物理选修3-2模块总结习题.doc

高二五班 刘晓坦 第卷（选择题，共40分）一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确全部选对的得4分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分）1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2阻值为10的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上以下说法 中正确的是（ ）A电压的有效值为10VB通过电阻的电流有效值为A C电阻消耗电功率为5WD电阻每秒种产生的热量为10J3水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属 棒ab，开始时ab棒以水平初速度v0向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和粗糙两 种情况比较，这个过程（ ）A安培力对ab棒所做的功相等 B电流所做的功相等C产生的总热量相等 Dab棒的动量改变量相等4在变电所，经常要用交流电表去检测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器，下列 图中能正确反映其工作原理的是（ ）5如图所示，MN是一根固定的通电直导线，电流方向由N到M，今将一金属框abcd放在 导线上，让线框的位置偏向导线的左边，两者彼此绝缘当导线中的电流突然增大时， 线框整体受力情况为（ ）A受力沿x轴正向 B受力沿x轴负向C受力沿y轴正向 D受力沿y轴负向6如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行轨道上，平行放置两根质量和电阻都相同 的滑杆ab和cd，组成矩形闭合回路轨道电阻不计，匀强磁场B垂直穿过整个轨道平面开 始时ab和cd均处于静止状态，现用一个平行轨道的恒力F向右拉ab杆，则下列说法正 确的是（ ）Acd杆向左运动Bcd杆向右运动Cab与cd杆均先做变加速运动，后做匀速运动Dab与cd杆均先做变加速运动，后做匀加速运动7如图所示，两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均 为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为，则图（a）中L1的功率和 图（b）中L1的功率分别为（ ）AP、P B9P、 C、9P D、9P8如图所示，一根长导线弯成“n”形，通以直流电I，正中间用不计长度的一段绝缘线悬 挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内，在电流I增大的过程中，下列叙述正确的 是（ ）A金属环C中无感应电流产生 B金属环C中有沿逆时针方向的感应电流C悬挂金属环C的竖直线拉力变大 D金属环C仍能保持静止状态9振弦型频率传感器的结构如图所示，它由钢弦和永磁铁两部分组成，钢弦上端用固定夹 块夹紧，下端的夹块与一膜片相连接，当弦上的张力越大时，弦的固有频率越大这种 装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化下列说法正确的是（ ）A当软铁块与磁铁靠近时，a端电势高B当软铁块与磁铁靠近时，b端电势高C膜上的压力较小时，线圈中感应电动势的频率高D膜上的压力较大时，线圈中感应电动势的频率高10在图中的（a）、(b)、(c)中除导体棒ab可动外，其余部分均固定不动，（a）图中的电容器C原来不带电，设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面（即纸面）向下的匀强磁场中，导轨足够长，今给导体棒ab一个向右的初速度v0，导体棒的最终运动状态是（ ）A三种情况下，导体棒ab最终都是匀速运动B图（a）、(c)中ab棒最终将以不同的速度做匀速运动；图（b）中ab棒最终静止C图（a）、（c）中，ab棒最终将以相同的速度做匀速运动D三种情况下，导体棒ab最终均静止第卷（非选择题，共110分）二、本题共2小题，共20分，把答案填在题中相应的横线上或按题目要求作答11（12分）（1）有一个称为“千人震”的趣味物理小实验，实验是用一节电动势为1.5V的新干电池，几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位做这个实验的同学手拉手成一串，另一位同学将电池、镇流器、开关用导线将它们首、尾两位同学两个空着的手相连，如图所示，在通或断时就会使连成一串的同学都有触电感觉，该实验原理是_；人有触电感觉时开关是通，还是断的瞬间_，因为_ （2）在操场上，两同学相距L为10m左右，在东偏北、西偏南11的沿垂直于地磁场方向的两个位置上，面对面将一并联铜芯双绞线，象甩跳绳一样摇动，并将线的两端分别接在灵敏电流计上双绞线并联后的电阻R为2，绳摇动的频率配合节拍器的节奏，保持f=2Hz如果同学摇动绳子的最大圆半径h=1m，电流计的最大值I=3mA试估算地磁场的磁感应强度的数量级_数学表达式B=_（用R,I,L,f,h等已知量表示）将两人的位置改为与刚才方向垂直的两点上，那么电流计的读数_12（10分）为了测定和描绘“220V 40W”的白炽灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电调压变压器上一一种自耦变压器，它只有一组线圈L，绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220B交流电源的火线与零线之间，输出端有一个滑动触头P，移动它的位置，就可以使输出电压在0250V之间连续变化，如图所示，画出的是调压变压器的电路图符号实验室备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、电键、导线等实验器材（1）在图中完成实验电路图 （2）说明按的实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略，电压较高段与电压较低段相比较，哪段误差更大？为什么？_ _三、本题共6小题，共90分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要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13（14分）如图甲所示的电路中，D为二极管（正向电阻为零，反向电阻为无穷大），当在AB间加上如图乙所示的交流电压时，求： （1）在01102s时间内通过R1的电流； （2）1s内电阻R3所消耗的电能14（14分）在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置如图所示，在轮子的边缘贴上小磁体，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和电脑（即DIS实验器材）如果小线圈的面积为S，圈数为N匝，小磁体附近的磁感应强度最大值为B，回路的总电阻为R，实验发现，轮子转过角，小线圈的磁感应强度由最大值变为零因此，他说“只要测得此时感应电流的平均值I，就可以测出转轮转速的大小”请你运用所学的知识，通过计算对该同学的结论作出评价15（14分）如图甲所示是一种自行车上照明用的车头灯，图乙是这种车头灯发电机的结构示意图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮电枢线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交变电流，给车头灯供电已知自行车车轮半径cm，摩擦小轮半径cm，线圈有n=800匝，线圈横截面积S=20cm2，总电阻R1=40,旋转磁极的磁感应强度B=0.010T，车头灯电阻R2=10.当车轮转动的角速度=8rad/s时，求： （1）发电机磁极转动的角速度； （2）车头灯中电流的有效值16（16分）如图所示，平行金属导轨竖直放置，仅在虚线MN下面的空间存在着磁感应强度随高度变化的磁场（在同一水平线上各处磁感应强度相同），磁场方向垂直纸面向里导轨上端跨接一定值电阻R，质量为m的金属棒两端各套在导轨上并可在导轨上无摩擦滑动，导轨和金属棒的电阻不计，将导轨从O处由静止释放，进入磁场后正好做匀减速运动，刚进入磁场时速度为v，到达P处时速度为v/2，O点和P点到MN的距离相等，求： （1）求金属棒在磁场中所受安培力F1的大小； （2）若已知磁场上边缘（紧靠MN）的磁感应强度为B0，求P处磁感应强度BP； （3）在金属棒运动到P处的过程中，电阻上共产生多少热量？17（16分）如图所示为检测某传感器的电路图，传感器上标有“3V 0.9W”的字样（传感器可看作一个纯电阻），滑动变阻器R0上标有“10 1A”的字样，电流表的量程为0.6A，电压表的量程为3V （1）根据传感器上的标注，计算该传感器的电阻和额定电流 （2）若电路各元件均完好，检测时，为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压的最大值是多少？ （3）根据技术资料可知，如果传感器的电阻变化超过1，则该传感器就失去了作用实际检测时，将一个电压恒定的电压加在图中a、b之间（该电源电压小于上述所求电压的最大值），闭合开关S，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压检测记录如下：电压表示数U/V电流表示数I/A第一次1.480.16第二次0.910.22若不计检测电路对传感器电阻的影响，通过计算分析，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b所加的电压是多少？