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2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题B卷
检测范围：选择性必修二
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
一、选择题：本题共10小题，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1~8小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~10小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的或不选的得0分。
1.行车安全越来越来越被人们所重视，现在许多车企都在汽车上配置有主动刹车系统。该系统主要分为控制模块、测距模块和制动模块，利用微波雷达、图像识别技术和红外摄像头，可以将道路的图像和路况实时传递给控制模块，在紧急情况下，由车载微处理器发出控制命令，自动采取制动措施，保证车辆安全。微波的波长范围在，下列说法正确的是( )
A. 产生微波的振荡电路中，要想增大震荡周期，可以增大电容器的电容
B. 微波只能在空气中传播而不能在真空中传播
C. 微波遇到障碍物时，只能发生衍射现象而不能发生反射现象
D. 微波的波长小于射线的波长
2.自行车速度计的工作原理主要依靠的就是安装在前轮上的一块磁铁，当磁铁运动到霍尔传感器附近时，就产生了霍尔电压，霍尔电压通过导线传入一个小型放大器中，放大器就能检测到霍尔电压，这样便可测出在某段时间内的脉冲数。当自行车以某个速度匀速直线行驶时，检测到单位时间内的脉冲数为，已知磁铁和霍尔传感器到前轮轮轴的距离均为，前轮的半径为，脉冲的宽度为，峰值为，下列说法正确的是
A. 车速越快，脉冲的峰值越大 B. 车速越快，脉冲的宽度越大
C. 车速为 D. 车速为
3. 9.一边长为的正三角形金属框静置于光滑绝缘水平面上，宽度为的有界匀强磁场位于正三角形右侧，磁场边界平行于，如图所示。现用外力沿的中垂线方向匀速拉动线框并穿过磁场区域。从顶点进入磁场开始计时，规定感应电流沿为正方向，则金属框经过磁场的过程中，感应电流随时间变化的图像是
A. B.
C. D.
4.如图所示，在等腰三角形内充满垂直纸面的匀强磁场图中未画出，边长度为，一群质量均为、电荷量均为、速度大小均为的带正电粒子垂直边射入磁场，已知从边垂直射出的粒子在磁场中运动的时间为，而在边射出的粒子，在磁场中运动最长的时间为不计粒子重力和粒子间相互作用下列判断正确的是
( )
A. 粒子可以从边射出
B. 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为
C. 粒子从和边出射的范围其长度之比为
D. 粒子进入磁场速度大小为
5.如图甲所示为电流天平，此装置可以测定螺线管中的磁感应强度。它的横臂图乙能绕转轴自由转动，轴的两侧臂长度相等。沿着横臂的边缘固定着匝矩形绝缘导线圈，导线圈最右端的长度为。先调整天平处于平衡，把矩形导线框右端放入待测的磁场中如图丙所示，给矩形导线圈和螺线管分别通以大小为和的电流。段导线圈由于受到安培力作用而使天平右臂向下倾斜，在天平的另一端可以加适当的砝码，使天平恢复平衡。设当地重力加速度为。则下列说法正确的是( )
A. 若在电流天平的左端加的砝码质量为，则长螺线管内部的磁感应强度
B. 左端加适当的砝码使天平恢复平衡时，则在螺线管内部与螺线管轴线平行的一条通电导线所受安培力不为
C. 若螺线管内磁感应强度调整和的大小，当时电流天平始终平衡
D. 若矩形导线圈和螺线管分别通电电流大小仍为和，同时改变电流方向，要使天平恢复平衡，则左端加的砝码质量为原来平衡时所加砝码质量的倍
6.图甲为手机无线充电，其充电原理如图乙。充电底座接交流电源，对充电底座供电。若在某段时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度大小逐渐增大。下列说法正确的是( )
A. 受电线圈的工作原理是“电流的磁效应” B. 送电线圈内的电流大小在逐渐减小
C. 受电线圈中感应电流方向由 D. 受电线圈有扩张趋势
