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2019-2020年高中物理综合测试卷A新人教版选修3-2班级_________姓名____________学号____________成绩_____________一.单项选择题本题共10题每小题3分共30分1.了解物理规律的发现过程,学会像科学家那样观察和思考,往往比掌握知识本身更重要.以下符合史实的是 A.焦耳发现了电流磁效应的规律B.库仑总结出了点电荷间相互作用的规律C.楞次发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕D.牛顿将斜面实验的结论合理外推,间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动2.长为a、宽为b的矩形线框有n匝,每匝线圈电阻为R.如图所示,对称轴MN的左侧有磁感应强度为B的匀强磁场,第一次将线框从磁场中以速度v匀速拉出,第二次让线框以ω=2v/b的角速度转过90°角.那么 A.通过导线横截面的电荷量q1∶q2=1∶nB.通过导线横截面的电荷量q1∶q2=1∶1C.线框发热功率P1∶P2=2n∶1D.线框发热功率P1∶P2=1∶23.如图所示,光滑金属导轨AC、AD固定在水平面内,并处在方向竖直向下、大小为B的匀强磁场中.有一质量为m的导体棒以初速度v0从某位置开始在导轨上水平向右运动,最终恰好静止在A点.在运动过程中,导体棒与导轨始终构成等边三角形回路,且通过A点的总电荷量为Q.已知导体棒与导轨间的接触电阻阻值恒为R,其余电阻不计.则 A.该过程中导体棒做匀减速运动B.该过程中接触电阻产生的热量为mvC.开始运动时,导体棒与导轨所构成回路的面积为S=D.当导体棒的速度为v0时,回路中感应电流大小为初始时的一半4.如图所示,OO′为一金属转轴只能转动不能移动,M为与OO′固定连接且垂直于OO′的金属杆,当OO′转动时,M的另一端在固定的金属环N上滑动,并保持良好的接触.整个装置处于一匀强磁场中,磁场方向平行于OO′轴,磁感应强度的大小为B
0.图中V为一理想电压表,一端与OO′接触,另一端与环N连接.已知当OO′的角速度ω=ω0时,电压表读数为U0;如果将磁场变为磁感应强度为nB0的匀强磁场,而要电压表的读数为mU0时,则OO′转动的角速度应变为 A.nω0B.mω0C.ω0D.ω05.在变电站里,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,所用的器材叫电流互感器.如下所示的四个图中,能正确反映其工作原理的是 6.如图所示,铁芯右边绕有一个线圈,线圈两端与滑动变阻器、电池组连成回路.左边的铁芯上套有一个环面积为
0.02m
2、电阻为
0.1Ω的金属环.铁芯的横截面积为
0.01m2,且假设磁场全部集中在铁芯中,金属环与铁芯截面垂直.调节滑动变阻器的滑动头,使铁芯中的磁感应强度每秒均匀增加
0.2T,则从上向下看 A.金属环中感应电流方向是逆时针方向,感应电动势大小为
4.0×10-3VB.金属环中感应电流方向是顺时针方向,感应电动势大小为
4.0×10-3VC.金属环中感应电流方向是逆时针方向,感应电动势大小为
2.0×10-3VD.金属环中感应电流方向是顺时针方向,感应电动势大小为
2.0×10-3V
7.如图所示,在水平面内的直角坐标系xOy中有一光滑金属导轨AOC,其中曲线导轨OA满足方程y=Lsinkx,长度为的直导轨OC与x轴重合,整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中.现有一长为L的金属棒从图示位置开始沿x轴正方向做匀速直线运动,已知金属棒单位长度的电阻为R0,除金属棒的电阻外其余电阻均不计,棒与两导轨始终接触良好,则在金属棒运动过程中,它与导轨组成的闭合回路 A.电流逐渐增大B.电流逐渐减小C.消耗的电功率逐渐增大D.消耗的电功率逐渐减小8.如图甲所示,为一种调光台灯电路示意图,它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度.给该台灯接220V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示,则此时交流电压表的示数为 A.220V B.110VC.VD.V9.在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd.线圈cd边沿竖直方向且与磁场的右边界重合.线圈平面与磁场方向垂直.从t=0时刻起,线圈以恒定角速度ω=绕cd边沿图所示方向转动,规定线圈中电流沿abcda方向为正方向,则从t=0到t=T时间内,线圈中的电流I随时间t变化关系图象为 10.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2=4∶1,原线圈两端连接光滑导轨,副线圈与电阻R相连组成闭合回路.当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时,电流表A1的读数是12毫安,那么电流表A2的读数是 A.0 B.3毫安C.48毫安D.与R值大小有关二.多项选择题(本题共4题每小题4分共16分)11.如图所示,某人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B1,方向由南向北,竖直分量大小为B2,方向竖直向下;自行车车把为直把、金属材质,两把手间距为L,只考虑自行车在地磁场中的电磁感应,下列结论正确的是 A.图示位置中辐条A点电势比B点电势低B.图示位置中辐条A点电势比B点电势高C.自行车左车把的电势比右车把的电势高B2LvD.自行车在十字路口左拐改为南北骑向,则自行车车把两端电动势要降低12.如图所示,在垂直纸面向里,磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个均匀导线制成的单匝直角三角形线框.现用外力使线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动,运动中线框的AB边始终与磁场右边界平行.已知AB=BC=l,线框导线的总电阻为R.则线框离开磁场的过程中 A.线框中的电动势随时间均匀增大B.通过线框截面的电荷量为C.线框所受外力的最大值为D.线框中的热功率与时间成正比13.如图所示的电路中,L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈,D
