模块达标验收（二）
（满分：100分）
一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述不符合史实的是（ ）
A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系
B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
C.法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流
D.楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
2.如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入图示方向的电流时，线圈将（ ）
A.向左运动 B.向右运动
C.静止不动 D.无法确定
3.如图所示的电路中，a、b、c为三个相同的灯泡，线圈L的自感系数很大，电阻不计，电源E内阻不计，下列判断正确的有（ ）
A.S闭合的瞬间，b灯比c灯亮
B.S闭合的瞬间，b灯最亮
C.电路稳定后，将S断开的瞬间，a、c两灯立即熄灭
D.电路稳定后，将S断开，a、c两灯亮度相同且逐渐变暗
4.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看作匀强电场，血液中的离子所受的电场力和洛伦兹力的合力为零。在某次监测中，两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 μV，磁感应强度的大小为0.040 T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为（ ）
A.1.3 m/s，a正、b负 B.2.7 m/s，a正、b负
C.1.3 m/s，a负、b正 D.2.7 m/s，a负、b正
5.月球探测器在研究月球磁场时发现，月球上的磁场极其微弱。探测器通过测量运动电子在月球磁场中的轨迹来推算磁场强弱分布。下列选项分别是在月球上四个位置所探测到的电子运动轨迹的照片，设在各位置电子速率相同，且电子进入磁场时速度方向均与磁场方向垂直。则由照片可判断这四个位置中磁场最强的是（ ）
6.如图（a）所示，有一个面积为100 cm2的金属圆环，电阻为0.1 Ω，圆环中磁感应强度的变化规律如图（b）所示，且磁场方向与圆环所在平面相垂直，在A→B过程中，圆环中感应电流I的方向和流过它的电荷量q为（ ）
A.逆时针，q＝0.01 C
B.逆时针，q＝0.02 C
C.顺时针，q＝0.02 C
D.逆时针，q＝0.03 C
7.如图所示，在一平面正方形MNPQ区域内有一匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v从Q点沿着与边QP夹角为30°的方向垂直进入磁场，从QP边界射出。已知QP边长为a，不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A.该粒子带正电
B.运动过程中粒子的速度不变
C.粒子在磁场中运动的时间为
D.粒子的速度的最大值为
8.图甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为4∶1，原线圈接如图乙所示的正弦交流电。图甲中Rt为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。则下列说法正确的是（ ）
A.图乙中电压的瞬时值表达式为u＝51sin 50πt V
B.变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4
C.变压器输入、输出功率之比为1∶4
D.Rt处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大
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，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分）
9.在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法正确的是（ ）
A.电容器放电完毕时刻，回路中磁场能最小
B.回路中电流值最大时刻，回路中磁场能最大
C.电容器极板上电荷最多时，电场能最大
D.回路中电流值最小时刻，电场能最小
10.如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、磁感应强度B＝1 T的匀强磁场中，C、O间距离为10 cm。当磁场力为0.2 N时，闸刀开关会自动跳开。则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为（ ）
A.电流方向C→O B.电流方向O→C
C.电流大小为2 A D.电流大小为1 A
11.如图所示，闭合金属线框从一定高度自由下落进入匀强磁场中，磁场足够大，从ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内，线框运动的v-t图像可能是（ ）
12.霍尔元件是一种应用霍尔效应的磁传感器，有一个沿y轴方向的磁场，磁感应强度B＝B0＋ky（B0、k均为正的常数），将一传感器固定在霍尔元件上，沿y轴方向元件的厚度为d，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图中箭头所示）。当元件沿y轴方向移动时，a、b是垂直于z轴方向上元件的前、后两侧面，在这两个侧面产生的电势差为U，则下列说法正确的是（ ）
A.若图中霍尔元件是电子导电，则后侧面电势高
B.若I不变，电势差U越大，则该处的磁感应强度B越小
C.若磁感应强度B不变，前、后两侧面的电势差U越小，则电流I越大
D.若I不变，k越大，传感器灵敏度越高
三、非选择题（本题共5小题，共60分）
13.（6分）利用DIS（数字化信息处理系统）探究手摇发电机（如图所示）的线圈产生的交变电流。
