人教版高中物理选修32模块综合测试.docx

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人教版高中物理选修32模块综合测试

模块测试题

一、选择题

1．下述关于是否产生感应电流的说法，正确的是（）

A．位于磁场中的闭合线圈，一定能产生感应电流

B．闭合线圈和磁场有相对运动，一定能产生感应电流

C．闭合线圈作切割磁感线运动，一定能产生感应电流

D．穿过闭合线圈的磁感应线条数发生变化，一定能产生感应电流

2．关于感应电动势，下列说法中正确的是（）

A．跟穿过闭合电路的磁通量大小有关

B．跟穿过闭合电路的磁通量的方向有关

C．跟穿过闭合电路的磁通量的变化快慢有关

D．跟电路的电阻大小有关

3．当一段直导体棒在匀强磁场中，匀速切割磁感线运动时（）

A．一定产生感应电流B．一定产生焦耳热

C．一定受到磁场力作用D．一定产生感应电动势

4．在图1中，线圈M和线圈P绕在同一铁芯上，则（）

A．当闭合开关S的一瞬时，线圈P里没有感应电流

B．当闭合开关S的一瞬时，线圈P里有感应电流

C．当断开开关S的一瞬时，线圈P里没有感应电流

D．当断开开关S的一瞬时，线圈P里有感应电流

5．如图2所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度。

两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到底面。

下面对于两管的描述中可能正确的是（）

A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的

B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的

C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的

D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的

6．如图3所示，光滑绝缘的水平面上有两个离得很近的导体环a、b。

将条形磁铁沿它们的正中竖直向下移动（不到达该平面），关于a、b环的移动情况，下列说法中正确的是（）

A．保持静止

B．相互靠近

C．相互远离

D．因磁体的N极在哪边未知，无法判断

7．在赤道上空，一根沿东西方向的水平导线自由落下，则导线上各点的电势正确的说法是（）

A．东端较高B．西端较高C．中点较高D．各点电势相同

8．某电容器两端所允许加的最大直流电压是250V。

它在正弦交流电路中使用时,交流电压不可以超过是（）

A．250VB．220VC．352VD．177V

9．如图4所示，匀强磁场的方向垂直纸面向外，而且有理想的边界，用力将长为b，宽为a的矩形线框匀速拉出匀强磁场，以下关于拉力做功的说法正确的是（）

A．拉线圈的速度越大，拉力做功越多

B．线圈边长a越大，拉力做功越多

C．线圈的电阻越大，拉力做功越多

D．磁感应强度增大，拉力做功越多

10．如图5所示，两根互相平行的光滑金属导轨MN，PQ电阻不计且处于匀强磁场中，ab、cd两根金属杆其电阻Rab＜Rcd。

当ab杆在外力F1作用下匀速向左滑动时,cd杆在外力F2作用下保持不动，设F1和F2的方向都与MN，PQ平行，那么F1和F2的大小和Uab和Ucd相比（）

A．F1＞F2，Uab＞UcdB．F1＝F2，Uab＝Ucd

C．F1＜F2，Uab＝UcdD．F1＝F2，Uab＜Ucd

11．如图6所示，探测线圈与可测量电荷量的冲击电流计G串联后可用来测定磁场的磁感应强度。

已知线圈的匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为r，若将线圈放在被测匀强磁场中，开始线圈平面与磁场垂直，现把线圈平面翻转180º，冲击电流计测出通过电流计的电量Q，由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为（）

A．

B．

C．

D．

12．如图7电路中，P、Q两灯相同，L是自感系数很大但电阻可不计的线圈，则（）

A．S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会才熄灭

B．S接通瞬间，P、Q同时达正常发光

C．S断开瞬间，通过P的电流从右向左

D．S断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相反

13．如图8所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的电阻等效为图中的电阻为R，开始时，电键S断开。

