2019_2020学年高中物理模块终结测评(一)新人教版选修3_2

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2019-2020年高中物理模块综合检测一新人教版选修

2019-2020年高中物理模块综合检测一新人教版选修一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分．每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．放射性元素衰变时放出三种射线，按电离由强到弱的排列顺序是( )A．α射线，β射线，γ射线B．γ射线，β射线，α射线C．γ射线，α射线，β射线D．β射线，α射线，γ射线解析：三种射线的电离本领不同，电离本领最强的是α射线，β射线次之，γ射线最弱．故选A.答案：A2．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是( )A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多B．聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量一定大C．聚变反应中粒子的比结合能变小D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增加解析：在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子释放的能量一定大，故A错误、B正确；由于聚变反应中释放出巨大的能量，则比结合能一定增加，质量发生亏损，故C、D错误．答案：B3．为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝mc2，科学家用中子轰击硫原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的热量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性．设捕获中子前的原子质量为m1，捕获中子后的原子质量为m2，被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系是( )A．ΔE＝(m1－m2－m3)c2B．ΔE＝(m1＋m3－m2)c2C．ΔE＝(m2－m1－m3)c2D．ΔE＝(m2－m1＋m3)c2解析：反应前的质量总和为m1＋m3，质量亏损Δm＝m1＋m3－m2，核反应释放的能量ΔE ＝(m1＋m3－m2)c2，选项B正确．答案：B4．卢瑟福提出原子核式结构的实验基础是α粒子散射实验，在α粒子散射实验中，大多数α粒子穿越金箔后仍然沿着原来的方向运动，其较为合理的解释是( )A ．α粒子穿越金箔时距离原子核较近B ．α粒子穿越金箔时距离原子核较远C ．α粒子穿越金箔时没有受到原子核的作用力D ．α粒子穿越金箔时受到原子核与电子的作用力构成平衡力解析：根据α粒子散射实验现象，卢瑟福提出了原子的核式结构，他认为原子的中心有一个很小的核，聚集了原子的全部正电荷和几乎全部质量．大多数α粒子穿越金箔时距离金原子核较远，所以受到原子核的作用力较小，基本上仍然沿着原来的方向运动．答案：B5．一个放电管发光，在其光谱中测得一条谱线的波长为1.22×10－7m ，已知氢原子的能级示意图如图所示，普朗克常量h ＝6.63× 10－34J ·s ，则该谱线所对应的氢原子的能级跃迁是( )A ．从n ＝5的能级跃迁到n ＝3的能级B ．从n ＝4的能级跃迁到n ＝2的能级C ．从n ＝3的能级跃迁到n ＝1的能级D ．从n ＝2的能级跃迁到n ＝1的能级解析：波长为1.22×10－7m 的光子能量E ＝h cλ＝6.63×10－34×3×1081.22×10－7J ≈1.63×10－18J ≈10.2 eV ，从图中给出的氢原子能级图可以看出，这条谱线是氢原子从n ＝2的能级跃迁n ＝1的能级的过程中释放的，故D 项正确．答案：D6．红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光．铬离子的能级图如图所示，E 1是基态，E 2是亚稳态，E 3是激发态，若以脉冲氙灯发出的波长为λ1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受到激发而跃迁到E 3，然后自发地跃迁到E 2，释放波长为λ2的光子，处于亚稳态E 2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为( )A.λ1λ2λ2－λ1B.λ1λ2λ1－λ2C.λ1－λ2λ1λ2D.λ2－λ1λ1λ2解析：E 3－E 1＝hcλ1，E 3－E 2＝hc λ2，E 2－E 1＝hc λ，根据E 3－E 1＝(E 3－E 2)＋(E 2－E 1)，可得hc λ1－hc λ2＝hc λ，则λ＝λ1λ2λ2－λ1. 答案：A7．用a 、b 、c 、d 表示4种单色光，若①a 、b 从同种玻璃射向空气，a 的临界角小于b 的临界角；②用b 、c 和d 在相同条件下分别做双缝干涉实验，c 的条纹间距最大；③用b 、d 照射某金属表面，只有b 能使其发射电子．则可推断a 、b 、c 、d 可能分别是( )A ．紫光、蓝光、红光、橙光B ．蓝光、紫光、红光、橙光C ．紫光、蓝光、橙光、红光D ．紫光、橙光、红光、蓝光解析：本题考查的知识点较多，但都是光学中的基本物理现象，如全反射、双缝干涉和光电效应等，意在考查学生是否掌握了基本的物理现象和规律. 由sin C ＝1n知，a 光的折射率大于b 光，则a 光的频率大于b 光的频率．双缝干涉实验中，条纹间距和光波波长成正比，则c 的频率最小．b 、d 做光电效应实验，b 能使金属产生光电子，则b 的频率大于d 的频率. 因此有f a >f b >f d >f c, 则A 选项对．答案：A8．下列叙述正确的是( ) A ．一切物体都在辐射电磁波B ．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C ．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D ．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波解析：一般物体辐射仅与温度有关，而黑体辐射除与温度外，还与频率及波长有关．答案：B9．在物体运动过程中，下列说法不正确的是( ) A ．动量不变的运动，一定是匀速运动 B ．动量大小不变的运动，可能是变速运动C ．如果在任何相等时间内物体所受的冲量相等(不为零)，那么该物体一定做匀变速运动D ．若某一个力对物体做功为零，则这个力对该物体的冲量也一定为零解析：A 中动量不变，即速度不变，所以运动物体一定做匀速直线运动；B 中动量大小不变，即速度大小不变，所以可能是匀速圆周运动；C 中由F ＝I t，可知合外力不变，所以为匀变速运动；D 中做功和冲量是两个概念，只要力在物体上有作用时间，冲量就不为零，与是否做功无关．故不正确的选项应是D.答案：D10．质量为M 的砂车，沿光滑水平面以速度v 0做匀速直线运动，此时从砂车上方落入一个质量为m 的大铁球，如图所示，则铁球落入砂车后，砂车将( )A ．立即停止运动B ．仍匀速运动，速度仍为v 0C ．仍匀速运动，速度小于v 0D ．做变速运动，速度不能确定解析：砂车及铁球组成的系统，水平方向不受外力，水平方向动量守恒，所以有Mv 0＝(M ＋m )v ，得v ＝MM ＋mv 0<v 0，故选C. 答案：C二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分．每小题有多个选项是正确的，全选对得4分，漏选得2分，错选或不选得0分)11．关于光子和运动着的电子，下列叙述正确的是( ) A ．光子和电子一样都是实物粒子 B ．光子和电子都能发生衍射现象 C ．光子和电子都具有波粒二象性D ．光子具有波粒二象性，而电子只具有粒子性解析：物质可分为两大类：一是质子、电子等实物，二是电场、磁场等，统称场．光是传播着的电磁场．根据物质波动理论，一切运动的物体都具有波动性，故光子和电子具有波粒二象性．综上所述，B 、C 选项正确．答案：BC12．正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素158O 注入人体，15 8O 在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像．则根据PET 原理判断下列表述正确的是( )A.158O 在人体内衰变方程是158O ―→157N ＋0＋1eB ．正、负电子湮灭方程是01e ＋0－1e ―→2γ C ．在PET 中，158O 主要用途是作为示踪原子 D ．在PET 中，15 8O 主要用途是参与人体的新陈代谢解析：由题意知A 、B 正确；显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的158O 衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此158O 主要用途是作为示踪原子，故C 对、D 错．答案：ABC13．带电粒子进入云室会使云室中的气体分子电离，从而显示其运动轨迹．如图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨道，a 和b 是轨迹上的两点，匀强磁场B 垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是( )A ．粒子先经过a 点，再经过b 点B ．粒子先经过b 点，再经过a 点C ．粒子带负电D ．粒子带正电解析：由r ＝mvqB可知，粒子的动能越小，圆周运动的半径越小，结合粒子运动轨迹可知，粒子先经过a 点，再经过b 点，选项A 正确；根据左手定则可以判断粒子带负电，选项C 正确．答案：AC14．在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞，下列现象可能的是( )A ．若两球质量相同，碰后以某一相等速率互相分开B ．若两球质量相同，碰后以某一相等速率同向而行C ．若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开D ．若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行解析：本题考查运用动量守恒定律定性分析碰撞问题．光滑水平面上两小球的对心碰撞符合动量守恒的条件，因此碰撞前、后两小球组成的系统总动量守恒．碰撞前两球总动量为零，碰撞后也为零，动量守恒，所以A 项是可能的；若碰撞后两球以某一相等速率同向而行，则两球的总动量不为零，而碰撞前两球总动量为零，所以B 项不可能；碰撞前、后系统的总动量的方向不同，所以动量不守恒，C项不可能；碰撞前总动量不为零，碰后也不为零，方向可能相同，所以，D项是可能的．答案：AD二、非选择题(本题共5小题，共54分．把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15．(6分)在“探究碰撞中的不变量”实验中，装置如图所示，两个小球的质量分别为m A和m B.(1)现有下列器材，为完成本实验，哪些是必需的？请将这些器材前面的序号填在横线上________．①秒表②刻度尺③天平④圆规(2)如果碰撞中动量守恒，根据图中各点间的距离，则下列式子可能成立的有________．①m Am B＝ONMP②m Am B＝OMMP③m Am B＝OPMN④m Am B＝OMMN解析：(1)由实验原理可知，需要测小球质量，测OM、OP、ON距离，为准确确定落点，用圆规把多次实验的落点用尽可能小的圆圈起，把圆心作为落点，所以需要天平、刻度尺、圆规．(2)根据动量守恒定律有：m A OP＝m A OM＋m B ON，即m A(OP－OM)＝m B ON，①正确．答案：(1)②③④(2)①16．(9分)某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩的弹簧，如图所示．将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒．(1)该同学还必须具有的器材是__________________________．(2)需要直接测量的数据是______________________________．(3)用所得数据验证动量守恒的关系式为__________________．解析：两物体弹开后各自做平抛运动，根据平抛知识可知两物体平抛的时间相等．所需验证的表达式为m1v1＝m2v2，两侧都乘以时间t，有m1v1t＝m2v2t，即m1s1＝m2s2.答案：(1)刻度尺、天平 (2)两物体的质量m 1、m 2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离s 1、s 2(3)m 1s 1＝m 2s 217．(12分)一个铍核(94Be)和一个α粒子反应后生成一个碳核，放出一个中子并释放出5.6 MeV 的能量(保留两位有效数字)．(1)写出这个核反应过程．(2)如果铍核和α粒子共130 g ，且刚好反应完，求共放出多少能量？ (3)这130 g 物质反应过程中，其质量亏损是多少？解析：(1)94Be ＋42He →126C ＋10n. (2)铍核和氦核的摩尔质量之和μ＝μBe ＋μα＝(9＋4) g/mol ＝13 g/mol ，铍核和氦核各含的摩尔数n ＝M μ＝13013mol ＝10 mol ，所以放出的能量ΔE ＝n ·N A ·E 放＝10×6.02×1023×5.6 MeV ＝3.371×1025MeV ＝5.4×1012J.(3)质量亏损Δm ＝ΔE c 2＝ 5.394×1012（3.0×108）2 kg ＝6.0×10－5kg. 答案：(1)94Be ＋42He →126C ＋10n (2)5.4×1012J (3)6.0×10－5 kg18．(15分)已知氢原子的基态电子轨道半径为r 1＝0.528×10－10m ，量子数为n 的能级值为E n ＝－13.6n2eV. (1)求电子在基态轨道上运动的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n ＝3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线；(3)计算这几种光谱线中波长最短的波．(静电力常量k ＝9×109N ·m 2/C 2，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J ·s ，真空中光速c ＝3.00×108m/s)解析：由ke 2r 2n ＝mv 2n r n ，可计算出电子在任意轨道上运动的动能E kn ＝12mv 2n ＝ke22r n，由E n ＝－13.6n2eV 计算出相应量子数n 的能级值为E n . (1)核外电子绕核做匀速圆周运动，静电引力提供向心力，则：ke 2r 21＝mv 21r 1.又知E k ＝12mv 2，故电子在基态轨道的动能为：E k ＝ke 22r 1＝9×109×（1.6×10－19）22×0.528×10－10J ＝13.6 eV. (2)当n ＝1时，能级值为E 1＝－13.612eV ＝－13.6 eV ；当n ＝2时，能级值为E 2＝－13.622eV ＝－3.4 eV ；当n ＝3时，能级值为E 3＝－13.632eV ＝－1.51 eV ；能发出光谱线分别为3→2，2→1，3→1共三种，能级图如图所示．(3)由E 3向E 1跃迁时发出的光子频率最大，波长最短．h ν＝E m －E n ，又知ν＝cλ，则有λ＝hcE 3－E 1＝6.63×10－34×3×10812.09×1.6×10－19 m ＝1.03×10－7m.答案：(1)13.6 eV (2)如解析图所示 (3)1.03×10－7m19．(12分)两个质量分别为M 1和M 2的劈A 和B ，高度相同，放在光滑水平面上．A 和B 的倾斜面都是光滑曲面，曲面下端与水平面相切，如图所示．一质量为m 的物块位于劈A 的倾斜面上，距水平面的高度为h .物块从静止开始滑下，然后又滑上劈B ，求物块在B 上能够达到的最大高度．解析：设物块到达劈A 的底端时，物块和A 的速度大小分别为v 和V ，由机械能守恒和动量守恒得mgh ＝12mv 2＋12M 1V 2，① M 1V ＝mv .②设物块在劈B 上达到的最大高度为h ′，此时物块和B 的共同速度大小为V ′，由机械能守恒和动量守恒得mgh ′＋12(M 2＋m )V ′2＝12mv 2，③ mv ＝(M 2＋m )V ′.④联立①②③④式得h ′＝M 1M 2h（M 1＋m ）（M 2＋m ）.答案：M1M2h（M1＋m）（M2＋m）2019-2020年高中物理模块综合检测二新人教版选修一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分．每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．关于下列四幅图说法不正确的是( )A．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的B．光电效应实验说明了光具有粒子性C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围内解析：原子中的电子绕核旋转的轨道是特定的，不是任意的，选项A错误．易知B正确．电子能通过铝箔衍射，说明电子也有波动性，C正确. 发现少数α粒子大角度偏转，说明原子的正电荷和大部分质量集中在很小空间范围内，D正确．答案：A2．在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是( )A．γ射线的贯穿作用B．α射线的电离作用C．β射线的贯穿作用D．β射线的中和作用解析：本题考查三种射线的特点．由于α粒子电离作用较强，能使空气分子电离，电离产生的电荷与带电体的电荷中和．故正确选项为B.答案：B3．当具有5.0 eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是1.5 eV.为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为( ) A．1.5 eV B．3.5 eVC．5.0 eV D．6.5 eV解析：本题考查光电效应方程及逸出功．由E k ＝h ν－W ，得W ＝h ν－E k ＝5.0 eV －1.5 eV ＝3.5 eV ，则入射光的最低能量为h νmin＝W ＝3.5 eV ，故正确选项为B.答案：B4．已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量为E n ，其中n ＝2，3….用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为( )A.4hc3E 1 B.2hc E 1C.4hc E 1D.9hc E 1解析：对于量子数n ＝2的氢原子，其电离能为0－E 14，则由－E 14＝h cλ知C 项正确．答案：C5.23892U 放射性衰变有多种途径，其中一种途径是先衰变成21083Bi ，而21083Bi 可以经一次衰变变成210a X(X 代表某种元素)，也可以经一次衰变变成 b81Tl ，210a X 和 b81Tl 最后都衰变变成20682Pb ，衰变路径如图所示，则可知图中( )A ．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变B ．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变C ．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变D ．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变解析：在21083Bi 衰变变成210a X 的过程中质量数不变，过程①是β衰变；210a X 衰变变成20682Pb 过程中质量数减少4，过程③是α衰变；21083Bi 衰变变成 b81Tl ，核电荷数减少2，过程②是α衰变； b81Tl 衰变变成20682Pb ，核电荷数增加1，过程④是β衰变，所以选项A 正确．答案：A6．两球A 、B 在光滑水平面上沿同一直线，同一方向运动，m A ＝1 kg ，m B ＝2 kg ，v A ＝6 m/s ，v B ＝2 m/s.当A 追上B 并发生碰撞后，两球A ，B 速度的可能值是( )A ．v ′A ＝5 m/s ，v ′B ＝2.5 m/s B ．v ′A ＝2 m/s ，v ′B ＝4 m/sC ．v ′A ＝－4 m/s ，v ′B ＝7 m/sD ．v ′A ＝7 m/s ，v ′B ＝1.5 m/s解析：这是一道同向追击碰撞问题，在分析时应注意考虑三个方面的问题：动量是否守恒，机械能是否增大，是否符合实际物理情景．针对这三点，要逐一验证．取两球碰撞前的运动方向为正，则碰撞前，系统总动量p ＝m A v A ＋m B v B ＝10 kg ·m/s ，逐一验证各个选项，发现碰撞后，四个选项均满足动量守恒．碰前，系统总动能E k ＝12m A v 2A ＋12m B v 2B ＝22 J ．碰后系统总动能应不大于碰前总动能，即E ′k ≤22 J ，把各选项代入计算，知选项C 、D 不满足，被排除．对于选项A ，虽然满足机械能不增加的条件，但仔细分析，发现v ′A >v ′B ，显然不符合实际情况，故本题正确答案为选项B.答案：B7.A 、B 两物体发生正碰，碰撞前后物体A 、B 都在同一直线上运动，其位移—时间图象如图所示．由图可知，物体A 、B 的质量之比为( )A ．1∶1B ．1∶2C ．1∶3D ．3∶1解析：由题中图象知，碰撞前v A ＝4 m/s ，v B ＝0，碰撞后v ′A ＝v B ＝1 m/s ，由动量守恒定律可知m A v A ＋0＝m A v ′A ＋m B v ′B ，解得m B ＝3m A ，选项C 正确．答案：C8．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中( )A ．能量守恒，动量不守恒，且λ＝λ′B ．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′C ．能量守恒，动量守恒，且λ<λ′D ．能量守恒，动量守恒，且λ>λ′解析：能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界也适用于微观世界．光子与电子碰撞时遵循这两个规律．光子与电子碰撞前光子的能量ε＝h ν＝h cλ，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量ε′＝h ν′＝h cλ′，由ε>ε′可知λ<λ′，选项C 正确．答案：C9．在自然生态系统中，蛇与老鼠等生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用．蛇是老鼠的天敌，它通过接收热辐射来发现老鼠的存在．假设老鼠的体温约为37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λmax，根据热辐射理论，λmax与辐射源的绝对温度T 的关系近似为λmaxT ＝2.90×10－3 m ·K.则老鼠发出的最强的热辐射的波长为( )A ．7.8×10－5mB ．9.4×10－6mC ．1.16×10－4mD ．9.7×10－8m解析：体温为37 ℃时，热力学温度T ＝310 K ，根据λmaxT ＝2.90×10－3 m ·K ，得λmax＝2.90×10－3310m ＝9.4×10－6 m.答案：B10．原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子．例如，在某种条件下，铬原子的n ＝2能级上的电子跃迁到n ＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n ＝4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫作俄歇效应，以这种方式脱离原子的电子叫作俄歇电子．已知铬原子的能级公式可简化表示为E n ＝－A n2，式中n ＝1，2，3，…，表示不同能级，A 是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是( )A.3A16 B.7A 16 C.11A 16D.13A 16解析：由题意知，当n ＝1时，E 1＝－A ，当n ＝2时，E 2＝－A 4，当n ＝4时，E 4＝－A16，铬原子从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级时，放出的能量为ΔE ＝E 2－E 1＝34A ，故俄歇电子动能为E ＝E 4＋ΔE ＝1116A ，C 正确，A 、B 、D 错误．答案：C二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分．每小题有多个选项是正确的，全选对得4分，漏选得2分，错选或不选得0分)11．下列说法正确的是( )A ．普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子假说B ．玻尔将量子观点引入到原子模型中，成功解释了氢原子的发光现象C ．汤姆孙在研究γ射线时发现了电子D ．我国科学家钱三强和何泽慧夫妇研究铀核裂变时，发现了铀核也可能分裂成三部分或四部分解析：玻尔将量子观点引入到原子模型中，成功解释了氢原子的发光现象，故选项B 正确；汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，故选项C 错误，选项A 、D 说法正确．答案：ABD12.如图所示，质量为m 的小球从距离地面高H 的A 点由静止开始释放，落到地面上后又陷入泥潭中，由于受到阻力作用到达距地面深度为h 的B 点速度减为零．不计空气阻力，重力加速度为g .关于小球下落的整个过程，下列说法中正确的是( )A ．小球的机械能减少了mg (H ＋h )B ．小球克服阻力做的功为mghC ．小球所受阻力的冲量大于m 2gHD ．小球动量的改变量等于所受阻力的冲量解析：由动能定理mg (H ＋h )－W f ＝0，则W f ＝－mg (H ＋h )，所以小球的机械能减少了mg (H ＋h )，所以A 选项正确，B 选项错误；小球自由落下至地面过程，机械能守恒，mgH ＝12mv 2，v ＝2gH ，落到地面后又陷入泥潭中，由动量定理I G －I f ＝0－mv ，所以I f ＝I G ＋mv ＝I G ＋m 2gH ，小球所受阻力的冲量大于m 2gH ，所以C 选项正确；由动量定理知小球动量的改变量等于合外力的冲量，所以D 选项错误．答案：AC13.如图，两个物体1和2在光滑水平面上以相同动能相向运动，它们的质量分别为m 1和m 2，且m 1<m 2.经一段时间两物体相碰撞并粘在一起．碰撞后( )A ．两物体将向左运动B ．两物体将向右运动C ．两物体组成系统损失能量最小D ．两物体组成系统损失能量最大解析：根据p 2＝2mE k ，结合m 1<m 2，知p 1<p 2，故系统总动量向左，根据动量守恒知碰后两物体将向左运动，所以A 正确，B 错误；由题意知两物体属于完全非弹性碰撞，损失动能最大，所以C 错误，D 正确．答案：AD14．以下说法正确的是A ．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为：42He ＋147N →178O ＋11H B ．铀核裂变的核反应是：23592U →14156Ba ＋9236Kr ＋210nC ．质子、中子、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3.两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是：(m 1＋m 2－m 3)c 2D ．原子从a 能级状态跃迁到b 能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b 能级状态跃迁到c 能级状态时吸收波长λ2的光子，已知λ1>λ2.那么原子从a 能级状态跃迁到c 能级状态时将要吸收波长为λ1λ2λ1－λ2的光子解析：卢瑟福通过α粒子轰击氮核得到质子，根据电荷数守恒、质量数守恒，知A正确；铀核裂变的核反应是用一个中子轰击铀核得到三个中子，但是方程式中中子不能约去，故B错误；2个质子和2个中子结合成1个α粒子，根据质能方程知：ΔE＝Δmc2＝(2m1＋2m2－m3)c2，故C错误；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时发射波长为λ1的光子，知ac能级差ΔE1＝hcλ1，原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，知bc能级差为ΔE2＝hcλ2，所以ΔE2>ΔE1，所以c能级高于a能级，从a能级跃迁到c能级需吸收光子，即h cλ2－hcλ1＝hcλ，解得：λ＝λ1λ2λ1－λ2，故D正确．答案：AD二、非选择题(本题共5小题，共54分．把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15．(6分)质量为m＝0.10 kg的小钢球以v0＝2.0 m/s的水平速度抛出，下落h＝0.6 m 时撞击一钢板，撞后速度恰好反向，则钢板与水平面的夹角θ＝________．刚要撞击钢板时小球的动量大小为________(取g＝10 m/s2)．解析：小球撞击后速度恰好反向，说明撞击前速度与钢板垂直．利用平抛运动规律可求得此时竖直方向的速度为2 3 m/s，小球与钢板撞击前的速度大小v＝2v0＝4 m/s，钢板与水平面的夹角θ＝30°，其动量的大小为p＝mv＝0.4 kg·m/s.答案：30°0.4 kg·m/s16．(10分)某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验．气垫导轨装置如图a所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向：④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； ⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；⑥先_____________________，然后________________________，让滑块带动纸带一起运动：⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图b 所示； ⑧测得滑块1的质量为310 g ，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g. 完善实验步骤⑥的内容．(2)已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为________kg ·m/s ；两滑块相互作用以后系统的总动量为________kg ·m/s(保留三位有效数字)．(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是_____________．解析：(1)实验时应先接通打点计时器的电源，再放开滑块． (2)作用前系统的总动量为滑块1的动量，p 0＝m 1v 0，v 0＝0.20.1m/s ＝2 m/s ， p 0＝0.310×2 kg ·m/s ＝0.620 kg ·m/s.作用后系统的总动量为滑块1和滑块2的动量和，且此时两滑块具有相同的速度v ，v ＝0.1680.14m/s ＝1.2 m/s ， p ＝(m 1＋m 2)v ＝(0.310＋0.205)×1.2 kg ·m/s ＝0．618 kg ·m/s.(3)存在误差的主要原因是纸带与打点计时器限位孔有摩擦．答案：(1)⑥接通打点计时器的电源放开滑块1 (2)0.620 0.618 (3)纸带与打点计时器限位孔有摩擦17.(11分)如图所示，有一电子(电荷量为e )经电压U 0的电场加速后，进入两块间距为d 、电压为U 的平行金属板间．若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：。