1、D2和D3是三个完全相同的灯泡,E是内阻不计的电源.在t=0时刻,闭合开关S,电路稳定后在t1时刻断开开关S.规定电路稳定时流过D
1、D2的电流方向为正方向,分别用I
1、I2表示流过D1和D2的电流,则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是 14.在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一与磁场方向垂直、长度为L的金属杆aO,已知ab=bc=cO=L/3,a、c与磁场中以O为圆心的同心圆都为部分圆弧金属轨道始终接触良好.一电容为C的电容器接在轨道上,如图9-3-25所示,当金属杆在与磁场垂直的平面内以O为轴,以角速度ω顺时针匀速转动时,下列选项正确的是 A.Uac=2UbOB.Uac=2UabC.电容器带电荷量Q=BL2ωCD.若在eO间连接一个电压表,则电压表示数为零
三、非选择题本题共6题,满分54分15.本题满分4分当光照射到光敏电阻上时,光敏电阻的阻值________填“变大”、“不变”或“变小”.半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随________变化而改变的特性制成的.16.本题满分8分电流传感器可以像电流表一样测量电流,它与计算机相连,能在几秒内画出电流随时间变化的图像.如图甲所示电路,电源电动势为直流8V,电容器为几百微法的电解电容器,先使开关S与1相连,电源向电容器充电,然后把开关S掷向2,电容器通过电阻R放电,计算机屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线,如图乙所示.则在图乙中画出了一个竖立的狭长矩形在乙图的左端,它的面积表示的物理意义是__________________.根据以上数据估算的电容是__________结果保留三位有效数字.甲观察电容器放电的电路图乙该电容器放电的I-t图象17.本题满分8分如图所示,矩形线圈在
0.01s内由原始位置Ⅰ转落至位置Ⅱ.已知ad=5×10-2m,ab=20×10-2m,匀强磁场的磁感应强度B=2T,R1=R3=1Ω,R2=R4=3Ω.求1平均感应电动势;2转落时,通过各电阻的平均电流.线圈的电阻忽略不计
18.本题满分8分如图所示,在水平面上有两条光滑的长直平行金属导轨MN、PQ,导轨间距离为L,导轨的电阻忽略不计,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面.质量分别为ma、mb的两根金属杆a、b跨搁在导轨上,接入电路的电阻均为R.轻质弹簧的左端与b杆连接,右端被固定.开始时a杆以初速度v0向静止的b杆运动,当a杆向右的速度为v时,b杆向右的速度达到最大值vm,此过程中a杆产生的焦耳热为Q,两杆始终垂直于导轨并与导轨良好接触.求当b杆达到最大速度vm时1b杆受到弹簧的弹力;2弹簧具有的弹性势能.19.本题满分14分如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=2T,匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动,角速度ω=200rad/s.已知ab=
0.1m,bc=
0.2m,线圈的总电阻R=40Ω,试求1感应电动势的最大值,感应电流的最大值;2设t=0时线圈平面与磁感线垂直,写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式;3画出感应电流的瞬时值i随ωt变化的图象;4当ωt=30°时,穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大?5线圈从图示位置转过的过程中,感应电动势的平均值是多大?6线圈的发热功率多大?20.本题满分12分发电机的端电压为220V,输出功率为44kW,输电导线的电阻为
0.2Ω,如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压,经输电线路后,再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户.1画出全过程的线路图;2求用户得到的电压和功率;3若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的功率和电压.参考答案一.单项选择题
1.【答案】 B【解析】 焦耳发现了电流的热效应,通常称此为焦耳热,A错误.库仑研究电荷间作用的规律,得出库仑定律,B正确.奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第发现了磁场产生电流,打开电气时代的大门,C错误.伽利略做斜面实验,研究自由落体运动,D错误.
