物理选修3-2期末测试题(A).doc

(完整版)物理选修3-2期末测试题(A)
选修3—2期末测试卷（A）
时间：90分钟 满分：100分
班级_________ 姓名____________ 学号____________ 成绩_____________
一．单项选择题（本题共10题 每小题3分 共30分)
1．了解物理规律的发现过程,学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要．以下符合史实的是(　　）
A．焦耳发现了电流磁效应的规律
B．库仑总结出了点电荷间相互作用的规律
C．楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕
D．牛顿将斜面实验的结论合理外推,间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动
2．长为a、宽为b的矩形线框有n匝,每匝线圈电阻为R。如图所示，对称轴MN的左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，第一次将线框从磁场中以速度v匀速拉出，第二次让线框以ω＝2v/b的角速度转过90°角．那么（　　）
A．通过导线横截面的电荷量q1∶q2＝1∶n
B．通过导线横截面的电荷量q1∶q2＝1∶1
C．线框发热功率P1∶P2＝2n∶1
D．线框发热功率P1∶P2＝1∶2
3．如图所示,光滑金属导轨AC、AD固定在水平面内，并处在方向竖直向下、大小为B的匀强磁场中．有一质量为m的导体棒以初速度v0从某位置开始在导轨上水平向右运动，最终恰好静止在A点．在运动过程中，导体棒与导轨始终构成等边三角形回路，且通过A点的总电荷量为Q。已知导体棒与导轨间的接触电阻阻值恒为R，其余电阻不计．则（　　）

A．该过程中导体棒做匀减速运动
B．该过程中接触电阻产生的热量为mv
C．开始运动时，导体棒与导轨所构成回路的面积为S＝
D．当导体棒的速度为v0时,回路中感应电流大小为初始时的一半
4．如图所示，OO′为一金属转轴(只能转动不能移动)，M为与OO′固定连接且垂直于OO′的金属杆，当OO′转动时,M的另一端在固定的金属环N上滑动，并保持良好的接触．整个装置处于一匀强磁场中，磁场方向平行于OO′轴，磁感应强度的大小为B0。图中V为一理想电压表，一端与OO′接触，另一端与环N连接．已知当OO′的角速度ω＝ω0时，电压表读数为U0；如果将磁场变为磁感应强度为nB0的匀强磁场,而要电压表的读数为mU0时，则OO′转动的角速度应变为（　　）
A．nω0 B．mω0
C。ω0 D.ω0
5．在变电站里,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,所用的器材叫电流互感器．如下所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是(　　)

6．如图所示,铁芯右边绕有一个线圈，线圈两端与滑动变阻器、电池组连成回路．左边的铁芯上套有一个环面积为0.02 m2、
电阻为0.1 Ω的金属环．铁芯的横截面积为0。01 m2,且假设
磁场全部集中在铁芯中,金属环与铁芯截面垂直．调节滑动
变阻器的滑动头，使铁芯中的磁感应强度每秒均匀增加0。2 T，
则从上向下看（　　)
A．金属环中感应电流方向是逆时针方向,感应电动势大小为4.0×10－3 V
B．金属环中感应电流方向是顺时针方向，感应电动势大小为4.0×10－3 V
C．金属环中感应电流方向是逆时针方向，感应电动势大小为2。0×10－3 V
D．金属环中感应电流方向是顺时针方向,感应电动势大小为2。0×10－3 V
7。如图所示，在水平面内的直角坐标系xOy中有一光滑金属导轨AOC,其中曲线导轨OA满足方程y＝Lsin kx，长度为的直导轨OC与x轴重合，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中．现有一长为L的金属棒从图示位置开始沿x轴正方向做匀速直线运动，已知金属棒单位长度的电阻为R0，除金属棒的电阻外其余电阻均不计，棒与两导轨始终接触良好，则在金属棒运动过程中，它与导轨组成的闭合回路(　　)
A．电流逐渐增大
B．电流逐渐减小
C．消耗的电功率逐渐增大
D．消耗的电功率逐渐减小

8．如图甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度．给该台灯接220 V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为（　　）

A．220 V　　　　　　　 B．110 V
C. V D. V

9．在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd。线圈cd边沿竖直方向且与磁场的右边界重合．线圈平面与磁场方向垂直．从t＝0时刻起,线圈以恒定角速度ω＝绕cd边沿图所示方向转动,规定线圈中电流沿abcda方向为正方向，则从t＝0到t＝T时间内，线圈中的电流I随时间t变化关系图象为（　　）

10．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路．当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，电流表A1的读数是12毫安，那么电流表A2的读数是（　　)

