人教版高中物理选修试卷.pdf

高中物理3-2 一选择题（共8小题） 1（2013虹口区一模）如图所示，一载流长直导线和一矩形 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，长直导线中电 流i随时间变化，使线框中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、后水平向右图中箭头表示 电流i的正方向，则i随时间t变化的图线可能是（ ） ABCD 解：线框中感应电流沿顺时针方向，由安培定则可知，感应电流的磁 场垂直于纸面向里； 由楞次定律可得：如果原磁场增强时，原磁场方向应垂直于纸面向 外，由安培定则可知，导线电流方向应该向下，为负的，且电流越来 越大；由楞次定律可知：如果原磁场方向垂直于纸面向里，则原磁场 减弱，直线电流变小，由安培定则可知，直线电流应竖直向上，是正 的； A、由图示可知，直线电流按A所示变化，感应电流始终沿顺时针方 向，由楞次定律可知，在i大于零时，为阻碍磁通量的减小，线框受到 的合力水平向左，在i小于零时，为阻碍磁通量的增加，线框受到的合 力水平向右，故A正确； 2（2010浙江）半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固 定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于 纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图1所示 有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图2 所示在t=0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q的静 止微粒，则以下说法正确的是（ ） A第2秒内上极板为正极 B第3秒内上极板为负极 C第2秒末微粒回到了原来位置 D第3秒末两极板之间 的电场强度大小 解：01s内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带负电，金属板下 极板带正电； 若粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向上而向上做匀加速运 动 12s内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带正电，金属板下极板 带负电；故A正确； 若粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向下而向上做匀减速运 动，2s末速度减小为零 23s内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带正电，金属板下极板 带负电；故B错误； 若粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向下而向下做匀加速运 动 两极板间的电场强度大小 ，故D错误； 34s内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带负电，金属板下极板 带正电； 若粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向上而向下做匀减速运动 4s末速度减小为零，同时回到了原来的位置故C错误；故选A 3（2010山东）如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度 大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO 为其对称轴一导线折成边长为l的正方形闭合加在abcd，回路 在纸面内以恒定速度v0向右运动，叵路运动到关于OO对称的 位置时（ ） A穿过回路的磁通量为零 B回路中感应电动势大 小为2Blv0 C回路中感应电流的方向为顺时针方向 D回路中ab边与 cd边所受安培力方向相同 解：A、此时线圈中有一半面积磁场垂直线圈向外，一半面积磁场垂 直线圈向内，因此磁通量为零，故A正确；B、ab切割磁感线形成电动 势b端为正，cd切割形成电动势c端为负，因此两电动势串联，故回路 电动势为E=2BLv0，故B正确；C、根据右手定则根据右手定则可判断 两根导线切割磁感线产生电动势的方向可知，回路中的感应电流方向 为逆时针，故C错误；D、根据左手定则可知，回路中ab边与cd边所受 安培力方向均向右，方向相同，故D正确故选ABD 4（2014咸阳二模）在如图所示的电路中，L是一带铁心的 线圈，R为电阻两条支路的直流电阻相等那么在接通和断 