【名師一號(hào)】2020-2021學(xué)年新課標(biāo)版物理選修3-2-期末測(cè)試卷

期末測(cè)試卷時(shí)間：90分鐘滿分：100分第Ⅰ卷(選擇題50分)一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分，每小題的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求．把正確的選項(xiàng)前的符號(hào)填在括號(hào)內(nèi))1．如圖所示，蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)蹄形磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(從上往下看)，則矩形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流狀況和運(yùn)動(dòng)狀況為()A．線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同B．線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速比磁鐵小C．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)中，感應(yīng)電流方向不斷變化D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)中，感應(yīng)電流方向始終是a→b→c→d解析當(dāng)磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可相當(dāng)于磁鐵不動(dòng)，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，用楞次定律推斷線圈中電流的方向?yàn)閍bcd，線圈中有電流，從而受到安培力作用．用左手定則可推斷ab邊受力向外，cd邊受力向里．線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，即與磁極同向轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)動(dòng)角速度肯定小于磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度．如轉(zhuǎn)速相同，則磁通量不發(fā)生變化，線圈中無(wú)感應(yīng)電流．線圈轉(zhuǎn)速小于磁鐵轉(zhuǎn)速，當(dāng)線圈落后磁鐵半圈后，切割方向轉(zhuǎn)變，電流方向變化，故B、C選項(xiàng)正確．答案BC2．某電站用11kV交變電壓輸電，輸送功率肯定，輸電線的電阻為R，現(xiàn)若用變壓器將電壓上升到330kV送電，下面選項(xiàng)正確的是()A．因I＝eq\f(U,R)，所以輸電上的電流增為原來(lái)的30倍B．由于I＝eq\f(P,U)，所以輸電線上的電流減為原來(lái)的eq\f(1,30)C．因P＝eq\f(U2,R)，所以輸電線上損失的功率為原來(lái)的900倍D．若要使輸電線上損失功率不變，可將輸電線的半徑減為原來(lái)的eq\f(1,30)解析輸送功率肯定，P＝UI，電壓上升后，電流變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(11,330)＝eq\f(1,30)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確；P損＝I2R，輸電線損失功率為原來(lái)的eq\f(1,900)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；依據(jù)R＝ρeq\f(l,S)，半徑為原來(lái)的eq\f(1,30)，電阻為原來(lái)的900倍，故選項(xiàng)D選項(xiàng)正確．答案BD3．一磁鐵自遠(yuǎn)處勻速沿一圓形線圈的軸線運(yùn)動(dòng)，并穿過(guò)線圈向遠(yuǎn)處而去，如圖所示，則下列四個(gè)圖中較正確反映線圈中電流I和時(shí)間t的關(guān)系的是(線圈中電流的圖示箭頭方向?yàn)檎较?()解析當(dāng)條形磁鐵向右運(yùn)動(dòng)且并未穿過(guò)線圈過(guò)程中，通過(guò)線圈的磁通量向右漸漸增加，由楞次定律可知，線圈中的感應(yīng)電流為正方向，當(dāng)條形磁鐵的正中心到達(dá)線圈位置時(shí)，磁通量的變化率為最小，感應(yīng)電流為零，當(dāng)條形磁鐵正中心通過(guò)線圈后，穿過(guò)線圈向右的磁通量漸漸減小，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．答案B4．如圖所示，L是一個(gè)帶鐵芯的線圈，R為純電阻，兩條支路直流電阻阻值相等，那么在接通和斷開(kāi)電鍵的瞬間，電流表的讀數(shù)大小關(guān)系是()A．I1<I2I1′>I2′ B．I1<I2I1′＝I2′C．I1>I2I1′＝I2′ D．I1＝I2I1′<I2′解析由于兩支路直流電阻相等，故當(dāng)電鍵閉合，電路穩(wěn)定后，兩支路電流相等，設(shè)為I0，接通瞬間，由于L的自感作用，此時(shí)L相當(dāng)于斷路，故I1<I0，I2>I0，斷開(kāi)瞬間，L與R構(gòu)成閉合回路，由于L的自感作用，L相當(dāng)于電源，供應(yīng)電流I1′＝I2′，故B選項(xiàng)正確．答案B5.一閉合線圈垂直置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖(a)所示，則線圈中的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖線是下圖中的()解析由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝eq\f(SΔB,Δt)，當(dāng)eq\f(ΔB,Δt)＝k時(shí)，E＝kS，在0～eq\f(T,2)內(nèi)，電流為一常量，在eq\f(T,2)～T時(shí)間內(nèi)，電流仍為一常量，只是前后半個(gè)周期電流方向相反．四個(gè)選項(xiàng)中只有A符合題目要求．答案A6．(2022·新課標(biāo)全國(guó))自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分．一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)．已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝；原線圈為1100匝，接在有效值為220V的溝通電源上．當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)，負(fù)載R上的功率為2.0kW.