7.如图所示，质量为、边长为的正方形线框，在竖直平面内从有水平边界的匀强磁场上方高处由静止自由下落。线框电阻为，磁场宽度为，磁感应强度为，线框竖直下落过程中，边始终与磁场边界平行。已知边进入磁场时和边穿出磁场时的速度相等，此过程中
A. 线框的最大速度为
B. 线框中产生的电热为
C. 线框中通过的电荷量为
D. 边离开磁场的瞬间克服安培力做功的功率为
8.某农用机械集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机，现在用一台柴油发电机通过升压变压器和降压变压器给灾民临时安置点远距离供电，如图所示，输电导线的电阻为，升压变压器副线圈匝数可调节，变压器均视作理想变压器，当向上移动时，下列说法不正确的是
( )
A. 电压表读数变大 B. 电流表读数变大
C. 电流表读数变小 D. 输电线损失的功率变大
9.如图，有上下放置的两个宽度均为的水平金属导轨，左端连接阻值均为的电阻、，右端与竖直放置的两个相同的半圆形金属轨道连接在一起，半圆形轨道半径为。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为。初始时金属棒放置在上面的水平导轨上，金属棒的长刚好为，质量，电阻不计。某时刻金属棒获得了水平向右的速度，之后恰好水平抛出。已知金属棒与导轨接触良好，重力加速度，不计所有摩擦和导轨的电阻，则下列正确的是( )
A. 金属棒抛出时的速率为
B. 整个过程中，流过电阻的电荷量为
C. 整个过程中，电阻上产生的焦耳热为
D. 最初金属棒距离水平导轨右端
10.某同学研究远距离输电的电路如图所示，、端接入电压为的交流电源，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，且。已知，三个电阻消耗的功率相同，电表均为理想交流电表，则( )
A. 升压变压器的匝数比为 B. 电压表的示数小于
C. 若短路，电流表示数将变大 D. 若断路，电压表示数将减小
二、实验题（本题共2小题，共16分。）
11.半导体型呼气酒精测试仪采用氧化锡半导体作为传感器。如图甲所示是该测试仪的原理图。图中为定值电阻，酒精气体传感器的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小。
驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，电压表的读数越________填“大”或“小”。
如图乙所示为酒精气体传感器的电阻值随酒精气体浓度变化的关系曲线。则酒精气体浓度为时的阻值为________。若某司机呼气酒精浓度为，此时此时的阻值为________。
现有一个电源，电动势为，内阻为；电压表量程为，内阻很大；定值电阻的阻值为；导线若干。按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓度为的刻度线应刻在电压刻度线为________处；酒精气体浓度为应刻在电压刻度线为________处。
12.某同学想通过实验探究一个热敏电阻的阻值常温下大约随温度变化规律并设计一个简易“控温箱”。把热敏电阻放在控温箱内，测出热敏电阻在不同温度下的阻值。现有以下器材：
A.电源电动势，内阻不计；
B.电流表：量程，内阻；
C.电压表：量程，内阻约为；
D.电压表：量程，内阻约为；
E.滑动变阻器：最大阻值；
F.滑动变阻器：最大阻值为；
G.开关、导线若干
为了测定热敏电阻阻值，该同学设计了以下四种测量的实验电路图，其中最合理的是______；
A. B. C. D.
所选实验电路图中的电压表应选择______，滑动变阻器应选择______。填写器材前的序号
该同学在某次实验测量中，电流表读数为，电压表指针位置如下图所示，电压表的读数为______，热敏电阻阻值______阻值计算结果保留整数；
该同学根据热敏电阻的温度特性如图，设计了一个恒温箱，其电路如图。当继电器中电流时继电器会吸引衔铁向下断开加热电路。已知，继电器和电源内阻不计，则电阻箱______。结果保留整数
三、计算题（本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13.如图所示，荧光屏与轴垂直放置，与轴相交于点，点的横坐标，在第一象限轴和之间有沿轴负方向的匀强电场，电场强度，在第二象限有半径的圆形磁场，磁感应强度，方向垂直平面向外．磁场的边界和轴相切于点．在点有一个粒子源，可以向轴上方范围内的各个方向发射比荷为的带正电的粒子，已知粒子的发射速率不考虑粒子的重力、粒子间的相互作用．求：