A．0　　　　　　B．3毫安
C．48毫安 D．与R值大小有关

二．多项选择题(本题共4题 每小题4分 共16分）

11．如图所示，某人在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行，该处地磁场的水平分量大小为B1,方向由南向北,竖直分量大小为B2，方向竖直向下；自行车车把为直把、金属材质，两把手间距为L，只考虑自行车在地磁场中的电磁感应，下列结论正确的是(　　）
A．图示位置中辐条A点电势比B点电势低
B．图示位置中辐条A点电势比B点电势高
C．自行车左车把的电势比右车把的电势高B2Lv
D．自行车在十字路口左拐改为南北骑向，则自行车车把两端电动势要降低
12．如图所示,在垂直纸面向里,磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个均匀导线制成的单匝直角三角形线框．现用外力使线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动,运动中线框的AB边始终与磁场右边界平行．已知AB＝BC＝l，线框导线的总电阻为R.则线框离开磁场的过程中(　　)
A．线框中的电动势随时间均匀增大
B．通过线框截面的电荷量为
C．线框所受外力的最大值为
D．线框中的热功率与时间成正比
13．如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源．在t＝0
时刻,闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S.规定电路
稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流
过D1和D2的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化
关系的是（　　)

14．在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一与磁场方向垂直、长度为L的金属杆aO,已知ab＝bc＝cO＝L/3，a、c与磁场中以O为圆心的同心圆(都为部分圆弧）金属轨道始终接触良好．一电容为C的电容器接在轨道上，如图9－3－25所示，当金属杆在与磁场垂直的平面内以O为轴，以角速度ω顺时针匀速转动时，下列选项正确的是(　　)
A．Uac＝2UbO
B. Uac＝2Uab
C．电容器带电荷量Q＝BL2ωC
D．若在eO间连接一个电压表，则电压表示数为零
三、非选择题（本题共6题，满分54分)
15．(本题满分4分)当光照射到光敏电阻上时,光敏电阻的阻值________（填“变大”、“不变"或“变小")．半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随________变化而改变的特性制成的．
16．（本题满分8分)电流传感器可以像电流表一样测量电流，它与计算机相连，能在几秒内画出电流随时间变化的图像．如图甲所示电路，电源电动势为直流8 V，电容器为几百微法的电解电容器，先使开关S与1相连，电源向电容器充电,然后把开关S掷向2，电容器通过电阻R放电，计算机屏幕上显示出电流随时间变化的I－t曲线，如图乙所示．则：在图乙中画出了一个竖立的狭长矩形（在乙图的左端），它的面积表示的物理意义是：__________________。根据以上数据估算的电容是__________(结果保留三位有效数字）．

甲：观察电容器放电的电路图
乙:该电容器放电的I－t图象

17．(本题满分8分)如图所示,矩形线圈在0。01s内由原始位置Ⅰ转落至位置Ⅱ。已知ad＝5×10－2m，ab＝20×10－2m，匀强磁场的磁感应强度B＝2T，R1＝R3＝1Ω,R2＝R4＝3Ω。求：

(1)平均感应电动势；
(2）转落时,通过各电阻的平均电流．（线圈的电阻忽略不计）

18.(本题满分8分)如图所示，在水平面上有两条光滑的长直平行金属导轨MN、PQ，导轨间距离为L，导轨的电阻忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面．质量分别为ma、mb的两根金属杆a、b跨搁在导轨上，接入电路的电阻均为R。轻质弹簧的左端与b杆连接，右端被固定．开始时a杆以初速度v0向静止的b杆运动,当a杆向右的速度为v时，b杆向右的速度达到最大值vm，此过程中a杆产生的焦耳热为Q,两杆始终垂直于导轨并与导轨良好接触．求当b杆达到最大速度vm时：

（1)b杆受到弹簧的弹力；
（2)弹簧具有的弹性势能．

19．（本题满分14分)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，匝数n＝6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动，角速度ω＝200 rad/s.已知ab＝0.1 m，bc＝0。2 m，线圈的总电阻R＝40 Ω，试求：
(1）感应电动势的最大值，感应电流的最大值；
（2）设t＝0时线圈平面与磁感线垂直,写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
(3）画出感应电流的瞬时值i随ωt变化的图象；
（4）当ωt＝30°时,穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大?
（5）线圈从图示位置转过的过程中，感应电动势的平均值是多大?
(6)线圈的发热功率多大?

