四川省眉山市仁寿第一名校北校区2023-2024学年高二下学期4月月考试题
一、单选题（每题4分，共28分）
1．（2024高二下·仁寿月考） 对于以下的光学现象说法中正确的是（ ）
A．图甲是泊松亮斑，是光通过小圆孔衍射形成的，说明光具有粒子性
B．图乙是单色光单缝衍射实验现象，若在狭缝宽度相同情况下，上图对应光的波长较短
C．图丙是立体电影原理，需配戴的特制眼镜利用了光的偏振现象
D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波
2．（2024高二下·仁寿月考） 下列四幅图的说法中正确的是（ ）
A．图甲真空冶炼炉外的线圈通入高频交流电时，炉外线圈中会产生大量热量
B．图乙回旋加速器是利用磁场使带电粒子“转圈”、恒定电场进行加速的仪器
C．图丙毫安表运输时把正负接线柱用导线连在一起是利用电磁阻尼保护表头
D．图丁摇动手柄使蹄形磁铁转动，则铝框会和磁铁同向共速转动
3．（2024高二下·仁寿月考） 如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，、和是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源，在时刻，闭合开关S，电路稳定后在时刻断开开关S，规定以电路稳定时流过、的电流方向为正，分别用、表示流过和的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是（ ）
A． B．
C． D．
4．（2024高二下·仁寿月考）如图所示，在边长为的正三角形区域内有垂直直面向外的匀强磁场，一边长为的菱形单匝金属线框的底边与在同一直线上，菱形线框的。使线框保持恒定的速度沿平行于方向匀速穿过磁场区域。以边刚进磁场时为零时刻，规定导线框中感应电流沿顺时针方向时为正，则感应电流与时间的关系图线可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
5．（2024高二下·仁寿月考）如图，半径的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，为磁场边界上的一点，大量相同的带正电粒子，在纸面内沿各个方向以相同的速率从点射入磁场，这些粒子射出磁场时的位置均位于圆弧上且点为最远点。已知圆弧长等于磁场边界周长的四分之一，不计粒子重力和粒子间的相互作用，则该圆形磁场中有粒子经过的区域面积为（ ）
A． B． C． D．
6．（2024高二下·仁寿月考） 如图甲所示，匀强磁场中有一面积为S、电阻为的单匝金属圆环，磁场方向垂直于圆环平面竖直向上。图乙为该磁场的磁感应强度随时间变化的图像，曲线上点坐标为，点的切线在轴上的截距为，由以上信息不能得到的是（ ）
A．时，圆环中感应电流的方向
B．时，圆环中感应电动势的大小
C．内，通过圆环某截面的电量
D．内，圆环所产生的焦耳热
7．（2024高二下·仁寿月考） 如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b内有带电量为q的某种自由运动电荷。导电材料置于方向垂直于其前表面向外的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且下表面的电势比上表面的电势低，由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为（ ）
A．，负 B．，正 C．，负 D．，正
二、多选题
8．（2024高二下·仁寿月考） 八中科技节上，小明制作了一个风力发电机模型如图1所示。空气流动带动风叶下方的磁铁旋转，引起线圈中磁通量发生变化，产生交变电流。某稳定风速环境下，电压传感器上得到的发电机电动势随时间变化的关系如图2所示，则（ ）
A．该交流电的频率为
B．风力发电机电动势的有效值为
C．若仅增大风速，使磁铁转速加倍，则电动势表达式为
D．将击穿电压为的电容器接到电压传感器两端，在各种风速环境下电容器均安全工作
9．（2024高二下·仁寿月考）内壁光滑，水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口直径的带正电小球，以速度 沿逆时针方向匀速转动，如图所示，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比增加的变化磁场，设运动过程中小球带电量不变，则以下说法正确的是
A．小球对玻璃环的压力一定不断增大
B．小球受到的磁场力一定不断增大
C．小球先沿逆时针方向减速运动一段时间后沿顺时针方向加速运动
D．电场力对小球先做负功后做正功
10．（2024高二下·仁寿月考） 由如图装置可测量磁场的磁感应强度，光滑的平行导电轨道固定在水平桌面上，轨道间连接定值电阻，导体杆与轨道垂直并接触良好（不计杆和轨道的电阻），整个装置处在垂直于轨道平面向上的匀强磁场中。通过力传感器水平向右拉杆，使其由静止开始做加速度大小为a的匀加速直线运动，已知初始拉力大小为，轨道间距为l，定值电阻阻值为R，则（ ）
A．导体杆质量为
B．拉力的大小随运动位移增加而均匀增加
C．若磁场磁感应强度为，则导体杆运动位移为x时，拉力大小为
D．若经时间t后，拉力大小为，则磁场磁感应强度为
三、实验题（每空2分，共16分）
11．（2024高二下·仁寿月考） 物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。乙图中线圈上标的数字为该接线柱到“0”接线柱间的线圈匝数。
（1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是（ ）
A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯
C．绝缘的铜片叠成 D．绝缘的硅钢片叠成
（2）如图，当左侧线圈“0”“2”间接入交流电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出电压可能是____。