带电粒子在磁场中运动的轨迹半径；
粒子从轴正半轴上射入电场的纵坐标范围；
带电粒子打到荧光屏上的位置与点间的最远距离．
14.如图所示为交流发电机示意图，匝数为的矩形线圈，边长分别为和，内阻为，在磁感应强度的匀强磁场中绕轴 以的角速度匀速转动，开始转动时线圈平面与磁场方向平行，线圈通过滑环和电刷与外部的电阻相接。开关合上后：
写出线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式；
求电压表和电流表示数；
求电阻上所消耗的电功率；求从计时开始，线圈转过的过程中，通过外电阻的电荷量。
15.如图所示，两对电阻不计、间距为的光滑平行金属导轨，转角处用一小段光滑绝缘的弧形材料平滑连接。倾斜导轨与水平地面的夹角，上端连接电阻，磁感应强度大小的匀强磁场Ⅰ垂直于整个倾斜导轨向上。水平导轨上静置着形导线框，边和边均紧密贴合导轨，右侧和之间有宽为、竖直向上的匀强磁场Ⅱ，磁感应强度大小未知，末端连接电阻。质量为、电阻为、长也为的导体棒垂直于倾斜导轨由静止释放，在到达底端前已开始匀速运动，后进入水平导轨与线框发生碰撞，立即连成闭合线框，然后再进入匀强磁场Ⅱ。已知形线框的三条边与导体棒完全相同，重力加速度为，导体棒和线框在运动中均与导轨接触良好。
求棒在倾斜导轨上所受重力的最大功率；
若闭合线框在完全进入磁场Ⅱ之前速度减为零，求电阻上产生的热量；
若闭合线框刚好运动到磁场Ⅱ的右边界线处时速度减为零，求磁场Ⅱ的磁感应强度大小。
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2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题B卷
检测范围：选择性必修二
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
一、选择题：本题共10小题，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1~8小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~10小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的或不选的得0分。
1.行车安全越来越来越被人们所重视，现在许多车企都在汽车上配置有主动刹车系统。该系统主要分为控制模块、测距模块和制动模块，利用微波雷达、图像识别技术和红外摄像头，可以将道路的图像和路况实时传递给控制模块，在紧急情况下，由车载微处理器发出控制命令，自动采取制动措施，保证车辆安全。微波的波长范围在，下列说法正确的是( )
A. 产生微波的振荡电路中，要想增大震荡周期，可以增大电容器的电容
B. 微波只能在空气中传播而不能在真空中传播
C. 微波遇到障碍物时，只能发生衍射现象而不能发生反射现象
D. 微波的波长小于射线的波长
【答案】A
【解析】【分析】
本题考查了振荡电路、电磁波的传播、电磁波谱等知识点，振荡电路的周期为，电磁波的传播不需要介质。电磁波可以发生反射、折射、衍射、干涉现象。要掌握电磁波谱中波长、频率的关系。
【解答】
A.产生微波的振荡电路中，根据可知，要想增大振荡周期，可以增大电容器的电容，项正确
B.微波的传播可以不需要传播介质，它既可以在空气中传播，也可以在真空中传播，项错误
C.微波遇到障碍物时，既可以发生衍射现象也可以发生反射现象，雷达就是利用微波遇到障碍物时能发生反射现象这一性质工作的，项错误
D.根据电磁波谱可知，微波的波长大于射线的波长，项错误。
2.自行车速度计的工作原理主要依靠的就是安装在前轮上的一块磁铁，当磁铁运动到霍尔传感器附近时，就产生了霍尔电压，霍尔电压通过导线传入一个小型放大器中，放大器就能检测到霍尔电压，这样便可测出在某段时间内的脉冲数。当自行车以某个速度匀速直线行驶时，检测到单位时间内的脉冲数为，已知磁铁和霍尔传感器到前轮轮轴的距离均为，前轮的半径为，脉冲的宽度为，峰值为，下列说法正确的是
A. 车速越快，脉冲的峰值越大 B. 车速越快，脉冲的宽度越大
C. 车速为 D. 车速为
