2010-2011学年度高三物理上学期单元检测9 电磁感应、交变电流 新人教版

高三上学期物理单元检测 高三上学期物理单元检测 9 9 新课标人教版新课标人教版 命题范围命题范围 电磁感应电磁感应 交变电流交变电流 本试卷分第 卷 选择题 和第 卷 非选择题 两部分 共 100 分考试用时 90 分钟 第 卷 选择题共 40 分 一 本题共 10 小题 每小题 4 分 共 40 分 在每小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 2 分 有 选错或不答的得 0 分 1 如图 1 所示 绕在铁芯上的线圈 电源 滑动变 阻器和电键组成闭合回路 在铁芯的右端套有一 个表面绝缘的铜环A 下列各种情况中铜环A中 没有感应电流的是 A 线圈中通以恒定的电流 B 通电时 使变阻器的滑片P作匀速滑动 C 通电时 使变阻器的滑片P作加速滑动 D 将电键突然断开的瞬间 2 某小型水电站的电能输送示意图如下 发电机的输出电压为 200V 输电线总电阻为 r 升压变压器原副线圈匝数分别为n1 n2 降压变压器原副线匝数分别为a3 n4 变 压器均为理想变压器 要使额定电压为 220V 的用电器正常工作 则 A 32 14 nn nn B 32 14 nn nn C 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 D 升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 3 如图所示 图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时 所产生正弦交流电的图象 当调整线圈转速后 所 产生正弦交流电的图象如图线b所示 以下关于这 两个正弦交流电的说法正确的是 A 在图中t 0 时刻穿过线圈的磁通量均为零 B 线圈先后两次转速之比为 3 2 图 1 a b O 10 10 0 10 30 5 t s u V A C 交流电a的瞬时值为10sin5ut V D 交流电b的最大值为 20 3 V 4 右图所示 边长为2L的有界正方形磁场 磁场方向垂 直纸面向里 一宽为L 长为2L的矩形线圈abcd 其 ab边位于磁场的中央 线圈平面与磁场垂直 现让线 圈以ab边为轴顺时针 从上往下看 匀速转动 规定 电流沿abcda流向为正方向 在一个周期内感应电流 随时间变化的图象为 5 如图所示 一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路 虚线MN右侧有磁感应强度为B的 匀强磁场 方向垂直于回路所在的平面 回路以速度 v向右匀速进入磁场 直径CD始络与MN垂直 从 D点到达边界开始到C点进入磁场为止 下列结论 正确的是 A 感应电流方向不变 B CD段直线始终不受安培力 C 感应电动势最大值E Bav D 感应电动势平均值BavE 4 1 6 如图所示 理想变压器原 副线圈匝数之比为 20 1 原线圈接正弦交流电 副线圈接 入 220V 60W 灯泡一只 且灯泡正常发光 则 A 电流表的示数为 3 2 220 A B 电源输出功率为 1200W C 电流表的示数为 3 2 220 A D 原线圈端电压为 11V 7 导体框架abcd构成的平面与水平面成 角 质量为m的导体棒PQ与导体轨道ad bc 接触良好而且相互垂直 轨道ad bc平行 间距为L abQP回路的面积为S 总电阻为R且保持不变 匀强磁场方向垂直框架平面斜向上 其变化规律如图乙所示 从0t 开始 导体棒PQ始终处于静止状态 图乙中 为已知量 o B足够大 则 B 图 1 I B T t s 图 2 2345 1 1 0 A 产生感应电流时 导体棒PQ中的电流方向为由P到Q B 产生感应电流时 感应电流为恒定电流 C 产生感应电流时 导体棒PQ受到的安培力为恒力 D PQ恰好不受摩擦力时 磁感应强度的大小为 cosmgR LS 8 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 线圈所围的面积 为 0 1m2 线圈电阻为 1 规定线圈中感应电流I 的正方向从上往下看是顺时针方 向 如图 1 所示 磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图 