2018届高考物理一轮总复习月考三电磁场电磁感应交直流电路.docx

月考三 电磁场 电磁感应交、直流电路第卷(选择题共40分)一、选择题：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，第16题只有一个选项正确，第710题有多个选项正确全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分1.两块相互靠近的平行金属板M、N组成电容器，充电后与电源断开，M板带正电，N板带负电，且电荷量保持不变如图所示，板间有一个用绝缘细线悬挂的带电小球(可视为质点)，小球静止时与竖直方向的夹角为，忽略带电小球所带电荷量对极板间匀强电场的影响，则 ()A小球带负电；若将细线烧断，小球将做匀加速直线运动B小球带正电；若将细线烧断，小球将做自由落体运动C若只将N板水平向右平移稍许，电容器的电容将变小，夹角将变大D若只将N板竖直向上平移稍许，电容器的电容将变小，央角将变大2如图所示，等量异种点电荷A、B固定在同一水平线上，竖直固定的光滑绝缘杆与的中垂线重合，C、D是绝缘杆上的两点，ACBD构成一个正方形一带负电的小球(可视为点电荷)，套在绝缘杆上自C点无初速度释放，由C运动到D的过程中，下列说法正确的是()A小球的速度先减小后增大B小球的速度先增大后减小C杆对小球的作用力先减小后增大D杆对小球的作用力先增大后减小3如图所示，边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO以角速度匀速转动，轴OO垂直于磁感线，制成一台交流发电机它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为12，二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大从正方形线圈处于图示位置开始计时，下列判断正确的是()A交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为eNBL2sintB变压器的输入功率与输出功率之比为21C电压表V示数为NBL2D若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均减小4如图甲，一绝缘带电物块(视为质点)无初速度地放在皮带底端，皮带轮以恒定的角速度沿顺时针方向转动，该装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，物块由底端P运动至皮带轮顶端Q的过程中，其vt图象如图乙所示，物块全程运动的时间为4.5 s且运动过程中电荷量保持不变，关于带电物块及运动过程的说法正确的是()A皮带的运动速度大小可能为2.5 m/sB若已知皮带的长度，可求出该过程中物块与皮带发生的相对位移C在24.5 s内，带电物块与皮带保持相对静止D物块带负电5.如图所示，有a、b两个完全相同的带电粒子(不计重力)从两块平行金属板正中间的O点分别沿轴线OO方向以相同速度射入，当开关S断开时，a粒子沿OO射入匀强磁场中做匀速圆周运动，打在竖直挡板上的P点，测得OPx1；当开关S接通时，b粒子恰好从下极板端点C处射出，射出后打在竖直挡板的Q点，测得CQx2.若用t1表示a粒子从O到P的运动时间，用t2表示b粒子从O到Q的运动时间则下列说法正确的是 ()Ax1x2 Bt1t2C粒子带正电 DA端是电源的正极6.如图所示，已知带电荷量均为Q的点电荷M、N固定不动且连线水平，试探电荷P可在M、N连线的中垂面内绕中心点O做匀速圆周运动，重力忽略不计则 ()A圆轨道上各点的电势处处不相等BP可能带正电，也可能带负电CP做圆周运动的半径越小，线速度一定越大DP做圆周运动的半径越小，角速度一定越大7.如图所示为著名物理学家费曼设计的一个实验装置：水平绝缘圆板可绕通过其中心的竖直光滑轴自由转动，圆盘边缘固定着若干金属小球，在圆盘的中部有一个导电线圈在线圈接通电源的瞬间发现圆板发生了转动，则下列说法正确的是 ()A圆板上的金属小球带电B圆板上的金属小球不带电C接通线圈电源的瞬间在圆板上的金属小球所在处产生了电场D接通线圈电源的瞬间在圆板上的金属小球所在处只产生了磁场8如图所示，水平面内有一个闭合导线(由细软导线制成)绕过两固定且光滑的小钉子A和D，以及E点处的动滑轮，一根橡皮筋两端连接动滑轮轴心和固定点O1，使各段导线保持绷紧拉直状态以AD为直径、半径为R半圆形区域内，有磁感应强度大小为B，方向垂直水平面向下的有界匀强磁场已知P点为半圆弧的中点，导线框的电阻为r，现将导线上的某点C以恒定角速度(相对圆心O)从D点沿圆弧移动的过程中，则下列说法正确的是()A当C点从D点沿圆弧移动到A点的过程中，导线框中感应电流的方向先为逆时针方向，后为顺时针方向B当C点从D点沿圆弧移动到图中CAD30位置的过程中，通过导线横截面的电荷量为C当C点沿圆弧移动到P点时，导线框中的感应电动势最大D当C点沿圆弧移动到A点时，导线框中的感应电动势最大9.