人教版高中物理选修3-2本册综合能力测试B.doc

高中物理学习材料
（灿若寒星**整理制作）
本册综合能力测试(B)
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。

满分100分，时间90分钟
第Ⅰ卷(选择题共40分)
一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。

下列说法错误的是()
A．甲图中，这是录音机的录音电路原理图，当录音机录音时，由于话筒的声电转换，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花
C．丙图中，在真空冶炼中，可以利用高频电流产生的涡流冶炼出高质量的合金
D．丁图中，钳形电流表是利用电磁感应原理制成的，它的优点是不需要切断导线，就可以方便地测出通过导线中交变电流的大小
答案：B
解析：乙图中开关断开后，灯泡立即熄灭，B错误。

2．(辽宁师大附中2013～2014学年高二上学期期中)如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i 随时间t 的变化关系如图乙所示。

在0－T /2时间内，直导线中电流向上，则在T /2－T 时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力情况是
( )
A ．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右
B ．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右
C ．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左
D ．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左
答案：A
解析：在T 2
－T 时间内，直线电流方向向下，根据安培定则，知导线右侧磁场的方向垂直纸面向外，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生顺时针方向的感应电流。

根据左手定则，知金属框左边受到的安培力方向水平向右，右边受到的安培力水平向左，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属框所受安培力的合力水平向右，故A 正确。

故选A 。

3．(江苏如皋市2013～2014学年高二上学期期末)如图所示，有缺口的金属圆环与板间距为d 的平行板电容器的两极板焊接在一起，金属环右侧有一垂直纸面向外的匀强磁场，现使金属环以恒定不变的速率v 向右运动由磁场外进入磁场，在金属环进入磁场的过程中，电容器带电量Q 随时间t 变化的定性图象应为( )
答案：C
解析：由图知，在圆环进入磁场的过程中，电容器两板间的电压等于产生的感应电动势，切割的有效长度逐渐增大，电容器电压增大，电荷量增大，当半个圆环进入磁场时，切割的有效长度最大，电动势最大，电容器电荷量最大，接着电动势减小，电容器放电，当圆环全部进入磁场时，电容器电压等于电动势，稳定不变，电荷量不变，所以C 正确；A 、B 、D 错误。

4．(潍坊市2013～2014学年高二城区联考)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副
线圈都只取该线圈的某部分。

一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，
其副线圈匝数可调。

已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100
匝，接在有效值为220V 的交流电源上。

当变压器输出电压调至最大时，
负载R 上的功率为2.0kW 。

设此时原线圈中电流有效值为I 1，负载两端电
压的有效值为U 2，且变压器是理想的，则 U 2和I 1分别约为( )
A ．380V 和5.3A
B ．380V 和9.1A
C ．240V 和5.3A
D ．240V 和9.1A 答案：B
解析：考查变压器的计算，解题的关键是弄清自耦变压器的原理及电压和电流与匝数关系。

由U 1U 2＝n 1n 2得，U 2＝n 2n 1U 1＝1 9001 100
×220V ＝380V 由功率关系P 1＝P 2，以及P 1＝U 1I 1得，I 1＝
P 1U 1＝9.1A ，故选项B 正确，选项A 、C 、D 错误。

5．普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab ，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd ，为了使电流表能正常工作，则( )
A ．ab 接MN ，cd 接PQ ，I ab <I cd
B ．ab 接MN ，cd 接PQ ，I ab >I cd
C ．ab 接PQ ，cd 接MN ，I ab <I cd
D ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab >I cd
答案：B
解析：高压线路中电流很大，根据理想变压器和匝数的关系，I 1I 2＝n 2n 1
，所用电流互感器，必须接高压线路的原线圈的匝数少于接电流表的副线圈匝数，即ab 接MN ，cd 接PQ ，且有I ab >I cd ，B 正确。

6．(河北衡水中学2013～2014学年高二期中)光滑平行金属导轨MN 、PQ 所在平面与水平面成θ角，M 、P 两端接有阻值为R 的定值电阻。

阻值为r 的金属棒ab 垂直导轨放置，其它部分电阻不计。

整个装置处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面
向上。

从t ＝0时刻开始棒受到一个平行于导轨向上的外力F ，由静止开始沿导轨向上运动，运动中棒始终与导轨垂直，且接触良好，通过R 的感应电流随时间t 变化的图象如图2所示。

