山东省烟台市栖霞市第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。
1．（2024高二下·栖霞期中）2020年我国将全面进入万物互联的商用网络新时代，即5G时代。所谓5G是指第五代通信技术，采用3300~5000MHz（1M=106）频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是1880~2635MHz。未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（bps为bitspersecond的英文缩写，即比特率、比特/秒），是4G网络的50~100倍。下列说法正确的是（ ）
A．4G信号和5G信号都是纵波
B．4G信号更容易发生衍射现象
C．4G信号和5G信号相遇能产生稳定干涉现象
D．5G信号比4G信号在真空中的传播速度快
2．（2024高二下·栖霞期中）如图所示， 、 是监测交流高压输电参数的互感器，一个用来测高压电流，一个用来测高压电压，则下列说法正确的是（ ）
A． 是测交流电压的仪器 B． 是测交流电流的仪器
C．a是电流表，b是电压表 D．a是电压表，b是电流表
3．（2024高二下·栖霞期中）关于电磁波，下列说法中正确的是（ ）
A．变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场
B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在
C．电磁波和机械波都依赖于介质才能传播
D．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播
4．（2024高二下·栖霞期中）下列说法正确的是（ ）
A．随着分子间距离的增大分子势能一定先减小后增大
B．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大
C．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性
D．当温度升高时，物体内每一个分子热运动的速率一定都增大
5．（2024高二下·栖霞期中） 如图甲，LC电路中的电流正在变大，保持L不变，改变电容器的电容，回路中电容器两端的电压变化如图乙，则下列说法正确的是（ ）
A．回路中的磁场能正在向电场能转化
B．电路1中电容为电路2中电容的4倍
C．电路2中的电流最大时，电路1中的电流也一定最大
D．电路2中电容器的最大电荷量与电路1中电容器的最大电荷量相等
6．（2024高二下·栖霞期中）如图所示的半圆形闭合回路半径为a，电阻为R。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于半圆形回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是（ ）
A．感应电流方向沿顺时针方向
B．半圆形闭合导线所受安培力方向向右
C．感应电动势最大值2Bav
D．感应电动势平均值
7．（2024高二下·栖霞期中）在如图所示的电路中，变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为1︰2，三个定值电阻的阻值相同，电压表为理想交流电表。现在a、b端输入正弦式交变电流，电键S断开时，电压表的示数为U1，电键S闭合后，电压表的示数为U2，则的值为（ ）
A． B． C． D．
8．（2024高二下·栖霞期中）将两个完全相同的线圈a、b放入不同的磁场中，磁场方向均垂直于线圈平面。a、b所处磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律分别如图甲、乙所示，则a、b线圈的电功率之比为（ ）
A． B． C． D．
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得分，有选错的得0分。
9．（2024高二下·栖霞期中）自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率．如图甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压．图乙为霍尔元件的工作原理图．当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差．下列说法正确的是（ ）
A．根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小
B．自行车的车速越大，霍尔电势差越高
C．图乙中霍尔元件的电流I是由正电荷定向运动形成的
D．如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小
10．（2024高二下·栖霞期中）如图为模拟远距离输电的实验电路图，两理想变压器的匝数，四根模拟输电线的电阻、、、的阻值均为R，、为相同的理想交流电流表，、为相同的小灯泡，灯丝电阻，忽略灯丝电阻随温度的变化。当A、B端接入低压交流电源时（ ）
A．、两灯泡的亮度相同
B．表的示数小于表的示数
C．两端的电压小于两端的电压
D．消耗的功率大于消耗的功率
11．（2024高二下·栖霞期中）有一边长为L、质量为m、总电阻为R的正方形导线框自磁场上方某处自由下落，如图所示。区域I、II中匀强磁场的磁感应强度大小均为B，二者宽度分别为L、H，且H＞L。导线框恰好匀速进入区域I，最后又恰好匀速离开区域II，重力加速度为g，下列说法中不正确的是（ ）
A．导线框离开区域II的速度大于
B．导线框刚进入区域II时的加速度大小为g，方向竖直向上
C．导线框进入区域II的过程产生的焦耳热为mgH
D．导线框自开始进入区域I至刚完全离开区域II的时间为
12．（2024高二下·栖霞期中）如图所示，间距为的两平行光滑长直金属导轨水平放置。区域有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向竖直向上。细金属杆静置于磁场中，磁场外的细金属杆以速度向右运动，此后两杆在磁场内未相撞且出磁场时的速度为。已知两杆的质量均为，在导轨间的电阻均为，两金属杆与导轨接触良好且始终与导轨垂直，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。则（ ）
A．在磁场内运动过程中的最大加速度为
B．在磁场内运动过程中通过回路的电荷量为
C．中产生焦耳热的最小值为
D．的初始位置到的最小距离为
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（2024高二下·栖霞期中）在图甲中，不通电时电流计指针停在正中央，当闭合开关时，观察到电流计指针向左偏。现按图乙连接方式将电流计与螺线管B连成一个闭合回路，将螺线管A与电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合回路。
（1）闭合开关S后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，螺线管B的 端（选填“上”或“下”）为感应电动势的正极；
（2）螺线管A放在B中不动，开关S突然断开的瞬间，电流计的指针将 （选填“向左”“向右”或“不发生”）偏转；
（3）螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向左滑动，电流计的指针将 （选填“向左”“向右”或“不发生”）偏转。
