2020年物理人教版选修3-2综合检测 8页

选修3－2 综合检测 测试时间：90分钟，分值120分 班级________　姓名________　分数________‎ 第Ⅰ卷(选择题，共40分)‎ 一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对得5分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)‎ ‎1.如图所示，当穿过闭合回路的磁通量均匀增加时，内外两金属环中感应电流的方向为(　　)‎ A．内环逆时针，外环顺时针 B．内环顺时针，外环逆时针 C．内环逆时针，外环逆时针 D．内环顺时针，外环顺时针 答案：B 解析：根据楞次定律判断，感应电流磁场向外，阻碍向里的磁通量增大．故选B.‎ ‎2．如图所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L两端并联一只电压表，用来测量自感线圈的直流电压．在测量完毕后，将电路解体时应(　　)‎ A．先断开S1　　　　　　 B．先断开S2‎ C．先拆除电流表 D．先拆除电阻R 答案：A 解析：只要不断开S1线圈L与电压表就会组成闭合电路，在断开电路干路时，线圈L会因此产生感应电流，流过电压表的电流方向与原来方向相反，电压表中指针将反向转动，损坏电压表，所以必须先拆下电压表，即断开S1.‎ ‎3.如图所示，边长为L的正方形闭合导线框置于磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面与磁感线的方向垂直．用力将线框分别以速度v1和v2匀速拉出磁场，比较这两个过程，以下判断正确的是(　　)‎ A．若v1>v2，通过线框导线的电荷量q1>q2‎ B．若v1>v2，拉力F1>F2‎ 8‎ C．若v1＝2v2，拉力作用的功率P1＝2P2‎ D．若v1＝2v2，拉力所做的功W1＝2W2‎ 答案：BD 解析：由于E＝，I＝，q＝IΔt，所以q＝ 由于ΔΦ及R一定，故q1＝q2，所以A错误．‎ 由于F＝F安，而F安＝BIl，I＝，E＝Blv，所以F＝F安＝.由此可看出，若v1>v2，F1>F2，B正确．‎ 由P＝Fv　F＝F安＝ 所以P＝.由于v1＝2v2，P1＝4P2，故C错误．‎ 由拉力做功W＝Fl＝F安l＝·l＝，又因v1＝2v2，故W1＝2W2，故D正确．‎ ‎4．一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直．先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1s时间内均匀地增大到原来的两倍．接着保持增大后的磁感应强度不变，在1s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半．先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为(　　)‎ A. B．1‎ C . 2 D．4‎ 答案：B 解析：本题考查法拉第电磁感应定律，意在考查考生对基本规律和基本概念的理解和应用能力．根据法拉第电磁感应定律E＝＝，设初始时刻磁感应强度为B0，线圈面积为S0，则第一种情况下的感应电动势为E1＝＝＝B0S0；则第二种情况下的感应电动势为E2＝＝＝B0S0，所以两种情况下线圈中的感应电动势相等，比值为1，故选项B正确．‎ ‎5.如图所示边长为L的正方形闭合线框在磁感应强度为B的匀强磁场中，以一条边为轴以角速度ω匀速转动，转轴与B垂直，线圈总电阻为R，导线电阻不计，下列说法正确的是(　　)‎ A．电压表示数为BL2ω/8‎ B．电压表示数为BL2ω/8‎ C．线圈转一周产生热量为πB2L4ω/R 8‎ D．线圈转一周产生热量为2πB2L4ω/R 答案：BC 解析：由E m＝BL2ω，U有＝·＝ Q＝()2·R·T＝ 故B、C正确．‎ ‎6.传感器是把非电学量(如温度、速度、压力等)的变化转换为电学量变化的一种元件，自动控制中有着广泛的应用．如图所示是一种测量液面高度h的电容式传感器的示意图，从电容C大小的变化就能反映液面的升降情况．关于两者关系的说法中正确的是(　　)‎ A．C增大表示h减小 B．C增大表示h增大 C．C减小表示h减小 D．C的变化与h的变化无直接关系 答案：BC 解析：金属芯线和导电液构成电容器的两个极，h的大小决定了电容器两极间的正对面积的大小，h增大，正对面积增大，则电容器C增大，因此C增大表示h增大；C减小表示h减小．‎ ‎7．某电站用11 kV交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R，现若用变压器将电压升高到330 kV送电，下面哪个选项正确(　　)‎ A．