2019-2020学年高中物理人教版选修3-2同步作业与测评：模块检测(B卷) Word版含解析

模块检测(B卷)对应学生用书P59本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分110分，考试时间90分钟。

第Ⅰ卷(选择题，共48分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。

1～8小题只有一个选项正确，9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的不得分)1.如图所示，条形磁铁正上方放置一矩形导体线框，线框平面水平且与条形磁铁平行，则线框由N极端点匀速平移到S极端点的过程中，线框中的感应电流的情况是()A．线框中始终无感应电流B．线框中始终有感应电流C．线框中开始有感应电流，当线框运动到磁铁中部时无感应电流，过中部后又有感应电流D．线框中开始无感应电流，当线框运动到磁铁中部时有感应电流，过中部后又无感应电流答案B解析根据条形磁铁的磁场分布情况，在线框平移的过程中，穿过线框的磁通量始终在变化，线框中始终有感应电流。

2.如图所示，在匀强磁场中放有平行金属导轨，它与大导体线圈P相连接，要使小导体线圈Q获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是(两线圈共面)()A．向右匀速运动B．向左减速运动C．向右减速运动D．向右加速运动答案C解析欲使Q线圈中产生顺时针的感应电流(感应电流的磁场方向垂直于纸面向里)，由楞次定律和安培定则可知有两种情况，一是P中有顺时针方向的逐渐减小的电流，该电流产生的穿过Q的磁通量在减少；二是P中有逆时针方向的逐渐增大的电流，该电流产生的穿过Q的磁通量在增大。

因此，对于第一种情况，应使ab向右减速运动；对于第二种情况，应使ab向左加速运动。

当ab 匀速运动时，在P中产生的感应电流是稳定的，穿过Q的磁通量不变化，Q无感应电流。

故C正确。

3.如图所示，竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平的初速度v0抛出，设在整个过程中棒的指向不变且不计空气阻力，则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是()A．越来越大B．越来越小C．保持不变D．无法判断答案C解析金属棒切割磁感线的有效速度是与磁感应强度B垂直的那个分速度，由于金属棒切割磁感线的水平分速度不变，故感应电动势不变。

2019年高中物理模块综合检测(一)(含解析)新人教版选修3-2

模块综合检测（一）（时间：90分钟分值：100分）一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分.在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）1. 机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯•下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是（）解析：由题图可知，A、B中均有电阻分压，可以使灯泡正常发光;过变压器降压也可以使灯泡正常发光；D为升压变压器，灯泡两端的电压要大于380 V，不可答案：D3. 对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是（）A. 力传感器B.光传感器C.温度传感器D.声音传感器解析：遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，故选项答案：B2. 现用电压为380 V的正弦式交变电流给额定电压为B正确，选项A C、D错误.220 V的电灯供电，以下电路中不可能使灯泡正常发光的有C为降压变压器，通A. 电流大小变化，方向不变，是直流电流B. 电流大小、方向都变化，是交变电流C. 电流的周期是0.02 s，最大值是0.2 AD. 电流做周期性变化，是交变电流解析：方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征，因为在此坐标系中电流的方向用正负表示，所以此电流的方向没有改变，是直流电流，A正确，B、D错误；由题图象可以看出电流的周期是0.01 s，而不是0.02 s，C错误.答案：A4. 如图所示，北京某中学生在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行，该处地磁场的水平分量大小为B,方向由南向北，竖直分量大小为B2，假设自行车的车把为长为L的金属平把，下列结论正确的是（）A. 图示位置中辐条上A点比B点电势低B. 左车把的电势比右车把的电势低C. 自行车左拐改为南北骑向，辐条上A点比B点电势高D. 自行车左拐改为南北骑向，辐条上A点比B点电势低解析：自行车行驶时，辐条切割磁感线，从东往西沿直线以速度v骑行，根据右手定则判断可知，图示位置中辐条上A点电势比B点电势低，故A正确；在行驶过程中，车把与竖直分量的磁场切割，因此产生感应电流，根据右手定则可知，左车把的电势比右车把的电势高，故B错误；自行车左拐改为南北骑向，自行车辐条没有切割磁感线，则没有电势的高低，故C、D错误.故选A.答案：A5. 如图所示，在通电长直导线的下方放置一闭合导线框abed,不能使abed中产生感应电流的情况是（）A. 长直导线中通以变化的电流B. 长直导线中通以恒定的电流，线圈左右平移C. 长直导线中通以恒定的电流，线圈上下平移D. 长直导线中通以恒定的电流，线圈绕ad边转动解析：长直导线中通以变化的电流时，产生的磁场变化，穿过线框的磁通量变化，将产生感应电流；长直导线中通以恒定的电流，周围产生恒定的磁场，导线框左右移动时，虽然在切割磁感线，但磁通量没有变化，因此也不会产生感应电流；长直导线中通以恒定的电流，周围产生恒定的磁场，线圈上下平移时，穿过线框的磁通量增加或减小，将产生感应电流；长直导线中通以恒定的电流，周围产生恒定的磁场，线圈绕ad边转动时，穿过线框的磁通量减小，将产生感应电流•故选B.答案：B6. 两根通电直导线M N都垂直纸面固定放置，通过它们的电流方向如图所示，线圈L 的平面跟纸面平行.现将线圈从位置A沿MN连线中垂线迅速平移到B位置，则在平移过程中，线圈中的感应电流（）LA. 沿顺时针方向，且越来越小B. 沿逆时针方向，且越来越大C. 始终为零D. 先顺时针，后逆时针解析：整个过程中，穿过线圈的磁通量为0.答案：C7. 在光滑的桌面上放有一条形磁铁，条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质小圆环，如图所示.则以下关于铜质小圆环和条形磁铁的描述正确的是（）A. 释放圆环，环下落时环的机械能守恒B. 释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大C. 给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做匀速运动D. 给磁铁水平向右的初速度，圆环产生向左的运动趋势解析：根据条形磁铁的电场线的分布，铜质小圆环在下落过程中，磁通量始终为零，无电磁感应现象，释放圆环，环下落时环的机械能守恒，磁铁对桌面的压力等于磁铁的重力，故A对，B错.当磁铁左右移动时，铜质小圆环的磁通量发生变化，产生电磁感应现象，根据楞次定律可以判断，电磁感应的机械效果是阻碍它们之间的相对运动，给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做减速运动，C错.线圈有向右运动的趋势，D错.答案：A8.如图所示，电源的电动势为 E,内阻r 不能忽略.A 、B 是两个相同的小灯泡，L 是一个自感系数相当大、电阻可忽略的线圈•关于这个电路的说法正确的是（）ABf—gH——1|—S——CF""*5A. 从开关闭合到电路中电流稳定的时间内， A 灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定B. 从开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B 灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定C. 开关由闭合到断开瞬间， A 灯闪亮一下再熄灭D. 开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过A 灯解析：开关闭合，由于L 产生的自感电动势阻碍电流的增大，B 灯将推迟一些时间才能正常发光，而A 灯立刻亮，当L 不起作用后，A 灯亮度逐渐变暗，最后亮度稳定，选项A 正确， B 错误；开关断开的瞬间，L 作为电源，通过L 中的电流值是逐渐减小的，由于稳定时灯泡A 、B 中电流大小相等，故A 灯不会闪亮，而是慢慢熄灭的，选项C 错误；开关由闭合到断开瞬间，电流自右向左通过 A 灯，选项D 错误.答案：A 9.如图所示，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b 和下边界d 水平.在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平.线圈从水平面a 开始下落.已知磁场上、下边界之间的距离大于水平面a 、b 之间的距离.若线圈下边刚通过水平面 b 、c （位于磁场中）和 d 时，线圈所受到的磁场力的大小分别为F b 、F c 和尸4，则（）A. F d >F c >F b C. F c >F b >F d解析：线圈从a 到b 做自由落体运动，在b 处开始进入磁场切割磁感线，产生感应电流，受到安培力作用，由于线圈的上下边的距离很短，所以经历很短的变速运动而完全进入磁场， c 处线圈中磁通量不变，不产生感应电流，不受安培力作用，但线圈在重力作用下依然加速，因此线圈在d 处离开磁场切割磁感线时，产生的感应电流较大，故该处所受安培力必然大于 b 处.综合分析可知，选项 D 正确.D.F <F <F答案：D10. 如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，PQM所围的面积为S, PC之间有阻值为R 的电阻，不计导轨和导体棒的电阻.导轨所在区域内存在沿竖直方向的匀强磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在 0〜2t o 时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒止状态•下列说法正确的是（）心 F 1f …….X打A. 在0〜t o 和t o 〜2t o 时间内，导体棒受到的导轨的摩擦力方向相同B. 在0〜t o 时间内，通过导体棒的电流方向为 N 到M解析：导体棒MN 始终静止，与导轨围成的线框面积不变，根据电磁感应可得感应电动△① △ BE势E = △ t = S A t ，即感应电动势与 B-t 图象斜率成正比，o 〜t o 时间内的感应电流I 1= R =A B B ） E A B 2B oS A R =STR "〜2t o 时间内的感应电流 12= R = S A R = 春，选项 C 错误.o 〜t o 时间内竖直向上的磁通量减小，根据楞次定律，感应电流的磁场方向竖直向上，感应电流为N 到M 选项B 正确.o 〜t o 时间内磁通量在减小，根据楞次定律要阻碍磁通量的减小，导体棒有向右运动的趋势，摩擦力水平向左；t o 〜2t o 时间内磁通量增大，同理可判断导体棒有向左运动的趋势，—E摩擦力水平向右，选项 A 错误.在o 〜t o 时间内，通过电阻 R 的电荷量 Q= I XA t = R XA t A B S A B SB=S A tR XA t =- R = R ，选项 D 错误.答案：B、多项选择题（本题共 4小题，每小题5分，共2o 分.在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求，全部选对得5分，漏选得3分，错选或不选得 o 分）11.如图所示，电阻为r 的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度 3匀速转动.t = o 时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（）C.在t o 〜2t o 时间内，通过电阻R 的电流大小为SBRt o D.在o 〜t o 时间内，通过电阻SBR 的电荷量为"2RA. 1 s内电路中的电流方向改变了上次nB. 滑片P向下滑动时，电压表的读数不变C. 线圈匀速运动的角速度3变大时，电流表的读数也变大D. t = 0时，线圈中的感应电动势最大解析：交流电的频率为f=畀，1 s内电流方向改变2f，即3故A正确；滑片p向下滑动时，电阻增大，电流减小，电源内阻分压减小，所以电压表读数变大，故B错误；线圈匀速转动的角速度3变大时，电动势的最大值E m= NBS3增大，电流表的读数变大，故C正确；t =0时，线圈位于中性面，此时感应电动势为零，故D错误.答案：AC12. 如图是远距离输电的示意图，则电压U、Ua、U、U4之间的关系是(A. U<12C3L4 D.U= U+ U2解由题图可知，左边是升压变压器，则U<U，由于输电线有电阻，导致13<U;右边则是降压变压器，所以U>14.故A、B C正确，D错误.答案：ABC13. 如图所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数比n i : n a= 11 : 1, a、b端接有正弦交变电流，电压随时间的变化规律如图乙所示.变压器右侧部分为一火警报警电路原理图，其中R2为用半导体热敏材料(电阻随温度升高而减小)制成的传感器，R为一定值电阻,A. 变压器副线圈的输出电压的表达式为U= 20 '2sin 100 n t (V)B. 当传感器F2所在处未出现火警时，电压表-的示数为20 VC. 当传感器F2所在处出现火警时，电压表’的示数减小D. 当传感器F2所在处出现火警时，电流表 '的示数减小n2 1 - I- 2 n 解析：变压器次级电压最大值为lh m= nU m= X 220.2 V = 20\ 2 V ,交流电3= ~T =B. U>13100n rad/s，变压器副线圈的输出电压的表达式为u= 2^ 2sin 100 n t (V),选项A正确;变压器次级电压有效值为U2 =芈=20 V,故当传感器R2所在处未出现火警时，电压表的示护一数小于20 V，选项B错误；当传感器R2所在处出现火警时，R2阻值减小，次级电流增大，电阻R的电压增大，R2上的电压减小，故电压表①的示数减小，选项C正确；由于次级电流增大，故初级电流增大，电流表的读数增大，选项D错误.答案：AC14. 如图所示，用两根足够长的粗糙金属条折成“厂”型导轨，右端水平，左端竖直，与导轨等宽的粗糙金属细杆ab、cd与导轨垂直且接触良好•已知ab、cd杆的质量、电阻值均相等，导轨电阻不计•整个装置处于竖直向上的匀强磁场中•当ab杆在水平向右的拉力F作用下沿导轨向右匀速运动时，cb杆沿轨道向下运动，以下说法正确的是（）A. cd杆一定向下做匀加速直线运动B. 拉力F的大小一定不变C. 回路中的电流强度一定不变D. 拉力F的功率等于ab杆上的焦耳热功率与摩擦热功率之和解析：由题图看出，ab匀速切割磁感线，产生恒定的感应电动势，cd不切割磁感线，不产生感应电动势，回路中感应电流恒定，C正确.cd杆竖直方向上受到向下的重力和向上的滑动摩擦力f,水平方向受到轨道的支持力N和安培力F A,贝U f 口F A=口BIL,可知f 大小不变•若重力大于滑动摩擦力，cd杆做匀加速运动，若重力等于滑动摩擦力，cd杆做匀速运动，故A错误.对于ab杆：水平方向受到F、安培力和滑动摩擦力f ' = 口mg安培力和滑动摩擦力大小不变，则知F不变，故B正确.根据能量转化和守恒定律可知：拉力F的功率与cd杆重力功率之和等于两杆上的焦耳热功率与摩擦热功率之和，故D错误.答案：BC三、计算题（本题共4小题，共50分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）15. （10分）半径为r、电阻为R的n匝圆形线圈在边长为I的正方形abcd外，匀强磁场充满并垂直穿过该正方形区域，如图甲所示•当磁场随时间的变化规律如图乙所示时，则：（1）穿过圆形线圈磁通量的变化率为多少？（2）t o时刻线圈中产生的感应电流为多大？-11 -图甲图乙△①△ B B o 2 解析：(1)由题图乙可知，磁通量的变化率为 ——S=7-12.△ t △ t t 0n A ① B 0 2(2)根据法拉第电磁感应定律得线圈中的感应电动势为E =-△厂=n^l ,再根据闭合电路欧姆定律得感应电流 1= = n D .R t o R16. (10分)如图所示，水平桌面上有两个质量为m = 5.0 x 10「3kg 、边长均为L = 0.2 m的正方形线框 A 和B,电阻均为 R = 0.5 Q,用绝缘细线相连静止于宽为d = 0.8 m 的匀强磁场的两边，磁感应强度 B= 1.0 T ，现用水平恒力 F = 0.8 N 拉线框B ,不计摩擦，线框 A 的右边离开磁场时恰好做匀速运动，求：(1 )线框匀速运动的速度； (2)线框产生的焦耳热.:冥 H X -i i:X X X : Zhi — 蚪一*11 * 审 I-：茅 K ：解析：(1)线框A 的右边离开磁场时EE = BLv, I = RFR平衡条件为 F = BIL ,所以v = w L 2= 10 m/s. 1 2(2 )由能量守恒定律 Q= Fd — 2・2 mv , 代入数据解得线框进出磁场过程中产生的焦耳热 Q= 0.14 J.17. (15分)一个直流电动机的内电阻r = 2 Q,与R= 8 Q 的电阻串联后接在线圈上，如图所示.已知线圈的面积为 S =¥ m 2,共100匝，线圈的电阻为r '= 2 Q,线圈在 B ^2-20nT 的匀强磁场中绕 OO 以转速n = 600 r/min 匀速转动，在合上开关 S 后电动机正常工作时，电压表的示数为 U = 100 V ，求电动机正常工作时的输出功率.-12 -解析：线圈的角速度 3= 2 n n = 2 nX “rad/s = 20 n rad/s ，线圈转动时产生的电动60故电动机正常工作时的输出功率为P = UI - I 2r = 800 W.18. (15分)如图甲所示，两根光滑固定导轨相距 0.4 m 竖直放置，导轨电阻不计，在导轨末端P 、Q 两点处用两根等长的细导线悬挂金属棒cd .棒cd 的质量为0.01 kg ，长为0.2 m处于磁感应强度为 B 0= 0.5 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里.相距0.2 m 的水平虚线 MN 和JK 之间的区域内存在着垂直于导轨平面向里的匀强磁场，且磁感应强度 B 随时间变化的规律如图乙所示.在t = 0时刻，质量为0.02 kg 、阻值为0.3 Q 的金属棒ab 从虚线 MNh 方0.2 m 高度处，由静止开始释放，下落过程中保持水平，且与导轨接触良好，结果棒 ab 在t 1时刻从上边界 MN 进入磁场，并在磁场中做匀速运动，在t 2时刻从下边界 JK 离开磁场，g 取 10 m/s 2.求：(1 )在0〜11时间内，电路中感应电动势的大小； (2) 在t 1〜t 2时间内，棒cd 受到细导线的总拉力； (3) 棒cd 在0〜t 2时间内产生的焦耳热.解析：(1)棒ab 自由下落过程中，有/2ht 1= g =0.2 s.△ B 0.5磁感应强度的变化率为= 0~2 T/s = 2.5 T/s.由法拉第电磁感应定律得， 0〜11时间内感应电动势 E =△严=△BL ab h .△ t △ t势的最大值为 E m = NBS3 = 200 2V,有效值为E = =200 V ,则电路中的电流为E - U R + r '10 A.Em-13 -联立以上各式并代入数据可得 E i = 0.2 V. (2)由棒ab 匀速进入磁场区域可知 BhL ab = m ab g , 代入数据，可解得12= 1 A.在t i 〜t 2时间内，对棒cd 受力分析，可得 F T = m ad g + B o I 2L cd , 代入数据，可解得 F T = 0.2 N. (3)棒ab 刚进入磁场时的速度为 v = gt 1= 2 m/s , 棒ab 刚进入磁场时的感应电动势为E = B5b v = 0.4 V ,E 2则— R b = 0.1 Q.12E 1在0〜t i 时间内，感应电流为I i = R + R = 0.5 A.,..,22h棒cd 在0〜12时间内产生的焦耳热 Qd = Q + Q = 11 R cd t 1 + 12甩厂=0.015 J.会员升级服务第一拨・清北季神马，有滴华北大学16方法论课；还有清华学窈向所有的父母亲谨自己求学之路;術水容校试卷悄悄的上线了i扫qq 领取官网不首发课程，很寥人我没告诉他喟！会员qq 专享等你来撩……。

