走向高考高考物理人教版一轮复习习题选修32综合测试题.docx
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走向高考高考物理人教版一轮复习习题选修32综合测试题
选修3-2综合测试题
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
满分100分,考试时间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题只有一项符合题目要求,第7~10题有多项符合题目要求。
全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
)
1.如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。
若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列表述正确的是
( )
A.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B.穿过线圈a的磁通量变小
C.线圈a有扩张的趋势
D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大
答案:
D
解析:
当滑片P向下滑动时,接入电路的电阻变小,回路中的电流变大,穿过a线圈中向下的磁通量增加,根据楞次定律和安培定则可知,线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流,A、B错误;对楞次定律从阻碍磁通量的变化(增加)来看,a线圈有缩小的趋势,且a线圈有远离竖直螺线管b的趋势,故线圈a有缩小的趋势且对桌面向下的压力增大,所以C错误,D正确。
2.(2014·安徽理综)
英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场。
如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一带电荷量为+q的小球。
已知磁感应强度B随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是
( )
A.0 B.
r2qk
C.2πr2qkD.πr2qk
答案:
D
解析:
感生电场是涡旋场,电荷在运动过程中,电场力始终做功。
由U=
S可知电场强度E=
运动一周电场力做功W=qE2πr=πr2qk,D选项正确。
3.如图甲所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,电感L的电阻不计,电阻R的阻值大于灯泡D的阻值,在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后,在t=t1时刻断开S。
图乙中表示A、B两点间的电压UAB随时间t变化的图象中正确的是
( )
答案:
B
解析:
开关闭合时,线圈的自感阻碍作用可看做电阻,线圈的电阻逐渐减小,并联电路总电阻逐渐减小,电压UAB逐渐减小;开关闭合后再断开时,线圈中的感应电流与原电流方向相同,L、R、D形成回路,通过灯泡的电流与原来方向相反,并逐渐减小到0,故UAB反向,逐渐减小至0,所以本题选B。
4.(2015·淮南二模)如图,光滑斜面PMNQ的倾角为θ,斜面上放置一矩形导体线框abcd,其中ab边长为l1,bc边长为l2,线框质量为m、电阻为R,有界匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于斜面向上,ef为磁场的边界,且ef∥MN。
线框在恒力F作用下从静止开始运动,其ab边始终保持与底边MN平行,F沿斜面向上且与斜面平行。
已知线框刚进入磁场时做匀速运动,则下列判断不正确的是
( )
A.线框进入磁场前的加速度为
B.线框进入磁场时的速度为
C.线框进入磁场时有a→b→c→d方向的感应电流
D.线框进入磁场的过程中产生的热量为(F-mgsinθ)l1
答案:
D
解析:
线框进入磁场前,根据牛顿第二定律得:
线框的加速度a=
,故A正确;线框刚进入磁场时做匀速运动,由F安+mgsinθ=F,而F安=BIl1=
,解得v=
,故B正确。
线框进入磁场时,穿过线框的磁通量增加,根据楞决定律判断知线框中感应电流方向为a→b→c→d,C正确;由于线框刚进入磁场时做匀速运动,根据功能关系可知产生的热量Q=(F-mgsin)L2,故D错误。
5.如图,在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(d>L)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下。
导线框以某一初速度向右运动。
t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域。