因I＝，所以输电线上的电流增为原来的30倍 B．因I＝，所以输电线上的电流减为原来的1/30‎ C．因P＝，所以输电线上损失的功率为原来的900倍 D．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的半径减为原来的1/30‎ 答案：BD 解析：输送功率P＝UI一定，电压升高后，电流变为原来的＝，A错误，B正确；P损＝I2·R，损失功率变为原来的()2＝，P＝，其中U不是输送电压，是损失电压，C错误；半径变为原来的，根据公式R＝ρ，电阻变为原来的900倍，R损＝I2·R，功率保持不变，D正确．‎ ‎8．两金属棒和三根电阻丝如图连接，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三根电阻丝的电阻大小之比R1R2R3＝123，金属棒电阻不计．当S1、S2闭合，S3‎ 8‎ 断开时，闭合的回路中感应电流为I，当S2、S3闭合，S1断开时，闭合的回路中感应电流为5I；当S1、S3闭合，S2断开时，闭合的回路中感应电流是(　　)‎ A．0　　　　　　　　　 B．3I C．6I D．7I 答案：D 解析：本题为感应电动势、电流求解问题，S1，S2闭合时有E1＝3IR；S2，S3闭合时有E2＝25IR；则有S1，S3闭合时有E1＋E2＝4IxR，所以Ix＝7I.‎ ‎9．一理想变压器原、副线圈的匝数比为101，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是(　　)‎ A．副线圈输出电压的频率为50 Hz B．副线圈输出电压的有效值为31 V C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小 D．P向右移动时，变压器的输出功率增加 答案：AD 解析：本题考查交变电流图象、变压器变压和变流公式的应用、变压器动态电路等知识点，意在考查考生综合运用知识的能力．由原线圈输入电压的变化规律可知，输入交变电压的周期为0.02 s，频率为50 Hz，所以副线圈输出电压的频率为50 Hz，选项A正确；原线圈输入电压的最大值为310 V，有效值为220 V，根据变压公式，副线圈输出电压的有效值为22 V，选项B错误；由变压器变流公式知，原、副线圈的电流比只与匝数比有关，选项C错误；滑动变阻器的滑动触头向右移动，电阻减小，副线圈输出电流增大，输出功率增加，选项D正确．‎ ‎10．如图所示，ABCD为固定的水平光滑矩形金属导轨，处在方向竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，AB间距为L，左右两端均接有阻值为R的电阻，质量为m、长为L且不计电阻的导体棒MN放在导轨上，与导轨接触良好，并与轻质弹簧组成弹簧振动系统．开始时，弹簧处于自然长度，导体棒MN具有水平向左的初速度v0‎ 8‎ ‎，经过一段时间，导体棒MN第一次运动到最右端，这一过程中AB间R上产生的焦耳热为Q，则(　　)‎ A．初始时刻棒所受的安培力大小为 B．从初始时刻至棒第一次到达最左端的过程中，整个回路产生的焦耳热为 C．当棒第一次到达最右端时，弹簧具有的弹性势能为mv02－2Q D．当棒再一次回到初始位置时，AB间电阻的热功率为 答案：AC 解析：根据F＝BIL，E＝BLv0，电路总电阻为，A正确；从初始速度至棒第一次到达最右端的过程中能量守恒，满足mv02＝Ep＋2Q，解得此时弹性势能Ep＝mv02－2Q，所以C正确；振动中由于安培力作用，导体棒平均速度在减小，从初始时刻至棒第一次到达最左端的过程中，整个回路产生的焦耳热大于Q，所以B错；当棒再次回到初始位置时，其速度小于v0，所以D错．‎ 第Ⅱ卷(非选择题，共80分)‎ 二、填空题(每题5分，共15分)‎ ‎11．如图所示，四根金属棒搭成一个井字，它们四个接触点正好组成一个边长为a的正方形．垂直于它们所在的平面，有磁感应强度为B的匀强磁场，假如四根金属棒同时以相同速率v沿垂直棒的方向向外运动，则在由它们围成的正方形回路中，感生电动势与速率之间的关系是__________．‎ 答案：E＝4Bav 解析：正方形的四条边均以速度v切割磁感线且电动势方向相同，均沿顺时针或逆时针方向．相当于四个电池串联，产生的总的感生电动势为E＝4Bav.‎ ‎12．金属线圈ABC构成一个等腰直角三角形，腰长为a，绕垂直于纸面通过A 8‎ 的轴在纸面内匀速转动，角速度ω，如图所示．如加上一个垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，则B、A间的电势差UBA＝____________，B、C间的电势差UBC＝__________.