高二下学期电磁感应模块综合测评带答案.docx
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高二下学期电磁感应模块综合测评带答案
高二下学期电磁感应模块综合测评
时间:
90分钟 分值:
100分
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
第Ⅰ卷(选择题,共40分)
一、选择题(本题共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正确,有的小题有多个选项正确.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.在沿水平方向的匀强磁场中,有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动.开始时线圈静止,线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直,所成的锐角为α.在磁场开始增强后的一个极短时间内,线圈平面( )
A.维持不动
B.将向使α减小的方向转动
C.将向使α增大的方向转动
D.将转动,因不知磁场方向,不能确定α会增大还是会减小
解析:
根据楞次定律可知A、C、D错,B正确.
答案:
B
2.(2010·全国卷Ⅱ)如下图,空间某区域中有一匀强磁场,磁感应强度方向水平,且垂直于纸面向里,磁场上边界b和下边界d水平.在竖直面内有一矩形金属线圈,线圈上下边的距离很短,下边水平.线圈从水平面a开始下落.已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离.若线圈下边刚通过水平面b、c(位于磁场中)和d时,线圈所受到的磁场力的大小分别为Fb、Fc和Fd,则( )
A.Fd>Fc>Fb B.Fc C.Fc>Fb>FdD.Fc 解析: 从a到b线圈做自由落体运动,线圈全部进入磁场后,穿过线圈的磁通量不变,线圈中无感应电流,因而也不受磁场力,即Fc=0,从b到d线圈继续加速,vd>vb,当线圈在进入和离开磁场时,穿过线圈的磁通量变化,线圈中产生感应电流,受磁场力作用,其大小为: F=BIl=B· ·l= ,因vd>vb,所以Fd>Fb>Fc,选项D正确. 答案: D 3.一磁棒自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动,并穿过线圈向远处而去,如图所示,则下图中能正确反映线圈中I与时间t关系的是(线圈中电流以图示箭头为正方向)( ) 解析: 由楞次定律可判断B正确. 答案: B 4.如图,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻,开关S是闭合的, 和 为理想电压表,读数分别为U1和U2; 、 和 为理想电流表,读数分别为I1、I2和I3.现断开S,U1数值不变,下列推断中正确的是( ) A.U2变小、I3变小B.U2不变、I3变大 C.I1变小、I2变小D.I1变大、I2变大 解析: 断开S,负载电阻变大.因为U1不变,匝数比确定,所以U2不变.由I2= 可知I2变小,又根据P2=P1=U2I2=U1I1,可以得出I1变小,根据闭合电路欧姆定律,R1上分配电压减小并联支路分配电压变大,R3电阻值一定,则有I3变大,故A、D错,B、C正确. 答案: BC 5.某交变电压为u=6 sin314tV,则( ) A.用此交变电流作打点计时器的电源时,打点周期为0.02s B.把额定电压为6V的小灯泡接在此电源上,小灯泡正常发光 C.把额定电压为6V的小灯泡接在此电源上,小灯泡将被烧毁 D.耐压6V的电容器不能直接用在此电源上 解析: 据分析可知此交变电流的周期为T=0.02s,小灯泡的额定电压指的是交流电压的有效值,而电容器的耐压值指的是交流电压的最大值. 答案: ABD 6.(2010·全国卷Ⅱ)下图中为一理想变压器,其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连;P为滑动头.现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始,沿副线圈匀速上滑,直至白炽灯泡L两端的电压等于其额定电压为止.用I1表示流过原线圈的电流,I2表示流过灯泡的电流,U2表示灯泡两端的电压,N2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值;电功率指平均值).下列4个图中,能够正确反映相应物理量的变化趋势的是( ) 解析: 当滑动头P匀速上滑时,副线圈匝数均匀增大,由 = 知,U2= U1,U2随时间均匀增大,C项正确;由于灯泡的电阻随温度的升高而增大,所以当电压均匀增加时,由欧姆定律I= 知灯泡中电流并非均匀增加,而是增加的越来越慢,其I2-t图线的斜率逐渐减小,B项正确;灯泡消耗的功率N2=U2I2,N2随时间并不是均匀增加的,D项错误;变压器的输入功率与输出功率相等,当灯泡功率增大时,输入功率也在增大,原线圈中电流增大,A项错误. 