高中物理电磁感应磁生电的探索成功只在一瞬间素材鲁科选修

成功只在一瞬间
1820年奥斯特发现了电流的磁效应，使整个科学界受到了极大地震撼。

他的发现普遍引起了这种对称性思考：既然电流能够引起磁针的运动，那么能不能用磁铁使导线中产生电流呢？为了解决这一问题，有些科学家又积极地展开了研究，著名的法国科学家安培便是其中之一。

虽然他为了解决这个问题。

想尽了一切方法进行实验，但总是保持线圈中的电流不变，犯了根本性的错误，没能获得成功，令人遗憾。

法拉第坚信：电与磁有联系，电流能产生磁场，磁场也就一定能产生电流。

在这些信念的支持下，他坚持了10年。

1831年8月29日法拉第在他的日记中首次写下了成功的记录：把两个线圈绕在一个铁环上，一个线圈接电源，另一个接“电流表”，当给一个线圈通电或断电的瞬间，在另一个线圈上出现了电流。

法拉第因此大获成功，名垂青史。

实际上，在法拉第发现电磁感应现象的6年之前，另一位瑞士年轻的科学家科拉顿（J.D.Colladon，1802—1892）于1825年（时年23岁）也做过了类似的实验。

由于他未能把握住时机，结果未能摘夺电磁感应发现者的桂冠，令人惋惜。

科拉顿的实验是这样做的：他把一块磁铁插入用导线绕成圆筒状的线圈中，认为这样或许能产生电流。

于是他把一只灵敏电流计与线圈相连，为了防止磁铁对灵敏电流计的影响，他用了很长的导线把灵敏电流计接好后，放在另一个房间里。

由于他没有助手，他只好把磁铁插入线圈后，并让磁铁停留在磁铁中，然后迅速地跑向另一个房间观察灵敏电流计的是否偏转，他看到的结果是灵敏电流计的指针仍停留在零刻度处。

他再回到有线圈的那个房间，把磁铁抽出来并放好，再跑到另一个房间里去看灵敏电流计，结果是仍没有看到灵敏电流计的偏转。

现在看来，科拉顿的装置是完全正确的，实验方法也是对的，那么遗憾出自哪里呢?这是因为电磁感应现象是一种“暂态”现象：只有当线圈中的磁场发生变化时，才会发生电磁感应现象，灵敏电流计的指针才会发生偏转；如果线圈中的磁场稳定不变，就没有电磁感应现象发生，因此灵敏电流计的指针也就不会发生偏转。

也就是说，灵敏电流计的偏转只发生在磁铁插入或抽出线圈的这一瞬间，一旦磁铁插入线圈静止不动，灵敏电流计的指针又会回到零刻度处。

由此看来，在科拉顿的实验中，并不是没有产生电磁感应现象，也并非灵敏电流计的指针没有发生偏转，而是在他从一个房间跑到另一个房间时，灵敏电流计的指针早偏转过而又回到了零刻度处，这是科拉顿犯了一个令人遗憾的错误所致，他没能抓住发生电磁感应的“瞬时”而“跑”失良机呀!
法拉第之所以会大获成功，其实他的实验装置与科拉顿的实验装置并没有什么两样，只不过他是把灵敏电流计就放在自己的身边。

在磁铁插入线圈的瞬间，灵敏电流计的指针明显地发生了偏转。

由于他紧紧地抓住了这个“瞬间”，所以他成功了，发现了电磁感应现象，并制造出了世界上第一台真正意义上的发电机。

高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．“旋转秋千”是游乐园里常见的游乐项目，其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边上，绳子下端连接座椅，人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。

若将人和座椅看为质点，“旋转秋千”可简化为如图所示的模型。

其中，处于水平面内的圆形转盘，半径为r，可绕穿过其中心的竖直轴转动。

让转盘由静止开始逐渐加速转动，经过一段时间后质点与转盘一起以角速度
做匀速圆周运动，此时绳子与竖直方向的夹角为θ。

已知
绳长为L且不可伸长，质点的质量为m，不计空气阻力及绳重。

则下列说法中正确的是（）
A．质点的重力越大，绳子与竖直方向的夹角θ越小
B．质点做匀速圆周运动的向心力是其所受悬线的拉力
C．转盘转动的角速度与夹角θ的关系为D．质点从静止到做匀速圆周运动的过程中，绳子对质点做的功为
2．将固定在水平地面上的斜面分为四等份，如图所示，AB=BC=CD=DE，在斜面的底端A点有一个小滑块以初速度v0沿斜面向上运动，刚好能到达斜面顶端E点。

