2024-2025学年新教材高中物理章末综合测评4电能能量守恒定律电磁感应与电磁波初步含解析新人教版必修第三册

PAGEPAGE9章末综合测评(四)电能能量守恒定律电磁感应与电磁波初步(分值：100分)1．(4分)举世瞩目的上海磁悬浮列车线是世界上第一条投入商业运营的磁悬浮列车线，其全程共30km，列车最高速度可达552km/h，单向运行约8min。磁悬浮列车底部装有电磁铁，轨道地面上则安装有线圈。通过地面线圈与列车上的电磁铁之间的排斥力使列车悬浮起来。地面线圈的上端磁极极性与列车上的电磁铁下端极性总保持()A．相同 B．相反C．不能确定 D．以上均不对A[磁悬浮列车采纳磁场力使列车与轨道分别并悬浮起来，减小摩擦阻力，所以地面线圈与列车上的电磁铁间一着存在斥力，相对的磁极极性应相同。]2．(4分)如图所示，圆形线圈在匀强磁场中所做的各种运动中，能够产生感应电流的是()ABCDB[产生感应电流的条件是：穿过闭合导体回路的磁通量发生变更，A、C、D选项中，穿过线圈的磁通量均不变更，无感应电流产生，B选项中，穿过线圈的磁通量发生变更，产生感应电流。故B正确。]3．(4分)如图甲所示，在材质匀称的圆形薄电阻片上，挖出一个偏心小圆孔。在彼此垂直的直径两端引出四个电极A、B、C、D。先后分别将A、B及C、D接在电压恒为U的电路上，如图乙、丙所示。比较两种接法中电阻片的热功率大小，应有(已知R1＋R2＝R3＋R4)()甲乙丙A．接在A、B两端时电阻片热功率大B．接在C、D两端时电阻片热功率大C．两种接法中图丙中电阻片接入电路的阻值大D．两种接法中电阻片接入电路的阻值一样大B[在电阻片面积肯定的状况下，若分成两部分的电阻的阻值越接近，则并联后得到的电阻片接入电路的阻值就越大，所以接在A、B两端时并联后电阻片接入电路的阻值较大，依据P＝eq\f(U2,R)可知接在C、D两端时电阻片的热功率较大，故B正确，A、C、D错误。]4．(4分)由于梅雨季节连续多日降雨，2020年7月8日9时起，杭州新安江水库9个泄洪闸孔全开泄洪，这也是新安江水库建成六十余年来的首次泄洪，如图所示。已知泄洪流量为6600m3/s，水位落差100m，水流冲击水轮机发电时，水流20%的机械能转化为电能，水的密度为1.0×103kg/m3，重力加速度g取A．1.3×108W B．1.3×109WC．6.6×109W D．6.6×1010WB[一段时间t内水流做的功为W＝mgh＝ρVtgh，转化的电能W电＝20%W，发电功率为P＝eq\f(W电,t)＝1.0×103×6600×10×100×20%W＝1.32×109W，选项B正确。]5．(4分)取两根完全相同的长导线，用其中一根绕成如图甲所示的螺线管，当该螺线管中通以大小为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B。若将另一根长导线对折后绕成如图乙所示的螺线管，并通以大小也为I电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为()甲乙A．0.5B B．BC．2B D．0D[将长导线对折之后绕成图乙所示的螺线管，依据右手螺旋定则，产生等大反向的两个磁场，相互抵消，所以磁感应强度为零，故D正确。]6．(4分)如图所示，在匀强磁场中的平行金属导轨上，有等长的两根金属棒ab和cd，则()A．若ab、cd以相同的速度向左滑动，ab中有感应电流B．若固定ab，使cd向左滑动，ab中有感应电流C．若ab向右滑动，cd向左滑动，ab中没有感应电流D．若ab、cd都向左滑动，且vab<vcd，ab中没有感应电流B[若ab、cd以相同的速度向左滑动，则ab、cd和金属导轨组成的闭合回路中磁通量不变更，故ab中没有感应电流，A错误；若固定ab，使cd向左滑动，则ab、cd和金属导轨组成的闭合回路中磁通量变更，故ab中有感应电流，B正确；若ab向右滑动、cd向左滑动，或ab、cd都向左滑动且vab＜vcd，ab、cd和金属导轨组成的闭合回路中磁通量均变更，ab中均有感应电流，C、D错误。]7．(4分)一电饭煲和一洗衣机并联接在输出电压为220V的沟通电源上，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A，通过洗衣机电动机的电流是0.50A，则下列说法正确的是()A．电饭煲的电阻为44Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440ΩB．电饭煲的电功率为1555W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5WC．1min内，电饭煲消耗的电能为6.6×104J，洗衣机消耗的电能为6.6×103JD．