商丘市名校2022-2023学年高二下学期3月月考
物理试卷
一、选择题（每题4分，17单选，8-12多选）
1. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. 电磁波谱按波长从长到短排序为γ射线、伦琴射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波
B. 疫情期间我们使用的无接触体温探测枪的原理是利用紫外线具有热效应
C. 验钞机利用的原理是紫外线能使某些物体发出荧光
D. 根据麦克斯韦的假设可推测出均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
2. 如图所示的实验示意图中，用于探究“磁生电”的是（ ）
A. B.
C. D.
3. 如图所示，L是自感系数很大线圈，但其自身的电阻几乎为零。A和B是两个完全相同的小灯泡。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S后，A灯亮，B灯不亮
B 闭合开关S后，A灯亮，B灯慢慢变亮
C. 开关S闭合电路稳定后，在突然断开的瞬间，A、B灯都闪亮一下
D. 开关S闭合电路稳定后，在突然断开的瞬间，A灯立即熄灭、B灯闪亮一下再熄灭
4. 如图所示，三只完全相同的灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，再并联到电压有效值不变、频率可调的交流电源上，当交变电流的频率为50Hz时，三只灯泡恰好正常发光。现仅将交变电流的频率降低到40Hz，则下列说法正确的是（ ）
A. 三灯均变暗
B. 三灯亮度均不变
C. L1亮度不变、L2变亮、L3变暗
D. L1亮度不变、L2变暗、L3变亮
5. 如图所示，竖直平面内有一金属环，其半径为a，总电阻为2r（金属环粗细均匀），磁感应强度大小为B0的匀强磁场垂直于环面，在环的最高点A处用铰链连接长度为2a、电阻为r的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则此时A、B两端的电压为（ ）
A B. C. D.
6. 如图所示，a、b是电路中的两个定值电阻，当理想变压器原线圈M、N两端加上10V的正弦交变电压时，a、b两电阻两端的电压均为1V，则a和b的电功率之比为（ ）
A. 1：1 B. 1：10
C. 9：1 D. 1：9
7. 如图是电磁波发射电路中的电磁振荡电路，某时刻电路中正形成如图所示方向的电流，此时电容器的上极板带正电，下极板带负电，则以下说法正确的是（ ）
A. 线圈中的磁场向上且正在增强
B. 电容器中的电场向下且正在减弱
C. 若在线圈中插入铁芯，则发射电磁波的频率变大
D. 若增大电容器极板间的距离，则发射电磁波的波长变小
8. 如图所示，导线所围区域有一方向垂直纸面向里的变化的匀强磁场，已知导体圆环受到向上的磁场作用力，则磁感应强度随时间变化的规律可能是（ ）
A. B. C. D.
9. 有正方形匀质金属框，其质量为m，边长为L，距离金属框下底边H处有一垂直面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为L，左右宽度足够大。把该金属框在垂直磁场的平面内以初速度水平无旋转抛出（金属框下端保持水平），设置合适的磁感应强度大小B，使其匀速通过磁场，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变
B. 金属框在通过磁场的过程中产生的热量为
C. 仅改变H，金属框仍能匀速通过磁场
D. 仅改变，金属框仍能匀速通过磁场
10. 如图所示的火警报警装置，R1为热敏电阻，若温度升高，则R1的阻值会急剧减小，从而引起电铃电压的增加，当电铃电压达到一定值时，电铃会响．下列说法正确的是 （ ）
A. 要使报警的临界温度升高，可以适当增大电源的电动势
B. 要使报警的临界温度升高，可以把R2的滑片P适当向下移
C. 要使报警的临界温度降低，可以适当增大电源的电动势
D. 要使报警的临界温度降低，可以把R2的滑片P适当向下移
11. 如图所示为某小型发电站高压输电示意图。发电机输出功率恒定，升、降压变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入A、B两个互感器（均为理想器材），两互感器原、副线圈的匝数比分别为和，电压表的示数为，电流表的示数为，输电线路总电阻，则下列说法正确的是（ ）
A. 互感器A是电压互感器，互感器B是电流互感器
B. 线路上损耗的功率为
C. 发电机输出的电功率为
D. 用户使用的用电设备增多，降压变压器输出电压大小不变
12. 如图所示，在、的长方形区域有垂直于平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，坐标原点处有一个粒子源，在某时刻发射大量质量为m、电荷量为的带正电粒子（重力不计），它们的速度方向均在平面内的第一象限，且与y轴正方向的夹角分布在范围内，速度大小不同，且满足，已知粒子在磁场中做圆周运动的周期为T，则下列说法正确的是（ ）