A． B． C．
（3）第（2）问测得结果电压比不等于匝数比的原因可能是 。
12．（2024高二下·仁寿月考） 某同学根据所学知识制作了一台简易电子秤，原理图如图甲所示，图中电压表可视为理想电压表（量程为），滑动变阻器的最大阻值部分的长度，滑片P与托盘固定连接。
（1）该同学将电子秤里两节纽扣电池（如图丙所示）串联，利用如图乙所示的电路测定串联后电池的电动势和内阻，根据多次测量得到的数据作出的图像如图丁所示，可知一节纽扣电池的电动势 ，内阻 。（结果均保留两位有效数字）
（2）该同学分析了实验中由电表内阻引起的误差。图中实线是根据本实验的数据描点作图得到的图像，虚线是该电源在没有电表内阻影响的理想情况下所对应的图像，则可能正确的是（ ）
（3）为了得到电压表的示数与被测物体质量之间的关系，该同学还设计了如下实验：
①调节图甲中滑动变阻器的滑片的位置，使电压表的示数恰好为零；
②在托盘里缓慢加入细砂，直到滑动变阻器的滑片恰好滑到端，然后调节电阻箱，直到电压表达到满偏，此时电阻箱的阻值应取 ：（保留两位有效数字）
（4）将电压表的表盘改为电子秤的表盘，直接显示称量物体的质量，则电子秤的表盘刻度是 （填“均匀”或“不均匀”）的。
四、解答题
13．（2024高二下·仁寿月考） 如图甲，轴上方（不含轴）存在着垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度随时间周期变化的规律如图乙所示，规定磁场方向垂直纸面向里为正。有一粒子源位于坐标原点，可在时间内的某个时刻垂直轴向上发射速率为的带正电粒子，其中为带电粒子在磁场中的运动周期，求：
（1）粒子在磁场中的运动半径；
（2）粒子的运动轨迹与轴相切点的坐标。
14．（2024高二下·仁寿月考） 如图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数n=50、电阻r=5Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=45Ω，与电阻R串联的交流电流表为理想电表。在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，交流发电机产生的电动势的瞬时值e随时间t按图乙所示余弦规律变化。求：
（1）电路中交流电流表的示数I；
（2）通过线圈的磁通量的最大值；
（3）线圈由图甲所示位置转过90°的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q。
15．（2024高二下·仁寿月考） 如图所示，上方的平行金属导轨与间距为，下方的金属导轨由圆弧导轨、与水平导轨、平滑连接而成，上方导轨和下方导轨没有连接在一起，圆弧导轨与的圆心角为、半径为，与的间距，与的间距，与的高度差为。导轨、左端接有的电阻，导轨与间的圆弧区域内没有磁场，平直部分存在宽度为、磁感应强度方向竖直向上的匀强磁场；圆弧导轨与的区域内没有磁场，平直部分右侧存在磁感应强度方向竖直向上的匀强磁场（图中没有画出），导体棒a质量为，棒a接在电路中的电阻；导体棒b质量为，棒b接在电路中的电阻。导体棒a从距离导轨、平直部分处静止释放，恰好沿圆弧轨道与的上端切线方向落在圆弧轨道上端，接着沿圆弧轨道下滑；导体棒b最初静止在水平导轨与上。重力加速度：，不计导轨电阻、一切摩擦及空气阻力。求：
（1）导体棒a刚进入磁场时电阻R的电流大小和方向；
（2）的大小；
（3）导体棒b从静止开始到匀速运动的过程中，导体棒b上产生的焦耳热。（导轨与、与均足够长，导体棒a只在导轨与上运动）
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】光的干涉；干涉条纹和光的波长之间的关系；光的衍射；光的偏振现象
【解析】【解答】A、泊松亮斑是一种由于光的衍射而产生的一种光学现象，是指当单色光照射在宽度小于或等于光源波长的不透光的小圆板时，就会在小圆板之后的光屏上出现环状的互为同心圆的明暗相间的衍射条纹，并且在同心圆的圆心处会出现一个较小的亮斑，说明光具有波动性，故A错误；
B、图乙是单色光单缝衍射实验现象，若在狭缝宽度相同情况下，上图的条纹间距大，根据
可知上图对应光的波长较长，故B错误；
C、图丙是立体电影原理，需配戴的特制眼镜利用了光的偏振现象，故C正确；
D、图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波，故D错误。
故答案为：C。
【分析】泊松亮斑是一种由于光的衍射而产生的一种光学现象，立体电影原理利用了光的偏振现象，光的偏振现象表明光波是横波，熟练掌握根据双缝干涉和单缝衍射图案的区别与特点。
2．【答案】C
【知识点】涡流、电磁阻尼、电磁驱动
【解析】【解答】A、图甲真空冶炼炉外的线圈通入高频交流电时，金属中会产生涡流，产生大量热量，故A错误；
B、图乙回旋加速器是利用磁场使带电粒子“转圈”、交变电场进行加速的仪器，故B错误；
C、图丙毫安表运输时把正负接线柱用导线连在一起是利用电磁阻尼保护表头，故C正确；
D、图丁摇动手柄使蹄形磁铁转动，由电磁驱动原理可知，则铝框会和磁铁同向转动，但比磁铁转动慢，故D错误。
故答案为：C。
【分析】熟练掌握涡流产生的原理及其在生活中的应用。回旋加速器是利用磁场使带电粒子“转圈”、交变电场进行加速的仪器，熟练掌握电磁阻尼和电磁驱动在生活中的应用。
3．【答案】C
【知识点】自感与互感
【解析】【解答】当闭合电键时，因为线圈与D1相连，所以电流I1会慢慢增大，D2这一支路立即就有电流，当电键断开时，线圈阻碍电流的减小，而且D1、D2、D3组成回路，所以通过D1的电流不会立即消失，会从原来慢慢减小，且方向不变，通过D1的电流也流过D2，I2反向，逐渐减小，由于电路稳定时通过D1的电流大于D2的电流，所以D2和D3都会闪亮一下。
故答案为：C。
