物理
第十二章 核心素养提升练
1．如图所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁体的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转动轴旋转。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的磁场。若从图示位置开始计时，当线框绕固定转动轴匀速转动时，下列图像中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是( )
2．一气体放电管，当其两电极间的电压超过500 V时，就放电而发光，在它发光的情况下逐渐降低电压，要降到500 V时才熄灭。放电管两电极不分正负。现有一正弦交流电源，输出电压峰值为1000 V，频率为50 Hz，若用它给上述放电管供电，则在一小时内放电管实际发光的时间为( )
A．15分钟 B．25分钟
C．30分钟 D．45分钟
3．(2025·四川省内江市高三上零模)(多选)如图所示，为了测量储物罐中不导电液体的高度，有人设计了一个监测液面高度变化的传感器。将与储物罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储物罐中，电容C可通过开关S与电感或电源相连，当开关从a拨到b时，由电感L和电容C构成的回路中产生振荡电流。通过检测振荡电流的频率变化，可以推知液面的升降情况。关于此装置下面说法正确的是( )
A．电源电动势越小，则振荡电流的频率越低
B．当电路中电流最大时，电容器两端的电压最小
C．开关a拨向b瞬间，电感L的自感电动势为零
D．检测到振荡电流的频率增加，说明液面高度在降低
4．在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有三分之一通过另一个线圈，其余的通过中间的臂。已知当线圈1输入电压900 V时，在不接负载的情况下，线圈2的输出电压为600 V。则当线圈2的输入电压为600 V时，在不接负载的情况下，线圈1的输出电压为( )
A．900 V B．600 V
C．400 V D．100 V
5．电流随时间变化的规律如图所示，每个周期的前半个周期电流随时间按照正弦形式的规律变化，后半个周期的电流为0，已知电流的最大值为I0，则在0～T过程中的平均电流为( )
A．I0 B．I0
C．I0 D．I0
6．(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为k，且k>1，电源输出电压U0保持恒定，定值电阻的阻值分别为R1、R2，电流表、电压表均为理想电表。开始时，滑动变阻器的触头位于某一位置，电流表、电压表的示数分别用I1和U1表示；现将变阻器的触头向b端移动后，电流表、电压表的示数分别用I2和U2表示，电流表、电压表示数变化分别用ΔI和ΔU表示。下列表达式正确的是( )
A．＝ B．<
C．＝k2R1 D．＝
7．在我国某海域，人们设计了一个浮筒式波浪发电灯塔。如图甲所示，磁体由支柱固定在暗礁上，浮筒内固定有N＝100匝的线圈，线圈与阻值R＝14 Ω的灯泡相连。浮筒及线圈随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动且始终处于磁场中，其运动速度v＝2sin(πt) m/s。辐向磁场中线圈所在处的磁感应强度大小B＝0．2 T，线圈周长L＝1．5 m，总电阻r＝1 Ω，圆形线圈所在处截面如图乙所示。下列说法正确的是( )
A．灯泡中流过电流的最大值为4 A
B．灯泡的电功率为240 W
C．以开始运动时线圈所受安培力的方向为正，则线圈所受安培力的表达式为FA＝1．2sin(πt) N
D．线圈所受安培力的最大功率为480 W
8．(2024·北京高考)如图所示为一个加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接；固定在滑块上的滑动片M下端与滑动变阻器R接触良好，且不计摩擦；两个电源的电动势E相同，内阻不计。两弹簧处于原长时，M位于R的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时，指针位于表盘右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体上，则下列说法正确的是( )
A．若M位于R的中点右侧，P端电势低于Q端
B．电压表的示数随物体加速度的增大而增大，但不成正比
C．若电压表指针位于表盘左侧，则物体速度方向向右
D．若电压表指针位于表盘左侧，则物体加速度方向向右
9．(2024·广东高考)某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路，所用器材有：电源E(电动势3 V)；电压表和(量程均有3 V和15 V，内阻均可视为无穷大)；滑动变阻器R；两个相同的光敏电阻RG1和RG2；开关S；手电筒；导线若干。图乙是实物图，图中电池板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上，控制单元与检测电路的连接未画出，控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。