A. 从磁场上边界飞出的粒子经历的最短时间为
B. 从磁场上边界飞出的粒子经历的最短时间小于
C. 从磁场中飞出的粒子经历的最长时间为
D. 从磁场中飞出的粒子经历的最长时间小于
二、实验题（共16分）
13. 甲、乙、丙三位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素。
（1）如图a，甲同学在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转，（下列操作中同样能使指针向右偏转的有__________。
A．闭合开关
B．开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动
C．开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出
D．开关闭合时将A线圈倒置再重新插入B线圈中
（2）如图b，乙同学将条形磁铁从B线圈上方由静止释放，使其笔直落入B线圈中，多次改变释放高度，发现释放高度越高，灵敏电流计指针偏转过的角度越大。该现象说明了线圈中_________（选填“磁通量”“磁通量变化量”，“磁通量变化率”）越大，产生的感应电流越大。
（3）丙同学设计了如图c所示装置来判断感应电流的方向。他先使用多用电表的欧姆挡对二极管正负极进行确认，某次测量时发现多用电表指针几乎没有偏转，说明此时黑表笔接触的是二极管的__________（选填“正极”或“负极”）。实验操作时将磁铁插入线圈时，只有灯__________（选填“C”或“D”）短暂亮起。
14. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是_______。
A．控制变量法 B．等效替代法 C．演绎法 D．理想实验法
（2）为了保证安全，低压交流电源的电压不要超过_______。（填字母）
A． B． C．
（3）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为，则原线圈的输入电压可能为_______。（填字母）
A． B． C．
（4）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因不可能为_______。（填字母代号）
A．原、副线圈上通过的电流发热
B．铁芯在交变磁场作用下发热
C．变压器铁芯漏磁
D．原线圈输入电压发生变化
三、计算题（共36分）
15. 如图甲所示，一个圆形线圈匝数n=1000，线圈面积S=200cm2，线圈的电阻r=1Ω，线圈外接-一个阻值R=9Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。求：
（1）线圈中的感应电流的大小和方向（ 顺时针或者逆时针）；
（2）前4s内通过R的电荷量。
16. 如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝数，面积，发电机线圈电阻r不可忽略，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用。输电导线的总电阻，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“，”的电动机恰能正常工作。求：
（1）输电线路上损耗的电功率；
（2）若升压变压器原、副线圈匝数比为，交流发电机线圈电阻r上产生的热功率。
17. 如图所示，PQMN是竖直面内有一边长为L的正方形区域，区域有竖直向上的匀强电场，场强大小为E，在中还存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁应强度大小为B，在PQMN的左侧有一足够长的粗糙绝缘细杆，细杆与PQ在同一水平线上，细杆周围足够长的水平区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小可调。细杆的左侧套有一带电荷量为+q的小球，现使小球以适当的速度沿杆向右做变速运动，在到达P点前小球已匀速运动，由P点射入区域后,小球做匀速圆周运动，已知重力加速度为g。
（1）求小球的质量；
（2）若小球恰能从M点离开电磁场，求小球从M点离开时速度的大小和方向；
（3）若调节细杆周围水平区域匀强磁场的大小，从而改变小球由P点射入电磁场的速度，使小球恰好从Q点离开电磁场，（小球在到达P点前小球已匀速运动）。求细杆周围水平区域匀强磁场的大小B0及此过程中重力势能的最大值EP（以水平杆所在水平面为重力势能的零势能面）。
商丘市名校2022-2023学年高二下学期3月月考
物理试卷 答案解析
一、选择题（每题4分，17单选，8-12多选）
1. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. 电磁波谱按波长从长到短排序为γ射线、伦琴射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波
B. 疫情期间我们使用的无接触体温探测枪的原理是利用紫外线具有热效应
