完整版物理选修32期末测试题AdocWord下载.docx
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n
m
C.mω0
D.nω0
5.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
0.02m2、
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×
10-3V
B.金属环中感应电流方向是顺时针方向,感应电动势大小为
-
3V
10
C.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×
D.金属环中感应电流方向是顺时针方向,感应电动势大小为
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
π
中曲线导轨OA满足方程y=Lsinkx,长度为2k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
2
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.110V
220
110
C.2V
D.2V
9.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
2π
圈以恒定角速度ω=T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.0B.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)
3
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B2Lv
D.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
Bl2
B.通过线框截面的电荷量为2R
2B2l2v
C.线框所受外力的最大值为
R
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,D1、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D1、D2的电流方向为正方向,分别用I1、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=2UbO
B.Uac=2Uab
4
42
C.电容器带电荷量Q=9BLωC
D.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)
5
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:
(1)b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2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?
6
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.
7
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
EΔΦ
=B·
ab/2.当回路为n匝,总电阻为nR时.由q=I·
Δt=nR·
Δt=tR·
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
E)2
P=(
①
P
E
E1=nBav
②
ab
2v
③
E=nB·
·
2b
联立①②③式,即可求出以下结果P∶P=2∶1,故知C、D均错.
3.【答案】
C
【解析】
由
B2l2
v=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
ΔΦ
热
=2mv,B错.I=tR,ΔΦ=BS,Q=It,联立得S=B
,C
Blv
I0
对.当v=2v0时,l<
l0,由I=R=R知,I<
2,D错.
4.【答案】D
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.
,r为金属杆的长
U
=2Bωr,mU
=2nB
ω′r
度,则ω′=nω.故D正确.
8
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I2<
I1,须n2>
n1,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
ΔΦ-3
面积.根据电磁感应定律E=nt=1×
0.2×
0.01V=2×
10V.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
=0,
yR
Bv0
故回路中的电流I=R=R0
,大小为一定值,故A、B均错误;
再由P=I
R=IRLsin
kx可知,在x<2k的情况下,P随x增大而增大,故C正确,D错误.
8.【答案】
B
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
2202
U2
值定义有
T
T,解得U=110V,则B正确.
·
=
9.【答案】B
【解析】在0~4内,线圈在匀强磁场中匀速转动,故产生正弦式交流电,
T33
由楞次定律知,电流方向为负值;
在4~4T,线圈中无感应电流;
在4T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
9
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=ΔΦ×
Δt=Bl2,选项B正确;
当
tR
2R
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=
B2l2v
B2v4t2
R,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
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
金属杆转动切割磁感线,UaO=2BLω,UbO=2B(3L)ω=9BLω,
UcO=2B(3L)ω=18BLω;
则Uac=UaO-UcO=9BLω,得Uac=2U
bO,A对;
Uab
=U-U
bO
18BLω,B项错误;
电容器两端的电压为
,故
Q=CU=
aO
ac
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×
10-3×
0.4C=2.96×
10-3C,
Q
则C=U=370μF.
17.答案:
(1)1V
(2)0.25A
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
Φ,线圈在位置Ⅱ时,穿过它的磁通量为Φ,
有
Φ1
=BSsin30
-2
-2
Wb,
=°
1×
10Wb,Φ=2×
10
所以ΔΦ=Φ2-Φ1=1×
10-2Wb.
ΔΦ1×
10-2
根据电磁感应定律可得E=t=0.01V=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
R1+R2
1+3
R=2=2Ω=2Ω.
根据闭合电路欧姆定律得总电流
I=E=1A=0.5A.
R+r2+0
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t,
a杆移动距离为vt,b杆移动距离为vmt,回路面积改变量S=L(v-vm)t.
BS
由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势E=t[或直接写为E=BL(v
-vm)]
回路中的电流I=2R
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
11
弹力为FT,由牛顿第二定律得FT=Fb,
B2L2v-vm
.
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
E,由能量转化与守恒
p
定律得
+2Q+E,
2mv=2mv
+2mv
a0
a
bm
-2Q.
故E=2mv-
2mv
-2mv
【答案】
B2L2v-vm
(1)
19.【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×
200V=48V
感应电流最大值
Em48
Im=R=40A=1.2A.
(2)感应电动势的瞬时值表达式:
e=Em·
sinωt=48sin200tV.
(3)i-ωt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×
2Wb
=0.02Wb
12
e=48sin30V°
=24V
由欧姆定律可得此时电流瞬时值为:
e
i=R=0.6A.
(5)线圈从图示位置转过
2的过程中,磁通量的变化为
ΔΦ=B·
S
线圈转过2所用的时间
t=2ω
此过程中交变电动势的平均值
E=n