【答案】C
【解析】【分析】
所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体时，产生横向电势差的物理现象。霍尔效应在新课标教材中作为课题研究材料，解答此题所需的知识都是考生应该掌握的。对于开放性物理试题，要有较强的阅读能力和获取信息能力。
抓住电子所受的电场力和洛伦兹力平衡得出霍尔电压的表达式，从而进行分析脉冲的峰值与速度的关系。依据单位时间内的脉冲数，即可知转动周期，再结合角速度与周期，与线速度与角速度关系，即可求解车速。
【解答】
A.根据得，，由电流的微观定义式：，是单位体积内的电子数，是单个导电粒子所带的电量，是导体的横截面积，是导电粒子运动的速度。联立解得：，由此式可知霍尔电压与车速无关，故A错误；
B.磁铁经过传感器一次出现一个脉冲，车速越大，脉冲宽度越小，故B错误；
根据单位时间内的脉冲数，可求得车轮转动周期，从而求得车轮的角速度，最后由线速度公式，结合车轮半径，即可求解车轮的速度大小故C正确，D错误。
故选C。
3. 9.一边长为的正三角形金属框静置于光滑绝缘水平面上，宽度为的有界匀强磁场位于正三角形右侧，磁场边界平行于，如图所示。现用外力沿的中垂线方向匀速拉动线框并穿过磁场区域。从顶点进入磁场开始计时，规定感应电流沿为正方向，则金属框经过磁场的过程中，感应电流随时间变化的图像是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】【分析】
先根据楞次定律判断各个过程中的感应电流方向，根据有效切割速度确定感应电动势的变化情况，由欧姆定律分析感应电流大小的变化情况，再综合得出正确的图象。
本题是电磁感应中图象问题，先要注意先由楞次定律判断感应电流方向，再根据法拉第定律、欧姆定律判断感应电流大小的变化。
【解答】
在内，顶点通过磁场，由楞次定津判断可知感应电流沿方向，为正方向；线框有效切割长度均匀增大，感应电动势均匀增大，感应电流均匀增大；
在内，即顶点出磁场到边进磁场之前，线框切割磁感线的有效长度不变，感应电动势不变，感应电流不变，感应电流沿，为正方向；
在内，边进入磁场到从右边界出磁场，线框切割磁感线的有效长度均匀增加，感应电动势均匀增大，感应电流均匀增大，感应电流沿，为负方向，故ACD错误，B正确。
4.如图所示，在等腰三角形内充满垂直纸面的匀强磁场图中未画出，边长度为，一群质量均为、电荷量均为、速度大小均为的带正电粒子垂直边射入磁场，已知从边垂直射出的粒子在磁场中运动的时间为，而在边射出的粒子，在磁场中运动最长的时间为不计粒子重力和粒子间相互作用下列判断正确的是
( )
A. 粒子可以从边射出
B. 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为
C. 粒子从和边出射的范围其长度之比为
D. 粒子进入磁场速度大小为
【答案】D
【解析】【分析】
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，垂直边射出的粒子在磁场中运动的时间是周期，由此求得周期；画出运动时间最长的粒子在磁场中的运动轨迹，由几何知识求解。
【解答】
B.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，垂直边射出的粒子在磁场中运动的时间是，即，得周期，故B错误；
设运动时间最长的粒子在磁场中的运动轨迹所对的圆心角为，则有，得，
画出该粒子的运动轨迹如图所示，
设轨道半径为，由几何知识得：，
可得，
则射出点距，故粒子在边出射的范围为，
轨迹与切点距离点的距离为，故粒子从和边出射的范围其长度之比为，根据图像可知，粒子不可以从边射出，故AC错误；
D.根据，解得，故D正确。
故选D。
5.如图甲所示为电流天平，此装置可以测定螺线管中的磁感应强度。它的横臂图乙能绕转轴自由转动，轴的两侧臂长度相等。沿着横臂的边缘固定着匝矩形绝缘导线圈，导线圈最右端的长度为。先调整天平处于平衡，把矩形导线框右端放入待测的磁场中如图丙所示，给矩形导线圈和螺线管分别通以大小为和的电流。段导线圈由于受到安培力作用而使天平右臂向下倾斜，在天平的另一端可以加适当的砝码，使天平恢复平衡。设当地重力加速度为。则下列说法正确的是( )
A. 若在电流天平的左端加的砝码质量为，则长螺线管内部的磁感应强度