电饭煲发热功率是洗衣机发热功率的10倍C[电饭煲电阻R＝eq\f(U,I)＝44Ω，电功率P＝UI＝1100W，每分钟消耗的电能ΔE＝UIt＝6.6×104J；洗衣机电动机线圈电阻无法确定，也无法确定其发热功率，洗衣机电功率P′＝UI′＝110W，每分钟消耗的电能ΔE′＝UI′t＝6.6×103J，故选项C正确，A、B、D错误。]8．(4分)如图所示的电路中，E为电池，R1、R2为可变电阻，R为定值电阻，C为平行板电容器。闭合开关S后，能使电容器带电荷量增加的方法是()A．增大R1的阻值B．增大电容器两极板间的距离C．减小R2的阻值D．将电容器的两极板错开些C[电容器与R1串联，变更R1的阻值对电容器两端电压无影响，A错误；增大电容器两极板的距离和将电容器的两极板错开些，电容C减小，电容器两端电压不变，带电荷量减小，B、D错误；减小R2可以增大R两端电压，则电容器两端的电压增大，电容不变，带电荷量增加，C正确。]9．(6分)探究产生感应电流条件的试验步骤如图所示。甲：AB棒垂直磁感线左右运动乙：AB棒沿磁感线上下运动丙：AB棒垂直磁感线左右运动(1)本试验中，我们通过视察________来推断电路中是否有感应电流。(2)通过比较图甲和丙可知，产生感应电流的一个条件是电路要________，通过比较图________可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动。(3)若图甲中AB棒不动，磁体左右水平运动，电路中________(选填“有”或“无”)感应电流。[解析](1)试验时，通过视察灵敏电流计的指针是否偏转来确定电路中是否产生感应电流。(2)题图甲所示电路是闭合电路，灵敏电流计的指针发生偏转，说明电路中产生了感应电流；题图丙所示电路是断开的，灵敏电流计的指针没有偏转，说明电路中没有产生感应电流。由此可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合。要得出产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动，这两次试验就要一次使导体在磁场中做切割磁感线运动，另一次使导体在磁场中不做切割磁感线运动，由此可以确定要选用图甲和图乙。(3)在题图甲中，电路是闭合的，若导体不动，磁体运动，利用运动和静止的相对性可以确定，导体也做切割磁感线运动，具备了感应电流产生的两个条件，所以电路中有电流产生。[答案](1)灵敏电流计的指针是否偏转(2)闭合甲和乙(3)有10．(4分)(多选)下列关于电磁波的说法正确的是()A．只要电场和磁场发生变更，就能产生电磁波B．电磁波的传播须要介质C．停止放射电磁波，放射出去的电磁波仍能独立存在D．电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的CD[要想产生持续的电磁波，变更的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)必需是非匀称变更的，选项A错误；电磁波是物质波，电磁波的传播可以不须要介质而在真空中传播，选项B错误；电磁波可以脱离“波源”而独立存在，选项C正确；电磁波可以使电荷移动，说明电磁波具有能量，电磁波传播的过程，也就是能量传播的过程，选项D正确。]11．(4分)(多选)图甲是手机用的锂电池，图乙是某型号超级电容器，两者的内阻均不计。假如将充溢电的甲和乙的电量完全放完，甲可以释放电量Q1，同时对外做功W1，乙可以释放电量Q2，同时对外做功W2。则以下关系正确的是()甲乙A．Q1＞Q2 B．Q1＜Q2C．W1＞W2 D．W1＜W2BD[依据电量的定义可知，图甲中电量为2000mA·h＝2000×10－3×3600C＝7200C，图乙中电量Q2＝UC＝2.7×4000C＝10800C，Q1<Q2，选项A错误，B正确；依据电场力做功公式W＝qU可知，图甲中对外做的功W1＝3.7×7200J＝26640J，图乙中对外做的功W2＝2.7×10800J＝29160J，即W1＜W2，选项C错误，D正确。]12．(4分)(多选)如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图中，八个相同的磁铁都处于静止状态，其中甲、乙中的弹簧都处于伸长状态，则()A．对地面压力最大的是丁B．对地面压力最小的是甲C．甲、乙对地面的压力相等D．丙、丁对地面的压力相等BD[设磁铁的质量为m，图甲中对地面的压力小于mg，图乙中对地面的压力大于mg，但小于2mg，图丙、丁中对地面的压力都等于2mg，故B、D项正确。]13．(4分)(多选)如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。