設(shè)此時(shí)原線圈中電流有效值為I1，負(fù)載兩端電壓的有效值為U2，且變壓器是抱負(fù)的，則U2和I1分別約為()A．380V和5.3A B．380V和C．240V和5.3A D．240V和解析對(duì)抱負(fù)變壓器，原、副線圈功率相同，故通過(guò)原線圈的電流I1＝eq\f(P,U1)＝eq\f(2000,220)A≈9.1A，負(fù)載兩端電壓，即為副線圈電壓，由eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)，可得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝380V，故選項(xiàng)B正確．答案B7．平行金屬導(dǎo)軌MN豎直放置于絕緣水平地板上，如圖所示，金屬桿PQ可以緊貼導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng)，導(dǎo)軌間除固定電阻R以外，其他部分電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面，以下有兩種狀況：第1次，先閉合開(kāi)關(guān)S，然后從圖中位置由靜止釋放PQ，經(jīng)一段時(shí)間后PQ勻速到達(dá)地面；第2次，先從同一高度由靜止釋放PQ，當(dāng)PQ下滑一段距離后突然閉合開(kāi)關(guān)S，最終PQ也勻速到達(dá)了地面．設(shè)上述兩種狀況PQ由于切割磁感線產(chǎn)生的電能(都轉(zhuǎn)化為熱)分別為W1、W2，則可以判定()A．W1>W2 B．W1＝W2C．W1<W2 D．以上結(jié)論都不正確解析兩種狀況下，PQ最終勻速到達(dá)地面，說(shuō)明受重力和安培力等大反向，安培力F＝eq\f(B2l2v,R)，所以落地時(shí)速度相同，由能量守恒可得W1＝W2，故B選項(xiàng)正確．答案B8．如圖所示的電路可將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，該電路中b是固定不動(dòng)的金屬板，a是能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng)的鍍有金屬層的振動(dòng)膜，a、b構(gòu)成了一個(gè)電容器，且通過(guò)導(dǎo)線與恒定電源兩極相接，若聲源S發(fā)出聲波，則a振動(dòng)過(guò)程中()A．a(chǎn)、b板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變B．a(chǎn)、b板上所帶的電荷量不變C．電路中始終有方向不變的電流D．當(dāng)a板向右位移最大時(shí)，電容器電容最大解析由題意可知，a板將在聲波的作用下沿水平左右振動(dòng)，a、b兩板距離不斷發(fā)生變化，由電容C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，a板左右移動(dòng)時(shí)，電容器電容不斷變化，由于兩極板電壓不變，所以電容器極板上的電荷量不斷變化，即電容器有時(shí)充電，有時(shí)放電，故D選項(xiàng)正確．答案D9．一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的電動(dòng)勢(shì)為e＝220eq\r(2)sin100πtV，對(duì)于這個(gè)交變電流的說(shuō)法正確的是()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(shì)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)磁通量為零解析由電動(dòng)勢(shì)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，有效值為220V，最大值為220eq\r(2)V＝311V，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(shì)的瞬時(shí)值為零，說(shuō)明t＝0時(shí)線圈處于中性面位置，通過(guò)線圈的磁通量為最大，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案B10．如圖相距為L(zhǎng)的兩光滑平行導(dǎo)軌，平行放置在傾角為θ的斜面上，導(dǎo)軌的右端接有電阻R(軌道電阻不計(jì))，斜面處在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，磁場(chǎng)方向垂直于斜面對(duì)上，質(zhì)量為m，電阻為2R的金屬棒ab放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，由靜止釋放，下滑距離s后速度最大，則()A．下滑過(guò)程電阻R消耗的最大功率為eq\f(m2g2sin2θ,B2L2)RB．下滑過(guò)程電阻R消耗的最大功率為eq\f(3m2g2sin2θ,B2L2)RC．下滑過(guò)程克服安培力做的功為eq\f(9m3g2sin2θ,2B4L4)R2D．下滑過(guò)程克服安培力做的功為mgs·sinθ－eq\f(9m3g2sin2θ,2B4L4)R2解析ab棒下滑過(guò)程中受重力，軌道支持力和安培力作用，加速度a＝0時(shí)速度最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，電路中電流最大，電阻消耗熱功率最大．當(dāng)a＝0時(shí)，有mgsinθ＝BImL＝eq\f(B2L2vm,3R)，vm＝eq\f(3mgRsinθ,B2L2)，解得Im＝eq\f(E,R總)＝eq\f(BLvm,R總)＝eq\f(mgsinθ,BL)，回路最大總功率P總＝Ieq\o\al(2,m)R總＝eq\f(3m2g2sin2θ,B2L2)R.電阻R消耗的最大功率PR＝Ieq\o\al(2,m)R＝eq\f(P總,3)＝eq\f(m2g2sin2θ,B2L2)R.故A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；由能量守恒有mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＋Q，|W安|＝Q＝mgh－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝mgssinθ－eq\f(9m3g2sin2θ,2B4L4)R2，故D選項(xiàng)正確，C選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案AD第Ⅱ卷(非選擇題，共50分)二、填空題(本題共2小題，每題8分，共16分，將正確結(jié)果填在題中橫線上)11．