高三物理第一轮总复习练兵测试题17.docx

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高三物理第一轮总复习练兵测试题17

第九章综合测试题

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，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）

1．（2009·浙江六校联考）将一超导线圈放在磁场中，现突然撤去磁场，则在超导线圈中产生感应电流．科学家发现，此电流可以持续存在，观察几年也未发现电流的变化．下列关于超导体的说法正确的是（　　）

A．由实验可知，超导体的电阻为零，电路中没有热损耗

B．条形磁铁的N极在不断接近超导线圈的过程中，线圈内感应电流方向一定不变

C．条形磁铁穿过超导线圈的过程中，线圈内感应电流方向一定变化

D．磁单极子穿过超导线圈的过程中，线圈内产生不断增强的电流

[答案]　ABD

[解析]　由于超导体中电流不损失，说明超导体没有热损耗，超导体的电阻为零，选项A正确．条形磁铁的N极在不断接近超导线圈的过程中，线圈中的磁通量不断增加，由楞次定律，线圈内感应电流方向一定不变，选项B正确．条形磁铁在接近超导体的过程中，产生的电动势方向不变，由于电路中没有热损耗，电流越来越强，在远离超导线圈的过程中，线圈内产生的感应电流方向与原来的电流方向相反，电流开始减弱，但方向不变，只有经过一段时间后，方向才有改变的可能，选项C不正确．磁单极子穿过超导线圈的过程中，线圈内产生的电动势方向不改变，由于电流不断增加，产生了不断增强的电流，选项D正确．

2．如图所示，一条形磁铁从静止开始下落穿过采用双线绕法绕成的闭合线圈，不计空气阻力，则条形磁铁穿过线圈时所做的运动是（　　）

A．减速运动

B．匀速运动

C．加速度为g的匀加速运动

D．加速度逐渐减小的加速运动

[答案]　C

[解析]　因为线圈采用双线绕法，无电磁感应现象，所以条形磁铁在下落过程中只受重力作用，做加速度为g的匀加速运动，C选项正确．

3．如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略．R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系数较大的线圈．开关S原来是断开的．从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是（　　）

A．I1开始较大而后逐渐变小

B．I1开始很小而后逐渐变大

C．I2开始很小而后逐渐变大

D．I2开始较大而后逐渐变小

[答案]　AC

[解析]　闭合开关S时，由于L是一个自感系数较大的线圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以开始很小，随着电流达到稳定，自感作用减小，I2开始逐渐变大，由于分流导致稳定电路的R1中电流减小．故选A、C.

4．如图所示，在O点正下方有一个有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（　　）

A．A、B两点在同一水平线

B．A点高于B点

C．A点低于B点

D．铜环将做等幅摆动

[答案]　B

[解析]　铜环由A点向B点运动，在进入磁场和离开磁场的过程中，由于穿过环面的磁通量变化，都要产生感应电流，即产生电能，这电能是由环的机械能转化来的，即环由A到B过程中机械能减少，所以B点比A点低，只有B选项正确．

5．（2009·福建联考二）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R1R2R3＝123，金属棒电阻不计．当S1、S2闭合，S3断开时，闭合回路中感应电流为I，当S2、S3闭合，S1断开时，闭合回路中感应电流为5I，当S1、S3闭合，S2断开时，以下说法中正确的是（　　）

A．闭合回路中感应电流为7I

B．闭合回路中感应电流为6I

C．上下两部分磁场的面积之比为325

D．无法确定上下两部分磁场的面积比值关系

[答案]　AC

[解析]　当S1、S2闭合，S3断开时，由法拉第电磁感应定律有I1＝

＝I；同理，当S2、S3闭合，S1断开时有I2＝

＝5I，当S1、S3闭合，S2断开时有I3＝

.又R1R2R3＝123，设R1、R2、R3的电阻分别为R、2R、3R，又根据磁场的分布知E3＝E1＋E2，联系以上各式解得I3＝7I.且有E1＝

＝

＝3IR，E2＝

＝

＝25IR，则上下两部分磁场的面积之比为325.

6．如图乙所示，abcd是放置在水平面上且由导体做成的框架，质量为m的导体棒PQ和ab、cd接触良好，回路的总电阻为R，整个装置放在垂直于框架平面的变化的磁场中，磁场的磁感应强度变化情况如图甲所示，PQ始终静止，关于PQ与框架之间摩擦力Fm在从零到t1时间内的变化情况，正确的是（　　）

A．F摩始终为零　　　　B．F摩一直减小

C．F摩一直增大D．F摩先减小后增大

[答案]　D

[解析]　由题意

不变，由法拉第电磁感应定律可知感应电动势、感应电流大小不变，但磁感应强度在变，因而F先小后大，由平衡条件可知F摩先小后大，D对．

7．（2009·宁波模拟）如图所示，水平光滑的平行金属导轨，左端接有电阻R，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置．今使棒以一定的初速度v0向右运动，当其通过位置a、b时，速率分别为va、vb，到位置c时棒刚好静止，设导轨与棒的电阻均不计，a到b与b到c的间距相等，则金属棒在由a到b和由b到c的两个过程中（　　）