‎ 答案：Bωa2　Bωa2‎ 解析：AC、BC、AB均绕垂直于A的轴以角速度ω匀速转动，ΔABC中磁通量不变，所以线圈中没有电流．但当单独考虑每条边时，三边均切割磁感线，均有感应电动势产生，且B点电势大于C点电势和A点电势．则有UBA＝EBA＝BL＝BωLAB2＝Bωa2，UCA＝ECA＝BωLAC2＝Bωa2，UBC＝UBA－UCA＝Bωa2－Bωa2＝Bωa2.‎ ‎13．某交流发电机，额定输出功率为4000 kW，输出电压为400 V，要用升压变压器将电压升高后向远处送电，所用输电线全部电阻为10 Ω，规定输电过程中损失功率不得超过额定输出功率的10%，所选用的变压器的原、副线圈匝数比不得大于__________．‎ 答案：150‎ 解析：损失功率P损＝I2R，即 ×4×106＝I2×10，I2＝4×104，I＝200 A 又4×106W＝IU2，U2＝ V＝2×104V，＝＝＝150.‎ 三、论述计算题(本题共4小题，65分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎14.如图所示，线圈面积S＝1×10－5m2，匝数n＝100，两端点连接一电容器，其电容C＝20 μF.线圈中磁场的磁感应强度按＝0.1 T/s增加，磁场方向垂直线圈平面向里，那么电容器所带电荷量为多少？电容器的极板a带什么种类的电荷？‎ 答案：2×10－9C　正 解析：因磁场在增强，由楞次定律可推知a端电势高，即a带正电荷，由法拉第电磁感应定律得：‎ E＝n＝n·S 故q＝C·E＝n·S·C＝2×10－9C.‎ 8‎ ‎15.如图所示为交流发电机示意图，匝数为n＝100匝的矩形线圈，边长分别为10 cm和20 cm，内阻为5 Ω，在磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中绕OO′轴以50rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部20 Ω的电阻R相接．求：‎ ‎(1)S断开时，电压表示数；‎ ‎(2)开关S合上时，电压表和电流表示数；‎ ‎(3)为使R正常工作，R的额定电压是多少？‎ ‎(4)通过电阻R的电流最大值是多少？电阻R上所消耗的电功率是多少？‎ 答案：(1)50 V　(2)电流表示数为2 A，电压表示数为40 V　(3)40 V　(4)2A　80 W 解析：(1)感应电动势最大值 Em＝nBsω＝100×0.5×0.1×0.2×50 V＝50 V S断开时，电压表示数为电源电动势有效值E＝＝50 V.‎ ‎(2)当开关S合上时，由全电路欧姆定律 I＝＝ A＝2 A　U＝IR＝2×20 V＝40 V ‎(3)额定电压即电压有效值，故R的额定电压为40 V.‎ ‎(4)通过R的电流最大值Im＝I＝2 A.‎ 电阻R上所消耗的电功率P＝UI＝40×2 W＝80 W.‎ ‎16．如图所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3 V　0.9 W”的字样(传感器可看做是一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω　1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V．求：‎ ‎(1)传感器的电阻和额定电流．‎ ‎(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压的最大值是多少？‎ 解析：(1)R传＝＝ Ω＝10 Ω，‎ I传＝＝ A＝0.3 A.‎ ‎(2)最大电流I＝I传＝0.3 A，‎ 电源电压最大值Um＝U传＋U0，‎ 8‎ U传为传感器的额定电压，U0为R0m＝10 Ω时，R0两端的电压，即U0＝I传R0m＝0.3×10 V＝3 V，‎ Um＝U传＋U0＝3 V＋3 V＝6 V.‎ ‎17．如图甲所示，一对平行光滑的轨道放置在水平面上，两轨道间距l＝0.2 m，电阻R＝1.0 Ω；有一导体静止地放在轨道上，与轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下．‎ 现用一外力F沿轨道方向向右拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图乙所示，求杆的质量m和加速度a.‎ 解析：导体杆在轨道上做匀加速直线运动，设速度为v，则有v＝at，‎ 导体杆切割磁感线产生感应电动势E＝Blv，‎ 回路中的感应电流I＝，‎ 杆受到的安培力FB＝ILB，‎ 根据牛顿定律有F－FB＝ma，‎ 化简得F＝ma＋，‎ 在题图乙上任意取两点代入上式解得a＝10 m/s2，方向水平向右，‎ m＝0.1 kg.‎ ‎ ‎ 8‎