如图所示，K1、K2闭合时，一质量为m、带电荷量为q的液滴，静止在电容器的A、B两平行金属板间现保持K1闭合，将K2断开，然后将B板向下平移到图中虚线位置，则下列说法正确的是()A电容器的电容减小BA板电势比电路中Q点电势高C液滴将向下运动D液滴的电势能增大10.如图，a是用电流传感器S1、S2(其电阻忽略不计)研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R，不计电源内阻图b是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图象关于这些图象，下列说法中正确的是 ()A甲是开关S由断开变为闭合，通过传感器S1的电流随时间变化的情况B乙是开关S由断开变为闭合，通过传感器S1的电流随时间变化的情况C丙是开关S由闭合变为断开，通过传感器S2的电流随时间变化的情况D丁是开关S由闭合变为断开，通过传感器S2的电流随时间变化的情况第卷(非选择题共70分)二、实验题：本题共2小题，共20分把答案填在题中的横线上或按要求作答11(9分)一探究小组要测量2B铅笔芯的电阻率所用的实验器材有：电源E(9 V)，铅笔芯(最大阻值约6 )，滑动变阻器(最大阻值20 )，电流表A(量程为0.3 A，内阻约为0.5 )，电压表V(量程为3 V，内阻约为1 000 )，开关S.(1)将虚线框内测量铅笔芯电阻的实验电路图补充完整(2)实验中，改变连入电路的铅笔芯长度L，测出对应的电阻值R.测得的5组实验数据已描点在如图甲所示的RL坐标系中，请画出RL图线(3)用螺旋测微器测量铅笔芯的直径，如图乙所示，其读数为_mm.(4)根据画出的RL图线及测得的铅笔芯的直径，可求得铅笔芯的电阻率为_m.(保留三位有效数字)12(11分)实验小组要测量一节干电池的电动势和内电阻实验室有如下器材可供选择：A待测干电池(电动势约为1.5 V，内阻约为1.0 )B电压表(量程3 V)C电压表(量程15 V)D电流表(量程0.6 A)E定值电阻(阻值为50 )F滑动变阻器(阻值范围050 )G开关、导线若干(1)为了尽量减小实验误差，在如图1所示的四个实验电路中应选用_(2)实验中电压表应选用_(填器材前的字母)(3)实验中测出几组电流表和电压表的读数并记录在下表中.序号123456电压U/V1.451.401.301.251.201.10电流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480请你将第5组数据描绘在图2给出的UI坐标系中并完成UI图线(4)由此可以得到，此干电池的电动势E_V，内电阻r_.(结果均保留两位小数)(5)有位同学从实验室找来了一个电阻箱，用如图3所示的电路测量干电池的电动势和内电阻闭合开关后，改变电阻箱阻值当电阻箱阻值为R1时，电流表示数为I1；当电阻箱阻值为R2时，电流表示数为I2.已知电流表的内阻为RA.请你用RA、R1、R2、I1、I2表示出干电池的内电阻r_.三、计算或论述题：本题共4小题，共50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)如图所示电路中，电源电动势E12 V，内阻r1 ，电阻R19 ，R25 ，R3是一只滑动变阻器，其阻值变化范围为020 ，求：(1)电流表的示数为0.4 A，R3的阻值为多大；(2)电源的总功率最大值；(3)R3能获得的最大功率14.