【分析】当电路中电流增大时，自感线圈所在支路电流会逐渐增大，无自感线圈支路电流会立刻达到稳定值。当电路中电流减小时，自感线圈的电流会反向且逐渐减小，且会与其相连通的支路形成回路，使得该支路的元件电流也反向且逐渐减小。当稳定时自感线圈所在支路电路大于其他支路电流时。则当自感线圈与其他支路形成回路时，其他支路元件电流会立刻增大后逐渐减小。
4．【答案】B
【知识点】闭合电路的欧姆定律；楞次定律；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】线框进入磁场时，根据楞次定律可以判断出感应电流的方向为顺时针，所以感应电流为正值，由于ab边与AB边平行，所以ab边进入磁场后线框切割磁感线的有效长度一直为
产生的感应电动势为
，
可知感应电流恒定。线框全部进入磁场后，由几何关系可知，a点即将从AC边穿出，在穿出磁场过程中根据楞次定律，可判断出感应电流方向为逆时针，所以电流为负值。线框在穿出磁场的过程中有效切割长度从0开始增大到后又逐渐减小到0，根据
，
可知，电流先增大后减小，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据楞次定律判断金属线框运动过程中感应电流的方向，分析线框穿过磁场的各阶段，切割磁感线的导线的有效长度，再由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，分析感应电流大小的变化情况，得出正确图像。
5．【答案】A
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【解答】设轨迹圆的半径为r，由几何关系
则粒子做圆周运动的半径为
圆形磁场中有粒子经过的区域面积如图所示
圆形磁场中有粒子经过的区域面积为
故答案为：A。
【分析】当粒子的运动轨迹恰好与P点相切时，粒子的轨迹为一个完整的圆。根据旋转圆法确定粒子在磁场中经过的轨迹情况，再根据几何关系进行解答。
6．【答案】D
【知识点】法拉第电磁感应定律；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的磁变类问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】 【解答】A、根据楞次定律可知，t=t0时，圆环中感应电流的方向从上向下看为顺时针方向，故A不符合题意；
B、t=t0时，圆环中感应电动势的大小
故B不符合题意；
C、0-t0内，通过圆环某截面的电量
故C不符合题意；
D、0- t0内感应电动势不断变化，但是不能求解电动势的有效值，则不能求解圆环所产生的焦耳热，故D符合题意。
故答案为：D。
【分析】 确定穿过线圈磁通量的变化情况，再根据楞次定律确定线圈中感应电流的方向。明确线圈中产生电流的类型，再结合法拉第电磁感应定律及电荷量的定义及焦耳定律进行分析。
7．【答案】C
【知识点】霍尔元件
【解析】【解答】因为下表面的电势比上表面的电势低，根据左手定则，知道移动的电荷为负电荷；根据洛伦兹力与电场力平衡可得
根据电流微观表达式可得
解得
故答案为：C。
【分析】负电荷聚集的表面电势低，再根据左手定则确定电荷的电性，稳定时，粒子在元件中做匀速直线运动，再根据平衡条件及电流微观表达式进行联立解答。
8．【答案】A,C
【知识点】交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A.由图2可得交流电的周期是
T=0.4s
则根据
可得，该交流电的频率为2.5Hz，A符合题意；
B.由图2可得交流电的电动势最大值
根据
可得，风力发电机电动势的有效值为，B不符合题意；
C.图2中电动势的瞬时表达式为
使磁铁转速加倍时，转动的角速度加倍，产生的电动势的最大值
也加倍，故电动势表达式变为
C符合题意；
D.因为风速增大，磁铁转速加大，则产生的交流电的电动势就会增大，有可能电动势大于15V，所以击穿电压为15V的电容器接到电压传感器两端，在各种风速环境下电容器不一定安全工作，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据周期与频率的关系式，求出该交流电的频率；根据有效值与最大值的关系式计算该交流电的有效值；根据电动势的瞬时表达式，求解瞬时值表达式；当电容器两极板的电压瞬时值达到击穿电压时，电容器就会被击穿。
9．【答案】C,D
【知识点】洛伦兹力的计算；楞次定律
【解析】【解答】因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的旋涡电场，对带正电的小球做功．由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向．在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动．电场力对小球先做负功后做正功。小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力．考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F不一定始终在增大．CD符合题意，AB不符合题意。
故答案为：CD
【分析】利用楞次定律可以判别电场的方向，利用电场方向可以判别电场力对小球做功的大小；利用洛伦兹力和支持力的合力提供向心力；由于不能判别洛伦兹力的变化所以也不能判别压力的大小变化。
10．【答案】A,D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题
【解析】【解答】A、导体杆质量为
故A正确；
BC、导体杆匀加速直线运动，有
导体杆运动位移为x时，速度为
解得
故BC错误；
D、若经时间t后，拉力大小为F1，有
解得
故D正确。
故答案为：AD。
【分析】当导体棒刚开始运动时，导体棒只受拉力作用，导体棒运动运动后，导体棒同时受到拉力及安培力。再根据牛顿第二定律及法拉第电磁感应定律结合安培力公式和匀变速直线运动速度与位移的关系确定拉力与位移的关系式，再结合题意进行分析解答。
11．【答案】（1）D