下列v-t图象中,可能正确描述上述过程的是
( )
答案:
D
解析:
导线框开始进入磁场过程,通过导线框的磁通量增大,有感应电流,进而受到与运动方向相反的安培力作用,速度减小,感应电动势减小,感应电流减小,安培力减小,导线框的加速度减小,vt图线的斜率减小;导线框全部进入磁场后,磁通量不变,无感应电流,导线框做匀速直线运动;导线框从磁场中出来过程,有感应电流,又会受到安培力阻碍作用,速度减小,加速度减小。
选项A表示匀速运动,不符合题意;选项B表示先匀减速再匀速最后匀减速,也不符合题意,选项C表示加速度减小的减速运动,不符合题意,正确选项为D。
6.(2014·四川理综)如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图象,则
( )
A.用户用电器上交流电的频率是100Hz
B.发电机输出交流电的电压有效值是500V
C.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小
答案:
D
解析:
由v-t图象知,发电机的频率f=50Hz,选项A错误;其有效值为U=
=250
V,选项B错误;输电线的电流由输送功率和输送电压共同决定,选项B错误;当用户用电器的总电阻增大时,其电流将减小;输电线损失功率也减小,选项D正确,注意远距离输电中各物理量的制约关系。
7.(2015·焦作联考)如图所示,理想变压器原线圈的匝数n1=1100匝,副线圈的匝数n2=110匝,R0、R1、R2均为定值电阻,且R0=R1=R2,电流表、电压表均为理想电表。
原线圈接u=220
sin(314t)V的交流电源。
起初开关S处于断开状态。
下列说法中正确的是
( )
A.电压表示数为22V
B.当开关S闭合后,电压表示数变小
C.当开关S闭合后,电流表示数变大
D.当开关S闭合后,变压器的输出功率增大
答案:
BCD
解析:
变压器输入电压220V,由变压器变压公式,副线圈输出电压为22V,根据串联分压原理,电压表示数为11V,选项A错误;当开关S闭合后,输出功率增大,电压表示数变小,原线圈输入功率增大,电流表示数变大,选项B、C、D正确。
8.(2015·泰州期末)如图甲所示,螺线管内有一平行于轴线的磁场,规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向,螺线管与U型导线框cdef相连,导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导线框cdef在同一平面内,当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时,下列选项中正确的是
( )
A.在t1时刻,金属圆环L内的磁通量最大
B.在t2时刻,金属圆环L内的磁通量最大
C.在t1~t2时间内,金属圆环L内有逆时针方向的感应电流
D.在t1~t2时间内,金属圆环L有收缩的趋势
答案:
BD
解析:
由B-t图知,t1时刻磁通量的变化率为零,则感应电流为零,L上的磁通量为零;故A错误;在t2时刻,磁感应强度为零,但是磁通量的变化率最大,则感应电流最大,通过金属圆环的磁通量最大,B正确;在t1-t2时间内,磁通量的变化率不断变大,则线圈内的感应电流不断变大,根据楞次定律,在线圈中的电流方向f到c,根据右手螺旋定则,穿过圆环的磁通量向外增大,则根据楞次定律,在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流,故C错误,在t1-t2时间内,L内的磁场增加,由楞次定律可以确定L必须减小面积以到达阻碍磁通量的增加,故有收缩的趋势,故D正确。
9.(2015·湖北武汉)如图所示是测量通电螺线管内部磁感应强度的一种装置:
把一个很小的测量线圈放在待测处(测量线圈平面与螺线管轴线垂直),将线圈与可以测量电荷量的冲击电流计G串联,当将双刀双掷开关S由位置1拨到位置2时,测得通过测量线圈的电荷量为q。
已知测量线圈的匝数为N,截面积为S,测量线圈和G串联回路的总电阻为R。
下列判断正确的是
( )
A.在此过程中,穿过测量线圈的磁通量的变化量ΔΦ=qR
B.在此过程中,穿过测量线圈的磁通量的变化量ΔΦ=
C.待测处的磁感应强度的大小为B=
D.待测处的磁感应强度的大小为B=
答案:
BD
解析:
当将双刀双掷开关S由位置1拨到位置2时,螺线管里的电流反向流动,产生的感应电动势:
E=N
,感应电流:
I=
,又I=
,联立可得ΔΦ=
,将双刀双掷开关S由位置1拨到位置2时,螺线管里的电流反向流动,穿过小线圈的磁通量的变化量是:
ΔΦ=2BS,解得B=
。
10.(2016·湖南怀化模拟)巨磁电阻(GMR)电流传感器可用来准确检测大容量远距离直流输电线路中的强电流,其原理利用了巨磁电阻效应。
巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻R在一定磁场作用下随磁感应强度B的增加而急剧减小的特性。
