2017人教版高中物理选修3-2-综合测试卷A

物理选修 3 2 综合测试卷 A 含答案 班级班级 姓名姓名 学号学号 成绩成绩 一 单项选择题一 单项选择题 本题共本题共 10 题题 每小题每小题 3 分分 共共 30 分分 1 了解物理规律的发现过程 学会像科学家那样观察和思考 往往比掌握知识本身更 重要 以下符合史实的是 A 焦耳发现了电流磁效应的规律 B 库仑总结出了点电荷间相互作用的规律 C 楞次发现了电流的磁效应 拉开了研究电与磁相互关系的序幕 D 牛顿将斜面实验的结论合理外推 间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动 2 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荷量 q1 q2 1 n B 通过导线横截面的电荷量 q1 q2 1 1 C 线框发热功率 P1 P2 2n 1 D 线框发热功率 P1 P2 1 2 3 如图所示 光滑金属导轨 AC AD 固定在水平面内 并处在方向竖直向下 大小为 B 的匀强磁场中 有一质量为 m 的导体棒以初速度 v0从某位置开始在导轨上水平向右运动 最终恰好静止在 A 点 在运动过程中 导体棒与导轨始终构成等边三角形回路 且通过 A 点的总电荷量为 Q 已知导体棒与导轨间的接触电阻阻值恒为 R 其余电阻不计 则 A 该过程中导体棒做匀减速运动 B 该过程中接触电阻产生的热量为 mv 1 82 0 C 开始运动时 导体棒与导轨所构成回路的面积为 S QR B D 当导体棒的速度为 v0时 回路中感应电流大小为初始时的一半 1 2 4 如图所示 OO 为一金属转轴 只能转动不能移动 M 为与 OO 固定连接且垂直于 OO 的金属杆 当 OO 转动时 M 的另一端在固定的金属环 N 上滑动 并保持良好的接 触 整个装置处于一匀强磁场中 磁场方向平行于 OO 轴 磁感应强度的大小为 B0 图中 V 为一理想电压表 一端与 OO 接触 另一端与环 N 连接 已知当 OO 的角速度 0时 电压表读数为 U0 如果将磁场变为磁感应强度为 nB0的匀强磁场 而要电压表的读数为 mU0时 则 OO 转动的角速度应变为 A n 0 B m 0 C 0 D 0 n m m n 5 在变电站里 经常要用交流电表去监测电网上的强电流 所用的器材叫电流互感 器 如下所示的四个图中 能正确反映其工作原理的是 6 如图所示 铁芯右边绕有一个线圈 线圈两端与滑动变阻器 电池 组连成回路 左边的铁芯上套有一个环面积为 0 02 m2 电阻为 0 1 的金 属环 铁芯的横截面积为 0 01 m2 且假设磁场全部集中在铁芯中 金属环 与铁芯截面垂直 调节滑动变阻器的滑动头 使铁芯中的磁感应强度每秒均 匀增加 0 2 T 则从上向下看 A 金属环中感应电流方向是逆时针方向 感应电动势大小为 4 0 10 3 V B 金属环中感应电流方向是顺时针方向 感应电动势大小为 4 0 10 3 V C 金属环中感应电流方向是逆时针方向 感应电动势大小为 2 0 10 3 V D 金属环中感应电流方向是顺时针方向 感应电动势大小为 2 0 10 3 V 7 如图所示 在水平面内的直角坐标系 xOy 中有一光滑金属导轨 AOC 其中曲线导轨 OA 满足方程 y Lsin kx 长度为的直导轨 OC 与 x 轴重合 整个导轨处于竖直向上的匀 2k 强磁场中 现有一长为 L 的金属棒从图示位置开始沿 x 轴正方向做匀速直线运动 已知金 属棒单位长度的电阻为 R0 除金属棒的电阻外其余电阻均不计 棒与 两导轨始终接触良好 则在金属棒运动过程中 它与导轨组成的闭合回 路 A 电流逐渐增大 B 电流逐渐减小 C 消耗的电功率逐渐增大 D 消耗的电功率逐渐减小 8 如图甲所示 为一种调光台灯电路示意图 它通过双向可控硅电子器件实现了无级 调节亮度 给该台灯接 220 V 的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示 则此时交 流电压表的示数为 A 220 V B 110 V C V D V 220 2 110 2 9 在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈 abcd 线圈 cd 边沿竖直方向且与 磁场的右边界重合 线圈平面与磁场方向垂直 从 t 0 时刻起 线圈以恒定角速度 绕 cd 边沿图所示方向转动 