2015年春季高二物理人教版选修3-2：综合水平测试(二).doc

综合水平测试(二)一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分。在第1、3、4、5、10题给出的4个选项中，只有一个选项正确；在第2、6、7、8、9题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)1下列说法不符合物理学史的是()A奥斯特发现了电流的磁效应B法拉第发现了电磁感应现象C牛顿解释了涡旋电场的产生原理D楞次找到了判断感应电流方向的方法解析：根据物理学史可知A、B、D说法正确，C项中，麦克斯韦的感生电场的产生证明了涡旋电场的原理。答案：C22014泰兴高二检测如图所示，为早期制作的发电机及电动机的示意图，A盘和B盘分别是两个可绕固定转轴转动的铜盘，用导线将A盘的中心和B盘的边缘连接起来，用另一根导线将B盘的中心和A盘的边缘连接起来。当A盘在外力作用下转动起来时，B盘也会转动，则下列说法中正确的是()A不断转动A盘就可以获得持续的电流，其原因是将整个铜盘看成沿径向排列的无数根铜条，它们做切割磁感线运动，产生感应电动势B当A盘转动时，B盘也能转动的原因是电流在磁场中受到力的作用，此力对转轴有力矩C当A盘顺时针转动时，B盘逆时针转动D当A盘顺时针转动时，B盘也顺时针转动解析：将图中铜盘A所在的一组装置作为发电机模型，铜盘B所在的一组装置作为电动机模型，这样就可以简单地把铜盘等效为由圆心到圆周的一系列“辐条”，处在磁场中的每一根“辐条”都在做切割磁感线运动，产生感应电动势，进而分析可得。答案：ABC3如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为112，原线圈两端的输入电压u220sin100t(V)，电表均为理想电表，滑动变阻器R接入电路部分的阻值为10 。下列叙述中正确的是()A该交流电的频率为100 HzB电流表的读数为4 AC若将R替换为一个击穿电压为50 V的电容器，电容器可以正常工作D若滑动变阻器的滑动触头P向a端移动，电流表的读数变小，变压器的输入功率不变解析：该交流电的频率为50 Hz，A错；电流表、电压表的读数均为有效值，电流表读数为4 A，B对；电压的最大值为40 V，大于电容器的击穿电压50 V，电容器不能正常工作，C错；若滑动变阻器的滑动触头P向a端移动，电流表的读数变小，变压器的输入功率变小，选项D错误。答案：B4现用电压为380 V的正弦式交流电给额定电压为220 V的电灯供电，以下电路中不可能使电灯正常发光的有()解析：由图可知，A、B中均有电阻分压，可以使电灯正常发光；C为降压变压器，通过变压器降压也可以使电灯正常发光；D为升压变压器，电灯两端的电压要大于380 V，不可行。答案：D5甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO旋转，当给以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经相同的时间后便停止；若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是()A甲环先停B乙环先停C两环同时停下D无法判断两环停止的先后顺序解析：没磁场时，甲、乙阻力一样，同时停止，加上磁场后，甲磁通量不变，故没有感应电流产生，磁场对甲无作用力，乙中磁通量变化产生感应电流，产生安培力阻碍转动，故乙先停下来。答案：B6奥斯特发现了电流的磁效应后，法拉第仔细地分析了电流的磁效应。他认为，既然磁铁可以使靠近它的铁块具有磁性，静电荷可以使靠近它的导体带电，那么电流也应当使靠近它的线圈感应出电流。1822年法拉第在日记中记载着“把磁转变成电”的光辉思想，后来，法拉第对这一课题进行了系统的实验研究。1831年8月法拉第把两个线圈绕在一个铁环上(如图所示)，线圈A接直流电源，线圈B接电流表。他发现，当线圈A的电路接通或断开的瞬间，线圈B中产生瞬时电流。分析这个实验，下列说法中正确的是()A此实验说明线圈B的感应电流是由线圈A的磁场变化引起的B开关S闭合瞬间，中的电流方向是abC若将其中的铁环拿走，再做这个实验，S闭合瞬间，中没有电流D若将其中的铁环拿走，再做这个实验，S闭合瞬间，中仍有电流解析：开关闭合瞬间，线圈A中电流产生磁场，使铁环中磁通量增加。根据右手安培定则和楞次定律可知B线圈中产生由ab的感应电流，铁环撤掉后不影响感应电流产生。答案：ABD7处于竖直向上的匀强磁场中的两根电阻不计的平行金属导轨，下端连一电阻R，导轨与水平面之间的夹角为。一电阻可忽略的金属棒ab，开始固定在两导轨上某位置，棒与导轨垂直，如图所示。现释放金属棒让其由静止开始沿轨道平面下滑。对导轨光滑和粗糙两种情况进行比较，当两次下滑的位移相同时，则有()A重力势能的减小量相同 B机械能的变化量相同C磁通量的变化量相同 D磁通量的变化率相同解析：显然重力势能的减小量相同，A对；磁通量的变化量相同，C对；光滑时速度大，磁通量的变化率大，D错；光滑时速度大，动能大，而重力势能相同，故机械能比粗糙时大，即机械能的变化量小，B错。