高中物理 综合检测卷A 粤教版选修32.docx
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高中物理综合检测卷A粤教版选修32
2019-2020高中物理综合检测卷A粤教版选修3-2
一、单项选择题(本题共6小题,每小题4分,共24分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动.在转动过程中,线框中的最大磁通量为Φm,最大感应电动势为Em.下列说法中正确的是( )
A.当磁通量为零时,感应电动势为零
B.当磁通量减小时,感应电动势在减小
C.当磁通量等于0.5Φm时,感应电动势等于0.5Em
D.角速度ω等于
答案 D
解析 根据正弦式交变电流的产生及其变化规律(设从中性面开始),e=Emsinωt=BSωsinωt=Φmωsinωt可知D是正确的.
2.如图1所示,线圈L的电感很大,电源内阻不可忽略,A、B是完全相同的两只灯泡,当开关S闭合时,下列判断正确的是( )
图1
A.A灯比B灯先亮,然后A灯熄灭
B.B灯比A灯先亮,然后B灯逐渐变暗
C.A灯与B灯一起亮,而后A灯熄灭
D.A灯与B灯一起亮,而后B灯熄灭
答案 B
3.如图2所示是一交变电流的i-t图象,则该交变电流的有效值为( )
图2
A.4AB.2A
C.AD.A
答案 D
解析 设该交变电流的有效值为I,由有效值的定义得()2Rt1+IRt2=I2RT,而T=t1+t2,代入数据解得I=A,故D正确.
4.如图3所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,金属圆环直径与磁场宽度相同.若圆环以一定的初速度沿垂直于磁场边界的水平虚线,从位置1到位置2匀速通过磁场,则在必要的时间段内施加必要的水平拉力保证其匀速前进,以下说法正确的是( )
图3
A.金属圆环内感应电流方向先顺时针再逆时针
B.金属圆环内感应电流经历两次先增大后减小
C.水平拉力的方向先向右后向左
D.金属圆环受到的安培力的方向先向左后向右
答案 B
5.如图4甲所示,圆形线圈垂直放在匀强磁场里,第1s内磁场方向指向纸里.若磁感应强度大小随时间变化的关系如图乙,那么,下面关于线圈中感应电流的说法正确的是( )
图4
A.在第1s内感应电流增大,电流的方向为逆时针
B.在第2s内感应电流大小不变,电流的方向为顺时针
C.在第3s内感应电流减小,电流的方向为顺时针
D.在第4s内感应电流大小不变,电流的方向为顺时针
答案 B
6.如图5所示,10匝矩形线框在磁感应强度B=T的匀强磁场中,绕垂直磁场的轴OO′以角速度ω=100rad/s匀速转动,线框电阻不计,面积为S=0.3m2,线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连,副线圈接有两只灯泡L1(规格为“0.3W,30Ω”)和L2,开关闭合时两灯泡正常发光,且原线圈中电流表示数为0.04A,则下列判断不正确的是( )
图5
A.若从图示线框位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为30cos(100t)V
B.理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1
C.灯泡L2的额定功率为0.9W
D.若开关S断开,电流表的示数将增大
答案 D
解析 变压器的输入电压的最大值为Um=nBSω=10××0.3×100V=30V;从垂直中性面位置开始计时,故线框中感应电动势的瞬时值为u=Umcosωt=30cos(100t)V,故A正确.变压器输入电压的有效值为U1==30V.开关闭合时两灯泡均正常发光,所以U2==V=3V,所以===,故B正确.原线圈的输入功率为P1=U1I1=30×0.04W=1.2W.由于原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,所以PL2=P1-PL1=1.2W-0.3W=0.9W,故C正确.若开关S断开,输出电压不变,输出端电阻增大,输出电流减小,故输入电流也减小,电流表的示数减小,D错误.
