浙江專版2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)單元評估檢測九選修3-2含解析

PAGE13-單元評估檢測(九)選修3-2(90分鐘100分)一、選擇題(本題共10小題,每小題5分,共50分)1.(2024·湖州模擬)將閉合多匝線圈置于僅隨時間變更的磁場中,線圈平面與磁場方向垂直。關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,下列表述正確的是 ()A.感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B.穿過線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動勢越大C.穿過線圈的磁通量變更越快,感應(yīng)電動勢越大D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同【解析】選C。由法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔΦΔt知,感應(yīng)電動勢的大小與線圈匝數(shù)有關(guān),A錯誤;感應(yīng)電動勢正比于ΔΦΔt,與磁通量的大小無干脆關(guān)系,B錯誤,C正確;依據(jù)楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變更,2.(多選)如圖甲所示,圓形線圈P靜止在水平桌面上,其正上方固定一螺線管Q,P和Q共軸,Q中通有變更電流i,電流隨時間變更的規(guī)律如圖乙所示,P所受的重力為G,桌面對P的支持力為FN,則 ()A.t1時刻FN<G,P有擴大的趨勢B.t2時刻FN=G,此時穿過P的磁通量最大C.t3時刻FN=G,此時P中有感應(yīng)電流D.t4時刻FN>G,P有收縮的趨勢【解析】選B、C。當(dāng)螺線管中電流增大時,其形成的磁場不斷增加,因此線圈P中的磁通量增大,依據(jù)楞次定律可知線圈P將阻礙其磁通量的增大,故線圈有遠(yuǎn)離(即兩者排斥,FN>G)和面積收縮的趨勢,A錯誤;當(dāng)螺線管中電流不變時,其形成磁場不變,線圈P中的磁通量不變,因此線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生,故t2時刻FN=G,此時穿過P的磁通量最大,故B正確、D錯誤;t3時刻螺線管中電流為零,但是線圈P中磁通量是變更的,因此此時線圈中有感應(yīng)電流,C正確。3.(多選)(2024·杭州模擬)如圖所示,有兩根與水平方向成α角的光滑平行的金屬軌道,上端接有可變電阻R,下端足夠長?？臻g有垂直于軌道平面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下。經(jīng)過足夠長的時間后,金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm,則 ()A.假如B增大,vm將變大B.假如α變大,vm將變大C.假如R變大,vm將變大D.假如m變小,vm將變大【解析】選B、C。金屬桿在下滑過程中先做加速度減小的加速運動,速度達到最大后做勻速運動。所以當(dāng)F安=mgsinα?xí)r速度最大,F安=BIl=B2l2vmmgRsinαB2l24.(多選)如圖甲所示,一個“U”形金屬導(dǎo)軌固定在水平面內(nèi),軌道上垂直放置一導(dǎo)體棒,與導(dǎo)軌接觸良好。其所在空間存在著豎直向下的各處勻稱的磁場,規(guī)定感應(yīng)電流從b流向a的方向為正,摩擦力方向向右為正。當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變更規(guī)律如圖乙所示時,導(dǎo)體棒始終靜止。圖中能正確表示導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流i和導(dǎo)體棒所受摩擦力f隨時間t變更的圖線是 ()【解析】選B、D。在0～1s時間內(nèi),磁感應(yīng)強度勻稱增大,即穿過線圈的磁通量勻稱增大,依據(jù)E1=ΔΦΔt=ΔBΔtS=k1S,可知過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定,故感應(yīng)電流恒定不變,依據(jù)楞次定律可得電流方向為b到a,方向為正;在1～2s過程中,磁感應(yīng)強度恒定不變,穿過線圈的磁通量不變,即沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,摩擦力為零;在2～4s過程中,磁感應(yīng)強度勻稱減小,依據(jù)E2=ΔΦΔt=ΔBΔtS=k2S,可知過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定不變,故感應(yīng)電流恒定不變,依據(jù)楞次定律可得電流方向為從a到b,方向為負(fù),從圖中可知k1=2k2,故E1=2E2,可知在0～1s時間內(nèi)電流大小為2I0,2～4s時間內(nèi)電流為-I0,故C錯誤,D正確;導(dǎo)體棒始終處于靜止,在0～1s時間內(nèi)f1=2BI0L,方向向右,在1～2s內(nèi),無感應(yīng)電流,摩擦力為零,在2～4s內(nèi)5.