2．回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑，如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號。回答非選擇題時，將答案寫在答題卡上，寫在本試卷上無效。
3．考試結束后，將本試卷和答題卡一并交回。
考試時間為75分鐘，滿分100分
一、單項選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。
1. 交流發(fā)電機的線圈勻速轉動時產(chǎn)生正弦式交變電流，其電動勢隨時間變化的圖像如圖所示，下列說法正確的是（ ）
A. t = 0時，穿過線圈的磁通量的變化率最大
B. t = 0.005 s時，線圈位于中性面
C. t = 0.005 s時，穿過線圈的磁通量為零
D. 發(fā)電機線圈轉動的角速度為50 rad/s
【答案】C
【解析】A．t = 0時，由題圖可知，此時感應電動勢為0，則穿過線圈的磁通量的變化率為0，故A錯誤；
BC．t = 0.005 s時，由題圖可知，此時感應電動勢最大，穿過線圈的磁通量的變化率最大，穿過線圈的磁通量為零，線圈位于與中性面垂直的位置，故B錯誤，C正確；
D．由題圖可知，周期為T = 0.02 s，發(fā)電機線圈轉動的角速度為
故D錯誤。
故選C。
2. 如圖所示，質量為、長為的直導體棒用兩絕緣細線懸掛于、，并處于豎直方向的勻強磁場中。當導體棒中通以如圖所示的電流，導體棒保持靜止時，懸線與豎直方向的夾角為，現(xiàn)通過改變磁感應強度的大小，使懸線與豎直方向的夾角從緩慢變?yōu)?。在這一過程中，磁感應強度大小變?yōu)樵瓉淼模? ）
A. 2倍B. 倍C. 倍D. 3倍
【答案】D
【解析】懸線與豎直方向夾角為時，則有
解得
夾角為時，同理可得
則有
故選D。
3. 如圖，一正方形金屬線圈用絕緣細繩懸掛于O點，線圈平面與勻強磁場垂直，且一半處在磁場中。某段時間內，磁感應強度的方向垂直線圈平面向里，大小隨時間均勻增大，繩子始終保持繃緊狀態(tài)。這段時間內，下列說法正確的是（ ）
A. 金屬線圈中電流方向為順時針B. 金屬線圈中電流大小逐漸增大
C. 金屬線圈受到的安培力大小逐漸增大D. 繩子受到的拉力大小逐漸增大
【答案】C
【解析】A．由于磁感應強度的方向垂直線圈平面向里，大小隨時間均勻增大，根據(jù)楞次定律可知，金屬線圈中電流方向為逆時針方向，故A錯誤；
B．由法拉第電磁感應定律有
由于磁感應強度的大小隨時間均勻增大，則感應電流大小不變，故B錯誤；
C．根據(jù)
感應電流I大小不變，L不變，B增大，可知金屬線圈受到安培力將增大，故C正確；
D．根據(jù)平衡條件可得
由于安培力F增大，則繩子受到拉力減小，故D錯誤。
故選C。
4. 真空中有一正三角形ABC，如圖所示，M、N分別為AB、AC的中點，在B、C兩點分別固定等量異種點電荷，其中B點固定負電荷，C點固定正電荷。則（ ）
A. M點和N點電場強度相同
B. 沿直線從A點到M點，電勢逐漸升高
C. 將電子沿直線從M點移動到A點，電場力一直做負功
D. 將電子沿直線從N點移動到A點，電子的電勢能逐漸增加
【答案】D
【解析】AB．等量異種電荷的電場分布圖如圖所示
由電場線分布圖可知，M點和N點電場強度大小相等，方向不相同。根據(jù)沿電場方向電勢降低，可知
沿直線從A點到M點，電勢降低故AB錯誤；
D．將電子沿直線從N點移動到A點，電勢降低
由公式
可知將電子沿直線從N點移動到A點，電勢能逐漸增加。故D正確；
C．同理，將電子沿直線從M點移動到A點，電勢升高，電勢能降低，電場力一直做正功。故C錯誤。
故選D。