C. 验钞机利用的原理是紫外线能使某些物体发出荧光
D. 根据麦克斯韦的假设可推测出均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
【答案】C
【解析】
【详解】A．电磁波谱按波长从长到短排序为：无线电波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线，射线，故A错误；
B．紫外线灯可用于消毒杀菌，疫情期间我们使用无接触体温探测枪的原理是利用红外线具有热效应，故B错误；
C．验钞机是利用紫外线使钞票上的荧光物质发光的效应进行防伪的，故C正确；
D．周期性变化的电场一定产生同周期变化的磁场，而均匀变化的电场不能产生均匀变化的磁场，故D错误；
故选C。
2. 如图所示的实验示意图中，用于探究“磁生电”的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A．A图实验是探究电磁感应实验，故A正确；
B．由B图示实验可知，该实验是研究通电导线在磁场中受力情况实验，故B错误；
C．由C图示实验可知，该实验是直流电动机的模型实验，故C错误；
D．由D图示实验可知，该实验是奥斯特实验，反应了通电导线周围存在磁场，故D错误；
故选A。
3. 如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零。A和B是两个完全相同的小灯泡。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S后，A灯亮，B灯不亮
B. 闭合开关S后，A灯亮，B灯慢慢变亮
C. 开关S闭合电路稳定后，在突然断开的瞬间，A、B灯都闪亮一下
D. 开关S闭合电路稳定后，在突然断开的瞬间，A灯立即熄灭、B灯闪亮一下再熄灭
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】AB．开关S闭合瞬间，线圈L因自感对电流有阻碍作用，则相当于灯泡A与B串联，因此两灯同时亮且亮度相同，稳定后B灯被短路熄灭，A灯更亮，故选项AB均错误；
CD．电路稳定后当开关S突然断开瞬间，A灯中不会再有电流通过，故A灯马上熄灭，由于线圈的自感使得线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源与B灯构成闭合回路放电，B灯闪亮一下再熄灭，故选项C错误，D正确；
故选D。
4. 如图所示，三只完全相同的灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，再并联到电压有效值不变、频率可调的交流电源上，当交变电流的频率为50Hz时，三只灯泡恰好正常发光。现仅将交变电流的频率降低到40Hz，则下列说法正确的是（ ）
A. 三灯均变暗
B. 三灯亮度均不变
C. L1亮度不变、L2变亮、L3变暗
D. L1亮度不变、L2变暗、L3变亮
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】将交变电流的频率降低时，电阻R的阻值不随频率而变化因电源交变电压不变，灯泡L1的电压不变，L1亮度不变；电感L的感抗减小，流过L2的电流增大，L2变亮；电容C的容抗增大，流过L3的电流减小，L3变暗。
故选C
5. 如图所示，竖直平面内有一金属环，其半径为a，总电阻为2r（金属环粗细均匀），磁感应强度大小为B0的匀强磁场垂直于环面，在环的最高点A处用铰链连接长度为2a、电阻为r的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则此时A、B两端的电压为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】棒摆到竖直位置时整根棒处在匀强磁场中，切割磁感线的长度为2a，导体棒切割磁感线产生的感应电动势
其中
则
外电路的总电阻
根据闭合电路欧姆定律得
则总电流
故A、B两端的电压
故选A。
6. 如图所示，a、b是电路中的两个定值电阻，当理想变压器原线圈M、N两端加上10V的正弦交变电压时，a、b两电阻两端的电压均为1V，则a和b的电功率之比为（ ）
A. 1：1 B. 1：10
C. 9：1 D. 1：9
【答案】D
【解析】
【详解】原线圈两端电压为10V－1V=9V，则原、副线圈匝数比为9：1，根据公式
可得
由于两电阻两端的电压相等，所以根据公式P=UI可得两者的电功率之比为1：9。
故选D。
7. 如图是电磁波发射电路中的电磁振荡电路，某时刻电路中正形成如图所示方向的电流，此时电容器的上极板带正电，下极板带负电，则以下说法正确的是（ ）
A. 线圈中的磁场向上且正在增强
B. 电容器中的电场向下且正在减弱
C. 若在线圈中插入铁芯，则发射电磁波的频率变大
D. 若增大电容器极板间的距离，则发射电磁波的波长变小
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图可知，电容器正在充电，则电流正在减小，即线圈中的磁场向上且正在减弱，A错误；