下面分别给出了穿过回路abPM 的磁通量Φ、磁通量的变化率ΔΦΔt
、棒两端的电势差U ab 和通过棒的电荷量q 随时间变化的图象，其中正确的是( )
答案：B
解析：回路中的感应电动势为：E ＝ΔΦΔt ，感应电流为：I ＝E R ＝ΔΦΔtR
，由图可知：I ＝kt ，故有：ΔΦΔt
＝ktR ，所以图象B 正确；由于产生的感应电动势是逐渐增大的，而A 图描述磁通量与时间关系中斜率不变，产生的感应电动势不变，C 图中U ab 不变，故A 、C 错误；通过导体棒的电量为：q ＝It ＝kt 2，故q －t 图象为双曲线，并非过原点的直线，故D 错误。

7.如图所示，一电子以初速度v 沿与金属板平行方向飞入MN 极
板间，突然发现电子向M 板偏转，若不考虑磁场对电子运动方向的影
响，则产生这一现象的时刻可能是( )
A ．开关S 闭合瞬间
B ．开关S 由闭合后断开瞬间
C ．开关S 是闭合的，变阻器滑片P 向右迅速滑动时
D ．开关S 是闭合的，变阻器滑片P 向左迅速滑动时
答案：AD
解析：若开关S 闭合，由右手螺旋定则可知，左侧螺线管右端
为N 极；发现电子向M 板偏转，说明M 、N 两板的电势φM >φN ，即
右侧螺线管中产生了流向M 板的电流，由右手螺旋定则可知，右侧
螺线管左端为N 极，如图所示；由楞次定律可知，左侧螺线管中电流增大，选项A 、D 正确。

8．某输电线路横穿公路时，要在地下埋线通过，为了保护线路不至于被压坏，预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过，电线穿管的方案有两种，甲方案是铺设两根
钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过，乙方案是只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过，如果输电导线输送的电流很强大，那么，以下说法正确的是( )
A ．无论输送的电流是恒定电流还是交变电流，甲乙两方案都是可行的
B ．若输送的电流是恒定电流，甲乙两方案都是可行的
C ．若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的
D ．若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的
答案：BC
解析：输电线周围存在磁场，交变电流产生变化的磁场，可在金属管中产生涡流，当输电线上电流很大时，强大的涡流有可能将金属管融化，造成事故。

所以甲方案是不可行的。

在乙方案中，两条导线中的电流方向相反，产生的磁场互相抵消，金属管中不会产生涡流，是可行的，此题类似于课本中提到的“双线并绕”。

9．(银川一中2013～2014学年高二下学期期中)如图，矩形闭合导
体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t 1、t 2分别表示线框
ab 边和cd 边刚进入磁场的时刻。

线框下落过程形状不变，ab 边始终保
持与磁场水平边界线OO ′平行，线框平面与磁场方向垂直。

设OO ′
下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象可能反映线框
下落过程中速度v 随时间t 变化的规律( )
答案：BCD
解析：在0～t 1时间内，线框做自由落体运动，t 2时刻以后，线框全部进入磁场后做匀加速直线运动，这两段时间内的v －t 图线均为直线。

在t 1～t 2时间内，线框进入磁场的过程中，线框的运动状态与进入磁场时的速度v 有关。

当线框在磁场中匀速运动时，安培力等于
重力，即B 2L 2v 0R ＝mg 。

若线框的速度v 大于v 0，则进入磁场后减速，由B 2L 2v R
－mg ＝ma 可知，
加速度减小，若线框速度v >v 0，但相差不大，则线框进入磁场后可能先减速再匀速，B 项正确；若线框的速度v ＝v 0，则线框进入磁场一直匀速至全部进入磁场，D 项正确；若线框的速度v <v 0，但相差不大，则线框进入磁场后可能先加速再匀速；若线框的速度v 远小于v 0，则线框进入磁场后一直加速，加速度减小，C 项正确。

