学年人教版高中物理选修32综合能力测试B Word版含答案.docx

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学年人教版高中物理选修32综合能力测试BWord版含答案

2017-2018学年人教版

高中物理选修3-2综合能力测试（B）

本卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。

满分100分，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小题只有一个选项符合题目要求，第7～10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．电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。

下列说法错误的是（　　）

A．甲图中，这是录音机的录音电路原理图，当录音机录音时，由于话筒的声电转换，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场

B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花

C．丙图中，在真空冶炼中，可以利用高频电流产生的涡流冶炼出高质量的合金

D．丁图中，钳形电流表是利用电磁感应原理制成的，它的优点是不需要切断导线，就可以方便地测出通过导线中交变电流的大小

答案：

B

解析：

乙图中开关断开后，灯泡立即熄灭，B错误。

2．（沈阳市2014～2015学年高二上学期期末）如图所示，MN、PQ是间距为L的平行金属导轨，置于磁感应强度为B，方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，M、P间接有一阻值为R的电阻。

一根与导轨接触良好、有效阻值为

的金属导线ab垂直导轨放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右匀速运动，则（不计导轨电阻）（　　）

A．通过电阻R的电流方向为P→R→M

B．ab两点间的电压为BLv

C．a端电势比b端高

D．外力F做的功等于电阻R上发出的焦耳热

答案：

C

解析：

A.根据右手定则可知：

ab中产生的感应电流方向为b→a，则通过电阻R的电流方向为M→P→R，故A错误；B.金属导线ab相当于电源，ab两点间的电压是路端电压，即是R两端的电压。

根据闭合电路欧姆定律得知，ab两点间的电压为U＝

E＝

BLv。

故B错误。

C.金属导线ab相当于电源，a端相当于电源的正极，电势较高，故C正确。

D.ab棒向右做匀速直线运动，根据能量守恒得知：

外力F做的功等于电路中产生的焦耳热，大于电阻R上发出的焦耳热，故D错误。

3．如图甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直。

规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示。

若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列各图中正确的是（　　）

答案：

D

解析：

由B－t图象，0～1s内通过线框的磁通量向里且增大，由楞次定律知在线框中产生逆时针（即负方向）的恒定电流，1s～2s通过线框的磁通量向里减小，2s～3s通过线框的磁通量向外增大，由楞次定律1s～3s产生相同的感应电流，顺时针（正方向）大小恒定，同理3s～4s的感应电流为负方向恒定，故D对。

4．某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图所示的“Z”字形连接（两接线柱间只有一个元件）。

为了确定各元件种类，小华同学把计算机辅助实验系统中的电流传感器（相当于电流表）与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图a、b、c所示，则如下判断中错误的是（　　）

A．AB间是电容器　　　　　　B．BC间是电感线圈

C．CD间是电容器D．CD间是定值电阻

答案：

C

解析：

接入电容器后，充电电流逐渐减小；接入电感线圈后由于自感，电流逐渐增大；接入定值电阻后，电流保持一定值，故AB间为电容器，BC间为电感线圈，CD间为定值电阻，所以A、B、D均对，C错。

5．如图所示，电阻不计面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动，t＝0时刻线圈平面与磁场垂直，产生e＝220

sin100πtV的正弦交流电，理想变压器的原、副线圈匝数比为101，灯泡的电阻RL＝10Ω（不考虑电阻的变化），C为电容器，L为直流电阻不计的自感线圈，刚开始开关S断开，下列说法正确的是（　　）

A．线圈从t＝0时刻到转过180°的过程中通过矩形线圈的磁通量变化量为零

B．交流电压表的示数为22

V

C．灯泡的功率小于48.4W

D．闭合开关S后，电阻R上不产生焦耳热

答案：

C

解析：

解答本题的疑难在于要清楚地理解电感对交流电的阻碍作用，以及电容器“隔直通交”的性质。

线圈从t＝0时刻到转过180°的过程中通过矩形线圈的磁通量变化量为2BS，选项A错误；由e＝220

sin100πtV可知U1＝220V，根据

＝

可知U2＝22V，故选项B错误；因电感线圈与灯泡串联，故灯泡两端的电压小于22V，所以灯泡的功率小于48.4W，选项C正确；因电容器有隔直流通交流的性质，故闭合开关S后，电阻R上有电流，故有焦耳热产生，选项D错误。

6．（吉林省临江一中2013～2014学年高二下学期期中）如图所示，两种情况下变压器副线圈所接灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为n1n2＝31，则图（a）中L1的功率和图（b）中L1的功率分别为（　　）

A．P、PB．9P、

P

C.

P、9P　　D.

