2013高三物理精选精练(27).

1、一、选择题（本题共 10 小题，每小题 7 分，共 70 分，每小题至少有一个选 项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内）1. 一个矩形线圈绕与匀强磁场垂直的 00 轴逆时针转动，线圈的两条引线 分别与 A、B 两半圆铜环相连，两个铜环通过滑动电刷连入电路，电路中仅有一 个电阻 R如图所示，在线圈转动过程中，通过 R 的电流（）B. 大小不断变化，方向从 A- R- BC. 大小和方向都不变D. 大小不断变化，方向从 B R A解析：线圈中产生交流电，由于电刷交替与两铜环接触，流过 R 的电流方向 不变.根据右手定则可知，通过 R 的电流方向是 B R A答案：D2. （2012 年潍坊模

2、拟）两只相同的电阻，分别通过正弦波形的交流电和方波 形的交流电.两种交变电流的最大值相等，波形如图所示.在正弦波形交流电的 一个周期内，正弦波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q 与方波形交流电在电阻上产生的焦耳热 Q2之比 Q 等于（）A. 3：1B.1：2C. 2:1D.4：3解析：正弦波形交流电的有效值丨1=2A，方波形交流电的有效值丨2= 1A.根据 Qi= 12Rt， Q ： Q= 1 : 2， B 正确.答案：B3.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形， 边长为 I ,它在磁感应强度为 B、 方向如图所示的匀强磁场中匀速转动，转速为 n，导线在 a、b 两处通过电刷与 外电路连接，外电路中

3、有额定功率为 P 的小灯泡并正常发光，电路中除小灯泡外， 其余部分的电阻不计，小灯泡的电阻应为（ ）（皿亍（厲出）2PP解析：单匝正方形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动, 将产生正弦式交流电，则电动势的最大值E二/?尸少二m277nBl2,其有效值E 二乞二 X 叔，计算小灯泡的额定功 辽率P奚用其有效值，即戸=务/?=孚=2（寧门2，故只有B选项正确+答案：B4. （2011 年高考天津理综）在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的 转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，贝 U（）解析：由图象知，该交变电流电动势峰值为 311 V，交变电动势频率为 f = 50 Hz

4、，C、D 错；t = 0.005 时，e= 311 V，磁通量变化最快，t = 0.01 s 时，e =0,磁通量最大，线圈处于中性面位置， A 错、B 对.答案：B5.如图所示的电路中，A 是熔断电流 1。= 2 A 的保险丝，R 是可变电阻，S 是交流电源.交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是 e= 220 .2 sin 314 t V .为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于（）A. 110 2QB. 110QC. 220QD. 220 2Q220迄解析：该交变电流电动势的有效值为 U= .；2 V=220 V，故电阻的最小A. t0.005 sB. t = 0.01 s

5、 时线框平面与中性面重合C线框产生的交变电动势有效值为311 VD.线框产生的交变电动势频率为 100 HzU 220阻值 Rmin=|0= 2Q=110Q.答案：B6. （2012 年中山模拟）如图甲所示，电阻 R 的阻值为 50Q,在 ab 间加上图 乙所示的正弦交流电，则下面说法中正确的是（）A. 电阻 R 的功率为 200 WB. 电流表示数为 2 AC产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/sD.如果产生该交流电的线圈转速提高一倍，则电流表的示数也增大一倍1oo迄U；解析：由图象可知，正弦交流电的有效值 42V = 100 V，由 P= R 得1002UP= 50

6、W= 200 W A 正确；由 I 二 R 得 I 二 2 A，B 正确；周期 T= 0.02 s，故 co2n=T = 314 rad/s ， C 错误；2nn，Em= BS，故当转速 n 增大 1 倍，Em增 大 1 倍，电流表示数增大 1 倍，D 正确.答案：ABD7 .一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示.已知发电机线圈内阻为 5.0Q,则外接一只电阻为 95.0Q的灯泡，如图乙所示， 则（）A. 电压表的示数为 220 VB. 电路中的电流方向每秒钟改变 50 次 C灯泡实际消耗的功率为 484 WD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2 J解析：电压

