2023年高考物理高频考点穿透卷专题26选修模块（含解析选修3-2）

专题26选修3-2第I卷一、选择题〔此题共10小题，在每题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求〕1．一含有理想变压器的电路如下图，变压器的匝数比为10:1。电路中三电阻的阻值相同，电流表和电压表都是理想电表。U为正弦式交流电源电压的有效值，其值恒定。当开关闭合时，以下说法正确的选项是〔〕A.电流表的示数增大B.电压表的示数增大C.电源的输出功率减小D.R1与R2的功率之比为1:25【答案】AD【题型】多项选择题【难度】较难2．一个含有理想变压器的电路如下图，其中R1、R3、R4为定值电阻，R2为滑动变阻器，电表为理想电表，u为正弦交流电源，输出电压有效值恒定，当滑片P从左向右滑动的过程中，以下说法正确的选项是A.电压表示数变大B.电容器C所带电荷量始终不变C.电流表示数减小D.理想变压器输出功率增大【答案】AC【解析】设电流表的示数为I，原副线圈匝数比为n，正弦交流电源输出电压为U，那么变压器输入电压为U-IR1，副线圈中电流为nI，电压表示数为，那么有,当滑片P从左向右滑动的过程中，R2增大，电流表示数I减小，C正确；电压表示数增大，A正确；因为是交变电流，电容器C所带电荷量正负、大小始终在变化，B错误；理想变压器输出功率，减小，D错误；应选AC。【题型】多项选择题【难度】较难3．如下图，一个理想变压器的原线圈的匝数为50匝，副线圈的匝数为100匝，原线圈两端接在光滑的水平平行导轨上，导轨的间距为0.4m，导轨上垂直于导轨由一长度略大于导轨间距的导体棒，导轨与导体棒的电阻忽略不计，副线圈回路中电阻，，图中交流电压为理想电压表，导轨所在空间由垂直于导轨平面，磁感应强度大小为1T的匀强磁场，导体棒在水平外力的作用下运动，其速度随时间变化的关系式为，那么以下说法中正确的选项是A.的功率为0.2WB.电压表的示数为C.水平外力为恒力D.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为0.04Wb/s【答案】D【解析】原线圈产生的电压U1=Bdv=1×0.4×5sin10πt=2sin10πt，电压的峰值为2V，那么有效值为V．原副线圈的匝数之比为n1：n2＝1:2,副线圈的电压为2V，那么电压表的读数为2V，选项B错误；那么副线圈电流的有效值，那么R1的功率：，选项A错误；因次级电流不断变化，故初级电流不断变化，安培力不断变化，故水平力F不是恒力，选项C错误；根据,那么初级磁通量变化率的最大值为．故D正确．应选D．【题型】选择题。【难度】一般4．将图甲所示的正弦交流电压输入理想变压器的原线圈，变压器副线圈上接入阻值为10Ω的白炽灯〔认为其电阻恒定〕，如图乙所示．假设变压器原副线圈匝数比为10:1，那么以下说法正确的选项是〔〕A.该交流电的频率为50HzB.灯泡消耗的功率为250WC.变压器原线圈中电流表的读数为0.5AD.流过灯泡的电流方向每秒钟改变50次【答案】A【题型】选择题【难度】一般5．如下图，一个理想变压器原线圈的匝数为50匝，副线圈的匝数为100匝，原线圈两端接在光滑的水平平行导轨上，导轨间距为0.4m。导轨上垂直于导轨有一长度略大于导轨间距的导体棒，导轨与导体棒的电阻忽略不计，副线圈回路中电阻R1=5Ω，R2=15Ω．图中交流电压表为理想电压表。导轨所在空间有垂直于导轨平面、磁感应强度大小为1T的匀强磁场。导体棒在水平外力的作用下运动，其速度随时间变化的关系式为：，那么以下说法中正确的选项是A.R1的功率为0.2WB.电压表的示数为C.水平外力为恒力D.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为0.04Wb/s【答案】D【题型】选择题【难度】一般6．如图(甲)所示，左侧接有定值电阻的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度，导轨间距为．一质量m=2kg，阻值，金属棒在拉力F作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动，金属棒与导轨垂直且接触良好，金属棒与导轨间动摩擦因数，金属棒的图象如图(乙)所示，那么从起点发生位移的过程中A.拉力做的功B.通过电阻R的感应电量C.定值电阻R产生的焦耳热为D.所用的时间一定大于1s【答案】CD根据动能定理得：W-μmgs+WA=mv2，其中v=2m/s，μ=0.5，m=2kg，代入解得，拉力做的功W=15J．故A错误．通过电阻R的感应电量．故B错误．