电学综合检测

电学综合检测 时间 60 分钟 满分 100 分 一 单项选择题 本题共 7 小题 每小题 4 分 共 28 分 每小题只有一个选项正确 1 如图 1 所示 O 处有一通电直导线 其中的电流方向垂直于纸面向里 图形 abcd 为 以 O 点为同心圆的两段圆弧 a 和 c 与两个半径 b 和 d 构成的扇形 则以下说法中正确的是 图 1 A 该通电直导线所产生的磁场方向如图中的 b 或 d 所示 且离 O 点越远 磁场越强 B 该通电直导线所产生的磁场方向如图中的 b 或 d 所示 且离 O 点越远 磁场越弱 C 该通电直导线所产生的磁场方向如图中的 a 或 c 所示 且离 O 点越远 磁场越强 D 该通电直导线所产生的磁场方向如图中的 a 或 c 所示 且离 O 点越远 磁场越弱 2 如图 2 a 所示 一矩形线圈 abcd 放置在匀强磁场中 并绕过 ab cd 中点的轴 OO 以角速度 逆时针匀速转动 若以线圈平面与磁场夹角 45 时为计时起点 如图 b 所示 并规定当电流自 a 流向 b 时电流方向为正 则下列选项中正确的是 图 2 图 3 3 如图 4 甲所示为一种自耦变压器的结构示意图 线圈均匀绕在圆环形铁芯上 若 AB 间输入如图乙所示的交变电压 转动滑动触头 P 到如图甲中所示位置 在 BC 间接一个 理想交流电压表 图 4 甲中未画出 则 图 4 A AB 间输入的交流电的电压瞬时值表达式为 u 220sin 50 t V 2 B 该交流电的频率为 100 Hz C t 1 10 2 s 时电压表的读数为零 D BC 间输出的电功率为零 4 如图 5 所示 一个静止的质量为 m 带电荷量为 q 的带电粒子 不计重力 经电压 U 加速后垂直进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中 粒子最后落到 P 点 设 OP x 下列图 线能够正确反应 x 与 U 之间的函数关系的是 图 5 图 6 5 如图 7 所示电路中 L 为电感线圈 C 为电容器 当开关 S 由断开变为闭合时 图 7 A A 灯中无电流通过 不可能变亮 B A 灯中有电流通过 方向由 a 到 b C B 灯逐渐熄灭 c 点电势高于 d 点电势 D B 灯逐渐熄灭 c 点电势低于 d 点电势 6 如图 8 所示 两个完全相同的矩形导线框 A B 在靠得很近的竖直平面内 线框的对 应边相互平行 线框 A 固定且通有顺时针方向的电流 I 线框 B 从图示位置由静止释放 在运动到 A 下方的过程中 图 8 A 穿过线框 B 的磁通量先变小后变大 B 线框 B 中感应电流的方向先顺时针后逆时针 C 线框 B 所受安培力的合力为零 D 线框 B 的机械能一直减小 7 一台发电机输出的电功率为 50 kW 输出电压为 250 V 现欲用变压器升压后向远 处输电 输电线的总电阻为 8 若不考虑输电线路的感抗和容抗对输电的影响 则 A 输送电压越高 输电线上损失的功率越大 B 若升压变压器的变压比为 1 4 输电线上损失的功率为 20 kW C 若升压变压器的变压比为 1 8 输电线上损失的功率为 10 kW D 若不用升压变压器 输电线上损失的功率将达到 320 kW 二 多项选择题 本题共 5 小题 每小题 5 分 共 25 分 每小题有多个选项正确 全 选对得 5 分 选对但不全得 3 分 选错或不选得 0 分 8 如图 9 所示 两块金属板水平放置 与左侧水平放置的线圈通过开关 K 用导线连接 压力传感器上表面绝缘 位于两金属板间 