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模块综合试卷(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共计48分.1～7题为单选题，8～12题为多选题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．如图1所示，线圈L的电感很大，电源内阻不可忽略，A、B是完全相同的两只灯泡，当开关S闭合时，下列判断正确的是()图1A．A灯比B灯先亮，然后A灯熄灭B．B灯比A灯先亮，然后B灯逐渐变暗C．A灯与B灯一起亮，而后A灯熄灭D．A灯与B灯一起亮，而后B灯熄灭答案 B2.如图2所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，金属圆环直径与磁场宽度相同．若圆环以一定的初速度沿垂直于磁场边界的水平虚线，从位置1到位置2匀速通过磁场，在必要的时间段内施加必要的水平拉力保证其匀速前进，以下说法正确的是()图2A．金属圆环内感应电流方向先顺时针再逆时针B．金属圆环内感应电流经历两次先增大后减小C．水平拉力的方向先向右后向左D．金属圆环受到的安培力的方向先向左后向右答案 B3．如图3甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，A、V均为理想电表，R为光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)，L1和L2是两个完全相同的灯泡．原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是()图3A．电压u的频率为100 HzB．电压表V的示数为22 VC．当光强增大时，变压器的输入功率变大D．当L1的灯丝烧断后，V示数变小答案 C4．如图4甲所示，矩形线圈abcd固定于方向相反的两个磁场中，两磁场的分界线OO′恰好把线圈分成对称的左右两部分，两磁场的磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，规定磁场垂直纸面向内为正，线圈中感应电流逆时针方向为正．则线圈感应电流随时间的变化图象为()图4答案 A解析因磁场是均匀变化的，由法拉第电磁感应定律和欧姆定律知，感应电流的大小不变，故C、D项错误；在开始阶段OO′左侧磁场增强，OO′右侧磁场减弱，由楞次定律可知线圈中有逆时针方向的感应电流，A项正确，B项错误．5．用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图5所示．在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为U a、U b、U c和U d.下列判断正确的是()图5A．U a＜U b＜U c＜U d B．U a＜U b＜U d ＜U cC．U a＝U b＜U c＝U d D．U b＜U a＜U d＜U c答案 B解析线框进入磁场后切割磁感线，a、b产生的感应电动势是c、d产生的感应电动势的一半，而不同的线框的电阻不同，设a线框电阻为4r，b、c、d线框的电阻分别为6r、8r、6r，则有：U a＝BLv·3r4r＝3BLv4，U b＝BLv·5r6r＝5BLv6，U c＝B·2Lv·6r8r＝3BLv2，U d＝B·2Lv·4r6r＝4Blv3，故A、C、D错误，B正确．6．如图6所示，10匝矩形线框在磁感应强度B＝2 10T的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴OO′以角速度ω＝100 rad/s匀速转动，线框电阻不计，面积为S＝0.3 m2，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡L1(规格为“0.3 W,30 Ω”)和L2，开关闭合时两灯泡正常发光，且原线圈中电流表示数为0.04 A，则下列说法不正确的是()图6A．若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为302cos (100t) VB．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1C．灯泡L2的额定功率为0.9 WD．若开关S断开，电流表的示数将增大答案 D解析变压器的输入电压的最大值为U m ＝nBS ω＝10×210×0.3×100 V ＝30 2 V ；从垂直中性面位置开始计时，故线框中感应电动势的瞬时值为u ＝U m cos ωt ＝302cos (100t ) V ，故A 正确．变压器输入电压的有效值为U 1＝U m2＝30 V ．开关闭合时两灯泡均正常发光，所以U 2＝PR＝0.3×30 V ＝3 V ，所以n 1n 2＝U 1U 2＝30 V 3 V ＝101，故B 正确．原线圈的输入功率为P 1＝U 1I 1＝30×0.04 W ＝1.2 W ．由于原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，所以P L2＝P 1－P L1＝1.2 W －0.3 W ＝0.9 W ，故C 正确．若开关S 断开，输出电压不变，输出端电阻增大，输出电流减小，故输入电流也减小，电流表的示数减小，D 错误．7．如图7甲所示的电路中，螺线管匝数n ＝1 500，横截面积S ＝20 cm 2，螺线管导线电阻r ＝1.0 Ω，其余导线电阻不计，R 1＝4.0 Ω，R 2＝5.0 Ω，电容器电容C ＝30 μF.在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B随时间t 按图乙所示的规律变化．则下列说法中正确的是()图7A．螺线管中产生的感应电动势为1.5 VB．闭合开关，电路中的电流稳定后电容器上极板带正电C．电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5×10－2 W D．开关断开，流经电阻R2的电荷量为1.8×10－5 C答案 D解析根据法拉第电磁感应定律：E＝n ΔΦΔt＝nSΔBΔt，代入数据可求出：E＝1.2 V，故A错误；根据楞次定律可知，螺线管下端相当于电源正极，则电流稳定后电容器下极板带正电，故B错误；根据闭合电路欧姆定律，有：I＝ER1＋R2＋r＝0.12 A，P1＝I2R1＝5.76×10－2W，故C错误；开关断开，流经R2的电荷量即为开关闭合时电容器上所带的电荷量Q，电容器两端的电压：U2＝IR2＝0.6 V，流经R2的电荷量Q＝CU2＝1.8×10－5 C，故D正确；故选D.8．如图8所示，在匀强磁场中匀速转动的圆形线圈周期为T，匝数为10匝，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈总电阻为2 Ω，从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，线圈转过30°时的电流为1 A，下列说法中正确的是()图8A．线圈中电流的最大值为 2 AB．线圈消耗的电功率为4 WC．任意时刻线圈中的感应电流为i＝2sin (2πT t) AD．任意时刻线圈中的感应电流为i＝2cos (2πT t) A答案BC解析从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，感应电动势的表达式为e＝E m sin ωt，则感应电流i＝eR＝E mR sin ωt，由题给条件有：1 A＝E m2 Ω×12，解得E m＝4 V，则I m＝2 A，I有效＝ 2 A，线圈消耗的电功率P＝I2有效R＝4 W，选项A错误，选项B正确．i＝I m sin ωt＝2sin (2πT t) A，故选项C正确，D错误．9．如图9甲所示是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是()图9 A．电压表的示数等于5 VB．电压表的示数等于522VC．实现点火的条件是n2n1>1 000D．实现点火的条件是n2n1<1 000答案BC解析由U－t图象知，交变电压的最大值U m＝5 V，所以电压表的示数U＝U m2＝522V，故选项A错误，B正确；根据U1U2＝n1n2得n2n1＝U2U1，变压器副线圈电压的最大值U2m＝5 000 V时，有效值U2＝U2m2＝2 500 2 V，所以点火的条件是n 2n 1>2 500 2 V 522 V＝1 000，故选项C 正确，D 错误． 10．两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直．边长为0.1 m 、总电阻为0.005 Ω的正方形导线框abcd 位于纸面内，cd 边与磁场边界平行，如图10(a)所示．已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd 边于t＝0时刻进入磁场．线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)．下列说法正确的是( )图10A ．磁感应强度的大小为0.5 TB ．导线框运动速度的大小为0.5 m/sC ．磁感应强度的方向垂直于纸面向外D ．在t ＝0.4 s 至t ＝0.6 s 这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1 N 答案BC解析导线框运动的速度v＝Lt1＝0.10.2m/s＝0.5 m/s，根据E＝BLv＝0.01 V可知，B＝0.2 T，A错误，B正确；根据楞次定律可知，磁感应强度的方向垂直于纸面向外，C 正确；在t＝0.4 s至t＝0.6 s这段时间内，导线框中的感应电流I＝ER＝0.010.005A＝2 A，安培力大小为F＝BIL＝0.04N，D错误．11．一理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝55∶3，原线圈输入电压u随时间t的变化规律为u＝2202sin (100πt) V．理想交流电压表V、理想交流电流表A按如图11所示方式连接，副线圈接入一个R＝6 Ω的电阻，则()图11A．经过1分钟电阻R产生的热量是1 440 JB．与电阻R并联的电压表的示数约为20 VC．电流表A的示数约为0.11 AD．当再将一个电阻与电阻R并联时，变压器的输出电压减小答案AC解析变压器原线圈电压有效值为220 V，则副线圈电压为U2＝n2n1U1＝355×220 V＝12 V，则电压表读数为12 V，经过1分钟电阻R产生的焦耳热为：Q＝U22R t＝1226×60 J＝1 440 J，选项A正确，B错误；电流表A的读数：I1＝n2 n1I2＝355×126A＝655A≈0.11 A，选项C正确；变压器输出电压只与原线圈电压和匝数比有关，与负载电阻无关，故选项D错误；故选A、C.12．如图12所示，两电阻可忽略不计的光滑平行长金属导轨相距为d，导轨与水平面的夹角为30°，上端ab处接有阻值为R的定值电阻，磁感应强度为B的匀强磁场垂直轨道平面向上．现有质量为m、电阻为R的金属杆从轨道上端ab处静止释放，向下运动的距离为x时达到最大速度，则下列说法正确的是()图12A．金属杆运动的最大速度为mgR B2d2B．金属杆从静止释放到达到最大速度过程中，通过电阻R的电荷量为Bdx RC．金属杆从静止释放到达到最大速度过程中，电阻R上产生的热量为mgx2－m3g2R22B4d4D．金属杆运动的最大加速度为g 2答案AD解析金属杆刚刚释放时只受重力和支持力，其加速度最大，由mg sin 30°＝ma得，a＝g2，D项正确；对金属杆受力分析可得，mg sin 30°－F安＝ma′，金属杆的加速度为零时，金属杆运动的速度最大，此时的感应电动势E＝Bdv，感应电流I＝E2R，金属杆受到的安培力F安＝BId，则金属杆运动的最大速度v＝mgRB2d2，A项正确；金属杆从静止释放到达到最大速度过程中，由法拉第电磁感应定律得，通过电阻R的电荷量为q＝ΔΦ2R＝Bdx2R，B项错误；金属杆从静止释放到达到最大速度过程中，由能量守恒可得，mgx sin30°＝12mv2＋2Q，解得，Q＝mgx4－m3g2R24B4d4，C项错误．二、非选择题(本题共5小题，共计52分)13．(6分)在研究电磁感应现象的实验中．(1)为了能明显地观察到实验现象，请在如图13所示的实验器材中选择必要的器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图．图13(2)将原线圈插入副线圈中，闭合开关，副线圈中的感应电流方向与原线圈中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”)．(3)将原线圈拔出时，副线圈中的感应电流与原线圈中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”)．答案(1)见解析图(2)相反(3)相同解析(1)实物电路图如图所示．(2)因闭合开关时，穿过副线圈的磁通量增大，由楞次定律知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，故电流绕行方向相反．(3)将原线圈拔出时，穿过副线圈的磁通量减小，由楞次定律知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，故电流绕行方向相同．14．(10分)如图14所示，质量m＝0.1 kg，电阻R1＝0.3 Ω，长度l＝0.4 m的导体棒ab横放在U形光滑金属框架上．框架固定在绝缘水平面上，相距0.4 m的MM′、NN′相互平行，电阻不计且足够长．电阻R2＝0.1 Ω的MN垂直于MM′.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝1.0 T．现垂直于ab施加F＝2 N的水平恒力，使棒ab从静止开始运动，棒始终与MM′、NN′保持良好接触．图14(1)求棒ab能达到的最大速度的大小；(2)若棒ab从静止到刚好达到最大速度的过程中，导体棒ab上产生的热量Q R1＝1.2 J，求该过程中棒ab的位移大小．答案(1)5 m/s(2)1.425 m解析(1)ab棒做加速度逐渐减小的加速运动，当a＝0时，达到最大速度v mF＝F安＝BIlI＝E R1＋R2E＝Blv m得v m＝F(R1＋R2)B2l2＝5 m/s.(2)棒ab从静止到刚好达到v m的过程中，设闭合电路产生的总热量为Q总，Q总Q R1＝R1＋R2 R1对整个电路由功能关系得Fx＝Q总＋12mv2m解得x＝1.425 m.15．(10分)如图15所示，某小型水电站发电机的输出功率为10 kW，输出电压为400 V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2 kV高压输电，最后用户得到220 V、9.5 kW的电力，变压器可视为理想变压器，求：图15(1)升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2；(2)输电线路导线的总电阻R；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4. 答案(1)1∶5(2)20 Ω(3)95∶11解析(1)升压变压器原、副线圈的匝数比n1n2＝U1U2＝15.(2)输电线损失的功率ΔP＝0.5 kW＝I22R 又P1＝P2＝U2I2所以I2＝5 A，R＝20 Ω.(3)降压变压器原线圈电压U3＝U2－I2R降压变压器原、副线圈匝数比n3n4＝U3U4解得n3n4＝9511.16.(12分)如图16所示是一个交流发电机的示意图，线圈abcd处于匀强磁场中，已知ab、bc边长都为l＝20 cm，匀强磁场的磁感应强度B＝ 2 T，线圈的匝数N＝10，线圈的总电阻r＝5 Ω，外电路负载电阻R＝15 Ω，线圈以ω＝100 rad/s的角速度绕垂直磁场的轴匀速转动，电表是理想电表．求：图16(1)两个电表的示数；(2)从图示位置开始转过45°过程中通过R的电荷量；(3)线圈匀速转动一周外力所做的功．答案(1)电压表示数为30 V，电流表示数为 2 A (2)0.02 C(3)5 J解析(1)设正弦交流电源的电压峰值为E m，有效值为E 有E m＝NBSω＝NBl2ω＝40 2 VE有＝E m2＝40 V由闭合电路欧姆定律得电流表示数I＝E有R＋r＝2 A电压表示数为U＝IR＝30 V.(2)设线圈在这一过程所用时间为Δt，流过R的电荷量为qq＝IΔtI＝E R＋rE＝NΔΦΔtΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS sin 45°－0＝Bl2sin 45°由以上各式求得q＝NΔΦR＋r＝N Bl2sin 45°R＋r＝0.02 C(3)转动一周所用时间为T＝2πω＝π50s外力所做的功等于闭合电路一个周期内产生的热量即W＝Q＝E2有R＋r T.解得W≈5 J.17．(14分)如图17所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l＝0.5 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角．完全相同的两金属棒ab、cd 分别垂直导轨放置，两棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为0.02 kg，电阻均为R＝0.1 Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B ＝0.2 T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能保持静止．取g＝10 m/s2，问：图17(1)通过cd棒的电流I是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力F多大？(3)棒cd每产生Q＝0.1 J的热量，力F做的功W是多少？答案(1)1 A方向由d到c(2)0.2 N(3)0.4 J解析(1)棒cd受到的安培力F cd＝IlB棒cd在共点力作用下平衡，则F cd＝mg sin 30°联立并代入数据解得I＝1 A，方向由d到c. (2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等F ab＝F cd 对棒ab由共点力平衡有F＝mg sin 30°＋IlB代入数据解得F＝0.2 N(3)设在时间t内棒cd产生Q＝0.1 J热量，由焦耳定律可知Q＝I2Rt设ab棒匀速运动的速度大小为v，则产生的感应电动势E＝Blv由闭合电路欧姆定律知I＝E 2R由运动学公式知，在时间t内，棒ab沿导轨的位移x＝vt力F做的功W＝Fx综合上述各式，代入数据解得W＝0.4 J.。