根据能量守恒得：整个电路产生的焦耳热等于克服安培力做功，即W安=Q=1J，那么电阻R上产生的热量：,选项C正确；v-x图象的斜率，得a=kv=2v，那么知速度增大，金属棒的加速度也随之增大，v-t图象的斜率增大，金属棒做加速增大的变加速运动，在相同时间内，到达相同速度时通过的位移小于匀加速运动的位移，平均速度小于匀加速运动的平均速度，即，那么．故D正确．应选CD【题型】多项选择题【难度】较难7．如下图，倾角为的斜面上固定两根足够长的平行金属导轨PQ、MN,导轨电阻不计，相距为L，导轨处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下。两根导体棒a、b质量相等均为m，其电阻之比为2:1。a、b棒均垂直导轨放置且与导轨间的动摩擦因数相同，<tan。对导体棒a施加沿斜面向上的恒力Fa棒沿斜面向上运动，同时将b棒由静止释放，最终a、b棒均做匀速运动。两棒在运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。那么A.恒力F的大小等于B.匀速运动时a、b两棒的速度等大C.匀速运动时速度之比为2:1D.拉力F做的功等于回路消耗的电能和摩擦产生的内能之和【答案】AB【题型】多项选择题【难度】一般8．如图〔甲〕所示，平行光滑金属导轨水平放置，两轨相距L=0.4m，导轨一端与阻值R=0.3Ω的电阻相连，导轨电阻不计。导轨x>0一侧存在沿x方向均匀增大的磁场，其方向与导轨平面垂直向下，磁感应强度B随位置x变化如图〔乙〕所示。一根质量m=0.2kg、电阻r=0.1Ω的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直，棒在外力F作用下从x=0处以初速度v0=2m/s沿导轨向右变速运动，且金属棒在运动过程中受到的安培力大小不变。以下说法中正确的选项是〔〕A.金属棒向右做匀减速直线运动B.金属棒在x=1m处的速度大小为0.5m/sC.金属棒从x=0运动到x=1m过程中，外力F所做的功为0.175JD.金属棒从x=0运动到x=2m过程中，流过金属棒的电量为2C【答案】BD【解析】根据图象得B﹣x函数关系式：B金属棒向右运动切割磁感线产生感应电动势：E感应电流：I安培力：F解得：v根据匀变速直线运动的速度位移公式：v2-v02=2ax根据感应电量公式：q=x=0到x=2m过程中，B﹣x图象包围的面积：∆q=应选BD。【题型】多项选择题【难度】较难9．用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径。如下图，在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在的平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率，那么A.圆环具有收缩的趋势B.圆环中产生的感应电流为逆时针方向C.圆环中a、b两点的电压D.圆环中产生的感应电流大小为【答案】CC、由法拉第电磁感应定律得E=Δφ/Δt=，圆环中a、b两点的电压大小，C正确；D、圆环的电阻R=，那么感应电流大小为，故D错误；应选C。【题型】选择题【难度】一般10．如图甲所示，在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线L1、L2、L3、L4，在L1L2之间和L3L4之间存在匀强磁场，磁感应强度B大小均为1T，方向垂直于虚线所在平面。现有一矩形线圈abcd，宽度cd＝L＝0.5m，质量为0.1kg，电阻为2Ω，将其从图示位置由静止释放〔cd边与L1重合〕，速度随时间的变化关系如图乙所示，t1时刻cd边与L2重合，t2时刻ab边与L3重合，t3时刻ab边与L4重合，t1～t2的时间间隔为0.6s，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向，重力加速度g取10m/s2A.在0～t1时间内，通过线圈的电荷量为0.25CB.线圈匀速运动的速度大小为8m/sC.线圈的长度ad为1mD.0～t3时间内，线圈产生的热量为4.2J【答案】AB【题型】多项选择题【难度】较难第二卷二、非选择题〔此题共8个小题。写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位〕11．如下图，两根电阻不计的光滑金属导轨竖直放置，相距为L,导轨上端接电阻R，宽度相同的水平条形区域Ⅰ和Ⅱ内有磁感应强度为B、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场，其宽度均为d，Ⅰ和Ⅱ之间相距为h且无磁场。一长度为L、质量为m、电阻为r的导体棒，两端套在导轨上，并与两导轨始终保持良好的接触，导体棒从距区域Ⅰ上边界H处由静止释放，在穿过两段磁场区域的过程中，流过电阻R上的电流及其变化情况相同，重力加速度为g。