14．（2024高二下·栖霞期中）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中
（1）下列器材需要的有________．
A．干电池组 B．滑动变阻器 C．直流电压表 D．多用电表
E．学生电源
（2）在实验中，某同学保持原线圈的电压以及副线圈的匝数不变，仅增加原线圈的匝数，副线圈两端的电压将 （选填“增大”“减小”或“不变”）．
（3）如图所示，当左侧线圈“0”“16”间接入9 V电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出电压可能是________．
A．3.1 V B．2.5 V C．1.7 V
15．（2024高二下·栖霞期中）如图所示的电路中，电容器的电容C＝1 μF，线圈的自感系数L＝0.1 mH，先将开关S拨至a，这时电容器内有一带电油滴恰能保持静止，然后将开关S拨至b，经过3.14×10－5 s，油滴的加速度是多少？当油滴的加速度为何值时，LC回路中的振荡电流有最大值？(g取10m/s2，π取3.14，研究过程中油滴不与极板接触)
16．（2024高二下·栖霞期中）某水电站的发电功率约为2000兆瓦，其主要为近180公里远的一座工业重镇供电。输电线网的等效电阻为10Ω。在输电过程中主要有两类损耗，除了我们熟悉的电阻类损耗以外，另一类是由于电晕放电而导致的电晕类损耗。
（1）若以500kV的方式进行高压输电，请问此时电阻类损耗的功率是多少；若此时电晕类损耗功率大约占总耗功率的10%，电晕类损耗功率是多少；
（2）若采用最新的超高压1000kV的方式在原先的电网基础上输电，请问此时电阻类损耗功率是上一问电阻类损耗功率的几倍？如果电晕类损耗功率相比之前而言提升为原来的2倍，请问此时电晕类损耗占总损耗功率的百分比是多少；相比于之前，节省的总电功率是多少；
（3）为了减少改造费用，我们会在镇口先将1000kV的电压降至500kV，然后再沿用原有线路分别将电输送至居民区和工业区。最后在居民区和工业区再各自将电压降到所需值。下图展示了首次降压的变压器原理示意图，求图中各线圈中的匝数之比。若已知工业区耗电功率是居民区的10倍，且变压器的输入功率等于输出功率之和，求图中各处电流之比。
17．（2024高二下·栖霞期中）如图所示，间距为L=1m的平行光滑金属导轨倾斜固定放置，导轨足够长，导轨平面的倾角为θ=30°，导轨下端分别连接有阻值为1Ω的定值电阻R，电动势E=3V、内阻r=1的直流电源，质量为m=0.5kg，长为L、电阻为r=1Ω的金属棒放在导轨上，绕轻质定滑轮的细线一端连接在杆的中点，另一端悬吊质量为M=1kg的重物，导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，金属棒与定滑轮间的细线与导轨平行，只闭合开关S1，金属棒处于静止状态，重力加速度为g=10m/s2，重物离地足够高，金属导轨电阻不计，求：
（1）匀强磁场磁感应强度大小；
（2）再闭合开关S2，闭合S2的一瞬间，重物的加速度大小；
（3）在金属棒静止时，若断开S1，同时闭合S2，当通过电阻R的电量为5C时，重物已做匀速运动；至此时电阻R产生的焦耳热为多少。
18．（2024高二下·栖霞期中）如图所示，为某研究小组设计的磁悬浮电梯的简化模型，在竖直平面上相距为的两根很长的平行滑轨，竖直安置，沿轨道安装的线路通上励磁电流，便会产生沿轨道移动的周期性磁场。组成周期性磁场的每小块磁场沿滑轨方向宽度相等，相间排列。相间的匀强磁场B1和B2垂直轨道平面，B1和B2方向相反，大小相等，即B1=B2=B，每个磁场的宽度都是。采用轻巧碳纤维材料打造的一电梯轿厢里固定着绕有N匝金属导线的闭合正方形线框ABCD（轿厢未画出且与线框绝缘），边长为，总电阻为R。利用移动磁场与金属线框的相互作用，使轿厢获得牵引力，从而驱动电梯上升。已知磁场以速度v0向上匀速运动，电梯轿厢的总质量为M、运动中所受的摩擦阻力恒为，重力加速度为g。
（1）电梯轿厢向上运动的最大速度；
（2）不考虑其它能量损耗，为了维持轿厢匀速上升，外界在单位时间内需提供的总能量；
（3）假设磁场由静止开始向上做匀加速运动来启动电梯轿厢，当两磁场运动的时间为t时，电梯轿厢也在向上做匀加速直线运动，此时轿厢的运动速度为v，求由磁场开始运动到电梯轿厢刚开始运动所需要的时间。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的发射、传播与接收
【解析】【解答】A．电磁波均为横波，A不符合题意；
B．因5G信号的频率更高，则波长小，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，B符合题意；
C．两种不同频率的波不能发生干涉，C不符合题意；
D．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】电磁波都是横波；4G信号比5G信号波长大更容易发生衍射现象；两种信号频率不同不能发生干涉现象；电磁波的传播速度都为光速。
2．【答案】C
【知识点】传感器
【解析】【解答】A． 是测交流电流的仪器，A不符合题意；
B． 是测交流电压的仪器，B不符合题意；
CD．a的原线圈与高压线串联，a是电流表，b的原线圈与高压线并联，b是电压表，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用传感器在电路中的接法可以判别其a为电流表其b为电压表。
3．【答案】B
【知识点】电磁场与电磁波的产生
【解析】【解答】A．变化的电场一定在周围空间产生磁场，周期性变化的电场才会在周围空间产生变化的磁场，故A错误；
B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在，故B正确；
C．电磁波可以在真空中传播， 机械波需依赖于介质才能传播，故C错误；
D．各种频率的电磁波在真空中传播的速度都等于光速，故D错误。
故选B。
【分析】麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在，电磁波可以在真空中传播， 在真空中传播的速度都等于光速，变化的电场一定在周围空间产生磁场，周期性变化的电场才会在周围空间产生变化的磁场。
4．【答案】C
【知识点】布朗运动；分子间的作用力；分子势能；温度和温标
【解析】【解答】A．随分子间距的增加，分子的斥力和引力都增大，当分子间距r>r0时，随分子间距的增加，分子间的作用力为引力，分子力做负功，分子势能增加，当分子间距rB．分子间的作用力为分子间斥力与引力和合力，当分子间距r>r0时，随分子间距的增加，分子力先增加后减小，当分子间距rC．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，该无规则运动为布朗运动，布朗运动反映了液体分子运动的无规则性，选项C正确；
D．当温度升高时，物体内分子的平均速率变大，单个分子热运动的速率可能增大，也可能减小，也可能不变，选项D错误。
故选C。
【分析】随分子间距的增加，分子的斥力和引力都增大，当分子间距rr0时，分子间的表现力为引力，随分子间距的增加，分子间的表现力逐渐减小，分子力做负功，分子势能增加。布朗运动反映了液体分子运动的无规则性。当温度升高时，物体内分子的平均速率变大。
5．【答案】C
【知识点】LC振荡电路分析
【解析】【解答】A：根据安培定则可知，图甲中电流从电容器流出，电容器在放电，电场能转换为磁场能，A不符合题意；