开开关的瞬间，两电流表的读数I1、I2的大小关系错误的是 （ ） A接通时I1I2，断开时I1I2 B接通时I1 I2，断开时I1=I2 C接通时I1I2，断开时I1I2 D接通时 I1=I2，断开时I1I2 解：当开关接通瞬间，R中电流立即增大到正常值I2而线圈中的电流 从零开始增大，产生自感电动势阻碍电流的增大，则电流I1只能逐渐 增大，故I1I2断开开关瞬间，线圈产生的自感电流流过线圈和电阻 R，两者串联，电流相同，I1=I2故选项B正确，选项ACD错误本题 选择错误的，故选：ACD 5（2013徐州三模）如图D1、D2 是两只相同的灯泡，L 是 自感系数很大的线圈，其直流电阻与R 的阻值相同关于灯泡 发光情况正确的是（ ） A当S1接a 时，闭合S，D1将逐渐变亮 B当S1接a 时，闭合S 待电路稳定后再断开，D1先变得更 亮，然后渐渐变暗 C当S1接b 时，闭合S，D2将渐渐变亮 D当S1接b 时，闭合S待电路稳定后再断开，D2先变得更 亮，然后渐渐变暗 解：A、当S1接a 时，闭合S，灯泡D2被短路，导致电阻减小，则总电 流变大，所以通过D1灯泡的电流增大，因此D1将逐渐变亮，故A正 确；B、当S1接a 时，闭合S 待电路稳定后再断开，导致线圈中电流发 生变化，从而出现阻碍电流减小，通过D1的电流没有之前大，则D1不 会变得更亮，但会慢慢熄灭故B错误；C、当S1接b 时，闭合S，线 圈中电流的变化，从而阻碍电流增大，所以导致D2刚开始较亮，当线 圈电流趋于稳定后，D2渐渐变暗，故C错误；D、当S1接b时，闭合S 待电路稳定后再断开，导致线圈中电流发生变化，从而出现阻碍电流 减小，通过D2的电流比之前大，则D2会变得更亮，且会慢慢熄灭故 D正确；故选AD 6（2012重庆）如图所示，理想变压器的原线圈接u=11000 sin100t（V）的交变电压，副线圈通过电阻r=6的导线 对“220V/880W”的电器RL供电，该电器正常工作由此可知 （ ） A原、副线圈的匝数比为50：1 B交变电压的频率为 100 Hz C副线圈中电流的有效值为4 A D变压器的输入功率为 880 W 解：输入电压的有效值为11000 V，用电器的额定电压为220 V，所以 变压器的输出电压大于220 V，原副线圈的匝数比小于50：1，故A错 误；B、由输入电压的表达式知，f= Hz=50 Hz，故B错误； C、副线圈中的电流与用电器中的电流相同，I=4 A，故C正确；D、变 压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于880 W，所以变压器的输入功率大于880 W，故D错误故选C 7（2011天津）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线 垂直的转轴匀速转动，如图甲所示产生的交变电动势的图象 如图乙所示，则（ ） At=0.015s时线框的磁通量变化率为零 Bt=0.01s时线 框平面与中性面重合 C线框产生的交变电动势有效值为311V D线框产生的 交变电动势频率为100Hz 解：A、t=0.015s时，感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律E=n 可知，磁通量的变化率最大，不是零，故A错误；B、由图2可知 t=0.01s时，e=0，说明此时线圈正经过中性面，故B正确； C、由图2可知 T=0.02s，Em=311V根据正弦式交变电流有效值和峰 值的关系可得，该交变电流的有效值为 ，故C错误D、据周期和频率的关系可得，该交变电流的频率为： ，故D错误故选：B 8（2014孝感二模）中国科学家发现了量子反常霍尔效应， 杨振宁称这一发现是诺贝尔奖级的成果如图所示，厚度为 h，宽度为d的金属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导 体上下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应下列说法 正确的是（ ） A上表面的电势高于下表面电势 B仅增大h时，上 下表面的电势差增大 C仅增大d时，上下表面的电势差减小 D仅增大电流I 时，上下表面的电势差减小 解：A、金属导体中移动的是自由电子，根据左手定则判断洛伦兹力 的方向，知自由电子向上偏转，则上表面带负电，下表面带正电，下 表面的电势高于上表面故A错误；B、C、根据evB=e ，解得U=vBh，知增大h，上下表面的电势差增大，与d无关故B正 确，C错误；D、根据evB=e ，解得U=vBh；根据电流的微观表达式I=neSv，电流越大，电子的速 度越大，故上下表面的电势差越大，故D错误；故选：B 二填空题（共2小题） 9匝数是100匝的线圈在匀强磁场匀速转动，产生如图所示交 