2019-2020学年物理(人教版)选修3-2试题：模块综合检测(二) 含解析

模块综合检测(二)(时间：90分钟分值：100分)一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求)1.如图所示，一个矩形线圈abcd放在垂直纸面向里的匀强磁场中，在进行下列操作时，整个线圈始终处于磁场之内，线圈中能产生感应电流的是()A．线圈沿纸面向右移动B．线圈沿纸面向下移动C．线圈垂直纸面向外移动D．线圈以ab边为轴转动解析：产生感应电流的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生变化．因此无论线圈如何运动，关键是看其磁通量是否变化，从而判断出是否有感应电流产生．由于磁场是匀强磁场，把线圈向右拉动，或向上拉动，或垂直纸面向外运动，其磁通量均不变化，均无感应电流产生，故A、B、C错误；当线圈绕ab边转动时，其磁通量发生变化，有感应电流产生，故D正确．答案：D2．一矩形线圈在匀强磁场中转动，产生交变电流的电动势为e＝2202sin 100πt V，关于这个交变电流的说法正确的是() A．交流电的频率为100 Hz，周期为0.01 sB．此交变电流电动势的有效值为220 VC．此交变电流电动势的峰值约为380 VD．t＝0时，线圈平面与中性面垂直，此时磁通量为零解析：由交流电的瞬时值表达式知最大值为220 2 V，故C错误；角速度ω＝100πrad/s，由频率f＝ω2π＝100π2πHz＝50 Hz，故A错误；t＝0时瞬时值e＝0知此时线圈与中性面重合，磁通量最大，故D错误．答案：B3．如图所示，理想变压器的原线圈接u＝11 0002sin 100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6Ω的导线对“220 V，880 W”的电器R L供电，该电器正常工作．由此可知()A．原、副线圈的匝数比为50∶1B．交变电压的频率为100 HzC．副线圈中电流的有效值为4 AD．变压器的输入功率为880 W解析：输入电压的有效值为11 000 V，用电器的额定电压为220 V，所以变压器的输出电压大于220 V，原、副线圈的匝数比小于50∶1，故A错误；由输入电压的表达式知，f＝100π2π＝50 Hz，故B错误；副线圈中的电流与用电器中的电流相同，I＝4 A，故C正确；变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于880 W，所以变压器的输入功率大于880 W，故D错误．答案：C4．如图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的是()A．三者同时落地B．甲、乙同时落地，丙后落地C．甲、丙同时落地，乙后落地D．乙、丙同时落地，甲后落地解析：甲是闭合铜线框，在下落过程中产生感应电流，所受的安培力阻碍它的下落，故所需的时间长；乙没有闭合回路，丙是塑料线框，故都不会产生感应电流，它们做自由落体运动，故D正确．答案：D5．如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1＝800和n2＝200的两个线圈，上线圈两端与u＝51sin 314t(V)的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是()A ．2.0 VB ．9.0 VC ．12.7 VD ．144.0 V解析：根据u ＝51sin 314t (V)可知交流电的最大值为U m ＝51 V ，则其有效值U 1＝512V ＝512 2 V ；由图可知线圈n 1是原线圈，线圈n 2是副线圈，如果变压器是理想变压器，那么输入电压和输出电压的关系有U 1U 2＝n 1n 2可得U 2＝n 2n 1U 1＝200800×512V ＝518 2 V ≈9 V ，因为交流电压表指示的是有效值，故如果是理想变压器则B 正确．但实际变压器存在漏磁现象，故通过原线圈的磁通量大于通过副线圈的磁通量，故实际副线圈的输出电压小于9 V ，故A 正确．答案：A6．如图所示，金属棒AB 原来处于静止状态(悬挂)．由于CD 棒的运动，导致AB 棒向右摆动，则CD 棒( )A ．向右平动B ．向左平动C ．向里平动D ．向外平动解析：AB 棒向右摆动，说明它受到的安培力方向向右，根据左手定则判断出AB 中的电流方向为B →A .这说明CD 棒的电流方向为D →C ，再根据右手定则判断出CD 棒的切割方向是向外，选项D 正确．答案：D7．如图所示甲、乙两电路中，当a 、b 两端与e 、f 两端分别加上220 V 的交流电压时，测得c 、d 间与g 、h 间的电压均为110 V ．若分别在c 、d 两端与g 、h 两端加上110 V 的交流电压，则a 、b 间与e、f间的电压分别为()A．220 V，220 V B．220 V，110 VC．110 V，110 V D．220 V，0 V解析：首先要搞清楚变压器和分压器在改变电压原理上的本质不同．对于变压器，a、b间与c、d间的电压比总是等于它们间线圈的匝数比，与哪一个是原线圈无关，故a、b间接220 V的交流电压，c、d间的电压为110 V，c、d间改接110 V的交流电压，则a、b间应输出电压为220 V；而对于分压器，当e、f间接220 V的电压时，电阻的e、g与f、g部分串联，g、h间电压仅是f、g部分电阻的电压，当g、h间接110 V的电压时，由于e、g部分无电流，e、g两点等电势，故e、f间的电压等于g、h间的电压，故只有选项B正确．答案：B8.交变电流电压的有效值为6 V，它和电阻R1、R2及电容器C、电压表一起连接成如图所示的电路，图中电压表的读数为U1，为了保证电容器C不被击穿，电容器的耐压值为U2，电容器在电路中正常工作，则()A．U1＝6 2 V U2＝6 VB．U1＝6 V U2＝3 2 VC．U1＝6 2 V U2≥6 VD．U1＝6 V U2≥6 2 V解析：电压表读数为交流电压的有效值，所以电压表读数U 1＝6 V ，电容器耐压值应大于交流电压的最大值， U 2≥6 2 V .答案：D9．如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a ，磁感应强度的大小为B .一边长为a 、电阻为4R 的正方形均匀导线框ABCD 从图示位置开始沿水平向右方向以速度v 匀速穿过磁场区域，在图乙中线框A 、B 两端电压U AB 与线框移动距离的关系图象正确的是( )解析：进入磁场时，注意U AB 是路端电压，应该是电动势的四分之三，此时E ＝Ba v ，所以U AB ＝3Ba v 4；完全进入后，没有感应电流，但有感应电动势，大小为Ba v ，穿出磁场时电压应该是电动势的四分之一，U AB ＝Ba v 4，电势差方向始终相同，即ΦA >ΦB ，由以上分析可知选D.答案：D10．如图所示，甲、乙两图是两个与匀强磁场垂直放置的金属框架，乙图中除了一个电阻极小、自感系数为L的线圈外，两图其他条件均相同．如果两图中AB杆均以相同初速度、相同加速度向右运动相同的距离，外力对AB杆做功的情况是()A．甲图中外力做功多B．两图中外力做功相等C．乙图中外力做功多D．无法比较解析：两图中AB杆均做加速运动，电流将增大，图乙中由于线圈自感的阻碍作用，感应电流较甲图小，安培阻力也较小，又加速度相同，则外力较甲图小，甲图中外力做功多，A正确．答案：A二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分．在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求，全部选对得5分，漏选得3分，错选或不选得0分)11．自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献．下列说法正确的是() A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系B．欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系D．焦耳发现了电流的热效应，定量给出了电能和热能之间的转换关系解析：奥斯特发现的电流的磁效应表明了电能生磁，A正确．欧姆定律描述了电流与电阻、电压与电动势之间的关系，焦耳定律才揭示了热现象与电现象间的联系，B错误，D正确．法拉第发现的电磁感应现象表明了磁能生电，C正确．答案：ACD12．如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路．当一条形磁铁从高处下落接近回路时()A．P、Q将互相靠拢B．P、Q将互相远离C．磁铁的加速度仍为g D．磁铁的加速度小于g解析：方法一设磁铁下端为N极，如图所示，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向．可见，P、Q将互相靠拢．由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g.当磁铁下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结果．所以，本题应选AD方法二根据楞次定律的另一表述——感应电流的效果，总要反抗产生感应电流的原因，本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，所以，P、Q将互相靠近且磁铁的加速度小于g.答案：AD13．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A 为交流电流表．线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动．从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是( )A ．电流表的示数为10 AB ．线圈转动的角速度为100π rad/sC ．0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行D ．0.02 s 时电阻R 中电流的方向自右向左解析：由题图乙可知交流电电流的最大值是I m ＝10 2 A ，周期T ＝0.02 s ，由于电流表的示数为有效值，故示数I ＝I m 2＝10 A ，选项A 正确；角速度ω＝2πT＝100π rad/s ，选项B 正确；0.01 s 时线圈中的感应电流达到最大，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，磁通量为0，故线圈平面与磁场方向平行，选项C 正确；由楞次定律可判断出0.02 s 时流过电阻的电流方向自左向右，选项D 错误．答案：ABC14.(多选)如图所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动(俯视)，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场．设运动过程中小球带电荷量不变，那么()A．小球对玻璃圆环的压力一定不断增大B．小球所受的磁场力一定不断增大C．小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动D．磁场力对小球一直不做功解析：变化的磁场将产生感生电场，这种感生电场由于其电场线是闭合的，也称为涡旋电场，其电场强度方向可借助电磁感应现象中感应电流方向的判定方法，使用楞次定律判断．当磁场增强时，会产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做负功使其速度减为零，后对小球做正功使其沿顺时针方向做加速运动，所以C正确；磁场力始终与小球运动方向垂直，因此始终对小球不做功，D正确；小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的压力F N和磁场的洛伦兹力f，这两个力的合力充当小球做圆周运动的向心力，其中f＝Bq v，磁场在增强，球速先减小，后增大，所以洛伦兹力不一定总在增大；向心力F向＝m v2r，其大小随速度先减小后增大，因此压力F N也不一定始终增大．故正确答案为C、D.答案：CD三、实验题(本题共2小题，共15分)15．(6分)在探究产生感应电流条件的实验中，实验室提供了下列器材：电源、开关、电流表、大小螺线管、铁芯、滑动变阻器、导线若干，如图所示．请按照实验的要求连好实验电路．解析：大螺线管和电流表组成闭合电路；带铁芯的小螺线管、滑动变阻器、电源、开关组成闭合回路．如图所示．16．(9分)如图所示，先后以速度v1和v2(v1＝2v2)，匀速地把同一线圈从同一位置拉出有界匀强磁场的过程中，在先后两种情况下：(1)线圈中的感应电流之比I1∶I2＝________．(2)线圈中产生的热量之比Q1∶Q2＝________．(3)拉力做功的功率之比P1∶P2＝________．答案：(1)2∶1(2)2∶1(3)4∶1四、计算题(本题共3小题，共35分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)17．(8分)如图甲所示，在周期性变化的匀强磁场区域内有垂直于磁场的半径为r ＝1 m 、电阻为R ＝3.14Ω的金属圆形线框，当磁场按图乙所示规律变化时，线框中有感应电流产生．(1)在图丙中画出感应电流随时间变化的i －t 图象(以逆时针方向为正)；(2)求出线框中感应电流的有效值．解析：(1)如图所示．(2)设电流的有效值为I ，则有：I 2RT ＝I 21R ·T 3＋I 22R ·2T 3，得I ＝ 2 A.18．(12分)如图所示，一小型发电机内有N ＝100 匝的矩形线圈，线圈面积S ＝0.10 m 2，线圈电阻可忽略不计．在外力作用下矩形线圈在B ＝0.10 T 的匀强磁场中，以恒定的角速度ω＝100π rad/s 绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，发电机线圈两端与R ＝100 Ω的电阻构成闭合回路．求：(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值；(2)从线圈平面通过中性面时开始，线圈转为90°角的过程中通过电阻R 的电荷量；(3)线圈匀速转动10 s ，电流通过电阻R 产生的焦耳热．解析：(1)线圈中感应电动势的最大值E m ＝NBSω＝3.14×102 V(314 V ，100π V 也同样得分)．(2)设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角所用时间为Δt ，线圈中的平均感应电动势E —＝n BS Δt ，通过电阻R 的平均电流I —＝E R ＝nBS R Δt ，在Δt 时间内通过电阻的电荷量Q ＝I —Δt ＝nBS R＝1.0×10－2 C. (3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦式交变电流，电阻两端电压的有效值U ＝22E m ，经过t ＝10 s ，电流通过电阻产生的焦耳热Q 热＝U 2Rt ，解得Q 热＝4.9×103 J.19．(13分)如图(a)所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L ＝0.4 m ．导轨右端接有阻值R ＝1 Ω的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd 内有方向竖直向下的匀强磁场，bd 连线与导轨垂直，长度也为L .从0时刻开始，磁感应强度B 的大小随时间t 变化，规律如图(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1 s 后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度v ＝1 m/s 做直线运动，求：(a) (b)(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E ；(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F ，以及棒通过三角形abd 区域时电流i 与时间t 的关系式．解析：(1)正方形磁场的面积为S ，则S ＝L 22＝0.08 m 2.在棒进入磁场前，回路中的感应电动势是由于磁场的变化而产生的．由B-t 图象可知ΔB Δt ＝0.5 T/s ，根据E ＝n ΔΦΔt ，得回路中的感应电动势E ＝ΔB ΔtS ＝0.5×0.08 V ＝0.04 V .(2)当导体棒通过bd 位置时感应电动势、感应电流最大，导体棒受到的安培力最大．此时感应电动势E ′＝BL v ＝0.5×0.4×1 V ＝0.2 V ；回路中感应电流I ′＝E ′R ＝0.21A ＝0.2 A 导体棒受到的安培力F ＝BI ′L ＝0.5×0.2×0.4 N ＝0.04 N当导体棒通过三角形abd 区域时，导体棒切割磁感线的有效长度l ＝2v (t －1) (1 s ≤t ≤1.2 s)感应电动势e ＝Bl v ＝2B v 2(t －1)＝(t －1) V感应电流i ＝e R＝(t －1) A(1 s ≤t ≤1.2 s)。

【2019最新】高中物理模块综合测试卷新人教版选修3-2

．感应电流方向相同，感应电流所受作用力的方向相同．感应电流方向相反，感应电流所受作用力的方向相反．回路中电流大小变化，方向不变．回路中电流大小不变，方向变化．回路中电流的大小和方向都周期性变化时间内，升降机一定匀速运动时间内，升降机可能减速上升时间内，升降机可能匀速上升时间内，升降机可能匀加速上升～t1时间内，电流恒定，表明压敏电阻的阻值恒定，则重物对压敏电阻压力恒定，则升降机可能处于静止、匀速运动或匀选项错误，B选项正确．t1～t2增加，表明压敏电阻的阻值在减小，则重物对压敏电阻的压力在增大，故不可能做匀速运动或匀加速运动，C、D两项都错．．在生产实际中，有些高压直流电路中含有自感系数很大的线圈，由闭合到断开时，线圈会产生很高的自感电动势，处产生电弧，危及操作人员的人身安全．为了避免电弧的产生，可在线圈处并联一个元件，在如图所示的方案中可行的是为螺线管，B为铁芯，C为套在铁芯放置在天平的左盘上，当A中通有电流的上方，天平保持平衡；当调节滑动变阻器，使将向上运动，在绝缘磁环C上升到最高点的过程中，若不考虑摩擦及空气阻力的影响，下列说法中正确的是．天平仍然保持平衡．天平左盘先下降后上升．天平左盘先上升后下降．绝缘磁环速度最大时，加速度也最大．如图所示，一矩形线框以竖直向上的初速度进入只有一条水平边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，进入磁场后上升一段高度又落下离开磁场，运动过程中线框只受重力和安培力作用，线框在向、2位置时的速率按时间顺序依次为和v4，则可以确定( )A．v1<v2 B．v2<v3C．v3<v4 D．v4<v1【解析】由能量守恒定律可知，线框从进入磁场到离开磁场的过程中，有部分机械能转化为焦耳热，即机械能减小，则v4<v1，D正确；而线框完全在磁场中运动时，由于磁通量不变，没有感应电流，故线框只受重力作用，机械能守恒，则v2＝v3，B错误；由楞次定律可知，线框进入磁场时受到的安培力方向竖直向下，重力方向竖直向下，因而做减速运动，则v1>v2，A错误；线框离开磁场时受到的安培力方向竖直向上，重力方向竖直向下，二者大小关系不能确定，故v3、v4大小关系也不能确定，C错误．【答案】D8.如图所示的电路中，电容C和电感L的值都很大，L的电阻不计，A、B是完全相同的灯泡，当电键K闭合时，下面所叙述的情况中正确的是( )A．A灯比B灯先亮，然后A灯熄灭都发光，只是亮度不同：＝：40 W”的电灯泡．若灯泡正常发光，则下列说法中正确的是．在原、副线圈中，通过每匝线圈的磁通量时时刻刻都相同．通过原、副线圈的交变电流的频率相同．电压表读数变大．电流表读数变大：内产生的焦耳热为112如图甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温R1＝20 kΩ，R2＝10 k为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示．当时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使时，电压鉴别器使S箱内的温度恒定在________℃.设电路两端电压为U，当Uab＝0时，有Rt＝20 kΩ时，t＝35℃.本题有3小题，共37分，解答应写出必要的文字说明﹑方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计如图所示，变压器原线圈输入电压为220 V，两只灯泡的额定电压均为36 V，L1额定功率为该变压器的原、副线圈匝数比．两灯均工作时原线圈的电流以及只有L1由变压比公式得两灯均工作时，由能量守恒得拉力随时间变化的关系式；当导体棒运动到x＝4.5 m处时撤掉拉力，此时导体棒两端的电上产生的热量．经时间t导体棒的速度v＝at，位移x如图所示，光滑平行金属导轨相距30 cm的金属棒，可沿导轨滑动．与导轨相连的平行金属板全部装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中．当向右匀速运动时，一带电微粒在v.试求速率v的大小．设磁感应强度为B，平行板AB，带电荷量为q，Blv板间能做匀速圆周运动，则。

2019_2020学年高中物理综合水平测试(含解析)新人教版选修3_2

综合水平测试本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。

第Ⅰ卷(选择题，共40分)一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分。

在第1～6题给出的四个选项中，只有一个选项正确；在第7～10题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

)1．下列说法不符合物理学史的是( )A．奥斯特发现了电流的磁效应B．法拉第发现了电磁感应现象C．牛顿解释了涡旋电场的产生原理D．楞次找到了判断感应电流方向的方法答案 C解析根据物理学史可知A、B、D说法正确，C项中，麦克斯韦解释了涡旋电场的产生原理。

2. 如图所示，在一均匀磁场中有一U形导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动。

杆ef 及线框中导线的电阻都可不计。

开始时，给杆ef一个向右的初速度，则( )A．ef将减速向右运动，但不是匀减速B．ef将匀减速向右运动，最后停止C．ef将匀速向右运动D．ef将往返运动答案 A解析导体杆向右运动时会切割磁感线产生感应电动势、感应电流，所以导体杆ef受到向左的安培力做减速运动，速度减小会使电动势、电流减小，安培力也随之减小，所以做减速运动的加速度会减小，直到速度为零时导体杆静止。

因此A正确，B、C、D错误。

3．如图所示，L为电阻很小的线圈，G1和G2为内阻可不计、零点在表盘中央的电流计。

当开关K处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右方。

那么，当开关K断开时，将出现( )A ．G 1和G 2的指针都立即回到零点B ．G 1的指针立即回到零点，而G 2的指针缓慢地回到零点C ．G 1的指针缓慢地回到零点，而G 2的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点D ．G 1的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G 2的指针缓慢地回到零点答案 D解析 K 断开后，自感电流的方向与G 1原电流方向相反，与G 2原电流方向相同。

人教版高中物理选修3-2章末综合测评(一).docx

高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）章末综合测评(一)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全都选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．如图1所示，矩形闭合金属框abcd的平面与匀强磁场垂直，若ab边受竖直向上的磁场力作用，则可知金属框的运动情况是()图1A．向左平动进入磁场B．向右平动退出磁场C．沿竖直方向向上平动D．沿竖直方向向下平动【解析】因为ab边受到的安培力的方向竖直向上，所以由左手定则就可以判断出金属框中感应电流的方向是abcda，金属框中的电流是由ad边切割磁感线产生的．所以金属框向左平动进入磁场．【答案】 A2．环形线圈放在匀强磁场中，设在第1 s内磁场方向垂直于线圈平面向里，如图2甲所示．若磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，那么在第2 s 内，线圈中感应电流的大小和方向是()【导学号：05002075】甲乙图2A ．大小恒定，逆时针方向B ．大小恒定，顺时针方向C ．大小逐渐增加，顺时针方向D ．大小逐渐减小，逆时针方向【解析】由题图乙可知，第2 s 内ΔB Δt 为定值，由E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt S 知，线圈中感应电动势为定值，所以感应电流大小恒定．第2 s 内磁场方向向外，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律判断知感应电流为逆时针方向，A 项正确．【答案】 A3．如图3为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n ，面积为S .若在t 1到t 2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B 1均匀增加到B 2，则该段时间线圈两端a 和b 之间的电势差φa －φb ( )【导学号：05002076】图3A ．恒为nS (B 2－B 1)t 2－t 1B ．从0均匀变化到nS (B 2－B 1)t 2－t 1 C ．恒为－nS (B 2－B 1)t 2－t 1D ．从0均匀变化到－nS (B 2－B 1)t 2－t 1【解析】根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势E ＝n ΔΦΔt ＝n (B 2－B 1)S t 2－t 1，由楞次定律和右手螺旋定则可判断b 点电势高于a 点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a 、b 两点电势差恒为φa －φb ＝－n (B 2－B 1)S t 2－t 1，选项C 正确．【答案】 C4．如图4，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为0.2 kg ，在该平面上以v 0＝4 m/s 、与导线成60°角的初速度运动，最后达到稳定状态，这一过程中环中产生的电能为( )图4A ．1.6 JB ．1.2 JC ．0.8 JD ．0.4 J【解析】金属环远离通电直导线过程中，金属环中有感应电流，受到垂直通电直导线方向的安培力，最终金属环垂直通电直导线方向的速度变为零，沿通电直导线方向的速度不变，将金属环的速度v 0分解为沿通电直导线方向的v x 和垂直通电直导线方向的v y ，则v x ＝v 0cos 60°，所以这一过程中环中产生的电能为E ＝12m v 20－12m v 2x ＝1.2 J ，选项B 正确．【答案】 B5．紧靠在一起的线圈A 与B 如图5甲所示，当给线圈A 通以图乙所示的电流(规定由a 进入b 流出为电流正方向)时，则线圈cd 两端的电势差应为图中的( )【导学号：05002077】图5【解析】0～1 s内，A线圈中电流均匀增大，产生向左均匀增大的磁场，由楞次定律可知，B线圈中外电路的感应电流方向由c到d，大小不变，c点电势高，所以选项A正确．【答案】 A6．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转动轴垂直于磁场．若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图6所示，则()图6A．线圈中0时刻感应电动势最小B．线圈中C时刻感应电动势为零C．线圈中C时刻感应电动势最大D．线圈从0至C时间内平均感应电动势为0.2 V【解析】感应电动势E＝ΔΦΔt，而磁通量变化率是Φ-t图线的切线斜率，当t＝0时Φ＝0，但ΔΦΔt≠0.若求平均感应电动势，则用ΔΦ与Δt的比值去求．【答案】 B7．如图7所示，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动．现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速．在圆盘减速过程中，以下说法正确的是()图7A．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B．所加磁场越强越易使圆盘停止转动C．若所加磁场反向，圆盘将加速转动D．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动【解析】根据右手定则可判断靠近圆心处电势高，选项A正确；圆盘处在磁场中的部分转动切割磁感线，相当于电源，其他部分相当于外电路，根据左手定则，圆盘所受安培力与运动方向相反，磁场越强，安培力越大，故所加磁场越强越易使圆盘停止转动，选项B正确；磁场反向，安培力仍阻碍圆盘转动，选项C错误；若所加磁场穿过整个圆盘，整个圆盘相当于电源，不存在外电路，没有电流，所以圆盘不受安培力而匀速转动，选项D正确．【答案】ABD8．如图8所示，光滑平行金属导轨水平放置，左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半径为L＝20 cm的光滑圆弧导轨相接，导轨电阻均不计．导轨所在空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T．一根质量m＝60 g、电阻R＝1 Ω、长为L的导体棒ab，用长也为L的两根绝缘细线悬挂，导体棒恰好与导轨接触．闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态，导体棒摆角最大时，细线与竖直方向的夹角θ＝53°，sin 53°＝0.8，g取10 m/s2，则()【导学号：05002078】图8A．磁场方向一定竖直向上B．运动过程中导体棒中电流是变化的C．导体棒在摆动过程中所受安培力F＝8 ND．导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048 J【解析】闭合开关S后，导体棒中电流方向从a到b，导体棒沿圆弧摆动，说明所受安培力向右，由左手定则可判断出磁场方向竖直向下，选项A错误．导体棒沿圆弧运动中切割磁感线产生感应电动势，电路中总电动势是变化的，则导体棒中电流和所受安培力也是变化的，故选项B正确，选项C错误．由能量守恒定律可得，导体棒在摆动过程中电源提供的电能为E＝mgL(1－cos 53°)＝能0.048 J，选项D正确．【答案】BD9．如图9所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的有()图9A．当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮B．当S闭合时，L1一直不亮，L2逐渐变亮C．当S断开时，L2立即熄灭D．当S断开时，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭【解析】当S闭合时，因二极管加上了反向电压，故二极管截止，L1一直不亮；通过线圈的电流增加，感应电动势阻碍电流增加，故使得L2逐渐变亮，选项B正确，A错误；当S断开时，由于线圈自感电动势阻碍电流的减小，故通过L1的电流要在L2－L1－D－L之中形成新的回路，故L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，选项C错误，D正确．【答案】BD10．如图10所示，竖直光滑导轨上端接入一定值电阻R，C1和C2是半径都为a的两圆形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向外，区域C1中磁场的磁感应强度随时间按B1＝b＋kt(k＞0)变化，C2中磁场的磁感应强度恒为B2，一质量为m、电阻为r、长度为L的金属杆AB穿过区域C2的圆心垂直地跨放在两导轨上，且与导轨接触良好，并恰能保持静止．则()【导学号：05002079】图10A ．通过金属杆的电流大小为mgB 2L B ．通过金属杆的电流方向为从B 到AC ．定值电阻的阻值为2πkB 2a 3mg －rD ．整个电路中产生的热功率P ＝πkamg 2B 2【解析】根据题述金属杆恰能保持静止，由平衡条件可得mg ＝B 2I ·2a ，通过金属杆的电流大小为I ＝mg 2aB 2，选项A 错误．由楞次定律可知，通过金属杆的电流方向为从B 到A ，选项B 正确．根据区域C 1中磁场的磁感应强度随时间按B 1＝b ＋kt (k ＞0)变化可知ΔB Δt ＝k ，故C 1中磁场变化产生的感应电动势E ＝ΔB Δt πa 2＝k πa 2，由闭合电路欧姆定律得E ＝I (r ＋R )，联立解得定值电阻的阻值为R ＝2πkB 2a 3mg －r ，选项C 正确．整个电路中产生的热功率P ＝EI ＝k πa 2·mg 2aB 2＝πkamg 2B 2，选项D 正确．【答案】 BCD二、计算题(本题共3小题，共40分．按题目要求作答)11．(12分)如图11所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef 处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab 搁在框架上，可无摩擦滑动．此时adeb 构成一个边长为l 的正方形，棒的电阻为r ，其余部分电阻不计．开始时磁感应强度为B 0.【导学号：05002080】图11(1)若从t ＝0时刻起，磁感应强度均匀增大，每秒增量为k ，同时保持棒静止．求棒中的感应电流．在图上标出感应电流的方向；(2)在上述(1)情况中，棒始终保持静止，当t ＝t 1 s 末时需加的垂直于棒的水平拉力为多少？(3)若从t ＝0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v 向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化？(写出B 与t 的关系式)【解析】 (1)据题意ΔB Δt ＝k ，在磁场均匀变化时，回路中产生的电动势为E＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt ·S ＝kl 2，由闭合电路欧姆定律知，感应电流为I ＝E r ＝kl 2r .由楞次定律，判定感应电流为逆时针方向，图略．(2)t ＝t 1 s 末棒静止，水平方向受拉力F 外和安培力F 安，F 外＝F 安＝BIl ，又B＝B 0＋kt 1，故F 外＝(B 0＋kt 1)kl 3r .(3)因为不产生感应电流，由法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt ，知ΔΦ＝0也就是回路内总磁通量不变，即B 0l 2＝Bl (l ＋v t )，解得B ＝B 0l l ＋v t. 【答案】 (1)kl 2r 电流为逆时针方向(2)(B 0＋kt 1)kl 3r (3)B ＝B 0l l ＋v t12．(14分)如图12甲所示，两根平行金属导轨固定倾斜放置，导轨与水平面夹角为37°，相距d 0＝0.5 m ，a 、b 间接一个电阻，其阻值R ＝1.5 Ω.在导轨c 、d 两点处放一根质量m ＝0.05 kg 的金属棒且导轨ad 段与导轨bc 段长均为L ＝1 m ，金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5.金属棒电阻r ＝0.5 Ω，金属棒被两个垂直于导轨的木桩托住而不会下滑．在金属导轨区域加一个垂直导轨平面斜向下的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示．重力加速度取g ＝10 m/s 2.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)甲乙图12(1)求0～1.0 s 内回路中产生的感应电动势大小；(2)求t＝0时刻，金属棒所受的安培力大小；(3)在磁场变化的全过程中，若金属棒始终没有离开木桩而上升，求图乙中t0的最大值；【解析】(1)由题图乙可知ΔBΔt＝1.0－0.21.0T/s＝0.8 T/sE感＝ΔΦΔt＝ΔBΔt Ld0＝0.8×1×0.5 V＝0.4 V.(2)I感＝E感R＋r＝0.41.5＋0.5A＝0.2 AF安0＝B0I感d0＝0.2×0.2×0.5 N＝0.02 N.(3)t＝t0时刻金属棒对木桩的压力为零，最大静摩擦力沿金属导轨向下，此时沿倾斜导轨方向上合外力为零．F安1＝Bt0I感d0＝(0.02＋0.08t0)(N)N＝mg cos 37°＝0.4 Nf max＝μN＝0.5×0.4 N＝0.2 NF安1＝mg sin 37°＋f max代入数据解得t0＝6 s.【答案】(1)0.4 V(2)0.02 N(3)6 s13．(14分)小明设计的电磁健身器的简化装置如图13所示，两根平行金属导轨相距l＝0.50 m，倾角θ＝53°，导轨上端串接一个R＝0.05 Ω的电阻．在导轨间长d＝0.56 m的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B＝2.0 T．质量m＝4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连．CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s＝0.24 m．一位健身者用恒力F＝80 N拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直．当CD棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)．求：【导学号：05002081】图13(1)CD 棒进入磁场时速度v 的大小；(2)CD 棒进入磁场时所受的安培力F A 的大小；(3)在拉升CD 棒的过程中，健身者所做的功W 和电阻产生的焦耳热Q .【解析】 (1)由牛顿第二定律 a ＝F －mg sin θm＝12 m/s 2 进入磁场时的速度 v ＝2as ＝2.4 m/s(2)感应电动势 E ＝Bl v感应电流 I ＝Bl v R安培力 F A ＝IBl代入得 F A ＝(Bl )2v R ＝48 N.(3)健身者做功 W ＝F (s ＋d )＝64 J由牛顿第二定律 F －mg sin θ－F A ＝0CD 棒在磁场区做匀速运动在磁场中运动时间 t ＝d v焦耳热 Q ＝I 2Rt ＝26.88 J.【答案】 (1)2.4 m/s (2)48 N (3)64 J 26.88 J。