实验步骤如下：
①将电压传感器接入数据采集器；
②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联；
③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”；
④缓慢摇动发电机的手柄，观察工作界面上的信号。
（1）屏上出现的电压波形如图所示，从图中可以看出，手摇发电机产生的电压波形不是正弦波，其原因可能是 （写出一条即可）。
（2）研究交变电流的波形时，发现在用手摇动发电机手柄的2 min内屏上出现了61个向上的“尖峰”，则交变电流的平均周期为 。如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍，则手摇大轮转动的平均角速度为 。
14.（10分）磁力锁主要由电磁铁和衔铁组成。某小组用如图甲所示的装置研究电磁铁的工作电压与衔铁所受磁力大小的关系，弹性梁一端连接有衔铁，在外力作用下可以上下运动，另一端固定于墙壁，电磁铁位于衔铁正下方，V1为理想电压表。
（1）为增大电磁铁产生的磁感应强度，变阻器的滑片P应向 端移动（选填“c”或“d”）。
（2）已知电磁铁线圈的直流电阻为30 Ω，滑动变阻器的最大阻值为170 Ω，电源E的电动势为12.0 V，滑动变阻器能提供的最大分压为11.9 V，则电源E的内阻为 Ω（保留两位有效数字）。
（3）同学们将阻值会因形状变化而发生改变的金属应变片R1粘贴在弹性梁的上表面，然后将金属应变片R1、定值电阻R2和理想电压表V2连接成如图乙所示的电路。线圈通电吸引衔铁下移时，应变片变长，R1的阻值将 ，电压表V2的读数将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
（4）在线圈通电吸合衔铁后，用外力F使电磁铁和衔铁刚好分开，测得外力F与线圈两端电压U的关系如图丙所示，若要求该锁能抵抗1 200 N的外力，则工作电压至少为 V。
15.（12分）如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，与水平面夹角为37°，固定在竖直平面内，垂直纸面向里的匀强磁场B充满杆所在的空间，杆与B垂直，质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为0.4mg，已知小环的带电荷量为q，问：
（1）小环带什么电？
（2）小环滑到P处时的速度多大？
16.（16分）质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电荷量为e的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器。粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动，求：
（1）粒子的速度v为多少？
（2）速度选择器的电压U2为多少？
（3）粒子在磁感应强度为B2的磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？
17.（16分）如图所示，PM、QN是两根半径为d的光滑的圆弧轨道，其间距为l，O、P连线水平，M、N在同一水平高度，圆弧轨道电阻不计，在其上端连有一阻值为R的电阻，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现有一根长度稍大于l、质量为m、电阻为r的金属棒从轨道的顶端PQ处由静止开始下滑，到达轨道底端MN时对轨道的压力为2mg，求：
（1）棒到达最低点时金属棒两端的电压；
（2）棒下滑过程中金属棒产生的热量；
（3）棒下滑过程中通过金属棒的电荷量。
模块达标验收（二）
1.C 奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系，A正确；安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，B正确；法拉第在实验中观察到，在通有变化电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流，C错误；楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，D正确；本题选不符合史实的，故选C。
2.A 方法一：等效法。把通电线圈等效成小磁针，由安培定则可知，线圈等效成小磁针后，左端是S极，右端是N极，根据异名磁极相互吸引，线圈将向左运动。选项A正确。
方法二：电流元法。取线圈的上、下两小段分析，如图所示，根据其中心对称性可知线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动。选项A正确。
3.D 由于通过线圈L的电流会缓慢变化，当开关S闭合的瞬间，L中的电流为零，电路的结构为b、c串联后与a并联，所以a支路的电阻值小，流过a的电流大，而流过b、c的电流相等，所以S闭合的瞬间，b、c两灯一样亮，a灯最亮，A、B均错误；当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，此时b被短路，a、c并联，电路稳定后，将S断开，此时线圈L产生感应电动势，相当于电源，电路的结构是a、c串联后与b并联，所以a、c两灯亮度相同且逐渐变暗，C错误，D正确。
4.A 根据左手定则可知，正离子在磁场中受到洛伦兹力的作用向上偏，负离子在磁场中受到洛伦兹力的作用向下偏，因此电极a为正极，电极b为负极，选项C、D错误；当达到平衡时，血液中的离子所受的电场力和洛伦兹力的合力为零，则qE＝qvB，又E＝，联立得v＝＝ m/s≈1.3 m/s，选项A正确，选项B错误。
5.A 电子在月球磁场中做匀速圆周运动的半径r＝，因m、q、v相同，则半径r与磁感应强度B成反比，由选项中的照片可以看出，A中电子运动半径最小，则该位置磁感应强度B最大，即磁场最强，故A正确。
6.A 由楞次定律可知，感应电流为逆时针方向；再由题图（b）可知ΔB＝（0.2－0.1）T＝0.1 T，所以q＝IΔt＝＝＝0.01 C。故A正确。