5. 如圖所示，直線A為某電源的U ? I圖線，直線B和C分別為電阻R1和R2的U ? I圖線。將該電源分別與R1、R2組成閉合電路時，電源的輸出功率分別為P1、P2。則下列說法錯誤的是（ ）
A. 該電源的電動勢為6 VB. 該電源的內阻為1 Ω
C. R1和R2的比值為1∶4D. P1與P2的比值為1∶1
【答案】C
【解析】AB．根據(jù)U ? I圖像中直線A的縱軸截距為該電源的電動勢，則電源的電動勢為
直線A斜率的絕對值表示電源內阻，則電源的內阻為
故AB正確，不符合題意；
C．由直線B、C可知，定值電阻阻值分別為
則
故C錯誤，符合題意；
D．電源的U ? I圖像與定值電阻圖像的交點為電阻與電源組成閉合回路時，電路中的電流與路端電壓，故電源與R1組成閉合回路時，電源的輸出功率為
電源與R2組成閉合回路時，電源的輸出功率為
解得
故D正確，不符合題意。
6. 如圖所示，在直角坐標系中有、、、四點，點坐標為?？臻g中存在方向平行于坐標系所在平面的勻強電場，、、三點電勢分別為1.8V、5V、3.2V，將一電荷量為的點電荷從點沿移動到點，下列說法正確的是（ ）
A. 坐標原點的電勢為7V
B. 電場強度的大小為
C. 該點電荷在點的電勢能為
D. 該點電荷從點移動到點的過程中，電場力做功為
【答案】C
【解析】A．由于該電場是勻強電場，故沿著同一個方向相同距離電勢差相等，則有
解得
故A錯誤；
B．電場強度沿軸方向的分量大小為
沿軸方向的分量大小為
則該電場的電場強度的大小為
故B錯誤；
C．根據(jù)
解得
該點電荷在點的電勢能
故C正確；
D．該點電荷從點移動到點，電場力做功
故D錯誤。
故選C。
7. 如圖所示，電阻不計的兩光滑金屬導軌相距，放在水平絕緣桌面上，半徑為的圓弧軌道處在豎直平面內且與水平直導軌在最低點相切，水平直導軌處在磁感應強度大小為、方向豎直向下的勻強磁場中，末端與桌面邊緣平齊。兩金屬棒、垂直于兩導軌且與導軌接觸良好。棒質量為、電阻為，棒的質量為、電阻為。重力加速度為。開始時棒靜止在水平直導軌上，棒從圓弧頂端無初速度釋放，進入水平直導軌后與棒始終沒有接觸并一直向右運動，最后兩棒都離開導軌落到地面上。棒與棒落地點到桌面邊緣的水平距離之比為。則（ ）
A. 棒離開導軌時的速度大小為
B. 棒離開導軌時的速度大小為
C. 棒在水平導軌上的最大加速度大小為
D. 兩棒在導軌上運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱為
【答案】D
【解析】AB．設棒進入水平導軌時的速度為，根據(jù)棒從圓弧軌道滑下機械能守恒有
解得
離開導軌時，設棒的速度為，棒的速度為，棒與棒在水平導軌上運動動量守恒
兩棒離開導軌做平拋運動的時間相等，由平拋運動水平位移
可知
聯(lián)立解得
AB錯誤；
C．棒剛進入水平導軌時，棒受到的安培力最大，此時它的加速度最大，設此時回路中的感應電動勢為
棒受到的安培力
根據(jù)牛頓第二定律，棒的最大加速度
聯(lián)立解得
C錯誤；
D．根據(jù)能量守恒，兩棒在軌道上運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱
解得
D正確。
故選D。
二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有兩個或兩個以上選項符合題目要求。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. 目前困擾5G發(fā)展的大難題之一是供電，5G基站系統(tǒng)功耗大，信號覆蓋半徑小。如圖所示，電壓為100kV的主供電線路為某5G基站供電，基站用電器總功率為4kW，線路電阻為40Ω，線路損耗功率占總功率的20%（變壓器均視為理想變壓器），則（ ）
