教科版高中物理選修3-2練習(xí)綜合檢測卷

綜合檢測卷(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共6小題，每小題4分，共24分)1．目前金屬探測器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種安檢、高考及一些重要場所，關(guān)于金屬探測器的下列有關(guān)論述正確的是()A．金屬探測器可用于月餅生產(chǎn)中，用來防止細(xì)小的金屬顆?；烊朐嘛烉W中B．金屬探測器能幫助醫(yī)生探測兒童吞食或扎到手腳中的金屬物，是因?yàn)樘綔y器的線圈中能產(chǎn)生渦流C．使用金屬探測器的時(shí)候，應(yīng)該讓探測器靜止不動(dòng)，探測效果會(huì)更好D．能利用金屬探測器檢測考生是否攜帶等違禁物品，是因?yàn)樘綔y器的線圈中通有直流電答案A解析金屬探測器是通過其通有交流電的探測線圈，會(huì)在隱藏金屬中激起渦流，反射回探測線圈，從而改變原交流電的大小和相位，從而起到探測作用．當(dāng)探測器對于被測金屬發(fā)生相對移動(dòng)時(shí)，探測器中的線圈的交流電產(chǎn)生的磁場相對變化較快，在金屬中產(chǎn)生的渦流會(huì)更強(qiáng)，檢測效果更好，正確選項(xiàng)為A.2．一磁鐵自遠(yuǎn)處勻速沿一圓形線圈的軸線運(yùn)動(dòng)，并穿過線圈向遠(yuǎn)處移動(dòng)，如圖1所示，則下列四個(gè)圖中能較正確反映線圈中電流I和時(shí)間t的關(guān)系的是(線圈中電流的方向?yàn)檎较?()圖1答案B解析當(dāng)條形磁鐵向右運(yùn)動(dòng)且并未穿過線圈過程中，通過線圈的磁通量向右逐漸增加，由楞次定律可知，線圈中的感應(yīng)電流為正方向，當(dāng)條形磁鐵的正中央到達(dá)線圈位置時(shí)，磁通量的變化率最小，感應(yīng)電流為零，當(dāng)條形磁鐵正中央通過線圈后，穿過線圈向右的磁通量逐漸減小，則線圈中產(chǎn)生負(fù)方向的感應(yīng)電流，且先增大再減小，故選項(xiàng)B正確．3.如圖2所示，電感L的電感很大，電源內(nèi)阻不可忽略，A、B是完全相同的兩只燈泡，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，下列判斷正確的是()圖2A．燈A比燈B先亮，然后燈A熄滅B．燈B比燈A先亮，然后燈B逐漸變暗C．燈A與燈B一起亮，而后燈A熄滅D．燈A與燈B一起亮，而后燈B熄滅答案B解析開關(guān)S閉合時(shí)，B燈立即亮，A燈由于電感L的自感作用，將逐漸變亮，由于總電流逐漸變大，路端電壓變小，B燈逐漸變暗，選項(xiàng)B符合要求．4．如圖3所示是一交變電流的i－t圖像，則該交變電流的有效值為()圖3A．4A B．2eq\r(2)C.eq\f(8,3)A D.eq\f(2\r(30),3)A答案D解析設(shè)該交變電流的有效值為I，由有效值的定義得(eq\f(Im,\r(2)))2Rt1＋I(xiàn)eq\o\al(2,m)Rt2＝I2RT.而T＝t1＋t2，代入數(shù)據(jù)解得：I＝eq\f(2\r(30),3)A，故D正確．5．一單匝閉合線框在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，線框中的最大磁通量為Φm，最大感應(yīng)電動(dòng)勢為Em.下列說法中正確的是()A．當(dāng)磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢為零B．當(dāng)磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢在減小C．當(dāng)磁通量等于0.5Φm，感應(yīng)電動(dòng)勢等于0.5EmD．角速度ω等于Em/Φm答案D解析根據(jù)正弦式交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律(設(shè)從中性面開始)，e＝Emsinωt＝BSωsinωt＝Φmωsinωt可知D是正確的．6．如圖4所示，水平桌面上一個(gè)面積為S的圓形金屬框置于勻強(qiáng)磁場中，金屬框平面與磁場垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖(1)所示．磁場方向垂直線框平面向下．圓形金屬框與一個(gè)水平的平行金屬導(dǎo)軌相連接，導(dǎo)軌上放置一根導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒的長為L，電阻為R，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)體棒處于另一勻強(qiáng)磁場中，其磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為B2，方向垂直導(dǎo)軌平面向下，如圖(2)所示．若導(dǎo)體棒始終保持靜止，則其所受的靜摩擦力f隨時(shí)間變化的圖像是(設(shè)向右為靜摩擦力的正方向)()圖4答案A解析根據(jù)楞次定律、左手定則和平衡條件可知A項(xiàng)正確．二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題5分，共20分．每題至少有兩個(gè)選項(xiàng)正確，選對得5分，漏選得2分，錯(cuò)選得0分)7．一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的電動(dòng)勢為e＝220eq\r(2)sin100πtV，對于這個(gè)交變電流的說法錯(cuò)誤的是()A．此交變電流的頻率為100Hz，周期為0.01sB．此交變電流電動(dòng)勢的有效值為220VC．耐壓為220V的電容器能夠在該交變電路中使用D．t＝0時(shí)，線圈平面與中性面垂直，此時(shí)磁通量為零答案ACD解析由電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式可知，此交變電流的頻率為50Hz，周期為0.02s，電動(dòng)勢的有效值為220V，最大值為220eq\r(2)V，故A、C選項(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確．