2012版高中物理全程复习方略配套课件阶段评估质量检测（六）（新人教版）

(六) 第九、十章 (90分钟 100分) 一、选择题(本大题共12小题，每小题4分，共48分.每小题 至少一个答案正确，选不全得2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.则下列说法中错误的是( ) 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】选D.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，进而分析可知D错误,A、B、C正确. 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 【解析】选B、C.根据图象可知电压最大值为Um=10 V，有效 值为U= V，A错误；电流有效值为I= = A，B正确； 电阻消耗的电功率为P=I2R=( )210 W=5 W，C正确；由 Q=Pt知，电阻每秒钟产生的热量也为5 J，D错误. 3.如图所示，L为一自感系数很大的有铁芯的线圈，电压表 与线圈并联接入电路，在下列哪种情况下，有可能使电压表 损坏(电压表量程为3 V)( ) A.开关S闭合的瞬间 B.开关S闭合电路稳定时 C.开关S断开的瞬间 D.以上情况都有可能损坏电压表 【解析】选C.开关S闭合瞬间,L在电路中相当于断路，电压 表两端的电压为3 V,所以A错；S闭合电路稳定时，L在电路 中相当于短路，电压表两端的电压几乎为0，所以B错；开关 S断开的瞬间，两端产生很高的电动势，可能损坏电压表.所 以C正确. 4.在图(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 【解析】选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，由于电阻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. 5.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，下列叙述错误的是( ) 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产生 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 【解析】选A.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，故A错，B正确；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，C、D正确. 6.如图所示，理想变压器的副线圈 上通过输电线接两个相同的灯泡L1 和L2，输电线的等效电阻为R，开始 时开关S断开，当S接通时，以下说法正确的是( ) A. 副线圈两端M、N的输出电压减小 B. 副线圈输电线等效电阻R上的电压将增大 C. 通过灯泡L1的电流减小 D. 原线圈的电流增大 【解析】选B、C、D.理想变压器不计原副线圈的直流电阻， 副线圈两端电压UMN(有效值)不受负载电阻的影响，始终等于 副线圈的感应电动势，而保持不变，故A项是错误的.S接通 后，次级回路的总电阻减小，而UMN保持不变，故次级回路中 电流I2增大，输电线等效电阻R上的电压增大，导致灯泡L1两 端电压减小，L1中电流减小，可见B、C项正确，又因I2增大 ，UMN不变，变压器的输出功率增大，故输入功率随着增大， 原线圈中的电流I1增大，D项正确，所以本题正确答案应选B 、C、D. 7.半径为r、质量为m、电阻为R 的金属圆环，用一根长为L的绝 缘细绳悬挂于O点，宽度为L/4的 垂直向里的匀强磁场的上边界到 O点的距离为L/2，如图所示.现使圆环由与悬点等高的A点静 止释放，若运动过程中圆环所在平面始终垂直于磁场，则圆 环产生的焦耳热是( ) A.mgL B.mg(L/2+r) C.mg(3L/4+r) D.mg(L+2r) 【解析】选C.首先，分析金属圆 环的运动过程，可知每当金属圆 环进入、离开磁场时，依据右手 定则、左手定则可知其均受阻力 安培力的作用.因此由功能关系可知，金属圆环的机械 能将不断减少，减少的机械能则转化为焦耳热. 当金属圆环恰好能运动到磁场下边界之外时，亦即如图所示 的位置时，金属圆环不再切割磁感线而安培力消失，故知此 后机械能不再减少，亦不会再有焦耳热产生.从而，由功能 关系可得Q=mg( + +r)=mg( +r),因此，本题答案为C. 8.(2011枣庄模拟)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=2v/b的角速度转过90角.那 么( ) A.通过导线横截面的电量q1q2=1n B.通过导线横截面的电量q1q2=11 C.线框发热功率P1P2=2n1 D.线框发热功率P1P2=21 【解析】 9.(2011大港区模拟)将硬导线中 间一段折成不封闭的正方形，每边 长为l，它在磁感应强度为B、方向 如图所示的匀强磁场中匀速转动， 转速为n，导线在a、b两处通过电 刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发 光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应 为( ) A.(2l2nB)2/P B.2(l2nB)2/P C.(l2nB)2/2P D.(l2nB)2/P 【解析】选B.由交流电有效值公式及角速度-转速关系得 U=Bl2/ =2n 又由电功率公式可得P= 联立式，我们即可求出灯泡的电阻 R=2(l2nB)2/P,因此，本题答案为B. 