7.C 粒子从PQ边射出匀强磁场，粒子刚射入磁场时受到的洛伦兹力垂直于速度斜向右下方，由左手定则可知，粒子带负电，故A错误；粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，粒子速度大小不变而方向发生变化，粒子速度发生变化，故B错误；粒子在匀强磁场中转过的圆心角θ＝2×30°＝60°，粒子在匀强磁场中的运动时间t＝T＝×＝，故C正确；粒子从P点射出磁场时轨道半径最大，粒子速度最大，此时粒子轨道半径r＝a，由牛顿第二定律得qvB＝m，粒子的最大速度v＝＝，故D错误。
8.B 题图乙中电压的瞬时值表达式为u＝51sin 100πt V，A错误；根据＝可知，原、副线圈中的电流之比与匝数成反比，理想变压器的输入、输出功率相等，B正确，C错误；Rt处温度升高时，Rt的阻值减小，电压表示数不变，电流表示数变大，所以D错误。
9.BC 电容器放电完毕时，q＝0，但此时i最大，所以磁场能最大，A错误，B正确；电流最小时，i＝0，q最多，极板间电场最强，电场能最大，C正确，D错误。
10.BC 只有当OC受到向左的安培力时，闸门才能自动跳开，根据左手定则知电流的方向是O→C，CO所受安培力大小为F安＝BIL＝1×I×0.1 N＝0.2 N，解得I＝2 A。故B、C正确。
11.ACD 当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力等于重力，则线框在从ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场前做匀速运动，故A正确；当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力小于重力，则线框做加速度逐渐减小的加速运动，最后可能做匀速运动，故C正确；当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力大于重力，则线框做加速度逐渐减小的减速运动，最后可能做匀速运动，故D正确；线框在磁场中不可能做匀变速运动，故B项错误。
12.AD 若霍尔元件中移动的是自由电子，根据左手定则，电子向前侧面偏转，所以后侧面电势高，故A正确；最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态，设霍尔元件沿z轴方向的长度为l1，有＝qvB，电流的微观表达式为I＝nqvS＝nqvdl1，所以U＝，因此若I不变，电势差U越大，则该处的磁感应强度B越大；若磁感应强度B不变，前、后两侧面的电势差U越小，则电流I越小，故B、C错误；根据磁感应强度B＝B0＋ky知，U＝＝（B0＋ky），若I不变，k越大，则传感器灵敏度越高，故D正确。
13.（1）转子不是在匀强磁场中转动（或手摇发电机的转速不均匀） （2）2 s 0.5π rad/s
解析：（1）只有线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电流才是标准的正弦式交流电。手摇发电机的磁场是由条形磁铁产生的，所以不是匀强磁场，由于是手摇转动，转速难以保证恒定。
（2）屏上每出现一次向上的“尖峰”，就代表经过了一个周期，2 min内屏上出现了61个向上的“尖峰”，表明周期T＝ s＝2 s，大轮的角速度等于小轮的角速度的一半，所以大轮的角速度ω＝·＝0.5π rad/s。
14.（1）c （2）0.21 （3）增大 增大 （4）6.0
解析：（1）根据电流的磁效应，电流越大，产生的磁场强度越强，为了增加电磁铁产生的磁感应强度，变阻器的滑片应该滑向c端移动；
（2）当滑动变阻器的滑片P滑到c端时，滑动变阻器提供的分压最大，由闭合电路欧姆定律E＝Um＋Ir，I＝，R外＝ Ω＝25.5 Ω，联立解得r≈0.21 Ω。
（3）线圈通电吸引衔铁下移时，应变片变长，根据电阻定律，R1的阻值将增大；根据串联电路分压规律可知，电阻增大，电压增大，所以电压表V2的读数将增大。
（4）由图丙可知，F＝1 200 N时对应的工作电压为6.0 V，即要求该锁能抵抗1 200 N的外力，则工作电压至少为6.0 V。
15.（1）负电 （2）
解析：（1）小环重力在垂直杆方向上的分力：
G1＝Gcos 37°＝0.8mg，
根据题意，小环对杆的压力小于0.8mg，所以，小环受到洛伦兹力的方向应斜向上，根据左手定则，小环带负电。
（2）在垂直杆方向上，根据平衡条件，有F＋N＝G1
又F＝qvB，解得v＝。
16.（1） （2）B1d （3）
解析：（1）在加速器a中，粒子被加速电场U1加速，由动能定理，有eU1＝mv2， 解得v＝。
（2）在速度选择器b中，粒子受的电场力和洛伦兹力大小相等，即e＝evB1，代入v值得U2＝B1d。
（3）在分离器c中，粒子受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动，做匀速圆周运动的半径R＝，
代入v值得R＝。
17.（1）Bl （2） （3）
解析：（1）在轨道的最低点MN处，金属棒对轨道的压力N＝2mg，根据牛顿第三定律知，轨道对金属棒的支持力大小N'＝N＝2mg，则N'－mg＝m，解得v＝。
金属棒切割磁感线产生的感应电动势E＝Blv，
金属棒到达最低点时两端的电压
U＝E＝Bl。
（2）棒下滑过程中，由能量守恒定律得mgd＝Q总＋mv2，
解得Q总＝mgd。
金属棒产生的热量Qr＝ Q＝。
（3）由q＝IΔt，I＝，E＝，ΔΦ＝Bld，
联立解得q＝。
5 / 5(共48张PPT)
模块达标验收（二）
（满分：100分）
一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出
的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1. 在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到
了重要作用。下列叙述不符合史实的是（ ）
A. 奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间