B. 左端加适当的砝码使天平恢复平衡时，则在螺线管内部与螺线管轴线平行的一条通电导线所受安培力不为
C. 若螺线管内磁感应强度调整和的大小，当时电流天平始终平衡
D. 若矩形导线圈和螺线管分别通电电流大小仍为和，同时改变电流方向，要使天平恢复平衡，则左端加的砝码质量为原来平衡时所加砝码质量的倍
【答案】C
【解析】【分析】
本题可根据安培定则、左手定则和平衡条件，分析磁感应强度和电流大小。
本题考查的是学生应用知识分析实际问题的能力，难度一般。
【解答】
A.根据右手螺线管定则可以判断出螺线管内磁场从螺线管左侧指向右侧，且平行于螺线管轴线，段导线圈由于受到安培力作用而使天平右臂向下倾斜，则左手定则可判断出电流方向为，当电流天平两端平衡时，由于力臂相等，两端受力相等，则有
解得长螺线管内部的磁感应强度为，故A错误；
B.螺线管内部的磁场方向平行于螺线管，对同样平行于螺线管轴线的导线没有力的作用，故B错误；
C.若螺线管内磁感应强度为要使电流天平平衡有
解得：，故C正确；
D.若矩形导线圈和螺线管分别通电电流大小仍为和，同时改变电流方向，则安培力的大小和方向均没有发生变化，所以要使天平恢复平衡则左端砝码的质量应保持不变，故D错误。
故选：。
6.图甲为手机无线充电，其充电原理如图乙。充电底座接交流电源，对充电底座供电。若在某段时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度大小逐渐增大。下列说法正确的是( )
A. 受电线圈的工作原理是“电流的磁效应” B. 送电线圈内的电流大小在逐渐减小
C. 受电线圈中感应电流方向由 D. 受电线圈有扩张趋势
【答案】C
【解析】【分析】
楞次定律表述为感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”。宏观上可表现为“来拒去留”、“增缩减扩”。
要明确手机无线充电的工作原理是电磁感应。
【解答】A、受电线圈的工作原理是“电磁感应”，故A错误；
B、这段时间内，受电线圈中的磁感应强度大小逐渐增大，则送电线圈内的电流大小在逐渐增大，故B错误；
C、磁场垂直于受电线圈平面向上增大，根据楞次定律可知受电线圈中感应电流的磁场向下，根据安培定则可知受电线圈中感应电流方向由，故C正确；
D、根据楞次定律的“增缩减扩”可知受电线圈有收缩趋势，故D错误。
故选C。
7.如图所示，质量为、边长为的正方形线框，在竖直平面内从有水平边界的匀强磁场上方高处由静止自由下落。线框电阻为，磁场宽度为，磁感应强度为，线框竖直下落过程中，边始终与磁场边界平行。已知边进入磁场时和边穿出磁场时的速度相等，此过程中
A. 线框的最大速度为
B. 线框中产生的电热为
C. 线框中通过的电荷量为
D. 边离开磁场的瞬间克服安培力做功的功率为
【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了电磁感应中的功能问题、动力学问题；
分析清楚线框的运动过程是正确解题的前提与关键，注意明确进入和离开时的速度相等，从而明确运动过程，同时还要注意明确功能关系的正确应用。
【解答】
A.由于进入和离开时的速度相等，而线框边长小于磁场区域，而线框完全进入磁场后加速，故线框一定在磁场中先做减速运动，故速度一定大于匀速运动时的速度，匀速运动时：，，故最大速度大于，故A错误；
B.根据功能关系可知，减小的重力势能全部转化电热，故在边进入磁场到边穿出磁场过程中，产生的电热为，故B错误；
C.线框进入磁场过程产生的感应电动势，则线框中的感应电流，则电荷量，线框的边进入磁场过程和边离开磁场过程相同，所以线框通过的总电荷量，故C错误
D.边进入磁场时的速度，设线框正好完全进入磁场时的速度为，刚要离开时的速度，线框速度由变化到过程，线框在磁场中做加速度为的匀加速运动，根据运动学公式，得到线框进入和离开磁场的运动完全相同，即线框边离开磁场的瞬时速度，此时安培力，瞬时功率，联立解得：，故D正确；
故选：。
8.某农用机械集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机，现在用一台柴油发电机通过升压变压器和降压变压器给灾民临时安置点远距离供电，如图所示，输电导线的电阻为，升压变压器副线圈匝数可调节，变压器均视作理想变压器，当向上移动时，下列说法不正确的是
( )
