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2023年新教材高中物理期末达标检测卷新人教版选择性必修第二册
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这是一份2023年新教材高中物理期末达标检测卷新人教版选择性必修第二册，共9页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
期末达标测试卷
(考试时间：60分钟 满分：100分)
一、单项选择题(本大题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求)
1．“人工肺”呼吸机是治疗新冠肺炎重症的重要设备．一呼吸机接在电压随时间变化的规律为u＝220sin(100πt) V的交流电源上，正常工作时电流为2.5 A，则( )
A．该交流电的周期为50 s
B．该交流电每秒内电流方向变化50次
C．该交流电的最大值为220 V
D．该呼吸机正常工作时的功率为550 W
【答案】D 【解析】由正弦交流电的瞬时值表达式u＝Umsinωt，知T＝＝＝0.02 s，正弦交流电一个周期电流方向变化2次，故每秒变化100次，A、B错误；该交流电的最大值为Um＝220 V，C错误；该交流电的有效值为U＝＝220 V，则P＝UI＝220×2.5 W＝550 W，D正确．
2．2022年3月23日下午，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行了第三次太空授课．航天员太空授课的画面通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．发射前为使电磁波携带信号需对其进行解调
B．电磁波传播过程能量不会损失
C．电磁波在传播时遇到导体，导体中会产生感应电流
D．不同波长的电磁波，在真空中的传播速度大小不同
【答案】C 【解析】调制是把计算机的数字信号(如文件等)调制成可传输的信号，解调是将信号转换成计算机能接收的数字信号，是调制的逆过程．发射前为使电磁波携带信号需对其进行调制，A错误；电磁波会衰减，电磁波在传播的过程中也会被介质吸收一部分，所以会有能量损失，B错误；(高频)电磁波在导体表面产生感应电流，这种现象也叫“集肤效应”，电磁波是变化的电磁场，导体表面的自由电子形成闭合回路，所以当导体遇到电磁波时，导体会产生微弱的感应电流，C正确；不同波长的电磁波，在真空中的传播速度大小均为光速3×108 m/s，D错误．
3．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，原线圈的输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，D为理想二极管，R为电阻箱，当电阻箱阻值R＝11 Ω 时，下列说法正确的是( )
A．原线圈的输入电压频率为2×10－2 Hz
B．电阻箱R两端电压的有效值为11 V
C．电阻箱R消耗的功率为22 W
D．若电阻箱R阻值变小，原线圈中的电流变小
【答案】C 【解析】由图乙可知交流电周期为2×10－2 s，则频率为f＝＝50 Hz，A错误；原线圈电压为U1＝ V＝220 V，副线圈电压为U2＝U1＝×220 V＝22 V，二极管具有单向导电性，电阻R两端电压为U，则×＝T，得U＝11 V，B错误；电阻箱消耗的功率为P＝＝22 W，C正确；若电阻箱阻值变小，由于原线圈电压和匝数不变，则副线圈电压不变，电阻箱两端电压不变，根据欧姆定律I2＝，副线圈电流变大，根据＝可知，原线圈电流变大，故D错误．
4．电磁波的频率范围很广，按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱，如图所示．下列说法正确的是( )
A．移动电话使用可见光进行Wi－Fi联网
B．冷物体的红外辐射比热物体的红外辐射强
C．紫外线具有的能量足以破坏细胞核中的物质
D．X射线的频率比γ射线的频率高
【答案】C 【解析】移动电话经常使用Wi－Fi联网，也会用蓝牙传输数据，两种方式均是利用电磁波来传输信息的，均利用了电磁波中的微波，A错误；根据辐射的特点可知，所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强，B错误；紫外线频率较高，所以具有较高的能量，可破坏细胞中的物质，通常用于杀菌，C正确；在电磁波谱中，常见电磁波有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，它们的波长是依次变短，频率依次变高，D错误．
5．LC振荡电路的振荡周期为T，t＝0时刻电流方向如图所示，此时电容器不带电．以i表示回路中电流(顺时针方向为正)、q表示电容器极板a的带电荷量、EB表示线圈中的磁场能、E表示极板间电场强度(以由a指向b为正)，下列图像正确的是( )
A B
C D