（2）B
（3）不是理想变压器，有漏磁等现象
【知识点】探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
【解析】【解答】（1）观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成。故答案为：D。
（2）若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数成正比的关系，若变压器的原线圈接0和2两个接线柱，副线圈接0和4两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为1：2，则副线圈的电压为12V，考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则输出电压可能小于12V，但一定大于原线圈的6V。故答案为：B。
（3）不是理想变压器，有漏磁等现象导致电压比不等于匝数比。
【分析】为减少涡流损耗及漏磁和保护铁芯不发生短路，变压器的铁芯为绝缘材料。理想变压器线圈两端的电压与匝数成正比的关系，现实中变压器为非理想变压器，存在漏磁等现象导致电压比不等于匝数比。
12．【答案】（1）1.9；0.23
（2）C
（3）2.8
（4）均匀
【知识点】电表的改装与应用；电池电动势和内阻的测量
【解析】 【解答】（1）根据闭合电路的欧姆定律
整理得
图像纵截距表示电动势，则两节纽扣电池的电动势为
一节纽扣电池的电动势为
图像斜率的绝对值表示两节纽扣电池的内阻，则两节纽扣电池的内阻为
一节纽扣电池的内阻为
（2）由电路图可知，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，因此虚线在实线的上方，当电压表示数为零时，电流测量值与真实值相等，因此虚线与实线在I轴相交，故图C符合要求。
故答案为：C。
（3）电压表达到满偏时，滑动变阻器接入电路的阻值R=12Ω，根据欧姆定律
解得电阻箱的阻值
（4）根据平衡条件
根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流
与电压表并联部分的电阻
根据欧姆定律，电阻R1两端电压
联立解得电压表的示数为
由此可知，所称量物体的质量m和电压表的示数U的关系为线性关系，所以电子秤的表盘刻度是均匀的。
【分析】根据图乙结合闭合电路欧姆定律确定图像的函数表达式，再结合图丁确定电池的电动势及内阻，熟练掌握由于电压表的分流作用，导致电流的测量值小于真实值时实验结果误差分析的方法。根据电路图结合闭合电路欧姆定律和电阻定律结合平衡条件确定电压表示数与质量的表达式，再结合表达式确定刻度是否均匀。
13．【答案】（1）根据洛伦兹力提供向心力
带电粒子在磁场中的运动周期为
解得粒子在磁场中的运动半径为
（2）粒子的运动轨迹与轴相切时，粒子的运动轨迹如图所示。
根据几何关系
则
粒子的运动轨迹与轴相切点的坐标为。
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【分析】（1）带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，再根据牛顿第二定律及周期与线速度的关系进行联立解答即可；
（2）根据图像可知磁场的变化周期为，即粒子在第一个磁场中运动的时间不超过，在后续的过程中运动时间均为，且粒子在磁场中的运动半径相等及粒子两个运动轨迹对应的圆心在同一直线上。再根据分析画出粒子的运动轨迹图，再根据几何关系确定粒子粒子的运动轨迹与轴相切点的坐标。
14．【答案】（1）由图可知感应电动势最大值为，则有效值为
电路中交流电流表的示数
（2）由图可知
根据
解得
（3）线圈由图甲所示位置转过90°的过程中，用时
电阻R上产生的焦耳热
【知识点】焦耳定律；交变电流的图像与函数表达式；闭合电路的欧姆定律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【分析】（1）根据图乙确定感应电动势的到最大值，电压表示数为电压的有效值且测量路端电压，再根据交变电流有效值与最大值的关系结合闭合电路欧姆定律及串联电路规律进行解答；
（2）根据图乙结合周期与角速度的关系确定线圈转动的角度，再根据正余弦交变电流最大值的表达式进行解答；
（3）结合图乙电压的周期确定线圈转过90°所用的时间，再根据焦耳定律进行解答。
15．【答案】（1）根据动能定理可知
解得导体棒a刚进入磁场时的速度大小为
导体棒a产生的电动势为
由闭合电路欧姆定律可得
联立解得
由右手定则可判断，此时电阻R的电流的方向为由N到M。
（2）导体棒a到达时速度方向与水平方向的夹角为，则
导体棒a到达时的速度为
由题可知在导轨与平直部分从左到右，根据动量定理可得
又
联立解得
（3）导体棒a到达时的速度为
导体棒a刚进入磁场时的速度为，则
解得
最终匀速运动时，电路中无电流，则有
此过程中，对导体棒a由动量定理得
对导体棒b由动量定理得
联立解得
，
该过程中整个回路产生的总焦耳热为
解得
金属棒b上产生的焦耳热为
【知识点】动能定理的综合应用；导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）导体棒a开始运动至刚进入磁场过程，只有重力做功，根据动能定理确定导体棒刚进入磁场时的速度，再根据法拉第电磁感应定律结合闭合电路欧姆定律确定回路中感应电流的大小，再根据右手定则确定感应电流的方向；
（2）导体棒a离开运动至的过程做平抛运动，且恰好沿圆弧轨道与的上端切线方向落在圆弧轨道上端，根据平抛运动的及运动的合成与分解确定导体棒a离开时的速度，再对导体棒在上部分磁场中运动过程运用动量定理结合法拉第电磁感应定律结合电荷量的规律进行解答；
（3）根据平抛运动规律确定导体棒a到达时的速度，再对导体棒a从到过程根据动能定理确定导体棒a到达的速度，导体棒a和导体棒b最终做匀速运动，回路中电流为零，根据法拉第电磁感应定律确定两棒最终速度的比值关系，再分别对两棒运用动量定理确定两棒做匀速运动的速度，再根据能量守恒定律及串联电路规律进行解答。