当S接通时，以下说法中正确的是（）

A．副线圈两端M、N的输出电压减小

B．副线圈输电线等效电阻R上的电压降增大

C．通过灯泡L1的电流减小

D．原线圈中的电流增大

14．将一磁铁缓慢或者迅速地从很远插到闭合线圈中的同一位置处，两次相同的物理量是（）

A．磁通量的变化量B．磁通量的变化率

C．感应电流的大小D．流过导体横截面的电荷量

15．如图9-a所示，直导线及其右侧的矩形金属框位于同一平面内。

当直导线中的电流发生如图9-b所示的变化时（规定导线中图示电流方向为正），在2s内矩形线框中感应电流与受磁场力情况，下列叙述正确的是（）

A．感应电流方向不变，线框所受合力方向不变

B．感应电流方向改变，线框所受合力方向不变

C．感应电流方向改变，线框所受合力方向改变

D．感应电流方向不变，线框所受合力方向改变

16．如图10所示，导体棒ab可无摩擦地在足够长的竖直导轨上滑动，且与两导轨接触良好。

整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向里，除电阻R外，其它电阻不计，在导体下落的过程中，下列说法正确的是（）

图10

A．ab下落的过程中，机械能守恒

B．ab达到稳定速度前，其减少的重力势能会全部转化为通过电阻生成的内能

C．ab达到稳定速度前，其减少的重力能全部转化为其增加的动能和通过电阻生成的内能

D．ab达到稳定速度后，其减少的重力势能全部转化为通过电阻生成的内能

17．如图11所示的电路中，S是闭合的，流过线圈L的电流为i1，流过灯泡的电流为i2，且i1＞i2，。

若t1时刻断开S，则下图中的4个图中哪一个能正确表示流过灯泡A的电流i2随时间t变化的关系？

（）

图12

18．在照明电路中，为了安全，一般在电能表后面电路上安装一个漏电保护器，如图12所示，当漏电保护器的ef两端没有电压时，脱扣开关K能始终保持接通，当ef两端有电压时，脱扣开关立即断开，下列说法中正确的是（）

A．当用户的电流超过一定值时，脱扣开关会自动断开，即有过流保护作用

B．当火线和零线间的电压太高时，脱扣开关会自动断开，即有过压保护作用

C．站在地面上的人触及b线时，脱扣开关会自动断开，起保护作用

D．当站在绝缘物上的人两手分别触到b线和d线，脱扣开关会自动断开，起保护作用

19．在日光灯电路中，关于启动器、镇流器、灯管的作用，下列说法正确的是（）

A．日光灯点燃后，镇流器、启动器不起作用

B．镇流器在点燃灯管的过程中，产生一个瞬时高压，点燃后起到降压限流的作用

C．日光灯点燃后，启动器不再起作用

D．日光灯点燃后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光

20．图14-a为斯密特触发器，当加在它的输入端A的对地电压逐渐上升到某个值（1.6V）时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平（0.25V），而当输入端A的对地电压下降到另一个值的时候（0.8V），Y会从低电平跳到高电平（3.4V）。

图14-b为一光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻。

关于斯密特触发器和光控电路的下列说法中正确的是（）

图14

A．斯密特触发器的作用是将模拟信号转换为数字信号

B．斯密特触发器的作用是将数字信号转换为模拟信号

C．调节R1和R2的阻值都不影响光线对二极管发光的控制

D．增大R1，可使二极管在光线更暗时才发光

二、填空题

21．第一个发现电流周围存在磁场的科学家是____________________，英国物理学家_____________发现了电磁感应定律，即E＝n

。

俄国物理学家_____________在他发现该定律后不久，于1883年提出了判定感应电流方向的定律。

22．如图15所示，平行金属导轨间距为d，一端跨接一阻值为R的电阻，匀强磁场磁感应强度为B，方向垂直轨道所在平面，一根长直金属棒与轨道成60°角放置，当金属以垂直棒的恒定速度v沿金属轨道滑行时，电阻R中的电流大小为________。

（不计轨道与棒的电阻）

23．理想变压器原线圈和两个副线圈的匝数分别为n1＝1760匝，n2＝288匝，n3＝

8000匝，电源电压为U1＝220V。

n2两端连接的灯泡消耗的实际功率为36W，测得原线圈中的电流为I1＝0.3A，则通过n3的负载R的电流I3＝_________。

24．如图17所示，有两个同心导体圆环,内环中通有顺时针方向的电流，外环中原来无电流。

当内环中电流逐渐增大时，外环中感应电流的方向________。

25．如图18所示，导体MN的电阻为R，其他电阻不计，当导体MN沿导轨向右加速运动时，切割方向垂直纸面向外的磁感线，电容器C被充电，可推断电容器上极板电势比下极板电势_____。