A. 电压表读数变大 B. 电流表读数变大
C. 电流表读数变小 D. 输电线损失的功率变大
【答案】C
【解析】【分析】
本题主要是考查了变压器的知识；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
根据变压器原理分析上移时电压的变化，根据电功率的计算公式分析电流的变化、损失电功率的变化。
【解答】
A、由可知，当向上运动时，升压变压器的原线圈匝数不变，副线圈匝数变大，输电电压升高，降压变压器的输入电压和输出电压均变大，电压表示数变大，故A正确，不符合题意；
、的电压变大，电流变大，所以输电线路的电流变大，即电流表的示数变大，故B正确，C错误；
D、变大时、输电线损失的电功率变大，故D正确，不符合题意。
故选C。
9.如图，有上下放置的两个宽度均为的水平金属导轨，左端连接阻值均为的电阻、，右端与竖直放置的两个相同的半圆形金属轨道连接在一起，半圆形轨道半径为。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为。初始时金属棒放置在上面的水平导轨上，金属棒的长刚好为，质量，电阻不计。某时刻金属棒获得了水平向右的速度，之后恰好水平抛出。已知金属棒与导轨接触良好，重力加速度，不计所有摩擦和导轨的电阻，则下列正确的是
( )
A. 金属棒抛出时的速率为
B. 整个过程中，流过电阻的电荷量为
C. 整个过程中，电阻上产生的焦耳热为
D. 最初金属棒距离水平导轨右端
【答案】ABC
【解析】【分析】
由于导体棒恰好水平抛出，由牛顿第二定律解得其抛出的速度大小；对棒运动过程列动量定理方程，解得流过电阻的电荷量，又由动能定理解得消耗的电能，再由电路的串并联解得电阻上产生的焦耳热
导体棒切割磁感线产生感应电动势，两电阻并联
本题主要考查电磁感应现象的综合应用，知道应用动量定理解得电荷量、应用动能定理解得消耗的电能是解题的关键，难度一般。
【解答】
A.由题意可知金属棒恰好水平抛出，故由牛顿第二定理可得：，解得金属棒抛出时的速率为：，故A正确；
B.在该过程中，由动量定理可得：，解得电路通过的电荷总量为：，两电阻相等，故由电路的串并联关系可得整个过程中，流过电阻的电荷量为：，B正确；
C.在该过程中，由动能定理可得整个电路消耗的电能为：，由于两电阻相等，故电阻上产生的焦耳热为，C正确；
D.由，得，D错误。
故选ABC。
10.某同学研究远距离输电的电路如图所示，、端接入电压为的交流电源，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，且。已知，三个电阻消耗的功率相同，电表均为理想交流电表，则( )
A. 升压变压器的匝数比为 B. 电压表的示数小于
C. 若短路，电流表示数将变大 D. 若断路，电压表示数将减小
【答案】BC
【解析】【分析】
根据，三个电阻消耗的功率相同，设通过每个电阻的电流为，电压为，即可表示变压器的电压和电流的关系，从而知匝数比。
再根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，电压取决于原线圈，电流和功率取决于副线圈，分析动态变化。
掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题。
【解答】
A.令，三个电阻消耗的功率相同，则有
，
解得。
根据变压器原副线圈匝数比与电流之间的关系可得
由题意可得升压变压器的匝数比为，A错误。
B.根据变压器的工作原理
，
又因为
，
故有
解得，电压表的示数即，可知电压表的示数小于，B正确。
C.若短路，则。
降压变压器的原线圈电压变大，副线圈的电压也将升高，从而使得降压变压器的电流增大，由电流与变压器匝数的关系可知，当降压变压器副线圈中的电流增加时，升压变压器原线圈的电流也增加，即短路，电流表示数将变大，C正确。
D.若断路，此时电压表的示数为
解得。
可知。
由此可以判定，断路，电压表示数将变大，D错误。
故选BC。
二、实验题（本题共2小题，共16分。）
11.半导体型呼气酒精测试仪采用氧化锡半导体作为传感器。如图甲所示是该测试仪的原理图。图中为定值电阻，酒精气体传感器的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小。
驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，电压表的读数越________填“大”或“小”。
如图乙所示为酒精气体传感器的电阻值随酒精气体浓度变化的关系曲线。则酒精气体浓度为时的阻值为________。若某司机呼气酒精浓度为，此时此时的阻值为________。
现有一个电源，电动势为，内阻为；电压表量程为，内阻很大；定值电阻的阻值为；导线若干。按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓度为的刻度线应刻在电压刻度线为________处；酒精气体浓度为应刻在电压刻度线为________处。
【答案】大；
；均可
；
【解析】【分析】
根据闭合电路欧姆定律，判断驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，电压表的读数的变化；
根据“电阻值气体酒精浓度”的关系曲线，求出此时的阻值；
根据闭合电路欧姆定律求出酒精气体浓度为的刻度线应刻在电压刻度线和精气体浓度为应刻在电压刻度线的位置。
本题考查传感器的应用，关键在于理解实验的原理。
【解答】
酒精气体浓度越大，的阻值越小。根据闭合电路欧姆定律，当减小时，电路总电流增大，故电压表的读数变大。
根据“电阻值气体酒精浓度”的关系曲线。读出呼气酒精浓度为时的阻值为。呼气酒精浓度为时，的阻值为。
酒精气体浓度为时，，；酒精气体浓度为时，，，。
故答案为：
大；
；均可
；
12.某同学想通过实验探究一个热敏电阻的阻值常温下大约随温度变化规律并设计一个简易“控温箱”。把热敏电阻放在控温箱内，测出热敏电阻在不同温度下的阻值。现有以下器材：
A.电源电动势，内阻不计；
B.电流表：量程，内阻；
C.电压表：量程，内阻约为；
D.电压表：量程，内阻约为；
E.滑动变阻器：最大阻值；
F.滑动变阻器：最大阻值为；
G.开关、导线若干
为了测定热敏电阻阻值，该同学设计了以下四种测量的实验电路图，其中最合理的是______；
A. B. C. D.
所选实验电路图中的电压表应选择______，滑动变阻器应选择______。填写器材前的序号
该同学在某次实验测量中，电流表读数为，电压表指针位置如下图所示，电压表的读数为______，热敏电阻阻值______阻值计算结果保留整数；
该同学根据热敏电阻的温度特性如图，设计了一个恒温箱，其电路如图。当继电器中电流时继电器会吸引衔铁向下断开加热电路。已知，继电器和电源内阻不计，则电阻箱______。结果保留整数
【答案】
；
；
【解析】【分析】
本题考查电学实验。解题的关键是要能根据实验目的，理清实验原理，设计好实验电路进行探究性实验，得出结论。
【解答】
由于电流表内阻已知，所以采用电流表内接法；滑动变阻器阻值太大，不方便精细调节，只能选滑动变阻器，最大阻值只有，不能采用限流法，只能采用分压法。故B正确，ACD错误。
故选B。
电源电动势为，电压表，量程，量程太大，指针偏角小，测量误差大，所以需要选电压表，量程，即所选实验电路图中的电压表应选择；滑动变阻器阻值太大，不方便精细调节，只能选滑动变阻器，最大阻值只有，不能采用限流法，适合采用分压法，所以应选择滑动变阻器，即滑动变阻器应选择。
电压表量程为，电压表指针位置图所示，电压表的读数为。
电压表的读数为，电流表读数为，即，所以热敏电阻和电流表总阻值为，热敏电阻的阻值为；
根据热敏电阻的温度特性图时，热敏电阻的阻值为，当继电器中电流时继电器会吸引衔铁向下断开加热电路，即时热敏电阻的阻值为，电流刚好，已知，继电器和电源内阻不计，电阻箱为，根据闭合电路欧定律，解得。
三、计算题（本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13.如图所示，荧光屏与轴垂直放置，与轴相交于点，点的横坐标，在第一象限轴和之间有沿轴负方向的匀强电场，电场强度，在第二象限有半径的圆形磁场，磁感应强度，方向垂直平面向外．磁场的边界和轴相切于点．在点有一个粒子源，可以向轴上方范围内的各个方向发射比荷为的带正电的粒子，已知粒子的发射速率不考虑粒子的重力、粒子间的相互作用．求：
带电粒子在磁场中运动的轨迹半径；
粒子从轴正半轴上射入电场的纵坐标范围；
带电粒子打到荧光屏上的位置与点间的最远距离．
【答案】(1)5cm
带电粒子进入磁场受到洛伦兹力的作用做圆周运动
B=m
解得：r==5cm