P、9P

答案：

B

解析：

图（a）中L2的功率为P，则L2上电压为U2＝

，原线圈中电压U1＝3U2＝3

，L1两端电压与U1相等，则L1所消耗功率PL1＝

＝

＝9P。

图（b）中L2、L3功率相同，变压器的输出功率为2P，原线圈电压U1′＝3U2＝3

，原线圈中电流I1′＝

，灯L1上消耗功率为PL1′＝I1′2R＝

R＝

P。

7．某输电线路横穿公路时，要在地下埋线通过，为了保护线路不至于被压坏，预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过，电线穿管的方案有两种，甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过，乙方案是只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过，如果输电导线输送的电流很强大，那么，以下说法正确的是（　　）

A．无论输送的电流是恒定电流还是交变电流，甲乙两方案都是可行的

B．若输送的电流是恒定电流，甲乙两方案都是可行的

C．若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的

D．若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的

答案：

BC

解析：

输电线周围存在磁场，交变电流产生变化的磁场，可在金属管中产生涡流，当输电线上电流很大时，强大的涡流有可能将金属管融化，造成事故。

所以甲方案是不可行的。

在乙方案中，两条导线中的电流方向相反，产生的磁场互相抵消，金属管中不会产生涡流，是可行的，此题类似于课本中提到的“双线并绕”。

8.如图所示，一电子以初速度v沿与金属板平行方向飞入MN极板间，突然发现电子向M板偏转，若不考虑磁场对电子运动方向的影响，则产生这一现象的时刻可能是（　　）

A．开关S闭合瞬间

B．开关S由闭合后断开瞬间

C．开关S是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动时

D．开关S是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动时

答案：

AD

解析：

若开关S闭合，由右手螺旋定则可知，左侧螺线管右端为N极；发现电子向M板偏转，说明M、N两板的电势φM>φN，即右侧螺线管中产生了流向M板的电流，由右手螺旋定则可知，右侧螺线管左端为N极，如图所示；由楞次定律可知，左侧螺线管中电流增大，选项A、D正确。

9．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，R1＝20Ω，R2＝30Ω，C为电容器，已知通过R1的正弦式电流如图乙所示，则（　　）

A．交变电流的频率为0.02Hz

B．原线圈输入电压的最大值为200V

C．电阻R2的电功率约为6.67W

D．通过R3的电流始终为零

答案：

BC

解析：

由乙图知，f＝50Hz，A错；

U2＝I1R1＝10

V，U1＝

U2＝100

V，

U1m＝200V，B正确；

P2＝

＝6.67W，C正确；

交变电流能通过电容器，D错。

10．（宁波市2013～2014学年高二八校联考）在光滑的水平地面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图所示的PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。

一个半径为a、质量为m、电阻为R的金属圆环垂直磁场方向，以速度v从如图位置向右运动，当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时，圆环的速度为v/2，则下列说法正确的是（　　）

A．此时圆环中的电流为顺时针方向

B．此时圆环的加速度为

C．此时圆环中的电功率为

D．此过程中通过圆环截面的电量为

答案：

ACD

解析：

根据楞次定律可判此时圆中电流为顺时针方向，A正确；此时环中感应电流为I＝

，此时加速度a＝

＝

，此时P＝I2R＝

，故B错误C正确；此过程中通过圆环截面的电荷量q＝

＝

，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．某班同学在探究感应电流产生的条件时，做了如下实验：

探究Ⅰ：

如图甲所示，先将水平导轨、导体棒ab放置在磁场中，并与电流表组成一闭合回路。

然后进行如下操作：

①ab与磁场保持相对静止；②让导轨与ab一起平行于磁感线运动；③让ab做切割磁感线运动。

探究Ⅱ：

如图乙所示，将螺线管与电流表组成闭合回路。

然后进行如下操作：

①把条形磁铁放在螺线管内不动；②把条形磁铁插入螺线管过程中；③把条形磁铁拔出螺线管过程中。

探究Ⅲ：

如图丙所示，螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成一个回路；A放在螺线管B内，B与电流表组成一个闭合回路。

然后进行如下操作：

①闭合和断开开关瞬间；②闭合开关，A中电流稳定后；③闭合开关，A中电流稳定后，再改变滑动变阻器的阻值。

可以观察到：

（请在

（1）

（2）（3）中填写探究中的序号）

（1）在探究Ⅰ中，________闭合回路会产生感应电流；

（2）在探究Ⅱ中，________闭合回路会产生感应电流；

（3）在探究Ⅲ中，________闭合回路会产生感应电流；

（4）从以上探究中可以得到的结论是：

当闭合回路中________时，闭合回路中就会产生感应电流。

答案：

（1）③　

（2）②③　（3）①③　（4）磁通量变化

12．如图所示，是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成。

（1）示意图中，a端就是电源________极。

（2）光控继电器的原理是：

当光照射光电管时，________________________。

答案：

（1）正。

（2）阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M。

13．交流电流表是一种能够测量交变电流有效值的仪表，使用时，只要将电流表串联进电路即可。

扩大交流电流表量程可以给它并联一个分流电阻。

还可以给它配接一只变压器，同样也能起到扩大电流表量程的作用。

如图所示，变压器a、b两个接线端子之间线圈的匝数n1，c、d两个接线端子之间线圈的匝数n2，并且已知n1>n2，若将电流表的“0～3A”量程扩大，应该将交流电流表的接线柱的“0”“3A”分别与变压器的接线端子________相连（选填“a、b”或“c、d”）；这时，电流表的量程为________A。

