【赢在课堂】2014年高中物理-综合测试-新人教版选修3-2.doc

综合测试
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,选对得6分,漏选得4分,错选得0分,把正确选项前的字母填在题后的括号内)

1.(2012·课标全国理综)如图,一载长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导线平行。已知在t=0到t=t1的时间间隔内,直导线中电流i发生某种变化,而线框中的感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i正方向与图中箭头所示方向相同,则i随时间t变化的图线可能是(　　)

答案:A
解析题中“线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右”表明穿过线框的磁通量先减小后增大,即导线中的电流先减小后增大,选项C、D错误;根据楞次定律,当导线中的电流先沿正方向减小时,在线框中才产生顺时针方向的感应电流,选项B错,A对。
2.

实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型,正方形线圈在水平匀强磁场中,绕垂直于磁感线的OO'轴匀速转动。今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表,并让线圈每秒转25圈,读出电压表的示数为10 V。已知R=10 Ω,线圈电阻忽略不计,下列说法正确的是(　　)
A.线圈位于图中位置时,线圈中的瞬时电流为零
B.从中性面开始计时,线圈中电流瞬时值表达式为i=sin 50πt(A)
C.流过电阻R的电流每秒钟方向改变50次
D.电阻R上的热功率等于20 W
答案:BC
解析:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,产生的是正弦交流电。线圈位于图中位置时,穿过线圈的磁通量虽然为零,但磁通量的变化率最大,线圈中的瞬时电流最大,选项A错误;线圈转一圈,两次经过中性面,线圈每经过一次中性面,电流方向改变一次,每秒转25圈,电流方向改变50次,选项C正确;由题意可知,f=25 Hz,ω=50π rad/s,电压表的示数是有效值,交流电峰值Em=10V,Im=A,故选项B正确;电阻R上消耗的热功率PR==10 W,选项D错误。

3.阻值为10 Ω的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上,以下说法正确的是(　　)
A.电压的有效值为10 V
B.通过电阻的电流有效值为A
C.电阻消耗电功率为5 W
D.电阻每秒钟产生的热量为10 J
答案:BC
解析:由ut图象,交流电压最大值为10 V,有效值为5 V,A错误。根据I=,B正确。再根据P=I2R,C正确。电阻每秒产生热量Q=Pt=5 J,故D错误。
4.铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置。能产生匀强磁场的磁铁,被安装在火车首节车厢下面,如图甲所示(俯视图)。当它经过安放在两铁轨间的线圈时,便会产生一电信号,被控制中心接收。当火车通过线圈时若控制中心接收到的线圈两端的电压信号为图乙所示,则说明火车在做(　　)

A.匀速直线运动
B.匀加速直线运动
C.匀减速直线运动
D.加速度逐渐增大的变加速直线运动
答案:B
解析:由图线可以看出,接收到的电压信号越来越大,且均匀增大,根据公式E=Blv可知火车速度正均匀增加,即火车做匀加速直线运动,所以选项B正确。
5.(2012·福建理综)

如图所示,理想变压器原线圈输入电压u=Umsin ωt,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器。和是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;和是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示。下列说法正确的是(　　)
A.I1和I2表示电流的瞬时值
B.U1和U2表示电压的最大值
C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大
D.滑片P向下滑动过程中,U2变小、I1变小
答案:C
解析:交流电表的示数表示交流电的有效值,选项A、B错误;滑片P向下滑动过程中,原、副线圈的匝数n1、n2不变,U1不变,则U2=不变;R连入电路的电阻减小,则流过副线圈的电流I2=变大,根据U1I1=U2I2,可知I1变大,选项C对D错。
6.在甲、乙电路中,电阻R和电感线圈L的电阻都很小。接通S,使电路达到稳定,灯泡A发光,则(　　)

A.在电路甲中,断开S,A将渐渐变暗
B.在电路甲中,断开S,A将先变得更亮,然后渐渐变暗
C.在电路乙中,断开S,A将渐渐变暗
D.在电路乙中,断开S,A将先变得更亮,然后渐渐变暗
答案:AD
解析:甲图中,灯泡A与电感线圈L在同一个支路中,流过的电流相同,断开开关S时,线圈L中的自感电动势要维持原电流不变,所以,开关断开的瞬间,灯泡A的电流不变,以后电流渐渐变小。因此,灯泡渐渐变暗。乙图中,灯泡A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小(因为电感线圈的电阻很小),断开开关S时电感线圈的自感电动势要阻碍电流的变小,电感线圈相当于一个电源给灯A供电,因此在这一短暂的时间内,反向流过A的电流是从IL开始逐渐变小的,所以电灯要先亮一下,然后渐渐变暗。故选项A、D正确
7.一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,如图甲所示。设垂直于纸面向内的磁感应强度方向为正,垂直于纸面向外的磁感应强度方向为负。线圈中顺时针方向的感应电流为正,逆时针方向的感应电流为负。已知圆形线圈中感应电流I随时间变化的图象如图乙所示,则线圈所在处的磁场的磁感应强度随时间变化的图象可能是图中的(　　)

答案:C
解析:此题属于感生电动势类型,E=·S,由乙图可以看出0~0.5 s,0.5 s~1.5 s,1.5 s~2.5 s,…I的大小相同,故对应时间内相同,0.5 s~1.5 s与0~0.5 s I的方向相反,说明ΔB变化方向相反,再由楞次定律可以最后判定只有C符合题意。