B． 电容器正在充电，则电容器中的电场向下且正在增强，B错误；
C．若在线圈中插入铁芯，则自感系数L变大，根据
可知，发射电磁波的频率变小，C错误；
D．若增大电容器极板间的距离，根据
可知C减小，根据
则发射电磁波的频率变大，波长变小，D正确。
故选D。
8. 如图所示，导线所围区域有一方向垂直纸面向里的变化的匀强磁场，已知导体圆环受到向上的磁场作用力，则磁感应强度随时间变化的规律可能是（ ）
A. B. C. D.
【答案】AB
【解析】
【分析】
【详解】导体圆环将受到向上的磁场作用力，根据楞次定律的另一种表述，可见原磁场磁通量是减小，即螺线管和abcd构成的回路中产生的感应电流在减小，根据法拉第电磁感应定律
则感应电流
可知减小时，即B t图象的斜率逐渐减小，感应电流才减小，故AB正确。
故选AB。
9. 有正方形匀质金属框，其质量为m，边长为L，距离金属框下底边H处有一垂直面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为L，左右宽度足够大。把该金属框在垂直磁场的平面内以初速度水平无旋转抛出（金属框下端保持水平），设置合适的磁感应强度大小B，使其匀速通过磁场，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变
B. 金属框在通过磁场的过程中产生的热量为
C. 仅改变H，金属框仍能匀速通过磁场
D. 仅改变，金属框仍能匀速通过磁场
【答案】BD
【解析】
【详解】A．金属框以初速度水平无旋转抛出后，做平抛运动，使其匀速通过磁场，在水平方向切割磁感线产生的感应电动势相互抵消，竖直方向切割磁感线产生的感应电动势为
则有金属框中的电流为
则有
可知金属框中电流的大小不变，当金属框刚进入磁场时，穿过金属框的磁通量增加，此时感应电流的方向为逆时针方向，当金属框出磁场时，穿过金属框的磁通量减少，此时感应电流的方向为顺时针方向，A错误；
B．金属框在匀速通过磁场的过程中，则有
则有金属框克服安培力做功为
由功能关系可知，金属框在通过磁场的过程中产生的热量为，B正确；
CD．由平抛运动规律和平衡条件可得
解得
上式可知，磁感应强度大小B与H有关，与无关，C错误，D正确。
故选BD。
10. 如图所示的火警报警装置，R1为热敏电阻，若温度升高，则R1的阻值会急剧减小，从而引起电铃电压的增加，当电铃电压达到一定值时，电铃会响．下列说法正确的是 （ ）
A. 要使报警的临界温度升高，可以适当增大电源的电动势
B. 要使报警的临界温度升高，可以把R2的滑片P适当向下移
C. 要使报警的临界温度降低，可以适当增大电源的电动势
D. 要使报警的临界温度降低，可以把R2的滑片P适当向下移
【答案】CD
【解析】
【详解】要使报警的临界温度升高，R1对应的阻值减小，电路中电流会增大，电铃两端的电压会增大，而电铃电压达到一定值时，电铃会响，要使电铃的电压仍为原来的值，必须适当减小电源的电动势，相反，要使报警的临界温度降低，可以适当增大电源的电动势．故A错误，C正确．要使报警的临界温度升高，R1对应的阻值减小，根据串联电路的特点可知，将使电铃的电压增大，要使电铃的电压仍为原来的值，可以把R2的滑片P适当向上移，以减小R2，相反，要使报警的临界温度降低，可以把R2的滑片P适当向下移，故B错误，D正确．故选CD．
11. 如图所示为某小型发电站高压输电示意图。发电机输出功率恒定，升、降压变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入A、B两个互感器（均为理想器材），两互感器原、副线圈的匝数比分别为和，电压表的示数为，电流表的示数为，输电线路总电阻，则下列说法正确的是（ ）
A. 互感器A是电压互感器，互感器B是电流互感器
B. 线路上损耗的功率为
C. 发电机输出的电功率为
D. 用户使用的用电设备增多，降压变压器输出电压大小不变
【答案】AC
【解析】
【详解】A．互感器A的原线圈并联在升压变压器副线圈两端，是电压互感器，互感器B的原线圈串联在输电线电路中，是电流互感器，A正确；
B．电流表的示数为，电流互感器B原、副线圈的匝数比为，可知输电线上的电流为I2=80A，输电线路总电阻，则有输电线路上损耗的功率为
B错误；
C．电压表的示数为，电压互感器A的原、副线圈的匝数比为，可知升压变压器副线圈两端电压为U2=44000V，则升压变压器的输出功率为
则有升压变压器的输入功率为3520kW，可知发电机输出的电功率为3520kW，C正确；
D．用户使用的用电设备增多，降压变压器副线圈回路的电流增大，则输电线上的电流增大，输电线上的电压降增大，降压变压器的输入电压U3变小，降压变压器输出电压变小，D错误。
故选AC。
12. 如图所示，在、的长方形区域有垂直于平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，坐标原点处有一个粒子源，在某时刻发射大量质量为m、电荷量为的带正电粒子（重力不计），它们的速度方向均在平面内的第一象限，且与y轴正方向的夹角分布在范围内，速度大小不同，且满足，已知粒子在磁场中做圆周运动的周期为T，则下列说法正确的是（ ）