(10分)如图所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长abcd50 cm，bcad30 cm，匝数n100，线圈的总电阻r10 ，线圈位于磁感应强度B0.050 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向平行线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起，并通过电刷与阻值R90 的定值电阻连接现使线圈绕过bc和ad边中点且垂直于磁场的转轴OO以角速度400 rad/s匀速转动电路中的其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计，求：(1)线圈中感应电流的最大值；(2)线圈转动过程中电阻R的发热功率； (3)从线圈经过图示位置开始计时，经过周期时间通过电阻R的电荷量15(12分)如图所示，两平行光滑金属导轨倾斜放置且固定，两导轨间距为L，与水平面间的夹角为，导轨下端有垂直于轨道的挡板，上端连接一个阻值R2r的电阻，整个装置处在磁感应强度为B、方向垂直导轨向上的匀强磁场中，两根相同的金属棒ab、cd放在导轨下端，其中棒ab靠在挡板上，棒cd在沿导轨平面向上的拉力作用下，由静止开始沿导轨向上做加速度为a的匀加速运动已知每根金属棒质量为m、电阻为r，导轨电阻不计，棒与导轨始终接触良好求：(1)经多长时间棒ab对挡板的压力变为零；(2)棒ab对挡板压力为零时，电阻R的电功率；(3)棒ab运动前，拉力F随时间t的变化关系16.(18分)如图所示的xOy平面上，以坐标原点O为圆心的四分之一圆形区域MON内分布着磁感应强度为B2.0103 T的匀强磁场，其中M、N点距坐标原点O为 m，磁场方向垂直纸面向里坐标原点O处有一个粒子源，不断地向xOy平面发射比荷为5107 C/kg的带正电粒子，它们的速度大小都是v1105 m/s，与x轴正方向的夹角分布在090范围内求：(1)平行于x轴射入的粒子，出射点的位置及在磁场中的运动时间；(2)恰好从M点射出的粒子，从粒子源O发射时的速度与x轴正向的夹角；(3)若粒子进入磁场前经加速使其动能增加为原来的2倍，仍从O点垂直磁场方向射入第一象限，求粒子在磁场中运动的时间t与射入时与x轴正向的夹角的关系月考三选修31电磁场电磁感应交、直流电路1.D由平衡条件可知，小球所受的电场力水平向右，因N板带负电，所以小球带正电，选项A错误；若将细线烧断，小球受水平向右的电场力和竖直向下的重力，由牛顿第二定律知，小球做匀加速直线运动，选项B错误；由C知，若只将N板向右移动少许，极板间的距离增大，故电容器的电容变小，因为极板所带的电荷量不变，故只改变极板间的距离，极板间的场强不变，小球所受的电场力不变，夹角不变，选项C错误；由C知，若只将N板竖直向上移动少许，极板间的正对面积减小，故电容器的电容变小，由E、C得，极板间的场强E，故极板间的场强增大，由平衡条件得qEmgtan，故夹角变大，选项D正确2D由等量异种点电荷电场的叠加特点知，两电荷连线的中垂线上的场强均垂直于中垂线指向负电荷，故水平方向杆对小球的作用力与电场力相平衡，小球竖直方向只受重力作用，加速度为g，小球一直向下做匀加速直线运动，速度一直增加，选项A、B错误；又因为两电荷连线的中垂线与连线的交点处的场强是中垂线上场强的最大值，故杆对小球的作用力先增大后减小，选项C错误、D正确3C交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为eNBL2cost(V)，选项A错误；理想变压器的输入功率与输出功率相等，选项B错误；原线圈两端的电压U1，则副线圈两端的电压U2U1NBL2，由于二极管的单向导电性使得R间电压，即电压表的读数UU2NBL2，选项C正确；由C项分析知，电压表示数与滑动变阻器接入电路中的阻值无关，保持不变，由于R增大，副线圈中的电流减小，故原线圈中的电流减小，故电流表示数减小，选项D错误4A设物块与皮带间的动摩擦因数为，由vt图象知物块先做加速度减小的变加速直线运动后做匀速运动，则物块受到的洛伦兹力fB必然垂直于斜面向上，由左手定则知，物块带正电，选项D错误；对物块由牛顿第二定律有(mgcosqvB)mgsinma，当物块的加速度为零时，做匀速运动，故皮带的运动速度大小只要大于1 m/s即可满足，选项A正确；由于皮带的速度大小不确定，不能求出物块与皮带发生的相对位移，24.5 s内，带电物块与皮带可能保持相对静止，也可能相对运动，选项B、C错误5.B由题意知，粒子进入磁场后向下偏转，由左手定则知粒子带负电，选项C错误；b粒子在板间向下偏转，所受电场力向下，故B端是电源的正极，选项D错误；设粒子的质量为m，电荷量为q，初速度为v0，在磁场中的运动轨迹如图所示对a粒子有x12r1，t1T；设b粒子离开电场时的速度与水平方向的夹角为，则进入磁场时的速度v，轨道半径r2，则x22r2cos，故x1x2，选项A错误；由图示知，故t2t1，选项B正确6D电势是标量，求合电势时，用简单的代数和，故圆轨道上各点电势处处相等，选项A错误；粒子做匀速圆周运动，所受电场力的合力提供向心力，粒子必须带负电，选项B错误；各个边