤掉空間中的電場，經(jīng)過一段時間后，粒子的速度第一次與P點相反，粒子運動半個圓周，運動時間為
由
聯(lián)立解得
再恢復原來的電場，粒子到達Q點處，此過程粒子受到洛倫茲力始終與速度方向垂直，粒子在電場力作用下做類平拋運動，又經(jīng)過相同的時間后，豎直方向位移為
水平方向位移為
則線段PQ與粒子的初速度方向夾角的正切值為
聯(lián)立解得
故選D。
二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的選項中，有多個選項符合要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。
8. 下列科技成果應用了電磁感應原理的是（ ）
A. 發(fā)電站通過變壓器實現(xiàn)變壓和電能的輸送
B. 回旋加速器使帶電粒子做回旋運動而加速
C. 真空冶煉爐外的線圈通入高頻交變電流，使爐內(nèi)的金屬熔化
D. 無線電臺利用LC電路形成振蕩電流，從而發(fā)射電磁波
【答案】ACD
【解析】
【詳解】A．發(fā)電站通過變壓器實現(xiàn)變壓和電能的輸送應用了電磁感應原理，故A正確；
B．回旋加速器使帶電粒子做回旋運動而加速，是利用帶電粒子在磁場中運動時受洛倫茲力而做圓周運動，在電場中運動時被電場加速的原理，沒有應用電磁感應原理，故B錯誤；
C．真空冶煉爐能在真空環(huán)境下，利用電磁感應原理，使爐內(nèi)的金屬產(chǎn)生渦流，根據(jù)電流的熱效應，會使金屬大量發(fā)熱而熔化，從而煉化金屬，故C正確；
D．無線電臺利用LC電路形成振蕩電流，變化的磁場和變化的電場之間相互轉化，應用了電磁感應原理，故D正確。
故選ACD。
9. 一臺發(fā)電機最大輸出功率為4000kW，電壓為4000V，經(jīng)變壓器升壓后向遠方輸電，輸電線路總電阻，到目的地經(jīng)變壓器降壓，負載為多個正常發(fā)光的燈泡、。若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機輸出功率的，變壓器和的耗損可忽略，發(fā)電機處于滿負荷工作狀態(tài)，則
A. 原、副線圈電流分別為和20A
B. 原、副線圈電壓分別為和220V
C. 和的變壓比分別為1：50和40：1
D. 有盞燈泡、正常發(fā)光
【答案】AB
【解析】
【詳解】A．由可得升壓變壓器輸入電流為
由
得升壓變壓器的輸出電流為
故A正確；
B．由
得
根據(jù)
得升壓變壓器的輸出電壓為