A. 从磁场上边界飞出的粒子经历的最短时间为
B. 从磁场上边界飞出的粒子经历的最短时间小于
C. 从磁场中飞出的粒子经历的最长时间为
D. 从磁场中飞出的粒子经历的最长时间小于
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律
解得
由题意有
解得
当粒子初速度与y轴正方向的夹角为零时，粒子在磁场中运动的时间最短，如图所示
R越大，运动轨迹对应的圆心角越小，当R=3a时，最小，根据几何知识可知
则
粒子在磁场中运动的时间为
故A错误，B正确；
CD．从零逐渐增大，粒子在磁场上边界的出射点逐渐向右移动，粒子最远能到达的位置是粒子轨迹与边界相切点，如图所示
此时粒子出射点的横坐标为
所以粒子一定能到达磁场边界的右上顶点，当R=2a时，且粒子出射点为磁场右边界上顶点时，粒子在磁场中经历的时间最长，由几何知识可知此时粒子转过的角度为
运动经历的时间为
故C正确，D错误。
故选BC。
二、实验题（共16分）
13. 甲、乙、丙三位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素。
（1）如图a，甲同学在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转，（下列操作中同样能使指针向右偏转的有__________。
A．闭合开关
B．开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动
C．开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出
D．开关闭合时将A线圈倒置再重新插入B线圈中
（2）如图b，乙同学将条形磁铁从B线圈上方由静止释放，使其笔直落入B线圈中，多次改变释放高度，发现释放高度越高，灵敏电流计指针偏转过的角度越大。该现象说明了线圈中_________（选填“磁通量”“磁通量变化量”，“磁通量变化率”）越大，产生的感应电流越大。
（3）丙同学设计了如图c所示的装置来判断感应电流的方向。他先使用多用电表的欧姆挡对二极管正负极进行确认，某次测量时发现多用电表指针几乎没有偏转，说明此时黑表笔接触的是二极管的__________（选填“正极”或“负极”）。实验操作时将磁铁插入线圈时，只有灯__________（选填“C”或“D”）短暂亮起。
【答案】 ①. CD##DC ②. 磁通量的变化率 ③. 负 ④. C
【解析】
【详解】（1）[1]断开开关时，A线圈中电流迅速减小，则B线圈中磁通量减小，出现感应电流，使灵敏电流计指针向右偏转；为了同样使指针向右偏转，应减小B线圈中的磁通量或增加B线圈中反向的磁通量。
A．闭合开关，A线圈中的电流突然增大，则B线圈中的磁通量增大，故A错误；
B．开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动，滑动变阻器接入电路阻值减小，A线圈中的电流增大，则B线圈中的磁通量增大，故B错误；
C．开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出，则B线圈中的磁通量减小，故C正确；
D．开关闭合时将A线圈倒置，再重新插入B线圈中，则B线圈中反向的磁通量增加，故D正确。
故选CD。
（2）[2]释放高度越高，磁铁落入线圈的速度越快，则线圈中磁通量变化率越大，产生的感应电流越大。
（3）[3]某次测量时发现多用电表指针几乎没有偏转，说明测量的是二极管的反向电阻，此时黑表笔接触的是二极管的负极；
[4]当磁铁插入线圈时，通过线圈的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，线圈中出现如图所示方向的电流，灯C短暂亮起。
14. 在“探究变压器线圈两端电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是_______。
A．控制变量法 B．等效替代法 C．演绎法 D．理想实验法
（2）为了保证安全，低压交流电源的电压不要超过_______。（填字母）
A． B． C．
（3）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为，则原线圈的输入电压可能为_______。（填字母）
A． B． C．
（4）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因不可能为_______。（填字母代号）
A．原、副线圈上通过的电流发热
B．铁芯在交变磁场作用下发热
C．变压器铁芯漏磁
D．原线圈输入电压发生变化
【答案】 ①. A ②. B ③. C ④. D
【解析】