現(xiàn)將電池組、滑動(dòng)變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計(jì)(零刻線在正中位置)及開(kāi)關(guān)如圖所示連接在一起，在開(kāi)關(guān)閉合、線圈A在線圈B中的狀況下，某同學(xué)發(fā)覺(jué)當(dāng)他將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P向左滑動(dòng)時(shí)，電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，由此可以推斷：假如將線圈A從線圈B中抽出時(shí)，電流表指針________．當(dāng)開(kāi)關(guān)由斷開(kāi)狀態(tài)突然閉合，電流表指針將________．當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，電流表指針________(填右偏、左偏)．解析由于滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P向左滑動(dòng)時(shí)，接入電路的電阻增大，電流減小，穿過(guò)線圈B的磁通量減小，指針右偏．反之穿過(guò)線圈B的磁通量增大，指針左偏，所以A抽出時(shí)磁通量減小，電流表指針右偏，開(kāi)關(guān)接通瞬間和滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片P向右滑動(dòng)時(shí)，磁通量增大，指針左偏．答案(1)右偏(2)左偏(3)左偏12．如圖所示的抱負(fù)變壓器供電的電路中，若將S閉合，則電流表A1的示數(shù)將________，電流表A2的示數(shù)將________，電流表A3的示數(shù)將________，電壓表V的示數(shù)將________．(填變大、變小或不變)解析S閉合，R1、R2并聯(lián)后，總電阻減小，電壓不變，干路中總電流變大，A2示數(shù)增大，V的示數(shù)不變，A3示數(shù)變大，故R1兩端電壓不變，A1示數(shù)不變．答案不變變大變大不變?nèi)⒂?jì)算題(共3小題，共34分．解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明，方程和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最終答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，在答案中必需明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)13．(10分)如圖所示，匝數(shù)N＝100匝、截面積S＝0.2m2、電阻r＝0.5Ω的圓形線圈MN處于垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按B＝0.6＋0.02t(T)的規(guī)律變化．處于磁場(chǎng)外的電阻R1＝3.5Ω，R2＝6Ω，電容C＝30μF，開(kāi)關(guān)(1)閉合S后，線圈兩端M、N兩點(diǎn)間的電壓UMN和電阻R2消耗的電功率；(2)閉合S一段時(shí)間后又打開(kāi)S，則S斷開(kāi)后通過(guò)R2的電荷量為多少？解析(1)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Neq\f(ΔΦ,Δt)＝Neq\f(ΔB,Δt)S＝100×0.02×0.2V＝0.4V.通過(guò)電源的電流I＝eq\f(E,R1＋R2＋r)＝eq\f(0.4,3.5＋6＋0.5)A＝0.04A.線圈兩端M、N兩點(diǎn)間的電壓UMN＝I(R1＋R2)＝0.04×9.5V＝0.38V.電阻R2消耗的功率P2＝I2R2＝0.042×6W＝9.6×10－3W.(2)閉合S一段時(shí)間后，電路穩(wěn)定，電容器C相當(dāng)于開(kāi)路，其兩端電壓UC等于R2兩端的電壓，即UC＝IR2＝0.04×6V＝0.24V.電容器充電后所帶電荷量為Q＝CUC＝30×10－6×0.24C＝7.2×10－6當(dāng)S再斷開(kāi)后，電容器通過(guò)電阻R2放電，通過(guò)R2的電荷量為7．2×10－6答案(1)0.38V9.6×10－3W(2)7.2×10－614．(11分)在B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)匝數(shù)N＝100匝的矩形線圈，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)ab＝0.2m，Lbc＝0.1m，線圈繞中心軸OO′以角速度ω＝314rad/(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；(2)線圈轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值；(3)線圈轉(zhuǎn)過(guò)eq\f(1,4)周期的過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值．解析(1)將立體圖改畫(huà)成平面俯視圖，如圖所示．當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)，ab、cd兩邊垂直切割磁感線，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大Em＝2NBLv＝2NBLabωeq\f(Lbc,2)＝NBωLabLbc＝314V.(2)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)，如圖所示，E＝2NBLabvcos30°＝2NBLabωeq\f(Lbc,2)cos30°＝NBωLabLbccos30°＝314×eq\f(\r(3),2)V＝271.9V.(3)線圈轉(zhuǎn)過(guò)eq\f(1,4)周期過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值由磁通量變化率得eq\x\to(E)＝Neq\f(ΔΦ,Δt)＝Neq\f(BΔS,\f(T,4))＝4Neq\f(BΔS,\f(2π,ω))＝4NBΔSeq\f(ω,2π)＝200V.答案(1)314V(2)271.9V(3)200V15．(13分)兩根相距為L(zhǎng)的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌如圖所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面．質(zhì)量均為m的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，回路總電阻為2R.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下以速度v1沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿也正好以速度v2向下勻速運(yùn)動(dòng)．重力