【答案】D 【解析】在LC振荡回路中，0时刻电容器不带电，电场强度为零，电场能为零，则磁场能最大，磁场最强，电流最大．因此电容器刚放电完毕，接着电容器即将反向充电，电场强度增大，极板b带正电，电荷量增多，电场增强，而电流逐渐减小，磁场能减弱．则电路的电流应该是从负的最大开始周期性变化，A错误；由上述分析可知，电荷量是从零开始增多，B错误；由于能量是标量，则线圈中的磁场能的图像应始终在横轴上方，C错误；由于是电容器即将反向充电，电荷量从0开始增多，电场强度增大，极板b带正电，则电场方向为b指向a为负，所以电场强度从0开始为负周期性变化，D正确．
6．收音机中的调谐电路线圈的电感为L，要想接收波长为λ的电台信号，应把调谐电路中电容器的电容调至(c为光速)( )
A． B．
C． D．
【答案】D 【解析】波长为λ的信号的频率为，LC振荡回路的频率为f＝，联立以上两式可知，要想接收波长为λ的电台信号，应把调谐电路中电容器的电容调至C＝，故选D．
7．回旋加速器利用磁场和电场使带电粒子作回旋运动，经过多次加速，粒子最终从D形盒边缘引出，成为高能粒子．若D形盒中磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T，加速电压为U.D形盒的半径为R，则下列判断正确的是( )
A．被加速粒子的比荷为
B．被加速粒子获得的最大速度为
C．只改变加速电压，粒子被加速的次数将不变
D．粒子获得的最大动能会随加速电压的增大而增大
【答案】B 【解析】忽略粒子在电场中的加速时间，则交变电场变化周期等于粒子在磁场中圆周运动的周期，有T＝，可知＝，A错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，qvB＝m，知速度最大时圆周半径达到最大，等于D形盒半径R，则粒子被加速的最大速度为vm＝，B正确；粒子最大动能为Ekm＝mv＝，粒子每被加速一次，动能增加qU，所以粒子被加速的次数为n＝＝，改变电压，则粒子被加速的次数会发生变化，C错误；由Ekm＝mv＝m2可知，粒子获得的最大动能与加速电压无关，D错误．
二、多项选择题(本大题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8．如图甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在的平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定垂直纸面向里为磁场的正方向，逆时针方向为感应电流i的正方向，水平向右为ad边所受安培力F的正方向．下图正确的是( )
A B
C D
【答案】AD 【解析】由图乙可知，0～1 s内，磁场方向向里，磁场及磁通量均匀增大，根据楞次定律，判断感应电流方向为逆时针，为正方向；1～3 s，磁感应强度B随时间t变化的斜率为负值，感应电流方向与0～1 s内相反；同理，3～4 s内，感应电流方向与0～1 s内相同，故A正确，B错误；根据磁感应强度大小的变化规律，利用“增缩减扩”，可判断ad边所受安培力方向，0～1 s内向右均匀增大，1～2 s内向左均匀减小，2～3 s内向右均匀增大，3～4 s内向左均匀减小，故C错误，D正确．
9．如图甲，为家用燃气灶点火装置的电路原理图，转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在理想变压器的原线圈上，电压表为交流电表，设变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.当变压器副线圈输出电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在点火针两端间引发火花进而点燃燃气，则( )
A．闭合S，加在变压器原线圈上正弦交流电压瞬时值表达式为u＝50sin(100πt) V
B．某交流发电机要产生与图乙相同频率的交流电，其线圈在磁场中的转速为100转/秒
C．闭合开关S，电压表的示数为25 V
D．变压器原、副线圈的匝数n1、n2须满足n2>100 n1时，才能实现点火
【答案】ACD 【解析】根据题图乙得到原线圈电压的最大值为50 V，电压瞬时值表达式为u＝50sin(100πt) V，加在变压器原线圈上正弦交流电压的有效值为U＝＝25 V，电压表的示数为U＝25 V，A、C正确；根据题图乙得到原线圈电流周期为0.02 s，转速n＝＝50转/秒，某交流发电机要产生与图乙相同频率的交流电，其线圈在磁场中的转速为50转/秒，B错误；瞬时电压大于5 000 V即火花放电，根据＝且U1＝50 V，U2≥5 000 V，得到实现点火的条件是变压器原、副线圈的匝数n1、n2须满足n2>100n1，D正确．
10．如图所示，虚线MN两边区域存在匀强磁场，左边Ⅰ区磁场方向垂直纸面向外，右边Ⅱ区磁场方向垂直纸面向里，一带电粒子以某一初速度垂直边界MN射入左边区域，其运动轨迹如图中的实线所示，已知带电粒子在右边区域运动的半径为在左边区域运动的半径的两倍，下列说法正确的是( )
A．该粒子带正电
B．Ⅰ、Ⅱ区域内的磁感应强度大小之比为1∶2