【方法技巧】电磁感应中线框问题的求解思路 (1)先做“电源”的分析：分离出电路中由电磁感应所产生 的电源，求出电源参数E和r; (2)再进行“电路”的分析：分析电路结构，弄清串并联关 系，求出相关部分的电流大小，以便安培力的求解; (3)然后是“受力”的分析：分析力学研究对象的受力情况 ，尤其注意其所受的安培力; (4)再后是“运动”的分析：根据力和运动的关系，判断出 正确的运动模型; (5)最后是“能量”的分析：寻找电磁感应过程和力学对象 的运动过程中其能量转化和守恒的关系. 10.如图所示为小型电磁继电器的构 造示意图，其中L为含铁芯的线圈， P为可经O点转动的铁片，K为弹簧， S为一对触头，A、B、C、D为四个接 线柱.电磁继电器与传感器配合，可 完成自动控制的要求.其工作方式是( ) A.A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联 B.A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联 C.C与 D接信号电压，A与B可跟被控电路串联 D.C与 D接信号电压，A与B可跟被控电路并联 【解析】选A.由图可知A、B接电磁继电器线圈，所以A、B应 接信号电压，线圈随信号电压变化使电磁继电器相吸或排斥 ，从而使S接通或断开，进而起到控制作用.所以选项A正确. 11.在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金 属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图(甲)所示,当磁 场的磁感应强度B随时间t按如图(乙)变化时,下图中能正确 表示线圈中感应电动势E变化的是( ) 【解析】选A.由题图(乙)知01 s内磁通量向上均匀增加, 由楞次定律知电流方向为正且保持不变;3 s5 s内磁通量 向上减小,由楞次定律知电流方向为负且保持不变.由法拉 第电磁感应定律知感应电动势大小与磁通量变化率成正比, 故3 s5 s内的电动势是01 s内电动势的1/2,应选A. 12.如图所示为“研究电磁 感应现象”实验的实物连 接图，实验表明：当穿过 闭合电路的磁通量发生变 化时，闭合电路中就会产 生感应电流.将线圈L1插 入线圈L2中，合上开关S，能使线圈L2中感应电流的磁场方向 与线圈L1中原磁场方向相同的实验操作是( ) A.插入铁芯 B.拔出线圈L1 C.使变阻器阻值R变大 D.断开开关S 【解析】选B、C、D.根据楞次定律，当原磁场减弱时线圈L2 中感应电流的磁场方向与线圈L1中原磁场方向相同，因为拔 出线圈、使变阻器阻值变大以及断开开关都能够使得原磁场 减弱，所以B、C、D选项正确. 二、计算题(本大题共4小题，共52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.(13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. 【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E=N =N (3分) 由闭合电路欧姆定律有I=E/R (2分) 又t= (2分) n= (2分) 联立以上四式得，n= (2分) 由此可见，该同学的结论是正确的. 答案：见解析 14.(10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 垂直均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n=100匝，电阻r= 1.0 ，所围成矩形的面积S= 0.040 m2，小灯泡的电阻R= 9.0 ，磁场的磁感应强度B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e=nBmS cos t,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)在磁感应强度变化的0 的时间内，通过小灯泡的电 荷量. 【解题提示】本题考查交流电的几个“值” (1)电功率用有效值计算； (2)电荷量用平均值计算. 【解析】(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场 变化的周期相同，所以由图象可知，线圈中产生交变电流的 周期为T=3.1410-2s. (1分) 所以线圈中感应电动势的最大值为 Em=2nBmS/T=8.0 V (2分) (2)根据欧姆定律，电路中电流的最大值为 Im= =0.80 A, (1分) 通过小灯泡电流的有效值为I=Im/ = A， (1分) 小灯泡消耗的电功率为P=I2R=2.88 W (1分) 答案：()8.0 V (2)2.88 W (3)4.010-3 C 15.(15分)某发电站的输出功率为104 kW,输出电压为4 kV,通 过理想变压器后向80 km远处供电.已知输电导线的电阻率为 =2.410-8 m,导线横截面积为1.510-4 m2,输电线路 损失的功率为输出功率的4%.求: (1)升压变压器的输出电压. (2)输电线路上的电压损失. 答案：(1)8104 V (2)3.2103 V 【解析】 16.(14分)如图所示，两根与水平 面成30角的足够长光滑金 属导轨平行放置，导轨间距为L 1 m，导轨底端接有阻值为1 的 电阻R，导轨的电阻忽略不计.整个 装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面斜向上，磁 感应强度B1 T.现有一质量为m0.2 kg、电阻不计的金属 棒用细绳通过光滑滑轮与质量为M0.5 kg的物体相连，细 绳与导轨平面平行.将金属棒与M由静止释放，金属棒沿导轨 运动了2 m后开始做匀速运动.运动过程中，金属棒与导轨始 终保持垂直