8.竖直放置的平行光滑导轨,其电阻不计,磁场方向如图所示,磁感应强度B=0.5 T,导体杆ab和cd的长均为0.2 m,电阻均为0.1 Ω,所受重力均为0.1 N,现在用力向上推导体杆ab,使之匀速上升(与导轨接触始终良好),此时cd恰好静止不动,ab上升时下列说法正确的是(　　)
A.ab受到的推力大小为2 N
B.ab向上的速度为2 m/s
C.在2 s内,推力做功转化的电能是0.4 J
D.在2 s内,推力做功为0.6 J
答案:BC
解析:以ab、cd为整体可知向上推力F=2mg=0.2 N,对cd可得BIl=mg,所以I= A=1 A,设ab运动速度为v,则Blv=I×2R,
所以v=m/s=2 m/s,2 s内转化的电能W电=I2×2Rt=0.4 J,2 s内推力做的功WF=Fvt=0.8 J。
二、填空题(本题共2小题,共14分。将正确答案填在题中横线上或按题目要求作答)
9.(8分)在研究电磁感应现象实验中,
(1)为了能明显地观察到实验现象,请在如图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。

(2)将原线圈插入副线圈中,闭合开关,副线圈中的感生电流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,副线圈中的感生电流与原线圈中电流的绕行方向　　　　(填“相同”或“相反”)。 
答案:(1)如解析图所示　(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,穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律知,感应电流的磁场与原磁场方向相反。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。

10.(6分)如图所示是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图,它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成。
(1)示意图中,a端为电源　　　极。 
(2)光控继电器的原理是:当光照射光电管时,　　　　　　　　　　。(提示:当光照射光电管中的阴极K时,阴极K就能够向外发射电子——光电子) 
答案:(1)正　(2)阴极K向外发射光电子,阳极A吸收阴极K发射的光电子,在电路中形成电流,线圈M产生磁性吸引衔铁,从而接通或断开外电路
三、计算题(本题共4小题,共38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)
11.

(8分)如图所示,面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面。已知磁感应强度随时间变化的规律为B=(2+0.2t)T,定值电阻R1=6 Ω,线圈电阻R2=4 Ω,求a、b两点间的电压Uab。
答案:2.4 V
解析:由法拉第电磁感应定律E=n=nS
由题意:=0.2 T/s
n=100　S=0.2 m2,
可得:E=4 V
回路中线圈为电源,R1为外电阻|Uab|=E
由楞次定律得a点电势高于b点电势,所以Uab=2.4 V。

12.(10分)如图所示,一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动,线圈匝数N=100,线圈电阻r=3 Ω,ab=cd=0.5 m,bc=ad=0.4 m,磁感应强度B=0.5 T,电阻R=311 Ω,当线圈以n=300 r/min的转速匀速转动时,求:
(1)感应电动势的最大值;
(2)t=0时线圈在图示位置,写出此交变电流电动势瞬时值表达式;
(3)此电压表的示数是多少?
答案:(1)314 V　(2)e=314sin(10πt)V　(3)220 V
解析:(1)电动势的最大值为
Em=NBωS=NB·(2πn转)·(ab·bc)=314 V。

(2)电动势瞬时值的表达式:e=Emsin ωt=314sin(10πt) V。
(3)UV=×(Em)=220 V。
13.

(10分)如图所示,水平放置的U形导轨足够长,处于磁感应强度B=5 T的匀强磁场中,导轨宽度L=0.2 m,可动导体棒ab质量m=2.0 kg,电阻R=0.1 Ω,其余电阻可忽略不计。现在导体棒ab在水平外力F=10 N的作用下,由静止开始运动了s=40 cm后,速度达到最大。求:
(1)导体棒ab运动的最大速度是多少?
(2)当导体棒ab的速度为最大速度的一半时,棒ab的加速度是多少?
(3)导体棒ab由静止达到最大速度过程中,棒ab上产生的热量。
答案:(1)1 m/s　(2)2.5 m/s2　(3)3 J
解析:(1)导体棒做加速度减小的加速运动,加速度等于零时,速度最大,即F-F安=0,F安==F解得vm=1 m/s。
(2)当导体棒ab的速度为最大速度的一半时,由牛顿第二定律得F-F安'=ma,F安'=
解得a=2.5 m/s2。
(3)导体棒ab由静止达到最大速度过程中,根据动能定理得Fs+W安=-0,解得W安=-3 J
即克服安培力做功产生的热量Q=3 J。
14.(10分)如图所示,变压器原线圈输入电压为220 V,副线圈输出电压为36 V,两只灯泡的额定电压均为36 V,L1额定功率为12 W,L2额定功率为6 W。试求:

(1)该变压器的原、副线圈匝数比。
(2)两灯均工作时原线圈的电流以及只有L1工作时原线圈中的电流。
答案:(1)55/9　(2)0.082 A　0.055 A
解析:(1)由变压比公式得
U1/U2=n1/n2
n1/n2=220/36=55/9。
(2)两灯均工作时,由能量守恒得
P1+P2=U1I1
I1=(P1+P2)/U1=[(12+6)/220]A=0.082 A
只有L1灯工作时,由能量守恒得
P1=U1I2
解得I2=P1/U1=(12/220)A=0.055 A。

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