图18

26．某小水电站发电机输出的电功率为100kW，输出电压为250V。

现准备向远处输电，所用输电线的总电阻为8Ω，要求在输电线上损失的电功率不超过输电功率的5%，且用户端获得220V电压，则所选用的升压变压器原、副线圈的匝数比为________，降压变压器原、副线圈的匝数比为________。

三、解答题

27．交流发电机的原理如图19-a所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO'轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图19-b所示，已知线圈的电阻为R＝2.0Ω。

求：

（1）通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少？

（2）矩形线圈转动的周期是多少？

（3）线圈电阻上产生的电热功率是多少？

（4）保持线圈匀速转动，1min内外界对线圈做的功是多少？

图19

28．磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为3L的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为L的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场，如图所示，从ab边进入磁场算起，求：

（1）画出穿过线框的磁通量随时间变化的图线。

（2）判断线框中有无感应电流？

若有，方向怎样？

（3）求线框通过磁场区域的过程中，外力所做的功？

29．如图21-a所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l＝0.20m，电阻R＝1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感强度B＝0.50T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下。

现用外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图21-b所示，求杆的质量m和加速度a。

图21

30．如图22所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路。

线圈的半径为r1。

在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图所示。

图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0。

导线的电阻不计。

求0至t1时间内：

（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；

（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量。

图22

参考答案

一、选择题

1．D

解析：

在闭合电路中产生感应电流的条件是穿过闭合线圈的磁通量发生变化。

闭合线圈在磁场中可能有磁通量穿过而磁通量不变化，是不能产生感应电流的。

当闭合线圈和磁场相对运动，或闭合线圈作切割磁感线运动时，磁通量不一定发生变化。

例如闭合线圈在匀强磁场中做平动时，这时穿过线圈的磁通量没有发生变化，线圈中就不会产生感应电流。

2．C

3．D

提示：

当一段直导体棒在匀强磁场中，匀速切割磁感线运动时，一定能产生感应电动势。

但产生感应电流必须有一个闭合电路，所以不一定产生感应电流，也不一定产生焦耳热，也不一定受到磁场力。

4．BD

解析：

闭合或断开开关，线圈M中的电流发生变化，在铁芯中产生变化的磁场，使得穿过P线圈的磁通量发生变化，产生感应电流。

5．AD

解析：

穿过B管的小球比穿过A管的小球后落到底面，说明B管中的小球在下落过程受到了阻力的作用。

当小球在金属管中下落时，在管中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍小球的运动。

所以B管应该是金属材料，A管是绝缘材料。

6．C

解析：

磁铁向下运动，引起a、b两导体环中产生感应电流，感应电流又受到磁体磁场的安培力作用，然后发生运动。

假设磁铁的N极向下运动，根据楞次定律，从上向下看，两导体环中产生逆时针方向的电流，根据左手定则，两环中间部分受到的安培力方向如图所示，将Fa与Fb分解为水平方向的分力Fa∥与Fb∥和竖直方向的分力Fa⊥与Fb⊥。

a环向左，b环向右。

两环两侧受到的安培力的水平方向的分力正好相反，由于中间区域磁体的磁场比较强，因此两环中间部分受力比两侧受力大，这样两环将相互远离。

另外，两环中的电流也将产生磁场，从而两电流环也会有相互作用，仍以两环中间部分为研究对象进行分析，两环也将相互远离。

同样可以分析，磁体的S极向下时，两环也是相互远离。

7．A

解析：

地磁场在赤道处的方向是由南向北，与地面平行。

导线沿东西方向自由落下，切割磁感线，会产生感应电动势。

俯视图如右所示，图中导线的运动方向垂直纸面向里。

由右手定则可知，感应电动势的方向向右，电源内部电动势由负极指向正极，即东端电势较高。

8．D

解析：

电容器两端正弦交流电压的峰值不能超过250V，所以交流电压的有效值不能超过

≈177V，所以D选项正确。

9．ABD

解析：

设矩形线框的电阻为R，线框匀速拉出匀强磁场的速度v，产生的感应电动势E＝Bav，感应电流I＝

，线框所受的安培力F＝BaI＝

，拉力等于安培力，拉力做功W＝Fb＝

，所以ABD选项正确。

10．B

解析：

ab杆匀速滑动切割磁感线产生感应电动势，在abcd回路中相当于电源。

ab、cd中电流相等方向相反，所受安培力等大反向，F1和F2分别与各自所受安培力平衡，所以也是等大反向。

ab是电源，它两端的电压等于I·Rcd，因为导轨没有电阻不计，所以ab、cd两端的电压相等。

11．C

解析：

初始时，Φ1＝BS，把探测器翻转180º，则Φ2＝－BS

ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS

∵Q＝

·Δt＝n

·Δt＝2nBS

∴B＝

12．C

13．BCD

14．AD

解析：

磁铁的初末位置均相同，即穿过闭合线圈的初末磁通量相同，所以两次穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|相同。

