1 . 四、电池
电池是能将化学能转化成电能的装置。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。电池也有寿命，例如：储存寿命指从电池制成到开始使用之间允许存放的最长时间，以年为单位。包括储存期和使用期在内的总期限称电池的有效期。常用电池的种类很多，通常可分为一次性电池和可充电电池。一次性电池有：碱性干电池1.5V容量2800mAh（以5号电池为例），工作温度-40℃~60℃，有效期3年。可充电电池：锂电池，平常说的锂电池一般是指锂离子电池。单体电压高3.3~4.2V，能量密度高通常为150~200Wh/kg，循环寿命长大于500次，工作温度-20℃~60℃。
1．电池选购和使用，下列哪些建议是需要考虑的（　　）

A．优先选购有“国家免检”、“中国名牌”标志的电池产品和地方名牌电池产品，这些产品质量有保障。

B．根据电器的要求，选择适用的电池类型和规格尺寸，并根据电器耗电的大小和特点，购买适合电器的电池。

C．注意查看电池的包装，应选购包装精致完整的，生产日期和保质期不需要考虑。

D．注意查看电池的外观，有漏液迹象的电池不影响使用。

E．由于电池中的汞对环境有害，为了保护环境，在购买时应尽量选用商标上标有“无汞”字样的电池。

F．一般体积较小的废旧电池不属于可回收垃圾，可以丢弃在干垃圾箱内。

2．（1）用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，则电能转化为化学能的功率为_______，充电器的充电效率为_______。
   
（2）在家中给电池充电时，电力公司是根据下列哪一项收取电费的_______ 。
A.电压       B.电流       C.能量       D.功率
3．充电宝，又称为移动电源，是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，可以随时随地给手机等数码设备充电或待机供电。我国民航总局关于民航旅客携带“充电宝”乘机规定和小兰同学的移动电源的铭牌分别如图（a）、（b）所示，可判断此“充电宝”在输入过程中的最大功率为_______W，小兰_______（选填“能”或“不能”）将它随身携带乘机。
   
4．电动车所需能量由它所携带的蓄电池供给。如图所示为某类电动车与汽油车性能的比较。通常车用电动机的质量是汽油发动机的4倍或5倍。为促进电动车的推广使用，在技术上主要应对电动车的__________、电动机等部件加以改进。给电动车蓄电池充电的能量实际上来自于发电站。一般发电站燃烧燃料所释放出来的能量仅30%转化为电能，在向用户输送及充电过程中又损失了20%，这意味着使用电动车时能量转化的总效率约为________%。
   
5．如图为某手机无线充电情景。充电的主要部件为两个线圈，分别安装在手机和无线充电器内部，其工作原理是：________________________________。
   

2 . 2023年3月22日02时至20时，北京市阵风7级左右，山区阵风高达9级，并伴有沙尘暴，给人们的出行带来困难。北京中信大厦（中国尊）上的电磁阻尼器出现了摆动，及时对大厦进行减振，示意图如图所示，下列说法正确的是（　　）
   

A．风速越大，导体板中磁通量变化率越小

B．风速越大，导体板内产生的感应电动势越小

C．风速越大，导体板内电涡流越小

D．导体板内电涡流对永磁铁的电磁阻力是中信大厦（中国尊）减振的原因

3 . 某小组设计了一种呼吸监测方案：在人身上缠绕弹性金属线圈，观察人呼吸时处于匀强磁场中的线圈面积变化产生的电压，了解人的呼吸状况。如图所示，线圈P的匝数为N，磁场的磁感应强度大小为B，方向与线圈轴线的夹角为θ。若某次吸气时，在t时间内每匝线圈面积增加了S，则线圈P在该时间内的平均感应电动势为（　　）

   

A．	B．
C．	D．

4 . 交流发电机可分为“旋转电枢式”和“旋转磁极式”两种。通过旋转，使线圈磁通量发生变化，磁通量的变化规律决定了该线圈产生的感应电动势的规律。
（1）如图为旋转电枢式发电机的示意图。两磁极间的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B。线圈ABCD的面积为S，匝数为N（图中只画出了其中的一匝线圈），线圈的总电阻为r。线圈绕轴OOʹ匀速转动，角速度为ω。线圈通过滑环和电刷与外电路阻值为R的定值电阻连接。
a.从图示位置开始计时，写出线圈中电流瞬时值的表达式；
b. 求线圈转动过程中电阻R的发热功率。
（2）旋转电枢式发电机的线圈必须经过裸露的滑环和电刷来保持与外电路的连接，电压高时可能发生火花放电，因此发电站常采用“旋转磁极式”发电机。若（1）问中线圈和外电路不变，通过旋转磁极的方式，使线圈的磁通量随时间发生变化，规律为，式中Φ₀为线圈的磁通量的最大值，T为线圈磁通量变化的周期。
a.写出线圈的电动势随时间变化的规律；
b. 线圈磁通量从零增至最大的过程，求通过电阻R的电荷量q。

   

5 . 如图甲所示为亥姆霍兹线圈的示意图，两线圈平行正对放置、相距较近，两线圈中通有相同的电流，电流随时间变化的规律如图乙，m点为圆心、连线的中点，现在m点放置一个与通电线圈平行的小金属圆环，下列说法正确的是（　　）
   