B： 由图乙可知，电路2的振荡周期为电路1的2倍，由公式
可知电路2中电容为电路1中电容的4倍，B不符合题意；
C：电路2对应的电流最大时，电容器两端的电压为0，由图乙可知此时电路1对应的电容器两端的电压也为0，即电路1对应的电流也量大，C符合题意；
D：据电容的定义式
可得
由于改变电容器的电容前后电容器两端的最大电压相同，且电路2对应的电容为电路1 对应的电容的4倍，可知电路2对应的电容器所带最大电荷量是电路1 对应的电容器所带最大电荷量的4倍，D不符合题意。
故答案为C。
【分析】根据LC振荡电路的电流变化特点，分析电容器充放电情况与能量转化情况。根据图像判断两种电路的电压，电流特点，利用振荡电路的周期公式判断电容情况。利用电容的定义式，结合图像判断电流大小与电荷量关系。
6．【答案】D
【知识点】左手定则—磁场对通电导线的作用；右手定则；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】AB．线框进入磁场的过程中，通过半圆形闭合回路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向不变，根据楞次定律推论“来拒去留”可知半圆形闭合导线所受安培力方向向左，故AB错误；
C．当半圆闭合回路进入磁场一半时，此时半圆环切割磁感线运动的等效长度最大为a，感应电动势最大，根据法拉第第电磁感应定律有
故C错误；
D．整个过程穿过回路磁通量的变化量为
则由法拉第电磁感应定律可得感应电动势平均值为
故D正确。
故选D。
【分析】确定穿过线框磁通量的变化情况，再结合楞次定律及其推论确定感应电流的方向和圆环所受安培力的方向。确定线框运动过程切割磁感线运动的等效边长，再结合法拉第电磁感应定律进行解答。
7．【答案】D
【知识点】变压器原理；变压器的应用
【解析】【解答】设ab端输入的电压有效值为U，电压表测量副线圈两端的电压，当电键S断开时，原线圈两端的电压为 ，通过副线圈中的电流为
通过原线圈中的电流为
则根据串联电路规律及欧姆定律可得
电压表测量副线圈两端的电压，当电键S闭合时，原线圈两端的电压为，通过副线圈中的电流为
通过原线圈中的电流为
则根据串联电路规律及欧姆定律可得
联立解得
故选D。
【分析】明确开关通断时，副线圈所在回路的连接情况及负载的变化情况及电表的测量对象，再结合理想变压器规律及串联电路规律进行分析解答。
8．【答案】B
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】甲图中a线圈中产生的感应电动势大小不变，根据法拉第电磁感应定律可得：
乙图中b线圈产生的电动势最大值：，电动势有效值为：
由可知a、b线圈的功率之比为：， 故ACD错误，B正确；
故答案为：B
【分析】甲图磁场周期性均匀变化，根据法拉第电磁感应定律计算感应电动势，乙图磁场的变化为正弦函数，可计算其最大值再计算有效值，应用功率公式计算电功率之比。
9．【答案】A,D
【知识点】传感器；霍尔元件
【解析】【解答】解：A、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A正确．
B、根据qvB=q 得，UH= ，
由电流的微观定义式：I=nesv，n是单位体积内的电子数，e是单个导电粒子所带的电量，s是导体的横截面积，v是导电粒子运动的速度．
整理得：v= ．
联立解得：UH= ，可知用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度，保持电流不变，霍尔电压UH与车速大小无关．故B错误．
C、霍尔元件的电流I是由负电荷定向运动形成的．故C错误．
D、由公式UH= ，若长时间不更换传感器的电源，那么电流I减小，则霍尔电势差将减小，故D正确；
故选：AD．
【分析】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；
根据左手定则得出电子的偏转方向，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．
10．【答案】B,C
【知识点】电能的输送；变压器的应用
【解析】【解答】根据图示可知，上部分电路为通过理想变压器先升压再降压进行电能输送，下部分电路为不适用理想变压器，直接进行电能输送。 在远距离输电的过程中，通过使用变压器，从而减小了输电电流，减小了在输送过程中损耗的功率，从而用户得到的功率增加。因此比更亮；表的示数小于表的示数，两端的电压小于两端的电压；消耗的功率小于消耗的功率。
故选BC。
【分析】根据图示可知，上部分电路为通过理想变压器先升压再降压进行电能输送，下部分电路为不适用理想变压器，直接进行电能输送。 在远距离输电的过程中，通过使用变压器，从而减小了输电电流，减小了在输送过程中损耗的功率，从而用户得到的功率增加。再结合题意进行分析。
11．【答案】A,B
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【解答】A．导线框匀速离开区域II，对线框受力分析。根据平衡条件可得
根据安培力公式可得
根据欧姆定律有
根据法拉第电磁感应定律
联立求得
A错误，符合题意；
B．导线框恰好匀速进入区域I，根据A项分析，可知导线框刚进入区域II时的速度为
根据安培力公式可得，此时导线框受到的安培力
根据欧姆定律有
根据法拉第电磁感应定律
根据牛顿第二定律可得
求得
方向竖直向上，B错误，符合题意；
C．导线框恰好匀速进入区域I，故线框在区域I中以速度匀速运动；设线框完全离开磁场I时速度为，由动能定理得
导线框进入区域II的过程中，根据能量守恒定律可得
联立解得导线框进入区域II过程中的焦耳热为
C正确，不符合题意；
D．导线框自开始进入区域I至开始进入区域II的过程中，取向下为正方向，由动量定理得
根据法拉第第电磁感应定律及欧姆定律及安培力公式可得
联立求得
由题意可知导线框恰好匀速离开区域II，则导线框进入区域II的速度与离开区域II的速度相同，由动量定理得
根据法拉第第电磁感应定律及欧姆定律及安培力公式可得
解得
导线框自开始离开区域II至刚完全离开区域II的过程中，取向下为正方向，由动量定理得
根据法拉第第电磁感应定律及欧姆定律及安培力公式可得
解得
故得
D正确，不符合题意。
故选AB。
【分析】线框先再磁场外做自由落体运动，进入磁场1过程只有下侧边做切割磁感线，且做匀速直线运动。线框离开磁场1到完全进入磁场2的过程，上下两边均做切割磁感线运动，完全进入磁场2后在磁场2中只受重力作用，离开磁场2的过程，只有上侧边做切割磁感线运动，且做匀速直线运动。明确每个阶段的受力情况，再根据平衡条件及牛顿第二定律和安培力公式分析其速度及加速度大小。根据能量守恒定律确定确定各过程线框产生的焦耳热大小。根据动量定理及法拉第电磁感应定律确定导线框运动的总时间。
12．【答案】A,B,D
【知识点】动量定理；闭合电路的欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．根据题意可知，M进入磁场后，M做减速运动，N做加速运动，则M刚进入磁场时， 在磁场中的加速度最大，则有 ， ，
联立可得
由牛顿第二定律有
解得
A符合题意；
B．根据题意，对N由动量定理有
又
联立可得
解得
B符合题意；
C．根据题意可知，若N出磁场时，M恰好追上N，则回路中产生的焦耳热最少，设此时M的速度为 ，由动量守恒定律有
解得
由能量守恒定律可得，回路中产生的焦耳热为
则 中产生焦耳热的最小值为
C不符合题意；
D．根据题意，在磁场过程，设两棒相对靠近的位移为 ，由公式 ， ，