2019_2020学年高中物理模块综合检测(含解析)新人教版选修3_2

模块综合检测(时间：60分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1. 如图所示，闭合矩形线框abcd位于磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，让线框以沿与ab边垂直的速度v在磁场中匀速运动，则关于线框中感应电流和感应电动势判断正确的是( )A．cd中有向上的电流，且c点电势高于d点电势B．cd中有向上的电流，且d点电势高于c点电势C．cd中没有感应电流，且d点电势不等于c点电势D．cd中没有感应电流，且d点电势等于c点电势解析：选C.根据感应电流产生的条件，即当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就会有感应电流产生．本题中，线框运动的过程，磁通量不变，故回路中没有感应电流；但根据右手定则，整个导体向右切割磁场，导体的ad端电势高于bc端的电势，故本题选C.2. M和N是绕在一个环形铁芯上的两个线圈，绕法和线路如图所示．现将变阻器R1的滑片从a端逐渐向b端移动的过程中，对通过电阻R2的电流分析正确的是( )A．R2中有电流，方向由c流向dB．R2中有电流，方向由d流向cC．R2中无电流，原因是R2回路没有接外电源D．R2中无电流，原因是N线圈没有切割磁感线解析：选A.根据右手螺旋定则可知，线圈M左端是S极，右端是N极．现将变阻器R1的滑片从a端逐渐向b端移动的过程中，电阻减小，电流增大，磁场增强，导致向左穿过线圈N 的磁通量增大，则由楞次定律可得：R2中有电流，方向由c流向d，故A正确，B、C、D错误．3.如图甲所示，在长直载流导线附近有一个矩形线圈ABCD ，线圈与导线始终在同一平面内．取图示电流方向为直导线电流的正方向，当直导线通入如图乙所示的电流时，在0～T 内说法正确的是( )A ．在t ＝T 2时，穿过线圈ABCD 中的磁通量最大 B ．在t ＝T 2时，线圈ABCD 中产生的感应电流最小 C ．在t ＝T 2～T 时间内，线圈ABCD 中感应电流方向一直沿顺时针方向 D ．在t ＝T 2～T 时间内，线圈ABCD 中感应电流方向会发生改变解析：选D.在t ＝T 2时，通过直导线的电流为零，产生的磁场磁感应强度为零，但磁场变化最快；穿过线圈ABCD 中的磁通量为零，但磁通量变化最快，感应电流最大，故A 错误，B 错误；在t ＝T 2～3T 4时间内，穿过线圈的磁通量向外增大，感应电流沿顺时针方向；在t ＝3T 4～T 时间内，穿过线圈的磁通量向外减小，感应电流沿逆时针方向．因此在t ＝T 2～T 时间内，感应电流方向会发生改变，故C 错误，D 正确．4. 如图所示，在电路两端加上正弦交变电流，保持电压有效值不变，使频率增大，发现灯1变亮，灯2变暗，灯3不变，则M 、N 、L 中所接元件可能是( )A ．M 为电阻，N 为电容器，L 为电感线圈B ．M 为电感线圈，N 为电容器，L 为电阻C ．M 为电容器，N 为电感线圈，L 为电阻D ．M 为电阻，N 为电感线圈，L 为电容器解析：选C.当交变电流的频率增大时，电感线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，由灯1变亮、灯2变暗可知M 为电容器、N 为电感线圈，而电阻与交变电流的频率无关，故L 为电阻，C 正确．5．如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的电压—时间图象．原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝10∶1，串联在原线圈电路中的交流电流表的示数为1 A ，则( )A ．变压器原线圈所接交流电压的有效值为220 2 VB ．变压器输出端所接电压表的示数为22 2 VC ．变压器输出端交变电流的频率为50 HzD ．变压器的输出功率为220 2 W解析：选C.变压器原线圈所接交流电压的有效值为U 1＝22022V ＝220 V ，选项A 错误；变压器输出端所接电压表的示数为U 2＝n 2n 1U 1＝110×220 V＝22 V ，选项B 错误；变压器输出端交变电流的频率为f ＝10.02Hz ＝50 Hz ，选项C 正确；变压器的输出功率等于输入功率，P ＝U 1I 1＝220×1 W＝220 W ，选项D 错误．6．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，L 1、L 2、L 3为三只规格均为“9 V ，6 W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端接入如图乙所示的交变电压，则以下说法中正确的是( )A ．电流表的示数为2 2 AB ．变压器的输入功率为18 WC ．副线圈两端接入耐压值为10 V 的电容器能正常工作D ．原线圈中磁通量变化比副线圈中磁通量变化得快解析：选B.由输入端交变电压u 的图象，可求出原线圈两端电压有效值为27 V ，由U 1U 2＝n 1n 2得副线圈两端的电压为U 2＝n 2n 1U 1＝13×27 V＝9 V ，三只灯泡均能正常发光．由P ＝UI 得每只灯泡通过的电流为：I 1＝P U ＝69 A ＝23 A ，电流表的读数为I ＝3I 1＝3×23A ＝2 A ，A 错误；变压器的输出功率和输入功率相等，故变压器的输入功率等于三只灯泡消耗的功率，为18 W ，B 正确；副线圈两端电压的最大值为9 2 V ，大于10 V ，C 错误；原、副线圈磁通量变化快慢相同，D 错误．二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)7. 如图所示，A 和B 都是铝环，环A 是闭合的，环B 是断开的，两环分别固定在一横梁的两端，横梁可以绕中间的支点转动．下列判断正确的是( )A ．用磁铁的N 极靠近A 环，A 环会有顺时针方向的电流产生B ．用磁铁的N 极靠近A 环，A 环会有逆时针方向的电流产生C ．用磁铁的N 极靠近A 环，A 环会远离磁铁D ．用磁铁的N 极靠近B 环，B 环会远离磁铁解析：选BC.用N 极接近环A 时，向里的磁通量最大，所以A 环中感应电流的磁场的方向向外，环A 能产生逆时针的感应电流，故A 错误，B 正确；A 环闭合，磁铁插向A 环时，产生感应电流，环受力，A 环会远离磁铁，故C 正确；B 环不闭合，磁铁插向B 环时，环内不产生感应电流，因此环不受磁场的作用，横杆不转动，故D 错误．8．如图甲所示，圆形线圈P 静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q ，P 和Q 共轴，Q 中通有变化电流i ，电流随时间变化的规律如图乙所示．P 所受的重力为G ，桌面对P 的支持力为F N ，则( )A ．t 1时刻F N ＞G ，P 有收缩的趋势B ．t 2时刻F N ＝G ，此时穿过P 的磁通量最大C ．t 3时刻F N ＝G ，此时P 中无感应电流D ．t 4时刻F N ＜G ，此时穿过P 的磁通量最小解析：选AB.t 1时刻螺线管中电流增大，其形成的磁场不断增强，因此线圈P 中的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈P 将阻碍其磁通量的增大，故线圈有远离和面积收缩的趋势，F N >G ，故A 正确；t 2时刻与t 4时刻，当螺线管中电流不变时，其形成磁场不变，线圈P 中的磁通量不变，因此磁铁线圈中无感应电流产生，故t 2时刻和t 4时刻F N ＝G ，此时穿过P 的磁通量最大，故B 正确，D 错误；t 3时刻螺线管中电流为零，但是线圈P 中磁通量是变化的，因此此时线圈中有感应电流．t 3时刻螺线管中电流为零，因此两个线圈之间没有安培力，F N ＝G ，故C 错误．9．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，V 、R 和L 分别是理想电压表、定值电阻和电感线圈，D 1、D 2均为灯泡．已知原线圈两端电压u 按图乙所示正弦规律变化，下列说法正确的是( )A ．电压表示数为62.2 VB ．电压u 的表达式为u ＝311sin 100πt (V)C ．仅增大电压u 的频率，电压表示数增大D ．仅增大电压u 的频率，D 1亮度不变，D 2变暗解析：选BD.由图象可知变压器输入电压的有效值为220 V ，由U 1U 2＝n 1n 2，可得电压表的示数为44 V ，A 错误；由图象可知输入电压的最大值为U m ＝311 V ，周期T ＝2×10－2 s ，ω＝2πT＝100π rad/s ，所以B 正确；变压器的电压与频率无关，C 错误；增大输入电压的频率对R 支路无影响，但使L 的感抗增加，通过D 2的电流减小，D 2变暗，D 正确．10．如图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电压，输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )A ．输入电压u 的表达式为u ＝202sin 100πt (V)B ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W解析：选AD.由题图乙可知，U m ＝20 2 V ，T ＝0.02 s ，则ω＝2πT＝100π rad/s ，输入电压u ＝202sin 100πt (V)，故A 正确；由变压器的变压规律知：U 1U 2＝n 1n 2，故U 2＝20×15V ＝4 V ，将S 1接1、S 2闭合时，灯泡L 2正常发光，故灯泡L 2的额定电压为4 V ，当只断开S 2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L 1、L 2串联，故L 1、L 2均不能正常发光，B 错误；此时P 出＝U 22R 总，副线圈负载R 总增大，故P 出减小，又P 入＝P 出，故原线圈的输入功率减小，C 错误；当S 1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R ，故P ＝U 22R ＝4220W ＝0.8 W ，D 正确．三、非选择题(本题共3小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11．(10分)一种测量物体质量的装置，其结构如图甲、乙所示，磁极间存在着磁感应强度大小为B ＝0.5 T 的匀强磁场．边长L ＝0.1 m 、匝数n ＝100匝的正方形线圈abcd 套于中心磁极并固定在托盘骨架上，总质量m 0＝1 kg. 线圈左右两边处于磁场中，与一数字式电量表(图上未画出)连接成一个回路，回路总电阻为R ＝10 Ω.托盘下方和磁极之间固定一劲度系数为k ＝10 N/cm 的轻弹簧．在某次测量中，一物体从轻放到托盘上到最终静止的过程中流过电量表的净电荷量为q ＝0.02 C ，不计摩擦和空气阻力，g 取10 m/s 2.(1)当托盘向下运动的速度为v ＝0.1 m/s 时，求此时线圈中感应电流的大小和方向；(2)求该物体的质量；(3)测量中弹簧增加的弹性势能为ΔE p ＝0.2 J ，求回路产生的焦耳热Q .解析：(1)E ＝2nBLv ＝1 VI ＝E R＝0.1 A 据右手定则，线圈中感应电流的方向在图乙中沿顺时针方向．(2)q ＝∑2nBLv R Δt ＝2nBLx R，解得：x ＝0.02 m 据kx ＝mg ，解得m ＝kqR2nBLg＝2 kg. (3)据功能关系(m ＋m 0)gx ＝ΔE p ＋Q ，解得：Q ＝0.4 J.答案：(1) 0.1 A ，沿顺时针方向 (2)2 kg (3)0.4 J12．(14分)一台小型发电机的最大输出功率为100 kW ，输出电压有效值恒为500 V ，现用电阻率为1.8×10－8 Ω·m、横截面积为10－5 m 2的输电线向4×103m 远处的用户输电，且使发电机满负荷运行，已知输电线上的损失功率为发电机总功率的4%，则：(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为220 V ，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(3)想一想，当深夜接入电路的用电器减少时，用电器两端的电压是大于、小于还是等于220 V ？若用电器电路中电流为100 A ，求此时用电器两端的电压数值．解析：(1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为r ＝ρ2l S ＝14.4 Ω由题意知P 损＝P ×4%＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 22r 代入数据得U 2＝6 000 V 升压变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝112. (2)I 2＝P U 2＝503A U 损＝I 2·r ＝240 V而U 3＝U 2－U 损＝5 760 Vn 3n 4＝U 3U 4＝28811降压变压器原、副线圈匝数比为288∶11.(3)用电器总数减少时，用电器电路总电阻变大，I 4变小，则输电线电路中电流变小，输电线损失电压变小，U 3变大，则U 4变大，即用电器两端的电压大于220 V.由题知I ′4＝100 A则由I ′4I ′3＝n 3n 4＝28811，所以I ′3＝27572A U ′损＝I ′3·r ＝55 V而U 1、U 2不变U ′3＝U 2－U ′损＝(6 000－55) V ＝5 945 VU ′3U ′4＝n 3n 4，U ′4≈227 V. 答案：(1)1∶12 (2)288∶11 (3)大于220 V 227 V13．(16分) 如图所示，足够长的平行金属导轨MN 和PQ 表面粗糙，与水平面间的夹角为θ＝37°(sin 37°＝0.6)，间距为1 m ．垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度的大小为4 T ，P 、M 间所接电阻的阻值为8 Ω.质量为2 kg 的金属杆ab 垂直导轨放置，不计杆与导轨的电阻，杆与导轨间的动摩擦因数为0.25.金属杆ab 在沿导轨向下且与杆垂直的恒力F作用下，由静止开始运动，杆的最终速度为8 m/s ，取g ＝10 m/s 2，求：(1)当金属杆的速度为4 m/s 时，金属杆的加速度大小；(2)当金属杆沿导轨的位移为6.0 m 时，通过金属杆的电荷量．解析：(1)对金属杆ab 应用牛顿第二定律，有 F ＋mg sin θ－F 安－f ＝ma ，f ＝μF N ，F N ＝mg cos θ ab 杆所受安培力大小为F 安＝BILab 杆切割磁感线产生的感应电动势为E ＝BLv 由闭合电路欧姆定律可知I ＝E R整理得：F ＋mg sin θ－B 2L 2Rv －μmg cos θ＝ma 代入v m ＝8 m/s 时a ＝0，解得F ＝8 N代入v ＝4 m/s 及F ＝8 N ，解得a ＝4 m/s 2.(2)设通过回路横截面的电荷量为q ，则q ＝It 回路中的平均电流强度为I ＝E R回路中产生的平均感应电动势为E ＝ΔΦt回路中的磁通量变化量为ΔΦ＝BLx ，联立解得 q ＝3 C.答案：(1)4 m/s 2 (2)3 C。