二、多项选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分.每小题至少有两个选项正确,选对得5分,漏选得3分,错选得0分)
7.某发电站用11kV的交变电压输电,输送功率一定,输电线的总电阻为R,现若用变压器将电压升高到330kV送电,下列选项正确的是( )
A.因I=,所以输电线上的电流增为原来的30倍
B.因I=,所以输电线上的电流减为原来的
C.因P=,所以输电线上损失的功率增为原来的900倍
D.若要使输电线上损失的功率不变,可将输电线的半径减为原来的
答案 BD
解析 输送功率P=UI一定,输送电压升高后,输电线上的电流变为原来的=,A错误,B正确;P损=I2R,损失功率变为原来的()2=,C错误;输电线的半径变为原来的,根据公式R=ρ,输电线的电阻变为原来的900倍,P损=I2R,输电线上损失的功率保持不变,D正确.
8.如图6甲所示是某燃气炉点火装置的原理图.转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,
为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体.以下判断正确的是( )
图6
A.电压表的示数等于5V
B.电压表的示数等于V
C.实现点火的条件是>1000
D.实现点火的条件是<1000
答案 BC
解析 由U-t图象知,交流电压的最大值Um=5V,所以电压表的示数U==V,故选项A错误,B正确;根据=得=,变压器副线圈电压的最大值U2m=5000V时,有效值U2==V,所以点火的条件是>=1000,故选项C正确,D错误.
9.如图7所示,光滑平行金属导轨固定在水平面上,左端由导线相连,导体棒垂直静置于导轨上构成回路.在外力F作用下,回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动.在匀速运动过程中外力F做功WF,磁场力对导体棒做功W1,磁铁克服磁场力做功W2,重力对磁铁做功WG,回路中产生的焦耳热为Q,导体棒获得的动能为Ek.则( )
图7
A.W1=QB.W2-W1=Q
C.W1=EkD.WF+WG=Ek+Q
答案 BCD
解析 以导体棒为研究对象:
由动能定理知W1=Ek.①
C正确;以磁铁为研究对象:
由动能定理知WF-W2+WG=0.②
由功能关系和能量守恒知克服磁场力做的功W2等于回路电能,电能一部分转化为焦耳热,另一部分转化为导体棒的动能,即W2=Q+Ek③
由①②③得W2-W1=Q,WF+WG=Q+Ek,B、D正确.
10.法拉第圆盘发电机的示意图如图8所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中.圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是( )
图8
A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定
B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动
C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化
D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
答案 AB
解析 将圆盘看成无数幅条组成,它们都在切割磁感线从而产生感应电动势和感应电流,则当圆盘顺时针(俯视)转动时,根据右手定则可知圆盘上感应电流从边缘流向中心,流过电阻的电流方向为从a到b,B对;由法拉第电磁感应定律得感应电动势E=BL=BL2ω,I=,ω恒定时,I大小恒定,ω大小变化时,I大小变化,方向不变,故A对,C错;由P=I2R=知,当ω变为原来的2倍时,P变为原来的4倍,D错.
三、实验题(本题共1小题,共8分)
11.(8分)在研究电磁感应现象的实验中.
(1)为了能明显地观察到实验现象,请在如图9所示的实验器材中选择必要的器材,在图中用实线连接成相应的实物电路图.
图9
(2)将原线圈插入副线圈中,闭合开关,副线圈中的感应电流方向与原线圈中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”).
(3)将原线圈拔出时,副线圈中的感应电流与原线圈中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”).
答案
(1)见解析图
(2)相反 (3)相同
解析
(1)实物电路图如图所示.
(2)因闭合开关时,穿过副线圈的磁通量增大,由楞次定律知,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,故电流绕行方向相反.
(3)将原线圈拔出时,穿过副线圈的磁通量减小,由楞次定律知,感应电流的磁场与原磁场方向相同,故电流绕行方向相同.
四、计算题(本题共4小题,共48分.解答应写出必要的文字说明,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.)