联立可得
联立解得
由于两杆在磁场内未相撞，则有 的初始位置到 的最小距离为
D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律以及安培力的表达式得出安培力的大小，结合几何关系得出加速度的表达式，通过动量定理得出回路中通过的电荷量。
13．【答案】下；向右；向左
【知识点】研究电磁感应现象
【解析】【解答】（1）将开关S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，穿过线圈的磁通量增加，磁通量方向向下，且根据楞次定律可知，螺线管B的感应电流从上到下，螺线管B相当于电源，则螺线管B的下端为感应电动势的正极；
（2）螺线管A放在B中不动，开关S突然断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量减小，磁通量向下，根据楞次定律可知线圈B中的感应电流从下到上，则电流计的指针将向右偏转；
（3）螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向左滑动，阻值变小，则电流增大，即穿过线圈B的磁通量增大，磁通量方向向下，根据楞次定律可知线圈B中的感应电流从上到下，则电流计的指针将向左偏转。
【分析】根据闭合开关时，观察到电流计指针向左偏确定电流的方向与指针偏转方向的关系。确定在不同操作下，穿过螺线管B的磁场方向及磁通量的变化情况，再结合楞次定律判断电流计的偏转方向。
14．【答案】（1）D；E
（2）减小
（3）C
【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）AE．因为变压器两端要接入交流电源，所以需要能输出交流电的学生电源，故A错误，E正确；
B．本实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，不需要滑动变阻器，故B错误；
CD．测量交流电压不要用多用电表，故C错误，D正确。
故选DE；
（2）根据理想变压器规律有
即
所以要保持原线圈的电压和副线圈的匝数不变，仅增加原线圈的匝数时，副线圈两端的电压将减小；
（3）由题可知左侧线圈匝数为16n，右侧线圈接“0”“4”接线柱时，则右侧线圈匝数为4n，根据理想变压器规律有
解得
因为实际变压器有漏磁、热效应等问题，所以右侧输出电压应该小于2.25V。
故选C。
【分析】熟练掌握探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验的操作步骤及注意事项。根据题意确定原副线圈匝数比，再结合理想变压器规律结合题意进行数据处理。
15．【答案】解：当S拨至a时，油滴受力平衡，显然带负电；所以
mg=qU/d
当S拨至b时，LC回路中有电流，其振荡周期为
当t=3.14×10－5s时，电容器恰好反向充电结束，由牛顿第二定律得，
qU/d+mg=ma
以上式子联立，代入数据解得
a=20m/s2
当振荡电流最大时，两极板间无电场，油滴仅受重力作用，所以
mg=ma'
a'=g=10m/s2
【知识点】带电粒子在电场中的运动综合；电磁振荡
【解析】【分析】s拨到a，电容器与电源相连，根据电源的正负极确定电容器的极板的电势高低情况，再根据带电油滴的平衡条件确定油滴的电性。s拨到b，LC构成振荡电路，确定此时LC振荡电路的周期，再根据LC振荡电路的规律确定不同时刻油滴的受力情况，再结合牛顿第二定律进行解答。
16．【答案】解：（1）输电电流为
输电线损耗功率为
得
由题意
电晕类损耗功率为
（2）由（1）可知，输电电压增大为2倍，则输电电流减小为原来的，输电线损失功率减小为原来的。
电晕类损耗功率提升为原来的2倍，则电晕类损耗占总损耗功率的百分比
相比于之前，节省的总电功率
（3）由题意可知
，，
又
【知识点】电能的输送；变压器的应用
【解析】【分析】（1）发电功率约为2000兆瓦，根据电功率公式确定输电线上的电流，总损耗功率等于电晕类损耗功率与输电线损耗功率之和，再结合电功率公式电晕类损耗功率进行解答；
（2）输电电压增大为2倍，则输电电流减小为原来的，再结合题意及电功率公式进行分析；
（3）该变压器为多副线圈，明确原线圈电流与各副线圈电流及匝数之间的关系，再结合题意及理想变压器规进行联立解答。
17．【答案】解：（1）流过金属棒的电流
由于金属棒处于静止状态，因此
代入数据可得
（2）闭合S2的一瞬间，流过金属棒的电流为，根据闭合电路欧姆定律
可得
对金属棒，根据牛顿第二定律
对重物
联立解得
（3）金属棒上升的过程中，平均感应电动势
平均电流
流过某截面的电量
代入数据可得，金属棒上升的距离
重物做匀速运动的速度为，根据平衡条件
而
代入数据可得，重物运行的速度
根据能量守恒定律
而
解得
【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；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1） 只闭合开关S1，金属棒处于静止状态，根据闭合电路的欧姆定律确定此时流过金属棒的电流，确定此时导体棒的受力情况，再根据平衡条件及力的合成与分解和安培力公式进行解答；
（2）根据根据闭合电路的欧姆定律及串并联电路规律确定此时流过金属棒的电流，确定此时导体棒的受力情况，再根据力的合成与分解和安培力公式及牛顿第二定律进行解答；
（3）根据法拉第电磁感应定律及电荷量与电流的关系确定金属棒开始运动至稳定过程，金属棒向上运动的位移。根据平衡条件及法拉第电磁感应定律和安培力公式确定金属棒匀速运动时金属棒的速度，再对整体运用能量守恒定律进行解答。
18．【答案】解： （1）电梯轿厢向上运动最大速率为时，线框相对磁场的速率为，线框中上、下两边都切割磁感线，产生感应电动势为
则此时线框所受的安培力大小
根据闭合电路欧姆定律
由平衡条件可得
解得
（2）依题意，不考虑其它能量损耗，为了维持轿厢匀速上升，则外界在单位时间内需提供的总能量等于安培力的功率，为
即
（3）根据题意可知，两磁场做匀加速直线运动的加速度应与电梯轿厢做匀加速直线运动的加速度大小相等，设加速度为a，t时刻线框相对磁场的速率为
线框产生感应电动势为
据牛顿第二定律
整理得
解得
设磁场开始运动到电梯轿厢开始运动所需要的时间为t0，t0时刻线框中感应电动势为
安培力
此时刻
解得
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的磁变类问题；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）磁场向上运动，驱动电梯也向上运动，根据运动的相对性确定线框切割磁场的速度与磁场及电梯运动速度的关系。运动过程中，线框的上下两边均做切割磁感线运动，当电梯的加速度为零时，电梯轿厢的速度达到最大值，再根据法拉第电磁感应定律及平衡条件及安培力公式进行解答；
（2）为了维持轿厢匀速上升，则外界在单位时间内需提供的总能量等于安培力的功率，根据相互作用力确定稳定时磁场所受安培力的大小，再根据功率公式进行解答；
（3）磁场与轿厢均做匀加速直线运动时，则轿厢所受安培力为定值，则磁场与轿厢的相对速度为定值，即磁场与轿厢做匀加速直线运动的加速度相等。根据匀变速直线运动规律及相对运动确定匀加速时线框相对轿厢的相对速度。再对轿厢进行分析，结合法拉第电场感应定律及牛顿第二定律确定此时的加速度。当轿厢所受安培力等于轿厢的重力与阻力时，轿厢开始运动，再根据拉第电场感应定律及平衡条件及安培力公式和运动学规律进行解答。