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高中物理学习材料桑水制作模块综合测评(一)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分，在每小题给出的四选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系，根据这一发现，发明了许多电器设备．下列用电器中，哪个没有利用电磁感应原理( ) A．电磁炉B．白炽灯泡C．磁带录音机D．日光灯镇流器【解析】电磁炉是利用交变电流产生磁场，交变磁场在锅体内产生涡流，从而对食物加热；磁带录音机录音时，声音引起振动，产生感应电流，放音时，磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流；日光灯是由于自感产生自感电动势．只有B选项中白炽灯泡没有利用电磁感应原理．【答案】 B2．在北半球，朝南的钢窗原来关着，今将它突然朝外推开，转过一个小于90°的角度，考虑到地球磁场的影响，则钢窗活动的一条边(西边)中( ) A．有自下而上的微弱电流B．有自上而下的微弱电流C．有微弱电流，方向是先自上而下，后自下而上D．有微弱电流，方向是先自下而上，后自上而下【解析】钢窗打开时，向北穿过钢窗的磁通量减小，根据楞次定律，钢窗的活动边产生自下而上的微弱电流，故A正确．【答案】 A3．(2016·石家庄高二检测)如图1所示，用两根材料、粗细、长度完全相同的导线，绕成匝数分别为n1＝50和n2＝100的圆形闭合线圈A和B，两线圈平面与匀强磁场垂直．当磁感应强度随时间均匀变化时，两线圈中的感应电流之比IA∶I B为( )图1A．2∶1 B．1∶2C．4∶1 D．1∶4【解析】由法拉第电磁感应定律得：E＝n ΔΦΔt＝nΔBΔtπR2，可知，感应电动势与半径的平方成正比．而根据电阻定律：线圈的电阻为r＝ρLS＝ρn·2πRS，线圈中感应电流I＝Er，由上综合得到，感应电流与线圈半径成正比，即I A∶I B＝R A∶R B；因相同导线绕成匝数分别为n1和n2的圆形线圈，因此半径与匝数成反比，故I A∶I B＝n2∶n1＝2∶1，故A正确，B、C、D错误．【答案】 A4．如图2所示，在匀强磁场中有一个矩形单匝线圈abcd，ab边与磁场垂直，MN边始终与金属滑环K相连，PQ边始终与金属滑环L相连．金属滑环L、电流表A、定值电阻R、金属滑环K通过导线串联．使矩形线圈以恒定角速度绕过bc、ad中点的轴旋转．下列说法中不正确的是( )图2A ．线圈转动的角速度越大，电流表A 的示数越大B ．线圈平面与磁场平行时，流经定值电阻R 的电流最大C ．线圈平面与磁场垂直时，流经定值电阻R 的电流最小D ．电流表A 的示数随时间按余弦规律变化【解析】令矩形单匝线圈abcd 的电阻为r ，根据法拉第电磁感应定律和交变电流的有效值定义得，交变电流的最大值为I m ＝BS ωR ＋r ，电流表显示的是有效值I ＝I m2＝BS ω2(R ＋r )，所以，线圈转动的角速度越大，电流表A 的示数越大，A 对，D 错；线圈平面与磁场平行时，此时产生的感应电动势最大，故流经定值电阻R 的电流最大，线圈平面与磁场垂直时，产生的感应电动势最小，故电流最小，B 、C 对．【答案】 D5．(2016·大同高二检测)如图3所示是一交变电流的i t 图象，则该交变电流的有效值为 ( )【导学号：94530100】图3A ．4 AB ．22A C.83 A D ．2303 A 【解析】此交变电流的前T 3为正弦交变电流，有效值I 1＝42A ，后23 T 为恒定电流，有效值I 2＝4 A ，根据交变电流的有效值定义可得Q ＝I 2RT ＝I 21R T 3＋I 22R 23T ，代入数据I 2RT ＝13⎝⎛⎭⎪⎫422RT ＋23×42RT ，解得I ＝2303A ，故D 正确．【答案】 D6．用图4甲所示电路测量电流表的内阻．闭合开关S ，当变阻器的滑片滑至c 处时，电流表和电压表的读数分别为40 mA 、9 V ，已知图甲中热敏电阻的IU关系图线如图4乙所示，则电流表的内阻为( )图4A．0.14 ΩB．85 ΩC．140 ΩD．225 Ω【解析】当电流表读数为40 mA时，说明热敏电阻的电流为40 mA，由图知热敏电阻两端电压U R＝5.6 V，则电流表两端电压U＝9 V－5.6 V＝3.4 V，由欧姆定律得R mA＝UI＝3.4 V40×10－3 A＝85 Ω.【答案】 B7．(2016·大连高二检测)在如图5甲所示的电路中，电阻R的阻值为50 Ω，在ab间加上如图乙所示的正弦交流电，则下面说法中正确的是( )甲乙图5A．交流电压的有效值为100 VB．电流表示数为2 2 AC．产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/sD．在1 min内电阻R上产生的热量为1.2×104 J【解析】从题图乙中可以看出，交流电压的峰值为100 2 V，所以有效值U＝100 V，A项正确；通过电阻的电流I＝UR＝2 A，B错误；交流电的周期为T＝0.02 s，ω＝2πT＝314 rad/s，C错误，1 min内Q＝I2Rt＝1.2×104 J，D正确．【答案】AD8．日常生活中，我们常用微波炉来加热食品，它是利用微波来工作的．接通电源后，220 V的交流经过变压器后，在次级产生2 000 V高压交流，加到磁控管两极之间，使磁控管产生微波．下列说法中正确的是( ) A．微波炉的变压器原、副线圈的匝数之比为11∶100B．微波炉的变压器原、副线圈的匝数之比为100∶11C．微波炉的输出功率是由输入功率决定的D．微波炉的输入功率是由输出功率决定的【解析】根据理想变压器的电压和匝数成正比，所以原副线圈的匝数比为11∶100，对于变压器，输入功率是由输出功率决定的．【答案】AD9．如图6所示为一理想变压器，在原线圈输入电压不变的条件下，要提高变压器的输入功率，可采用的方法是( )【导学号：94530101】图6A．只增加原线圈的匝数B．只增加副线圈的匝数C．只减小用电器R1的电阻D．断开开关S【解析】理想变压器的输入功率与输出功率相等．增加副线圈的匝数可提高副线圈两端的电压，在电阻不变时，副线圈中的电流也增大，输出功率增加；只减小用电器的电阻，电压不变，也能增大副线圈中的电流，增大输出功率．【答案】BC10．(2016·金华高二检测)如图7为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈接有交流电压u＝220sin 100πt(V)，图中电压表和电流表均为理想交流电表，R t 为负温度系数的热敏电阻(即当温度升高时，阻值减小)，R 1为定值电阻，C 为电容器．下列说法正确的是( )图7A ．电压表示数是110 VB ．交流电的频率为50 HzC ．通过R 1的电流始终为零D ．当R t 处温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大【解析】原线圈所加交变电压的有效值为U 1＝2202 V ，由理想变压器的变压比公式U 1U 2＝n 1n 2，可得U 2＝n 2n 1U 1＝12×2202V ＝55 2 V ，选项A 错误；由交变电压的瞬时值表达式u ＝220sin 100πt (V)可知，该交变电流的频率f ＝100π2πHz ＝50 Hz ，选项B 正确；由于交变电流能对电容器进行充、放电，所以会有充、放电电流通过电阻R 1，选项C 错误；因变压器为理想变压器，线圈电阻不计，因此，电压表的示数不变，当R t 处的温度升高时，其电阻阻值变小，所以电流表的示数变大，选项D 正确．【答案】 BD二、非选择题(本题3小题，共40分)11．(10分)如图8(a)是汽车过桥时对不同类型桥面压力变化的实验．采用DIS 方法对模型进行测量，其结果如图8(b)中电脑屏幕所示．图8(1)图(a)中的传感器为________传感器；(2)图(a)中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面．对于凸形桥甲，其相对应的压力图线应是图(b)电脑屏幕上的________(填“a ”“b ”或“c ”)；(3)如增大小球在斜槽上的高度，在图(b)中大致画出小球能过凸形桥甲时的压力图线．【解析】 (1)该传感器把力信号转化为电信号，属于力电传感器；(2)小球经过凸形桥甲的最高点时，压力小于重力，其相对应的图线应是电脑屏幕上的c ；(3)增大小球在斜槽上的高度，小球经凸形桥甲的最高点时压力更小，其图线与c 相比较，最低点应更低一些．【答案】 (1)力电 (2)c (3)图略，图线与c 相比较，最低点更低一些12．(15分)如图9甲所示，AB 间为交流电源，电压u ＝311 sin 100πt V ，经过某“过滤”装置P 后将图乙所示正弦交流电滤去一半，得到如图丙所示的交流电，求：【导学号：94530102】图9(1)CD 间所获得的电压的周期为多大？(2)CD 间接有“220 V,40 W ”灯泡时其发光功率为多大？(3)CD 间能否连接“220 V,20 μF ”的电容器？【解析】 (1)过滤前交流电的周期T ＝2πω＝2π100π＝0.02 s ，过滤后电压变化周期还是0.02 s ．(2)设题图丙所示交流电的有效值为U ，有⎝ ⎛⎭⎪⎫U m 22R ·T 2＝U 2R·T ，U ＝12U m ＝3112 V ．由P ＝U 2R 知P 40＝⎝ ⎛⎭⎪⎫311222202，得此时小灯泡的功率P ＝20 W ．(3)过滤后，电压的最大值不变，大小为311 V，电容器的电压“220 V”是击穿电压，所以不能直接连接在CD间．【答案】(1)0.02 s (2)20 W (3)不能13．(15分)(2014·全国卷Ⅱ)半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图10所示．整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下．在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)．直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略．重力加速度大小为g.求：图10(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小；(2)外力的功率．【解析】根据右手定则、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律及能量守恒定律解题．(1)根据右手定则，得导体棒AB上的电流方向为B→A，故电阻R上的电流方向为C→D.设导体棒AB中点的速度为v，则v＝vA＋v B2而v A＝ωr，v B＝2ωr根据法拉第电磁感应定律，导体棒AB上产生的感应电动势E＝Brv根据闭合电路欧姆定律得I＝ER，联立以上各式解得通过电阻R的感应电流的大小为I＝3Bωr2 2R.(2)根据能量守恒定律，外力的功率P等于安培力与摩擦力的功率之和，即P＝BIrv＋fv，而f＝μmg解得P＝9B2ω2r44R＋3μmgωr2.【答案】(1)方向为C→D 大小为3Bωr2 2R(2)9B2ω2r44R＋3μmgωr2。

学练考高中物理模块终结测评新人教版选修32

模块终结测评(一)本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共100分，考试时间90分钟．第Ⅰ卷(选择题共36分)一、选择题(本题共9小题，每小题4分，共36分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题意，有的有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分)1．(多选)下列应用中与涡流有关的是( )A ．高频感应冶炼炉B ．金属探测器C ．电磁灶D ．闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生电流2．一只“220 V 100 W ”的灯泡接在u ＝311sin 314t(V )的交变电源上，则下列判断错误的是( )A ．在1 min 内，灯泡上产生的热量是22 000 JB ．与灯泡串联的电流表的示数为0.45 AC ．与灯泡并联的电压表的示数为220 VD ．通过灯泡的电流的表达式为i ＝0.64sin 314t(A )3．唱卡拉OK 用的话筒内有传感器，其中有一种是用动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的闭合线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是( )A ．该传感器是根据电流的磁效应工作的B ．该传感器是根据电磁感应原理工作的C ．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D ．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势4．长为4L 的粗细均匀的金属杆围成一个正方形闭合框架，框架放在光滑的水平桌面上，另一根长为L 的同种材料、同样粗细的金属杆ab 搁在其上，如图M 11所示．匀强磁场垂直穿过框架平面，不计一切摩擦．当金属杆ab 获得一个初速度沿框架从左向右运动的过程中( )图M 11A ．任一时刻ab 杆的加速度大小均是框架加速度大小的4倍B ．任一时刻ab 杆的加速度方向均和框架的加速度方向相同C ．ab 杆对地做匀减速运动，框架对地做匀加速运动D ．任一时刻ab 杆的发热功率均是框架发热功率的145．(多选)在如图M 12(a )所示的虚线框内有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁感应强度随时间变化规律如图(b )所示．边长为l ，电阻为R 的正方形均匀线框abcd 有一半处在磁场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框ab 边的发热功率为P ，则下列说法正确的是( )图M12A．磁感应强度B0＝T2l2PR B．线框中感应电流为I＝2PRC．线框cd边的发热功率为P D．a端电势高于b端电势6．(多选)半导体中参与导电的电流载体称为载流子．N型半导体的载流子是带负电的电子，P型半导体的载流子是带正电的“空穴”．一块厚度为d、底面边长为l的长方体半导体样品，置于方向如图M13所示、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，当半导体样品中通以图示方向、大小为I的恒定电流时，样品的上、下底面出现恒定电势差U，且上表面带正电、下表面带负电．设半导体样品中每个载流子带电荷量为q，半导体样品中载流子的密度(单位体积内载流子的个数)用n表示，则下列关于样品材料类型的判断和其中载流子密度n的大小，正确的是( )图M13A．是N型半导体B．是P型半导体C．n＝BIqdU D．n＝BIqlU7．如图M14所示，交流电流表A1、A2、A3分别与电阻R1、电容器C和电感线圈L串联后接在正弦式交流电源上，交流电流表A4与电阻R2串联后接在理想变压器副线圈的两端．如果保持供电电压的最大值不变，而增大供电电压的频率，电流表示数不变的是( )图M14A．电流表A1和A2B．电流表A1和A4C．电流表A3和A2D．电流表A3和A48．(多选)利用如图M15所示的电流互感器可以测量被测电路中的大电流，若互感器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶100，交流电流表A的示数是50 mA，则( )图M 15A ．被测电路的电流的有效值为5 AB ．被测电路的电流的平均值为0.5 AC ．被测电路的电流的最大值为5 2 AD ．原、副线圈中的电流同时达到最大值9．随着社会经济的发展，人们对能源的需求日益扩大，节能变得越来越重要．某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电．若发电厂输出电压为U 1，输电导线总电阻为R ，在某一时段用户需求的电功率为P 0，用户的用电器正常工作的电压为U 2.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是( )A ．输电线上损耗的功率为P 20R U 22B ．输电线上损耗的功率为P 20R U 21C ．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D ．采用更高的电压输电会降低输电的效率第Ⅱ卷(非选择题共64分)二、实验题(本题共2小题，10题6分，11题9分，共15分)10．在研究光敏电阻的阻值与光照强弱的关系的实验时：(1)应将多用电表的选择开关置于________挡；(2)将红表笔插入________(选填“＋”或“－”)接线孔；(3)将光敏电阻接在多用电表的两表笔上，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断θ________(选填“＞”“＜”或“＝”)θ′；(4)测试后应将选择开关置于________________挡．11．图M 16是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图．门打开时，红外光敏电阻R 3受到红外线照射，电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)．经实际试验，灯的亮、灭能反映门的开、关状态．图M 16(1)门打开时R 2两端的电压U 2与门关闭时相比________(选填“增大”或“减小”)；(2)门打开时________(选填“红”或“绿”)灯亮．三、计算题(本题共4小题，12题11分，13题11分，14题13分，15题14分，共49分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分)12．交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．一台小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S ＝0.05 m 2，线圈转动的频率为50 Hz ，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B ＝2π T ．为了用此发电机产生的交变电流带动两个标有“220 V 11 kW ”字样的电动机正常工作，需在发电机的输出端a 、b 与电动机之间接一个理想变压器，电路如图M 17所示．求：(1)发电机的输出电压；(2)变压器原、副线圈的匝数比；(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数．图M 1713．均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd 的边长为L ，总电阻为R ，总质量为m.将其置于磁感应强度为B 的水平匀强磁场的上方h 处，如图M 18所示．线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd 边始终与磁场边界平行．当cd 边刚进入磁场时，求：(1)线框中产生的感应电动势大小；(2)c 、d 两点间的电势差；(3)若此时线框的加速度恰好为零，求线框下落的高度h.图M 1814．为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种“闪烁”装置，如图M 19所示，自行车的后轮由半径r 1＝5.0×10－2 m 的金属内圈、半径r 2＝0.40 m 的金属外圈和绝缘辐条构成．后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间均串联一个阻值为R 的小灯泡．在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度B ＝0.10 T 、方向垂直于纸面向外的“扇形”匀强磁场区域，其内半径为r 1、外半径为r 2、张角θ＝π6.后轮以ω＝2π rad /s 的角速度相对于转轴转动．若不计其他电阻，忽略磁场的边缘效应．(1)当金属条ab 进入“扇形” 磁场区域时，求感应电动势E ，并指出ab 上的电流方向．(2)从金属条ab 进入“扇形” 磁场区域开始，经计算画出后轮转一圈的过程中，内圈与外圈的之间电势差U ab随时间t变化的图像．(3)若选择的是“1.5 V0.3 A”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度ω和张角θ等物理量的大小可以优化小明同学的设计方案，请给出你的评价．图M1915．光滑的平行金属导轨长为L＝2 m，两导轨间距d＝0.5 m，轨道平面与水平面的夹角为θ＝30°，导轨上端接一个阻值为R＝0.6 Ω的电阻，导轨所在空间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度B＝1 T，如图M110所示，一根质量m＝0.5 kg、电阻r ＝0.4 Ω的金属棒ab垂直于导轨放在导轨最上端，且与导轨接触良好，其余部分电阻不计．已知棒ab从导轨最上端由静止开始下滑到最底端脱离导轨的过程中，电阻R上产生的热量Q1＝0.6 J，棒与导轨始终垂直，g取10 m/s2，试求：(1)当棒的速度v＝2 m/s时，电阻R两端的电压；(2)棒下滑到导轨最底端时速度的大小；(3)棒下滑到导轨最底端时加速度a的大小．图M110模块终结测评(二)本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共100分，考试时间90分钟．第Ⅰ卷(选择题共36分)一、选择题(本题共9小题，每小题4分，共36分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题意，有的有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分)1．在一些星级宾馆的洗手间中经常装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干．手靠近干手机能使传感器工作，是因为( )A．改变湿度B．改变温度C．改变磁场D．改变电容2．(多选)无线电力传输目前取得了重大突破，已有一种非接触式电源供应系统．这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力．两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图M21所示．下列说法正确的是( )图M21A．只要A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势B．只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势C．A线圈中电流越大，B线圈中感应电动势越大D．A线圈中电流变化越快，B线圈中感应电动势越大3．矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交变电动势e随时间t变化的情况如图M22所示．下列说法中正确的是( )图M22A. 此交变电动势的频率为0.2 HzB. 此交变电动势的有效值为1 VC. t＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行D. t＝0.1 s时，通过线圈的磁通量最大4．如图M23所示，矩形线圈abcd的面积为S，匝数为N，线圈电阻为R，在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度ω匀速转动(P1与ab边重合，P2过ad边的中点)，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过90°的过程中，绕P1及P2轴转动产生的交变电流的大小、通过线圈的电荷量及线圈中产生的热量分别为I1、q1、Q1及I2、q2、Q2，则下列判断正确的是( )图M23A．线圈绕P1和P2轴转动时电流的方向相同，都是a→b→c→dB．q1>q2C．I1＝I2D．Q1<Q25．(多选)我国“西电东送”采用高压输电，继三峡至常州的500 kV直流输电工程后，又实现了三峡至广东的500 kV直流输电工程．采用高压直流输电有利于不同发电机为同一电网供电和不同电网的互联．关于高压直流输电，下列说法正确的是( ) A．高压输电可以减小输电电流，从而减少输电线上的能量损失B．恒定的直流输电可以有效地消除交流高压输电中感抗和容抗的影响C．可以加快输电的速度D．为实现高压直流输电，可以用变压器直接改变恒定电流的电压6．(多选)如图M24所示，光滑水平面上存在垂直于水平面的有界匀强磁场，直径与磁场宽度相同的圆形金属线框以一定的初速度斜向上匀速通过磁场．在必要的时间段内施加必要的水平拉力保证其匀速运动，则( )图M24A．线框内的感应电流先沿逆时针方向再沿顺时针方向B．线框内的感应电流经历两次先增大后减小C．水平拉力的方向与速度同向D．水平拉力的方向与速度方向无关7．如图M25所示，用长度相同、粗细相同的铜导线绕成两个匝数不同、边长不同的正方形闭合线圈A、B，其中A、B的边长分别为a、b，且a＝2b，现在拉力作用下将两个线圈从同一匀强磁场中以相同的速度匀速拉出，则( )图M25A．通过A、B两个线圈的电荷量之比为1∶2B．A、B两个线圈受到的拉力之比为1∶1C．A、B两个线圈所受的拉力的功率之比为1∶2D．A、B两个线圈所受的拉力做功之比为1∶18．某同学学了电学以后，为了了解调光灯的调光原理，将调光灯拆卸开，发现并没有电阻的串、并联现象．实际调光灯是用可控硅电子元件来实现的．一般调光灯有四个挡，每个挡截去电流的四分之一周期．在第三挡时，即在正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，从而改变电灯的功率．如果调光灯最亮时功率为P m，那么在第三挡时电灯的功率为( )A．P m B.2P m2C.P m2D.P m49．(多选)如图M26所示，电动机牵引一根原来静止的长为1 m、质量为0.1 kg的导体棒MN上升，导体棒的电阻为1 Ω，架在竖直放置的金属框架上，它们处于磁感应强度为1 T的匀强磁场中，磁场方向与框架平面垂直．当导体棒上升3.8 m时，获得稳定的速度，导体棒上产生的热量为2 J，电动机牵引导体棒时，电压表、电流表的读数分别为7 V、1 A，电动机的内阻为1 Ω，不计框架电阻及一切摩擦，g取10 m/s2，则以下判断正确的是( )图M26A．导体棒向上做匀减速运动B．电动机的输出功率为49 WC．导体棒达到的稳定速度为2 m/sD．导体棒从静止至达到稳定速度所需要的时间为1 s二、实验题(本题共6分)10．如图M27所示，图甲为热敏电阻的Rt图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA 时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E＝9.0 V，内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．则甲乙图M27(1)应该把恒温箱内的加热器接在________(填“A、B端”或“C、D端”)．(2)如果要使恒温箱内的温度保持50 ℃，可变电阻R′的阻值应调节为________Ω.三、计算题(本题共5小题，11题10分，12题10分，13题11分，14题13分，15题14分，共58分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分)11．有一种测量压力的电子秤，其原理如图M28甲所示．E是内阻不计、电动势为6 V 的电源．R0是一个阻值为400 Ω的限流电阻．G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器．R 是压敏电阻，其阻值可随压力大小的变化而改变，其关系如下表所示．C是一个用来保护显示器的电容器．秤台所受的重力忽略不计.压力F/N0 50 100 150 200 250 300 …电阻R/Ω300 280 260 240 220 200 180 …(1)在图乙所示的坐标系中画出电阻R随压力F变化的图线，并归纳出电值R随压力F 变化的函数关系式．图M 28(2)写出压力与电流的关系式，说明该测力显示器的刻度是否均匀．(3)若电容器的耐压值为5 V ，该电子秤的量程是多少？12．图M 29甲为一理想变压器，ab 为原线圈，ce 为副线圈，d 为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的ut 图像如图乙所示．若只在c 、e 间接一只R ce ＝400 Ω的电阻，或只在d 、e 间接一只R de ＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W .(1)请写出原线圈输入电压瞬时值u ab 的表达式．(2)求只在c 、e 间接400 Ω的电阻时，原线圈中的电流I 1.(3)求c 、e 和d 、e 间线圈的匝数比n ce n de.甲乙图M 2913．如图M 210所示，PN 与QM 两平行金属导轨相距1 m ，电阻不计，两端分别接有电阻R 1和R 2，且R 1＝6 Ω，导体棒ab 的电阻为2 Ω，在导轨上可无摩擦地滑动且与导轨接触良好，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T ．现导体棒以恒定的速度v ＝3 m /s 向右移动，这时导体棒上消耗的电功率与R 1、R 2消耗的电功率之和相等．(1)求R 2的阻值． (2)R 1与R 2消耗的电功率分别为多少？图M21014．如图M211所示，P、Q为水平面内平行放置的光滑长直金属导轨，间距为L1，处在竖直向下、磁感应强度大小为B1的匀强磁场中．一根导体杆ef垂直于导轨放置，在外力作用下向左做匀速直线运动且与导轨始终保持良好接触．质量为m、边长为L2、每边电阻均为r的正方形金属框abcd置于竖直平面内，两顶点a、b通过细导线与导轨相连，磁感应强度大小为B2的匀强磁场垂直于金属框向里，金属框恰好处于静止状态．不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力．(1)通过ab边的电流I ab是多大？(2)导体杆ef运动的速度v是多大？图M21115．风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源．风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置，如图M 212所示，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等．(1)利用总电阻R ＝10 Ω的线路向外输送风力发电机产生的电能．输送功率P 0＝300 kW ，输出电压U ＝10 kV ，求导线上损失的功率与输送功率的比值．(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积．设空气密度为ρ，气流速度为v ，风轮机叶片长度为r.求单位时间内流向风轮机的最大风能P m .(3)已知风力发电机的输出功率P 与P m 成正比．某风力发电机在风速v 1＝9 m /s 时能够输出电功率P 1＝540 kW .我国某地区风速不低于v 2＝6 m /s 的时间每年约为5000小时，则这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时？图M 212参考答案模块终结测评(一)1．ABC [解析] 真空冶炼炉，炉外线圈通入交变电流，炉内的金属中产生涡流；金属探测器和电磁灶是利用涡流工作的；闭合线圈在匀强磁场中转动产生感应电流，不同于涡流．故选项A 、B 、C 正确，选项D 错误．2．A [解析] 在1 min 内，灯泡上产生的热量是W ＝Pt ＝100×60 J ＝6000 J ，选项A 错误；从电压瞬时值的表达式知，电压的有效值为220 V ，通过灯泡的电流I ＝100 W220 V ＝0.45 A ，也是与灯泡串联的电流表的示数，故选项B 正确；电压表与灯泡并联，测得的是灯泡电压的有效值，故示数为220 V ，所以选项C 正确；通过灯泡的电流的有效值为0.45 A ，故其最大值I m ＝2×0.45 A ＝0.64 A ，故选项D 正确．3．B [解析] 当声波使膜片前后振动时，膜片后的金属线圈就跟着振动，从而使处于永磁体的磁场中的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量发生改变，产生感应电流，从而将声音信号转变为电信号，可见这是利用电磁感应原理，故选项B 正确．4．A [解析] 任一时刻ab 杆和框架所受的安培力大小相等、方向相反，由于ab 杆的质量只有框架质量的14，故ab 杆的加速度大小是框架加速度大小的4倍，选项A 正确，选项B错误．由于安培力的大小在变化，故ab 杆和框架的加速度是变化的，选项C 错误．ab 杆在框架上滑动时，框架的等效电阻不断变化，选项D 错误．5．BC [解析] 由题图(b )可知，线框中产生的感应电动势恒定，线框ab 边的发热功率为P ＝E 24R ，感应电动势E ＝ΔB Δt S ＝2B 0T ·l 22＝B 0l 2T ，所以B 0＝2T l 2PR ，A 错误；由P ＝14I 2R 可得线框中的感应电流I ＝2PR，B 正确；cd 边电阻等于ab 边电阻，而两边流过的电流相等，因此发热功率相等，C 正确；由楞次定律可判断，线框中感应电流方向为adcba 方向，因此a 端电势比b 端低，D 错误．6．BD [解析] 若载流子为电子，则可判断电子受洛伦兹力而向上表面运动，故上表面带负电，因此，此材料为P 型半导体．根据I ＝nqSv ＝nqdlv ，所受洛伦兹力与电场力平衡，q U d ＝q I nqdl B.解得n ＝BI qlU.综上所述，选项B 、D 正确． 7．B [解析] 随着交变电流频率的增大，电阻原件的阻抗(电阻)不变，电感原件的感抗增大，电容器的容抗减小，根据欧姆定律可得：通过电阻的电流不变，通过电容器的电流变大，通过电感线圈的电流变小，选项B 正确．(由于供电电压的最大值不变，原、副线圈的匝数比不变，故电流表A 4的示数也不变)8．AC [解析] 交流电流表的示数为副线圈中电流的有效值，即I 2＝50 mA ＝0.05 A ，根据I 1I 2＝n 2n 1得，I 1＝5 A ，选项A 正确，选项B 错误．原线圈(被测电路)中电流的最大值I 1m ＝2I 1＝5 2 A ，选项C 正确．原、副线圈中的电流有相位差，故不能同时达到最大值，选项D 错误．9．C [解析] 在计算输电线上损耗的功率时，ΔP ＝I 2R ＝U2R中I 指的是通过输电线的电流，U 指的是输电线上损耗的电压，选项A 、B 错误；采用更高的电压输电，可以减小输电线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，提高输电的效率，选项C 正确，选项D 错误．10．(1)欧姆 (2)＋ (3)> (4)OFF 或交流电压最高 [解析] 用手掌挡住部分光线，电阻变大，偏角变小． 11．(1)减小 (2)红[解析] 当门打开时，R 3受红外线照射，电阻减小，从而使并联电路电阻减小，总电阻减小，总电流增大，R 2两端的电压减小，通过R 2的电流减小，故通过R 3的电流增大，线圈产生的磁场增强，吸引衔铁，红灯亮．12．(1)1100 V (2)5∶1 (3)20 A[解析] (1)感应电动势的最大值为E m ＝nBSω＝2πnBSf ＝2π×220×2π×0.05×50 V＝1100 2 V发电机的输出电压U 1＝E m 2＝1100 V .(2)变压器原、副线圈的匝数比为n 1n 2＝U 1U 2＝1100 V 220 V ＝51.(3)由P ＝UI 得副线圈的总电流为I 2＝2P U 2＝2×11×103220 A ＝100 A ，由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝15×100 A ＝20 A .13．(1)BL 2gh (2)34BL 2gh (3)m 2gR22B 4L4[解析] (1)cd 边刚进入磁场时，线框的速度v ＝2gh ，线框中产生的感应电动势E ＝BLv ＝BL 2gh.(2)此时线框中的电流I ＝ER，由右手定则可知，通过cd 边的电流方向为d→c，故c 点电势较高．c 、d 两点间的电势差U ＝I·⎝ ⎛⎭⎪⎫34R ＝34BL 2gh.(3)安培力F ＝BIL ＝B 2L22gh R，根据牛顿第二定律得mg －F ＝ma ，又a ＝0，联立解得下落高度h ＝m 2gR22B 4L4.14．(1)4.9×10－2V 电流方向由b 到a (2)见解析 (3)见解析 [解析] (1)金属条ab 在磁场中切割磁感线时，其所构成的回路的磁通量发生变化，有E ＝12Br 22ω－12Br 21ω，代入数据解得E ＝4.9×10－2V ，根据右手定则可知电流方向由b 到a.(2)设电路中的总电阻为R 总，根据如图所示的电路可知R 总＝R ＋13R ＝43R ，a 、b 两点间的电势差U ab ＝14E ＝1.2×10－2V ，设ab 离开磁场区域的时刻为t 1，下一根金属条进入磁场区域的时刻为t 2，则t 1＝θω＝112 s ，t 2＝π2ω＝14s ，设后轮转一圈的时间为T ，则T ＝2πω＝1 s ，在T ＝1 s 内，金属条有四次进出，后三次与第一次相同．可画出U ab t 图像如图所示．(3)“闪烁”装置不能正常工作．(金属条产生的感应电势只有 4.9×10－2V ，远小于小灯泡的额定电压，因此无法正常工作)B 增大，E 增大，但有限度；r 2增大，E 增大，但有限度；ω增大，E 增大，但有限度；θ增大，E 不变．15．(1)0.6 V (2)4 m /s (3)3 m /s 2[解析] (1)当棒的速度v ＝2 m /s 时，棒中产生的感应电动势E ＝Bdv ＝1 V ，此时电路中的电流I ＝ER ＋r＝1 A ，所以电阻R 两端的电压U ＝IR ＝0.6 V .(2)根据Q ＝I 2Rt∝R 可知，在棒下滑的整个过程中金属棒中产生的热量 Q 2＝rRQ 1＝0.4 J ，设棒到达导轨最底端时的速度为v 2，根据能量守恒定律，有 mgL sin θ＝12mv 22＋Q 1＋Q 2，解得v 2＝4 m /s .(3)棒到达导轨最底端时回路中产生的感应电流I 2＝Bdv 2R ＋r＝2 A ，根据牛顿第二定律有mg sin θ－BI 2d ＝ma ，联立解得a ＝3 m /s 2.模块终结测评(二)1．D [解析] 手靠近时电热器工作，手撤离时电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器．手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容．用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于湿度、温度的变化而工作，那它就成了室内烘干机．故选项D 正确．2．BD [解析] 根据产生感应电动势的条件可知，只有处于变化的磁场中，B 线圈才能产生感应电动势，选项A 错误，选项B 正确；根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小取决于磁通量的变化率，选项C 错误，选项D 正确．3．D [解析] 由et 图像可知，交变电动势的周期为0.2 s ，故频率为5 Hz ，该交变电动势的最大值为1 V ，有效值为22V ，选项A 、B 错误．t ＝0.1 s 时，电动势的瞬时值为零，方向改变，线圈处在中性面上，通过线圈的磁通量最大，故选项C 错误，选项D 正确．4．C [解析] 本题考查电磁感应中电荷量、热量、电流的计算和感应电流方向的判断．绕P 1、P 2轴转动时电流的方向相同，但电流的方向为a→d→c→b→a，选项A 错误；电荷量q ＝N ΔΦR，与绕哪个轴转动没有关系，选项B 错误；线圈分别绕两轴转动时产生的电动势相同，所以电流相同，产生的热量也相同，选项C 正确，选项D 错误．5．AB [解析] 根据P ＝IU 可知，在功率一定时，采用高压输电，可以减小电流，从而减少输电线上的能量损失，选项A 正确；交变电流由于感抗和容抗的作用，对输电有影响，而利用直流输电可以有效地弥补这个缺陷，选项B 正确；两种输电方式都不能改变输电的速度，选项C 错误；变压器只能改变交变电流的电压，选项D 错误．6．ABD [解析] 圆形金属线框的磁通量先增加后减少，由楞次定律可知，线框内的感应电流先沿逆时针方向再沿顺时针方向，选项A 正确；切割磁感线的有效长度为直径时最大，故线框产生的感应电动势经历两次先增大后减小，选项B 正确；水平拉力的方向与安培力的方向相反，与速度方向无关，选项C 错误，选项D 正确．7．B [解析] 由题意知n B ＝2n A ，某一回路的总电阻为R ，在Δt 时间内产生的感应电动势为E ＝nΔΦΔt ，平均感应电流为I ＝E R ，根据I ＝q t 得通过线圈的电荷量为q ＝It ＝n ΔΦR＝。

