2020-2021学年新课标版物理选修3-2-期末测试卷.docx

期末测试卷
时间：90分钟　满分：100分
　　　　　　　　第Ⅰ卷(选择题50分)
一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分，每小题的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有的小题有多个选项符合题目要求．把正确的选项前的符号填在括号内)

1．如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴转动，现蹄形磁铁逆时针转动(从上往下看)，则矩形线圈中产生的感应电流状况和运动状况为(　　)
A．线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同
B．线圈将逆时针转动，转速比磁铁小
C．线圈转动中，感应电流方向不断变化
D．线圈转动中，感应电流方向始终是a→b→c→d
解析　当磁铁逆时针转动时，可相当于磁铁不动，线圈顺时针转动切割磁感线，用楞次定律推断线圈中电流的方向为abcd，线圈中有电流，从而受到安培力作用．用左手定则可推断ab边受力向外，cd边受力向里．线圈逆时针转动，即与磁极同向转动，但转动角速度肯定小于磁场转动的角速度．如转速相同，则磁通量不发生变化，线圈中无感应电流．线圈转速小于磁铁转速，当线圈落后磁铁半圈后，切割方向转变，电流方向变化，故B、C选项正确．
答案　BC
2．某电站用11 kV交变电压输电，输送功率肯定，输电线的电阻为R，现若用变压器将电压上升到330 kV送电，下面选项正确的是(　　)
A．因I＝，所以输电上的电流增为原来的30倍
B．由于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为原来的900倍
D．若要使输电线上损失功率不变，可将输电线的半径减为原来的
解析　输送功率肯定，P＝UI，电压上升后，电流变为原来的＝，故选项A错误，B选项正确；P损＝I2R，输电线损失功率为原来的，故选项C错误；依据R＝ρ，半径为原来的，电阻为原来的900倍，故选项D选项正确．
答案　BD
3．一磁铁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，则下列四个图中较正确反映线圈中电流I和时间t的关系的是(线圈中电流的图示箭头方向为正方向)(　　)

解析　当条形磁铁向右运动且并未穿过线圈过程中，通过线圈的磁通量向右渐渐增加，由楞次定律可知，线圈中的感应电流为正方向，当条形磁铁的正中心到达线圈位置时，磁通量的变化率为最小，感应电流为零，当条形磁铁正中心通过线圈后，穿过线圈向右的磁通量渐渐减小，则线圈中产生负方向的感应电流，且先增大再减小，故选项B正确．
答案　B
4．如图所示，L是一个带铁芯的线圈，R为纯电阻，两条支路直流电阻阻值相等，那么在接通和断开电键的瞬间，电流表的读数大小关系是(　　)

A．I1<I2　I1′>I2′ B．I1<I2　I1′＝I2′
C．I1>I2　I1′＝I2′ D．I1＝I2　I1′<I2′
解析　由于两支路直流电阻相等，故当电键闭合，电路稳定后，两支路电流相等，设为I0，接通瞬间，由于L的自感作用，此时L相当于断路，故I1<I0，I2>I0，断开瞬间，L与R构成闭合回路，由于L的自感作用，L相当于电源，供应电流I1′＝I2′，故B选项正确．
答案　B
5.一闭合线圈垂直置于匀强磁场中，若磁感应强度如图(a)所示，则线圈中的感应电流随时间变化的图线是下图中的(　　)

解析　由法拉第电磁感应定律得E＝，当＝k时，E＝kS，在0～内，电流为一常量，在～T时间内，电流仍为一常量，只是前后半个周期电流方向相反．四个选项中只有A符合题目要求．
答案　A
6．(2022·新课标全国)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220 V的沟通电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是抱负的，则U2和I1分别约为(　　)