答案：

a、b　

解析：

当只有一组原、副线圈时，理想变压器电流与匝数间的关系是

＝

，即匝数与电流成反比。

已知变压器a、b两个接线端子之间线圈的匝数为n1，大于c、d两个接线端子之间线圈的匝数为n2，即n1>n2。

因此，该交流电流表的接线柱的“0”“3A”分别与变压器的接线端子a、b相连，这样，电流表的小示数才能反映原线圈中的大电流，起到扩展量程的作用。

此时，电流表的量程为I2＝

I1＝

A。

三、论述·计算题（共4小题，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）如图甲所示，在周期性变化的匀强磁场区域内有垂直于磁场的半径为r＝1m、电阻为R＝3.14Ω的金属圆形线框，当磁场按图乙所示规律变化时，线框中有感应电流产生。

（1）在图丙中画出感应电流随时间变化的i－t图象（以逆时针方向为正）；

（2）求出线框中感应电流的有效值。

答案：

（1）如图所示。

（2）

A

解析：

（1）见答案　

（2）设电流的有效值为I，则有

I2RT＝i

R·

＋i

R（

）

得I＝

A

15．（10分）在同一水平面中的光滑平行导轨P、Q相距l＝1m，导轨左端接有如图所示的电路。

其中水平放置的两平行板电容器两极板M、N间距d＝10mm，定值电阻R1＝R2＝12Ω，R3＝2Ω，金属棒ab的电阻r＝2Ω，其他电阻不计，磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量m＝1×10－14kg，电荷量q＝－1×10－14C的微粒恰好静止不动。

已知g＝10m/s2，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好，且运动速度保持恒定。

试求：

（1）匀强磁场的方向；

（2）ab两端的电压；

（3）金属棒ab运动的速度。

答案：

（1）竖直向下　

（2）0.4V　（3）1m/s

解析：

（1）微粒受到重力和电场力而静止，因重力竖直向下，则电场力竖直向上，故M板带正电。

ab棒向右切割磁感线产生感应电动势，ab棒等效于电源，其a端为电源的正极，等效电路如图所示：

由右手定则可判断，匀强磁场方向竖直向下。

（2）微粒受到重力和电场力而静止，

则有mg＝Eq，E＝

所以UMN＝

＝

V

＝0.1V

R3两端电压与电容器两端电压相等，由欧姆定律得通过R3的电流I＝

＝0.05A

ab棒两端的电压为

Uab＝UMN＋I

＝0.4V

（3）由法拉第电磁感应定律得感应电动势E＝Blv，

由闭合电路欧姆定律得：

E＝Uab＋Ir＝0.5V

联立可得v＝

＝1m/s

16．（10分）（延边二中2014～2015学年高二下学期期末）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m′g＝N

B0

·

代入数据可得

＝0.1T/s

17．（12分）如图甲所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m，电阻为R。

在金属线框的下方有一匀强磁场区域，MN和M′N′是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc边平行，磁场方向与线框平面垂直。

现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落，图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的v－t图象，图象中坐标轴上所标出的字母均为已知量。

求：

（1）金属线框的边长；

（2）磁场的磁感应强度；

（3）金属线框在整个下落过程中所产生的热量。

答案：

（1）v1（t2－t1）　

（2）

（3）2mgv1（t2－t1）＋

m（v

－v

）

解析：

由v－t图象知，t1～t2时间段是线框匀速进入过程，线框边长即为该段时间发生的位移：

L＝v1（t2－t1）

（2）匀速进入过程，合力为零，安培力等于重力。

mg＝BIL＝

B＝

＝

（3）设金属线框在进入磁场过程中金属线框产生的热量为Q1，重力对其做正功，安培力对其做负功，由动能定理得W重－W安＝0

Q1＝W安

Q1＝W重＝mgL

设金属线框在离开磁场过程中金属线框产生的热量为Q2，重力对其做正功，安培力对其做负功，由动能定理得

W重－W′安＝

mv

－

mv

Q2＝W′安

线框产生的总热量Q＝Q1＋Q2

解得：

Q＝2mgv1（t2－t1）＋

m（v

－v

）