輸電線上的電壓損失為

降壓變壓器的輸入電壓
用戶得到的電壓即為降壓變壓器的輸出電壓

故B正確；
C．降壓變壓器的匝數(shù)比

故 C錯誤；
D．用戶得到的功率

可供燈泡正常發(fā)光的盞數(shù)
盞
故D錯誤。
故選AB。
【點睛】本題考查遠距離輸電中的能量損失及功率公式的應用，要注意功率公式中P=UI中的電壓U應為輸電電壓，不是發(fā)電機的輸出電壓．本題突破點是由輸電線上的損失功率，從而算出電線上的電流．
10. 如圖，兩平行光滑金屬長導軌固定在水平面上，間距為L0。導軌間有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B。相同材質的金屬棒a、b相隔一段距離垂直于導軌平行放置，質量分別為m，2m，長度均為L，a棒的電阻為R，導軌電阻可忽略。最初a棒可自由滑動，b棒被固定在導軌上。現(xiàn)給a棒一個水平向右的初速度va = v0，a棒向右減速滑動。當a棒速度減為0時，解除b棒的固定并同時給b棒一個向右的初速度vb，又經(jīng)足夠長時間后，a、b間距離不變且與最初相等，且上述過程中a、b沒有相碰。下列說法正確的是（ ）
A.
B. 整個過程中b棒中產(chǎn)生的電熱為
C. 整個過程中b棒中產(chǎn)生的電熱為
D. 整個過程中通過b棒橫截面的電荷量為0
【答案】ACD
【解析】
【詳解】材料相同的a和b質量分別為m、2m，長度均為L，a棒的電阻為R，根據(jù)m = ρSL可知，b的橫截面積為a的2倍，根據(jù)電阻定律可知，b的電阻為0.5R。
A．b棒被固定在導軌上，對a分析，取向右為正方向，根據(jù)動量定理可得
給b棒一個向右的初速度vb后，設二者達到的共同速度為v，取向右為正方向，對a根據(jù)動量定理可得
最后a、b間距離不變且與最初相等，則有
聯(lián)立解得
取向右為正方向，對b根據(jù)動量定理可得
解得
故A正確；
BC．第一個過程中b棒產(chǎn)生的電熱為
第二個過程中b棒產(chǎn)生的電熱為
解得
整個過程中b棒中產(chǎn)生的電熱為
解得
故B錯誤，C正確；
D．最后a、b間距離不變且與最初相等，磁通量變化為零，根據(jù)電荷量的計算公式可得
故D正確。
故選ACD
三、非選擇題：共54分?？忌鶕?jù)要求作答。
11. 某同學在物理實驗室找到一個熱敏電阻（圖中符號TC），想研究其電阻隨溫度變化關系。按照下圖連接了實驗器材，圖中為定值電阻，電壓表視為理想電壓表。
（1）為了使熱敏電阻兩端的電壓可從零開始調節(jié)，請在圖中添加一根導線改進該實驗_____。
（2）正確添加導線后，閉合開關，將滑動變阻器R的滑片調至適當位置，讀出并記錄兩電壓表，的示數(shù)，。則熱敏電阻的阻值可以表示為__________（用、、表示）
（3）該同學查閱相關資料，發(fā)現(xiàn)熱敏電阻分為正溫度系數(shù)電阻（阻值隨溫度升高而增大）和負溫度系數(shù)電阻（阻值隨溫度升高而減?。﹥煞N，同時了解溫度一定時流過熱敏電阻的電流大小也會影響電阻值。為了判斷該熱敏電阻的種類，用控溫箱升高熱敏電阻的溫度后，該同學應采取的實驗步驟及判斷方法是____________________。
【答案】（1） （2）
（3）調節(jié)滑動變阻器阻值，使電壓表示數(shù)與之前相同，若示數(shù)變大，則為正溫度系數(shù)電阻，反之則為負溫度系數(shù)電阻。
【解析】
【小問1詳解】
為了使熱敏電阻兩端的電壓可從零開始調節(jié)，滑動變阻器用分壓式接法，如圖所示
【小問2詳解】
由歐姆定律，通過熱敏電阻的電流大小為
熱敏電阻大小為
聯(lián)立解得
【小問3詳解】
調節(jié)滑動變阻器阻值，使電壓表示數(shù)與之前相同，若示數(shù)變大，則為正溫度系數(shù)電阻，反之則為負溫度系數(shù)電阻。
12. 某同學學習多用電表的原理和使用方法后，設計了一個有兩個擋位（，）的歐姆表，原理電路如圖：
使用的器材有：
直流電源（電動勢，內(nèi)阻可忽略）；
電阻箱R（量程）；
電流表A（量程，內(nèi)阻）；
滑動變阻器（最大阻值）；
紅黑表筆各一個，導線若干。
回答下列問題：
（1）按照多用電表的使用原則，表筆a應為__________（填“紅”或“黑”）表筆。
（2）使用歐姆表的檔測量電阻時，若發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉幅度__________（填“偏大”或“偏小”），則應換成檔。
（3）若滑動變阻器的滑片移動至M，N兩點處時剛好對應歐姆表的兩個擋位，則M處應為__________（填“”，或“”）檔。
（4）該同學想把該歐姆表的檔內(nèi)阻設計為，且電流表滿偏時對應的歐姆表刻度為0。則他應首先調節(jié)電阻箱的阻值為__________，然后將紅黑表筆短接，調節(jié)滑動變阻器的滑片，使__________，此時變阻器滑片左側的電阻值為__________。
【答案】（1）黑 （2）偏小
（3）×1 （4） ①. 75 ②. 電流表滿偏 ③. 50
【解析】
【小問1詳解】
按照多用電表的使用原則，黑表筆接內(nèi)部電源的高電勢端，故表筆a應為黑表筆。
【小問2詳解】
使用歐姆表的×1擋測量電阻時，若發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉幅度偏小，說明待測電阻較大，則應換成×10檔。
【小問3詳解】
若滑動變阻器的滑片移動至M，N兩點處時剛好對應歐姆表的兩個擋位，根據(jù)電流表的改裝原理可知，M處對應的電流量程大，則電阻量程較??；則M處應為×1擋。
【小問4詳解】