C．粒子在Ⅰ区域与在Ⅱ区域运动的时间之比为1∶2
D．粒子在Ⅱ区域与在Ⅰ区域运动的加速度之比为2∶1
【答案】AC 【解析】根据左手定则，刚进入Ⅰ区磁场时向上偏转，受到洛伦兹力向上，又Ⅰ区磁场方向垂直纸面向外，可以判断粒子带正电，A正确；设Ⅰ、Ⅱ区域内的磁感应强度大小分别为B1、B2，qvB1＝m，qvB2＝m，得B1∶B2＝2∶1，B错误；粒子在Ⅰ区域与在Ⅱ区域运动的时间分别为t1、t2，则t1＝·＝，t2＝·＝，得t1∶t2＝B2∶B1＝1∶2，C正确；设粒子在Ⅰ区域与在Ⅱ区域运动的加速度分别为a1、a2，由牛顿第二定律qvB1＝ma1，qvB2＝ma2得a2∶a1＝B2∶B1＝1∶2，D错误．
三、非选择题(本题共4小题，共54分)
11．(12分)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中，小明同学利用如图甲、乙所示的可拆式变压器进行研究．
(1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是__________．
A．为了人身安全，实验中只能使用低压交流电源，所用电压不要超过36 V
B．即使副线圈不接用电器，原线圈也不能长时间通电
C．为使接触良好，通电时应用手直接捏紧裸露的接线柱
D．为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压范围后再选择适当的量程进行测量
(2)正确选择器材后，图丙中将变压器的原线圈0、8接线柱与稳压输出端相连，且学生电源选择开关置于10.0 V直流挡，用多用表测量副线圈的0、4接线柱，电表所测示数是__________．
A．5.50 V B．4.60 V
C．5.00 V D．0
(3)小明同学把交流电源接在图丁a、b两端，当Uab＝12.0 V时，用多用电表交流电压10 V挡测量c、d两端电压，测量结果如图戊所示．则a、b两端匝数与c、d两端匝数之比最有可能的值是__________．
A．8∶1 B．14∶4
C．2∶1 D．1∶2
【答案】(1)BD (2)D (3)C
【解析】(1)变压器改变的是交流电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用交流电压应小于36 V，结合图中升压，至少应小于18 V，A错误；即使副线圈不接用电器，原线圈处于空载也有一定的电损，则原线圈也不能长时间通电，B正确；实验通电时，为保证人身安全不可用手接触裸露的导线，C错误；使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，D正确．
(2)由题可知，原线圈连接的电压为直流电压，因此，副线圈两端的电压为0.故选D．
(3)由交流电压挡读数得5.6 V；根据理想变压器的电压比等于匝数比，则匝数比更接近2∶1.故选C．
12．(12分)如图所示用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．当L中电流足够大时，电磁铁将产生足够大的吸引力使P向下动作，从而断开与AB电路连接的同时接通CD电路．则：
(1)工作时，应该把恒温箱内的加热器接在________(填“AB”或“CD”)端．
(2)在其他条件不变的情况下，若换一根劲度系数更大的弹簧，恒温箱的正常工作的温度将________(填“降低”“不变”或“升高”)．
(3)若要降低恒温箱温度控制的温度，可以将滑动变阻器R′调________(填“大”或“小”)．
【答案】(1)AB (2)升高 (3)小
【解析】(1)恒温箱内的温度达到一定数值后，应与电源乙断开停止加热，依题意知温度升高后，AB端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在AB端．
(2)在其他条件不变的情况下，若换一根劲度系数更大的弹簧，则L中通过相同的电流时，AB端比原来更不容易断开，电源乙与恒温箱内加热器将继续工作，从而使得恒温箱内的温度继续升高．
(3)若要降低恒温箱温度控制的温度，可以将滑动变阻器R′调小，从而减小控制电路中的电阻，增大控制电路中的电流，使得继电器L对衔铁P的引力增大，从而更容易断开与AB连接的加热器，使其停止加热从而降低恒温箱控制的温度．
13．(15分)如图甲所示，U形金属导轨固定在绝缘水平面上，处在垂直于水平面向下的磁场中，磁场的磁感应强度B随时间t按正弦规律变化，周期为T，如图乙所示．一根质量为m的金属棒ab垂直放在导轨上与导轨接触良好，刚好组成一个边长为L的正方形闭合回路．已知金属棒接入电路的电阻为R，金属导轨的电阻不计，金属棒始终处于静止状态，求：
(1)t＝时，金属棒受到的摩擦力；
(2)0～时间内，通过金属棒横截面的电荷量；
(3)一个周期内金属棒中产生的焦耳热．
解： (1)当t＝时B1＝B0sin＝B0，
感应电动势E1＝B0L2ωcos＝，I1＝，
金属棒始终处于静止状态，f＝F＝B1I1L＝，
方向水平向右．
(2)由q＝Δt，＝＝，
得q＝.