的几何关系如图所示，设两电荷距离为2l，圆周运动半径为r，根据电场知识向心力F2ksin，回旋半径rltan，根据Fmm2r可得2cos3，v2cossin2，圆周运动半径越小，越小，角速度越大，但线速度大小变化不确定，选项C错误、D正确7AC线圈接通电源瞬间，则根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的磁场产生电场，从而导致带电小球受到电场力，使圆板转动由于线圈中电流方向未知，产生的感应电场方向未知，所以不能确定小球所受的电场力方向，无法判断小球的电性，但若小球不带电，一定不会转动，A正确、B错误；线圈接通电源瞬间，则变化的磁场产生电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动，C正确、D错误8ABD当C点从D点运动到A点的过程中，线圈的面积先增大后减小，则线圈中的磁通量是先增大后减小，由楞次定律可知线圈中电流方向先逆时针方向后顺时针方向，故A正确；当C点从D点运动到CAD30的过程中，回路中电荷量为q代入数据得q，则B正确；导体切割磁感线时，切割磁感线的有效速度、有效长度最大时，其产生的电动势最大，当运动到A点时，速度方向与导线垂直，且导线有效长度最大，则此时产生的电动势最大，故C错误、D正确9AB将B板向下平移到图中虚线位置，极板间的距离增大，由C知，电容器的电容减小，选项A正确；K2断开后，极板上所带的电荷量不变，由C、E、C得，E，故将B板向下平移到图中虚线位置后，极板间的场强不变，由AEd知，A板电势升高，而K1、K2闭合时，A板电势与电路中Q点电势相等，所以K2断开后，A板电势比电路中Q点电势高，选项B正确；K1、K2闭合时，油滴静止，其所受的电场力与重力平衡，将B板向下平移到图中虚线位置后，极板间的电场强度不变，所以油滴所受的电场力不变，故油滴仍处于静止状态，选项C错误；由平衡条件知，油滴带负电，由Epq知，油滴的电势能减小，选项D错误10BC开关S由断开变为闭合时，由于L的自感，通过L的电流逐渐增大，故通过传感器S1的电流逐渐增大，选项B正确、A错误；开关S由闭合变为断开时，L与R构成闭合回路，由于L的自感，通过L的电流逐渐减小，故通过传感器S2的电流逐渐减小，选项C正确、D错误11解题思路：(1)若滑动变阻器采用限流接法，为保护电流表，回路总电阻的最小值Rmin 30 ，大于滑动变阻器的最大阻值，故必须采用分压接法；铅笔芯的电阻大约在6 左右，远小于电压表内阻，属于小电阻，采用电流表外接法，电路图如答图甲所示；(2)如答图乙所示；(3)螺旋测微器的最小分度为0.01 mm，螺旋测微器的固定刻度读数1 mm，可动刻度读数为20 mm，故最终读数为d1 mm20.00.01 mm1.200 mm；(4)铅笔芯的横截面积为S2，由电阻定律RL，由RL图线得，斜率k /m /m，代入数据解得3.77105 m.答案：(1)如图甲所示(2分)(2)如图乙所示(2分)(3)1.200(2分)(4)3.77105(3分)12解题思路：(1)为了减小实验误差，实验要多测几组数据，因此实验要用滑动变阻器，而不是定值电阻；由于待测干电池的内阻与电流表的内阻相差不大，所以电流表应用内接法，因此实验电路图应用丙(2)待测干电池的电动势约为1.5 V，故电压表应选B.(3)画UI图象时，要让尽可能多的点在同一条直线上，不在同一条直线上的点对称分布在直线的两侧(4)由作出的UI图象可知，干电池的电动势E1.5 V，干电池的内阻r0.83 A(5)由闭合电路欧姆定律得，EI1(R1RAr)，EI2(R2RAr)，解得rRA.答案：(1)丙(1分)(2)B(1分)(3)如图所示(2分)(4)1.50(1.491.51)(2分)0.83(0.810.85)(2分)(5)RA(3分)13解题思路：(1)由题意可求：U并I2R22 V根据闭合电路的欧姆定律，EU并I(R1r)可得：I1 A故可得IR3IIR20.6 A由部分电路的欧姆定律可得：R33.3 (2)根据PIE得，要使P最大，必须使I最大，即R最小，所以R3的阻值为零由闭合电路的欧姆定律可得：I1.2 A故电源的最大功率为：PmIE14.4 W(3)将R1，R2和电源内阻看作等效电源的内阻，其内阻大小为：r 当R3r时的R3获得的功率最大此等效电源的电动势为：E4 V此时R3获得的最大功率为：Pm1.2 W答案：(1)3.3 (2)14.4 W(3)1.2 W14解题思路：(1)线圈产生感应电动势的最大值EmnBabbc300 V(2分)根据闭合电路欧姆定律可