當(dāng)t＝0時(shí)，電動(dòng)勢的瞬時(shí)值為零，說明t＝0時(shí)線圈處于中性面位置，通過線圈的磁通量最大，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤．8．如圖5甲是錄音機(jī)的錄音電路原理圖，乙是研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路圖，丙是光電傳感的火災(zāi)報(bào)警器的部分電路圖，丁是電容式話筒的電路原理圖，下列說法正確的是()圖5A．甲圖中錄音機(jī)錄音時(shí)，由于話筒的聲電轉(zhuǎn)換，線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場B．乙圖電路開關(guān)斷開瞬間，燈泡會(huì)突然閃亮一下，并在開關(guān)處產(chǎn)生電火花C．丙圖電路中，當(dāng)有煙霧進(jìn)入罩內(nèi)時(shí)，光電三極管上就會(huì)因煙霧的散射而有光的照射，表現(xiàn)出電阻的變化D．丁圖電路中，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，聲波的振動(dòng)會(huì)在電路中產(chǎn)生恒定的電流答案AC解析乙圖電路開關(guān)斷開瞬間，線圈中產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢，但由于電路不能構(gòu)成回路，所以不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，燈泡不會(huì)突然閃亮一下，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；丁圖電路中，聲波的振動(dòng)會(huì)改變M、N間的距離，從而改變了電容的大小，在電路中產(chǎn)生變化的充放電電流，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．9．如圖6甲所示是某燃?xì)鉅t點(diǎn)火裝置的原理圖．轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交變電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，為交流電壓表．當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時(shí)值大于5000V時(shí)，就會(huì)在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w．以下判斷正確的是()圖6A．電壓表的示數(shù)等于5VB．電壓表的示數(shù)等于eq\f(5,\r(2))VC．實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是eq\f(n2,n1)>1000D．實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是eq\f(n2,n1)<1000答案BC解析由u－t圖像知，交流電壓的最大值Um＝5V，所以電壓表的示數(shù)U＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(5,\r(2))V，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得eq\f(n2,n1)＝eq\f(U2,U1)，變壓器副線圈電壓的最大值U2m＝5000V時(shí)，有效值U2＝eq\f(U2m,\r(2))＝eq\f(5000,\r(2))V，所以點(diǎn)火的條件eq\f(n2,n1)>eq\f(\f(5000,\r(2))V,\f(5,\r(2))V)＝1000，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．10.如圖7所示，邊長為l的正方形閉合導(dǎo)線框置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁感線的方向垂直．用力將線框分別以速度v1和v2勻速拉出磁場，比較這兩個(gè)過程，以下判斷正確的是()圖7A．若v1＞v2，通過線框?qū)Ь€的電荷量q1＞q2B．若v1＞v2，拉力F1＞F2C．若v1＝2v2，拉力的功率P1＝2P2D．若v1＝2v2，拉力所做的功W1＝2W2答案BD解析由于E＝eq\f(ΔΦ,Δt)，I＝eq\f(E,R)，q＝IΔt，所以q＝eq\f(ΔΦ,R)由于ΔΦ及R一定，故q1＝q2，所以A錯(cuò)誤．由于拉力F＝F安，而F安＝BIl，I＝eq\f(E,R)，E＝Blv，所以F＝F安＝eq\f(B2l2v,R).由此可看出，若v1＞v2，F(xiàn)1＞F2，B正確．由P＝Fv，F(xiàn)＝F安＝eq\f(B2l2v,R).所以P＝eq\f(B2l2v2,R).由于v1＝2v2，P1＝4P2，故C錯(cuò)誤．由拉力做功W＝Fl＝F安l＝eq\f(B2l2v,R)·l＝eq\f(B2l3v,R)，又因v1＝2v2，故W1＝2W2，故D正確．三、填空題(本題共2小題，共11分)11．(4分)如圖8所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中，線框面積為S，電阻為R.線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中感應(yīng)電流的有效值I＝________.線框從中性面開始轉(zhuǎn)過eq\f(π,2)的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q＝________.圖8答案eq\f(\r(2)BSω,2R)eq\f(BS,R)解析電動(dòng)勢最大值Em＝BSω，有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(\r(2),2)BSω.