(1)电路连接。
图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表、间的实物图连线。
(2)光敏电阻阻值与光照强度关系测试。
①将图甲中R的滑片置于________端。用手电筒的光斜照射到RG1和RG2，使RG1表面的光照强度比RG2表面的小。
②闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。的示数如图丙所示，读数U1为________ V，的示数U2为1．17 V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值________(填“较大”或“较小”)。
③断开S。
(3)光源跟踪测试。
①将手电筒的光从电池板上方斜照射到RG1和RG2。
②闭合S，并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数U1第十二章 核心素养提升练（解析版）
1．如图所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁体的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转动轴旋转。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的磁场。若从图示位置开始计时，当线框绕固定转动轴匀速转动时，下列图像中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是( )
答案：D
解析：因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状，磁极间的磁感线呈辐向分布，线框与磁感线垂直的两边所在处的磁感应强度的大小相等，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小不变，A、B错误；线框越过竖直方向的空隙段后，线框切割磁感线产生的感应电动势的方向发生变化，故C错误，D正确。
2．一气体放电管，当其两电极间的电压超过500 V时，就放电而发光，在它发光的情况下逐渐降低电压，要降到500 V时才熄灭。放电管两电极不分正负。现有一正弦交流电源，输出电压峰值为1000 V，频率为50 Hz，若用它给上述放电管供电，则在一小时内放电管实际发光的时间为( )
A．15分钟 B．25分钟
C．30分钟 D．45分钟
答案：C
解析：根据题意该交流电电压的瞬时值表达式为u＝Umsin2πft＝1000sin(100πt) V，在前半个周期内，当t＝时开始发光，t＝时停止发光，发光时间为Δt＝－＝，整个周期的发光时间为t＝2Δt＝，故一个小时内的发光时间为t0＝×＝30 min，故C正确，A、B、D错误。
3．(2025·四川省内江市高三上零模)(多选)如图所示，为了测量储物罐中不导电液体的高度，有人设计了一个监测液面高度变化的传感器。将与储物罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储物罐中，电容C可通过开关S与电感或电源相连，当开关从a拨到b时，由电感L和电容C构成的回路中产生振荡电流。通过检测振荡电流的频率变化，可以推知液面的升降情况。关于此装置下面说法正确的是( )
A．电源电动势越小，则振荡电流的频率越低
B．当电路中电流最大时，电容器两端的电压最小
C．开关a拨向b瞬间，电感L的自感电动势为零
D．检测到振荡电流的频率增加，说明液面高度在降低
答案：BD
解析：在LC振荡电路中，振荡电流的频率为f＝，与电源电动势无关，故A错误；当电路中电流最大时，电容器放电完毕，此时电容器两端的电压最小，故B正确；开关a拨向b瞬间，电流最小，电流的变化率最大，则电感L的自感电动势最大，故C错误；检测到振荡电流的频率增加，说明电容器的电容减小，根据C＝可知 r减小，说明两极板间作为电介质的不导电液体减少，即液面高度在降低，故D正确。
4．在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有三分之一通过另一个线圈，其余的通过中间的臂。已知当线圈1输入电压900 V时，在不接负载的情况下，线圈2的输出电压为600 V。则当线圈2的输入电压为600 V时，在不接负载的情况下，线圈1的输出电压为( )
A．900 V B．600 V
C．400 V D．100 V
答案：D
解析：由变压器原理知，当从线圈1输入电压U1＝900 V时，线圈2的输出电压为U2＝600 V，根据＝＝＝，又＝，解得＝；当从线圈2输入电压U2′＝600 V时，得＝＝×＝6，得U1′＝100 V，故D正确。
5．电流随时间变化的规律如图所示，每个周期的前半个周期电流随时间按照正弦形式的规律变化，后半个周期的电流为0，已知电流的最大值为I0，则在0～T过程中的平均电流为( )
A．I0 B．I0
C．I0 D．I0
答案：D
解析：根据＝n，＝，＝，联立解得q＝n，在0～T过程中ΔΦ＝2BS，电流的最大值为I0＝＝，联立解得0～T过程通过某截面的电荷量q＝，在0～T过程中的平均电流为＝＝＝I0，所以D正确，A、B、C错误。