只有A 选项不可能。

10．为保证用户电压稳定在220V ，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图。

保持输入电压u 1不变，当滑动触头P 上下移动时可改变输出电压。

某次检测得到用户电压u 2随时间t 变化的曲线如图乙所示。

以下正确的是( )
A ．u 2＝1902sin(50πt )V
B ．u 2＝1902sin(100πt )V
C ．为使用户电压稳定在220V ，应将P 适当下移
D ．为使用户电压稳定在220V ，应将P 适当上移
答案：BD
解析：由u 2－t 图知u 2m ＝1902V ，T ＝2×10－2s ，故ω＝2πT
＝100πrad/s ，故u 2＝1902sin(100πt )V 。

选项A 错误，选项B 正确。

由变压器电压与匝数关系U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2U 1n 1
，可减小n 1以使u 2的有效值增大至220V ，即将P 适当上升，故选项C 错误，选项D 正确。

第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共3小题，共18分。

把答案直接填在横线上)
11．(5分)如图为“研究电磁感应现象”的实验装置。

(1)将图中所缺导线补接完整。

(2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后：
A ．将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将________。

(填“向左偏转一下”或“向右偏转一下”或“不偏转”)
B ．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针________。

(填“向左偏转一下”或“向右偏转一下”或“不偏转”)
答案：(1)如图所示
(2)A.向右偏转一下 B ．向左偏转一下
12．(6分)原始的电话机将听筒和话筒串联成一个电路，当自己对
着话筒讲话时，会从听筒中听到自己的声音，导致听觉疲劳而影响通
话。

现代的电话将听筒电路与话筒电路分开，改进后的电路原理示意
图如图所示，图中线圈Ⅰ与线圈Ⅱ的匝数相等，R 0＝1.2kΩ，R ＝3.6kΩ，
R x 为可变电阻。

当R x 调到某一值时，从听筒中就听不到话筒传出的声
音了，这时R x ＝________kΩ。

答案：1.8
解析：当Ⅰ、Ⅱ线圈所在的回路对称时，从听筒中就听不到话筒发出的声音了。

即R x 与R 并联后的总电阻与R 0相等，即可形成回路对称。

则R x ·R R x ＋R
＝R 0 代入数据R 0＝1.2kΩ，R ＝3.6kΩ，解得R x ＝1.8kΩ
13．(7分)(吉林一中2013～2014学年高二下学期期末)温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家电产品中，它是利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特性工作的。

如图甲中，电源的电动势E ＝9.0V ，内电阻可忽略不计，G 为灵敏电流表，内阻R g 保持不变；R 为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙的R －t 图线所示，闭合开关，当R 的温度等于20℃时， 电流表示数I 1＝2mA 。

(1)电流表G 的内阻R g ＝________Ω；
(2)当电流表的示数I 2＝3.6mA 时，热敏电阻R 的温度是________℃。

答案：(1)500 (2)120
解析：(1)由乙图可知当R 的温度等于20℃时，阻值为4kΩ，由欧姆定律I 1＝E R ＋R g
，解得R g ＝500Ω；
(2)当电流表的示数I 2＝3.6mA 时，则根据I 2＝E R ＋R g
，解得R ＝2kΩ，由图中读出热敏电阻R 的温度是120℃。

三、论述·计算题(共4小题，42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)
14．(10分)如图所示，用导线绕成面积为S ＝0.5m 2的圆环，圆环与某种半导体材料制成的光敏电阻R 连接成闭合回路。