(3)感应电动势的最大值Em＝B0L2ω＝，
则I有＝＝，
得Q＝IRT＝.
14．(15分)一个质量为m、电荷量为q的带电粒子从x轴上的P(a,0)点以速度v沿与x正方向成60°角射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限，进入第二象限的匀强电场中，电场强度为E.不计粒子重力．
(1)判断粒子的电性；
(2)求匀强磁场的磁感应强度的大小；
(3)求带电粒子在电场中速度第一次为零时的坐标．
解：(1)因为粒子进入磁场后要射出第一象限，进入第二象限，故粒子做逆时针方向的圆周运动，根据左手定则，可知粒子带负电．
(2)设磁感应强度为B，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qvB＝m，①
粒子运动轨迹如图所示．
由几何知识得r＝，②
由①②式解得B＝.
(3)粒子离开磁场时，离O的距离为y＝r＋rcos 60°＝a，
粒子在电场中做匀减速直线运动，有
x＝＝，
所以粒子速度第一次为零时的坐标为.
期末达标测试卷
(考试时间：60分钟 满分：100分)
一、单项选择题(本大题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求)
1．“人工肺”呼吸机是治疗新冠肺炎重症的重要设备．一呼吸机接在电压随时间变化的规律为u＝220sin(100πt) V的交流电源上，正常工作时电流为2.5 A，则( )
A．该交流电的周期为50 s
B．该交流电每秒内电流方向变化50次
C．该交流电的最大值为220 V
D．该呼吸机正常工作时的功率为550 W
【答案】D 【解析】由正弦交流电的瞬时值表达式u＝Umsinωt，知T＝＝＝0.02 s，正弦交流电一个周期电流方向变化2次，故每秒变化100次，A、B错误；该交流电的最大值为Um＝220 V，C错误；该交流电的有效值为U＝＝220 V，则P＝UI＝220×2.5 W＝550 W，D正确．
2．2022年3月23日下午，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行了第三次太空授课．航天员太空授课的画面通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．发射前为使电磁波携带信号需对其进行解调
B．电磁波传播过程能量不会损失
C．电磁波在传播时遇到导体，导体中会产生感应电流
D．不同波长的电磁波，在真空中的传播速度大小不同
【答案】C 【解析】调制是把计算机的数字信号(如文件等)调制成可传输的信号，解调是将信号转换成计算机能接收的数字信号，是调制的逆过程．发射前为使电磁波携带信号需对其进行调制，A错误；电磁波会衰减，电磁波在传播的过程中也会被介质吸收一部分，所以会有能量损失，B错误；(高频)电磁波在导体表面产生感应电流，这种现象也叫“集肤效应”，电磁波是变化的电磁场，导体表面的自由电子形成闭合回路，所以当导体遇到电磁波时，导体会产生微弱的感应电流，C正确；不同波长的电磁波，在真空中的传播速度大小均为光速3×108 m/s，D错误．
3．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，原线圈的输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，D为理想二极管，R为电阻箱，当电阻箱阻值R＝11 Ω 时，下列说法正确的是( )
A．原线圈的输入电压频率为2×10－2 Hz
B．电阻箱R两端电压的有效值为11 V
C．电阻箱R消耗的功率为22 W
D．若电阻箱R阻值变小，原线圈中的电流变小
【答案】C 【解析】由图乙可知交流电周期为2×10－2 s，则频率为f＝＝50 Hz，A错误；原线圈电压为U1＝ V＝220 V，副线圈电压为U2＝U1＝×220 V＝22 V，二极管具有单向导电性，电阻R两端电压为U，则×＝T，得U＝11 V，B错误；电阻箱消耗的功率为P＝＝22 W，C正确；若电阻箱阻值变小，由于原线圈电压和匝数不变，则副线圈电压不变，电阻箱两端电压不变，根据欧姆定律I2＝，副线圈电流变大，根据＝可知，原线圈电流变大，故D错误．