求：(1)导体棒进入区域Ⅰ的瞬间，通过电阻R的电流大小与方向。(2)导体棒进入区域Ⅰ的过程，电阻R上产生的热量Q.(3)求导体棒穿过区域Ⅰ所用的时间。【答案】(1),方向向左；(2)(3)(2)由题意知，导体棒进入区域Ⅱ的速度大小也为V1，由能量守恒，得：Q总=mg(h+d)电阻R上产生的热量Q=mg(h+d)(3)设导体棒穿出区域Ⅰ瞬间的速度大小为V2，从穿出区域Ⅰ到进入区域Ⅱ，V12-V22=2gh,得：V2=设导体棒进入区域Ⅰ所用的时间为t，根据动量定理：设向下为正方向：mgt-BLt=mV2-mV1此过程通过整个回路的电量为：得：【题型】计算题【难度】一般12．如下图，一足够大的倾角θ＝30°的粗糙斜面上有一个粗细均匀的由同种材料制成的金属线框abcd，线框的质量m=0.6kg，其电阻值R＝1.0Ω，ab边长L1=1m，bc边长L2＝2m，与斜面之间的动摩擦因数。斜面以EF为界，EF上侧有垂直于斜面向上的匀强磁场。一质量为M的物体用绝缘细线跨过光滑定滑轮与线框相连，连接线框的细线与斜面平行且线最初处于松弛状态。现先释放线框再释放物体，当cd边离开磁场时线框即以v=2m/s的速度匀速下滑，在ab边运动到EF位置时，细线恰好被拉直绷紧〔时间极短〕，随即物体和线框一起匀速运动t=1s后开始做匀加速运动。取g＝10m/s2，求：〔1〕匀强磁场的磁感应强度B；〔2〕细绳绷紧前，M下降的高度H；〔3〕系统在线框cd边离开磁场至重新进入磁场过程中损失的机械能。【答案】〔1〕〔2〕H=1.8m〔3〕【解析】〔1〕线框cd边离开磁场时匀速下滑，有：………………①………………②………………③联解得:B=1T………………④〔2〕由题意，线框第二次匀速运动方向向上，设其速度为v1，细线拉力为T，那么：………………⑤………………⑥………………⑦………………⑧设绳突然绷紧过程中绳子作用力冲量为I，对线框和物体分别用动量定理有：………………⑨………………⑩绳绷紧前M自由下落：………………⑪联解得：H=1.8m………………⑫【题型】计算题【难度】较难13．如下图，光滑的定滑轮上绕有轻质柔软细线，线的一端系一质量为3m的重物，另一端系一质量为m、电阻为r的金属杆。在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金属导轨PQ、EF，在QF为R的电阻，其余电阻不计，磁感应强度为B0的匀强磁场与导轨平面垂直，开始时金属杆置于导轨下端QF处，将重物由静止释放，当重物下降h时恰好到达稳定速度而匀速下降。运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好，忽略所有摩擦，重力加速度为g，求〔1〕重物匀速下降的速度v；〔2〕重物从释放到下降h的过程中，电阻R中产生的焦耳热QR；〔3〕将重物下降h时的时刻记作t=0，速度记为v0，假设从t=0开始磁感应强度逐渐减小，且金属杆中始终不产生感应电流，试写出磁感应强度的大小B随时间t变化的关系。【答案】〔1〕〔2〕〔3〕【解析】〔1〕对金属棒：受力分析可知T-mg-F=0式中：T＝3mg所以：〔3〕金属杆中恰好不产生感应电流，即磁通量不变，所以：hLB0=〔h+h2〕LBt，式中：h2＝at2又：那么磁感应强度B怎样随时间t变化为【题型】计算题【难度】一般14．如图，足够长的光滑平行导轨水平放置，电阻不计，MN局部的宽度为2l，PQ局部的宽度为l，金属棒a和b的质量分别为2m和m，其电阻大小分别为2R和R，a和b分别在MN和PQ上，垂直导轨相距足够远，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感强度为B，开始a棒向右速度为v0，b棒静止，两棒运动时始终保持平行且a总在MN上运动，b总在PQ上运动，求【答案】va=v0/3，vb=2v0/3【解析】两棒的受力分析如下图。A棒在安培力作用下减速，b棒在安培力作用下加速，当加速度减为零时一起做匀速运动。设a、b做匀速【题型】计算题【难度】较难15．如下图,两根水平的金属光滑平行导轨,其末端连接等高光滑的四分之一圆弧,其轨道半径为r、圆弧段在图中的cd和ab之间,导轨的间距为L，轨道的电阻不计。在轨道的顶端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B。现有一根长度稍大于L、电阻不计,质量为m的金属棒,从轨道的水平位置ef开始在拉力作用下,从静止匀加速运动到cd的时间为,调节拉力使金属棒接着沿圆弧做匀速圆周运动至ab处,金属棒在ef和cd之间运动时的拉力随时间图象如图(其中图象中的、为量),求:〔1〕金属棒做匀加速的加速度;〔2〕金属棒从cd沿四分之一圆弧做匀速圆周运动至ab的过程中,拉力做的功。【答案】〔1〕；〔2〕