1 / 1四川省眉山市仁寿第一名校北校区2023-2024学年高二下学期4月月考试题
一、单选题（每题4分，共28分）
1．（2024高二下·仁寿月考） 对于以下的光学现象说法中正确的是（ ）
A．图甲是泊松亮斑，是光通过小圆孔衍射形成的，说明光具有粒子性
B．图乙是单色光单缝衍射实验现象，若在狭缝宽度相同情况下，上图对应光的波长较短
C．图丙是立体电影原理，需配戴的特制眼镜利用了光的偏振现象
D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波
【答案】C
【知识点】光的干涉；干涉条纹和光的波长之间的关系；光的衍射；光的偏振现象
【解析】【解答】A、泊松亮斑是一种由于光的衍射而产生的一种光学现象，是指当单色光照射在宽度小于或等于光源波长的不透光的小圆板时，就会在小圆板之后的光屏上出现环状的互为同心圆的明暗相间的衍射条纹，并且在同心圆的圆心处会出现一个较小的亮斑，说明光具有波动性，故A错误；
B、图乙是单色光单缝衍射实验现象，若在狭缝宽度相同情况下，上图的条纹间距大，根据
可知上图对应光的波长较长，故B错误；
C、图丙是立体电影原理，需配戴的特制眼镜利用了光的偏振现象，故C正确；
D、图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波，故D错误。
故答案为：C。
【分析】泊松亮斑是一种由于光的衍射而产生的一种光学现象，立体电影原理利用了光的偏振现象，光的偏振现象表明光波是横波，熟练掌握根据双缝干涉和单缝衍射图案的区别与特点。
2．（2024高二下·仁寿月考） 下列四幅图的说法中正确的是（ ）
A．图甲真空冶炼炉外的线圈通入高频交流电时，炉外线圈中会产生大量热量
B．图乙回旋加速器是利用磁场使带电粒子“转圈”、恒定电场进行加速的仪器
C．图丙毫安表运输时把正负接线柱用导线连在一起是利用电磁阻尼保护表头
D．图丁摇动手柄使蹄形磁铁转动，则铝框会和磁铁同向共速转动
【答案】C
【知识点】涡流、电磁阻尼、电磁驱动
【解析】【解答】A、图甲真空冶炼炉外的线圈通入高频交流电时，金属中会产生涡流，产生大量热量，故A错误；
B、图乙回旋加速器是利用磁场使带电粒子“转圈”、交变电场进行加速的仪器，故B错误；
C、图丙毫安表运输时把正负接线柱用导线连在一起是利用电磁阻尼保护表头，故C正确；
D、图丁摇动手柄使蹄形磁铁转动，由电磁驱动原理可知，则铝框会和磁铁同向转动，但比磁铁转动慢，故D错误。
故答案为：C。
【分析】熟练掌握涡流产生的原理及其在生活中的应用。回旋加速器是利用磁场使带电粒子“转圈”、交变电场进行加速的仪器，熟练掌握电磁阻尼和电磁驱动在生活中的应用。
3．（2024高二下·仁寿月考） 如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，、和是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源，在时刻，闭合开关S，电路稳定后在时刻断开开关S，规定以电路稳定时流过、的电流方向为正，分别用、表示流过和的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】自感与互感
【解析】【解答】当闭合电键时，因为线圈与D1相连，所以电流I1会慢慢增大，D2这一支路立即就有电流，当电键断开时，线圈阻碍电流的减小，而且D1、D2、D3组成回路，所以通过D1的电流不会立即消失，会从原来慢慢减小，且方向不变，通过D1的电流也流过D2，I2反向，逐渐减小，由于电路稳定时通过D1的电流大于D2的电流，所以D2和D3都会闪亮一下。
故答案为：C。
【分析】当电路中电流增大时，自感线圈所在支路电流会逐渐增大，无自感线圈支路电流会立刻达到稳定值。当电路中电流减小时，自感线圈的电流会反向且逐渐减小，且会与其相连通的支路形成回路，使得该支路的元件电流也反向且逐渐减小。当稳定时自感线圈所在支路电路大于其他支路电流时。则当自感线圈与其他支路形成回路时，其他支路元件电流会立刻增大后逐渐减小。
4．（2024高二下·仁寿月考）如图所示，在边长为的正三角形区域内有垂直直面向外的匀强磁场，一边长为的菱形单匝金属线框的底边与在同一直线上，菱形线框的。使线框保持恒定的速度沿平行于方向匀速穿过磁场区域。以边刚进磁场时为零时刻，规定导线框中感应电流沿顺时针方向时为正，则感应电流与时间的关系图线可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】闭合电路的欧姆定律；楞次定律；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】线框进入磁场时，根据楞次定律可以判断出感应电流的方向为顺时针，所以感应电流为正值，由于ab边与AB边平行，所以ab边进入磁场后线框切割磁感线的有效长度一直为
产生的感应电动势为
，
可知感应电流恒定。线框全部进入磁场后，由几何关系可知，a点即将从AC边穿出，在穿出磁场过程中根据楞次定律，可判断出感应电流方向为逆时针，所以电流为负值。线框在穿出磁场的过程中有效切割长度从0开始增大到后又逐渐减小到0，根据
，
可知，电流先增大后减小，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据楞次定律判断金属线框运动过程中感应电流的方向，分析线框穿过磁场的各阶段，切割磁感线的导线的有效长度，再由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，分析感应电流大小的变化情况，得出正确图像。
5．（2024高二下·仁寿月考）如图，半径的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，为磁场边界上的一点，大量相同的带正电粒子，在纸面内沿各个方向以相同的速率从点射入磁场，这些粒子射出磁场时的位置均位于圆弧上且点为最远点。已知圆弧长等于磁场边界周长的四分之一，不计粒子重力和粒子间的相互作用，则该圆形磁场中有粒子经过的区域面积为（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【解答】设轨迹圆的半径为r，由几何关系