A. 輸電線路中的電流為5A
B. 輸電線路中的電流為2500A
C. 高壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為
D. 高壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為
【答案】AD
【解析】AB．由題意可知，總功率為
線路損耗功率為
根據(jù)
解得
故A正確；B錯誤；
CD．高壓變壓器副線圈兩端的電壓為
由
解得
故C錯誤；D正確。
9. 如圖所示，電表均為理想電表，電源內阻的大小為，兩燈泡的電阻均為。閉合開關，此時，兩燈泡正常發(fā)光，滑動變阻器的阻值為。將滑動變阻器滑片向下滑動，電壓表、示數(shù)變化量的絕對值分別為、，電流表A示數(shù)變化量的絕對值為，則（ ）
A. 電流表的示數(shù)增大，兩燈泡都變亮
B. 電壓表的示數(shù)減小，
C. 電源的效率增大，電源的總功率減小
D. 滑動變阻器的功率可能先變大后變小
【答案】BC
【解析】A．將滑片向下滑動，滑動變阻器阻值變大，電路中的總電阻變大，總電流減小，通過兩串聯(lián)燈泡的電流減小，兩燈泡逐漸變暗，A錯誤；
B．電壓表測量的是路端電壓，電壓表測量的是燈泡兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律可知
因為總電流減小，燈電阻不變，所以的示數(shù)減小，的示數(shù)增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知
則有
B正確；
C．電源的效率
由于外電阻增大，則電源的效率增大，電源的總功率
由于電流減小，則總功率減小，C正確；
D．由于開始時滑動變阻器的阻值等于兩燈泡和電源內阻之和，則滑動變阻器阻值變大時，其功率減小，D錯誤。
故選BC。
10. 科學技術是第一生產(chǎn)力，現(xiàn)代科技發(fā)展與物理學息息相關，下列關于磁場與現(xiàn)代科技的說法正確的是（ ）
A. 圖甲是磁流體發(fā)電機的結構示意圖，由圖可以判斷出A板是發(fā)電機的負極，若只增大磁感應強度，則電路中的電流增大
B. 圖乙是霍爾元件示意圖，若半導體中的載流子為正電荷，則穩(wěn)定時側的電勢高于側的電勢
C. 圖丙是電磁流量計的示意圖，在磁感應強度、管道直徑一定時，流量（單位時間內流過管道橫截面的液體體積）正比于、兩點間的電勢差
D. 圖丁是回旋加速器的示意圖，若只增大加速電壓，則可使粒子獲得的最大動能增大
【答案】AC
【解析】A．圖甲是磁流體發(fā)電機的結構示意圖，根據(jù)左手定則，可以判斷出A板是發(fā)電機的負極，穩(wěn)定時，等離子體所受洛倫茲力與電場力平衡
解得
可知，只增大磁感應強度，等離子體速度與極板間距不變，則電路中的電動勢增大，即電流增大，故A正確；
B．圖乙是霍爾元件的示意圖，若半導體中的載流子為正電荷，根據(jù)左手定則判斷，正電荷向側偏轉，則穩(wěn)定時一定有側電勢高于側電勢，故B錯誤；
C．圖丙是電磁流量計的示意圖，穩(wěn)定時，帶電液體受到的洛倫茲力與電場力平衡
解得
則有
在、一定時，流量正比于、兩點間的電勢差，故C正確；
D．圖丁是回旋加速器的示意圖，由洛倫茲力提供向心力有
解得
即粒子獲得的最大動能與磁場和D形盒的半徑有關，與加速電壓無關，故D錯誤。
故選AC。
三、非選擇題：本題共5小題，共54分。
11. 某同學用電流傳感器做“觀察電容器的充放電”實驗，按圖甲所示連接電路。