则小滑块向上运动经过D点时速度大小是
A．B．
C．
D．
3．如图所示，在匀强电场中有O、A、B三点，OA=OB=5cm，O点电势为
、A点电势为
，OA与OB的夹角为120°，A，B在同一条竖直线上。

现
有一不计重力、带电量为e的粒子从A点沿AO方向射入电场，经过B点时动能与在A点时相同，则下列说法正确的是
A．粒子带负电
B．粒子运动过程中，电势能先减小，后增大
C．粒子能运动到O点
D．匀强电场的电场强度大小为200V/m，方向垂直AB向右
4．下列事实揭示出原子核具有复杂结构的是
A．α粒子散射实验 B．氢光谱实验
C．X光的发现 D．天然放射现象
5．如图所示，真空中等量同种正点电荷放置在M、N两点，在MN的连线上有对称点a、c，MN连线的中垂线上有对称点b、d，则下列说法正确的是( )
A．正电荷+q在c点电势能大于在a点电势能
B．正电荷+q在c点电势能小于在a点电势能
C．在MN连线的中垂线上，O点电势最高
D．负电荷-q从d点静止释放，在它从d点运动到b点的过程中，加速度先减小再增大
6．如图，质量为M =3kg的小滑块，从斜面顶点A静止开始沿ABC下滑，最后停在水平面D点，不计滑块从AB面滑上BC面，以及从BC面滑上CD面的机械能损失。

已知：AB=BC=5m，CD=9m，θ=53°，β=37°，重力加速度g=10m/s2，在运动过程中，小滑块与接触面的动摩擦因数相同。

则（）
A．小滑块与接触面的动摩擦因数μ=0.5
B．小滑块在AB面上运动时克服摩擦力做功，等于在BC面上运动克服摩擦力做功
C．小滑块在AB面上运动时间大于小滑块在BC面上的运动时间
D．小滑块在AB面上运动的加速度a1与小滑块在BC面上的运动的加速度a2之比是5/3
二、多项选择题
7．有一充电的平行板电容器，两板间电压为3 V，现使它的电荷量减少3×10-4 C，于是电容器两极板间
电压降为原来的，此电容器的电容是________ μF，电容
器原来的带电荷量是________ C，若电容器极板上的电荷全部放掉，电容器的电容是________ μF。

8．下列说法正确的是___________。

A．做简谐振动的物体，经过同一位置时，加速度可能不同
B．在受迫振动中，驱动力的频率不一定等于物体的固有频率
C．在波的传播方向上两相邻的相对平衡位置的位移始终相同的质点间距离等于波长
D．如果质点所受力与它偏离平衡位置的位移大小的平方根成正比，且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐振动
E．向人体发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流速度，这种方法俗称“彩超”
9．如图所示，两束平行的黄光射向截面为正三角形的玻璃三棱镜ABC，已知该三棱镜对该黄光的折射率
为，入射光与AB界面夹角为45°，光经三棱镜后到达与BC界面平行的光屏PQ上，下列说法中正确的是__________。

(填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分)
A．两束黄光从BC边射出后仍是平行的
B．黄光经三棱镜折射后偏向角为30°
C．改用红光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些
D．改用绿光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些
E．若让入射角增大，则出射光束不平行
10．研究表明，人的刹车反应时间（即图甲中“反应过程”所用时间）比较短，但饮酒会导致反应时间延长。

在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以某一速度在试验场的水平路面上勻速行驶，从发现情况到汽
车停止，行驶了一段距离。

减速过程中汽车位移与速度
的关系曲线如图乙所示，此过程可视为勻变速直线运动。

根据图甲和图乙提供的信息，下列说法正确的是
A．汽车在反应时间内运动的速度大小为20m/s
B．汽车在反应时间内运动的位移大小为25m
C．汽车在减速过程中的加速度大小为8m/s2
D．汽车在减速过程中所用的时间为2.5s
三、实验题
11．如图所示的两把游标卡尺，它们的游标尺自左至右分别为20等分、50等分，它们的读数依次为_____mm，_____mm。

12．如图甲所示，R为电阻箱，置于阻值最大位置，
为未知电阻，(1)断开
，闭合，逐次减小电阻箱的阻值，得到一组R、I值，并依据R、I值作出了如图乙所示的
图线，(2)断开
，闭合，当
R调至某一位置时，电流表的示数；保持电阻箱的位置不变，断开，闭合
，此时电流表的示数为
，据以上数据可知( )
A．电源电动势为3.0 V
B．电源内阻为0.5 Ω
C．R x的阻值为2 Ω
D．断开、接通时，随着R的减小，电源输出功率减小
四、解答题
13．如图所示，内壁光滑、半径大小为R的绝缘圆轨道固定在竖直面内，圆心为O轨道左侧与圆心等高处附近空间有一高度为d的区域内存在着竖直向下的匀强电场(d<R)，电场强度
E=。