4．电磁波的频率范围很广，按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱，如图所示．下列说法正确的是( )
A．移动电话使用可见光进行Wi－Fi联网
B．冷物体的红外辐射比热物体的红外辐射强
C．紫外线具有的能量足以破坏细胞核中的物质
D．X射线的频率比γ射线的频率高
【答案】C 【解析】移动电话经常使用Wi－Fi联网，也会用蓝牙传输数据，两种方式均是利用电磁波来传输信息的，均利用了电磁波中的微波，A错误；根据辐射的特点可知，所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强，B错误；紫外线频率较高，所以具有较高的能量，可破坏细胞中的物质，通常用于杀菌，C正确；在电磁波谱中，常见电磁波有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，它们的波长是依次变短，频率依次变高，D错误．
5．LC振荡电路的振荡周期为T，t＝0时刻电流方向如图所示，此时电容器不带电．以i表示回路中电流(顺时针方向为正)、q表示电容器极板a的带电荷量、EB表示线圈中的磁场能、E表示极板间电场强度(以由a指向b为正)，下列图像正确的是( )
A B
C D
【答案】D 【解析】在LC振荡回路中，0时刻电容器不带电，电场强度为零，电场能为零，则磁场能最大，磁场最强，电流最大．因此电容器刚放电完毕，接着电容器即将反向充电，电场强度增大，极板b带正电，电荷量增多，电场增强，而电流逐渐减小，磁场能减弱．则电路的电流应该是从负的最大开始周期性变化，A错误；由上述分析可知，电荷量是从零开始增多，B错误；由于能量是标量，则线圈中的磁场能的图像应始终在横轴上方，C错误；由于是电容器即将反向充电，电荷量从0开始增多，电场强度增大，极板b带正电，则电场方向为b指向a为负，所以电场强度从0开始为负周期性变化，D正确．
6．收音机中的调谐电路线圈的电感为L，要想接收波长为λ的电台信号，应把调谐电路中电容器的电容调至(c为光速)( )
A． B．
C． D．
【答案】D 【解析】波长为λ的信号的频率为，LC振荡回路的频率为f＝，联立以上两式可知，要想接收波长为λ的电台信号，应把调谐电路中电容器的电容调至C＝，故选D．
7．回旋加速器利用磁场和电场使带电粒子作回旋运动，经过多次加速，粒子最终从D形盒边缘引出，成为高能粒子．若D形盒中磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T，加速电压为U.D形盒的半径为R，则下列判断正确的是( )
A．被加速粒子的比荷为
B．被加速粒子获得的最大速度为
C．只改变加速电压，粒子被加速的次数将不变
D．粒子获得的最大动能会随加速电压的增大而增大
【答案】B 【解析】忽略粒子在电场中的加速时间，则交变电场变化周期等于粒子在磁场中圆周运动的周期，有T＝，可知＝，A错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，qvB＝m，知速度最大时圆周半径达到最大，等于D形盒半径R，则粒子被加速的最大速度为vm＝，B正确；粒子最大动能为Ekm＝mv＝，粒子每被加速一次，动能增加qU，所以粒子被加速的次数为n＝＝，改变电压，则粒子被加速的次数会发生变化，C错误；由Ekm＝mv＝m2可知，粒子获得的最大动能与加速电压无关，D错误．
二、多项选择题(本大题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8．如图甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在的平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定垂直纸面向里为磁场的正方向，逆时针方向为感应电流i的正方向，水平向右为ad边所受安培力F的正方向．下图正确的是( )
A B
C D