(2024·金華模擬)一個匝數(shù)為100匝,電阻為0.5Ω的閉合線圈處于某一磁場中,磁場方向垂直于線圈平面,從某時刻起穿過線圈的磁通量按如圖所示規(guī)律變更。則線圈中產(chǎn)生交變電流的有效值為 ()A.52A B.25AC.6A D.5A【解析】選B。0～1s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1=nΔΦΔt=100×0.01V=1V,1～1.2s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2=nΔΦΔt'=100×0.010.2V=5V,在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=Q1+Q2=E12R25A,故選項B正確,A、C、D錯誤。6.(多選)如圖所示,50匝矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強度大小B=210T的水平勻強磁場中,線框面積S=0.5m2,線框電阻不計,線框平面與磁感線垂直,以此時刻為計時起點,線框繞垂直于磁場的軸OO′以角速度ω=200rad/s勻速轉(zhuǎn)動,并與志向變壓器原線圈相連,副線圈接入一只“220V60W”燈泡,且燈泡正常發(fā)光,熔斷器允許通過的最大電流為10A,下列說法正確的是A.圖示位置穿過線框的磁通量變更率不為零B.線框中交變電壓的表達式為e=5002sin200t(V)C.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為50∶11D.允許變壓器輸出的最大功率為5000W【解析】選B、D。題圖示位置穿過線框的磁通量最大,磁通量的變更率為零,A錯誤;產(chǎn)生的溝通電的最大值Em=NBSω=5002V,從圖示位置計時,電動勢的瞬時值表達式e=5002sin200t(V),B正確;變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n22511,C錯誤;變壓器允許輸出的最大功率P=U1I1max=500×10W=5000W,D7.(多選)一臺志向變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1,原線圈接入電壓為220V的正弦溝通電,一只志向二極管和一個滑動變阻器R串聯(lián)接在副線圈上,如圖所示。電壓表和電流表均為志向溝通電表,則下列說法正確的是 ()A.電壓表的示數(shù)為55VB.原線圈中的輸入功率等于副線圈中的輸出功率C.若將滑動變阻器的滑片向下滑動,則電流表的示數(shù)變小D.若滑動變阻器接入電路的阻值為30Ω,則1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為6050J【解析】選B、C。原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比,故副線圈兩端的電壓U2=55V,由有效值的定義得U22R·T2=U有效2R·T,解得U有效=5522V,電壓表的示數(shù)小于55V,A項錯誤;由P入=P出,即U1I1=U2I2,B項正確;故將滑動變阻器的滑片向下滑動,接入電路中的阻值變大,但對原、副線圈兩端的電壓無影響,即電壓表的示數(shù)不變,副線圈中的電流變小,×60=3025J,D項錯誤。8.(2024·溫州模擬)CD、EF是兩條水平放置的電阻可忽視的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為L,在水平導(dǎo)軌的左側(cè)存在磁感應(yīng)強度方向垂直導(dǎo)軌平面對上的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B,磁場區(qū)域的長度為d,如圖所示。導(dǎo)軌的右端接有一電阻R,左端與一彎曲的光滑軌道平滑連接。將一阻值也為R的導(dǎo)體棒從彎曲軌道上h高處由靜止釋放,導(dǎo)體棒最終恰好停在磁場的右邊界處。已知導(dǎo)體棒與水平導(dǎo)軌接觸良好,且動摩擦因數(shù)為μ,則下列說法中正確的是 ()A.電阻R的最大電流為BdB.流過電阻R的電荷量為BdLC.整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱為mghD.電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱為12【解析】選D。由題圖可知,導(dǎo)體棒剛進入磁場的瞬間速度最大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大,由機械能守恒有mgh=12mv2,所以I=E2R=BLv2R=BL2gh2R,A錯;流過R的電荷量為q=Iμmgd,C錯;由于導(dǎo)體棒的電阻也為R,則電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱為12Q=1μd),D對。9.(多選)(2024·浙江10月選考真題)如圖所示,在用可拆變壓器“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的試驗中,下列說法正確的是 ()A.用可拆變壓器,能便利地從不同接線柱上選取不同匝數(shù)的線圈B.測量原、副線圈的電壓,可用“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”試驗中的直流電壓表C.