(2)0y10cm
由23问中可知r=R，取任意方向进入磁场的粒子，画出粒子的运动轨迹如图所示，由几何关系可知四边形PO'为菱形，所以//O'P，又O'P垂直于x轴，粒子出射的速度方向与轨迹半径垂直，则所有粒子离开磁场时的方向均与x轴平行，所以粒子从y轴正半轴上射入电场的纵坐标范围为0y10cm．
(3)9cm
假设粒子没有射出电场就打到荧光屏上，有
=
h=
a=
解得：h=18cm>2R=10cm，
说明粒子离开电场后才打到荧光屏上．设从纵坐标为y的点进入电场的粒子在电场中沿x轴方向的位移为x，则
x=t
y=
代入数据解得x=
设粒子最终到达荧光屏的位置与Q点的最远距离为H，粒子射出的电场时速度方向与x轴正方向间的夹角为，
===，
所以H=(-x)=(-)，
由数学知识可知，当(-)=时，即y=4.5cm时H有最大值，
所以=9cm
14.如图所示为交流发电机示意图，匝数为的矩形线圈，边长分别为和，内阻为，在磁感应强度的匀强磁场中绕轴 以的角速度匀速转动，开始转动时线圈平面与磁场方向平行，线圈通过滑环和电刷与外部的电阻相接。开关合上后：
写出线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式；
求电压表和电流表示数；
求电阻上所消耗的电功率；求从计时开始，线圈转过的过程中，通过外电阻的电荷量。
【答案】解：感应电动势最大值：
，
因转动开始时线圈平面与磁场方向平行
故表达式为：；
有效值：
电键合上后，由闭合电路欧姆定律得： ；
电阻上所消耗的电功率为： ；
由图示位置转过的过程中，通过上的电量为：。
答：表达式为；
电压表示数为，电流表示数为；
电阻上所消耗的电功率是；
由图示位置转过的过程中，通过的电量是。
【解析】本题主要考查交流电的函数表达式、交流的峰值、有效值以及它们的关系。
线圈中产生的感应电动势的最大值表达式为表达式；
电表测量电流的有效值。根据有效值与最大值的关系求出电动势的有效值，根据闭合电路欧姆定律求出电流和路端电压；
电阻上消耗的功率用电流的有效值乘以电压的有效值；
根据电量表达式，与感应电动势结合，得出公式，从而可求得。
15.如图所示，两对电阻不计、间距为的光滑平行金属导轨，转角处用一小段光滑绝缘的弧形材料平滑连接。倾斜导轨与水平地面的夹角，上端连接电阻，磁感应强度大小的匀强磁场Ⅰ垂直于整个倾斜导轨向上。水平导轨上静置着形导线框，边和边均紧密贴合导轨，右侧和之间有宽为、竖直向上的匀强磁场Ⅱ，磁感应强度大小未知，末端连接电阻。质量为、电阻为、长也为的导体棒垂直于倾斜导轨由静止释放，在到达底端前已开始匀速运动，后进入水平导轨与线框发生碰撞，立即连成闭合线框，然后再进入匀强磁场Ⅱ。已知形线框的三条边与导体棒完全相同，重力加速度为，导体棒和线框在运动中均与导轨接触良好。
求棒在倾斜导轨上所受重力的最大功率；
若闭合线框在完全进入磁场Ⅱ之前速度减为零，求电阻上产生的热量；
若闭合线框刚好运动到磁场Ⅱ的右边界线处时速度减为零，求磁场Ⅱ的磁感应强度大小。
【答案】棒在倾斜导轨上匀速运动时重力的功率最大，设此时速度为
感应电动势
感应电流
安培力
由平衡条件有，可得
则重力的最大功率
在水平导轨上，棒与线框碰撞时满足动量守恒，设碰后速度为，根据题意有，线框质量为，电阻为，则有，解得
碰后闭合线框进入磁场Ⅱ过程，边切割磁感线，边、边被导轨短路
电路结构如图示：
电路产生的总热量
电阻上产生的热量
闭合线框仍以速度进入磁场Ⅱ，设线框完全进入时速度为
由动量定理可得：
线框全部进入磁场后边、边同时切割磁感线，相当于两电源并联，电路结构如图
回路总电阻
根据题意知，线框再前移距离，速度恰好为
由动量定理可得：
联立解得
【解析】本题考查了法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力、力的平衡、动量守恒定律、动量定理等知识点。
根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律列式求出安培力，再结合力的平衡、功率的定义即可求解；
利用动量守恒定律列式求出速度，再根据能量守恒及电路结构求解电阻上产生的热量；
根据动量定理，结合电路结构求解磁场Ⅱ的磁感应强度大小。
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