〔2〕金属棒做匀速圆周运动，当棒与圆心的连线与竖直方向之间的夹角是θ时，沿水平方向的分速度：v水平=v•cosθ

棒产生的电动势：E′=BLv水平=BLvcosθ

回路中产生正弦式交变电流，可得产生的感应电动势的最大值为Em=BLv，有效值为E有效=Em，

棒从cd到ab的时间：

根据焦耳定律．

设拉力做的功为WF，由功能关系有

WF-mgr=Q

得：WF＝mgr+【题型】计算题【难度】较难16．如下图，倾角为θ=37°的足够长平行导轨顶端bc间、底端ad间分别连一电阻，其阻值为R1＝R2＝2r，两导轨间距为L=1m。在导轨与两个电阻构成的回路中有垂直于轨道平面向下的磁场，其磁感应强度为B1=1T。在导轨上横放一质量m=1kg、电阻为r=1Ω、长度也为L的导体棒ef，导体棒与导轨始终良好接触,导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5。在平行导轨的顶端通过导线连接一面积为S＝0.5m2、总电阻为r、匝数N=100的线圈(线圈中轴线沿竖直方向)，在线圈内加上沿竖直方向,且均匀变化的磁场B2(图中未画),连接线圈电路上的开关K处于断开状态，g=10m/s2求：〔1〕从静止释放导体棒,导体棒能到达的最大速度是多少？〔2〕导体棒从静止释放到稳定运行之后的一段时间内,电阻R1上产生的焦耳热为Q=0.5J,那么导体下滑的距离是多少？〔3〕现闭合开关K,为使导体棒静止于倾斜导轨上,那么在线圈中所加磁场的磁感应强度的方向及变化率大小的取值范围？【答案】⑴⑵⑶【解析】⑴对导体棒,由牛顿第二定律有①其中②由①②知,随着导体棒的速度增大,加速度减小,当加速度减至0时,导体棒的速度达最大，有③⑵导体棒从静止释放到稳定运行之后的一段时间内,由动能定理有④根据功能关系有⑤根据并联电路特点得⑥由③④⑤⑥联立得⑦当安培力较大时⑬由⑫⑬得⑭当安培力较小时⑮由⑫⑮得⑯故为使导体棒静止于倾斜导轨上，磁感应强度的变化的取值范围为：⑰根据楞次定律和安培定那么知闭合线圈中所加磁场：假设方向竖直向上，那么均匀减小；假设方向竖直向下，那么均匀增强。【题型】计算题【难度】较难17．如下图，平行倾斜光滑导轨与足够长的平行水平光滑导轨平滑连接，导轨电阻不计。质量分别为和的金属棒b和c静止放在水平导轨上，b、c两棒均与导轨垂直。图中de虚线以右有范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场。质量为的绝缘棒a垂直于倾斜导轨静止释放，释放位置与水平导轨的高度差为h。绝缘棒a滑到水平导轨上与金属棒b发生弹性正碰，金属棒b进入磁场后始终未与金属棒c发生碰撞。重力加速度为g。求：〔1〕绝缘棒a与金属棒b发生弹性正碰后别离时两棒的速度；〔2〕求金属棒b进入磁场后，其加速度为其最大加速度的一半时的速度；〔3〕两金属棒b、c上最终产生的总焦耳热。【答案】〔1〕〔2〕〔3〕〔2〕b棒刚进磁场的加速度最大。动量守恒当b棒加速度为最大值的一半时有联立得〔3〕最终b、c以相同的速度匀速运动。