2 所示 则以下说法 正确的是 A 在时间 0 5s 内I的最大值为 0 1A B 在时间 0 5s 内I的方向先顺时针后逆时针 C 在时间 0 5s 内 线圈最大发热功率为 1 0 10 4w D 在时间 0 5s 内 通过线圈某截面的总电量为零 9 如图所示 电路中A B是规格相同的灯泡 L是自感系数较大直 流电阻可忽略不计 的线圈 那么 A 闭合S A B同时亮 然后A变暗后熄灭 B 闭合S B先亮 A逐渐变亮 最后A B亮度相同 C 断开S A和B均闪亮一下后熄灭 D 断开S B立即熄灭 A闪亮一下后熄灭 10 如图所示 直角三角形导线框abc以大小为V的速度匀速通过有清晰边界的匀强磁场 区域 匀强磁场区域的宽度大于导线框的边长 则此过程中导线框中感应电流的大小 随时间变化的规律为下列四个图像当中的哪一个 第 卷 非选择题 共 60 分 二 本题共 2 小题 共 12 分 把答案填在题中的横线上或按题目要求作答 11 6 分 如图所示 单匝矩形闭合导线框abcd全部处 于磁感应强度为B的水平匀强磁场中 线框面积为 S 电阻为 R 线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以 角速度 匀速转动 线框中感应电流的有效值 I 线框从中性面开始转过 2 的过程中 通过导线横截面 的电荷量 q 12 6 分 在 用 DIS 研究通电螺线管的磁感应强度 的实验中 应 将螺线管接入电源后放置在水平桌面上 调节磁传感器的高度 使磁传感器的探管正 好在螺线管的 上 启动 绘图 功能后 在显示屏上可观察到B d图线 如图所示 请根据图像写出实验结果 三 本题共 4 小题 满分 48 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 10分 发电机转子是匝数n 100 边长L 20cm的正方形线圈 置于磁感应强度 B 0 5T的匀强磁场中 绕着垂直磁场方向的轴以 100 rad s 的角速度转动 当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时 线圈的电阻r 1 外电路电阻 R 99 试求 1 写出交变电流瞬时值表达式 2 外电阻上消耗的功率 3 从计时开始 线圈转过 3 过程中 通过外电阻的电荷量是多少 14 12 分 如图所示 在磁感强度B 2T 的匀强磁场中 有一个半径r 0 5m 的金属圆 环 圆环所在的平面与磁感线垂直 OA是一个金属棒 它沿着顺时针方向以 20rad s 的角速度绕圆心O匀速转动 A端始终与圆环相接触OA棒的电阻R 0 1 图中定值电阻R1 100 R2 4 电容器的电容C 100pF 圆环和连接导线的电阻忽 略不计 求 1 电容器的带电量 哪个极板带正电 2 电路中消耗的电功率是多少 15 12 分 如图甲所示 不计电阻的U形光滑导轨框架水平放置 框架中间有竖直方向 的匀强磁场 导轨间距为 1m 有一导体棒ab横放在框架上 其质量为m 0 1kg 电 阻R 4 欧 现用轻绳拴住导体棒 轻绳一端通过定滑轮绕在电动机转轴上 另一端通 过定滑轮与质量为M 0 3kg 的物体相连 电动机的内阻为r 0 1 欧 接通电路后 电压表的读数恒为U 8V 电流表的读数恒为I 1A 电动机牵引原来静止的导体棒ab 在U形光滑导轨框架水平向右运动 其运动情况如图乙所示 g 10m s2 求 1 磁感应强度的大小 2 导体棒在变速运动阶段产生的热量 16 14 分 2009 年上海高考试题改编 如图 光滑的平行金属导轨水平放置 电阻不计 导轨间距为l 左侧接一阻值为R的电阻 区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界 匀强磁场 磁场宽度为s 一质量为m 电阻为r的金属棒 MN 置于导轨上 与导轨垂 直且接触良好 受到F 0 5v 0 4 N v为金属棒运动速度 的水平力作用 从磁 场的左边界由静止开始运动 测得电阻两端电压随时间均匀增大 已知 l 1m m 1kg R 0 3 r 0 2 s 1m 1 分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动 2 求磁感应强度B的大小 3 若撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足v v0 x 且棒在 B2l2 m R r 运动到 ef 处时恰好静止 则外力F作用的时 间为多少 参考答案 1 A 解析 根据感应电流的产生条件可知选项 A 正确 2 AD 考点 变压器工作原理 远距离输电 解析 根据变压器工作原理可知 22 1 220 Un n 220 3 4 3 U n n 由于输电线上损失一部分电压 升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压 有 32 UU 所以 4 3 1 2 n n n n A 正 确 BC 不正确 升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率 D 正确 3 BCD 根据 nBsEm 并结合图像可选出选项 BCD 正确 4 D 有交变电流的产生条件和线圈在磁场中旋转的特点可得选项 D 正确 5 ACD 解析 在闭合电路进入磁场的过程中 通过闭合电路的磁通量逐渐增大 根据楞 次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变 A 正确 根据左手定则可以判断 受 安培力向下 B 不正确 当半圆闭合回路进入磁场一半时 即这时等效长度最大为a 这时感应电动势最大 E Bav C 正确 感应电动势平均值 Bav v a aB t E 4 1 2 2 1 2 D 正确 6 C 灯泡正常发光 则副线圈的电流为I1 U P 3A 11 根据变压器的电流关系可得 0 1 0 1 n n I I 原线圈中的电流I0 0 11 n In 3A 220 即电流表的示数为 3 220 A 原线圈中电 压为 U0 1 10 n Un 4400V 电源的输出功率P UI 4400 3 220 60W 故选择 C 7 B 根据楞次定律及法拉第电磁感应定律可得选项 B 是正确的 8 BCD 根据楞次定律可知选项 B 是正确的 根据R tR BS RIP 22 并结合图像可知选 项 C 是正确的 由公式 R BS Itq 可得选项 D 正确 9 AD 根据自感现象的特点可选出 AD 10 B 根据右手定则及导体棒切割磁感线的有效长度可选出选项 B 11 1 R BS 2 2 R BS 解析 本题考查交变流电的产生和最大值 有效值 平均值的关系及交变电流中有 关电荷量的计算等知识 电动势的最大值 BSE m 电动势的有效值 2 m E E 电流的有效值 R BS R E I 2 2 R BS R t tR t R E tIq 12 轴线 通电螺线管内部的磁场是匀强磁场 两极是非匀强磁场 13 10 分 解析 1 电动势的最大值 Um nB L2 200 628 V 根据闭合电路 欧姆定律得 Im rR Um 6 28A 故交变电流瞬时值表达式为 i 6 28sin100 t 2 因电流的有效值I 2 m I 由P I2R得外电阻上的消耗功率 P 2 m I 2R 1 95 103W 3 从计时开始到线圈转过 3 过程中 平均感应电动势由 t nU 得 t nBL t nU mm 2 60cos 2 而平均电流 rR U I 所以通过外电阻的电荷量 q 3 22 105 2 rR LnB tIC 14 解析 l 画出等效电路图 如图所示 导体棒OA产生感应电动势 5 2 r BrvBlUc V 1 2 RR E IA 则 9 109 4 c CUQC 根据右手定则 感应电流的方向由O A 但导体棒切割磁感 线相当于电源 在电源 内部电流从电势低处流向电势高处 故A点电势高于O点电势 又由于电容器上板与 A点相接即为正极 同理电容器下板由于与O相接为负极 2 电路中消耗的电功率P消 I2 R R2 5W 或P消 IE 5W 易错点悟 不能正确求解转动型导体棒的电动势 15 解 1 根据乙图可知 经过t 1 秒时 杆ab移动s 1m 后做匀速直线运动 根据 1 秒时图线斜率可知 匀速运动速度为 v 2m s 匀速运动时安培力对ab杆做功瞬时功率为 v R vLB 22 匀速时系统功率关系满足 UI Mgv I2r v R vLB 22 代入数据解有 B 1T 2 根据乙图可知 加速阶段经历时间 1 秒 M上升高度等于杆ab移动距离 h s 1m 加速阶段满足功能关系 UIt Mgh I2rt