如图所示检测电路,设输电线路电流为I(不是GMR中的电流),GMR为巨磁电阻,R1、R2为定值电阻,已知输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度B的大小与I成正比,下列有关说法正确的是
( )
A.如果I增大,电压表V1示数减小,电压表V2示数增大
B.如果I增大,电流表A示数减小,电压表V1示数增大
C.如果I减小,电压表V1示数增大,电压表V2示数增大
D.如果I减小,电流表A示数减小,电压表V2示数减小
答案:
AD
解析:
巨磁电阻的电阻值随着外电流的增加而减小,如果I增大,巨磁电阻的电阻值减小,根据闭合电路欧姆定律,电流I增加;路端电压U1=E-Ir减小,电阻R2的电压U2=IR2增加,即电压表V1示数减小,电压表V2示数增大,电流表A示数增加,故A正确,B错误;如果I减小,巨磁电阻的电阻值增加,根据闭合电路欧姆定律,电流I减小;路端电压U1=E-Ir增加,电阻R2的电压U2=IR2减小,即电压表V1示数增加,电压表V2示数减小,电流表A示数减小,故C错误,D正确。
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共3小题,共12分。
把答案直接填在横线上)
11.(4分)我国南方山区的小水库有丰富的水力资源,有一个水力交流发电机在正常工作时,电动势e=310sin50πt(V),由于洪涝,水库水位暴涨,为加快泄洪,水轮带动发电机的转速增加0.4倍,若其他条件不变,则电动势e′=________。
答案:
434sin70πt(V)
解析:
据Emax=NBSω,ω=2πn
当n增加0.4倍时,ω′=1.4ω
所以Emax′=1.4Emax=1.4×310V=434V
故e′=434sin70πt(V)
12.(4分)如图所示,自耦变压器输入端A、B接交流稳压电源,其电压有效值U1=100V,R0=40Ω,当滑动片处于线圈中点位置时,C、D两端电压的有效值U2为________V,通过电阻R0的电流有效值为________A。
答案:
200 5
解析:
当滑动片位于线圈中点位置时,则变压器电压关系有:
=
,所以U2=
=200V,通过R0的电流为I=
=
A=5A。
13.(4分)(2015·长春模拟)温度传感器广泛应用于家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。
如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图,已知电源的电动势E=9.0V,内阻不计;G为灵敏电流表,其内阻Rg保持不变;R为热敏电阻,其阻值随温度的变化关系如图乙所示,闭合开关S,当R的温度等于20℃时,电流表示数I1=2mA;当电流表的示数I2=3.6mA时,热敏电阻的温度是________。
答案:
120℃
解析:
由题中图乙知,温度为20℃时,R的阻值R1=4kΩ。
由欧姆定律知E=I1(R1+Rg),E=I2(R2+Rg),两式联立,解得R2=2kΩ,由图乙中查得此时温度为120℃。
三、论述计算题(共4小题,共48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)(2015·海南物理)如图,两平行金属导轨位于同一水平面上,相距L,左端与一电阻R相连;整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向竖直向下。
一质量为m的导体棒置于导轨上,在水平外力作用下沿导轨以速率v匀速向右滑动,滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。
已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g,导轨和导体棒的电阻均可忽略。
求:
(1)电阻R消耗的功率;
(2)水平外力的大小。
答案:
(1)
(2)μmg+
解析:
(1)导体棒运动时产生的电动势E=BLv
通过电路的电流I=
所以电阻R消耗的功率P=I2R=
(2)根据平衡条件可知,拉力的大小
F=μmg+BIL=μmg+
15.(12分)(2015·浙江理综)小明同学设计了一个“电磁天平”,如图1所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡。
线圈的水平边长L=0.1m,竖直边长H=0.3m,匝数为N1。
线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应强度B0=1.0T,方向垂直线圈平面向里。
线圈中通有可在0~2.0A范围内调节的电流I。
挂盘放上待测物体后,调节线圈中电流使天平平衡,测出电流即可测得物体的质量。
(重力加速度取g=10m/s2)
(1)为使电磁天平的量程达到0.5kg,线圈的匝数N1至少为多少?