A．380 V和5.3 A B．380 V和9.1 A
C．240 V和5.3 A D．240 V和9.1 A
解析　对抱负变压器，原、副线圈功率相同，故通过原线圈的电流I1＝＝ A≈9.1 A，负载两端电压，即为副线圈电压，由＝，可得U2＝U1＝380 V，故选项B正确．
答案　B
7．平行金属导轨MN竖直放置于绝缘水平地板上，如图所示，金属杆PQ可以紧贴导轨无摩擦滑动，导轨间除固定电阻R以外，其他部分电阻不计，匀强磁场B垂直穿过导轨平面，以下有两种状况：第1次，先闭合开关S，然后从图中位置由静止释放PQ，经一段时间后PQ匀速到达地面；第2次，先从同一高度由静止释放PQ，当PQ下滑一段距离后突然闭合开关S，最终PQ也匀速到达了地面．设上述两种状况PQ由于切割磁感线产生的电能(都转化为热)分别为W1、W2，则可以判定(　　)

A．W1>W2 B．W1＝W2
C．W1<W2 D．以上结论都不正确
解析　两种状况下，PQ最终匀速到达地面，说明受重力和安培力等大反向，安培力F＝，所以落地时速度相同，由能量守恒可得W1＝W2，故B选项正确．
答案　B
8．如图所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜，a、b构成了一个电容器，且通过导线与恒定电源两极相接，若声源S发出声波，则a振动过程中(　　)

A．a、b板之间的电场强度不变
B．a、b板上所带的电荷量不变
C．电路中始终有方向不变的电流
D．当a板向右位移最大时，电容器电容最大
解析　由题意可知，a板将在声波的作用下沿水平左右振动，a、b两板距离不断发生变化，由电容C＝可知，a板左右移动时，电容器电容不断变化，由于两极板电压不变，所以电容器极板上的电荷量不断变化，即电容器有时充电，有时放电，故D选项正确．
答案　D
9．一矩形线圈在匀强磁场中转动，产生交变电流的电动势为e＝220 sin100πt V，对于这个交变电流的说法正确的是(　　)
A．此交变电流的频率为100 Hz，周期为0.01 s
B．此交变电流电动势的有效值为220 V
C．耐压为220 V的电容器能够在该交变电路中使用
D．t＝0时，线圈平面与中性面垂直，此时磁通量为零
解析　由电动势瞬时值表达式可知，此交变电流的频率为50 Hz，周期为0.02 s，有效值为220 V，最大值为220 V＝311 V，故A、C选项错误，B选项正确．当t＝0时，电动势的瞬时值为零，说明t＝0时线圈处于中性面位置，通过线圈的磁通量为最大，故D选项错误．
答案　B
10．如图相距为L的两光滑平行导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的右端接有电阻R(轨道电阻不计)，斜面处在一匀强磁场B中，磁场方向垂直于斜面对上，质量为m，电阻为2R的金属棒ab放在导轨上，与导轨接触良好，由静止释放，下滑距离s后速度最大，则(　　)

A．下滑过程电阻R消耗的最大功率为R
B．下滑过程电阻R消耗的最大功率为R
C．下滑过程克服安培力做的功为R2
D．下滑过程克服安培力做的功为mgs·sinθ－R2
解析　ab棒下滑过程中受重力，轨道支持力和安培力作用，加速度a＝0时速度最大，感应电动势最大，电路中电流最大，电阻消耗热功率最大．
当a＝0时，有
mgsinθ＝BImL＝，vm＝，
解得Im＝＝＝，
回路最大总功率P总＝IR总＝R.
电阻R消耗的最大功率PR＝IR＝＝R.
故A选项正确，B选项错误；由能量守恒有
mgh＝mv＋Q，
|W安|＝Q＝mgh－mv＝mgssinθ－R2，故D选项正确，C选项错误．
答案　AD
第Ⅱ卷(非选择题，共50分)
二、填空题(本题共2小题，每题8分，共16分，将正确结果填在题中横线上)
11．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计(零刻线在正中位置)及开关如图所示连接在一起，在开关闭合、线圈A在线圈B中的状况下，某同学发觉当他将滑动变阻器的滑动片P向左滑动时，电流计指针向右偏转，由此可以推断：假如将线圈A从线圈B中抽出时，电流表指针________．当开关由断开状态突然闭合，电流表指针将________．当滑动变阻器滑片P向右滑动时，电流表指针________(填右偏、左偏)．