由于磁铁运动的速度不同，时间不同，所以磁通量的变化率

不同，感应电动势不同，感应电流不同。

流过导体横截面的电荷量q＝

t＝

·Δt＝n

·

·Δt＝n

，磁通量的变化量和线圈电阻不变，所以流过导线横截面的电荷量不变。

15．D

解析：

根据电流变化图象可知，0～1s内导线中电流方向向上，大小均匀变小，由安培定则可知导线右侧磁场垂直纸面向里，磁场变弱。

根据楞次定律知金属框中的感应电流的磁场会阻碍穿过线框的磁通量减小，即感应电流的磁场在线框內的方向也为垂直纸面向里，金属框中电流方向为顺时针。

由左手定则判断金属框四边的受力，均指向线框外侧，上下两边的安培力平衡，左右两边的安培力合力向左。

第1s和第2s内直导线中的电流反向，电流均匀增加，同理可以判断金属框中的感应电流方向仍然为顺时针，但由于导线产生的磁场反向，所以线框所受合力方向改变。

D选项正确。

本题也可从图象上直接分析，电流随时间的变化率就是i-t图象的斜率，在2s内图象的斜率不变，所以电流的变化率是定值，电流所产生的磁场变化率也是定值，即线框中磁通量的变化率也是定值，所产生的感应电动势的大小和方向均不变，感应电流的大小和方向不变。

但由于导线产生的磁场在t＝1s后反向，所以线框所受合力方向改变。

16．CD

解析：

导体棒ab无摩擦地在竖直导轨上滑动，当下落速度较小时，回路中的电流较小，ab所受安培力小于重力，导体棒向下做加速运动。

在这个过程中，导体棒减小的重力势能转化为导体棒增加的动能和通过电阻生成增加的内能。

随着导体棒的速度越来越大，回路中的电流越来越大，ab所受安培力逐渐增大，当等于重力时，加速度为零，导体棒做匀速运动，这时导体棒减小的重力势能全部转化为通过电阻生成增加的内能。

17．D

解析：

S闭合时，流过灯泡的电流为i2；断开S后，电源对回路电流没有影响。

由于电流突然减小，线圈会产生与原来电流同向的自感电动势阻碍电流的减小，线圈与灯泡组成串联电路，电流方向顺时针，大小从i1开始逐渐变小，灯泡中的电流方向与原来电流i2方向相反。

18．C

解析：

观察ab和cd线圈的绕法，两线圈中的电流方向总是相反的，在铁芯中产生的磁场方向相反，铁芯中的合磁场为零，穿过次级线圈的磁通量为零，无论电流如何变化，ef两端都不会产生感应电动势。

AB选项不正确。

站在地面上的人触及b线时，ab、cd中的电流不再相等，铁芯中的交变磁场瞬间增大，ef产生感应电动势，脱扣开关立即断开，起到保护作用。

而如果站在绝缘物上的人两手分别触到b线和d线，两个线圈中还是会同时存在反向电流，穿过次级线圈的磁通量为零，不会产生感应电动势，脱扣开关不会断开。

19．BC

解析：

启动器的作用是自动开关，接通时预热灯丝，使灯管内产生热电子；断开时，使镇流器中产生瞬时高压，点燃日光灯。

点燃后，镇流器起降压限流作用。

20．AD

二、填空题

21．奥斯特；法拉第；楞次

22．I＝

解析：

题中切割磁感线的导体棒与磁场垂直，速度也与磁场垂直，速度与导体棒也垂直，所以直接用公式就可以了。

已知两金属导轨间距离为d，所以切割磁感线的金属棒的有效长度为

。

23．I3＝0.03A

解析：

由

＝

和

＝

，可求得U2＝36V，U3＝1000V；由U1I1＝U2I2＋U3I3和I2＝1A可得I3＝0.03A。

24．逆时针

解析：

由于磁感线是闭合曲线，内环内部向里的磁感线条数和内环外向外的所有磁感线条数相等，所以外环所围面积内的总磁通向里、增大，根据楞次定律，外环内部感应电流磁场的方向为向外，由安培定则，外环中感应电流方向为逆时针。