则粒子做圆周运动的半径为
圆形磁场中有粒子经过的区域面积如图所示
圆形磁场中有粒子经过的区域面积为
故答案为：A。
【分析】当粒子的运动轨迹恰好与P点相切时，粒子的轨迹为一个完整的圆。根据旋转圆法确定粒子在磁场中经过的轨迹情况，再根据几何关系进行解答。
6．（2024高二下·仁寿月考） 如图甲所示，匀强磁场中有一面积为S、电阻为的单匝金属圆环，磁场方向垂直于圆环平面竖直向上。图乙为该磁场的磁感应强度随时间变化的图像，曲线上点坐标为，点的切线在轴上的截距为，由以上信息不能得到的是（ ）
A．时，圆环中感应电流的方向
B．时，圆环中感应电动势的大小
C．内，通过圆环某截面的电量
D．内，圆环所产生的焦耳热
【答案】D
【知识点】法拉第电磁感应定律；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的磁变类问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】 【解答】A、根据楞次定律可知，t=t0时，圆环中感应电流的方向从上向下看为顺时针方向，故A不符合题意；
B、t=t0时，圆环中感应电动势的大小
故B不符合题意；
C、0-t0内，通过圆环某截面的电量
故C不符合题意；
D、0- t0内感应电动势不断变化，但是不能求解电动势的有效值，则不能求解圆环所产生的焦耳热，故D符合题意。
故答案为：D。
【分析】 确定穿过线圈磁通量的变化情况，再根据楞次定律确定线圈中感应电流的方向。明确线圈中产生电流的类型，再结合法拉第电磁感应定律及电荷量的定义及焦耳定律进行分析。
7．（2024高二下·仁寿月考） 如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b内有带电量为q的某种自由运动电荷。导电材料置于方向垂直于其前表面向外的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且下表面的电势比上表面的电势低，由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为（ ）
A．，负 B．，正 C．，负 D．，正
【答案】C
【知识点】霍尔元件
【解析】【解答】因为下表面的电势比上表面的电势低，根据左手定则，知道移动的电荷为负电荷；根据洛伦兹力与电场力平衡可得
根据电流微观表达式可得
解得
故答案为：C。
【分析】负电荷聚集的表面电势低，再根据左手定则确定电荷的电性，稳定时，粒子在元件中做匀速直线运动，再根据平衡条件及电流微观表达式进行联立解答。
二、多选题
8．（2024高二下·仁寿月考） 八中科技节上，小明制作了一个风力发电机模型如图1所示。空气流动带动风叶下方的磁铁旋转，引起线圈中磁通量发生变化，产生交变电流。某稳定风速环境下，电压传感器上得到的发电机电动势随时间变化的关系如图2所示，则（ ）
A．该交流电的频率为
B．风力发电机电动势的有效值为
C．若仅增大风速，使磁铁转速加倍，则电动势表达式为
D．将击穿电压为的电容器接到电压传感器两端，在各种风速环境下电容器均安全工作
【答案】A,C
【知识点】交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A.由图2可得交流电的周期是
T=0.4s
则根据
可得，该交流电的频率为2.5Hz，A符合题意；
B.由图2可得交流电的电动势最大值
根据
可得，风力发电机电动势的有效值为，B不符合题意；
C.图2中电动势的瞬时表达式为
使磁铁转速加倍时，转动的角速度加倍，产生的电动势的最大值
也加倍，故电动势表达式变为
C符合题意；
D.因为风速增大，磁铁转速加大，则产生的交流电的电动势就会增大，有可能电动势大于15V，所以击穿电压为15V的电容器接到电压传感器两端，在各种风速环境下电容器不一定安全工作，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据周期与频率的关系式，求出该交流电的频率；根据有效值与最大值的关系式计算该交流电的有效值；根据电动势的瞬时表达式，求解瞬时值表达式；当电容器两极板的电压瞬时值达到击穿电压时，电容器就会被击穿。
9．（2024高二下·仁寿月考）内壁光滑，水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口直径的带正电小球，以速度 沿逆时针方向匀速转动，如图所示，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比增加的变化磁场，设运动过程中小球带电量不变，则以下说法正确的是
A．小球对玻璃环的压力一定不断增大
B．小球受到的磁场力一定不断增大
C．小球先沿逆时针方向减速运动一段时间后沿顺时针方向加速运动
D．电场力对小球先做负功后做正功
【答案】C,D
【知识点】洛伦兹力的计算；楞次定律
【解析】【解答】因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的旋涡电场，对带正电的小球做功．由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向．在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动．电场力对小球先做负功后做正功。小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力．考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F不一定始终在增大．CD符合题意，AB不符合题意。
故答案为：CD