18（16分）如图（甲）所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场已知线圈的匝数n=100匝，电阻r=10，所围成矩形的面积S=0040m2，小灯泡的电阻R=90，磁场的磁感应强度随按如图（乙）所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期不计灯丝电阻随温度的变化，求： （1）线圈中产生感应电动势的最大值 （2）小灯泡消耗的电功率 （3）在磁感强度变化的0的时间内，通过小灯泡的电荷量答案1答案：ABC 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2答案：BC 根据图象可知电压最大值为Um=10V，有效值为V，电流有效值为A，电阻消耗的电功率为W3答案：CD 从能量的角度考虑，导轨光滑时，金属棒的动能全部转化为电能，最终以焦耳热的形式释放出来；导轨粗糙时，金属棒的动能一部分转化为电能，另一部分通过摩擦转化为热能，而安培力做功可以用机械能与电能之间的转化来量度，因此产生的电能不相同，所以A错；电流做功可产生焦耳热，因此可以比较电流做功不同，B错；但两个过程中，机械能都全部转化为热量，所以C对；两个过程中，初速度相同，末速度均为零，因此动量变化量相同，D对4答案：C 电流互感器是用弱电流来检测强电流，因此副线圈匝数要比原线圈匝数多，A、B错；而D中检测器直接与地线、火线相连，与用电器电网并联，不能起到检测作用，只有C是正确的5答案：A 当导线中的电流突然增大时，可判断线框整体向外的磁通量增大，由楞次定律可判断线框中将产生顺时针方向的电流，根据左手定则可判断cd边和ab受到导线的安培力向右，而ad、bc两边整体所受安培力为零，因此，整个线框所受安培力向右，即x轴正向6答案：BD 产生感应电流后，两导体滑杆中的电流相等，受到磁场的作用力大小相等，感应电流的磁场阻碍原磁通量的增大，故两杆同时向右加速运动，因F为恒力，磁场对杆的作用力为变力，随速度的增大而增大，因而开始时两杆做变加速运动（ab加速度减小，cd加速度增大），当两杆具有相同加速度时，它们以共同的加速度运动，故BD正确7答案：B 图（a）中L2的功率为P，则L2上电压为，原线圈中电压，L1两段电压与U1相等，则L1所消耗功率图（b）中L2、L3功率相同，变压器的输出功率为2P，原线圈电压，原线圈中电流，灯L1上消耗功率为8答案：BCD 电流I增大的过程中，穿过金属环C的磁通量增大，环中出现逆时针的感应电流，可以将环等效成一个正方形线框，利用“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”得出环将受到向下的斥力且无转动，所以悬挂金属环C的竖直拉力变大，环仍能保持静止状态9答案：BC 当铁块靠近磁铁时，线圈中的磁通量增加，根据楞次定律可得，b端电势比a端电势高，选项B正确；膜上压力越小时，钢弦上的张力越大，振动频率越高，线圈中感应电动势的频率越高，所以选项C正确10答案：B 图a中，ab棒以v0向右运动的过程中，电容器开始充电，充电后ab棒就减速，ab棒上的感应电动势减小，当ab棒上的感应电动势与电容器两端电压相等时，ab棒上无电流，从而做匀速运动；图b中，由于R消耗能量，所以ab棒做减速运动，直至停止；图c中，当ab棒向右运动时，产生的感应电动势与原电动势同向，因此作用在ab棒上的安培力使ab棒做减速运动，速度减为零后，在安培力作用下向左加速运动，向左加速过程中，ab棒产生的感应电动势与原电动势反向，当ab棒产生的感应电动势与原电动势大小相等时，ab棒上无电流，从而向左匀速运动，所以B正确11答案：（1）镇流器的自感现象；（2分）断开瞬间；（2分）只有在电路刚断开时才能产生很高的自感电动势使人产生触电的感觉 （2分）（2）105（2分） IR/2Lhf （2分） 0（2分）12答案：（1）如图（注意：电流表外接或内接均可）（4分） （2）如果电流外接，电压较高段误差较大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流作用而造成的误差就越大；如果内接，电压较低段，误差较大，因为电压越低，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差就越大 （4分）13解析：（1）在01102s时间内D处于导通状态，则电路总电阻为（2分）通过R3的电流（2分）由式代入数据解得，I=1A（1分）则通过R1的电流A（1分） （2）在1102s2102s时间内D处于截止状态，则通过R3的电流（2分）代入数据得，A（2分）t=1s内R3消耗的电能（2分）代入数据解得，E=492J （2分）14解析：该同学的结论是正确的 （2分）设转轮的角速度、转速分别为和n，轮子转过角所需时间为t，通过线圈的磁通量的变化量为，线圈中产生的感应电动势的平均值为E根据法拉第电磁感应定律有（3分）由闭合电路欧姆定律有I=E/R（2分）又（2分）（2分）联立以上四式得，（3分）由此可见，该同学的结论是正确的 15解析：（1）磁极与摩擦小轮之间转动的角速度相等，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对运动，因此有，（2分）rad/s（2分） （2）摩擦小轮带动磁极转动，线圈产生的感应电动势的最大值为（3分）代入数据得，=4.48V（2分）感应电动势的有效值V（3分）通过灯炮的电流有效值=64mA （2分）16解析：（1）从OMN过程中棒做自由落体，（2分）从MNP的过程中做匀减速运动，故F1大小不变，（4分）又（4分）所以（2分） （3）棒从MNP过程中产生热量（4分）17解析：（1）传感器的电阻=10（1分）传感器的额定电流=0.9/3=0.3A（1分） （2）要求电路各部分安全，则要求电路的最大电流A（2分）此时电源电压最大值，为传感器的额定电压，U0为R0调至最大值R0m=10时R0两端的电压，即V，（2分）电源电压最大值V（2分） （3）设实际检测时加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为，根据第一次实验记录数据有：（2分）根据第二次记录数据有（2分）解得，U=3V（1分）传感器的电阻变化为0的一侧存在竖直向下的匀强磁场，一电阻为r的金属直杆与金属导轨垂直放置，且接触良好，并可在导轨上滑动.开始时，金属直杆位于x=0处，现给金属杆一大小为v0、方向沿x轴正方向的初速度.在运动过程中有一大小可调节的平行于x轴的外力F作用在金属杆上，使金属杆保持大小为a，方向沿x轴负方向的恒定加速度运动.金属导轨电阻可忽略不计.求：金属杆减速过程中到达x0的位置时，金属杆的感应电动势E；回路中感应电流方向发生改变时，金属杆在轨道上的位置；若金属杆质量为m，请推导出外力F随金属杆在x轴上的位置（x）变化关系的表达式.答案：E=Bd xm=v02/2a 21.如图甲，平行导轨MN、PQ水平放置，电阻不计.两导轨间距d=10cm，导体棒ab、cd放在导轨上，并与导轨垂直.每根棒在导轨间的部分，电阻均为R=1.0.用长为L=20cm的绝缘丝线将两棒系住.整个装置处在匀强磁场中.t=0的时刻，磁场方向竖直向下，丝线刚好处于未被拉伸的自然状态.此后，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示.不计感应电流磁场的影响.整个过程丝线未被拉断.求：02.0s的时间内，电路中感应电流的大小与方向；MNPQabcddL图甲B图乙B/Tt/sO0.20.1-0.11.02.03.0t=1.0s的时刻丝线的拉力大小.答案：1.010-3A，顺时针 1.010-5Nabcde f22.如图所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdef处于竖直向下磁感应强度为B0的匀强磁场中.金属杆ab与金属框架接触良好.此时abed构成一个边长为l的正方形，金属杆的电阻为r，其余部分电阻不计.若从t=0时刻起，磁场的磁感应强度均匀增加，每秒钟增量为k，施加一水平拉力保持金属杆静止不动，求金属杆中的感应电流.在情况中金属杆始终保持不动，当t= t1秒末时，求水平拉力的大小.若从t=0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当金属杆在框架上以恒定速度v向右做匀速运动时，可使回路中不产生感应电流.写出磁感应强度B与时间t的函数关系式.答案： PQONCDabBF23.一个“ ”形导轨PONQ，其质量为M=2.0kg，放在光滑绝缘的水平面上，处于匀强磁场中，另有一根质量为m=0.60kg的金属棒CD跨放在导轨上，CD与导轨的动摩擦因数是0.20，CD棒与ON边平行，左边靠着光滑的固定立柱a、b，匀强磁场以ab为界，左侧的磁场方向竖直向上（图中表示为垂直于纸面向外），右侧磁场方向水平向右，磁感应强度的大小都是0.80T，如图所示.已知导轨ON段长为0.50m，电阻是0.40，金属棒CD的电阻是0.20，其余电不计.导轨在水平拉力作用下由静止开始以0.20m/s2的加速度做匀加速直线运动，一直到CD中的电流达到4.0A时，导轨改做匀速直线运动.设导轨足够长，取g=10m/s2.求：导轨运动起来后，C、D两点哪点电势较高？导轨做匀速运动时，水平拉力F的大小是多少？