由閉合電路歐姆定律可得I＝eq\f(E,R)＝eq\f(\r(2)BSω,2R)，電荷量q＝eq\x\to(I)·Δt＝eq\f(\x\to(E),R)·Δt＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BS,R).12．(7分)在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)中，(1)為了能明顯地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，請?jiān)谌鐖D9所示的實(shí)驗(yàn)器材中選擇必要的器材，在圖中用實(shí)線連接成相應(yīng)的實(shí)物電路圖．圖9(2)將原線圈插入副線圈中，閉合開關(guān)，副線圈中的感應(yīng)電流方向與原線圈中電流的繞行方向________(填“相同”或“相反”)．(3)將原線圈拔出時(shí)，副線圈中的感應(yīng)電流方向與原線圈中電流的繞行方向________(填“相同”或“相反”)．答案(1)見解析圖(2)相反(3)相同解析(1)實(shí)物電路圖如圖所示．(2)因閉合開關(guān)時(shí)，穿過副線圈的磁通量增大，由楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反，故電流繞行方向相反．(3)將原線圈拔出時(shí)，穿過副線圈的磁通量減小，由楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同，故電流繞行方向相同．四、計(jì)算題(本題共4小題，共45分)13．(6分)如圖10所示，面積為0.2m2的100匝線圈處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于線圈平面．已知磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律為B＝(2＋0.2t)T，定值電阻R1＝6Ω，線圈電阻R2＝4Ω，求a、b兩點(diǎn)間的電壓圖10答案2.4V解析由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔB,Δt)S由題意：eq\f(ΔB,Δt)＝0.2T/s，n＝100，S＝0.2m2可得：E＝4V回路中線圈為電源，R1為外電阻，有|Uab|＝eq\f(ER1,R1＋R2)由楞次定律得a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢，所以Uab＝2.4V.14.(12分)如圖11所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖，匝數(shù)為n＝100匝的矩形線圈，邊長分別為10cm和20cm，內(nèi)阻為5Ω，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以50eq\r(2)rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈外部和20Ω的電阻R相連接．求圖11(1)S斷開時(shí)，電壓表示數(shù)；(2)開關(guān)S合上時(shí)，電壓表和電流表示數(shù)；(3)通過電阻R的電流最大值是多少？電阻R上所消耗的電功率是多少？答案(1)50V(2)40V2A(3)2解析(1)感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值Em＝nBSω＝100×0.5×0.1×0.2×50eq\r(2)V＝50eq\r(2)VS斷開時(shí)，電壓表示數(shù)為電源電動(dòng)勢的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝50V.(2)當(dāng)開關(guān)S合上時(shí)，由閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(50,20＋5)A＝2AU＝IR＝2×20V＝40V(3)通過R的電流最大值Im＝eq\r(2)I＝2eq\r(2)A.電阻R上所消耗的電功率P＝UI＝40×2W＝80W.15．(12分)如圖12所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為10kW，輸出電壓為400V，向距離較遠(yuǎn)的用戶供電，為了減少電能損失，使用2kV高壓輸電，最后用戶得到220V、9.5kW的電力，求：圖12(1)升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2；(2)輸電線路導(dǎo)線的總電阻R；(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n3∶n4.答案(1)1∶5(2)20Ω(3)95∶11解析(1)eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(1,5)(2)ΔP＝0.5kW＝Ieq\o\al(2,2)R又P1＝P2＝U2I2所以I2＝5A，R＝20Ω(3)U3＝U2－I2Req\f(n3,n4)＝eq\f(U3,U4)解得eq\f(n3,n4)＝eq\f(95,11)16．(15分)如圖13所示，用質(zhì)量為m、電阻為R的均勻?qū)Ь€做成邊長為l的單匝正方形線框MNPQ，線框每一邊的電阻都相等．將線框置于光滑絕緣的水平面上．在線框的右側(cè)存在豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場，磁場邊界間的距離為2l，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.在垂直MN邊的水平拉力作用下，線框以垂直磁場邊界的速度v勻速穿過磁場．在運(yùn)動(dòng)過程中線框平面水平且MN邊與磁場的邊界平行．求圖13(1)線框MN邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，線框中感應(yīng)電流的大?。?2)線框MN邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，M、N兩點(diǎn)間的電壓UMN；(3)在線框從MN邊剛進(jìn)入磁場到PQ邊剛穿出磁場的過程中，水平拉力對線框所做的功W.答案(1)eq\f(Blv,R