12.(10分)如图10所示,质量m1=0.1kg,电阻R1=0.3Ω,长度l=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上.框架固定在绝缘水平面上,相距0.4m的MM′、NN′相互平行,电阻不计且足够长.电阻R2=0.1Ω的MN垂直于MM′.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1.0T.现垂直于ab施加F=2N的水平恒力,使棒ab从静止开始无摩擦地运动,棒始终与MM′、NN′保持良好接触.
图10
(1)求棒ab能达到的最大速度;
(2)若棒ab从静止到刚好达到最大速度的过程中,导体棒ab上产生的热量QR1=1.2J,求该过程中棒ab的位移大小.
答案
(1)5m/s
(2)1.425m
解析
(1)ab棒做加速度逐渐变小的加速运动,当a=0时,设最大速度为vm
F=BIl
I=
E=Blvm
得vm==5m/s
(2)棒ab从静止到刚好达到vm的过程中,设闭合电路产生的总热量为Q总,=
对棒ab由功能关系
Fs=Q总+mv
得s=1.425m.
13.(12分)如图11所示,某小型水电站发电机的输出功率为10kW,输出电压为400V,向距离较远的用户供电,为了减少电能损失,使用2kV高压输电,最后用户得到220V、9.5kW的电力,求:
图11
(1)升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2;
(2)输电线路导线的总电阻R;
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4.
答案
(1)1∶5
(2)20Ω (3)95∶11
解析
(1)==.
(2)ΔP=0.5kW=IR
又P1=P2=U2I2
所以I2=5A,R=20Ω.
(3)U3=U2-I2R
=
解得=.
14.(12分)如图12所示是一个交流发电机的示意图,线圈abcd处于匀强磁场中,已知ab、bc边长都为l=20cm,匀强磁场的磁感应强度B=T,线圈的匝数N=10,线圈的总电阻r=5Ω,外电路负载电阻R=15Ω,线圈以ω=100rad/s的角速度匀速转动,电表是理想电表.求:
图12
(1)两个电表的示数;
(2)从图示位置开始转过45°过程中通过R的电荷量;
(3)线圈匀速转动一周外力所做的功.
答案
(1)电压表示数为30V,电流表示数为2A
(2)0.02C (3)5J
解析
(1)设正弦交流电源的电压峰值为Em,有效值为E有
Em=NBSω=NBl2ω=40V
E有==40V
由闭合电路欧姆定律得电流表示数
I==2A
电压表示数为U=IR=30V.
(2)设线圈在这一过程所用时间为Δt,流过R的电荷量为q
q=Δt
=
=N
ΔΦ=Φ2-Φ1=BSsin45°-0=Bl2sin45°
由以上各式求得
q=N=N=0.02C
(3)转动一周所用时间为T==s
外力所做的功等于闭合电路一个周期内产生的热量
即W=Q=T.
解得W≈5J.
15.(14分)如图13所示,两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角.完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒的质量均为0.02kg,电阻均为R=0.1Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=0.2T,棒ab在平行于导轨向上的力F作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒cd恰好能保持静止.取g=10m/s2,问:
图13
(1)通过cd棒的电流I是多少,方向如何?
(2)棒ab受到的力F多大?
(3)棒cd每产生Q=0.1J的热量,力F做的功W是多少?
答案
(1)1A,方向由d到c
(2)0.2N (3)0.4J
解析
(1)棒cd受到的安培力Fcd=IlB
棒cd在共点力作用下平衡,
则Fcd=mgsin30°
联立并代入数据解得I=1A,方向由d到c.
(2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等Fab=Fcd
对棒ab由共点力平衡有F=mgsin30°+IlB
代入数据解得F=0.2N
(3)设在时间t内棒cd产生Q=0.1J热量,
由焦耳定律可知Q=I2Rt
设ab棒匀速运动的速度大小为v,
则产生的感应电动势E=Blv
由闭合电路欧姆定律知I=
由运动学公式知,在时间t内,棒ab沿导轨的位移
s=vt
力F做的功W=Fs
综合上述各式,代入数据解得W=0.4J.
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