带正电的小球静置于压力传感器上 均匀变化 的磁场沿线圈的轴向穿过线圈 K 未接通时压力传感器的示数为 1 N K 闭合后压力传感 器的示数变为 2 N 则磁场的变化情况可能是 图 9 A 向上均匀增大 B 向上均匀减小 C 向下均匀减小 D 向下均匀增大 9 如图 10 所示 在竖直平面内固定一光滑绝缘三角形支架 ac 竖直 bc 水平 ab 与 水平面夹角为 带电小球 P 和 Q 分别套在 ab 和 ac 上处于静止状态 设 PQ 连线与 ab 夹 角为 则下列判断正确的是 图 10 A PQ 一定带同种电荷 B PQ 一定带异种电荷 C P 位置一定比 Q 高 D P 位置可能比 Q 低 10 如图 11 所示 两个带等量正电荷的小球 A B 可视为点电荷 被固定在光滑绝缘的 水平面上 P N 是小球 A B 连线上的中垂线上的两点 且 PO ON 现将一个电荷量很 小的带负电的小球 C 可视为质点 从 P 点静止释放 在小球 C 向 N 点运动的过程中 下 列关于小球 C 的速度图像 可能正确的是 图 11 图 12 11 水平线上的 O 点放置一点电荷 如图 13 所示 图中画出点电荷周围对称分布的几 条电场线 以水平线上的某点 O 为圆心 画一个圆 与电场线分别相交于 a b c d e 则下列说法正确的是 图 13 A b e 两点的电场强度相同 B a 点电势低于 c 点电势 C b c 两点间电势差等于 e d 两点间电势差 D 电子沿圆周由 d 到 b 电场力做正功 12 如图 14 所示 电动势为 E 内阻为 r 的电源与定值电阻 R0 滑动变阻器 R 串联 已知 R0 r 滑动变阻器的最大阻值是 2r 当滑动变阻器的滑片 P 由 a 端向 b 端滑动时 下列说法中正确的是 图 14 A 电路中的电流变大 B 电源的输出功率先变大后变小 C 滑动变阻器消耗的功率变小 D 定值电阻 R0上消耗的功率先变大后变小 三 非选择题 本题共 4 小题 共 47 分 按题目要求作答 解答题应写出必要的文字 说明 方程式和演算步骤 13 10 分 待测电阻 Rx的阻值约为 20 现要测量其阻值 实验室提供器材如下 A 电流表 A1 量程 150 mA 内阻约为 10 B 电流表 A2 量程 20 mA 内阻 r2 30 C 电压表 V 量程 15 V 内阻约为 3 000 D 定值电阻 R0 100 E 滑动变阻器 R1 最大阻值为 5 额定电流为 1 0 A F 滑动变阻器 R2 最大阻值为 5 额定电流为 0 5 A G 电源 E 电动势 E 4 V 内阻不计 H 开关 S 及导线若干 1 为了使电表调节范围较大 测量准确 测量时电表读数不得小于其量程的 请从 1 3 所给的器材中选择合适的实验器材 均用器材前对应的字母序号填写 2 根据你选择的实验器材 在虚线框内画出测量 Rx的实验电路图并标明实验器材的符 号 3 待测电阻的表达式为 Rx 式中未知符号的物理意义为 14 10 分 如图 15 所示 一匀强磁场磁感应强度为 B 方向垂直纸面向里 其边界是 半径为 R 的圆 AB 为圆的一直径 在 A 点有一粒子源向圆平面内的各个方向发射质量为 m 电荷量为 q 的粒子 粒子重力不计 图 15 1 有一粒子以 v1 的速度垂直磁场进入圆形区域 恰从 B 点射出 求此粒子在 2qBR m 磁场中运动的时间 2 若磁场的边界是绝缘弹性边界 粒子与边界碰撞后将以原速率反弹 某粒子沿半径 方向射入磁场 经过 2 次碰撞后回到 A 点 求该粒子的速度为多大 15 12 分 如图 16 所示 