下列说法不正确的是()A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反C．c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同D．a、c两点处的磁感应强度方向不同ABD[a、b、c、d四个点的磁感应强度均为M、N两长直导线在各点的磁感应强度的叠加，由安培定则可知，M、N在O点处磁感应强度的方向相同，合磁感应强度竖直向下，不为零，A错误；由对称性可知，a、b两点处，c、d两处的磁感应强度大小和方向均相同，B错误，C正确；a、c两点处的磁感应强度均垂直于ab连线竖直向下，方向相同，D错误。故A、B、D符合题意。]14．(6分)给你一个电阻箱、电压表、开关及导线，如何依据闭合电路的欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻。(1)请在虚线框内画出电路图。(2)试验过程中，将电阻箱拨到4.5Ω时，电压表读数为0.90V；若将电阻箱拨到如图甲所示的________Ω时，电压表的读数如图乙所示是________V。甲乙(3)依据以上试验数据，可以算出该节干电池的电动势E＝________V。[解析](1)依据闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir。当外电路是纯电阻电路时，上式也可写成E＝U＋eq\f(U,R)·r，由此可见，假如没有电流表，不能干脆测得总电流I，也可以利用部分电路的欧姆定律，由eq\f(U,R)计算得到外电路的总电流I，当然此时必需外电路的电阻R可变，而且阻值可干脆读出，所以必需用电阻箱代替滑动变阻器，因此假如给出电压表、电阻箱、开关和导线，也能测出一个电池的电动势和内阻，其试验电路图如图所示。(2)电阻箱的运用电阻的大小是把面板上指示的全部电阻相加，所以题图中电阻箱的电阻值是110Ω；本试验是测一节干电池的电动势和内阻，所以题图中电压表所用量程应是0～3V，所以指示的电压应当是1.1V。(3)由闭合电路的欧姆定律得E＝U＋eq\f(U,R)·r代入数据得E＝0.90＋eq\f(0.90,4.5)·rE＝1.1＋eq\f(1.1,110)·r解得r≈1.05Ω，E≈1.11V。[答案](1)见解析图(2)1101.1(3)1.1115．(8分)某地的平均风速为5m/s，已知空气密度是1.2kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12m的圆面，假如这个风车能将此圆内10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？[解析]首先可以求出在时间t内作用于风车的气流质量为m＝πr2vtρ，这些气流的动能为Ek＝eq\f(1,2)mv2故风车带动发电机发电的功率为P＝eq\f(10%Ek,t)＝eq\f(1,2)πr2ρv3×10%代入数据以后得P≈3.4kW。[答案]3.4kW16．(8分)小灯泡的功率P＝1W，设其发出的光向四周匀称辐射，平均波长λ＝10－6m，则在距离d＝1.0×104m处，每秒钟落在垂直于光线方向、面积为1cm2的球面上的光子数是多少？(h[解析]每秒钟小灯泡发出的能量为E＝Pt＝1J1个光子的能量：ε＝hν＝eq\f(hc,λ)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,10－6)J＝1.989×10－19J小灯泡每秒钟辐射的光子数：n＝eq\f(E,ε)＝eq\f(1,1.989×10－19)≈5×1018(个)距离小灯泡d的球面面积为：S＝4πd2＝4π×(1.0×104)2m2＝1.256×109每秒钟射到1cm2的球面上的光子数为：N＝eq\f(n,S)＝eq\f(5×1018,1.256×1013)≈3.98×105(个)。[答案]3.98×105(个)17．(12分)如图所示，n匝矩形线圈abcd的面积为S，O1、O2分别位于ab和cd的中点，左边有垂直线圈平面对里、磁感应强度为B的匀强磁场，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。(1)线圈平面与磁感应强度B垂直时，穿过线圈平面的磁通量为多少？(2)若线圈从图示位置绕O1O2转过37°，则穿过线圈平面的磁通量的变更量大小是多少？(3)若线圈从图示位置绕O1O2转过180°，则穿过线圈平面的磁通量的变更量大小为多少？[解析](1)依据磁通量定义可知Φ1＝B(0.5S)＝0.5BS。(2)线圈绕O1O2转过37°时穿过线圈的磁通量为Φ2＝B(