25．低

解析：

导体MN沿导轨向右加速运动时，该电路中电流由N经L流向M，且电流一直在增大。

线圈中的磁场一直在增加，线圈在建立磁场的过程，会有自感电动势出现，这个自感电动势只会阻碍本支路的电流增加，使本支路的电流增加慢些，而不会影响与它并联的电路（我们在自感通电的演示实验中，只看到自感电动势阻碍本支路电流的增加速度，而不会影响与它并联电路电阻中电流的大小与增加快慢的速度）。

所以在MN导线加速向右运动中，电感线圈的自感不会对电容电路的充电电流的大小与方向有影响。

因此，本题答案应该上极板电势比下极板电势低。

26．1∶16；190∶11

解析:

根据题给条件可以算出输电线上的功率损失ΔP＝5%×100×103W，由ΔP＝I2R导可以求出I＝25A，根据I＝

，求出升压变压器副线圈两端电压U2＝

＝4000V，根据

U3＝U2－IR导＝3800V，再根据电压关系即可求出。

三、解答题

27．

（1）2.0A；

（2）4.0×10-2s；（3）4W；（4）240J

28．解析：

线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：

进入磁场阶段、在磁场中运动阶段和离开磁场阶段。

如图所示，

（1）线框进入磁场阶段：

由于线框匀速运动，进入时线框的面积线性增加，S＝Lvt，所以Φ＝BS＝BLvt；进入的时间是t1=

，最后Φ＝BL2。

线框在磁场中运动阶段：

运动时间为t2＝

，穿过回路的磁通量恒定为Φ＝BL2。

线框离开磁场阶段：

由于线框匀速运动，离开时线框的面积线性减少，即ΔS＝Lvt，所以Φ＝BS＝B（L2－Lvt），离开的时间是t3＝

，最后Φ＝0。

整个过程的Φ-t图线如图所示。

（2）线框进入磁场阶段：

穿过线框的磁通量增加，线框中将产生感应电流，由右手定则可知，线框中感应电流方向为逆时针方向。

大小不变。

线框在磁场中运动阶段：

穿过线框的磁通量不变，线框中没有感应电流。

线框离开磁场阶段：

穿过线框的磁通量减少，线框中将产生感应电流，右手定则可知，线框中感应电流方向为顺时针方向。

大小不变。

（3）线框进入磁场阶段：

由于线框匀速运动，外力等于安培力，所以

W外1＝W安＝BIL·L＝B·

·L·L＝

线框磁场中运动阶段：

回路中没有感应电流，也不受外力作用，所以W外＝0。

线框离开磁场阶段：

与进入时一样W外2＝W安＝BIL·L＝B·

·L·L=

整个过程的外力功为：

W外＝W外1＋W外2＝

29．a＝10m/s2，m＝0.1kg。

解析：

导体杆在轨道上做匀加速直线运动，设经过t秒时的速度为v，则有v＝at　　①

杆切割磁感线，将产生感应电动势：

　　E＝Blv　　②

在杆、轨道和电阻的闭合回路中产生电流：

I＝

　　③

杆受到的安培力为：

F安＝BIl　　④

根据牛顿第二定律，有Ｆ－F安＝ma　　⑤

联立以上各式，得F＝ma＋

at　⑥

由图线上取两点（0，1），（30，4）代入⑥式、可解得：

a＝10m/s2，m＝0.1kg。

30．

（1）E＝

，I＝

，从b到a；

（2）q＝

；Q＝

解析：

（1）由于B减小，根据楞次定律，线圈中的感应电流方向为顺时针方向，因此电阻中电流由b到a。

从图象看，磁感应强度的变化率为

＝

，根据法拉第电磁感应定律得E＝

，

I＝

＝

。

（2）通过电阻R1上的电量q＝It1，q＝

两路中产生的总电热Q总＝3I2Rt1，电阻R1上产生的热量为Q＝

Q总，

代入数据得Q＝

。