（1）將開關S與1端相連，穩(wěn)定后電容器的上極板帶______（選填“正”或“負”）電；把開關S擲向2端，通過電流傳感器的電流方向為______（選填“由A到B”或“由B到A”）。
（2）開關S擲向2后，電流傳感器采集到電流隨時間變化的圖像如圖乙所示。根據(jù)圖像可估算出電容器存儲的電荷量為______C（結果保留兩位有效數(shù)字）。
（3）在電容器放電實驗中，接不同的電阻，放電快慢不同。圖丙a、b兩條放電電流的圖像中，對應電阻較大的一條是______（選填“a”或“b”）。
【答案】（1）正 由B到A （2） （3）b
【解析】（1）[1]將開關S與1端相連，電容器的上極板與電源的正極連接，穩(wěn)定后電容器的上極板帶正電。
[2]把開關S擲向2端，電容器通過電阻放電，負電荷由A向B運動形成電流，所以通過電流傳感器的電流方向為由B到A。
（2）電容器儲存的電荷量
（3）當電阻越大，則電容器開始時的最大放電電流越小，放電用的時間越長，則電阻最大的對應于圖像b。
12. 某同學測一段粗細均勻的金屬絲ab的電阻率，選用的器材有：
電源（電動勢，內阻很?。?br>電流表（量程0~0.6A，內阻很?。?br>定值電阻（）
開關S、導線、金屬夾、多用電表、螺旋測微器
（1）用螺旋測微器測定金屬絲的直徑，如圖甲所示，直徑______mm。
（2）用多用電表“×10”檔粗測金屬絲的電阻，指針如圖乙中虛線所示，則應改用______（選填“×1”或“×100”）檔，重新歐姆調零后再次測量，指針如圖乙中實線所示，則測得金屬絲的電阻______。
（3）按圖丙連接實物。閉合開關S后，將金屬夾從金屬絲的左端a處逐漸向右滑動，依次記下金屬夾到右端b處的距離x和電流表的示數(shù)I。用測出的多組數(shù)據(jù)作出圖像，若圖像為直線，其斜率為k，不考慮溫度的變化，則金屬絲的電阻率______（用k、d、E、R及相關常數(shù)表示）。
（4）若考慮電流表內阻的影響，則金屬絲電阻率的測量值與實際值相比______（選填“偏大”“偏小”或“不變”）。
【答案】（1）0.397##0.398##0.399 （2）×1 10 （3） （4）偏小
【解析】（1）用螺旋測微器測定金屬絲的直徑，如圖甲所示，直徑
（2）[1][2]用多用表“10”擋測量金屬絲的電阻，指針如圖乙中虛線所示，可知待測電阻阻值較小，則應改用“1”擋，重新歐姆調零后，測量金屬絲ab兩端的電阻，指針如圖乙中實線所示，則金屬絲的電阻
（3）金屬絲對應的電阻為
由閉合電路歐姆定律，可得
聯(lián)立，可得
若圖像為直線，其斜率為k
則有
解得
（4）若考慮電流表內阻的影響，則在相同x時實際總電流偏小，的實際值偏大，圖像中直線的斜率偏大，金屬絲電阻率的測量值與實際值相比偏小。
13. 如圖所示是小型交流發(fā)電機的示意圖，線圈繞垂直于勻強磁場方向的水平軸OO'沿逆時針方向勻速轉動，角速度為ω，勻強磁場磁感應強度大小為B，線圈匝數(shù)為N，面積為S，總電阻為r，外接電阻為R，V為理想交流電壓表。在時刻，穿過線圈的磁通量為零。
（1）寫出發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢瞬時值表達式并求交流電壓表的示數(shù)；
（2）從時刻開始線圈轉過30°的過程中，求通過電阻R的電荷量；
（3）求電阻R上的熱功率。
【答案】（1）， （2） （3）
【解析】（1）交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢最大值
電動勢隨時間的變化關系式為
即
線圈中電流的有效值
交流電壓表顯示的是路端電壓有效值，故示數(shù)
解得
（2）從時刻開始線圈轉過30°的過程中，通過電阻R的電荷量