质量为m带电量为+q可视为质点的小球，在与圆心等
高的A点获得竖直向上的初速度v0，小球刚好能通过轨道最高点B。

(重力加速度为g)求：
(1)小球初速度v0的大小；
(2)小球第3次经过轨道最低点时对轨道的压力。

14．如图(a)，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为t1=0时刻和t2时刻的波形图，P、Q分别是平衡位置为x1=1.0m和x2=4.0m的两质点。

图(b)为质点Q的振动图像，求
(i)波的传播速度v和从t1=0时刻到t2时刻之间的时间间隔Δt；(ⅱ)质点P的位移随时间变化的关系式。

【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．4.5×10-4 150
8．BCE
9．ABD
10．ACD
三、实验题
11．20 3.20
12．BC
四、解答题
13．(1) (2)
，方向竖直向下14．(i)
(ii)
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一、单项选择题
1．如图所示，在水平面上有一个U形金属框架和一条跨接其上的金属杆ab，二者构成闭合回路且处于静止状态。

在框架所在的空间内存在匀强磁场（图中未画出）。

下面说法正确的是
A．若磁场方向水平向右，当磁场增强时，杆ab受安培力向上
B．若磁场方向水平向右，当磁场减弱时，杆ab受安培力向上
C．若磁场方向竖直向上，当磁场增强时，杆ab受安培力向左
D．若磁场方向竖直向上，当磁场减弱时，杆ab受安培力向左
2．汽车沿平直的公路以恒定功率P从静止开始启动，经过一段时间t达到最大速度v，若所受阻力大小始终不变，则在t这段时间内
A．汽车牵引力大小恒定
B．汽车运动的距离为
C．汽车牵引力做的功为 Pt
D．汽车牵引力做的功为mv2
3．如图所示，两条间距L=0.50m、平行光滑U形导轨与水平面的夹角
，导轨的底部接一阻值R=2.0Ω的电阻，其中CM=PD=4.5m，
导轨及其他部分电阻不计.一根质量m=0.2kg、电阻r=1.0Ω的导体棒置于导轨的底端，与导轨垂直且接触良好，整个装置处于磁感应强度B=2.0T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.现对导体棒施加平行
于导轨向上的拉力F，使棒从静止开始沿导轨平面向上做匀加速运动，则导体棒在导轨上运动的整个过程中
A．通过电阻R的电荷量为2.0C
B．拉力F和磁场对导体棒的安培力做的总功等于导体棒的机械能的增加量
C．拉力F做的功等于导体棒增加的机械能与电阻R产生的焦耳热之和
D．拉力F先增大后保持不变
4．为迎接新年，小明同学给家里墙壁粉刷涂料，涂料滚由滚筒与轻竿组成，示意图如下。

小明同学缓缓上推涂料滚，不计轻竿的重力以及滚筒与墙壁的摩擦力。

轻竿对涂料滚筒的推力为F1，墙壁对涂料滚筒的支持力为F2，以下说法中正确的是
A．F1增大B．F1先减小后增大C．F2增大D．F2减小
5．图中理想变压器原、副线圈的匝数之比为2 ：1，现在原线圈两端加上交变电压
时，灯泡、
均正常发光，电压表和电流表可视为理想电表．则下列说法中正确的是
A．该交流电的频率为100Hz
B．电压表的示数为155.5V
C．若将变阻器的滑片P向上滑动，则电流表读数变大
D．若将变阻器的滑片P向上滑动，则将变暗、
将变亮
6．如图所示，理想变压器电路原线圈匝数可调，调节触头为S，副线圈电路中r为光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照的增强而减小，滑动变阻器R与灯泡L并联在电路中，关于电路变化问题，下列说法正确的是( )
A．保持S位置和光照强度不变，将P向上滑，灯泡L变亮
B．保持S位置和光照强度不变，将P向下滑，电流表示数变小
C．保持P位置和光照强度不变，将S向下滑，光敏电阻的功率变小
D．保持P位置和S位置不变，使光线变暗，原线圈的输入功率变大
二、多项选择题
7．如图所示，真空中有一边长为a的等边三角形ABC，P点是三角形的中心， A点固定一电荷量为q的负点电荷，B点固定一电荷量为2q的正点电荷。