20．(本题满分12分)发电机的端电压为220 V，输出功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．
(1)画出全过程的线路图;
（2)求用户得到的电压和功率；
（3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压．

选修3—2期末测试卷(A）
一．单项选择题
1。 【答案】　B
【解析】　焦耳发现了电流的热效应，通常称此为焦耳热，A错误．库仑研究电荷间作用的规律,得出库仑定律,B正确．奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了磁场产生电流，打开电气时代的大门，C错误．伽利略做斜面实验，研究自由落体运动,D错误．
2. 【答案】　B
【解析】　首先，在第一、二次运动过程中,磁通量的减少量为ΔΦ1＝ΔΦ2＝B·ab/2。当回路为n匝，总电阻为nR时．由q＝·Δt＝·Δt＝·Δt＝ΔΦ/R。可得q1∶q2＝1∶1.故知A错B对．两种情况下线框电阻不变，由电(热）功率公式可得
＝（）2 ①
E1＝nBav ②
E2＝nB·· ③
联立①②③式,即可求出以下结果P1∶P2＝2∶1,故知C、D均错．
3。【答案】　C
【解析】　由＝ma可知该过程中l、v均在变化，故a变化，A错．由能量守恒可知Q热＝mv，B错．I＝，ΔΦ＝BS，Q＝IΔt，联立得S＝，C对．当v＝v0时,l<l0，由I＝＝知，I〈，D错．
4。 【答案】　D
【解析】　电压表为理想电压表，故电压表读数为金属杆M转动切割磁感线时产生的感应电动势的大小．U0＝B0ω0r2,mU0＝nB0ω′r2，r为金属杆的长度，则ω′＝ω0。故D正确．
5.【答案】　A
【解析】　电流互感器应是测电流的，应串联在火线上,故B、D选项错误．同时,由I1n1＝I2n2知要使I2<I1，须n2〉n1,故A选项正确，C选项错误．
6. 【答案】　C
【解析】　铁芯内的磁通量情况是相同的,金属环的有效面积即铁芯的横截面积．根据电磁感应定律E＝n＝1×0。2×0.01 V＝2×10－3 V．又根据楞次定律，金属环中电流方向为逆时针方向，即C正确．
7。 【答案】　C
【解析】　金属棒向右运动产生的电动势为E＝Byv0，回路中的电阻R＝yR0，故回路中的电流I＝＝，大小为一定值，故A、B均错误；再由P＝I2R＝I2R0Lsin kx可知，在x＜的情况下，P随x增大而增大，故C正确，D错误．
8.【答案】　B
【解析】　本题考查电压的有效值的计算．设电压的有效值为U，根据有效值定义有·＝T，解得U＝110 V，则B正确．
9。【答案】　B
【解析】　在0~内，线圈在匀强磁场中匀速转动，故产生正弦式交流电，由楞次定律知，电流方向为负值；在~T，线圈中无感应电流；在T时，ab边垂直切割磁感线，感应电流最大,且电流方向为正值，故只有B项正确．
10.【答案】　A
【解析】　当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，原线圈中产生恒定的电流，不能在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中不会产生感应电流,A正确．
二．多项选择题
11．【答案】　AC
【解析】　自行车车把切割磁感线，由右手定则知，自行车左车把的电势比右车把的电势高B2Lv;辐条旋转切割磁感线，由右手定则知，图示位置中辐条A点电势比B点电势低；自行车在十字路口左拐改为南北骑向，地磁场竖直分量始终垂直于自行车车把，则其两端电动势不变．正确答案为A、C两项．
12．【答案】　AB
【解析】　三角形线框向外匀速运动的过程中,由于有效切割磁感线的长度L＝vt,所以线框中感应电动势的大小E＝BLv＝Bv2t，故选项A正确；线框离开磁场的运动过程中，通过线圈的电荷量Q＝It＝×Δt＝，选项B正确;当线框恰好刚要完全离开磁场时，线框有效切割磁感线的长度最大，则F＝BIl＝,选项C错误；线框的热功率为P＝Fv＝BIvt×v＝，选项D错误．
13．【答案】　BC
【解析】　在t1时刻断开开关S后,由于自感现象通过D1的电流逐渐减小，方向不变,A错误，B正确；而通过D2和D3的电流方向立即改变,C正确，D错误．
14.【答案】　AC
【解析】　金属杆转动切割磁感线，UaO＝BL2ω，UbO＝B(L）2ω＝BL2ω，UcO＝B（L)2ω＝BL2ω；则Uac＝UaO－UcO＝BL2ω,得Uac＝2UbO，A对；Uab＝UaO－UbO＝BL2ω，B项错误;电容器两端的电压为Uac，故Q＝CUac＝BL2ωC，C正确;当把电压表接在eO间时，表与Oce组成回路，电压表有示数,测量cO间的电压，故D错．
三．非选择题
15。 【答案】　变小　温度
【解析】　光敏电阻是感光元件，它的阻值随光照强度的增强而减小，它可把光学量变为电阻这一电学量,常用来制造光控开关，热敏电阻对温度反应敏感．
16.【答案】　通过电流传感器的电荷量　350~400 μF
【解析】　由q＝It可知，I－t图像中的面积表示为通过电流传感器的电荷量．由数格法可知电容器放电前所带电荷量Q＝37×0.2×10－3×0.4 C＝2.96×10－3 C，则C＝＝370 μF.
17。 答案：（1)1V　(2)0.25A
解析：线圈由位置Ⅰ转落至位置Ⅱ的过程中，穿过线圈的磁通量Φ发生变化，即产生感应电动势，视这一线圈为一等效电源,线圈内部为内电路，线圈外部为外电路，然后根据闭合电路欧姆定律求解．
（1)设线圈在位置Ⅰ时，穿过它的磁通量为Φ1,线圈在位置Ⅱ时，穿过它的磁通量为Φ2,有
Φ1＝BSsin30°＝1×10－2Wb，Φ2＝2×10－2Wb,
所以ΔΦ＝Φ2－Φ1＝1×10－2Wb.
根据电磁感应定律可得E＝＝V＝1V。
(2)将具有感应电动势的线圈等效为电源，其外电路的总电阻
R＝＝Ω＝2Ω。
根据闭合电路欧姆定律得总电流
I＝＝A＝0.5A。
通过各电阻的电流I′＝0。25A。
18。【解析】　(1)设某时刻a、b杆速度分别为v和vm,经过很短的时间Δt,a杆移动距离为vΔt，b杆移动距离为vmΔt，回路面积改变量ΔS＝L（v－vm)Δt.
由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势E＝［或直接写为E＝BL(v－vm）]
回路中的电流I＝
b杆受到的安培力Fb＝BIL
当b杆的速度达到最大值vm时,b杆的加速度为0，设此时b杆受到的弹簧弹力为FT,由牛顿第二定律得FT＝Fb，
联立以上各式解得FT＝。
(2）以a、b杆和弹簧为研究对象，设弹簧弹性势能为Ep，由能量转化与守恒定律得
mav＝mav2＋mbv＋2Q＋Ep，
故Ep＝mav－mav2－mbv－2Q。
【答案】　（1）