答案: BC 7.如图所示,甲的线圈为50匝,它的两端点a,b与内阻很大的电压表相连,线圈中磁通量变化的规律如图乙所示.则a,b两点的电势高低与电压表的读数为( ) A.Ua>Ub,20VB.Ua>Ub,10V C.Ua 解析: 从题图乙中可得穿过线圈的磁通量随时间在不断增加,根据楞次定律,通过安培定则,可得感应电流的方向为从b→a,则感应电流电动势的方向从b→a,即Ua>Ub,根据法拉第电磁感应定律得: E=n =50× V=10V. 答案: B 8.(2011·福建高考)如图所示,足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN与PQ平行且间距为L,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计.金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,ab棒接入电路的电阻为R,当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时,棒的速度大小为v,则金属棒ab在这一过程中( ) A.运动的平均速度大小为 v B.下滑的位移大小为 C.产生的焦耳热为qBLv D.受到的最大安培力大小为 sinθ 解析: 由于q= t, = , = ,解得x= ,B对;对于导体棒,根据牛顿第二定律有mgsinθ-F安=ma,而F安与速度v有关,故a不是常数,因此有 ≠ = ,A错;Fm=BIL=BL = ,D错;由于电流做功而发热Q=W=qE,但由于E从0到E=BLv变化而不恒定,因此有Q 答案: B 9.照明电路中,为了安全,一般在电能表后面电路上安接一漏电保护器,如下图所示,当漏电保护器的e,f两端未接有电压时,脱扣开关K能始终保持接通,当e,f两端有一电压时,脱扣开关K立即断开,下列说法错误的是( ) A.站在地面上的人触及b线时(单线接触电),脱扣开关会自动断开,即有触电保护作用 B.当用户家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 C.当相线和零线间电压太高时,脱扣开关会自动断开,即有过压保护作用 D.当站在绝缘物上的带电工作的人两手分别触到b线和d线时(双线触电)脱扣开关会自动断开,即有触电保护作用 解析: 站在地面上的人触及b线时,使得相线中电流有一部分通过人体导入地下,由于零线和相线中电流不再相等,使得变压器铁芯中的磁通量发生变化,则线圈中产生感应电流,脱扣开关控制器使脱扣开关断开而切断电源,A对;用户家的电流超过一定值时或者相线和零线间电压太高时,相线和零线中电流一去一回,使变压器铁芯中的磁通量相互抵消,不会在下面的线圈中产生感应电动势,e、f两端没有电压,脱扣开关不会断开,B、C错;当站在绝缘物上的带电工作的人两手分别触到b线和d线时,就跟多接一个电灯一样,脱扣开关不会自动断开,不会起到触电保护作用,D错. 答案: BCD 10.(2011·江苏高考)如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计.匀强磁场与导轨平面垂直.阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好.t=0时,将开关S由1掷到2.q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度.下列图象正确的是( ) 解析: 电容器放电过程中,有电流通过导体棒,导体棒受安培力作用而向右做加速运动,又E=BLv,产生的电动势方向与电流方向相反,导体棒运动的加速度逐渐减小,当电容器两端电压U=E时,导体棒匀速运动,C错,D对.放电停止,电容器上电荷量不变,A错;在上述过程中,电流应是由Imax= 逐渐减小到0,B错. 答案: D 第Ⅱ卷(非选择题,共60分) 二、填空题(每小题8分,共16分) 11.如图所示为上海某校操场上,两同学相距L为10m左右,在东偏北,西偏南11°的沿垂直于地磁场方向的两个位置上,面对面将一并联铜芯双绞线,像甩跳绳一样摇动,并将线的两端分别接在灵敏电流计上,双绞线并联后的电阻R约为2Ω,绳摇动的频率配合节拍器的节奏,保持频率在2Hz左右.如果同学摇动绳子的最大圆半径h约为1m,电流计读数的最大值I约为3mA. (1)试估算地磁场的磁感应强度的数量级为________;数学表达式B=________.(由R,I,L,f,h等已知量表示.) (2)将两人站立的位置,改为与刚才方向垂直的两点上,那么电流计读数约为________. 解析: 摇动绳子的过程中,绳切割地磁场,当摆动速度与地磁场垂直时,感应电动势最大,电流最大.由E=BLv,v=ωh,ω=2πf,E=IR,得B= . 