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．I1I2′ B．I1I2　I1′＝I2′ D．I1＝I2　I1′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I1I0，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)