2.【答案】 B【解析】 首先,在第
一、二次运动过程中,磁通量的减少量为ΔΦ1=ΔΦ2=B·ab/
2.当回路为n匝,总电阻为nR时.由q=·Δt=·Δt=·Δt=ΔΦ/R.可得q1∶q2=1∶
1.故知A错B对.两种情况下线框电阻不变,由电热功率公式可得=2
①E1=nBav
②E2=nB··
③联立
①②③式,即可求出以下结果P1∶P2=2∶1,故知C、D均错.
3.【答案】 C【解析】 由=ma可知该过程中l、v均在变化,故a变化,A错.由能量守恒可知Q热=mv,B错.I=,ΔΦ=BS,Q=IΔt,联立得S=,C对.当v=v0时,ll0,由I==知,I,D错.
4.【答案】 D【解析】 电压表为理想电压表,故电压表读数为金属杆M转动切割磁感线时产生的感应电动势的大小.U0=B0ω0r2,mU0=nB0ω′r2,r为金属杆的长度,则ω′=ω
0.故D正确.
5.【答案】 A【解析】 电流互感器应是测电流的,应串联在火线上,故B、D选项错误.同时,由I1n1=I2n2知要使I2I1,须n2n1,故A选项正确,C选项错误.
6.【答案】 C【解析】 铁芯内的磁通量情况是相同的,金属环的有效面积即铁芯的横截面积.根据电磁感应定律E=n=1×
0.2×
0.01V=2×10-3V.又根据楞次定律,金属环中电流方向为逆时针方向,即C正确.
7.【答案】 C【解析】 金属棒向右运动产生的电动势为E=Byv0,回路中的电阻R=yR0,故回路中的电流I==,大小为一定值,故A、B均错误;再由P=I2R=I2R0Lsinkx可知,在x<的情况下,P随x增大而增大,故C正确,D错误.
8.【答案】 B【解析】 本题考查电压的有效值的计算.设电压的有效值为U,根据有效值定义有·=T,解得U=110V,则B正确.
9.【答案】 B【解析】 在0~内,线圈在匀强磁场中匀速转动,故产生正弦式交流电,由楞次定律知,电流方向为负值;在~T,线圈中无感应电流;在T时,ab边垂直切割磁感线,感应电流最大,且电流方向为正值,故只有B项正确.
10.【答案】 A【解析】 当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时,原线圈中产生恒定的电流,不能在铁芯中产生变化的磁场,副线圈中不会产生感应电流,A正确.二.多项选择题11.【答案】 AC【解析】 自行车车把切割磁感线,由右手定则知,自行车左车把的电势比右车把的电势高B2Lv;辐条旋转切割磁感线,由右手定则知,图示位置中辐条A点电势比B点电势低;自行车在十字路口左拐改为南北骑向,地磁场竖直分量始终垂直于自行车车把,则其两端电动势不变.正确答案为A、C两项.12.【答案】 AB【解析】 三角形线框向外匀速运动的过程中,由于有效切割磁感线的长度L=vt,所以线框中感应电动势的大小E=BLv=Bv2t,故选项A正确;线框离开磁场的运动过程中,通过线圈的电荷量Q=It=×Δt=,选项B正确;当线框恰好刚要完全离开磁场时,线框有效切割磁感线的长度最大,则F=BIl=,选项C错误;线框的热功率为P=Fv=BIvt×v=,选项D错误.13.【答案】 BC【解析】 在t1时刻断开开关S后,由于自感现象通过D1的电流逐渐减小,方向不变,A错误,B正确;而通过D2和D3的电流方向立即改变,C正确,D错误.