流电，线圈内阻r=1，外电路电阻R=99，交流电瞬间值表示 式e= 100sin50t V，穿过线圈磁通量的最大值m= 0.02 Wb，从t=0到t=0.01秒内，通过线圈的电量为 0.02 C，从 t=0到t=0.02秒内，电路中产生的热量为 J 解：由图象知交流电的周期为0.04s，所以角速度=50rad/s，电动势 最大值Em=100V， 交流电瞬间值表示式e=100sin50t Em=NBS=100V穿过线圈磁通量的最大值m=BS=0.02Wb， 从t=0到t=0.01秒内，通过线圈的电量为q=N =0.02C 电动势的有效值为50 V，从t=0到t=0.02秒内，电路中产生的热量为Q= t= J 10（2014武汉模拟）为锻炼身体，小明利用所学物理知识 设计了一个电子拉力计，图甲是原理图硬质弹簧右端和金属 滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不 计）定值电阻R0=5，a、b是一根长为5cm的均匀电阻丝， 阻值Rab=25，电源电压U=3OV，电流表的量程为 O 0.6A，当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于a端已知该弹簧伸 长的长度L与所受拉力F间的关系如图乙所示 （1）小明在电路中连入RO的目的是 防止电流过大而烧坏电 流表 （2）小明将电流表的表盘改为拉力计的表盘，当不拉拉环 时，拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的 0.1 A处 （3）通过计算说明，电流表表盘的0.6A处应标 250 牛 解：（1）小明在电路中连入R0的目的是保护电路，防止电流过大而烧 坏电流表； （2）当不拉拉环时，滑片P在a端时，R0与Rab串联，串联电路中总电 阻等于各分电阻之和，根据欧姆定律可得，此时电流表的读数： I= = =0.1A； （3）当电流表指针指在0.6A处时，电路中的总电阻： R= = =5， 此时R1接入电路中阻值： R1=RR0=55=0 即滑片处于b端，此时弹簧伸长的长度L为5cm，从图乙中可知拉力 为250N 三解答题（共2小题） 11（2012安徽）图1是交流发电机模型示意图在磁感应强 度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直 于磁感线的OO轴转动，由线圈引起的导线ae和df分别与两个 跟线圈一起绕OO转动的金属圈环相连接，金属圆环又分别与 两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以 保持和外电路电阻R形成闭合电路图2是线圈的主视图，导 线ab和cd分别用它们的横截面来表示已知ab长度为L1，bc长 度为L2，线圈以恒定角速度逆时针转动（只考虑单匝线 圈） （1）线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个 线圈中的感应电动势e1 的表达式； （2）线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时，如图 3所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式； （3）若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳 热（其它电阻均不计） 解：（1）矩形线圈abcd转动过程中，只有ab和cd切割磁感线，设ab和 cd的转动速度为v，则 在t时刻，导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为 E1=BL1v由图可知 v=vsint 则整个线圈的感应电动势为e1=2E1=BL1L2sint （2）当线圈由图3位置开始运动时，在t时刻整个线圈的感应电动势为 e2=BL1L2sin（t+0） （3）由闭合电路欧姆定律可知 这里的E为线圈产生的电动势的有效值 则线圈转动一周在R上产生的焦耳热为 其中 于是 12（2013上海）如图，两根相距l=0.4m、电阻不计的平行 光滑金属导轨水平放置，一端与阻值R=0.15的电阻相连导 轨x0一侧存在沿x方向均匀增大的稳恒磁场，其方向与导轨 平面垂直，变化率k=0.5T/m，x=0处磁场的磁感应强度 B0=0.5T一根质量m=0.1kg、电阻r=0.05的金属棒置于导轨 上，并与导轨垂直棒在外力作用下从x=0处以初速度 v0=2m/s沿导轨向右运动，运动过程中电阻上消耗的功率不 变求： （1）电路中的电流； （2）金属棒在x=2m处的速度； （3）金属棒从x=0运动到x=2m过程中安培力做功的大小； （4）金属棒从x=0运动到x=2m过程