1 / 1山东省烟台市栖霞市第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。
1．（2024高二下·栖霞期中）2020年我国将全面进入万物互联的商用网络新时代，即5G时代。所谓5G是指第五代通信技术，采用3300~5000MHz（1M=106）频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是1880~2635MHz。未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（bps为bitspersecond的英文缩写，即比特率、比特/秒），是4G网络的50~100倍。下列说法正确的是（ ）
A．4G信号和5G信号都是纵波
B．4G信号更容易发生衍射现象
C．4G信号和5G信号相遇能产生稳定干涉现象
D．5G信号比4G信号在真空中的传播速度快
【答案】B
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的发射、传播与接收
【解析】【解答】A．电磁波均为横波，A不符合题意；
B．因5G信号的频率更高，则波长小，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，B符合题意；
C．两种不同频率的波不能发生干涉，C不符合题意；
D．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】电磁波都是横波；4G信号比5G信号波长大更容易发生衍射现象；两种信号频率不同不能发生干涉现象；电磁波的传播速度都为光速。
2．（2024高二下·栖霞期中）如图所示， 、 是监测交流高压输电参数的互感器，一个用来测高压电流，一个用来测高压电压，则下列说法正确的是（ ）
A． 是测交流电压的仪器 B． 是测交流电流的仪器
C．a是电流表，b是电压表 D．a是电压表，b是电流表
【答案】C
【知识点】传感器
【解析】【解答】A． 是测交流电流的仪器，A不符合题意；
B． 是测交流电压的仪器，B不符合题意；
CD．a的原线圈与高压线串联，a是电流表，b的原线圈与高压线并联，b是电压表，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用传感器在电路中的接法可以判别其a为电流表其b为电压表。
3．（2024高二下·栖霞期中）关于电磁波，下列说法中正确的是（ ）
A．变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场
B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在
C．电磁波和机械波都依赖于介质才能传播
D．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播
【答案】B
【知识点】电磁场与电磁波的产生
【解析】【解答】A．变化的电场一定在周围空间产生磁场，周期性变化的电场才会在周围空间产生变化的磁场，故A错误；
B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在，故B正确；
C．电磁波可以在真空中传播， 机械波需依赖于介质才能传播，故C错误；
D．各种频率的电磁波在真空中传播的速度都等于光速，故D错误。
故选B。
【分析】麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在，电磁波可以在真空中传播， 在真空中传播的速度都等于光速，变化的电场一定在周围空间产生磁场，周期性变化的电场才会在周围空间产生变化的磁场。
4．（2024高二下·栖霞期中）下列说法正确的是（ ）
A．随着分子间距离的增大分子势能一定先减小后增大
B．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大
C．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性
D．当温度升高时，物体内每一个分子热运动的速率一定都增大
【答案】C
【知识点】布朗运动；分子间的作用力；分子势能；温度和温标
【解析】【解答】A．随分子间距的增加，分子的斥力和引力都增大，当分子间距r>r0时，随分子间距的增加，分子间的作用力为引力，分子力做负功，分子势能增加，当分子间距rB．分子间的作用力为分子间斥力与引力和合力，当分子间距r>r0时，随分子间距的增加，分子力先增加后减小，当分子间距rC．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，该无规则运动为布朗运动，布朗运动反映了液体分子运动的无规则性，选项C正确；
D．当温度升高时，物体内分子的平均速率变大，单个分子热运动的速率可能增大，也可能减小，也可能不变，选项D错误。
故选C。
【分析】随分子间距的增加，分子的斥力和引力都增大，当分子间距rr0时，分子间的表现力为引力，随分子间距的增加，分子间的表现力逐渐减小，分子力做负功，分子势能增加。布朗运动反映了液体分子运动的无规则性。当温度升高时，物体内分子的平均速率变大。
5．（2024高二下·栖霞期中） 如图甲，LC电路中的电流正在变大，保持L不变，改变电容器的电容，回路中电容器两端的电压变化如图乙，则下列说法正确的是（ ）
A．回路中的磁场能正在向电场能转化
B．电路1中电容为电路2中电容的4倍
C．电路2中的电流最大时，电路1中的电流也一定最大
D．电路2中电容器的最大电荷量与电路1中电容器的最大电荷量相等
【答案】C
【知识点】LC振荡电路分析
【解析】【解答】A：根据安培定则可知，图甲中电流从电容器流出，电容器在放电，电场能转换为磁场能，A不符合题意；
B： 由图乙可知，电路2的振荡周期为电路1的2倍，由公式
可知电路2中电容为电路1中电容的4倍，B不符合题意；
C：电路2对应的电流最大时，电容器两端的电压为0，由图乙可知此时电路1对应的电容器两端的电压也为0，即电路1对应的电流也量大，C符合题意；
D：据电容的定义式
可得
由于改变电容器的电容前后电容器两端的最大电压相同，且电路2对应的电容为电路1 对应的电容的4倍，可知电路2对应的电容器所带最大电荷量是电路1 对应的电容器所带最大电荷量的4倍，D不符合题意。
故答案为C。
【分析】根据LC振荡电路的电流变化特点，分析电容器充放电情况与能量转化情况。根据图像判断两种电路的电压，电流特点，利用振荡电路的周期公式判断电容情况。利用电容的定义式，结合图像判断电流大小与电荷量关系。
6．（2024高二下·栖霞期中）如图所示的半圆形闭合回路半径为a，电阻为R。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于半圆形回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是（ ）
A．感应电流方向沿顺时针方向
B．半圆形闭合导线所受安培力方向向右
C．感应电动势最大值2Bav
D．感应电动势平均值
【答案】D
【知识点】左手定则—磁场对通电导线的作用；右手定则；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】AB．线框进入磁场的过程中，通过半圆形闭合回路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向不变，根据楞次定律推论“来拒去留”可知半圆形闭合导线所受安培力方向向左，故AB错误；