答案：AC8两根相距为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，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。以下说法正确的是()Aab杆所受拉力F的大小为mgBcd杆所受摩擦力为零C回路中的电流强度为D与v1大小的关系为解析：棒ab切割磁感线产生感应电动势EBLv1，棒cd运动不切割，故不产生感应电动势，回路中电流I，因两棒匀速，则对ab棒有FF安mgmgF安对cd棒：F安水平向右fF安mg，故AD正确。答案：AD9如图所示，AB、CD为两个平行的水平光滑金属导轨，处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中。AB、CD的间距为L，左右两端均接有阻值为R的电阻。质量为m、有效长度为L且不计电阻的导体棒MN放在导轨上，与导轨接触良好，并与轻质弹簧组成弹簧振动系统。开始时，弹簧处于自然长度，导体棒MN具有水平向左的初速度v0，经过一段时间，导体棒MN第一次运动到最右端，这一过程中AC间电阻R上产生的焦耳热为Q，则()A初始时刻棒所受的安培力大小为B从初始时刻至棒第一次到达最右端的过程中，整个回路产生的焦耳热为C当棒第一次到达最右端时，弹簧具有的弹性势能为mv2QD当棒再次回到初始位置时，AC间电阻的热功率为解析：初始时刻，棒两端的电动势E0BLv0，棒中的电流I0，棒所受的安培力大小F，选项A正确。两电阻的阻值相等，则热功率也相等，从初始时刻至棒第一次到达最右端过程中，整个回路产生的焦耳热为2Q，弹簧具有的弹性势能EPmv2Q，选项B错误，C正确。当棒再次回到初始位置时速度小于v0，AC间电阻的热功率也小于，选项D错误。答案：AC102012福建高考如图甲所示，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合若取磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下为正方向的x轴，则图乙中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是()解析：闭合铜环由高处静止下落，首先是向上穿过铜环的磁通量增大，根据楞次定律知铜环中产生顺时针方向的感应电流(从上向下看)；从N极到O点的过程中，穿过铜环的合磁通量向上且增大，则感应电流仍为顺时针方向；从O点到S点的过程中，穿过铜环的合磁通量向上且减小，则感应电流为逆时针方向；离开S极后，向上穿过铜环的磁通量减小，感应电流仍为逆时针方向；因铜环速度越来越大，所以逆时针方向感应电流的最大值比顺时针方向感应电流的最大值大，故选项B正确。答案：B二、实验题(本大题共2小题，共12分)11(6分)(1)下图为研究电磁感应现象实验中所用器材的示意图。试回答下列问题。在该实验中电流计G的作用是检测感应电流的_和_。请按实验要求在实物上连线。在实验出现的电磁感应现象中，A、B线圈哪个相当于电源？_(选填“A”或“B”)(2)已知一灵敏电流计，当电流从正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，现把它与线圈串联接成如图所示电路，当条形磁铁按如图所示情况运动时，以下判断正确的是_。A甲图中电流表偏转方向向右B乙图中磁铁下方的极性是N极C丙图中磁铁的运动方向向下D丁图中线圈的绕制方向从上往下看为顺时针方向解析：(1)电流计G的零刻度在表盘中央，电流流过时，指针偏转，既显示了电流的大小，也显示了电流的方向。电源、开关、滑动变阻器和小线圈构成一闭合回路；大线圈和电流计构成闭合电路。电路如图所示。B线圈与电流计相连，显示回路感应电流，即B线圈相当于电源。(2)在图甲中，由楞次定律判断知电流从正接线柱流入电表，表针偏转方向向右，A正确；在图乙中，线圈中感应电流的磁场方向向下，因磁铁远离，磁场减弱，故原磁场方向应向下，即磁铁下方的极性是N极，B项正确；在图丙中，线圈中感应电流的磁场方向向上，而磁铁磁场方向向上，由楞次定律知，磁铁的运动方向向上，C错误；在图丁中，磁铁向上运动，线圈中原磁场方向向下减弱，感应电流的磁场方向向下，故线圈的绕制方向从上往下看为顺时针方向，D正确。答案：(1)大小方向见解析B(2)ABD12(6分)钳型表的工作原理如图所示。当通有交变电流的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转。由于通过环形铁芯的磁通量与导线中的电流成正比，所以通过偏转角度的大小可以测量导线中的电流。日常所用正弦式交变电流的频率在中国和英国分别为50 Hz和60 Hz。现用一钳型电流表在中国测量某一电流，电表读数为10 A；若用同一电表在英国测量同样大小的电流，则读数将是_ A。若此表在中国的测量值是准确的，且量程为30 A；为使其在英国的测量值变得准确，应重新将其量程标定为_A。解析：，即。