14.【答案】 AC【解析】 金属杆转动切割磁感线,UaO=BL2ω,UbO=BL2ω=BL2ω,UcO=BL2ω=BL2ω;则Uac=UaO-UcO=BL2ω,得Uac=2UbO,A对;Uab=UaO-UbO=BL2ω,B项错误;电容器两端的电压为Uac,故Q=CUac=BL2ωC,C正确;当把电压表接在eO间时,表与Oce组成回路,电压表有示数,测量cO间的电压,故D错.三.非选择题
15.【答案】 变小 温度【解析】 光敏电阻是感光元件,它的阻值随光照强度的增强而减小,它可把光学量变为电阻这一电学量,常用来制造光控开关,热敏电阻对温度反应敏感.
16.【答案】 通过电流传感器的电荷量 350~400μF【解析】 由q=It可知,I-t图像中的面积表示为通过电流传感器的电荷量.由数格法可知电容器放电前所带电荷量Q=37×
0.2×10-3×
0.4C=
2.96×10-3C,则C==370μF.
17.答案11V
20.25A解析线圈由位置Ⅰ转落至位置Ⅱ的过程中,穿过线圈的磁通量Φ发生变化,即产生感应电动势,视这一线圈为一等效电源,线圈内部为内电路,线圈外部为外电路,然后根据闭合电路欧姆定律求解.1设线圈在位置Ⅰ时,穿过它的磁通量为Φ1,线圈在位置Ⅱ时,穿过它的磁通量为Φ2,有Φ1=BSsin30°=1×10-2Wb,Φ2=2×10-2Wb,所以ΔΦ=Φ2-Φ1=1×10-2Wb.根据电磁感应定律可得E==V=1V.2将具有感应电动势的线圈等效为电源,其外电路的总电阻R==Ω=2Ω.根据闭合电路欧姆定律得总电流I==A=
0.5A.通过各电阻的电流I′=
0.25A.
18.【解析】 1设某时刻a、b杆速度分别为v和vm,经过很短的时间Δt,a杆移动距离为vΔt,b杆移动距离为vmΔt,回路面积改变量ΔS=Lv-vmΔt.由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势E=[或直接写为E=BLv-vm]回路中的电流I=b杆受到的安培力Fb=BIL当b杆的速度达到最大值vm时,b杆的加速度为0,设此时b杆受到的弹簧弹力为FT,由牛顿第二定律得FT=Fb,联立以上各式解得FT=.2以a、b杆和弹簧为研究对象,设弹簧弹性势能为Ep,由能量转化与守恒定律得mav=mav2+mbv+2Q+Ep,故Ep=mav-mav2-mbv-2Q.【答案】
119.【解析】 1因为线圈匀速转动,感应电动势的最大值就出现在题图所示位置Em=nBSω=6×2×
0.1×
0.2×200V=48V感应电流最大值Im==A=
1.2A.2感应电动势的瞬时值表达式e=Em·sinωt=48sin200tV.3iωt图象如图所示4当线圈从图示位置转过30°角时,穿过线圈的磁通量Φ和感应电动势e分别为Φ=BL1L2·sin30°=2×
0.1×
0.2×Wb=
0.02Wbe=48sin30°V=24V由欧姆定律可得此时电流瞬时值为i==
0.6A.5线圈从图示位置转过的过程中,磁通量的变化为ΔΦ=B·S线圈转过所用的时间Δt=此过程中交变电动势的平均值=n=n=nBSω=Em=×48V≈
30.6V.6线圈的发热功率计算用电流有效值P热=2R=
28.8W.【答案】 148V
1.2A2e=48sin200tV3见解析图
40.02Wb
0.6A
530.6V
628.8W
20.【解析】 该题是输电线路的分析和计算问题,结合电路结构和输电过程中的电压关系和电流关系可解此题.1线路图如图所示.2升压变压器副线圈上的输出电压U2=U1=2200V,升压变压器副线圈上的输出电流I2=I1,升压变压器原线圈上的输入电流,由P=U1I1得I1==A=200A,所以I2==A=20A.输电线路上的电压损失和功率损失分别为UR=I2R=4V,PR=IR=
0.08kW.降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为I3=I2=20A,U3=U2-UR=2196V.降压变压器副线圈上的输出电压和电流分别为U4=U3=
219.6V,I4=I3=200A.用户得到的功率P4=U4I4=
43.92kW.3若不采用高压输电,线路损失电压为UR′=I1R=40V,用户得到的电压U′=U1-UR′=180V,用户得到的功率为P′=U′I1=36kW.【答案】 1见解析
2219.6V
43.92kW3180V 36kW。