规定线圈中电流沿 abcda 方向为正方向 则从 t 0 到 t T 2 T 时间内 线圈中的电流 I 随时间 t 变化关系图象为 10 如图所示 理想变压器原 副线圈匝数之比 n1 n2 4 1 原线圈两端连接光滑导 轨 副线圈与电阻 R 相连组成闭合回路 当直导线 AB 在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做 切割磁感线运动时 电流表 A1的读数是 12 毫安 那么电流表 A2的读数是 A 0 B 3 毫安 C 48 毫安 D 与 R 值大小有关 二 多项选择题 本题共二 多项选择题 本题共 4 题题 每小题每小题 4 分分 共共 16 分 分 11 如图所示 某人在自行车道上从东往西沿直线以速度 v 骑行 该处地磁场的水平 分量大小为 B1 方向由南向北 竖直分量大小为 B2 方向竖直向下 自行车车把为直把 金属材质 两把手间距为 L 只考虑自行车在地磁场中的电磁感应 下列结论正确的是 A 图示位置中辐条 A 点电势比 B 点电势低 B 图示位置中辐条 A 点电势比 B 点电势高 C 自行车左车把的电势比右车把的电势高 B2Lv D 自行车在十字路口左拐改为南北骑向 则自行车车把两端电动势要降低 12 如图所示 在垂直纸面向里 磁感应强度为 B 的匀强磁场区域中有一个均匀导线 制成的单匝直角三角形线框 现用外力使线框以恒定的速度 v 沿垂直磁场方向向右运动 运动中线框的 AB 边始终与磁场右边界平行 已知 AB BC l 线框导线的总电阻为 R 则 线框离开磁场的过程中 A 线框中的电动势随时间均匀增大 B 通过线框截面的电荷量为 Bl2 2R C 线框所受外力的最大值为 2B2l2v R D 线框中的热功率与时间成正比 13 如图所示的电路中 L 是一个自感系数很大 直流电阻不计的线圈 D1 D2和 D3 是三个完全相同的灯泡 E 是内阻不计的电源 在 t 0 时刻 闭合开关 S 电路稳定后在 t1时刻断开开关 S 规定电路 稳定时流过 D1 D2的电流方向为正方向 分别用 I1 I2表示流 过 D1和 D2的电流 则下图中能定性描述电流 I 随时间 t 变化 关系的是 14 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中 有一与磁场方向垂直 长度为 L 的金属杆 aO 已知 ab bc cO L 3 a c 与磁场中以 O 为圆心的同心圆 都为部分圆 弧 金属轨道始终接触良好 一电容为 C 的电容器接在轨道上 如图 9 3 25 所示 当金属杆在与磁场垂直的平面内以 O 为轴 以角速度 顺时 针匀速转动时 下列选项正确的是 A Uac 2UbO B Uac 2Uab C 电容器带电荷量 Q BL2 C 4 9 D 若在 eO 间连接一个电压表 则电压表示数为零 三 非选择题三 非选择题 本题共本题共 6 题 满分题 满分 54 分分 15 本题满分 4 分 当光照射到光敏电阻上时 光敏电阻的阻值 填 变大 不变 或 变小 半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随 变化而改变的特 性制成的 16 本题满分 8 分 电流传感器可以像电流表一样测量电流 它与计算机相连 能在 几秒内画出电流随时间变化的图像 如图甲所示电路 电源电动势为直流 8 V 电容器为 几百微法的电解电容器 先使开关 S 与 1 相连 电源向电容器充电 然后把开关 S 掷向 2 电容器通过电阻 R 放电 计算机屏幕上显示出电流随时间变化的 I t 曲线 如图乙所 示 则 在图乙中画出了一个竖立的狭长矩形 在乙图的左端 它的面积表示的物理意义 是 根据以上数据估算的电容是 结果保留三位有效数字 甲 观察电容器放电的电路图 乙 该电容器放电的 I t 图象 17 本题满分 8 分 如图所示 矩形线圈在 0 01s 内由原始位置 转落至位置 已知 ad 5 10 2m ab 20 10 2m 匀强磁场的磁感应强度 B 2T R1 R3 1 R2 R4 3 求 1 平均感应电动势 2 转落时 通过各电阻的平均电流 线圈的电阻忽略不计 18 本题满分 8 分 如图所示 在水平面上有两条光滑的长直平行金属导轨 MN PQ 导轨间距离为 L 导轨的电阻忽略不计 磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直于导轨所在平 面 