【详解】（1）[1]在物理学中，当一个物理量与两个或两个以上的物理量有关系，需要研究其中两个物理量之间的关系时，需要控制其它物理量保持不变，从而方便研究二者之间的关系，该方法称之为控制变量法。为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法为控制变量法。
故选A。
（2）[2]为了人体安全，低压交流电源的电压不要超过12V。
故选B。
（3）[3]若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系
若变压器的原线圈接“0”和“8”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，副线圈的电压为3V，则原线圈的电压为
考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于6V，可能为7V。
故选C。
（4）[4]AB．原、副线圈上通过的电流发热，铁芯在交变磁场作用下发热，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别，选项AB不符合题意；
C．变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，选项C不符合题意；
D．原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，选项D符合题意。
故选D。
三、计算题（共36分）
15. 如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n=1000，线圈面积S=200cm2，线圈的电阻r=1Ω，线圈外接-一个阻值R=9Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。求：
（1）线圈中的感应电流的大小和方向（ 顺时针或者逆时针）；
（2）前4s内通过R的电荷量。
【答案】（1）0.1A，逆时针；（2）0.4C
【解析】
【详解】（1）由图像可知
由闭合电路欧姆定律得
根据楞次定律可得线圈中的感应电流的方向为逆时针；
（2）前4s内通过R的电荷量
16. 如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝数，面积，发电机线圈电阻r不可忽略，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用。输电导线的总电阻，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“，”的电动机恰能正常工作。求：
（1）输电线路上损耗的电功率；
（2）若升压变压器原、副线圈匝数比为，交流发电机线圈电阻r上产生的热功率。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有
解得
，
所以输电线路上损耗的电功率
（2）设降压变压器原线圈输入电压为，则有
解得
设升压变压器副线圈的输出电压为，则有
设升压变压器原线圈的输入电压为，则有
解得
设原线圈电流为，则有
解得
交流发电机电动势最大值为
交流发电机电动势有效值为
交流发电机线圈内阻上消耗热功率为
17. 如图所示，PQMN是竖直面内有一边长为L的正方形区域，区域有竖直向上的匀强电场，场强大小为E，在中还存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁应强度大小为B，在PQMN的左侧有一足够长的粗糙绝缘细杆，细杆与PQ在同一水平线上，细杆周围足够长的水平区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小可调。细杆的左侧套有一带电荷量为+q的小球，现使小球以适当的速度沿杆向右做变速运动，在到达P点前小球已匀速运动，由P点射入区域后,小球做匀速圆周运动，已知重力加速度为g。
（1）求小球的质量；
（2）若小球恰能从M点离开电磁场，求小球从M点离开时速度的大小和方向；
（3）若调节细杆周围水平区域匀强磁场的大小，从而改变小球由P点射入电磁场的速度，使小球恰好从Q点离开电磁场，（小球在到达P点前小球已匀速运动）。求细杆周围水平区域匀强磁场的大小B0及此过程中重力势能的最大值EP（以水平杆所在水平面为重力势能的零势能面）。
【答案】（1）；（2），；（3），
【解析】
【详解】（1）当小球在区域中做匀速圆周运动时，其重力必与电场力平衡，有
解得
（2）因洛伦兹力提供小球做圆周运动所需的向心力故有
小球恰能从M点离开电磁场，则小球在区域中运动轨迹如图甲所示：
由几何关系可知
则小球从M点离开时速度的大小为
方向竖直向上。
（3）设小球由P点射入电磁场的速度大小为v2时恰好从Q点离开磁场，小球运动轨迹如图乙所示：
由几何关系可知
又
解得
在细杆上匀速时有
解得
小球从MN虚线到最高点，有
此过程中重力势能的最大值
解得