A．回路中产生的内能不相等

B．棒运动的加速度相等

C．安培力做功相等

D．通过棒横截面积的电量相等

[答案]　AD

[解析]　棒由a到b再到c过程中，速度逐渐减小．根据E＝Blv，E减小，故I减小．再根据F＝BIl，安培力减小，根据F＝ma，加速度减小，B错误．由于ab、bc间距相等，故从a到b安培力做的功大于从b到c安培力做功，故A正确，C错误．再根据平均感应电动势

＝

＝

，

＝

＝

Δt得q＝

，故D正确．

8．（2010·陕西省西安市统考）如图所示，Q是单匝金属线圈，MN是一个螺线管，它的绕线方法没有画出，Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连，P是在MN的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈．若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场，发现在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态，则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是（　　）

[答案]　D

[解析]　在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态，说明此段时间内穿过线圈的磁通量变大，即穿过线圈的磁场的磁感应强度变大，则螺线管中电流变大，单匝金属线圈Q产生的感应电动势变大，所加磁场的磁感应强度的变化率变大，即B－t图线的斜率变大，选项D正确．

9．（2009·沈阳模拟）导体框架dabc构成的平面与水平面成θ角，质量为m的导体棒PQ与导体轨道ad、bc接触良好而且相互垂直．轨道ad、bc平行，间距为L.abQP回路的面积为S，总电阻为R且保持不变．匀强磁场方向垂直框架平面斜向上，其变化规律如图乙所示．从t＝0开始，导体棒PQ始终处于静止状态，图乙中θ为已知量，B0足够大，则（　　）

A．产生感应电流时，导体棒PQ中的电流方向为由P到Q

B．产生感应电流时，感应电流为恒定电流

C．产生感应电流时，导体棒PQ受到的安培力为恒力

D．PQ恰好不受摩擦力时，磁感应强度的大小为

[答案]　BD

[解析]　由右手定则可知电流的方向由Q到P，A不正确；I＝

，E＝

S，由此可知B正确；而安培力F＝BIL，由于B减小，故安培力减小，C不正确；当mgsinθ＝BIL，B＝

时摩擦力为零，D正确．

10．如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长L为1m、质量m为0.1kg的导体棒MN上升，导体棒的电阻R为1Ω，架在竖直放置的框架上，它们处于磁感应强度B为1T的匀强磁场中，磁场方向与框架平面垂直．当导体棒上升h＝3.8m时，获得稳定的速度，导体棒上产生的热量为2J，电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为7V、1A，电动机内阻r为1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，则以下判断正确的是（　　）

A．导体棒向上做匀减速运动

B．电动机的输出功率为49J

C．导体棒达到稳定时的速度为v＝2m/s

D．导体棒从静止至达到稳定速度所需要的时间为1s

[答案]　CD

[解析]　由于电动机的输出功率恒定，由P出＝Fv及F－mg－

＝ma可知导体棒的加速度逐渐减小，故选项A错误；电动机的输出功率为：

P出＝IU－I2r＝6W，选项B错误；电动机的输出功率就是电动机牵引棒的拉力的功率，P出＝Fv，当棒达稳定速度时F＝mg＋BI′L，感应电流I′＝

＝

，解得棒达到的稳定速度为v＝2m/s，选项C正确；由能量守恒定律得：

P出t＝mgh＋

mv2＋Q，解得t＝1s，选项D正确．

第Ⅱ卷（非选择题　共60分）

二、填空题（共3小题，每小题6分，共18分．把答案直接填在横线上）

11．（6分）一个面积S＝4×10－2m2，匝数n＝100匝的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向垂直平面，磁感应强度的大小随时间变化规律如图所示，在开始2秒内穿过线圈的磁通量的变化率等于________，在第3秒末感应电动势大小为________．

[答案]　0.08Wb/s　8V

[解析]　由图象可得，在开始2秒内

＝2T/s，则

＝

＝0.08Wb/s；在第3秒末E＝n

＝8V.

12．（6分）如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑圆形导体框架，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，Oa之间连一个电阻R，导体框架与导体电阻均不计，若要使OC能以角速度ω匀速转动，则外力做功的功率是________．

[答案]　

[解析]　由E＝BL×

ωL及P外＝P电＝

可解得：

P外＝

.

13．（6分）将长度为2m的导线弯折成等长的两段AB和BC，∠ABC＝120°，如图所示，现将它放置在磁感应强度B＝1T的匀强磁场中，并使之以v＝10m/s的速率在纸面内平动，那么A、C两端可能出现的电势差的大小|UAC|的最大值为________V，最小值为________V.

[答案]　10

　5

[解析]　连结AC，作BD⊥AC，如图所示，则

＝2×BC×sin60°＝

m，

＝0.5m.

|UAC|的最大值为B·

·v＝1×

×10V＝10

V

最小值为B·

·v＝1×0.5×10V＝5V.