存在联系
B. 安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了
分子电流假说
C. 法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定
导线圈中，会出现感应电流
D. 楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方
向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
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解析： 奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电
和磁之间存在联系，A正确；安培根据通电螺线管的磁场和条形磁
铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，B正确；法拉第在实验
中观察到，在通有变化电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出
现感应电流，C错误；楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电
流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的
磁通量的变化，D正确；本题选不符合史实的，故选C。
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2. 如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁
的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入图示方向
的电流时，线圈将（ ）
A. 向左运动 B. 向右运动
C. 静止不动 D. 无法确定
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解析： 方法一：等效法。把通电线圈等效成小
磁针，由安培定则可知，线圈等效成小磁针后，
左端是S极，右端是N极，根据异名磁极相互吸
引，线圈将向左运动。选项A正确。
方法二：电流元法。取线圈的上、下两小段分析，如图所示，根据
其中心对称性可知线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运
动。选项A正确。
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3. 如图所示的电路中，a、b、c为三个相同的灯泡，线圈L的自感系数
很大，电阻不计，电源E内阻不计，下列判断正确的有（ ）
A. S闭合的瞬间，b灯比c灯亮
B. S闭合的瞬间，b灯最亮
C. 电路稳定后，将S断开的瞬间，a、c两灯立即熄灭
D. 电路稳定后，将S断开，a、c两灯亮度相同且逐渐变暗
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解析： 由于通过线圈L的电流会缓慢变化，当开关S闭合的瞬
间，L中的电流为零，电路的结构为b、c串联后与a并联，所以a支
路的电阻值小，流过a的电流大，而流过b、c的电流相等，所以S闭
合的瞬间，b、c两灯一样亮，a灯最亮，A、B均错误；当电流逐渐
稳定时，线圈不产生感应电动势，此时b被短路，a、c并联，电路
稳定后，将S断开，此时线圈L产生感应电动势，相当于电源，电
路的结构是a、c串联后与b并联，所以a、c两灯亮度相同且逐渐变
暗，C错误，D正确。
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4. 医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速
度。电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间
的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的
连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中
的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势
差。在达到平衡时，血管内部的电场可看作匀强电场，血液中的离
子所受的电场力和洛伦兹力的合力为零。在某次监测中，两触点间
的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160
μV，磁感应强度的大小为0.040 T。则血流速度的近似值和电极
a、b的正负为（ ）
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A. 1.3 m/s，a正、b负 B. 2.7 m/s，a正、b负
C. 1.3 m/s，a负、b正 D. 2.7 m/s，a负、b正
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解析： 根据左手定则可知，正离子在磁场中受到洛伦兹力
的作用向上偏，负离子在磁场中受到洛伦兹力的作用向下偏，
因此电极a为正极，电极b为负极，选项C、D错误；当达到平衡
时，血液中的离子所受的电场力和洛伦兹力的合力为零，则qE
＝qvB，又E＝，联立得v＝＝ m/s≈1.3 m/s，选
项A正确，选项B错误。
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5. 月球探测器在研究月球磁场时发现，月球上的磁场极其微弱。探测
器通过测量运动电子在月球磁场中的轨迹来推算磁场强弱分布。下
列选项分别是在月球上四个位置所探测到的电子运动轨迹的照片，
设在各位置电子速率相同，且电子进入磁场时速度方向均与磁场方
向垂直。则由照片可判断这四个位置中磁场最强的是（ ）