C．当半圆闭合回路进入磁场一半时，此时半圆环切割磁感线运动的等效长度最大为a，感应电动势最大，根据法拉第第电磁感应定律有
故C错误；
D．整个过程穿过回路磁通量的变化量为
则由法拉第电磁感应定律可得感应电动势平均值为
故D正确。
故选D。
【分析】确定穿过线框磁通量的变化情况，再结合楞次定律及其推论确定感应电流的方向和圆环所受安培力的方向。确定线框运动过程切割磁感线运动的等效边长，再结合法拉第电磁感应定律进行解答。
7．（2024高二下·栖霞期中）在如图所示的电路中，变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为1︰2，三个定值电阻的阻值相同，电压表为理想交流电表。现在a、b端输入正弦式交变电流，电键S断开时，电压表的示数为U1，电键S闭合后，电压表的示数为U2，则的值为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】变压器原理；变压器的应用
【解析】【解答】设ab端输入的电压有效值为U，电压表测量副线圈两端的电压，当电键S断开时，原线圈两端的电压为 ，通过副线圈中的电流为
通过原线圈中的电流为
则根据串联电路规律及欧姆定律可得
电压表测量副线圈两端的电压，当电键S闭合时，原线圈两端的电压为，通过副线圈中的电流为
通过原线圈中的电流为
则根据串联电路规律及欧姆定律可得
联立解得
故选D。
【分析】明确开关通断时，副线圈所在回路的连接情况及负载的变化情况及电表的测量对象，再结合理想变压器规律及串联电路规律进行分析解答。
8．（2024高二下·栖霞期中）将两个完全相同的线圈a、b放入不同的磁场中，磁场方向均垂直于线圈平面。a、b所处磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律分别如图甲、乙所示，则a、b线圈的电功率之比为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】甲图中a线圈中产生的感应电动势大小不变，根据法拉第电磁感应定律可得：
乙图中b线圈产生的电动势最大值：，电动势有效值为：
由可知a、b线圈的功率之比为：， 故ACD错误，B正确；
故答案为：B
【分析】甲图磁场周期性均匀变化，根据法拉第电磁感应定律计算感应电动势，乙图磁场的变化为正弦函数，可计算其最大值再计算有效值，应用功率公式计算电功率之比。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得分，有选错的得0分。
9．（2024高二下·栖霞期中）自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率．如图甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压．图乙为霍尔元件的工作原理图．当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差．下列说法正确的是（ ）
A．根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小
B．自行车的车速越大，霍尔电势差越高
C．图乙中霍尔元件的电流I是由正电荷定向运动形成的
D．如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小
【答案】A,D
【知识点】传感器；霍尔元件
【解析】【解答】解：A、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A正确．
B、根据qvB=q 得，UH= ，
由电流的微观定义式：I=nesv，n是单位体积内的电子数，e是单个导电粒子所带的电量，s是导体的横截面积，v是导电粒子运动的速度．
整理得：v= ．
联立解得：UH= ，可知用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度，保持电流不变，霍尔电压UH与车速大小无关．故B错误．
C、霍尔元件的电流I是由负电荷定向运动形成的．故C错误．
D、由公式UH= ，若长时间不更换传感器的电源，那么电流I减小，则霍尔电势差将减小，故D正确；
故选：AD．
【分析】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；
根据左手定则得出电子的偏转方向，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．
10．（2024高二下·栖霞期中）如图为模拟远距离输电的实验电路图，两理想变压器的匝数，四根模拟输电线的电阻、、、的阻值均为R，、为相同的理想交流电流表，、为相同的小灯泡，灯丝电阻，忽略灯丝电阻随温度的变化。当A、B端接入低压交流电源时（ ）
A．、两灯泡的亮度相同
B．表的示数小于表的示数
C．两端的电压小于两端的电压
D．消耗的功率大于消耗的功率
【答案】B,C
【知识点】电能的输送；变压器的应用
【解析】【解答】根据图示可知，上部分电路为通过理想变压器先升压再降压进行电能输送，下部分电路为不适用理想变压器，直接进行电能输送。 在远距离输电的过程中，通过使用变压器，从而减小了输电电流，减小了在输送过程中损耗的功率，从而用户得到的功率增加。因此比更亮；表的示数小于表的示数，两端的电压小于两端的电压；消耗的功率小于消耗的功率。
故选BC。
【分析】根据图示可知，上部分电路为通过理想变压器先升压再降压进行电能输送，下部分电路为不适用理想变压器，直接进行电能输送。 在远距离输电的过程中，通过使用变压器，从而减小了输电电流，减小了在输送过程中损耗的功率，从而用户得到的功率增加。再结合题意进行分析。
11．（2024高二下·栖霞期中）有一边长为L、质量为m、总电阻为R的正方形导线框自磁场上方某处自由下落，如图所示。区域I、II中匀强磁场的磁感应强度大小均为B，二者宽度分别为L、H，且H＞L。导线框恰好匀速进入区域I，最后又恰好匀速离开区域II，重力加速度为g，下列说法中不正确的是（ ）
A．导线框离开区域II的速度大于
B．导线框刚进入区域II时的加速度大小为g，方向竖直向上
C．导线框进入区域II的过程产生的焦耳热为mgH
D．导线框自开始进入区域I至刚完全离开区域II的时间为
【答案】A,B
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【解答】A．导线框匀速离开区域II，对线框受力分析。根据平衡条件可得
根据安培力公式可得
根据欧姆定律有
根据法拉第电磁感应定律
联立求得
A错误，符合题意；
B．导线框恰好匀速进入区域I，根据A项分析，可知导线框刚进入区域II时的速度为
根据安培力公式可得，此时导线框受到的安培力
根据欧姆定律有
根据法拉第电磁感应定律
根据牛顿第二定律可得
求得
方向竖直向上，B错误，符合题意；
C．导线框恰好匀速进入区域I，故线框在区域I中以速度匀速运动；设线框完全离开磁场I时速度为，由动能定理得
导线框进入区域II的过程中，根据能量守恒定律可得
联立解得导线框进入区域II过程中的焦耳热为
C正确，不符合题意；
D．导线框自开始进入区域I至开始进入区域II的过程中，取向下为正方向，由动量定理得
根据法拉第第电磁感应定律及欧姆定律及安培力公式可得
联立求得
由题意可知导线框恰好匀速离开区域II，则导线框进入区域II的速度与离开区域II的速度相同，由动量定理得
根据法拉第第电磁感应定律及欧姆定律及安培力公式可得
解得
导线框自开始离开区域II至刚完全离开区域II的过程中，取向下为正方向，由动量定理得