[1][2][3]該同學想把該歐姆表的×10擋內(nèi)阻設計為150Ω，且電流表滿偏時對應的歐姆表刻度為0，此時電路中的電流為
設變阻器滑片左側的電阻值為R1，根據(jù)電表改裝原理可知
解得
R1=50Ω
并聯(lián)總電阻為
電阻箱的阻值為
R2=R內(nèi)-R并
解得
R2=75Ω
13. 如圖所示，理想變壓器的原線圈左端接一有效值為的正弦式交流電源，定值電阻，副線圈接有阻值為的定值電阻和一個滑動變阻器R（最大阻值），現(xiàn)電路正常工作，兩塊理想交流電流表的示數(shù)為，的示數(shù)為。求：
（1）變壓器原副線圈的匝數(shù)比k；
（2）調節(jié)滑動變阻器，求副線圈負載的總電功率最大時滑動變阻器的阻值Rm（結果保留至小數(shù)點后兩位）。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小問1詳解】
副線圈兩端電壓為
原線圈兩端電壓為
變壓器原副線圈的匝數(shù)比
【小問2詳解】
副線圈負載總電功率等于原線圈的功率，則有
當
時，副線圈負載總電功率最大，此時流過副線圈的電流為
副線圈兩端的電壓為
根據(jù)閉合電路的歐姆定律
解得此時滑動變阻器的阻值為
14. 一種電磁分析儀的原理簡化圖如圖所示，在擋板MN左側的區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙平面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場，在擋板MN上有兩條寬度分別為2d和d的縫，兩縫近端的距離為2d。較窄的縫正對著一個板間距為d且足夠長的速度選擇器，C板電勢高于D板電勢，板間電壓恒定，但可調節(jié)。板間還有垂直紙面、磁感應強度大小也為B的勻強磁場（圖中未畫出）。在速度選擇器右側的直角三角形區(qū)域OPQ范圍內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，PQ邊與C板共線，，，過O點平行于PQ放置有一足夠長粒子接收屏，右圖是其局部放大圖。大量質量為m，帶電量絕對值為q的粒子（不計重力和相互間的作用）以不同的速度在紙平面內(nèi)從寬度為2d的縫垂直于邊界進入磁場，部分粒子能從較窄的縫射出且水平穿過速度選擇器。求：
（1）粒子的電性及速度選擇器中磁場的方向；
（2）調節(jié)CD板間電壓U，使PO邊任一點都有粒子到達，且速度盡量大。求U；
（3）接（2），到達P處的粒子經(jīng)右側磁場偏轉后擊中粒子接收屏上的S點（圖中未畫出），線段OS的長度恰好為粒子在右側磁場中運動的軌道半徑。求右側磁場中的磁感應強度。
【答案】（1）粒子帶負電，磁場方向垂直紙面向里
（2）
（3）或
【解析】
【小問1詳解】
粒子要從2d縫進入磁場，根據(jù)左手定則，可知粒子帶負電；在速度選擇器中，C板電勢高于D板電勢，粒子受到電場力方向豎直向上，則粒子要水平穿過速度選擇器，可知粒子受到的洛倫茲力方向豎直向下，根據(jù)左手定則判斷知磁場方向垂直紙面向里。
【小問2詳解】
依題意，從窄縫最上方射出的粒子，半徑在之間，從窄縫最下方射出的粒子，半徑在之間，所以要使PO邊任意一點都有粒子到達且速度盡量大，到達粒子的半徑應為
根據(jù)
且粒子水平穿過速度選擇器，有
聯(lián)立可得
【小問3詳解】
情況1：粒子的運動軌跡如圖1所示
設粒子在中的半徑為，由幾何關系得
求得
情況2：粒子運動軌跡如圖2所示
由幾何關系得，與全等，，，且
解得
根據(jù)
聯(lián)立求得
15. 如圖所示，水平地面上豎直放置一個邊長為，質量，總電阻為的正方形單匝導體框MNPQ，豎直面內(nèi)存在兩個矩形勻強磁場區(qū)域abcd和efgh，寬度均為3L且足夠高，磁感應強度大小均為，方向均垂直紙面向里，cd水平且在地面以下，gh水平且與地面相距L，bc與eh的水平距離為2L。導體框的MQ邊剛好和ad重合。對導體框施加一個水平向右的拉力，使導體框由靜止開始做加速度大小為的勻加速運動，直至導體框恰好離開磁場區(qū)域abcd，之后令其做勻速直線運動。已知重力加速度為，導體框平面始終與磁場垂直，導體框與地面的動摩擦因數(shù)為，。求：
（1）導體框的NP邊剛離開bc邊時，拉力的大小；
（2）導體框從開始運動到恰好離開磁場區(qū)域abcd的過程中，拉力沖量IF的大?。?br>（3）導體框從開始運動至NP邊到達fg邊的過程中與地面摩擦產(chǎn)生的熱量Q。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小問1詳解】
設導體框的NP邊剛離開bc邊時的速度為，根據(jù)牛頓第二定律可得
結合歐姆定律可得
由運動學公式可得
聯(lián)立解得
【小問2詳解】
設導體框從開始運動到恰好離開磁場區(qū)域abcd的過程所用時間為，末速度為，由動量定理可得
根據(jù)運動學公式可得
由歐姆定律可得
聯(lián)立解得
【小問3詳解】
導體框從開始運動到進入磁場efgh區(qū)域之前，豎直方向上所受安培力的合力為0，所以地面對導體框的支持力等于重力，導體框與地面的摩擦產(chǎn)生的熱量
當NP邊開始勻速進入磁場efgh區(qū)域時，設此時刻后導體框位移的大小為x，此過程產(chǎn)生的電流大小為
當時，導體框豎直方向受力平衡，地面對導體框的支持力為
當時，回路無感應電流不受安培力的作用。地面對導體框的摩擦力為
當時
當時
故階段導體框與地面摩擦產(chǎn)生熱量
導體框從開始運動至NP邊到達fg邊的過程中與地面摩擦產(chǎn)生的熱量

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