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解析： 电子在月球磁场中做匀速圆周运动的半径r＝，因m、
q、v相同，则半径r与磁感应强度B成反比，由选项中的照片可以看
出，A中电子运动半径最小，则该位置磁感应强度B最大，即磁场
最强，故A正确。
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6. 如图（a）所示，有一个面积为100 cm2的金属圆环，电阻为0.1
Ω，圆环中磁感应强度的变化规律如图（b）所示，且磁场方向与
圆环所在平面相垂直，在A→B过程中，圆环中感应电流I的方向和
流过它的电荷量q为（ ）
A. 逆时针，q＝0.01 C
B. 逆时针，q＝0.02 C
C. 顺时针，q＝0.02 C
D. 逆时针，q＝0.03 C
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解析： 由楞次定律可知，感应电流为逆时针方向；再由题图
（b）可知ΔB＝（0.2－0.1）T＝0.1 T，所以q＝IΔt＝＝＝
0.01 C。故A正确。
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7. 如图所示，在一平面正方形MNPQ区域内有一匀强磁场垂直纸面向
里，磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v从Q点
沿着与边QP夹角为30°的方向垂直进入磁场，从QP边界射出。已
知QP边长为a，不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A. 该粒子带正电
B. 运动过程中粒子的速度不变
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解析： 粒子从PQ边射出匀强磁场，粒子刚射入磁场时受到的洛
伦兹力垂直于速度斜向右下方，由左手定则可知，粒子带负电，故
A错误；粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，粒子速度大小不变而
方向发生变化，粒子速度发生变化，故B错误；粒子在匀强磁场中
转过的圆心角θ＝2×30°＝60°，粒子在匀强磁场中的运动时间t
＝T＝×＝，故C正确；粒子从P点射出磁场时轨
道半径最大，粒子速度最大，此时粒子轨道半径r＝a，由牛顿第二
定律得qvB＝m，粒子的最大速度v＝＝，故D错误。
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8. 图甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为4∶1，原线圈接如图
乙所示的正弦交流电。图甲中Rt为阻值随温度升高而减小的热敏电
阻，R1为定值电阻，电压
表和电流表均为理想电表。
则下列说法正确的是（ ）
A. 图乙中电压的瞬时值表达式为u＝51sin 50πt V
B. 变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4
C. 变压器输入、输出功率之比为1∶4
D. Rt处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大
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解析： 题图乙中电压的瞬时值表达式为u＝51sin 100πt V，
A错误；根据＝可知，原、副线圈中的电流之比与匝数成反
比，理想变压器的输入、输出功率相等，B正确，C错误；Rt处
温度升高时，Rt的阻值减小，电压表示数不变，电流表示数变
大，所以D错误。
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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，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对
但不全的得2分，有错选的得0分）
9. 在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 电容器放电完毕时刻，回路中磁场能最小
B. 回路中电流值最大时刻，回路中磁场能最大
C. 电容器极板上电荷最多时，电场能最大
D. 回路中电流值最小时刻，电场能最小
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解析： 电容器放电完毕时，q＝0，但此时i最大，所以磁场能最大，A错误，B正确；电流最小时，i＝0，q最多，极板间电场最强，电场能最大，C正确，D错误。
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10. 如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转轴，A是绝缘手柄，
C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、磁感应
强度B＝1 T的匀强磁场中，C、O间距离为10 cm。当磁场力为0.2
N时，闸刀开关会自动跳开。则要使闸刀开关能跳开，CO中通过
的电流的大小和方向为（ ）
A. 电流方向C→O B. 电流方向O→C
C. 电流大小为2 A D. 电流大小为1 A
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解析： 只有当OC受到向左的安培力时，闸门才能自动跳开，根据左手定则知电流的方向是O→C，CO所受安培力大小为F安＝BIL＝1×I×0.1 N＝0.2 N，解得I＝2 A。故B、C正确。
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11. 如图所示，闭合金属线框从一定高度自由下落进入匀强磁场中，磁场足够大，从ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内，线框运动的v-t图像可能是（ ）
