新建区第三中学2022-2023学年高二下学期3月第三次测试物理试题
时间：2023.3.23
选择题（1-9为单选，10-12为多选,共 60分）
1．电吉他的工作原理是在琴身上装有线圈，线圈附近被磁化的琴弦振动时，会使线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电流，再经信号放大器放大后传到扬声器。其简化示意图如图所示。则当图中琴弦向右靠近线圈时（ ）
A．穿过线圈的磁通量减小 B．线圈中不产生感应电流
C．琴弦受向左的安培力 D．线圈有扩张趋势
2．图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（ ）
A．按下按钮过程，螺线管端电势较高
B．松开按钮过程，螺线管端电势较高
C．按住按钮不动，螺线管没有产生感应电动势
3.据新闻报道：2020年5月16日，广西玉林一在建工地发生了一起事故，一施工电梯突然失控从高处坠落，此次电梯坠落事故导致了一些人员伤亡。为了防止类似意外发生，某课外研究性学习小组积极投入到如何防止电梯坠落的设计研究中，所设计的防止电梯坠落的应急安全装置如图所示，在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，该学习小组认为能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置，下列说法正确的是( )
A．该小组设计原理有问题，当电梯突然坠落时，该装置不可能起到阻碍电梯下落的作用
B．当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中
C．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B中电流方向相反
D．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，已经穿过A闭合线圈，所以线圈A不会阻碍电梯下落，只有闭合线圈B阻碍电梯下落
4.如图所示，金属圆盘置于垂直纸面向里的匀强磁场中，其中央和边缘各引出一根导线与套在铁芯上部的线圈A相连．套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上，导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中．下列说法正确的是( )
A．圆盘顺时针匀速转动时，a点的电势高于b点的电势
B．圆盘顺时针加速转动时，ab棒受到向左的安培力
C．圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动
D．圆盘顺时针减速转动时，a点的电势高于b点的电势
5.三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为和。则（ ）
A B. C. D.
6.如图所示，平行导轨MN、PQ间距为d，M、P间接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于平行金属导轨所在的平面向里。一根足够长的金属杆ab第一次垂直于导轨放置，第二次与导轨成60°角放置。金属杆和导轨的电阻不计，当金属杆两次均以速度v沿垂直于杆的方向滑行时，下列说法正确的是（ ）
A．两次电阻R上的电压相等 B．第一次和第二次金属杆中感应电流之比为
C．第一次和第二次金属杆受到的安培力大小之比为
D．第一次和第二次电阻R上的电功率之比为
7.如图所示，由同种材料制成的粗细均匀的正方形金属线框以恒定速度向右通过有理想边界的匀强磁场，开始时线框的ab边恰与磁场边界重合，磁场宽度大于正方形的边长，则线框中a、b两点间电势差Uab随时间变化的图线是下图中的（ ）
A． B． C． D．
8．如图甲所示，单匝矩形线圈abcd垂直固定在匀强磁场中、规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。以顺时针方向为电流正方向，以向右方向为安培力正方向，下列关于bc段导线中的感应电流i和受到的安培力F随时间变化的图像正确的是（ ）
A． B．C． D．
9．如图甲所示，一固定的矩形导体线圈abcd纸面内放置，线圈的两端M、N接一理想电压表，线圈内有一垂直纸面向外的均匀分布的磁场，线圈中的磁通量按图乙所示规律变化，下列说法正确的是（ ）
A．测电压时电压表“+”接线柱接N端
B．M端的电势高于N端的电势
C．在0～0.4 s时间内磁通量的变化量为0.3 Wb D．电压表读数为0. 25V
10. 在匀强磁场中，一矩形金属线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是( )
A. 时穿过线框的磁通量最小
B. 时穿过线框的磁通量变化率最大
C. 该线框匀速转动的角速度大小为
D. 电动势瞬时值为时，线圈平面与中性面的夹角可能为
11. 如图所示，边长为的正方形单匝线圈，电阻为，外电路的电阻为，的中点和的中点的连线恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为，若线圈从图示位置开始以角速度绕轴匀速转动，则以下判断正确的是( )
A. 图示位置线圈中的感应电动势最大，为
B. 从图示位置开始计时，闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为
C. 线圈从图示位置转过的过程中，流过电阻的电荷量为
D. 线圈转动一周的过程中，电阻上产生的热量为
12. 如图所示的区域内图中直角坐标系的第一、三象限有垂直于纸面向内的匀强磁场，磁感应强度为，电阻为、半径为、圆心角为的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的轴以角速度匀速转动轴位于坐标原点。则下列判断正确的是( )