根据法拉第第电磁感应定律及欧姆定律及安培力公式可得
解得
故得
D正确，不符合题意。
故选AB。
【分析】线框先再磁场外做自由落体运动，进入磁场1过程只有下侧边做切割磁感线，且做匀速直线运动。线框离开磁场1到完全进入磁场2的过程，上下两边均做切割磁感线运动，完全进入磁场2后在磁场2中只受重力作用，离开磁场2的过程，只有上侧边做切割磁感线运动，且做匀速直线运动。明确每个阶段的受力情况，再根据平衡条件及牛顿第二定律和安培力公式分析其速度及加速度大小。根据能量守恒定律确定确定各过程线框产生的焦耳热大小。根据动量定理及法拉第电磁感应定律确定导线框运动的总时间。
12．（2024高二下·栖霞期中）如图所示，间距为的两平行光滑长直金属导轨水平放置。区域有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向竖直向上。细金属杆静置于磁场中，磁场外的细金属杆以速度向右运动，此后两杆在磁场内未相撞且出磁场时的速度为。已知两杆的质量均为，在导轨间的电阻均为，两金属杆与导轨接触良好且始终与导轨垂直，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。则（ ）
A．在磁场内运动过程中的最大加速度为
B．在磁场内运动过程中通过回路的电荷量为
C．中产生焦耳热的最小值为
D．的初始位置到的最小距离为
【答案】A,B,D
【知识点】动量定理；闭合电路的欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．根据题意可知，M进入磁场后，M做减速运动，N做加速运动，则M刚进入磁场时， 在磁场中的加速度最大，则有 ， ，
联立可得
由牛顿第二定律有
解得
A符合题意；
B．根据题意，对N由动量定理有
又
联立可得
解得
B符合题意；
C．根据题意可知，若N出磁场时，M恰好追上N，则回路中产生的焦耳热最少，设此时M的速度为 ，由动量守恒定律有
解得
由能量守恒定律可得，回路中产生的焦耳热为
则 中产生焦耳热的最小值为
C不符合题意；
D．根据题意，在磁场过程，设两棒相对靠近的位移为 ，由公式 ， ，
联立可得
联立解得
由于两杆在磁场内未相撞，则有 的初始位置到 的最小距离为
D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律以及安培力的表达式得出安培力的大小，结合几何关系得出加速度的表达式，通过动量定理得出回路中通过的电荷量。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（2024高二下·栖霞期中）在图甲中，不通电时电流计指针停在正中央，当闭合开关时，观察到电流计指针向左偏。现按图乙连接方式将电流计与螺线管B连成一个闭合回路，将螺线管A与电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合回路。
（1）闭合开关S后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，螺线管B的 端（选填“上”或“下”）为感应电动势的正极；
（2）螺线管A放在B中不动，开关S突然断开的瞬间，电流计的指针将 （选填“向左”“向右”或“不发生”）偏转；
（3）螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向左滑动，电流计的指针将 （选填“向左”“向右”或“不发生”）偏转。
【答案】下；向右；向左
【知识点】研究电磁感应现象
【解析】【解答】（1）将开关S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，穿过线圈的磁通量增加，磁通量方向向下，且根据楞次定律可知，螺线管B的感应电流从上到下，螺线管B相当于电源，则螺线管B的下端为感应电动势的正极；
（2）螺线管A放在B中不动，开关S突然断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量减小，磁通量向下，根据楞次定律可知线圈B中的感应电流从下到上，则电流计的指针将向右偏转；
（3）螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向左滑动，阻值变小，则电流增大，即穿过线圈B的磁通量增大，磁通量方向向下，根据楞次定律可知线圈B中的感应电流从上到下，则电流计的指针将向左偏转。
【分析】根据闭合开关时，观察到电流计指针向左偏确定电流的方向与指针偏转方向的关系。确定在不同操作下，穿过螺线管B的磁场方向及磁通量的变化情况，再结合楞次定律判断电流计的偏转方向。
14．（2024高二下·栖霞期中）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中
（1）下列器材需要的有________．
A．干电池组 B．滑动变阻器 C．直流电压表 D．多用电表
E．学生电源
（2）在实验中，某同学保持原线圈的电压以及副线圈的匝数不变，仅增加原线圈的匝数，副线圈两端的电压将 （选填“增大”“减小”或“不变”）．
（3）如图所示，当左侧线圈“0”“16”间接入9 V电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出电压可能是________．
A．3.1 V B．2.5 V C．1.7 V
【答案】（1）D；E
（2）减小
（3）C
【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）AE．因为变压器两端要接入交流电源，所以需要能输出交流电的学生电源，故A错误，E正确；
B．本实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，不需要滑动变阻器，故B错误；
CD．测量交流电压不要用多用电表，故C错误，D正确。
故选DE；
（2）根据理想变压器规律有
即
所以要保持原线圈的电压和副线圈的匝数不变，仅增加原线圈的匝数时，副线圈两端的电压将减小；
（3）由题可知左侧线圈匝数为16n，右侧线圈接“0”“4”接线柱时，则右侧线圈匝数为4n，根据理想变压器规律有
解得
因为实际变压器有漏磁、热效应等问题，所以右侧输出电压应该小于2.25V。
故选C。
【分析】熟练掌握探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验的操作步骤及注意事项。根据题意确定原副线圈匝数比，再结合理想变压器规律结合题意进行数据处理。
15．（2024高二下·栖霞期中）如图所示的电路中，电容器的电容C＝1 μF，线圈的自感系数L＝0.1 mH，先将开关S拨至a，这时电容器内有一带电油滴恰能保持静止，然后将开关S拨至b，经过3.14×10－5 s，油滴的加速度是多少？当油滴的加速度为何值时，LC回路中的振荡电流有最大值？(g取10m/s2，π取3.14，研究过程中油滴不与极板接触)
【答案】解：当S拨至a时，油滴受力平衡，显然带负电；所以
mg=qU/d
当S拨至b时，LC回路中有电流，其振荡周期为
当t=3.14×10－5s时，电容器恰好反向充电结束，由牛顿第二定律得，
qU/d+mg=ma
以上式子联立，代入数据解得
a=20m/s2
当振荡电流最大时，两极板间无电场，油滴仅受重力作用，所以
mg=ma'
a'=g=10m/s2
【知识点】带电粒子在电场中的运动综合；电磁振荡