【答案】AD 【解析】由图乙可知，0～1 s内，磁场方向向里，磁场及磁通量均匀增大，根据楞次定律，判断感应电流方向为逆时针，为正方向；1～3 s，磁感应强度B随时间t变化的斜率为负值，感应电流方向与0～1 s内相反；同理，3～4 s内，感应电流方向与0～1 s内相同，故A正确，B错误；根据磁感应强度大小的变化规律，利用“增缩减扩”，可判断ad边所受安培力方向，0～1 s内向右均匀增大，1～2 s内向左均匀减小，2～3 s内向右均匀增大，3～4 s内向左均匀减小，故C错误，D正确．
9．如图甲，为家用燃气灶点火装置的电路原理图，转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在理想变压器的原线圈上，电压表为交流电表，设变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.当变压器副线圈输出电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在点火针两端间引发火花进而点燃燃气，则( )
A．闭合S，加在变压器原线圈上正弦交流电压瞬时值表达式为u＝50sin(100πt) V
B．某交流发电机要产生与图乙相同频率的交流电，其线圈在磁场中的转速为100转/秒
C．闭合开关S，电压表的示数为25 V
D．变压器原、副线圈的匝数n1、n2须满足n2>100 n1时，才能实现点火
【答案】ACD 【解析】根据题图乙得到原线圈电压的最大值为50 V，电压瞬时值表达式为u＝50sin(100πt) V，加在变压器原线圈上正弦交流电压的有效值为U＝＝25 V，电压表的示数为U＝25 V，A、C正确；根据题图乙得到原线圈电流周期为0.02 s，转速n＝＝50转/秒，某交流发电机要产生与图乙相同频率的交流电，其线圈在磁场中的转速为50转/秒，B错误；瞬时电压大于5 000 V即火花放电，根据＝且U1＝50 V，U2≥5 000 V，得到实现点火的条件是变压器原、副线圈的匝数n1、n2须满足n2>100n1，D正确．
10．如图所示，虚线MN两边区域存在匀强磁场，左边Ⅰ区磁场方向垂直纸面向外，右边Ⅱ区磁场方向垂直纸面向里，一带电粒子以某一初速度垂直边界MN射入左边区域，其运动轨迹如图中的实线所示，已知带电粒子在右边区域运动的半径为在左边区域运动的半径的两倍，下列说法正确的是( )
A．该粒子带正电
B．Ⅰ、Ⅱ区域内的磁感应强度大小之比为1∶2
C．粒子在Ⅰ区域与在Ⅱ区域运动的时间之比为1∶2
D．粒子在Ⅱ区域与在Ⅰ区域运动的加速度之比为2∶1
【答案】AC 【解析】根据左手定则，刚进入Ⅰ区磁场时向上偏转，受到洛伦兹力向上，又Ⅰ区磁场方向垂直纸面向外，可以判断粒子带正电，A正确；设Ⅰ、Ⅱ区域内的磁感应强度大小分别为B1、B2，qvB1＝m，qvB2＝m，得B1∶B2＝2∶1，B错误；粒子在Ⅰ区域与在Ⅱ区域运动的时间分别为t1、t2，则t1＝·＝，t2＝·＝，得t1∶t2＝B2∶B1＝1∶2，C正确；设粒子在Ⅰ区域与在Ⅱ区域运动的加速度分别为a1、a2，由牛顿第二定律qvB1＝ma1，qvB2＝ma2得a2∶a1＝B2∶B1＝1∶2，D错误．
三、非选择题(本题共4小题，共54分)
11．(12分)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中，小明同学利用如图甲、乙所示的可拆式变压器进行研究．
(1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是__________．
A．为了人身安全，实验中只能使用低压交流电源，所用电压不要超过36 V
B．即使副线圈不接用电器，原线圈也不能长时间通电
C．为使接触良好，通电时应用手直接捏紧裸露的接线柱
D．为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压范围后再选择适当的量程进行测量
(2)正确选择器材后，图丙中将变压器的原线圈0、8接线柱与稳压输出端相连，且学生电源选择开关置于10.0 V直流挡，用多用表测量副线圈的0、4接线柱，电表所测示数是__________．
A．5.50 V B．4.60 V
C．5.00 V D．0
(3)小明同学把交流电源接在图丁a、b两端，当Uab＝12.0 V时，用多用电表交流电压10 V挡测量c、d两端电压，测量结果如图戊所示．则a、b两端匝数与c、d两端匝数之比最有可能的值是__________．