导轨做匀加速运动的过程中，水平拉力F的最小值是多少？CD上消耗的电功率为P=0.80W时，水平拉力F做功的功率是多大？答案：C 2.48N 1.6N 6.72WBabcdF24.如图所示，在与水平面成=30的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道，其电阻可忽略不计。空间存在着匀强磁场，磁感应强度B=0.20T，方向垂直轨道平面向上.导体棒ab、cd垂直于轨道放置，且与金属轨道接触良好构成闭合回路，每根导体棒的质量m=2.010-2kg，回路中每根导体棒电阻r=5.010-2，金属轨道宽度l=0.50m.现对导体棒ab施加平行于轨道向上的拉力，使之匀速向上运动.在导体棒ab匀速向上运动过程中，导体棒cd始终能静止在轨道上.g取10m/s2，求：导体棒cd受到的安培力大小；导体棒ab运动的速度大小；拉力对导体棒ab做功的功率.答案：0.10N 1.0m/s 0.20W25.如图所示，边长为L的正方形金属线框，质量为m、电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘，金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间的变化规律为B = kt已知细线所能承受的最大拉力为2mg，则从t=0开始，经多长时间细线会被拉断？解:线框中的感应电流为： I = = = S= （分） 线断时有2mg = mg + BIL（5分） 解得：t = （分）25.如图所示，宽度为L的足够长的平行金属导轨MN、PQ的电阻不计，垂直导轨水平放置一质量为m电阻为R的金属杆CD，整个装置处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，导轨平面与水平面之间的夹角为，金属杆由静止开始下滑，动摩擦因数为，下滑过程中重力的最大功率为P，求磁感应强度的大小解：金属杆先加速后匀速运动，设匀速运动的速度为v，此时有最大功率，金属杆的电动势为：E=BLv （3分） 回路电流 I = （3分） 安培力 F = BIL （3分） 金属杆受力平衡，则有：mgsin= F + mgcos （3分） 重力的最大功率P = mgvsin （3分） 解得：B = (3分)aFbBRcdef26.如图所示，有两根足够长、不计电阻，相距L的平行光滑金属导轨cd、ef与水平面成角固定放置，底端接一阻值为R的电阻，在轨道平面内有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直轨道平面斜向上.现有一平行于ce、垂直于导轨、质量为m、电阻不计的金属杆ab，在沿轨道平面向上的恒定拉力F作用下，从底端ce由静止沿导轨向上运动，当ab杆速度达到稳定后，撤去拉力F，最后ab杆又沿轨道匀速回到ce端.已知ab杆向上和向下运动的最大速度相等.求:拉力F和杆ab最后回到ce端的速度v.FBFFNmgv解:当ab杆沿导轨上滑达到最大速度v时，其受力如图所示:由平衡条件可知:F-FB-mgsin=0 (4分)又 FB=BIL (2分)而 (2分)联立式得: (2分)同理可得，ab杆沿导轨下滑达到最大速度时: (4分) 联立两式解得: (2分) (2分)abcd27.如图所示导体棒ab质量为100g，用绝缘细线悬挂后，恰好与宽度为50cm的光滑水平导轨良好接触.导轨上放有质量为200g的另一导体棒cd，整个装置处于竖直向上的磁感强度B=0.2T的匀强磁场中，现将ab棒拉起0.8m高后无初速释放.当ab第一次摆到最低点与导轨瞬间接触后还能向左摆到0.45m高处，求： cd棒获得的速度大小； 瞬间通过ab棒的电量；此过程中回路产生的焦耳热.答案：0.5m/s 1C 0.325J28.如图甲所示，空间有一宽为2L的匀强磁场区域，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外.abcd是由均匀电阻丝做成的边长为L的正方形线框，总电阻为R.线框以垂直磁场边界的速度v匀速通过磁场区域.在运动过程中，线框ab、cd两边始终与磁场边界平行.线框刚进入磁场的位置x=0，x轴沿水平方向向右.求:(1)cd边刚进入磁场时，ab两端的电势差，并指明哪端电势高；(2)线框穿过磁场的过程中，线框中产生的焦耳热；(3)在下面的乙图中，画出ab两端电势差Uab随距离变化的图象.其中U0=BLv0.图乙U0xOUab-U0图甲dbcva2LL解:(1)dc切割磁感线产生的感应电动势 E=BLv (2分)回路中的感应电流 (2分)ab两端的电势差 b端电势高 (2分)(2)设线框从dc边刚进磁场到ab边刚进磁场所用时间为t由焦耳定律有 (2分) L = vt (2分)求出 (2分)U0xOUab-U0-U0