质量分别为 ma mb的两根金属杆 a b 跨搁在导轨上 接入电路的电阻均为 R 轻质弹 簧的左端与 b 杆连接 右端被固定 开始时 a 杆以初速度 v0向静止的 b 杆运动 当 a 杆向 右的速度为 v 时 b 杆向右的速度达到最大值 vm 此过程中 a 杆产生的焦耳热为 Q 两杆 始终垂直于导轨并与导轨良好接触 求当 b 杆达到最大速度 vm时 1 b 杆受到弹簧的弹力 2 弹簧具有的弹性势能 19 本题满分 14 分 如图所示 匀强磁场的磁感应强度 B 2 T 匝数 n 6 的矩形线圈 abcd 绕中心轴 OO 匀速转动 角速度 200 rad s 已知 ab 0 1 m bc 0 2 m 线圈的总 电阻 R 40 试求 1 感应电动势的最大值 感应电流的最大值 2 设 t 0 时线圈平面与磁感线垂直 写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式 3 画出感应电流的瞬时值 i 随 t 变化的图象 4 当 t 30 时 穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大 5 线圈从图示位置转过 的过程中 感应电动势的平均值是多大 2 6 线圈的发热功率多大 20 本题满分 12 分 发电机的端电压为 220 V 输出功率为 44 kW 输电导线的电阻 为 0 2 如果用原 副线圈匝数之比为 1 10 的升压变压器升压 经输电线路后 再用原 副线圈匝数比为 10 1 的降压变压器降压供给用户 1 画出全过程的线路图 2 求用户得到的电压和功率 3 若不经过变压而直接送到用户 求用户得到的功率和电压 参考答案参考答案 一 单项选择题 1 答案 B 解析 焦耳发现了电流的热效应 通常称此为焦耳热 A 错误 库仑研究电荷间 作用的规律 得出库仑定律 B 正确 奥斯特发现了电流的磁效应 法拉第发现了磁场产 生电流 打开电气时代的大门 C 错误 伽利略做斜面实验 研究自由落体运动 D 错 误 2 答案 B 解析 首先 在第一 二次运动过程中 磁通量的减少量为 1 2 B ab 2 当回路为 n 匝 总电阻为 nR 时 由 q t t t R 可得 q1 q2 1 1 故 I E nR tR 知 A 错 B 对 两种情况下线框电阻不变 由电 热 功率公式可得 2 P1 P2 E1 E2 E1 nBav E2 nB ab 2 2v 2b 联立 式 即可求出以下结果 P1 P2 2 1 故知 C D 均错 3 答案 C 解析 由 ma 可知该过程中 l v 均在变化 故 a 变化 A 错 由能量守恒 B2l2v R 可知 Q热 mv B 错 I BS Q I t 联立得 S C 对 当 v v0时 1 22 0 tR QR B 1 2 l l0 由 I 知 I D 错 E R Blv R I0 2 4 答案 D 解析 电压表为理想电压表 故电压表读数为金属杆 M 转动切割磁感线时产生的 感应电动势的大小 U0 B0 0r2 mU0 nB0 r2 r 为金属杆的长度 则 0 故 D 1 2 1 2 m n 正确 5 答案 A 解析 电流互感器应是测电流的 应串联在火线上 故 B D 选项错误 同时 由 I1n1 I2n2知要使 I2n1 故 A 选项正确 C 选项错误 6 答案 C 解析 铁芯内的磁通量情况是相同的 金属环的有效面积即铁芯的横截面积 根 据电磁感应定律 E n 1 0 2 0 01 V 2 10 3 V 又根据楞次定律 金属环中电流方向 t 为逆时针方向 即 C 正确 7 答案 C 解析 金属棒向右运动产生的电动势为 E Byv0 回路中的电阻 R yR0 故回路 中的电流 I 大小为一定值 故 A B 均错误 再由 P I2R I2R0Lsin kx 可知 在 E R Bv0 R0 x 的情况下 P 随 x 增大而增大 故 C 正确 D 错误 2k 8 答案 B 解析 本题考查电压的有效值的计算 设电压的有效值为 U 根据有效值定义有 T 解得 U 110 V 则 B 正确 220 2 2 R T 2 U2 R 9 答案 B 解析 在 0 内 线圈在匀强磁场中匀速转动 故产生正弦式交流电 由楞次定 T 4 律知 电流方向为负值 在 T 线圈中无感应电流 在 T 时 ab 边垂直切割磁感线 T 4 3 4 3 4 感应电流最大 且电流方向为正值 故只有 B 项正确 10 答案 A 解析 当直导线 AB 