原線圈接0、8接線柱,副線圈接0、4接線柱,副線圈電壓大于原線圈電壓D.為便于探究,先保持原線圈匝數(shù)和電壓不變,變更副線圈的匝數(shù),探討其對副線圈電壓的影響【解析】選A、D。變壓器的輸出電壓跟輸入電壓以及原、副線圈匝數(shù)之比都有關(guān),因此須要用可拆卸的變壓器探討,選項A、D正確。變壓器只能對溝通電壓表有作用,不能處理直流電壓,所以選項B錯誤。依據(jù)原、副線圈匝數(shù)之比等于輸入、輸出電壓之比可知,原線圈接0、8,副線圈接0、4,那么副線圈的電壓小于原線圈,所以C錯誤。10.(2024·全國卷Ⅱ)如圖,在同一水平面內(nèi)有兩根平行長導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間存在依次相鄰的矩形勻強磁場區(qū)域,區(qū)域?qū)挾染鶠閘,磁感應(yīng)強度大小相等、方向交替向上向下。一邊長為32l的正方形金屬線框在導(dǎo)軌上向左勻速運動。線框中感應(yīng)電流i隨時間t變更的正確圖線可能是【解析】選D。從起始位置向左運動l2的過程中,左右兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小相同,方向分別向上和向下,E=2Blv、I=ER=2BlvR,電流方向為順時針方向;向左運動l2～l的過程中,左右兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小相同,方向都向下,回路中感應(yīng)電動勢為0,電流為0;左右兩導(dǎo)體棒向左運動l～32l的過程中,兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小相等,方向分別向下和向上,E=2Blv、I=ER=2BlvR,電流方向為逆時針方向;向左運動32l～2l的過程中二、試驗題(本題共2小題,共14分)11.(6分)某同學(xué)選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器來“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”試驗,變壓器原線圈兩端所接的電源應(yīng)是電壓為12V的低壓__________(選填“溝通電源”或“直流電源”)。先保持原線圈的匝數(shù)不變,增加副線圈的匝數(shù),視察到副線圈兩端的電壓__________;然后再保持副線圈的匝數(shù)不變,增加原線圈的匝數(shù),視察到副線圈兩端的電壓__________(選填“增大”“減小”或“不變”)。上述探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系中采納的試驗方法是____________________(選填“限制變量法”“轉(zhuǎn)換法”或“類比法”)。

【解析】變壓器不能變更直流電的電壓,故電源應(yīng)為低壓溝通電源;由n1n2=U1U2知U2=n2n1U1,原線圈的匝數(shù)不變,增加副線圈的匝數(shù)n2,則副線圈兩端的電壓增大,由U2=n2n1U1答案:溝通電源增大減小限制變量法12.(8分)(2024·浙江4月選考真題)在“探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件”試驗中,試驗連線后如圖1所示,感應(yīng)線圈組的內(nèi)外線圈的繞線方向如圖2粗線所示。(1)接通電源,閉合開關(guān),G表指針會有大的偏轉(zhuǎn),幾秒后G表指針停在中間不動。將滑動變阻器的觸頭快速向右滑動時,G表指針________(選填“不動”“右偏”“左偏”或“不停振動”);快速抽出鐵芯時,G表指針______(選填“不動”“右偏”“左偏”或“不停振動”)。

(2)斷開開關(guān)和電源,將鐵芯重新插入內(nèi)線圈中,把直流輸出改為溝通輸出,其他均不變。接通電源,閉合開關(guān),G表指針________(選填“不動”“右偏”“左偏”或“不停振動”)。

(3)僅用一根導(dǎo)線,如何推斷G表內(nèi)部線圈是否斷了?_____________________。

【解析】(1)將滑動變阻器的觸頭快速向右滑動時,電阻減小,回路電流變大,依據(jù)線圈中導(dǎo)線的繞向可知磁通量向下增加,依據(jù)楞次定律可知,A線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流使G表指針左偏;快速抽出鐵芯時,磁通量減小,產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與上述方向相反,則G表指針右偏。(2)斷開開關(guān)和電源,將鐵芯重新插入內(nèi)線圈中,把直流輸出改為溝通輸出,其他均不變。接通電源,閉合開關(guān),由于穿過線圈的磁通量大小方向都不斷變更,在線圈A中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小方向不斷變更,則G表指針不停振動。(3)依據(jù)阻尼原理,短接G表,前后各搖動G表一次,比較指針偏轉(zhuǎn),有明顯變更,則線圈斷了;沒有明顯偏轉(zhuǎn)則未斷。答案:(1)左偏右偏(2)不停振動(3)短接G表,前后各搖動G表一次,比較指針偏轉(zhuǎn),有明顯變更,則線圈斷了;沒有明顯偏轉(zhuǎn)則未斷三、計算題(本題共4小題,共36分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)13.