人教版高中物理选修3-2综合测试(带答案)(20201124214554)

D.感应电动势平均值
1 E = — n
Bav
4
2.如图所示，N 匝矩形导线框以角速度
绕对称轴
匀速转动，线框面积为 S,线框电阻，电杆均不计，在 训
左侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场，外电路接有电阻 R 和理想电流表 A,那么可以确定的是
A.从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为
它-性杜&亦w
两端电压有效值"=严'
ntoNHS'2
D. 一个周期内R 的发热量为
’
3.如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内 的直导线连接成回路。

将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。

下列说法正确的是 A.
开关闭合后的瞬间，小磁针的 N 极朝垂直纸面向外
的方向转动
B.
开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 N
极指向垂直纸面向里的方向 C.
开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 N
极指向垂直纸面向外的方向
4. 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流电动势如图所示，下面说法正确的是（ ）
A.交流电动势的有效值为 20V
B. 交流电动势的有效值为丨’1-丁
C. t=0.01s 线圈处于中性面
D.
交流电动势的频率为
50Hz
5.如图所示，光滑弧形金属双轨与足够长的水平光滑双轨相连， 间距为L ,在水 平轨道空间充满竖直向上的匀强磁场， 磁感应强度为B.乙金属棒静止在双轨上， 而甲金属棒在h 高处由静止滑下，轨道电阻不计。

两棒的质量均为 均为R.甲棒与乙棒不会相碰，则下面说法正确的是 A. 从开始下滑到最终稳定，甲、乙的运动方向相反
B. 当稳定后，回路中感应电流的方向从上向下看是逆时针的
C.乙棒受到的最大磁场力为
D.整个过程中，电路释放的热量为 mgh
6.手摇发电机产生的正弦交流电经理想变压器给灯泡 L 供电，其电路如图所示。

当线圈
高中物理选修3-2综合测试
.选择题（每小题 4分，56分，1~9题为单选，10~14题为多选） 1.如图所示，一导线弯成半径为 a 的半圆形闭合回路•虚线 MN 右侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场，方向垂直 于回路所在的平面.回路以速度
v 向右匀速进入磁场，直径 CD 始终与MN 垂直.从D 点到达边界开始到 C 点进
入磁场为止，下列结论不正确的是（
）
A. 感应电流方向不变 B . CD 段直线始终不受安培力 C .感应电动势最大值 E=Bav
B.电流表的示数
C. R
以角速度3匀速转动时，电压表示数为 U,灯泡正常发光。

已知发电机线圈的电阻为 r ，灯泡正常发光时的电
阻为R,其他电阻可忽略，变压器原线圈与副线圈的匝数比为 k 。

A.
灯泡的额定功率为匕丄
B.从中性面开始计时，流过原线圈电流的瞬时值表达式为
i
^
USin t
U R
R
C.发电机的线圈中产生的电动势最大值为上 （R+r ）
D.不改变线圈转动的角速度，把
L 换成一个额定电压相同但功率更大的灯泡将不能正常发光
7.
如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨 MN PQ 放
在水平面上，左端向上弯曲，导轨间距为 L ,电阻不
计，水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场， 磁感应强度大小为 B 。

导体棒的质量分别为 m a =m , m =2m ,
电阻值分别为
R, R = 2R O b 棒静止放置在水平导轨上足够远处，与导轨接触良好且与导轨垂直；
a 棒在弧
形导轨上距水平面 h 高度处由静止释放， 运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直， 重力加速度为
g ,则下列选项错误的是
A. a 棒刚进入磁场时回路中的感应电流为
B. a 棒刚进入磁场时，b 棒受到的安培力大小
为—7
C. a 棒和b 棒最终稳定时的速度大小为 ―:—
D.
从a 棒开始下落到最终稳定的过程中， a 棒上产生的焦耳热为 「\昇’
8.
半径为r 、质量为m 电阻为R 的金属圆环用一根长为 L 的绝缘轻细杆悬挂于 O 点，杆所在
直线过圆环圆心， 在O 点的正下方有一半径为 L + 2r 的圆形匀强磁场区域，其圆心 Q 与0点在
同一竖直线上， O 点在圆形磁场
区域边界上，磁感应强度为 B ,如图所示。

现使绝缘轻细杆从水平位置由静止释放，下摆过程中金属圆环所在
9.
如图所示，固定在水平面上的光滑平行导轨间距为 L ,右端接有
阻值为 R 的电阻，空间存在方向竖直、磁感
应强度为B 的匀强磁场。