A. 产生的交变电流的周期为
B. 产生的交变电流的周期为
C. 线框内产生的感应电流的有效值为
D. 线框内产生的感应电流的有效值为
班级：________ 姓名：___________ 学号：______ 总分：__________
13．为了提高城市摩天大楼中电梯的运行效率并缩短候梯时间，人们设计了一种电磁驱动的无绳电梯，如图甲。图乙所示为电磁驱动的简化模型：光滑的平行长直金属导轨置于竖直面内，间距L＝1m。导轨下端接有阻值R＝1Ω的电阻，质量m＝0.1kg的导体棒（相当于电梯车厢）垂直跨接在导轨上，导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平面上存在磁感应强度大小B＝0.5T，方向垂直纸面向里的匀强磁场，导体棒始终处于磁场区域内，g取。t＝0时刻，磁场以速度速度匀速向上移动的同时静止释放该导体棒。
（1）求t＝0时刻导体棒的加速度大小；
（2）若导体棒随之运动并很快达到一个恒定速度，求该恒定速度的大小。
14. 如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数、电阻，线圈的两端经集流环与电阻连接，电阻，与并联的交流电压表为理想电表．在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间按图乙所示正弦规律变化．取求：
交流发电机产生的电动势的最大值；
从时刻开始计时，线圈转过时线圈中感应电流瞬时值及回路中的电流方向；
电路中交流电压表的示数；
从图示位置转过，通过线圈的电量？整个回路的焦耳热？
答案：
一．选择题（每题5分，共60分。）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
C C C B C B A B AD CD BD BC
10【分析】
从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度；磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大。
本题主要考查交流发电机及其产生正弦式电流的原理、正弦式电流的图象和三角函数表达式、正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率。
【解答】
由图象知：时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，变化率最小，故 AB错误；
C.由图象得出周期，所以，故C正确；D.当时，电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，故该交变电动势的瞬时值表达式为，电动势瞬时值为时，代入瞬时表达式，则有线圈平面与中性面的夹角正弦值 ，所以线圈平面与中性面的夹角可能为，故 D正确。
故选CD。
11. 【分析】本题考查了焦耳定律、交变电流的产生、交变电流的图象和函数表达式、交变电流的有效值、交变电流的平均值的相关知识，试题难度一般；关键是熟记一些常见结论，平常注意积累
【解答】、题图位置线圈中的感应电动势最小，为零，A错误；
B、若线圈从题图位置开始转动，闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式，B正确；
C、线圈从题图位置转过的过程中，流过电阻的电荷量为，C错误；
D、，线圈转动一周的过程中，电阻上产生的热量为，D正确．
12. 【分析】
有效电流要根据有效电流的定义来计算，根据电流的热效应列出方程，可以求得有效电流的大小。本题就是考查电流有效值的计算，本题的关键是对有效值定义的理解，掌握好有效值的定义就可以计算出来了。由楞次定律结合安培定则判定电流的方向。
【解答】
从此位置转过程中，由楞次定律判定电流的方向有为逆时针方向的电流，又经磁通量不变化无电流，再转过程中，由楞次定律判定电流的方向有为顺时针方向的电流，又经磁通量不变化无电流，又重复此过程，因此产生的交变电流的周期为，故B正确，A错误；
有交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的，线框转动周期为，而线框转动一周只有的时间内有感应电流，此时感应电流的大小为：，则有：，所以感应电流的有效值为：，故C正确，D错误。
故选BC。
13．(1)a = 15m/s2 ；(2)v = 6m/s
【解析】
【详解】
（1）在t＝0时刻，磁场匀速向上移动，导体棒相对磁场向下的速度大小为，由电磁感应定律，可知导体棒产生的感应电动势为
E1=BLv1=0.5×1×10V=5V
回路中的电流为
导体棒受到向上的安培力为
F安1=BI1L=0.5×5×1N=2.5N
由牛顿第二定律可得
F安1 mg=ma
解得加速度大小为
加速度方向竖直向上，导体棒向上做加速运动。
（2）若导体棒随之运动并很快达到一个恒定速度，此时导体棒受向上安培力大小等于重力，则有
F安2=BI2L=mg=1N
解得此时回路中的电流为
I2=2A
由电磁感应定律可得
E2=BLv2
解得
v2=4m/s
由电磁感应定律可知，v2是导体棒相对磁场的运动速度，则有导体棒的恒定速度为
14. 解决本题的关键知道正弦式交流电峰值的表达式，以及知道峰值与有效值的关系。
交流发电机产生电动势的最大值，根据图线得出周期以及角速度。从而求出感应电动势的最大值。
图中是以垂直于中性面开始计时的，所以感应电动势的瞬时表达式：，根据求得感应电流的瞬时表达式，代入即可求得大小，判断方向；
根据闭合电路的欧姆定律求得电压，是有效值；
根据求得通过线圈的电荷量，根据求出产生的焦耳热。
解：由图线可知
，，
因为，
所以；
因为所以
得：，根据楞次定律可知电流方向为；
电动势的有效值为，
由闭合电路欧姆定律得，电路中电流的有效值为：，
交流电压表的示数为；
通过线圈的电荷量为：，
根据焦耳定律可得：。