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解析： 当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力等于重力，则线框在从ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场前做匀速运动，故A正确；当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力小于重力，则线框做加速度逐渐减小的加速运动，最后可能做匀速运动，故C正确；当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力大于重力，则线框做加速度逐渐减小的减速运动，最后可能做匀速运动，故D正确；线框在磁场中不可能做匀变速运动，故B项错误。
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12. 霍尔元件是一种应用霍尔效应的磁传感器，有一个沿y轴方向的磁
场，磁感应强度B＝B0＋ky（B0、k均为正的常数），将一传感器
固定在霍尔元件上，沿y轴方向元件的厚度为d，保持通过霍尔元
件的电流I不变（方向如图中箭头所示）。当元件沿y轴方向移动
时，a、b是垂直于z轴方向上元件的前、后两侧面，在这两个侧面
产生的电势差为U，则下列说法正确的是（ ）
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A. 若图中霍尔元件是电子导电，则后侧面电势高
B. 若I不变，电势差U越大，则该处的磁感应强度B越小
C. 若磁感应强度B不变，前、后两侧面的电势差U越小，则电流I越大
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解析： 若霍尔元件中移动的是自由电子，根据左手定则，电
子向前侧面偏转，所以后侧面电势高，故A正确；最终电子在电
场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态，设霍尔元件沿z轴方向的
长度为l1，有＝qvB，电流的微观表达式为I＝nqvS＝nqvdl1，所
以U＝，因此若I不变，电势差U越大，则该处的磁感应强度B
越大；若磁感应强度B不变，前、后两侧面的电势差U越小，则电流I越小，故B、C错误；根据磁感应强度B＝B0＋ky知，U＝＝（B0＋ky），若I不变，k越大，则传感器灵敏度越高，故D正确。
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三、非选择题（本题共5小题，共60分）
13. （6分）利用DIS（数字化信息处理系统）探究手摇发电机（如图
所示）的线圈产生的交变电流。
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①将电压传感器接入数据采集器；
②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联；
③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”；
④缓慢摇动发电机的手柄，观察工作界面上的信号。
实验步骤如下：
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（1）屏上出现的电压波形如图所示，从图中可以看出，手摇发电
机产生的电压波形不是正弦波，其原因可能是
（写出一
条即可）。
解析：只有线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电流才是标准的正弦式交流电。手摇发电机的磁场是由条形磁铁产生的，所以不是匀强磁场，由于是手摇转动，转速难以保证恒定。
转子不是在
匀强磁场中转动（或手摇发电机的转速不均匀）
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（2）研究交变电流的波形时，发现在用手摇动发电机手柄的2
min内屏上出现了61个向上的“尖峰”，则交变电流的平均
周期为 。如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半
径的2倍，则手摇大轮转动的平均角速度为 。
解析：屏上每出现一次向上的“尖峰”，就代表经过了一个周期，2 min内屏上出现了61个向上的“尖峰”，表明周期T＝ s＝2 s，大轮的角速度等于小轮的角速度的一半，所以大轮的角速度ω＝·＝0.5π rad/s。
2 s
0.5π rad/s
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14. （10分）磁力锁主要由电磁铁和衔铁组成。某小组用如图甲所示
的装置研究电磁铁的工作电压与衔铁所受磁力大小的关系，弹性
梁一端连接有衔铁，在外力作用下可以上下运动，另一端固定于
墙壁，电磁铁位于衔铁正下方，V1为理想电压表。
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（1）为增大电磁铁产生的磁感应强度，变阻器的滑片P应
向 端移动（选填“c”或“d”）。
c
解析：根据电流的磁效应，电流越大，产生的磁场强度越强，为了增加电磁铁产生的磁感应强度，变阻器的滑片应该滑向c端移动；
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（2）已知电磁铁线圈的直流电阻为30 Ω，滑动变阻器的最大阻值
为170 Ω，电源E的电动势为12.0 V，滑动变阻器能提供的
最大分压为11.9 V，则电源E的内阻为 Ω（保留两
位有效数字）。
0.21
解析：当滑动变阻器的滑片P滑到c端时，滑动变阻器提供的
分压最大，由闭合电路欧姆定律E＝Um＋Ir，
I＝，R外＝ Ω＝25.5 Ω，联立解得r≈0.21 Ω。