【分析】利用楞次定律可以判别电场的方向，利用电场方向可以判别电场力对小球做功的大小；利用洛伦兹力和支持力的合力提供向心力；由于不能判别洛伦兹力的变化所以也不能判别压力的大小变化。
10．（2024高二下·仁寿月考） 由如图装置可测量磁场的磁感应强度，光滑的平行导电轨道固定在水平桌面上，轨道间连接定值电阻，导体杆与轨道垂直并接触良好（不计杆和轨道的电阻），整个装置处在垂直于轨道平面向上的匀强磁场中。通过力传感器水平向右拉杆，使其由静止开始做加速度大小为a的匀加速直线运动，已知初始拉力大小为，轨道间距为l，定值电阻阻值为R，则（ ）
A．导体杆质量为
B．拉力的大小随运动位移增加而均匀增加
C．若磁场磁感应强度为，则导体杆运动位移为x时，拉力大小为
D．若经时间t后，拉力大小为，则磁场磁感应强度为
【答案】A,D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题
【解析】【解答】A、导体杆质量为
故A正确；
BC、导体杆匀加速直线运动，有
导体杆运动位移为x时，速度为
解得
故BC错误；
D、若经时间t后，拉力大小为F1，有
解得
故D正确。
故答案为：AD。
【分析】当导体棒刚开始运动时，导体棒只受拉力作用，导体棒运动运动后，导体棒同时受到拉力及安培力。再根据牛顿第二定律及法拉第电磁感应定律结合安培力公式和匀变速直线运动速度与位移的关系确定拉力与位移的关系式，再结合题意进行分析解答。
三、实验题（每空2分，共16分）
11．（2024高二下·仁寿月考） 物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。乙图中线圈上标的数字为该接线柱到“0”接线柱间的线圈匝数。
（1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是（ ）
A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯
C．绝缘的铜片叠成 D．绝缘的硅钢片叠成
（2）如图，当左侧线圈“0”“2”间接入交流电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出电压可能是____。
A． B． C．
（3）第（2）问测得结果电压比不等于匝数比的原因可能是 。
【答案】（1）D
（2）B
（3）不是理想变压器，有漏磁等现象
【知识点】探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
【解析】【解答】（1）观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成。故答案为：D。
（2）若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数成正比的关系，若变压器的原线圈接0和2两个接线柱，副线圈接0和4两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为1：2，则副线圈的电压为12V，考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则输出电压可能小于12V，但一定大于原线圈的6V。故答案为：B。
（3）不是理想变压器，有漏磁等现象导致电压比不等于匝数比。
【分析】为减少涡流损耗及漏磁和保护铁芯不发生短路，变压器的铁芯为绝缘材料。理想变压器线圈两端的电压与匝数成正比的关系，现实中变压器为非理想变压器，存在漏磁等现象导致电压比不等于匝数比。
12．（2024高二下·仁寿月考） 某同学根据所学知识制作了一台简易电子秤，原理图如图甲所示，图中电压表可视为理想电压表（量程为），滑动变阻器的最大阻值部分的长度，滑片P与托盘固定连接。
（1）该同学将电子秤里两节纽扣电池（如图丙所示）串联，利用如图乙所示的电路测定串联后电池的电动势和内阻，根据多次测量得到的数据作出的图像如图丁所示，可知一节纽扣电池的电动势 ，内阻 。（结果均保留两位有效数字）
（2）该同学分析了实验中由电表内阻引起的误差。图中实线是根据本实验的数据描点作图得到的图像，虚线是该电源在没有电表内阻影响的理想情况下所对应的图像，则可能正确的是（ ）
（3）为了得到电压表的示数与被测物体质量之间的关系，该同学还设计了如下实验：
①调节图甲中滑动变阻器的滑片的位置，使电压表的示数恰好为零；
②在托盘里缓慢加入细砂，直到滑动变阻器的滑片恰好滑到端，然后调节电阻箱，直到电压表达到满偏，此时电阻箱的阻值应取 ：（保留两位有效数字）
（4）将电压表的表盘改为电子秤的表盘，直接显示称量物体的质量，则电子秤的表盘刻度是 （填“均匀”或“不均匀”）的。
【答案】（1）1.9；0.23
（2）C
（3）2.8
（4）均匀
【知识点】电表的改装与应用；电池电动势和内阻的测量
【解析】 【解答】（1）根据闭合电路的欧姆定律
整理得
图像纵截距表示电动势，则两节纽扣电池的电动势为
一节纽扣电池的电动势为
图像斜率的绝对值表示两节纽扣电池的内阻，则两节纽扣电池的内阻为
一节纽扣电池的内阻为
（2）由电路图可知，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，因此虚线在实线的上方，当电压表示数为零时，电流测量值与真实值相等，因此虚线与实线在I轴相交，故图C符合要求。
故答案为：C。
（3）电压表达到满偏时，滑动变阻器接入电路的阻值R=12Ω，根据欧姆定律
解得电阻箱的阻值
（4）根据平衡条件
根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流
与电压表并联部分的电阻
根据欧姆定律，电阻R1两端电压
联立解得电压表的示数为
由此可知，所称量物体的质量m和电压表的示数U的关系为线性关系，所以电子秤的表盘刻度是均匀的。
【分析】根据图乙结合闭合电路欧姆定律确定图像的函数表达式，再结合图丁确定电池的电动势及内阻，熟练掌握由于电压表的分流作用，导致电流的测量值小于真实值时实验结果误差分析的方法。根据电路图结合闭合电路欧姆定律和电阻定律结合平衡条件确定电压表示数与质量的表达式，再结合表达式确定刻度是否均匀。