2019_2020学年高中物理模块综合测试(含解析)新人教版选修3_2

模块综合测试一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～8题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得零分．)1．机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机器人“眼睛”器件的说法中正确的是( )A．力传感器B．光传感器C．温度传感器D．声音传感器【答案】B【解析】遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，故选项B正确，选项A、C、D错误．2．(2018·长春名校期末)如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是( )A．将开关突然断开的瞬间B．通电时，使变阻器的滑片P匀速移动C．通电时，使变阻器的滑片P加速移动D．线圈中通以恒定的电流【答案】D【解析】将开关突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到消失，穿过铜环A的磁通量减小，产生感应电流，故A错误．通电时，使变阻器的滑片P做匀速滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，回路中电流增大，线圈产生的磁场增强，穿过铜环A的磁通量增大，产生感应电流，故B错误．通电时，使变阻器的滑片P做加速滑动时，变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环A的磁通量变化，产生感应电流，故C 错误．线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳恒的磁场，穿过铜环A的磁通量不变，没有感应电流产生，故D正确．3．在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两条导轨分别以速度v1、v2滑动，如图所示，下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是( )A ．v 1＝v 2，方向都向右B ．v 1＝v 2，方向都向左C ．v 1>v 2，v 1向右，v 2向左D ．v 1>v 2，v 1向左，v 2向右【答案】C【解析】当ab 棒和cd 棒分别向右和向左运动时，两棒均相当于电源，且串联，电路中有最大电动势，对应最大的顺时针方向电流，电阻上有最高电压，所以电容器上有最多电荷量，左极板带正电．4．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin(50πt ) VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W【答案】D【解析】由图象知T ＝0.02 s ，ω===100π rad/s，u ＝20 2sin(100πt )V ，A 项错误；由于副线圈两端电压不变，故只断开S 2，两灯串联，电压为额定值一半，不能正常发光，B项错误；只断开S 2，副线圈电路电阻变为原来的2倍，由P ＝U 22R 总知副线圈消耗功率减小，则原线圈输入功率也减小，C 项错误；输入电压额定值U 1＝20 V ，由U 1U 2＝n 1n 2及P R ＝U 22R得P R ＝0.8 W ，D 项正确．5．汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油、空气混合气要靠火花塞点燃，但是汽车蓄电池的电压只有12 V ，不能在火花塞中产生火花，为此设计了如图所示的点火装置，这个装置的核心是一个变压器，它的原线圈通过开关连到蓄电池上，副线圈接到火花塞的两端，开关由机械进行自动控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，这样就能在火花塞中产生火花了，下列说法中不正确的是( )A．该设计方案不可行，因为蓄电池提供的是直流电，变压器不能改变直流电压B．该设计方案可行，因为变压器能将直流电改变为交变电流C．该设计方案可行，因为通过变压器原线圈的是变化的电流，可以通过变压器发生互感现象D．该变压器可以是升压变压器，也可以是降压变压器【答案】ABD【解析】变压器只能改变交变电流的原因是如果在原线圈上接恒定电压，则线圈的磁通量保持不变，从而不能产生感应电动势，副线圈中也就没有输出电压了．在本装置中，开关的闭合、断开，导致电流不断地变化，从而使得磁通量不断地变化，能够使变压器工作．6．(2017·抚顺模拟)如图甲所示，正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示．t＝0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向水平向左为正．则下面关于感应电流i和cd所受安培力F随时间t变化的图象正确的是( )A BC D【答案】AC【解析】0～3 s内，根据楞次定律得，感应电流的方向为顺时针方向，为正值．根据法拉第电磁感应定律得E＝ΔBSΔt＝B0S为定值，则感应电流为定值，I1＝B0SR.在3～6 s内，根据楞次定律得，感应电流方向为逆时针方向，为负值，大小与0～3 s 内相同，故A 正确，B 错误．在0～3 s 内，磁场的方向垂直纸面向里，且逐渐减小，电流恒定不变，根据F ＝BIL 得安培力逐渐减小，cd 边所受安培力方向向右，为负值.0时刻安培力大小为2B 0I 0L .在2 ～3 s 内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐增大，根据F A ＝BIL ，则安培力逐渐增大，cd 边所受安培力方向向左，为正值，3 s 末安培力大小为B 0I 0L .在3～4 s 内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐减小，则安培力大小逐渐减小，cd 边所受安培力方向向右，为负值，第4 s 初的安培力大小为B 0I 0L .在4～6 s 内，磁感应强度方向垂直纸面向里，且逐渐增大，则安培力大小逐渐增大，cd 边所受安培力方向向左，6 s 末的安培力大小为2B 0I 0L ，故C 正确，D 错误．7．(2019·江西模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶3，两端共接有六只相同的小灯泡L 1、L 2、L 3、L 4、L 5和L 6(电阻恒定不变)，变压器的原线圈接有输出电压U 恒定的交流电源，六只小灯泡均发光．下列说法正确的是( )A ．L 1、L 2、L 3三只灯泡亮度一定相同B ．小灯泡L 2一定比L 4亮C ．交流电源输出电压U 是小灯泡L 4两端电压的4.5倍D ．L 1消耗的功率是L 2消耗功率的6.25倍【答案】CD【解析】设灯泡的电阻为R ，流过L 4、L 5和L 6的电流为I ，两端的电压都是U 0，由欧姆定律I ＝U 0R ，则副线圈两端的电压U 2＝3U 0，由U 1U 2＝n 1n 2＝23，所以变压器原线圈两端的电压U 1＝2U 0，流过L 4、L 5和L 6的电流为I ，则流过副线圈上的电流I 2＝I ，由I 1I 2＝n 2n 1＝32，流过原线圈的电流I 1＝32I ，变压器原线圈两端的电压为2U 0，则L 2、L 3两端的电压为2U 0，则流过L 2、L 3的电流I L 23＝2U 02R ＝U 0R ＝I ，流过L 1的电流I L 1＝I 1＋I L 23＝32I ＋I ＝2.5I .由以上分析可知，流过L 1、L 2、L 3的电流是不同的，所以L 1、L 2、L 3的亮度不同，故A 错误；由以上的分析可知，流过L 2、L 4的电流是相等的，所以它们的亮度相同，故B 错误；L 1两端电压U L 1＝I L 1·R ＝2.5I ·R ＝2.5U 0，交流电源输出电压U ＝U L 1＋U 2＝4.5U 0，是小灯泡L 4两端电压的4.5倍，故C 正确；由开始时的分析可知，流过L 1的电流是流过L 2的电流的2.5倍，由P ＝I 2R 可知，L 1消耗的功率是L 2消耗功率的6.25倍，故D 正确．8．(2017·襄阳名校月考)如图所示，光滑斜面PMNQ 的倾角为θ，斜面上放置一矩形导体线框abcd ，其中ab 边长为l 1，bc 边长为l 2，线框质量为m 、电阻为R ，有界匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直于斜面向上，ef 为磁场的边界，且ef ∥MN .线框在恒力F 作用下从静止开始运动，其ab 边始终保持与底边MN 平行，F 沿斜面向上且与斜面平行．已知线框刚进入磁场时做匀速运动，则下列判断正确的是( )A ．线框进入磁场前的加速度为F －mg sin θmB ．线框进入磁场时的速度为(F －mg sin θ)R B 2l 21 C ．线框进入磁场时有a →b →c →d 方向的感应电流D ．线框进入磁场的过程中产生的热量为(F －mg sin θ)l 1【答案】ABC【解析】线框进入磁场前，根据牛顿第二定律得，线框的加速度a ＝F －mg sin θm，故A 正确．线框刚进入磁场时做匀速运动，由F 安＋mg sin θ＝F ，而F 安＝B 2l 21v R，解得v ＝(F －mg sin θ)R B 2l 21，故B 正确．线框进入磁场时，穿过线框的磁通量增加，根据楞次定律判断知线框中感应电流方向为a →b →c →d ，故C 正确．由于线框刚进入磁场时做匀速运动，根据功能关系可知，产生的热量Q ＝(F －mg sin θ)l 2，故D 错误．二、非选择题(本大题4小题，共52分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)9．如图所示，小灯泡的规格为“2 V 4 W”，接在光滑水平导轨上，轨距0.1 m ，电阻不计．金属棒ab 垂直搁置在导轨上，电阻1 Ω.整个装置处于磁感应强度B ＝1 T 的匀强磁场中，求：(1)为使小灯泡正常发光，ab 的滑行速度应为多大？(2)拉动金属棒ab 的外力功率多大？【答案】(1)40 m/s (2)8 W【解析】(1)小灯泡的额定电流和电阻分别为I ＝P U ＝2 A ，R ＝U 2P ＝1 Ω，设金属棒滑行速度为v ，它产生的感应电流为I 感＝BLv R ＋r ，式中r 为金属棒的电阻．由I 感＝I ，即BLv R ＋r ＝I ，得v ＝I (R ＋r )BL ＝2×(1＋1)(1×0.1)m/s ＝40 m/s. (2)根据能的转化，外力的机械功率等于整个电路中的电功率，所以拉动ab 做切割磁感线运动的功率为P 机＝P 电＝I 2(R ＋r )＝22×(1＋1) W ＝8 W.10．如图所示，AB 、CD 是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为L ，导轨平面与水平面的夹角是θ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B .在导轨的AC 端连接一个阻值为R 的电阻，导轨的电阻不计．一根垂直于导轨放置的金属棒ab ，电阻为r ，质量为m ，从静止开始沿导轨下滑，下滑高度为H 时达到最大速度．不计摩擦，求在此过程中：(1)ab 棒的最大速度；(2)电阻R 产生的热量；(3)通过电阻R 的电量．【答案】(1)mg (R ＋r )sin θB 2L 2 (2)见解析 (3)BLH (R ＋r )sin θ【解析】(1)金属棒向下做加速度减小的加速运动，当加速度a ＝0时，速度达到最大．有mg sin θ＝F ，F ＝BIL ，I ＝ER ＋r ＝BLv m R ＋r ，联立三式得，mg sin θ＝B 2L 2v m R ＋r ，所以v m ＝mg (R ＋r )sin θB 2L 2. (2)根据能量守恒得mgH ＝12mv 2m ＋Q 总，所以整个回路产生的热量Q 总＝mgH －12mv 2m 则电阻R 产生的热量Q R ＝R R ＋r Q 总＝(3)下滑高度为H 的过程中磁通量的增加量为ΔΦ＝BLH sin θ，通过电阻R 的电量q ＝I －Δt ＝ΔΦR 总＝BLH (R ＋r )sin θ. 11．某小型实验水电站输出功率是20 kW ，输电线路总电阻是6 Ω.(1)若采用380 V 输电，求输电线路损耗的功率；(2)若改用5 000 V 高压输电，用户端利用n 1∶n 2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．【答案】(1)16.62 kW (2)226.18 V【解析】(1)输电线上的电流强度为I ＝P U ＝20×103380A ＝52.63 A 输电线路损耗的功率为P 损＝I 2R ＝52.632×6 W≈16 620 W＝16.62 kW.(2)改用高压输电后，输电线上的电流强度变为I ′＝P U ′＝20×1035 000A ＝4 A 用户端在变压器降压前获得的电压U 1＝U ′－I ′R ＝(5 000－4×6)V＝4 976 V 根据U 1U 2＝n 1n 2得用户得到的电压为U 2＝n 2n 1U 1＝122×4 976 V＝226.18 V. 12．(2017·唐山高二检测)如图所示，一个100匝的圆形线圈(图中只画了2匝)，面积为200 cm 2，线圈的电阻为1 Ω，在线圈外接一个阻值为4 Ω的电阻和一个理想电压表．电阻的一端B 与地相接，线圈放入方向垂直线圈平面指向纸内的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如Bt 图所示，求：(1)t ＝3 s 时穿过线圈的磁通量；(2)t ＝5 s 时，电压表的读数；(3)若取B 点电势为零，A 点的最高电势是多少？【答案】(1)7×10－3 Wb (2)0.32 V (3)0.08 V【解析】(1)t ＝3 s 时，Φ＝BS ＝3.5×10－1×200×10－4 Wb ＝7×10－3 Wb.(2)4～6 s 内的感应电动势为E 1＝n ΔB Δt S ＝100×(4－0)×10－16－4×200×10－4 V ＝0.4 V 电压表的读数为U ＝E 1R ＋r R ＝0.44＋1×4 V＝0.32 V. (3)0～4 s ，A 点电势高于零；4～6s ，A 点电势低于零．0～4 s 内的感应电动势为E 2＝n ΔB Δt S ＝100×(4－2)×10－14－0×200×10－4 V ＝0.1 V A 、B 两端的电势差为U AB ＝E 1R ＋r R ＝0.14＋1×4 V＝0.08 V ．故A 点的最高电势为φA ＝0.08V.。

2019-2020学年高中物理人教版选修3-2同步作业与测评：模块检测(A卷) Word版含解析

对应学生用书P 55 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分110分，考试时间90分钟。

第Ⅰ卷 (选择题，共48分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。

1～8小题只有一个选项正确，9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的不得分)1．下列情况中都是线框在磁场中切割磁感线运动，其中线框中有感应电流的是( )答案 C解析 A 中虽然导体“切割”了磁感线，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流。