(8分)如圖甲所示,兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌ef、cd與水平面成θ=30°角固定,導(dǎo)軌間距離為l=1m,導(dǎo)軌電阻不計,一個阻值為R0的定值電阻與電阻箱并聯(lián)接在兩金屬導(dǎo)軌的上端。整個系統(tǒng)置于勻強磁場中,磁感應(yīng)強度方向與導(dǎo)軌所在平面垂直,磁感應(yīng)強度大小為B=1T?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽視的金屬棒MN從圖示位置由靜止釋放,金屬棒下滑過程中與導(dǎo)軌接觸良好。變更電阻箱的阻值R,測定金屬棒的最大速度vm,得到1vm-1R10m/s2。 (1)求金屬棒的質(zhì)量m和定值電阻R0的阻值。(2)當(dāng)電阻箱的阻值R取2Ω,且金屬棒的加速度為14g時,【解析】(1)金屬棒以速度vm下滑時,依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E=Blvm(1分)由閉合電路歐姆定律有E=I·RR0R+R0,依據(jù)平衡條件有BI整理得1vm=B2由1vm-1R圖象可知B2l2mgsinB2l2mgsinθ·1R解得m=0.2kg,R0=2Ω(2分)(2)設(shè)此時金屬棒下滑的速度大小為v,依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E′=Blv,由閉合電路歐姆定律有E′=I′·RR0R依據(jù)牛頓其次定律有mgsinθ-BI′l=mg4 (1分聯(lián)立解得v=0.5m/s(1分)答案:(1)0.2kg2Ω(2)0.5m/s14.(8分)(2024·浙江10月選考真題)如圖甲所示,質(zhì)量m=3.0×10-3kg的“”形金屬細(xì)框豎直放置在兩水銀槽中,“”形框的水平細(xì)桿CD長l=0.20m,處于磁感應(yīng)強度大小B1=1.0T,方向水平向右的勻強磁場中。有一匝數(shù)n=300匝,面積S=0.01m2的線圈通過開關(guān)K與兩水銀槽相連。線圈處于與線圈平面垂直的、沿豎直方向的勻強磁場中,其磁感應(yīng)強度B2的大小隨時間t變更的關(guān)系如圖乙所示。(1)求0～0.10s線圈中的感應(yīng)電動勢大小。(2)t=0.22s時閉合開關(guān)K,若細(xì)桿CD所受安培力方向豎直向上,推斷CD中的電流方向及磁感應(yīng)強度B2的方向。(3)t=0.22s時閉合開關(guān)K,若安培力遠(yuǎn)大于重力,細(xì)框跳起的最大高度h=0.20m,求通過細(xì)桿CD的電荷量?！窘馕觥?1)由電磁感應(yīng)定律E=nΔΦΔt得E=nSΔB2Δt=30(2)電流方向C→D,B2方向向上 (1分)(3)由牛頓其次定律F=ma=mv-0Δt(安培力F=IB1l,ΔQ=IΔt,v2=2gh, (2分)得ΔQ=m2ghB1l=0.03答案:(1)30V(2)C→D方向向上(3)0.03C15.(10分)如圖甲所示,水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置,間距d=0.5m,電阻不計,左端通過導(dǎo)線與阻值R=2Ω的電阻連接,右端通過導(dǎo)線與阻值RL=4Ω的小燈泡L連接。在CDFE矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場,CE長l=2m,有一阻值r=2Ω的金屬棒PQ放置在靠近磁場邊界CD處(恰好不在磁場中)。CDFE區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間變更如圖乙所示。在t=0至t=4s內(nèi),金屬棒PQ保持靜止,在t=4s時使金屬棒PQ以某一速度進入磁場區(qū)域并保持勻速運動。已知從t=0起先到金屬棒運動到磁場邊界EF處的整個過程中,小燈泡的亮度沒有發(fā)生變更。求: (1)通過小燈泡的電流。(2)金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大小?！窘馕觥?1)在t=0至t=4s內(nèi),金屬棒PQ保持靜止,磁場變更導(dǎo)致電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。電路為r與R并聯(lián),再與RL串聯(lián),電路的總電阻R總=RL+RrR+r=5此時感應(yīng)電動勢E=ΔΦΔt=dlΔBΔt=0.5×2×0.5通過小燈泡的電流為:I=ER總=0.1A。 (1(2)當(dāng)棒在磁場區(qū)域中運動時,由導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生電動勢,電路為R與RL并聯(lián),再與r串聯(lián),此時電路的總電阻R總′=r+RRLR+RL=由于整個過程中,燈泡的亮度沒有發(fā)生變更,故燈泡中電流不變,所以燈泡的電流IL=I=0.1A,則流過金屬棒的電流為I′=IL+IR=IL+RLILR=0.3電動勢E′=I′R總′=Bdv (1分)解得棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大小v=1m/s(1分)答案:(1