19.【解析】　（1)因为线圈匀速转动，感应电动势的最大值就出现在题图所示位置
Em＝nBSω＝6×2×0.1×0.2×200 V＝48 V
感应电流最大值
Im＝＝ A＝1.2 A.
（2）感应电动势的瞬时值表达式：
e＝Em· sin ωt＝48sin 200t V。
(3)i。ωt图象如图所示

(4）当线圈从图示位置转过30°角时，穿过线圈的磁通量Φ和感应电动势e分别为:
Φ＝BL1L2·sin 30°
＝2×0。1×0。2× Wb
＝0。02 Wb
e＝48sin 30° V＝24 V
由欧姆定律可得此时电流瞬时值为：
i＝＝0.6 A。
（5)线圈从图示位置转过的过程中，磁通量的变化为
ΔΦ＝B·S
线圈转过所用的时间Δt＝
此过程中交变电动势的平均值
＝n＝n＝nBSω＝Em
＝×48 V
≈30.6 V。
（6）线圈的发热功率计算用电流有效值：
P热＝()2R＝28。8 W。
【答案】　(1)48 V　1.2 A
（2)e＝48sin 200t V
（3）见解析图　(4）0。02 Wb　0。6 A
（5)30.6 V　（6)28.8 W
20。【解析】　该题是输电线路的分析和计算问题，结合电路结构和输电过程中的电压关系和电流关系可解此题．
(1）线路图如图所示．

(2）升压变压器副线圈上的输出电压
U2＝U1＝2 200 V，
升压变压器副线圈上的输出电流I2＝I1，
升压变压器原线圈上的输入电流，由P＝U1I1得
I1＝＝ A＝200 A，
所以I2＝＝ A＝20 A.
输电线路上的电压损失和功率损失分别为
UR＝I2R＝4 V，PR＝IR＝0。08 kW。
降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为
I3＝I2＝20 A，U3＝U2－UR＝2 196 V。
降压变压器副线圈上的输出电压和电流分别为
U4＝U3＝219.6 V，I4＝I3＝200 A。
用户得到的功率P4＝U4I4＝43.92 kW。
（3）若不采用高压输电，线路损失电压为
UR′＝I1R＝40 V，
用户得到的电压U′＝U1－UR′＝180 V，
用户得到的功率为P′＝U′I1＝36 kW。
【答案】　（1)见解析　(2）219.6 V　43.92 kW
(3)180 V　36 kW

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