解析　由于滑动变阻器的滑动片P向左滑动时，接入电路的电阻增大，电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，指针右偏．反之穿过线圈B的磁通量增大，指针左偏，所以A抽出时磁通量减小，电流表指针右偏，开关接通瞬间和滑动变阻器滑动片P向右滑动时，磁通量增大，指针左偏．
答案　(1)右偏
(2)左偏
(3)左偏
12．如图所示的抱负变压器供电的电路中，若将S闭合，则电流表A1的示数将________，电流表A2的示数将________，电流表A3的示数将________，电压表V的示数将________．(填变大、变小或不变)

解析　S闭合，R1、R2并联后，总电阻减小，电压不变，干路中总电流变大，A2示数增大，V的示数不变，A3示数变大，故R1两端电压不变，A1示数不变．
答案　不变　变大　变大　不变
三、计算题(共3小题，共34分．解答应写出必要的文字说明，方程和重要的演算步骤，只写出最终答案的不能得分，有数值计算的题，在答案中必需明确写出数值和单位)
13．(10分)如图所示，匝数N＝100匝、截面积S＝0.2 m2、电阻r＝0.5 Ω的圆形线圈MN处于垂直纸面对里的匀强磁场内，磁感应强度随时间按B＝0.6＋0.02t(T)的规律变化．处于磁场外的电阻R1＝3.5 Ω，R2＝6 Ω，电容C＝30 μF，开关S开头时未闭合，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＝NS＝100×0.02×0.2 V＝0.4 V.
通过电源的电流
I＝＝A＝0.04 A.
线圈两端M、N两点间的电压
UMN＝I(R1＋R2)＝0.04×9.5 V＝0.38 V.
电阻R2消耗的功率
P2＝I2R2＝0.042×6 W＝9.6×10－3 W.
(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＝0.04×6 V＝0.24 V.
电容器充电后所带电荷量为
Q＝CUC＝30×10－6×0.24 C＝7.2×10－6 C.
当S再断开后，电容器通过电阻R2放电，通过R2的电荷量为
7．2×10－6 C.
答案　(1)0.38 V　9.6×10－3 W
(2)7.2×10－6 C
14．(11分)在B＝0.5 T的匀强磁场中，有一个匝数N＝100匝的矩形线圈，边长为Lab＝0.2 m，Lbc＝0.1 m，线圈绕中心轴OO′以角速度ω＝314 rad/s由图所示位置逆时针方向转动(从上往下看)，试求：

(1)线圈中产生感应电动势的最大值；
(2)线圈转过30°时感应电动势的瞬时值；
(3)线圈转过周期的过程中感应电动势的平均值．
解析　(1)将立体图改画成平面俯视图，如图所示．当线圈平面与磁感线平行时，ab、cd两边垂直切割磁感线，线圈中产生感应电动势最大

Em＝2NBLv＝2NBLabω＝NBωLabLbc＝314 V.
(2)当线圈转过30°时，如图所示，
E＝2NBLabvcos30°＝2NBLabωcos30°＝
NBωLabLbccos30°＝314× V＝271.9 V.
(3)线圈转过周期过程中感应电动势的平均值由磁通量变化率得
＝N＝N＝4N＝4NBΔS＝200 V.
答案　(1)314 V
(2)271.9 V
(3)200 V

15．(13分)两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面．质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R.整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动．重力加速度为g.求：
(1)ab杆受的拉力F多大？
(2)试导出μ与v1的大小关系式．
解析　(1)ab棒切割磁感线产生感应电动势，cd棒不切割磁感线，整个回路中的感应电动势
E＝BLv1，
回路中的电流I＝，
ab棒受安培力F安＝BIL.
ab棒沿导轨匀速运动，受力平衡F＝F安＋f1，
f1＝μmg，
联立以上方程解得
F＝μmg＋.
(2)cd棒所受摩擦力为
f2＝μF安，
cd棒以v2匀速向下运动，则
mg＝f2.
联立解得μ＝.
答案　(1)μmg＋　(2)