均可视为质点的三个小球 A B C 串在竖直固定的光滑绝缘 细杆上 开始时 A 与 B 紧靠在一起 A B 之间绝缘 C 紧贴着绝缘地板 小球质量分别为 MA 2 32 kg MB 0 20 kg MC 2 00 kg 其中 A 不带电 B C 的带电量分别为 qB 4 0 10 5 C qC 7 0 10 5 C 且电荷量都保持不变 开始时三个小球均静止 现给小球 A 施加一个竖直向上的力 F 使它由静止开始向上做加速度为 a 4 0 m s2的匀加 速直线运动 经时间 t A 与 B 分离 F 变为恒力 已知 g 10 m s2 静电力常量 k 9 109 N m2 C2 图 16 1 求时间 t 为多少 2 在时间 t 内 若力 F 做的功 WF 53 36 J 则 B 所受的电场力对 B 做的功 W 为多少 16 15 分 如图 17 甲所示 足够长的光滑平行金属导轨 MN PQ 竖直放置 其宽度 L 1 m 一匀强磁场垂直穿过导轨平面 导轨的上端 M 与 P 之间连接阻值为 R 0 40 的 电阻 质量为 m 0 01 kg 电阻为 r 0 30 的金属棒 ab 紧贴在导轨上 现使金属棒 ab 由静止开始下滑 下滑过程中 ab 始终保持水平 且与导轨接触良好 其下滑距离 x 与时间 t 的关系如图乙所示 图像中的 OA 段为曲线 AB 段为直线 导轨电阻不计 取 g 10 m s2 忽略 ab 棒运动过程中对原磁场的影响 求 图 17 1 磁感应强度 B 的大小 2 金属棒 ab 在开始运动的 1 5 s 内 通过电阻 R 的电荷量 3 金属棒 ab 在开始运动的 1 5 s 内 电阻 R 上产生的热量 答 案 1 选 D 由安培定则可知 通电直导线周围的磁场磁感线是以通电导线为圆心的一些 同心圆 题给通电直导线产生的磁场方向如图中 a 或 c 箭头所示 且离通电直导线越远 磁 场越弱 故选项 D 正确 2 选 D 从图 a 可看出线圈从垂直于中性面开始旋转 由楞次定律可判断 计时起点 电流方向为从 b 到 a 瞬时电流的表达式为 i imcos t D 选项正确 4 3 选 D 由图乙可读出交流电的电压最大值为 Um 220 V 周期 T 2 10 2 s 2 100 rad s 则交流电的电压瞬间值表达式 u Umsin t 220sin 100 t V 选项 A 错误 2 T2 由 f 50 Hz 知选项 B 错误 因电压表测交流电电压时 读数为交流电的有效值 不能读 1 T 出瞬时值 所以读数不为零 则选项 C 错误 由于 BC 间接理想电压表 RV无穷大 则 P 0 选项 D 正确 U2 RV 4 选 B 带电粒子在电场中加速时 由动能定理得 qU mv2 而在磁场中偏转时 由 1 2 牛顿第二定律得 qvB m 依题意 x 2r 联立解得 x 或 U x2 因此正确 v2 r 2m qB 2qU m qB2 8m 答案为 B 5 选 D 当开关 S 由断开变为闭合时 电感线圈 L 中产生感应电动势 B 灯逐渐熄灭 把 L 看做一个电源 c 点电势低于 d 点电势 选项 D 正确 C 错误 开关由断开变为闭合时 电容器 C 放电 A 灯中有电流通过 方向由 b 到 a 选项 A B 均错误 6 选 D 在线框 B 运动到 A 下方的过程中 穿过线框 B 的磁通量先向外增大 后向外 减小 然后再向里增大 后向里减小 最后又向外增大后向外减小 选项 A 错误 根据楞次定 律可知 线框 B 中感应电流的方向为顺时针 逆时针 顺时针 逆时针 选项 B 错误 安培 力对线框 B 