【解析】【分析】s拨到a，电容器与电源相连，根据电源的正负极确定电容器的极板的电势高低情况，再根据带电油滴的平衡条件确定油滴的电性。s拨到b，LC构成振荡电路，确定此时LC振荡电路的周期，再根据LC振荡电路的规律确定不同时刻油滴的受力情况，再结合牛顿第二定律进行解答。
16．（2024高二下·栖霞期中）某水电站的发电功率约为2000兆瓦，其主要为近180公里远的一座工业重镇供电。输电线网的等效电阻为10Ω。在输电过程中主要有两类损耗，除了我们熟悉的电阻类损耗以外，另一类是由于电晕放电而导致的电晕类损耗。
（1）若以500kV的方式进行高压输电，请问此时电阻类损耗的功率是多少；若此时电晕类损耗功率大约占总耗功率的10%，电晕类损耗功率是多少；
（2）若采用最新的超高压1000kV的方式在原先的电网基础上输电，请问此时电阻类损耗功率是上一问电阻类损耗功率的几倍？如果电晕类损耗功率相比之前而言提升为原来的2倍，请问此时电晕类损耗占总损耗功率的百分比是多少；相比于之前，节省的总电功率是多少；
（3）为了减少改造费用，我们会在镇口先将1000kV的电压降至500kV，然后再沿用原有线路分别将电输送至居民区和工业区。最后在居民区和工业区再各自将电压降到所需值。下图展示了首次降压的变压器原理示意图，求图中各线圈中的匝数之比。若已知工业区耗电功率是居民区的10倍，且变压器的输入功率等于输出功率之和，求图中各处电流之比。
【答案】解：（1）输电电流为
输电线损耗功率为
得
由题意
电晕类损耗功率为
（2）由（1）可知，输电电压增大为2倍，则输电电流减小为原来的，输电线损失功率减小为原来的。
电晕类损耗功率提升为原来的2倍，则电晕类损耗占总损耗功率的百分比
相比于之前，节省的总电功率
（3）由题意可知
，，
又
【知识点】电能的输送；变压器的应用
【解析】【分析】（1）发电功率约为2000兆瓦，根据电功率公式确定输电线上的电流，总损耗功率等于电晕类损耗功率与输电线损耗功率之和，再结合电功率公式电晕类损耗功率进行解答；
（2）输电电压增大为2倍，则输电电流减小为原来的，再结合题意及电功率公式进行分析；
（3）该变压器为多副线圈，明确原线圈电流与各副线圈电流及匝数之间的关系，再结合题意及理想变压器规进行联立解答。
17．（2024高二下·栖霞期中）如图所示，间距为L=1m的平行光滑金属导轨倾斜固定放置，导轨足够长，导轨平面的倾角为θ=30°，导轨下端分别连接有阻值为1Ω的定值电阻R，电动势E=3V、内阻r=1的直流电源，质量为m=0.5kg，长为L、电阻为r=1Ω的金属棒放在导轨上，绕轻质定滑轮的细线一端连接在杆的中点，另一端悬吊质量为M=1kg的重物，导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，金属棒与定滑轮间的细线与导轨平行，只闭合开关S1，金属棒处于静止状态，重力加速度为g=10m/s2，重物离地足够高，金属导轨电阻不计，求：
（1）匀强磁场磁感应强度大小；
（2）再闭合开关S2，闭合S2的一瞬间，重物的加速度大小；
（3）在金属棒静止时，若断开S1，同时闭合S2，当通过电阻R的电量为5C时，重物已做匀速运动；至此时电阻R产生的焦耳热为多少。
【答案】解：（1）流过金属棒的电流
由于金属棒处于静止状态，因此
代入数据可得
（2）闭合S2的一瞬间，流过金属棒的电流为，根据闭合电路欧姆定律
可得
对金属棒，根据牛顿第二定律
对重物
联立解得
（3）金属棒上升的过程中，平均感应电动势
平均电流
流过某截面的电量
代入数据可得，金属棒上升的距离
重物做匀速运动的速度为，根据平衡条件
而
代入数据可得，重物运行的速度
根据能量守恒定律
而
解得
【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；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1） 只闭合开关S1，金属棒处于静止状态，根据闭合电路的欧姆定律确定此时流过金属棒的电流，确定此时导体棒的受力情况，再根据平衡条件及力的合成与分解和安培力公式进行解答；
（2）根据根据闭合电路的欧姆定律及串并联电路规律确定此时流过金属棒的电流，确定此时导体棒的受力情况，再根据力的合成与分解和安培力公式及牛顿第二定律进行解答；
（3）根据法拉第电磁感应定律及电荷量与电流的关系确定金属棒开始运动至稳定过程，金属棒向上运动的位移。根据平衡条件及法拉第电磁感应定律和安培力公式确定金属棒匀速运动时金属棒的速度，再对整体运用能量守恒定律进行解答。
18．（2024高二下·栖霞期中）如图所示，为某研究小组设计的磁悬浮电梯的简化模型，在竖直平面上相距为的两根很长的平行滑轨，竖直安置，沿轨道安装的线路通上励磁电流，便会产生沿轨道移动的周期性磁场。组成周期性磁场的每小块磁场沿滑轨方向宽度相等，相间排列。相间的匀强磁场B1和B2垂直轨道平面，B1和B2方向相反，大小相等，即B1=B2=B，每个磁场的宽度都是。采用轻巧碳纤维材料打造的一电梯轿厢里固定着绕有N匝金属导线的闭合正方形线框ABCD（轿厢未画出且与线框绝缘），边长为，总电阻为R。利用移动磁场与金属线框的相互作用，使轿厢获得牵引力，从而驱动电梯上升。已知磁场以速度v0向上匀速运动，电梯轿厢的总质量为M、运动中所受的摩擦阻力恒为，重力加速度为g。
（1）电梯轿厢向上运动的最大速度；
（2）不考虑其它能量损耗，为了维持轿厢匀速上升，外界在单位时间内需提供的总能量；
（3）假设磁场由静止开始向上做匀加速运动来启动电梯轿厢，当两磁场运动的时间为t时，电梯轿厢也在向上做匀加速直线运动，此时轿厢的运动速度为v，求由磁场开始运动到电梯轿厢刚开始运动所需要的时间。
【答案】解： （1）电梯轿厢向上运动最大速率为时，线框相对磁场的速率为，线框中上、下两边都切割磁感线，产生感应电动势为
则此时线框所受的安培力大小
根据闭合电路欧姆定律
由平衡条件可得
解得
（2）依题意，不考虑其它能量损耗，为了维持轿厢匀速上升，则外界在单位时间内需提供的总能量等于安培力的功率，为
即
（3）根据题意可知，两磁场做匀加速直线运动的加速度应与电梯轿厢做匀加速直线运动的加速度大小相等，设加速度为a，t时刻线框相对磁场的速率为
线框产生感应电动势为
据牛顿第二定律
整理得
解得
设磁场开始运动到电梯轿厢开始运动所需要的时间为t0，t0时刻线框中感应电动势为
安培力
此时刻
解得
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的磁变类问题；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）磁场向上运动，驱动电梯也向上运动，根据运动的相对性确定线框切割磁场的速度与磁场及电梯运动速度的关系。运动过程中，线框的上下两边均做切割磁感线运动，当电梯的加速度为零时，电梯轿厢的速度达到最大值，再根据法拉第电磁感应定律及平衡条件及安培力公式进行解答；
（2）为了维持轿厢匀速上升，则外界在单位时间内需提供的总能量等于安培力的功率，根据相互作用力确定稳定时磁场所受安培力的大小，再根据功率公式进行解答；
（3）磁场与轿厢均做匀加速直线运动时，则轿厢所受安培力为定值，则磁场与轿厢的相对速度为定值，即磁场与轿厢做匀加速直线运动的加速度相等。根据匀变速直线运动规律及相对运动确定匀加速时线框相对轿厢的相对速度。再对轿厢进行分析，结合法拉第电场感应定律及牛顿第二定律确定此时的加速度。当轿厢所受安培力等于轿厢的重力与阻力时，轿厢开始运动，再根据拉第电场感应定律及平衡条件及安培力公式和运动学规律进行解答。
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