质量为 m 电阻为r 的导体棒ab 与固定弹簧相连并垂直导轨放置。

初始时刻，弹簧 处于自然长度。

现给导体棒水平向右的初速度
V 0,导体棒开
始沿导轨往复运动，运动过程中始终与导轨垂直并
平面始终与磁场垂直，已知重力加速度为 g ,不计空气阻力及摩擦阻力，则（ ）
B.圆环第一次进入磁场的过程通过圆环的电量大小为
Br 2 R
C.圆环在整个过程中产生的焦耳热为
1
mg(L+2r) D. 圆环在整个过程中产生的焦耳热为
E P - mv0
2
保持良好接触。

若导体棒电阻r与电阻R的阻值相等，不计导轨电阻，则下列说法中正确的是
A. 初始时刻导体棒受到的安培力方向水平向右
B. 初始时刻导体棒两端的电压Ub=BLv o
C. 导体棒开始运动后速度第一次为零时，弹簧的弹性势能
D.
导体棒整个运动过程中电阻 R 上产生的焦耳热Q 1mv 2
4
10.
如图甲所示，等离子气流（由高温高压的等电量的正、 负离
子组成）由左方连续不断地以速度 v o 射入P i 和 F 2两极板间的匀强磁场中， ab 直导线与P i 、P 2相连接，线圈A 与直导线cd 相连接，线圈A 内存在如图乙所 示的变化磁场，且磁感应强度
B 的正方向规定为向左，则下列叙述正确的是（
）
A. 0〜is 内ab 、cd 导线互相排斥
B. 1〜2s 内ab 、cd 导线互相吸引
C. 2〜3s 内ab 、cd 导线互相排斥
D. 3〜4s 内ab 、cd 导线互相吸引
图甲所示的变压器原，畐U 线圈匝数比为
11.
L 4为四只规格均为"9 V , 6 W'的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，以下说法正确的是 A. ab 输入端电压的瞬时值表达式为U Lb = 36岸:s i n 100n t （V ）
B. 电流表的示数为2A,四只灯泡都能正常发光
C. 流过灯L 1的电流每秒钟方向改变 50次
D. ab 输入端输入功率 P ab = 18 W
12.关于正弦交变电流的有效值，下列说法正确的是（ ）
A.有效值就是交流在一个周期内的平均值
B.
交流的有效值是根据电流的热效应来定义的
C.在交流电路中，交流电流表和交流电压表的示数表示的都是有效值
D.对于正弦交变电流，最大值的平方等于有效值平方的 2倍
导轨平面、磁感应强度为
B 的匀强磁场中，质量为 m 电阻为r 的导体棒与劲度系数为 k 的固定轻弹簧相连放
在导轨上，导轨的电阻忽略不计.初始时刻，弹簧处于伸长状态，其伸长量为 向上的初速度 V 0.在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好 接触.则下列说法正确的是
J- _护丄引° A.初始时刻导体棒受到的安培力大小
—F
C.导体棒开始运动直到最终静止的过程中，克服安培力做功等于棒上电阻 耳热
D.导体棒开始运动直到最终静止的过程中，回路上产生的焦耳热 '
14.
如图所示，理想变压器原副线圈两端 A 、B 接在电动势E=16V,内阻
r=4 Q 的交流电源上，理想变压器的副线圈两端与阻值足够大的滑动变
13.如图所示，固定的竖直光滑 U 型金属导轨，间距为 L ,上端接有阻值为 R 的电阻，处在方向水平且垂直于
B.初始时刻导体棒加速度的大小
图乙是该变压器 cd 输入端交变电压 u 的图象，L 1, L 2, L a ,
才1 -N ,此时导体棒具有竖直
阻器R相连，变压器原副线圈的匝数比为1: 2,当电源输出功率最大时，下列说法正确的是
A.滑动变阻器R接入电路中的电阻阻值为16Q
B•滑动变阻器R接入电路中的电阻阻值为8Q
C.通过滑动变阻器的电流为2A
D.滑动变阻器消耗的功率为16W
.计算题(共44 分) 的斜面上，保持静止状态•匀强磁场垂直线圈平面向上，磁感应强度B随时间t变化如图乙所示，15.(10分)如图甲所示, 质量m=1kg,边长ab=1.0m,电阻r=2 Q单匝正方形闭合线圈abed放置在倾角0 =30°
整个线圈都处在磁场中，重力加
、2
速度g=10m/s .求：
(1) t=1s时穿过线圈的磁通量；
(2) 4s内线圈中产生的焦耳热；
(3) t=3.5s时，线圈受到的摩擦力.
16. (10分)如图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，匝数为100匝的矩形线圈abed在匀强磁场
中绕垂直于磁场方向的固定轴亡匀速转动，线圈的两端经集流环给外电路供电。