A．时间内，两线圈之间磁场的磁感应强度大小恒定

B．时刻，位于m点的圆环产生的感生电动势最大

C．时刻前后瞬间，位于m点的圆环中产生的感应电流方向不同

D．如果m点的圆环水平放置，则m点的圆环中无感应电流

6 . 磁电式转速传感器的结构如图所示。它是由永久磁铁、线圈、磁轮等组成，在磁盘上加工有齿形凸起，齿数为，当磁轮与转轴一起旋转时，磁轮的凹凸齿形将引起磁轮与永久磁铁间气隙大小的变化，使绕在永久磁铁上的线圈的磁通量发生变化，从而使线圈输出变化的电压，根据电压变化就可以测出转速。则关于该转速传感器，下列说法正确的是（　　）

   

A．转速变化时，线圈输出电压不变

B．它是靠线圈输出电压的频率来测转速的

C．输出电压的频率等于磁盘的转速

D．若输出电压的频率为f，则磁盘的转速为nf

7 . 新型电动汽车在刹车时，可以用发电机来回收能量。假设此发电机原理可抽象为如图所示，两磁极之间的磁场可近似为均匀磁场，磁感应强度大小为B。 绕有n匝导线的线圈为长方形，长、宽分别为a和b，整个线圈都处于磁场中。线圈转轴为两条短边的三分点连线（如图所示），线圈外接有阻值为R的纯电阻负载。忽略线圈电阻，假设电动汽车刹车时受到的地面摩擦力等阻力与发电机线圈转动导致的阻力相比可以忽略，即刹车时失去的动能全部用来发电，电动汽车质量为M。
（1）初始时刻线圈平面与磁场垂直，若线圈转动角速度恒为ω，求电路开路时线圈两端电压随时间的变化；
（2）线圈和电阻回路闭合后，电动汽车在水平面上以某初始速度开始刹车。假设在另一种刹车模式下，刹车开始时线圈平面刚好与磁场垂直，且发电机线圈转动第一圈时角速度为，之后每转动一圈角速度的值为前一圈角速度的一半。若在发电机转完第N圈，且未转完第圈时，电动汽车刹停。求电动汽车初速度的范围。
   

8 . 如图所示为一手摇交流发电机，手轮半径为，小轮半径为，当转动手轮时，通过皮带传动，使轴承上的矩形线圈也同步转动起来，线圈在磁场中切割磁感线产生交流电。假定固定磁铁在线圈所在区域产生匀强磁场，磁感应强度，矩形线圈匝，面积，线圈总电阻（不计其他电阻），将额定电压为1V的小灯泡（图中未画）接在线圈输出端，小灯泡电阻为，当转动手轮保持角速度为不变时，下列说法正确的是（　　）

A．小轮的角速度与手轮转动的角速度大小相等

B．小灯泡两端的电压为1V

C．小灯泡的电功率与手轮转动的角速度的平方成正比

D．若仅增加线圈的匝数，则产生的感应电动势增大

9 . 物理学家对物理研究的热爱和精神激励着一代又一代的学子，我们在学习物理过程中应该要知道物理学家对物理的贡献，切不可张冠李戴。以下说法正确的是（　　）

A．伽利略通过“理想斜面实验”研究了不同斜面上小球的运动，从而推出如果斜面的倾角为90°时为自由落体运动

B．牛顿在历史上第一次提出了“速度”、“加速度”、“匀变速直线运动”等概念，这些概念为发现牛顿运动定律奠定了基础

C．物理学家库仑不但发现了库仑定律，还用扭秤实验测出了静电力常量k

D．总结出法拉第电磁感应定律“”的并不是法拉第，测出光速c的也不是麦克斯韦

10 . 如图甲所示为工业或医学上用到的电子感应加速器的核心部分侧视图；图乙为真空室俯视图，当图甲中线圈通以变化的电流时，将在真空室所在空间产生变化的磁场，变化的磁场将产生涡旋电场，涡旋电场的方向与感应电流方向的判断方法完全相同。其电场线是一系列以图乙O点为圆心的平行于纸面的同心圆。满足一定条件时，电子枪发射的电子在涡旋电场力的作用下被加速，同时在磁场力作用下绕O点做圆周运动。现建立如图丙所示模型研究电子感应加速器的工作原理：半径为r的光滑绝缘圆管（内外半径之差可忽略）固定在光滑绝缘水平桌面（纸面）内，圆管所包围圆形区域的平均磁感应强度（即磁通量与面积之比）（k为正的常数），方向垂直于纸面向外。质量为m、带电量为（）的小球（视为质点）在时刻释放。（本题计算过程中，电动势用表示，场强用表示）
（1）求小球在涡旋电场力作用下的绕行方向及转动一周后具有的动能。
（2）若纸面内离O点的距离为的范围内的变化磁场为匀强磁场，在的范围内不存在磁场，求（）处的涡旋电场的场强。
（3）撤去圆管，其余条件不变，为保证小球依然做半径为r的圆周运动，求任意时刻平均磁感应强度B与小球轨迹上的磁感应强度的比值。