A．8∶1 B．14∶4
C．2∶1 D．1∶2
【答案】(1)BD (2)D (3)C
【解析】(1)变压器改变的是交流电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用交流电压应小于36 V，结合图中升压，至少应小于18 V，A错误；即使副线圈不接用电器，原线圈处于空载也有一定的电损，则原线圈也不能长时间通电，B正确；实验通电时，为保证人身安全不可用手接触裸露的导线，C错误；使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，D正确．
(2)由题可知，原线圈连接的电压为直流电压，因此，副线圈两端的电压为0.故选D．
(3)由交流电压挡读数得5.6 V；根据理想变压器的电压比等于匝数比，则匝数比更接近2∶1.故选C．
12．(12分)如图所示用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．当L中电流足够大时，电磁铁将产生足够大的吸引力使P向下动作，从而断开与AB电路连接的同时接通CD电路．则：
(1)工作时，应该把恒温箱内的加热器接在________(填“AB”或“CD”)端．
(2)在其他条件不变的情况下，若换一根劲度系数更大的弹簧，恒温箱的正常工作的温度将________(填“降低”“不变”或“升高”)．
(3)若要降低恒温箱温度控制的温度，可以将滑动变阻器R′调________(填“大”或“小”)．
【答案】(1)AB (2)升高 (3)小
【解析】(1)恒温箱内的温度达到一定数值后，应与电源乙断开停止加热，依题意知温度升高后，AB端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在AB端．
(2)在其他条件不变的情况下，若换一根劲度系数更大的弹簧，则L中通过相同的电流时，AB端比原来更不容易断开，电源乙与恒温箱内加热器将继续工作，从而使得恒温箱内的温度继续升高．
(3)若要降低恒温箱温度控制的温度，可以将滑动变阻器R′调小，从而减小控制电路中的电阻，增大控制电路中的电流，使得继电器L对衔铁P的引力增大，从而更容易断开与AB连接的加热器，使其停止加热从而降低恒温箱控制的温度．
13．(15分)如图甲所示，U形金属导轨固定在绝缘水平面上，处在垂直于水平面向下的磁场中，磁场的磁感应强度B随时间t按正弦规律变化，周期为T，如图乙所示．一根质量为m的金属棒ab垂直放在导轨上与导轨接触良好，刚好组成一个边长为L的正方形闭合回路．已知金属棒接入电路的电阻为R，金属导轨的电阻不计，金属棒始终处于静止状态，求：
(1)t＝时，金属棒受到的摩擦力；
(2)0～时间内，通过金属棒横截面的电荷量；
(3)一个周期内金属棒中产生的焦耳热．
解： (1)当t＝时B1＝B0sin＝B0，
感应电动势E1＝B0L2ωcos＝，I1＝，
金属棒始终处于静止状态，f＝F＝B1I1L＝，
方向水平向右．
(2)由q＝Δt，＝＝，
得q＝.
(3)感应电动势的最大值Em＝B0L2ω＝，
则I有＝＝，
得Q＝IRT＝.
14．(15分)一个质量为m、电荷量为q的带电粒子从x轴上的P(a,0)点以速度v沿与x正方向成60°角射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限，进入第二象限的匀强电场中，电场强度为E.不计粒子重力．
(1)判断粒子的电性；
(2)求匀强磁场的磁感应强度的大小；
(3)求带电粒子在电场中速度第一次为零时的坐标．
解：(1)因为粒子进入磁场后要射出第一象限，进入第二象限，故粒子做逆时针方向的圆周运动，根据左手定则，可知粒子带负电．
(2)设磁感应强度为B，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qvB＝m，①
粒子运动轨迹如图所示．
由几何知识得r＝，②
由①②式解得B＝.
(3)粒子离开磁场时，离O的距离为y＝r＋rcos 60°＝a，
粒子在电场中做匀减速直线运动，有
x＝＝，
所以粒子速度第一次为零时的坐标为.
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