(2)进一步探究电磁感应现象,另选N2=100匝、形状相同的线圈,总电阻R=10Ω。
不接外电流,两臂平衡。
如图2所示,保持B0不变,在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度B随时间均匀变大,磁场区域宽度d=0.1m。
当挂盘中放质量为0.01kg的物体时,天平平衡,求此时磁感应强度的变化率
。
答案:
(1)25匝
(2)0.1T/s
解析:
(1)线圈受到安培力F=N1B0IL
天平平衡mg=N1B0IL
代入数据得N1=25匝
(2)由电磁感应定律得E=N2
E=N2
Ld
由欧姆定律得I′=
线圈受到安培力F′=N2B0I′L
天平平衡mg′=N
B0
·
代入数据可得
=0.1T/s
16.(12分)某学校有一台应急备用发电机,内阻为R=1Ω,升压变压器的匝数比为14,降压变压器的匝数比为41,输电线的总电阻为r=4Ω,全校22个教室,每个教室用“220V 40W”的灯泡6盏,要求所有灯都正常发光,则
(1)输电线上损耗的电功率多大?
(2)发电机的输出功率多大?
(3)发电机的电动势多大?
答案:
(1)144W
(2)5424W (3)250V
解析:
(1)根据题意,画出从发电机到教室灯泡之间的输电过程,如图所示。
所有灯都正常工作的总功率为
P2′=22×6×40W=5280W
用电器都正常工作时的总电流
I2′=
=
A=24A
两个变压器之间输电线上的电流
Ir=I2=
=6A
故输电线上损耗的电功率
Pr=I
r=144W。
(2)升压变压器的输出功率
P1′=Pr+P2′=5424W
而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率
P出=P1=P1′=5424W。
(3)降压变压器上的输入电压
U2=4U2′=880V
输电线上的电压损失
Ur=Irr=24V
因此升压变压器的输出电压
U1′=Ur+U2=904V
升压变压器的输入电压
U1=
=226V
升压变压器的输入电流
I1=4Ir=24A
发电机的电动势E=U1+I1R=226V+24×1V=250V。
17.(14分)
(2015·江苏省徐州市一模)如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨,MN、PQ与水平面的夹角为θ,N、Q两点间接有阻值为R的电阻。
整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下。
将质量为m、阻值也为R的金属杆ab垂直放在导轨上,杆ab由静止释放,下滑距离x时达到最大速度。
重力加速度为g,导轨电阻不计,杆与导轨接触良好。
求:
(1)杆ab下滑的最大加速度;
(2)杆ab下滑的最大速度;
(3)上述过程中,杆上产生的热量。
答案:
(1)gsinθ 沿导轨平面向下
(2)
沿导轨平面向下 (3)
mgxsinθ-
解析:
(1)设ab杆下滑到某位置时速度为v,则此时杆产生的感应电动势E=BLv
回路中的感应电流I=
杆所受的安培力F=BIL
根据牛顿第二定律有:
mgsinθ-
=ma
当速度v=0时,杆的加速度最大,最大加速度a=gsinθ,方向沿导轨平面向下。
(2)由
(1)问知,当杆的加速度a=0时,速度最大,最大速度vm=
,方向沿导轨平面向下
(3)ab杆从静止开始到最大速度过程中,根据能量守恒定律有
mgxsinθ=Q总+
mv
又Q杆=
Q总
所以Q杆=
mgxsinθ-