外电路中M是额定电压为80 V、
额定功率为160 W的小型电动机，R是电阻为；’的电热丝，D为理想二极管，具有单向导电性，在t=0时刻线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化，重力加速度取10 m/s2,
取 3.14。

(1)求交流发电机产生的电动势的最大值；
(2 )当闭合、断开时，小型电动机正常工作，恰好
将质量为3.2 kg的重物以4m/s的速度匀速提起，则矩形线圈
电阻及电动机内阻分别为多少？
(3 )当断开、闭合时，求在1分钟内电热丝产生多少热
量？
17. (12分)如图所示，光滑水平轨道MN PQ和光滑倾斜轨道NF、QE在Q N点连接，倾斜轨道倾角为0,
轨道间路均为L.水平轨道间连接着阻值为R的电阻，质量分别为M m电阻分别为R、r的导体棒a、b分别放两轨道上，导体棒均与轨道垂直，a导体棒与水平放置的轻质弹簧通过绝缘装置连接，弹簧另一端固定在整
直墙壁上。

水平轨道所在的空间区域存在竖直向上的匀强磁场，倾斜轨道空间区域存在垂直轨道平面向上的匀
强磁场，该磁场区域仅分布在QN和EF所间的区域内，QN EF路离为d，两个区域内的磁感应强度分别为Bn R,以QN为分界线且互不影响。

现在用一外力F将导体棒a向拉至某一位置处，然后把导体棒b从紧靠分界
线QN处由静上释放，导体棒b在出磁场边界EF前已达最大速度。

当导体棒b在磁场中运动达稳定状态，撤去
作用在a棒上的外力后发现a棒仍能静止加速度为g)求：
(1)导体棒b在倾斜轨道上的最大速度；
(2)若两个区域内的磁感应强度均为 B ,且导体棒电阻均为 R ,从b 棒开始运动到a 棒最终静止的整个过程中,
电阻R 上产生的热量为 Q 求弹簧最初的弹性势能。

18. ( 12分)如图所示，两根相距 d=1m 的足够长的光滑平行金属导轨位于
xoy 竖直面内，两金属导轨一端接
有阻值为R=2Q 的电阻•在y >0的一侧存在垂直纸面的磁场，磁场大小沿
x 轴均匀分布，沿 y 轴大小按规律
B 0.5 一彳分布。

一质量为 m=0.05kg 、阻值r=1 Q 的金属直杆与金属导轨垂直，在导轨上滑动时接触良好， 当t=0时位
于y=0处，速度V 0=4m/s ，方向沿y 轴的正方向。

在运动过程中，有一大小可调节、方向为竖直向 上的外力F 作用于金属杆以保持金属杆的加速度恒定，大小为 a=2m/s2,方向沿y 轴的负方向.设导轨电阻忽
略不计，空气阻力不计，重力加速度为
g 。

求：
(1)当金属直杆的速度大小 v=2m/s 时金属直杆两端的电压；
⑵ 当时间分别为t=3s 和t=5s 时外力F 的大小； ⑶R 的最大电功率。

题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
答 案
B B D B
C
D A C D BC AB BCD BD AD
15. (1) 0.1Wb (2) 0.01J
(3) 5N
16.
( 1 )
2
100 V (2) 8Q; 10Q (3) 2700J
【解析】【分析】根据受力平衡条件，结合法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律，即可求解，根据能量守 恒定律，结合焦耳定律，即可求解；
解：(1)b 棒达到最大速度时，设 b 杆中的电流为I ,
则有：
切割感应电动势:
17.【答案】
(1)
(R +
v = ---------------
2肥］
(2)
= 6Q - mydsinO +
勺河如铀
eeV
E = fi.t Lv
闭合电路欧姆定律
(J? + 2r}mgsinO
V =----------- — -------
计算得出：瓯釘
R上产生的热量为，a杆振动期间，电阻R上产生的热量为右
(2)设b杆在磁场中运动期间，电阻
则有：三4 7』
mgdsinG = Q、+ -mv22 ；因为比=耳且导体棒电阻W = i可得到，b杆在磁场中运动期间，由能量守恒定律: a杆
振动期间：
I /f p = 6Q - + ----- 1- 一——
计算得出：
Q O
18. ( 1)U ,3V (2) F, 1.1N ; F2 0.6N (3) P m—W
3 9。