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（3）同学们将阻值会因形状变化而发生改变的金属应变片R1粘贴
在弹性梁的上表面，然后将金属应变片R1、定值电阻R2和理
想电压表V2连接成如图乙所示的电路。线圈通电吸引衔铁
下移时，应变片变长，R1的阻值将 ，电压表V2的读
数将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
增大
增大
解析：线圈通电吸引衔铁下移时，应变片变长，根据电阻定律，R1的阻值将增大；根据串联电路分压规律可知，电阻增大，电压增大，所以电压表V2的读数将增大。
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（4）在线圈通电吸合衔铁后，用外力F使电磁铁和衔铁刚好分
开，测得外力F与线圈两端电压U的关系如图丙所示，若要
求该锁能抵抗1 200 N的外力，则工作电压至少为 V。
6.0
解析： 由图丙可知，F＝1 200 N时对应的工作电压为6.0 V，即要求该锁能抵抗1 200 N的外力，则工作电压至少为6.0 V。
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15. （12分）如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，与水平面夹角
为37°，固定在竖直平面内，垂直纸面向里的匀强磁场B充满杆
所在的空间，杆与B垂直，质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的
P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为0.4mg，已知
小环的带电荷量为q，问：
（1）小环带什么电？
答案：负电
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解析：小环重力在垂直杆方向上的分力：
G1＝Gcos 37°＝0.8mg，
根据题意，小环对杆的压力小于0.8mg，所以，小环受到洛
伦兹力的方向应斜向上，根据左手定则，小环带负电。
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（2）小环滑到P处时的速度多大？
答案：
解析： 在垂直杆方向上，根据平衡条件，有
F＋N＝G1
又F＝qvB
解得v＝。
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16. （16分）质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U1；b为
速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；
c为偏转分离器，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电荷量为e
的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择
器。粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动，求：
（1）粒子的速度v为多少？
答案：
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解析：在加速器a中，粒子被加速电场U1加速，由动
能定理，有eU1＝mv2， 解得v＝。
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（2）速度选择器的电压U2为多少？
答案：B1d
解析：在速度选择器b中，粒子受的电场力和洛伦兹力大小相等，即e＝evB1，
代入v值得U2＝B1d。
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（3）粒子在磁感应强度为B2的磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？
答案：
解析： 在分离器c中，粒子受洛伦兹力作用而做匀速圆周运
动，做匀速圆周运动的半径R＝，
代入v值得R＝。
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17. （16分）如图所示，PM、QN是两根半径为d的光滑的圆弧轨
道，其间距为l，O、P连线水平，M、N在同一水平高度，圆弧轨
道电阻不计，在其上端连有一阻值为R的电阻，整个装置处于竖
直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现有一根长度稍大
于l、质量为m、电阻为r的金属棒从轨道的顶端
PQ处由静止开始下滑，到达轨道底端MN时对轨
道的压力为2mg，求：
（1）棒到达最低点时金属棒两端的电压；
答案：Bl
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解析：在轨道的最低点MN处，金属棒对轨道的压力N＝2mg，根据牛顿第三定律知，轨道对金属棒的支持力大小
N'＝N＝2mg，则
N'－mg＝m，
解得v＝。
金属棒切割磁感线产生的感应电动势E＝Blv，
金属棒到达最低点时两端的电压
U＝E＝Bl。
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（2）棒下滑过程中金属棒产生的热量；
答案：
解析：棒下滑过程中，由能量守恒定律得
mgd＝Q总＋mv2，
解得Q总＝mgd。
金属棒产生的热量Qr＝ Q＝。
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（3）棒下滑过程中通过金属棒的电荷量。
答案：
解析：由q＝IΔt，I＝，E＝，ΔΦ＝Bld，
联立解得q＝。
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谢谢观看!