四、解答题
13．（2024高二下·仁寿月考） 如图甲，轴上方（不含轴）存在着垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度随时间周期变化的规律如图乙所示，规定磁场方向垂直纸面向里为正。有一粒子源位于坐标原点，可在时间内的某个时刻垂直轴向上发射速率为的带正电粒子，其中为带电粒子在磁场中的运动周期，求：
（1）粒子在磁场中的运动半径；
（2）粒子的运动轨迹与轴相切点的坐标。
【答案】（1）根据洛伦兹力提供向心力
带电粒子在磁场中的运动周期为
解得粒子在磁场中的运动半径为
（2）粒子的运动轨迹与轴相切时，粒子的运动轨迹如图所示。
根据几何关系
则
粒子的运动轨迹与轴相切点的坐标为。
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【分析】（1）带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，再根据牛顿第二定律及周期与线速度的关系进行联立解答即可；
（2）根据图像可知磁场的变化周期为，即粒子在第一个磁场中运动的时间不超过，在后续的过程中运动时间均为，且粒子在磁场中的运动半径相等及粒子两个运动轨迹对应的圆心在同一直线上。再根据分析画出粒子的运动轨迹图，再根据几何关系确定粒子粒子的运动轨迹与轴相切点的坐标。
14．（2024高二下·仁寿月考） 如图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数n=50、电阻r=5Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=45Ω，与电阻R串联的交流电流表为理想电表。在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，交流发电机产生的电动势的瞬时值e随时间t按图乙所示余弦规律变化。求：
（1）电路中交流电流表的示数I；
（2）通过线圈的磁通量的最大值；
（3）线圈由图甲所示位置转过90°的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q。
【答案】（1）由图可知感应电动势最大值为，则有效值为
电路中交流电流表的示数
（2）由图可知
根据
解得
（3）线圈由图甲所示位置转过90°的过程中，用时
电阻R上产生的焦耳热
【知识点】焦耳定律；交变电流的图像与函数表达式；闭合电路的欧姆定律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【分析】（1）根据图乙确定感应电动势的到最大值，电压表示数为电压的有效值且测量路端电压，再根据交变电流有效值与最大值的关系结合闭合电路欧姆定律及串联电路规律进行解答；
（2）根据图乙结合周期与角速度的关系确定线圈转动的角度，再根据正余弦交变电流最大值的表达式进行解答；
（3）结合图乙电压的周期确定线圈转过90°所用的时间，再根据焦耳定律进行解答。
15．（2024高二下·仁寿月考） 如图所示，上方的平行金属导轨与间距为，下方的金属导轨由圆弧导轨、与水平导轨、平滑连接而成，上方导轨和下方导轨没有连接在一起，圆弧导轨与的圆心角为、半径为，与的间距，与的间距，与的高度差为。导轨、左端接有的电阻，导轨与间的圆弧区域内没有磁场，平直部分存在宽度为、磁感应强度方向竖直向上的匀强磁场；圆弧导轨与的区域内没有磁场，平直部分右侧存在磁感应强度方向竖直向上的匀强磁场（图中没有画出），导体棒a质量为，棒a接在电路中的电阻；导体棒b质量为，棒b接在电路中的电阻。导体棒a从距离导轨、平直部分处静止释放，恰好沿圆弧轨道与的上端切线方向落在圆弧轨道上端，接着沿圆弧轨道下滑；导体棒b最初静止在水平导轨与上。重力加速度：，不计导轨电阻、一切摩擦及空气阻力。求：
（1）导体棒a刚进入磁场时电阻R的电流大小和方向；
（2）的大小；
（3）导体棒b从静止开始到匀速运动的过程中，导体棒b上产生的焦耳热。（导轨与、与均足够长，导体棒a只在导轨与上运动）
【答案】（1）根据动能定理可知
解得导体棒a刚进入磁场时的速度大小为
导体棒a产生的电动势为
由闭合电路欧姆定律可得
联立解得
由右手定则可判断，此时电阻R的电流的方向为由N到M。
（2）导体棒a到达时速度方向与水平方向的夹角为，则
导体棒a到达时的速度为
由题可知在导轨与平直部分从左到右，根据动量定理可得
又
联立解得
（3）导体棒a到达时的速度为
导体棒a刚进入磁场时的速度为，则
解得
最终匀速运动时，电路中无电流，则有
此过程中，对导体棒a由动量定理得
对导体棒b由动量定理得
联立解得
，
该过程中整个回路产生的总焦耳热为
解得
金属棒b上产生的焦耳热为
【知识点】动能定理的综合应用；导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）导体棒a开始运动至刚进入磁场过程，只有重力做功，根据动能定理确定导体棒刚进入磁场时的速度，再根据法拉第电磁感应定律结合闭合电路欧姆定律确定回路中感应电流的大小，再根据右手定则确定感应电流的方向；
（2）导体棒a离开运动至的过程做平抛运动，且恰好沿圆弧轨道与的上端切线方向落在圆弧轨道上端，根据平抛运动的及运动的合成与分解确定导体棒a离开时的速度，再对导体棒在上部分磁场中运动过程运用动量定理结合法拉第电磁感应定律结合电荷量的规律进行解答；
（3）根据平抛运动规律确定导体棒a到达时的速度，再对导体棒a从到过程根据动能定理确定导体棒a到达的速度，导体棒a和导体棒b最终做匀速运动，回路中电流为零，根据法拉第电磁感应定律确定两棒最终速度的比值关系，再分别对两棒运用动量定理确定两棒做匀速运动的速度，再根据能量守恒定律及串联电路规律进行解答。
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