有阻碍作用 则安培力的合力不为零 且做负功 线框 B 的机械能减小 选项 C 错误 D 正确 7 选 B 输出功率一定 输送电压越高 输电线中电流越小 输电线上损失的功率越小 选项 A 错误 若升压变压器的变压比为 1 4 输送电压为 1 000 V 输电线中电流为 50 A 输 电线上损失的功率为 I2R 502 8 W 20 kW 选项 B 正确 若升压变压器的变压比为 1 8 输送电压为 2 000 V 输电线中电流为 25 A 输电线上损失的功率为 I2R 252 8 W 5 kW 选项 C 错误 若不用升压变压器 输电线中电流为 200 A 计算可知输电线上损失的功率将 达到 320 kW 但此功率大于发电机输出的电功率 50 kW 选项 D 错误 8 选 AC K 闭合后 由楞次定律知向上均匀增大或向下均匀减小的磁场都能使上金 属板带正电 下金属板带负电 带正电的小球受竖直向下的电场力 压力传感器示数变大 9 选 BC P Q 静止 对 Q 由竖直方向平衡可知 Q 受到 P 施加的库仑力有竖直向上 的分力 对 P 由 ab 方向平衡可知 P 受到沿 ab 向下的重力分力和 Q 施加的沿 ab 向上的作用 力分力 综合上述可知 P Q 一定带异种电荷 A 错 B 对 90 P 位置一定比 Q 高 C 对 D 错 10 选 AB 在 AB 的垂直平分线上 从无穷远处到 O 点电场强度先变大后变小 到 O 点变为零 负电荷由静止沿垂直平分线运动 加速度先变大后变小 速度不断增大 在 O 点 加速度变为零 速度达到最大 v t 图像的斜率应先变大后变小 由 O 点到无穷远 速度变化 情况与另一侧速度的变化情况具有对称性 如果 PN 距离较近 则 A 正确 如果 PN 距离足 够远 则 B 正确 11 选 BC 题图中 b e 两点电场强度的方向不同 选项 A 错误 离点电荷越近 电势越 高 故 a0 电子从 d 到 b 电场力做功 Wdb qUdb e Udb 0 选项 D 错误 12 选 AC 当 r内 R外时 电源输出功率最大 当滑动变阻器的滑片 P 由 a 端向 b 端 滑动时 外电路电阻减小 电流变大 当滑片位于 b 端时 电源的输出功率最大 选项 A 正确 B 错误 当滑动变阻器的滑片 P 位于 a 端时 滑动变阻器消耗的功率最大 滑片由 a 端向 b 端滑动的过程中 滑动变阻器消耗的功率变小 选项 C 正确 由 P I2R0知 定值电阻 R0上 消耗的功率变大 选项 D 错误 13 解析 1 由于电源电动势为 4 V 电压表 V 量程为 15 V 达不到其量程的三分之 一 故电压表不能使用 可用电流表 A2与定值电阻 R0串联当做电压表 再与电流表 A1配合 使用伏安法测量待测电阻阻值 由于改装后的表内阻已知 故电流表 A1采用外接法 改装后 的电压表量程为 20 mA 130 2 6 V 滑动变阻器最大阻值为 5 无法起到限流作用 故 滑动变阻器采用分压式接法 此时考虑到干路最小电流为 0 8 A 故滑动变阻器只能选 E R滑 择 R1 故器材选择 A B D E G H 2 实验电路图如图所示 3 待测电阻 Rx 其中 I1 I2分别为电流表 A1和 A2的示数 R0和 r2分别为 I2 R0 r2 I1 I2 定值电阻和电流表 A2的内阻 答案 1 A B D E G H 2 见解析图 3 I1 I2分别为 A1和 A2的示数 I2 R0 r2 I1 I2 14 解析 1 根据牛顿第二定律有 qv1B m v2 1 r1 解得 r1 2R 该粒子的运动轨迹如图甲所示 则