又
解得
（3）電阻R上的熱功率
解得
14. 如圖所示，足夠長的平行金屬導軌傾斜放置，導軌與水平面夾角，間距，在導軌之間接有阻值的定值電阻.質量、電阻的金屬桿由跨過光滑定滑輪的輕繩與質量的重物相連，磁感應強度大小為的勻強磁場與導軌平面垂直。開始時金屬桿置于導軌下端緊靠電阻處，將重物P和金屬桿由靜止釋放，金屬桿運動到點（圖中未畫出）過程中，通過電阻的電荷量，此時重物已經(jīng)開始勻速下降，運動過程中金屬桿始終與導軌垂直且接觸良好，導軌足夠長，一切摩擦不計，重力加速度取，求：
（1）重物P勻速下降速度；
（2）金屬桿從釋放到運動到點的過程中，定值電阻中產(chǎn)生的焦耳熱；
（3）若金屬桿到達點后，磁感應強度開始發(fā)生變化（此時為時刻），致使回路中電流為零。試寫出磁感應強度隨時間變化的關系式。
【答案】（1）2m/s （2）1.5J （3）
【解析】（1）重物勻速下降時，設金屬桿中電流為，金屬桿與重物組成的系統(tǒng)由平衡條件得
根據(jù)閉合電路歐姆定律有
根據(jù)法拉第電磁感應定律有
解得
（2）設金屬桿運動到點的過程中，運動時間為，平均電流為，向上運動位移為，則有
結合
聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得
設電路中產(chǎn)生的總熱量為，由能量守恒定律得
由串聯(lián)電路的規(guī)律可知，電阻中產(chǎn)生的熱量
聯(lián)立解得
（3）金屬桿中不產(chǎn)生感應電流，說明穿過回路的磁通量始終不變，則有
金屬桿向上做勻加速運動，對金屬桿與重物整體，根據(jù)牛頓第二定律有
解得
金屬桿運動的位移
則磁感應強度隨時間變化的關系為
15. 如圖所示的平行板電容器中，存在相互垂直的勻強磁場和勻強電場，磁場的磁感應強度大小為、方向垂直紙面向里，電場強度大小為為板間中線。緊靠平行板右側邊緣的坐標系的第一象限內，邊界與軸的夾角，邊界線的上方有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為，邊界線的下方有豎直向上的勻強電場，電場強度大小為。一帶電荷量為、質量為的正離子從點射入平行板間，沿中線做直線運動，穿出平行板后從軸上坐標為的點垂直軸射入磁場區(qū)，多次穿越邊界線。不計離子重力，求：
（1）離子在平行板間運動的速度大??；
（2）離子從經(jīng)過點到第二次穿越邊界線所用的時間；
（3）離子第四次穿越邊界線時的速度大小。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）離子沿著做勻速直線運動，則根據(jù)平衡條件有
解得
（2）離子進入磁場區(qū)域后在洛倫茲力的作用下做圓周運動，設其做圓周運動的半徑為，則根據(jù)洛倫茲力充當向心力有
可得
由于點的縱坐標
可知離子沿軸負方向第一次穿越，做出離子在磁場中運動的軌跡如圖所示。
離子在磁場中做圓周運動的周期
可知離子從點到第一次穿越所用的時間
解得
離子穿越后進入電場做勻減速直線運動直至速度減為零，然后反向加速，以第一次穿過的速度大小反向穿過，設離子在電場中運動的時間為，則根據(jù)速度時間關系可得
解得
則離子從經(jīng)過點到第二次穿越邊界線所用的時間
（3）離子第二次穿越后在磁場中做圓周運動，第三次穿越時速度大小仍為，方向沿軸正方向，進入電場后的運動，可分解為沿軸方向的勻速直線運動、沿軸方向的勻加速直線運動，其位移的偏轉角等于，則有
速度偏轉角
解得
則離子第四次穿過時的速度大小為
解得

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