静电力常量为k。

以下说法正确的是
A．C点的电场强度大小为
B．C点的电势低于P点的电势
C．某一负试探电荷在C点的电势能小于在P点的电势能
D．某一正试探电荷从C点沿CP连线的方向移动到P点的过程中，静电力做正功
8．如图所示，自动卸货车始终静止在水平地面上，车厢在液压机的作用下改变与水平面间的倾角，用以卸下车厢中的货物．当倾角增大到θ时，质量为 M 的木箱 A 与装在箱内的质量为 m 的物体 B 一起以共同的速度 v 沿车厢底匀速滑下，则下列说法正确的是
A．A、B 间没有静摩擦力
B．A 受到 B 的静摩擦力方向沿车厢底向下
C．A 受到车厢底面的滑动摩擦力大小为 Mgsinθ
D．A 与车厢底面间的动摩擦因数μ＝tanθ
9．如图所示，竖直墙壁与光滑水平地面交于B点，质量为m1的光滑半圆柱体O1紧靠竖直墙壁置于水平地面上，质量为m2的均匀小球O2用长度等于A、B两点间距离l的细线悬挂于竖直墙壁上的A点，小球O2
静置于半圆柱体O1上，当半圆柱体质量不变而半径不同时，细线与竖直墙壁的夹角θ就会跟着发生改变。

已知重力加速度为g，不计各接触面间的摩擦，则下列说法正确的是
A．当θ=60°，半圆柱体对面的压力大小为
B．当θ=60°，小球对半圆柱体的压力大小为
C．改变半圆柱体的半径，半圆柱体对竖直墙壁的最大压力大小为
D．半圆柱体的半径增大时，其对地面的压力保持不变
10．如图所示，一条细线的一端与水平地面上的物体B相连，另一端绕过一轻质定滑轮与小球A相连，定
滑轮用另一条细线固定在天花板上的O′点，细线与竖直方向所成的夹角为α，则以下说法正确的是( )
A．无论物体B在地板上左移还是右移，只要距离足够小，α角将不变
B．增大小球A的质量，若B仍保持不动，α角不变
C．若OB绳与地面夹角为300，则α=300
D．将B向右移动少许，若B仍保持不动，则B与地面的摩擦力变大
三、实验题
11．下图是光电效应实验示意图．当能量为E=3.1eV的光照射金属K时，产生光电流。

若K的电势高于A 的电势，且电势差为0.9V，光电流刚好截止。

那么当A的电势高于K的电势，且电势差也为0.9V时。

（1）此金属的逸出功是多大；
（2）光电子到达A极的最大动能是多大。

12．某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究。

物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。

已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。

在ABCDE五个点中，打点计时器最先打出的是______点，在打出C点时物块的速度大小为______m/s（保留3位有效数字）；物块下滑的加速度大小为_____m/s2（保留2位有效数字）。

四、解答题
13．如图所不，在x轴的上方存在垂直纸面向里，磁感应强度大小为B0的匀强磁场。

位于x轴下方的离子源C发射质量为m、电荷量为g的一束负离子，其初速度大小范围0〜
，这束离子经电势差
的电场加速后，从小孔O（坐标原点）垂直x轴并垂直磁
场射入磁场区域，最后打到x轴上。

在x轴上2a〜3a区间水平固定放置一探测板
（），假设每秒射入磁场的离子总数为N0，打到x轴上的离子数均匀分布（离子重力不计）。

（1）求离子束从小孔O射入磁场后打到x轴的区间；
（2）调整磁感应强度的大小，可使速度最大的离子恰好打在探测板右端，求此时的磁感应强度大小B1；（3）保持磁感应强度B1不变，求每秒打在探测板上的离子数N；若打在板上的离子80%被吸收，20%被反向弹回，弹回速度大小为打板前速度大小的0.6倍，求探测板受到的作用力大小。

14．如图，水平地面上有一木板B，小物块A（可视为质点）放在B的右端，B板右侧有一厚度与B相同的木板C。

A、B以相同的速度一起向右运动，而后B与静止的C发生弹性碰撞，碰前瞬间B的速度大小为2 m/s，最终A未滑出C。

已知A、B的质量均为 1 kg，C的质量为 3 kg，A与B、C间的动摩擦因数均为0.4，B、C与地面间的动摩擦因数均为0.1，取重力加速度g = 10 m/s2。

求：
（1）碰后瞬间B、C的速度；
（2）整个过程中A与C之间因摩擦而产生的热量；
（3）最终B的右端与C的左端之间的距离。

【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．AB
8．BD
9．AC
10．BCD
三、实验题
11．K的电势高于A的电势，电场线向右，电子所受电场力向左，电子逸出后运动到A点速度刚好减小到
零，由动能定理可知，最大初动能为0.9eV，由可知逸出功为3.1eV-0.9eV=2.2eV，当A的电势高于K的电势，且电势差也为
时，由动能定理
1.8ev
12．A 0.233 0.75
四、解答题
13．（1）；（2）
（3）
14．（1）v B = 1 m/s v C = 1 m/s （2）Q = 0.5 J （3）d = 1.25 m。