答案: (1)5×10-5T (2)0 12.如图所示的光控电路用发光二极管LED模仿路灯,RG为光敏电阻,当有较强的光照在RG上,二极管________.如果要想在天更暗时路灯才会亮,应将R1的阻值调________. 答案: 熄灭 大 三、计算题(共4小题,13题10分,14题10分,15题12分,16题12分,共44分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,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) 13.如图所示,图甲为热敏电阻的R-t图象,图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路,继电器线圈的电阻为150Ω.当线圈中的电流大于或等于20mA时,继电器的衔铁被吸合.为继电器线圈供电的电池的电动势E=6V,内阻可以不计.图中的“电源”是恒温箱加热器的电源. (1)应该把恒温箱内的加热器接在A、B端还是C、D端? (2)如果要使恒温箱内的温度保持100℃,可变电阻R′的值应调节为多少? 解析: (1)应将加热器接在A、B端。 (2)由甲图查出热敏电阻在100℃时,电阻值为50Ω,依据欧姆定律可计算出可变电阻R′的阻值应调节为100Ω. 14.如图所示,匝数N=100匝、截面积S=0.2m2、电阻r=0.5Ω的圆形线圈MN处于垂直纸面向里的匀强磁场内,磁感应强度随时间按B=0.6+0.02tT的规律变化.处于磁场外的电阻R1=3.5Ω,R2=6Ω,电容C=30μF,开关S开始时未闭合.求: (1)闭合S后,线圈两端M、N两点间的电压UMN和电阻R2消耗的电功率; (2)闭合S一段时间后又打开S,则S断开后通过R2的电荷量为多少? 解析: (1)线圈中的感应电动势 E=N =N S=100×0.02×0.2V=0.4V 通过电源的电流 I= = A=0.04A 线圈两端M、N两点间的电压 UMN=E-Ir=0.4V-0.04×0.5V =0.38V 电阻R2消耗的电功率 P2=I2R2=0.04×0.04×6W=9.6×10-3W. (2)闭合S一段时间后,电路稳定,电容器C相当于开路,其两端电压UC等于R2两端的电压,即 UC=IR2=0.04×6V=0.24V 电容器充电后所带电荷量为 Q=CUC=30×10-6×0.24C =7.2×10-6C 当S再断开后,电容器通过电阻R2放电,通过R2的电荷量为7.2×10-6C. 答案: (1)UMN=0.38V P2=9.6×10-3W (2)Q=7.2×10-6C 15.(2011·海南高考)如图所示,ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨,MN和M′N′是两根用细线连接的金属杆,其质量分别为m和2m.竖直向上的外力F作用在杆MN上,使两杆水平静止,并刚好与导轨接触;两杆的总电阻为R,导轨间距为l.整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨所在平面垂直.导轨电阻可忽略,重力加速度为g.在t=0时刻将细线烧断,保持F不变,金属杆和导轨始终接触良好.求: (1)细线烧断后,任意时刻两杆运动的速度之比; (2)两杆分别达到的最大速度. 解析: 设某时刻MN和M′N′速度分别为v1、v2. (1)MN和M′N′动量守恒: mv1-2mv2=0可求得 =2 ① (2)当MN和M′N′的加速度为零时,速度最大 对M′N′受力平衡: BIl=2mg ② I= ③ E=Blv1+Blv2 ④ 由①②③④得: v1= ,v2= 16.如图所示为交流发电机示意图,匝数为n=100匝的矩形线圈,边长分别为10cm和20cm,内阻为5Ω.在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50 rad/s的角速度匀速转动,线圈和外部20Ω的电阻R相接.求: (1)S断开时,电压表示数; (2)开关S合上时,电压表和电流表示数; (3)为使R正常工作,R的额定电压是多少? (4)通过电阻R的电流最大值是多少? 电阻R上所消耗的电功率是多少? 解析: (1)感应电动势最大值 Em=nBSω=100×0.5×0.1×0.2×50 V=50 V S断开时,电压表示数为电源电动势的有效值 E= =50V. (2)开关S合上时,由全电路欧姆定律 I= = A=2.0A U=IR=2×20V=40V 即电流表示数为2A,电压表示数为40V. (3)额定电压即为电压有效值,故R的额定电压为40V. (4)通过R中电流的最大值 Im= I=2 A 电阻R上所消耗的电功率 P=IU=2×40W=80W. 答案: (1)50V (2)40V 2A (3)40V (4)2 A 80W
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