三、论述计算题（共4小题，共42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）如图所示，PN与QM两平行金属导轨相距1m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6Ω，ab导体的电阻为2Ω，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1T.现ab以恒定速度v＝3m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等，求：

（1）R2的阻值．

（2）R1与R2消耗的电功率分别为多少？

（2）拉ab杆的水平向右的外力F为多大？

[答案]　

（1）3Ω　

（2）0.375W　0.75W　（3）0.75N

[解析]　

（1）内外功率相等，则内外电阻相等

＝2

解得R2＝3Ω

（2）E＝Blv＝1×1×3V＝3V

总电流I＝

＝

A＝0.75A

路端电压U＝IR外＝0.75×2V＝1.5V

P1＝

＝

W＝0.375W

P2＝

＝

W＝0.75W

（3）拉ab杆的水平向右的外力F＝F安＝BIl＝1×0.75×1＝0.75（N）

15．（10分）（2009·马鞍山模考）如图（甲）所示，一边长L＝2.5m、质量m＝0.5kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B＝0.8T的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合．在水平力F作用下由静止开始向左运动，经过5s线框被拉出磁场．测得金属线框中的电流随时间变化的图象如（乙）图所示，在金属线框被拉出的过程中．

（1）求通过线框导线截面的电荷量及线框的电阻；

（2）写出水平力F随时间t变化的表达式；

（3）已知在这5s内力F做功1.92J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？

[答案]　

（1）1.25C　4Ω　

（2）F＝（0.2t＋0.1）N　（3）1.67J

[解析]　

（1）根据q＝

t，由I－t图象得：

q＝1.25C

又根据

＝

＝

＝

得R＝4Ω.

（2）由电流图象可知，感应电流随时间变化的规律：

I＝0.1t

由感应电流I＝

，可得金属线框的速度随时间也是线性变化的，v＝

＝0.2t

线框做匀加速直线运动，加速度a＝0.2m/s2

线框在外力F和安培力FA作用下做匀加速直线运动，

F－FA＝ma

得力F＝（0.2t＋0.1）N.

（3）t＝5s时，线框从磁场中拉出时的速度v5＝at＝1m/s

线框中产生的焦耳热Q＝W－

mv

＝1.67J

16．（11分）（2010·山东省青岛市测试）如图甲所示，相距为L的两平行金属导轨MN、PQ固定在绝缘水平面上，处于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，导轨足够长且电阻不计．两根相同的金属棒c和d与导轨垂直放置，它们的质量均为m，电阻均为R，间距为s0，与导轨间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等．在t＝0时刻，对c棒施加一水平向右的力，使其从静止开始做匀加速直线运动．在t0时刻，d棒开始运动，此后保持水平力不变，由速度传感器测得两金属棒的v－t图象如图乙所示，从t1时刻开始两金属棒以相同的加速度做匀加速直线运动，此时两金属棒的间距为s，试求：

（1）在0至t1时间内通过金属棒c的电荷量；

（2）t0时刻回路的电功率和金属棒c的速度大小；

（3）t1时刻两金属棒的加速度大小．

[答案]　

（1）

（2）

　（3）

[解析]　

（1）在0至t1这段时间内I＝

又I＝

解得：

q＝

（2）设在t0时刻回路的瞬时感应电流为I，则对金属棒d由平衡条件得：

BIL＝μmg

t0时刻回路的电功率P＝I2·2R

解得：

P＝

由欧姆定律得：

I＝

解得vc＝

（3）设在t0时刻，水平外力为F0，金属棒c的加速度为a0，由牛顿第二定律得：

F0－μmg－BIL＝ma0

而a0＝

从t1时刻起，对两金属棒组成的系统，由牛顿第二定律有F0－2μmg＝2ma

解得：

a＝

＝

17．（11分）（2009·潍坊二调）如图甲所示，P、Q为水平面内平行放置的金属长直导轨，间距为d，处在大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中．一根质量为m、电阻为r的导体棒ef垂直于P、Q放在导轨上，导体棒ef与P、Q导轨之间的动摩擦因数为μ.质量为M的正方形金属框abcd，边长为L，每边电阻均为r，用细线悬挂在竖直平面内，ab边水平，线框的a、b两点通过细导线与导轨相连，金属框上半部分处在大小为B、方向垂直框面向里的匀强磁场中，金属框下半部分处在大小也为B、方向垂直框面向外的匀强磁场中，不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力．现用一电动机以恒定功率沿导轨水平牵引导体棒ef向左运动，从导体棒开始运动计时，悬挂金属框的细线拉力T随时间的变化如图乙所示．求：

（1）稳定后通过ab边的电流；

（2）稳定后导体棒ef运动的速度；

（3）电动机的牵引功率P.

[答案]　

（1）

（2）

　（3）

[解析]　

（1）取金属框为研究对象，从t0时刻开始拉力恒定，故电路中电流恒定．设ab边中电流为I1，cd边中电流为I2，由受力平衡得：

BI1L＋T＝Mg＋BI2L

T＝

I1I2＝（3r）r

解得I1＝

（2）设总电流为I，由闭合电路欧姆定律得：

I＝

R＝r＋

r

E＝Bdv

I1＋I2＝I

而I1I2＝（3r）r，I1＝

解得v＝

（3）由电动机的牵引功率恒定得

P＝F·v

对导体棒有：

F＝μmg＋BId

由以上各式联立解得：

P＝