在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时 原线圈 中产生恒定的电流 不能在铁芯中产生变化的磁场 副线圈中不会产生感应电流 A 正 确 二 多项选择题 11 答案 AC 解析 自行车车把切割磁感线 由右手定则知 自行车左车把的电势比右车把的 电势高 B2Lv 辐条旋转切割磁感线 由右手定则知 图示位置中辐条 A 点电势比 B 点电势 低 自行车在十字路口左拐改为南北骑向 地磁场竖直分量始终垂直于自行车车把 则其 两端电动势不变 正确答案为 A C 两项 12 答案 AB 解析 三角形线框向外匀速运动的过程中 由于有效切割磁感线的长度 L vt 所 以线框中感应电动势的大小 E BLv Bv2t 故选项 A 正确 线框离开磁场的运动过程中 通过线圈的电荷量 Q It t 选项 B 正确 当线框恰好刚要完全离开磁场时 tR Bl2 2R 线框有效切割磁感线的长度最大 则 F BIl 选项 C 错误 线框的热功率为 B2l2v R P Fv BIvt v 选项 D 错误 B2v4t2 R 13 答案 BC 解析 在 t1时刻断开开关 S 后 由于自感现象通过 D1的电流逐渐减小 方向不变 A 错误 B 正确 而通过 D2和 D3的电流方向立即改变 C 正确 D 错误 14 答案 AC 解析 金属杆转动切割磁感线 UaO BL2 UbO B L 2 BL2 UcO B 1 2 1 2 2 3 2 9 1 2 L 2 BL2 则 Uac UaO UcO BL2 得 Uac 2UbO A 对 1 3 1 18 4 9 Uab UaO UbO BL2 B 项错误 电容器两端的电压为 Uac 故 Q CUac BL2 C C 5 18 4 9 正确 当把电压表接在 eO 间时 表与 Oce 组成回路 电压表有示数 测量 cO 间的电压 故 D 错 三 非选择题 15 答案 变小 温度 解析 光敏电阻是感光元件 它的阻值随光照强度的增强而减小 它可把光学量 变为电阻这一电学量 常用来制造光控开关 热敏电阻对温度反应敏感 16 答案 通过电流传感器的电荷量 350 400 F 解析 由 q It 可知 I t 图像中的面积表示为通过电流传感器的电荷量 由数格法 可知电容器放电前所带电荷量 Q 37 0 2 10 3 0 4 C 2 96 10 3 C 则 C 370 F Q U 17 答案 1 1V 2 0 25A 解析 线圈由位置 转落至位置 的过程中 穿过线圈的磁通量 发生变化 即产生 感应电动势 视这一线圈为一等效电源 线圈内部为内电路 线圈外部为外电路 然后根 据闭合电路欧姆定律求解 1 设线圈在位置 时 穿过它的磁通量为 1 线圈在位置 时 穿过它的磁通量为 2 有 1 BSsin30 1 10 2Wb 2 2 10 2Wb 所以 2 1 1 10 2Wb 根据电磁感应定律可得 E V 1V t 1 10 2 0 01 2 将具有感应电动势的线圈等效为电源 其外电路的总电阻 R 2 R1 R2 2 1 3 2 根据闭合电路欧姆定律得总电流 I A 0 5A E R r 1 2 0 通过各电阻的电流 I 0 25A 18 解析 1 设某时刻 a b 杆速度分别为 v 和 vm 经过很短的时间 t a 杆移动 距离为 v t b 杆移动距离为 vm t 回路面积改变量 S L v vm t 由法拉第电磁感应定律 回路中的感应电动势 E 或直接写为 E BL v vm B S t 回路中的电流 I E 2R b 杆受到的安培力 Fb BIL 当 b 杆的速度达到最大值 vm时 b 杆的加速度为 0 设此时 b 杆受到的弹簧弹力为 FT 由牛顿第二定律得 FT Fb 联立以上各式解得 FT B2L2 v vm 2R 2 以 a b 杆和弹簧为研究对象 设弹簧弹性势能为 Ep 由能量转化与守恒定律得 mav mav2 mbv 2Q Ep 1 22 0 1 2 1 22 m 故 Ep mav mav2 mbv 2Q 1 22 0 1 2 1 22 m 答案 1 B2L2 v vm 2R 19 解析 1 因为线圈匀速转动 感应电动势的最大值就出现在题图所示位置 Em nBS 6 2 0 1 0 2 200 V 48 V 感应电流最大值 Im A 1 2 A Em R 48 40 2 感应电动势的瞬时值表达式 e Em sin t 48sin 200t V 3 i t 图象如图所示 4 当线圈从图示位置转过 30 角时 穿过线圈的磁通量 和感应