圆环全部处于按如图所示规律变化的磁场中。

P 为一圆盘，由形状相同、透光率不同的三个扇形a 、b 和c 构成，它可绕垂直于盘面的中心轴转动。

当细光束通过扇形a 、b 、c 照射光敏电阻R 时，R 的阻值分别为10Ω、20Ω、40Ω。

不计回路中导线和开关的电阻。

(1)求线圈中感应电动势的大小；
(2)在t ＝0.03s 时，圆盘刚好转到使细光束通过扇形b 照射光敏电阻R ，求此时光敏电阻的电功率大小。

答案：(1)1V (2)0.05W
解析：(1)线圈中产生的感应电动势 E ＝ΔΦΔt
E ＝ΔB Δt S ＝(0.06＋0.04)×0.50.05
V ＝1V (2)此时R ＝20Ω，光敏电阻的电功率P ＝E 2R
P ＝120
W ＝0.05W 15．(10分)如图所示，两光滑金属导轨，间距d ＝0.2m ，在桌面上的部分是水平的，处在磁感应强度B ＝0.1T 、方向竖直向下的有界磁场中，电阻R ＝3Ω，桌面高H ＝0.8m ，金属杆ab 质量m ＝0.2kg 、电阻r ＝1Ω，在导轨上距桌面h ＝0.2m 高处由静止释放，落地点距桌面左边缘的水平距离s ＝0.4m ，g ＝10m/s 2，求：
(1)金属杆刚进入磁场时，杆中的电流大小和方向；
(2)整个过程中R 上放出的热量。

答案：(1)0.01A ；a →b (2)0.225J
解析：(1)ab 杆刚进入磁场的瞬间，速率为v ，由机械能守恒定律得mgh ＝12
m v 2，v ＝2gh ＝2m/s
此时感应电动势E ＝Bd v ＝0.1×0.2×2V ＝0.04V
I ＝E R ＋r ＝0.043＋1
A ＝0.01A 方向：杆中由a →b
(2)金属杆平抛初速度为v ′，则有
s ＝v ′2H g ，v ′＝s 2H
g
＝1m/s 由能量守恒，有
Q ＝mgh －12m v ′2＝(0.2×10×0.2－12
×0.2×12)J ＝0.3J
R 放出的热量Q R ＝Q R ＋r ·R ＝0.33＋1
×3J ＝0.225J 16．(10分)某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为200kW ，输出电压为500V ，输电导线的总电阻为10Ω，导线上损耗的电功率为16kW ，该村的用电电压是220V 。

(1)输电电路如图所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；
(2)如果该村某工厂用电功率为80kW ，则该村还可以接“220V 40W ”的电灯多少盏？ 答案： (2)2 600
解析：(1)因为P 损＝I 22R 线
所以I 2＝P 损R 线
＝40A
I 1＝P U 1
＝400A 则n 1n 2＝I 2I 1＝110
U 3＝U 2－I 2R 线＝(500×10－40×10)V ＝4 600V
则n 3n 4＝U 3U 4＝23011
(2)据降压变压器输入功率等于输出功率有P 3＝P 4＝184kW
灯可以消耗的功率是P 灯＝104kW
所以还可装灯n ＝104 000/40＝2 600盏。

17．(12分)(沈阳市第二中学2013～2014学年高二上学期期末)如图甲所示，长、宽分别为L 1、L 2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n ，总电阻为r ，可绕其竖直中心轴O 1O 2转动。

线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C 、D (集流环)焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R 相连。

线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B 的大小随时间的变化关系如图乙所示，其中B 0、B 1和t 1均为已知。

在0～t 1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t 1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动。

求：
(1)0～t 1时间内通过电阻R 的电流大小；
(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R 产生的热量；
(3)线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90°的过程中，通过电阻R 的电荷量。

答案：(1)nL 1L 2(B 1－B 0)(R ＋r )t 1 (2)πRω(nB 1L 1L 2R ＋r )2 (3)nB 1L 1L 2R ＋r
解析：(1)0～t 1时间内，线框中的感应电动势E ＝n ΔΦΔt ＝nL 1L 2(B 1－B 0)t 1
， 根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻R 的电流I ＝E R ＋r ＝nL 1L 2(B 1－B 0)(R ＋r )t 1。

(2)线框产生感应电动势的最大值
E m ＝nB 1L 1L 2ω，
感应电动势的有效值E ＝22nB 1L 1L 2ω， 通过电阻R 的电流的有效值
I ＝2nB 1L 1L 2ω2(R ＋r )
线框转动一周所需的时间t ＝
2πω， 此过程中，电阻R 产生的热量
Q ＝I 2Rt ＝πRω(nB 1L 1L 2R ＋r
)2。

(3)线框从图甲所示位置转过90°的过程中，
平均感应电动势E ＝n ΔΦΔt ＝nB 1L 1L 2Δt
， 平均感应电流I ＝nB 1L 2L 2Δt (R ＋r )
， 通过电阻R 的电荷量q ＝I Δt ＝nB 1L 1L 2R ＋r 。