6．(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为k，且k>1，电源输出电压U0保持恒定，定值电阻的阻值分别为R1、R2，电流表、电压表均为理想电表。开始时，滑动变阻器的触头位于某一位置，电流表、电压表的示数分别用I1和U1表示；现将变阻器的触头向b端移动后，电流表、电压表的示数分别用I2和U2表示，电流表、电压表示数变化分别用ΔI和ΔU表示。下列表达式正确的是( )
A．＝ B．<
C．＝k2R1 D．＝
答案：BD
解析：根据欧姆定律有U＝I(R＋R2)，则＝R＋R2，将变阻器的触头向b端移动后，R增大，则<，A错误，B正确；设变压器原线圈中的电流为I′，原线圈两端的电压为U′，有U0＝I′R1＋U′，根据变压器规律得＝k，＝k，联立可得U0＝I＋kU，变形得U＝－I，因此＝，C错误，D正确。
7．在我国某海域，人们设计了一个浮筒式波浪发电灯塔。如图甲所示，磁体由支柱固定在暗礁上，浮筒内固定有N＝100匝的线圈，线圈与阻值R＝14 Ω的灯泡相连。浮筒及线圈随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动且始终处于磁场中，其运动速度v＝2sin(πt) m/s。辐向磁场中线圈所在处的磁感应强度大小B＝0．2 T，线圈周长L＝1．5 m，总电阻r＝1 Ω，圆形线圈所在处截面如图乙所示。下列说法正确的是( )
A．灯泡中流过电流的最大值为4 A
B．灯泡的电功率为240 W
C．以开始运动时线圈所受安培力的方向为正，则线圈所受安培力的表达式为FA＝1．2sin(πt) N
D．线圈所受安培力的最大功率为480 W
答案：D
解析：线圈在磁场中垂直切割磁感线，感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBLv＝100×0．2×1．5×2sin(πt) V＝60sin(πt) V，则知线圈中产生正弦式交变电流，且感应电动势最大值为Em＝60 V，灯泡中流过电流的最大值为Im＝＝ A＝4 A，灯泡中流过电流的有效值为I＝＝4 A，灯泡的电功率为P＝I2R＝42×14 W＝224 W，故A、B错误；由上述分析知，线圈中电流的瞬时值为i＝＝4sin(πt) A，根据右手定则和左手定则可知，线圈所受安培力垂直于线圈平面，所以线圈的有效长度为NL，则以开始运动时线圈所受安培力的方向为正，线圈所受安培力FA＝iNLB＝120sin(πt) N，C错误；线圈所受安培力的功率大小PA＝FAv＝480sin2(πt) W，则最大功率为480 W，D正确。
8．(2024·北京高考)如图所示为一个加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接；固定在滑块上的滑动片M下端与滑动变阻器R接触良好，且不计摩擦；两个电源的电动势E相同，内阻不计。两弹簧处于原长时，M位于R的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时，指针位于表盘右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体上，则下列说法正确的是( )
A．若M位于R的中点右侧，P端电势低于Q端
B．电压表的示数随物体加速度的增大而增大，但不成正比
C．若电压表指针位于表盘左侧，则物体速度方向向右
D．若电压表指针位于表盘左侧，则物体加速度方向向右
答案：D
解析：由题图可知，P端电势与M的电势始终相等，Q端电势与R的中点的电势始终相等。因电路中的电流沿逆时针方向，则滑动变阻器R上的电势从右向左逐渐降低，若M位于R的中点右侧，则M的电势高于R的中点的电势，即P端电势高于Q端电势，A错误；设滑块与滑动片的总质量为m，两弹簧的劲度系数均为k，滑动变阻器单位长度的电阻为R0，电路总电阻为R总，当物体加速度为a时，滑块与滑动片加速度也为a，根据牛顿第二定律可得，弹簧形变量x＝，而回路中电流始终为I＝，R的中点与M间的电阻Rx＝xR0，R的中点与M间的电压即电压表示数U＝IRx，联立得U＝a，即电压表的示数与物体的加速度成正比，B错误；由题意可知，若电压表指针位于表盘左侧，则Q端电势高于P端，即R的中点的电势高于M的电势，M位于R的中点左侧，所以滑块左侧弹簧压缩、右侧弹簧伸长，滑块所受合力向右，故物体加速度方向向右，物体可能向右做加速运动，也可能向左做减速运动，故C错误，D正确。
9．(2024·广东高考)某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路，所用器材有：电源E(电动势3 V)；电压表和(量程均有3 V和15 V，内阻均可视为无穷大)；滑动变阻器R；两个相同的光敏电阻RG1和RG2；开关S；手电筒；导线若干。图乙是实物图，图中电池板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上，控制单元与检测电路的连接未画出，控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。
(1)电路连接。
图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表、间的实物图连线。
(2)光敏电阻阻值与光照强度关系测试。
①将图甲中R的滑片置于________端。用手电筒的光斜照射到RG1和RG2，使RG1表面的光照强度比RG2表面的小。
②闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。的示数如图丙所示，读数U1为________ V，的示数U2为1．17 V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值________(填“较大”或“较小”)。
③断开S。
(3)光源跟踪测试。
①将手电筒的光从电池板上方斜照射到RG1和RG2。
②闭合S，并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数U1答案：(1)如图所示 (2)①b ②1．60 较大
(3)②逆时针 U1＝U2
解析：(1)由题图甲可知，滑动变阻器采用分压式接法，RG1与RG2串联，、分别测RG1、RG2两端电压，又电源电动势为3 V，所以电压表选择0～3 V量程，据此完成实物图连线如答图所示。
(2)①为了保证电路的安全，实验开始前，应使闭合开关S后分压电路两端电压为0，则要将R的滑片置于b端。
②电压表量程为3 V，由题图丙知精度为0．1 V，则读数为1．60 V；电压表比电压表的示数大，根据串联电路分压规律可知，RG1＞RG2，结合题中信息可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值较大。
(3)②两电压表的示数U1＜U2，根据(2)分析可知，RG1表面的光照强度比RG2表面的大，则手电筒的光应从左上方斜射下来，因此电动机应带动电池板逆时针转动，直至U1＝U2时停止转动，从而使电池板正对手电筒发出的光。
7(共24张PPT)
第十二章
核心素养提升练
1．如图所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久
磁体的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，
它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴
的固定转动轴旋转。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的磁场。若从图示位置开始计时，当线框绕固定转动轴匀速转动时，下列图像中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是( )
解析：因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状，磁极间
的磁感线呈辐向分布，线框与磁感线垂直的两边所在处的磁感应
强度的大小相等，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生
的感应电动势的大小不变，A、B错误；线框越过竖直方向的空
隙段后，线框切割磁感线产生的感应电动势的方向发生变化，故C错误，D正确。
3．(2025·四川省内江市高三上零模)(多选)如图所示，为了测量储物罐中不导电液体的高度，有人设计了一个监测液面高度变化的传感器。将与储物罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储物罐中，电容C可通过开关S与电感或电源相连，当开关从a拨到b时，由电感L和电容C构成的回路中产生
振荡电流。通过检测振荡电流的频率变化，可以推知液面的升降
情况。关于此装置下面说法正确的是( )
A．电源电动势越小，则振荡电流的频率越低
B．当电路中电流最大时，电容器两端的电压最小
C．开关a拨向b瞬间，电感L的自感电动势为零
D．检测到振荡电流的频率增加，说明液面高度在降低
4．在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有三分之一通过另一个线圈，其余的通过中间的臂。已知当线圈1输入电压900 V时，在不接负载的情况下，线圈2的输出电压为600 V。则当线圈2的输入电压为600 V时，在不接负载的情况下，线圈1的输出电压为( )
A．900 V B．600 V
C．400 V D．100 V
8．(2024·北京高考)如图所示为一个加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接；固定在滑块上的滑动片M下端与滑动变阻器R接触良好，且不计摩擦；两个电源的电动势E相同，内阻不计。两弹簧处于原长时，M位于R的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时，指针位于表盘右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体上，则下列说法正确的是( )
A．若M位于R的中点右侧，P端电势低于Q端
B．电压表的示数随物体加速度的增大而增大，但不成正比
C．若电压表指针位于表盘左侧，则物体速度方向向右
D．若电压表指针位于表盘左侧，则物体加速度方向向右
答案：如图所示
b
1．60
较大
(3)光源跟踪测试。
①将手电筒的光从电池板上方斜照射到RG1和RG2。
②闭合S，并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数U1逆时针
U1＝U2