B 中线框的一部分导体“切割”了磁感线，由于线框不闭合，线框中无感应电流。

C 中虽然与A 近似，但由于是非匀强磁场，运动过程中，穿过线框的磁感线条数增加，线框中有感应电流。

D 中线框尽管是部分切割，但磁感线条数不变，无感应电流，故选C 。

2.如图所示，线框由A 位置开始下落，在磁场中受到的安培力如果总小于重力，则它在A 、B 、C 、D 四个位置(B 、D 位置恰好线框有一半在磁场中)时，加速度关系为( )A ．a A >aB >aC >aD B ．a A ＝a C >a B >a DC ．a A ＝a C >aD >a B D ．a A ＝a C >a B ＝a D答案 B解析线框在A 、C 位置时只受重力作用，加速度a A ＝a C ＝g 。

线框在B 、D 位置时均受两个力的作用，其中安培力向上、重力向下。

由于重力大于安培力，所以加速度向下，大小为a ＝g －F m <g 。

又线框在D 点时速度大于B 点速度，即F D >F B ，所以a D <a B 。

因此加速度的关系为a A ＝a C >a B >a D 。

B 正确。

3.如图所示，金属棒ab 置于水平放置的金属导体框架cdef 上，棒ab 与框架接触良好。

从某一时刻开始，给这个空间施加一个斜向上的匀强磁场，并且磁场均匀增加，ab 棒仍静止。

高中物理模块综合测评(一)新人教版选修32

模块综合测评（一）(时间：90分钟满分：100分)命题报告知识点简单中等较难电磁感应现象及应用2、3、5、10交变电流、变压器1、6、7、811、1415传感器及应用4、912、13综合应用16有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分．选不全的得3分，有选错或不答的不得分)1．(多选)如图所示的线圈中产生了交变电流的是( )【解析】线圈绕垂直于磁场的轴转动，磁通量发生变化，才能产生交变电流，选项B、C、D均符合要求，选项A中线圈绕平行于磁场方向的轴转动，磁通量恒为零不发生变化．故不产生交变电流．【答案】BCD2．电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系，根据这一发现，发明了许多电器设备．下列用电器中，哪个没有利用电磁感应原理( )A．电磁炉B．白炽灯泡C．磁带录音机D．日光灯镇流器【解析】电磁炉是利用交变电流产生磁场，交变磁场在锅体内产生涡流，从而对食物加热；磁带录音机录音时，声音引起振动，产生感应电流，放音时，磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流；日光灯是由于自感产生自感电动势．只有B选项中白炽灯泡没有利用电磁感应原理．【答案】 B3．如图1所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路．导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环，导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度按下图中哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场作用力( )图1【解析】圆环受到向上的磁场力，根据楞次定律，可知螺线管产生的磁场在减弱，则穿过圆环的磁通量在减少，故螺线管内的感应磁场在减弱，说明其中的感应电流在减小，由此可知穿过导线所围区域内的磁场的磁感应强度B随时间的变化越来越慢，反映在图象上就是图线的斜率越来越小，故正确的选项是A.【答案】 A4．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置．由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值，如图2所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法不正确的是( )图2A．甲图的传感器可以用来测量角度B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度C．丙图的传感器可以用来测量压力D．丁图的传感器可以用来测量速度【解析】甲图角度变化能导致极板正对面积变化；乙图高度变化能导致极板正对面积变化；丙图压力变化能导致极板间距变化；丁图物体位置变化导致电介质变化，所以，甲、乙、丙、丁分别是测角度、高度、压力、位移的传感器．【答案】 D图35．如图3所示，把一条长约10 m的电线的两端连接在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合回路，让两个同学迅速摇动电线．当他们摇动的电线沿哪个方向时，灵敏电流表的读数最大( )A．东西方向B．东偏北45°C．南北方向D．南偏东45°【解析】地磁场的方向是由南指向北，当电线垂直磁场方向运动，即当电线沿东西方向放置时，感应电流最大，灵敏电流表的读数最大，本题答案为A.【答案】 A6．(多选)如图4所示为一理想变压器，在原线圈输入电压不变的条件下，要提高变压器的输入功率，可采用的方法是( )图4A ．只增加原线圈的匝数B ．只增加副线圈的匝数C ．只减小用电器R 1的电阻D ．断开开关S 【解析】理想变压器的输入功率与输出功率相等．增加副线圈的匝数可提高副线圈两端的电压，在电阻不变时，副线圈中的电流也增大，输出功率增加．只减小用电器的电阻电压不变也能增大副线圈中的电流，增大输出功率．【答案】 BC7．(2014·运城高二检测)如图5所示是一交变电流的i t 图象，则该交变电流的有效值为 ( )图5A ．4 AB ．22A C.83AD.2303A【解析】此交变电流的前T 3为正弦交变电流，有效值I 1＝42A ，后23 T 为恒定电流，有效值I 2＝4 A ，根据交变电流的有效值定义可得Q ＝I 2RT ＝I 21R T 3＋I 22R 23T ，代入数据I 2RT ＝13⎝ ⎛⎭⎪⎫422RT ＋23×42RT ，解得I ＝2303 A ，故D 正确．【答案】 D8．(多选)日常生活中，我们常用微波炉来加热食品，它是利用微波来工作的．接通电源后，220 V 的交流经过变压器后，在次级产生2 000 V 高压交流，加到磁控管两极之间，使磁控管产生微波．下列说法中正确的是( )A ．微波炉的变压器原、副线圈的匝数之比为11∶100B ．微波炉的变压器原、副线圈的匝数之比为100∶11C ．微波炉的输出功率是由输入功率决定的D ．微波炉的输入功率是由输出功率决定的【解析】根据理想变压器的电压和匝数成正比，所以原副线圈的匝数比为11∶100，对于变压器，输入功率是由输出功率决定的．【答案】 AD9．用图6甲所示电路测量电流表的内阻．闭合开关S ，当变阻器的滑片滑至c 处时，电流表和电压表的读数分别为40 mA 、9 V ，已知图6甲中热敏电阻的I U 关系图线如图6乙所示，则电流表的内阻为多少？( )图6A ．0.14 ΩB ．85 ΩC ．140 ΩD ．225 Ω【解析】当电流表读数为40 mA 时，说明热敏电阻的电流为40 mA ，由图知热敏电阻两端电压U R ＝5.6 V ，则电流表两端电压U ＝9 V －5.6 V ＝3.4 V ，由欧姆定律得R mA ＝U I＝3.4 V40×10－3A＝85 Ω. 【答案】 B图710．如图7所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l ，磁场方向垂直纸面向里，abcd 是位于纸面内的梯形线圈，ad 与bc 间的距离也为l ，t ＝0时刻，bc 边与磁场区域左边界重合．现令线圈以向右的恒定速度v 沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，取沿a →b →c →d →a 方向的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I 随时间t 变化的图线是( )【解析】 0～l v段，穿过梯形线圈的磁通量增大，由楞次定律可得线圈中电流方向为a →d →c →b →a ，l v ～2lv 段，穿过梯形线圈的磁通量减少，由楞次定律可得，线圈中电流方向为a →b →c →d →a ，0～l v段，切割磁感线的有效长度逐渐增大，感应电流增大，l v～2lv段，切割磁感线的有效长度逐渐增大，感应电流增大，所以B 项正确．【答案】 B二、填空题(本题共3小题，共20分，把答案填在题中的横线上)图811．(6分)如图8所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I ＝________．线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q ＝________．【解析】电动势的最大值E m ＝BSω，电动势的有效值E ＝E m2，电流的有效值I ＝ER＝2BS ω2R ；q ＝I Δt ＝E R Δt ＝ΔΦR Δt Δt ＝ΔΦR ＝BSR . 【答案】2BS ω2R BSR12．(6分)(1)按图9所示连接好电路，合上S 和S ′，发现小灯泡不亮，用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡发光了，原因是_________________．图9(2)若将热敏电阻换成光敏电阻，合上S 和S ′，发现小灯泡发光，用黑纸包住光敏电阻后，小灯泡熄灭，其原因是_____________________________________________________________.【解析】 (1)热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱，吸不住衔铁，小灯泡不亮，电吹风对热敏电阻加热，使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁磁性增强吸住衔铁，使上、下触点接触，小灯泡发光；(2)用黑纸包住后，光敏电阻的阻值增大，左侧电路电流减小，继电器触点断开，造成小灯泡熄灭．【答案】见解析13．(8分)根据图10中所提供的器材，请正确将A 、B 、C 、D 四个接线柱的接线接好，使其成为一个以热敏电阻为传感器的简易报警器(当温度过高时，电铃会响铃报警)．图10【答案】如图所示．三、计算题(本题共3小题，共30分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)14．(8分)如图11所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数N ＝100，线圈电阻r ＝3 Ω，ab ＝cd ＝0.5 m ，bc ＝ad ＝0.4 m ，磁感应强度B ＝0.5 T ，电阻R ＝311 Ω，当线圈以n ＝300 r/min 的转速匀速转动时，求：图11(1)感应电动势的最大值；(2)t ＝0时线圈在图示位置，写出此交变电流电动势瞬时值表达式； (3)此电压表的示数是多少？【解析】 (1)电动势的最大值为E m ＝NBωS ＝NB ·(2πn )·(ab ·bc )＝314 V.(2)电动势瞬时值的表达式：e ＝E m sin ωt ＝314sin 10πt V. (3)U V ＝RR ＋r ×⎝⎛⎭⎪⎫22E m ＝220 V.【答案】 (1)314 V (2)e ＝314sin 10πt V (3)220 V15．(10分)如图12所示，交流发电机电动势的有效值E ＝20 V ，内阻不计，它通过一个R ＝6 Ω的指示灯连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6 V 0.25 W ”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：图12(1)降压变压器原、副线圈匝数比；(2)发电机的输出功率．【解析】 (1)彩色小灯泡额定电流I L ＝P U ＝0.256 A ＝124A ，副线圈总电流I 2＝24I L ＝1A ．变压器输入功率等于P λ＝I 1U 1＝I 2U 2＝6 W ，变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得E ＝U 1＋I 1R ＝P λI 1＋I 1R ，代入数值解得I 1＝13A ．(I 1＝3 A 应舍去，据题意是降压变压器，应I 1＜I 2＝1 A)，所以n 1n 2＝I 2I 1＝31.(2)发电机输出功率P ＝I 1E ≈6.67 W. 【答案】 (1)3∶1 (2)6.67 W图1316．(12分)(2014·兰州一中高二检测)如图13所示，一直导体棒质量为m 、长为l 、电阻为r ，其两端放在位于水平面内间距也为l 的光滑平行导轨上，并与之密接；棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻(图中未画出)；导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B ，方向垂直于导轨所在平面．开始时，给导体棒一个平行于导轨的初速度v 0.在棒的运动速度由v 0减小至v 1的过程中，通过控制负载电阻的阻值使棒中的电流I 保持恒定．导体棒一直在磁场中运动．若不计导轨电阻，求此过程中导体棒上感应电动势的平均值和负载电阻上消耗的平均功率．【解析】导体棒所受的安培力为F ＝IlB ①该力大小不变，棒做匀减速运动，因此在棒的速度从v 0减小到v 1的过程中，平均速度为v ＝12(v 0＋v 1)②当棒的速度为v 时，感应电动势的大小为E ＝Blv ③ 棒中的平均感应电动势为E ＝Blv ④ 由②④式得E ＝12l (v 0＋v 1)B ⑤导体棒中消耗的热功率为P 1＝I 2r ⑥负载电阻上消耗的平均功率为P 2＝EI －P 1⑦ 由⑤⑥⑦式得P 2＝12l (v 0＋v 1)BI －I 2r .【答案】 12l (v 0＋v 1)B 12l (v 0＋v 1)BI －I 2r附加题(本题供学生拓展学习，不计入试卷总分)17．如图14甲所示，两根足够长的直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L .M 、P 两点间接有阻值为R 的电阻．一根质量为m 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略．让ab 杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．图14(1)由b 向a 方向看到的装置如图14乙所示，请在此图中画出ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图；(2)在加速下滑过程中，当ab 杆的速度大小为v 时，求ab 杆中的电流及其加速度的大小；(3)求在下滑过程中，ab 杆可以达到的速度最大值．【解析】 (1)如图所示，重力mg ，竖直向下；支持力N ，垂直斜面向上；安培力F ，沿斜面向上．(2)当ab 杆速度为v 时，感应电动势E ＝BLv ，此时电路中电流I ＝E R ＝BLvR. ab 杆受到安培力F ＝BIL ＝B 2L 2vR，根据牛顿运动定律，有ma ＝mg sin θ－F ＝mg sin θ－B 2L 2v R ，a ＝g sin θ－B 2L 2vmR .(3)当B 2L 2vR ＝mg sin θ时，ab 杆达到最大速度v m ＝mgR sin θB 2L 2.【答案】 (1)见解析 (2)BLv R g sin θ－B 2L 2vmR(3)v m ＝mgR sin θB 2L 2。

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模块终结测评(一)
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共100分,考试时间90分钟.
第Ⅰ卷(选择题共36分)
一、选择题(本题共12小题,每小题3分,共36分.在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项符合题意,有的有多个选项符合题意,全部选对的得3分,选对但不全的得2分,选错或不答的得0分)
1.(多选)下列应用中与涡流有关的是()
A.高频感应冶炼炉
B.金属探测器
C.电磁灶
D.闭合线圈在匀强磁场中转动,切割磁感线产生电流
2.一只“220V 100W”的灯泡接在u=311sin314t(V)的交变电源上,则下列判断错误的是()
A.在1min内,灯泡上产生的热量是22000J
B.与灯泡串联的电流表的示数为0.45A
C.与灯泡并联的电压表的示数为220V
D.通过灯泡的电流的表达式为i=0.64sin314t(A)
3.唱卡拉OK用的话筒内有传感器,其中有一种是用动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的闭合线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号.下列说法正确的是()
A.该传感器是根据电流的磁效应原理工作的
B.该传感器是根据电磁感应原理工作的
C.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变
D.膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电动势
4.如图M-1-1所示,两条足够长的平行金属导轨水平放置,导轨的一端接有电阻和开关,导轨光滑且电阻不计,匀强磁场的方向与导轨平面垂直,金属杆ab置于导轨上.当开关S断开时,在杆ab上作用一水平向右的恒力F,使杆ab向右运动进入磁场.一段时间后闭合开关并开始计时,金属杆在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好.金属杆ab的v-t图像不可能是图M-1-2中的()
图M-1-1
图M-1-2
5.(多选)在如图M-1-3甲所示的虚线框内有匀强磁场,设图示磁场方向为正,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示.边长为l、电阻为R的正方形线框abcd有一半处在磁场中,磁场方向垂直于线框平面,此时线框ab边的发热功率为P,则下列说法正确的是()
图M-1-3
A.磁感应强度B0=
B.线框中感应电流为I=2
C.线框cd边的发热功率为P
D.a端电势高于b端电势
6.(多选)[2017·山东淄博期中]为了减少输电线路中的电力损失,发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后输送,再经过降压变电站将高压变为低压.某降压变电站将电压
U0=11000sin100πt(V)的交流电降为220V供居民小区用电,则该变电站的变压器()
A.原、副线圈匝数比为50∶1
B.副线圈中电流的频率是50Hz
C.原线圈的导线比副线圈的要粗
D.原线圈中的电流等于居民小区各用电器电流的总和
7.(多选)如图M-1-4所示的电路中,电容器的电容为C、带电荷量为q,线圈匝数为n、横截面积为S、电阻为r,线圈处于一个磁感应强度均匀减小的匀强磁场中,磁感应强度方向水平向右且与线圈平面垂直,电路中两个定值电阻的阻值分别为r和2r.下列说法正确的是()
图M-1-4
A.电容器上极板带正电
B.电容器下极板带正电
C.磁感应强度随时间的变化率为
D.磁感应强度随时间的变化率为
8.如图M-1-5所示,交流电流表A1、A2、A3分别与电阻R1、电容器C和电感线圈L串联后接在正弦式交流电源上,交流电流表A4与电阻R2串联后接在理想变压器副线圈的两端.如果保持供电电压的最大值不变,而增大供电电压的频率,则电流表示数不变的是()
图M-1-5
A.A1和A2
B.A1和A4
C.A3和A2
D.A3和A4
9.[2017·福州三中检测]如图M-1-6所示是一种理想自耦变压器示意图,线圈绕在一个圆环形的铁芯上,P是可移动的滑动触头,A、B间接交流电压U,输出端连接了两个相同的灯泡L1和L2,Q为滑动变阻器的滑片.当开关S闭合,P处于如图所示的位置时,两灯均能发光.下列说法正确的是()
图M-1-6
A.将P沿逆时针方向移动,两灯均变暗
B.P不动,将Q向左移动,两灯均变亮
C.P不动,将Q向右移动,输入功率变大
D.断开开关S,L1将变暗
10.(多选)由粗细相同、同种材料制成的A、B两线圈分别按图M-1-7甲、乙两种方式放入匀强磁场中,甲、乙两图中的磁场方向均垂直于线圈平面,A、B线圈的匝数比为2∶1,半径之比为2∶3,当两图中的磁场都随时间均匀变化时()
图M-1-7
A.甲图中,A、B两线圈中电动势之比为2∶3
B.甲图中,A、B两线圈中电流之比为3∶2
C.乙图中,A、B两线圈中电动势之比为8∶9
D.乙图中,A、B两线圈中电流之比为2∶3
11.如图M-1-8所示,除导体棒ab可动外,其余部分均固定不动,甲图中的电容器C原来不带电.设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略,导体棒和导轨间的摩擦也不计,图中装置均在水平面内,且都处于方向垂直于水平面(即纸面)向下的匀强磁场中,导轨足够长.现给导体棒ab一个向右的初速度v0,在甲、乙、丙三种情况下,导体棒ab的最终运动状态是()
图M-1-8
A.三种情形下导体棒ab最终都做匀速运动
B.甲、丙中,ab棒最终将以不同速度做匀速运动;乙中,ab棒最终静止
C.甲、丙中,ab棒最终将以相同速度做匀速运动;乙中,ab棒最终静止
D.三种情形下导体棒ab最终都静止
12.(多选)如图M-1-9甲所示,一个半径为r1、匝数为n、电阻值为R的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路,导线的电阻不计.在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场(未画出),磁感应强度B随时间t变化的图线如图乙所示,图线在横、纵轴上的截距分别为t0和B0.在0到t1时间内,下列说法正确的是()
图M-1-9
A.R1中电流的方向由a到b
B.电流的大小为
C.线圈两端的电压为
D.通过电阻R1的电荷量为
请将选择题答案填入下表:
二、实验题(本题共2小题,13题6分,14题9分,共15分)
13.在研究光敏电阻的阻值与光照强弱的关系时:
(1)应将多用电表的选择开关置于挡;
(2)将红表笔插入(选填“+”或“-”)接线孔;
(3)将光敏电阻接在多用电表的两表笔上,用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ,现用手掌挡住部分光线,表针的偏角变为θ',则可判断θ(选填“>”“<”或“=”)θ';
(4)测试后应将选择开关置于挡.
14.图M-1-10是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图.门打开时,红外光敏电阻R3受到红外线照射,电阻减小;门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出).经实际试验,灯的亮灭能反映门的开关状态.
图M-1-10
(1)门打开时R2两端的电压U2与门关闭时相比(选填“增大”或“减小”);
(2)门打开时(选填“红”或“绿”)灯亮.
三、计算题(本题共4小题,15题10分,16题12分,17题12分,18题15分,共49分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分)
15.均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd的边长为L,总电阻为R,将其置于磁感应强度为B、方向垂直于线框平面的水平匀强磁场的上方h高处,如图M-1-11所示.线框由静止自
由下落,线框平面保持在竖直平面内,且cd边始终与磁场边界平行,重力加速度为g.当cd边刚进入磁场时:
(1)求线框中产生的感应电动势大小;
(2)求c、d两点间的电势差;
(3)若此时线框的加速度恰好为零,求线框的质量m.
图M-1-11
16.[2017·辽宁锦州期末]有一个负载电阻,其阻值为R,当将它接在20V的直流电源(内阻为0)上时,消耗的电功率为P;当将它接在图M-1-12中的理想变压器的次级电路中时,消耗的电
功率是.已知变压器的输入电压最大值为100V,求此变压器的原、副线圈的匝数之比.
图M-1-12
17.某兴趣小组设计了一种发电装置,如图M-1-13所示.在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两
磁场区域的圆心角均为π,磁场均沿半径方向.匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l.线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动,bc和ad边同时进入磁场,在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直.线圈的总电阻为r,外接电阻为R.求:
(1)线圈切割磁感线时产生的感应电动势的大小E m.
(2)bc边切割磁感线时所受安培力的大小F.
(3)外接电阻上电流的有效值I.
图M-1-13
18.光滑的平行金属导轨长为L=2m,两导轨间距d=0.5m,轨道平面与水平面的夹角为θ=30°,导轨上端接一个阻值为R=0.6Ω的电阻,导轨所在空间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁场的磁感应强度B=1T,如图M-1-14所示,一根质量m=0.5kg、电阻r=0.4Ω的金属棒ab
垂直于导轨放在导轨最上端,且与导轨接触良好,其余部分电阻不计.已知棒ab从导轨最上端由静止开始下滑到最底端脱离导轨的过程中,电阻R上产生的热量Q1=0.6J,棒与导轨始终垂直,g取10m/s2,试求:
(1)当棒的速度v=2m/s时,电阻R两端的电压;
(2)棒下滑到导轨最底端时速度的大小;
(3)棒下滑到导轨最底端时加速度a的大小.
图M-1-14。