由题中条件可知其他条件相同，只有电流变化的时间不同，因此，E知E，所以，而电流与电动势成正比，所以，即I英I中12 A，即在英国该电流表的读数为12 A。同理可得此表在英国的量程应为25 A。答案：1225三、计算题(本大题共4小题，共48分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13(10分)如图所示，水平桌面上有两个质量为m5.0103 kg、边长均为L0.2 m的正方形线框A和B，电阻均为R0.5 ，用绝缘细线相连静止于宽为d0.8 m的匀强磁场的两边，磁感应强度B1.0 T，现用水平恒力F0.8 N拉线框B，不计摩擦，线框A的右边离开磁场时恰好做匀速运动，求：(1)线框匀速运动的速度；(2)线框产生的焦耳热。解析：(1)线框A的右边离开磁场时EBLvI平衡条件为FBIL所以v10 m/s(2)由能量守恒定律QFd2mv2代入数据解得线框进出磁场过程中产生的焦耳热Q0.14 J。答案：(1)10 m/s(2)0.14 J14(12分)如图甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的ut图象如图乙所示。若只有ce间接一只Rce400 的电阻，或只在de间接一只Rde225 的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W。(1)请写出原线圈输入电压瞬时值Uab的表达式；(2)求只在ce间接400 电阻时，原线圈中的电流I1；(3)求ce和de间线圈的匝数比。解析：(1)由题图乙知200rad/s电压瞬时值Uab400sin200t(V)。(2)电压有效值U1200 V理想变压器P1P2原线圈中的电流I1解得I10.28 A(或 A)。(3)设ab间匝数为n1同理由题意得解得代入数据得。答案：(1)Uab400sin200t(V)(2)0.28 A(3)15(12分)2014浙江高考某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示。一个半径为R0.1 m的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R的金属棒OA，A端与导轨接触良好，O端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径为rR/3的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m0.5 kg的铝块。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B0.5 T。a点与导轨相连，b点通过电刷与O端相连。测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度。铝块由静止释放，下落h0.3 m时，测得U0.15 V。(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g10 m/s2)(1)测U时，与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？(2)求此时铝块的速度大小；(3)求此下落过程中铝块机械能的损失。解析：(1)正极(2)由电磁感应定律得UEBR2UBR2vrR所以v2 m/s(3)Emghmv2E0.5 J答案：(1)正极(2)2 m/s(3)0.5 J16(14分)2014北京高考导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识。如图所示，固定于水平面的U形导线框处于竖直向下的匀强磁场中，金属直导线MN在与其垂直的水平恒力F作用下，在导线框上以速度v做匀速运动，速度v与恒力F方向相同；导线MN始终与导线框形成闭合电路。已知导线MN电阻为R，其长度L恰好等于平行轨道间距，磁场的磁感应强度为B。忽略摩擦阻力和导线框的电阻。(1)通过公式推导验证：在t时间内，F对导线MN所做的功W等于电路获得的电能W电，也等于导线MN中产生的焦耳热Q；(2)若导线MN的质量m8.0 g、长度L0.10 m，感应电流I1.0 A，假设一个原子贡献1个自由电子，计算导线MN中电子沿导线长度方向定向移动的平均速率ve(表中列出一些你可能会用到的数据)；阿伏加德罗常数NA6.01023 molL1元电荷e1.61019 C导线MN的摩尔质量6.0102 kg/mol(3)经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞。展开你想象的翅膀，给出一个合理的自由电子的运动模型；在此基础上，求出导线MN中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力f的表达式。解析：(1)电动势EBLv(2)导线匀速运动，受力平衡FF安BIL在t时间内，外力F对导线做功WFvtF安vtB