7、表示数为灯泡两端电压的有效值，由图象知电动势的最大值EmRE=220 2 V，有效值 E= 220 V,灯泡两端电压 U=R+r = 209 V, A 错；由图 象知 T= 0.02s，一个周期内电流方向变化两次，可知 1 s 内电流方向变化 100Uf2092E次, B 错；灯泡的实际功率 P= R = 95 W= 459.8 WC 错；电流的有效值 I =R+7 =2.2 A,发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q = I2rt = 2.22X5X1 J= 24.2J, D 对.答案：D8.（2011 年高考四川理综）如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的 周期为 T,转轴 OQ 垂直于

8、磁场方向， 线圈电阻为 2Q.从线圈平面与磁场方向 平行时开始计时， 线圈转过 60时的感应电流为 1 A .那么（）A. 线圈消耗的电功率为 4 WB. 线圈中感应电流的有效值为 2 A2nC任意时刻线圈中的感应电动势为 e= 4cos （t）VT 2nD.任意时刻穿过线圈的磁通量为n （ t）Wb解析：线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正（或余）弦式交变电流，因为从线 圈平面与磁场方向平行时开始计时，所以瞬时电动势表达式e= Ecos co t，当转EmEme 2Em过 60 时 e= Emcos 60 = 2，而 i = R= 2Q= 4Q= 1 A，所以 Em= 4 V .故电 旦厂W M

9、2动势有效值 E=2= 2 2 V，则线圈消耗功率 P= R=2W= 4 W,则选项E麵厂A 正确；线圈中感应电流的有效值 I= R=2A = 2 A，则选项 B 错误；因为2n2nEm= 4 V,所以 e = Em cosot = 4cos （ T t） V,则选项 C 正确；因为 Em= BS -T, EmT 2T所以m= BS= 2n=n，所以任意时刻穿过线圈的磁通量为 二m- sin3t 2T 2n=匚 sin （t）Wb,所以选项 D 错误.答案：AC9.如图所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，以恒定的 角速度3绕 ab 边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面

10、积为 S,线圈导 线的总电阻为 Rt 二 0 时刻线圈平面与纸面重合，且 cd 边正在向纸面外转动，则 （ ）D.线圈消耗的电功率 P=REmBS3解析：回路中感应电动势最大值 Em= BS3,电流最大值 Im=R= R , t = 0BSIm-/2BSw时为中性面，故瞬时值表达式 i =帚 sin31.电流的有效值 I = 一 2= 2R , B22S2P=I R= 2R，故 A B D 错误，C 正确.答案：C10.平行板间加如图所示周期变化的电压， 重力不计的带电粒子静止在平行 板中央，从 t =0 时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况，图中能定性描述粒 子运动的速度图象的是（ ）u-0

11、qUT T解析：粒子的加速度 a = md 二定值，故 C、D 均错；由图知，02 与 2T 内粒子加速度大小相等，方向相反，故粒子做单向直线运动，速度没有反向，故A对、B 错.A.线圈中电流的瞬时值表达式为 iBSw=R2BS3=2RBSCD2B.线圈中电流的有效值 IC.线圈中电流的有效值 IBS =RCOS3t陀TiTIsm:i2TA答案：A二、非选择题(本题共 2 小题，共 30 分，解答时应写出必要的文字说明、方 程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11. (15 分)如图所示，线圈 abed 的面积是 0.05 m2,共 100 匝，线圈电阻为 1 Q,外接电阻 R= 9 Q,

12、匀强磁场的磁感应强度 B=nT,当线圈以 300 r/min 的转速匀速旋转时，求：(1) 若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式.1(2) 线圈转过 30 S 时，电动势的瞬时值多大？电路中电压表和电流表的示数各是多少？解析：(1) e= EmaSnwt = nBSX2 nfsin 2nft1300300=100 xn0.05X2 n X60sin (2n Xt) V=50sin 10nt V.丄(2)当 t = 30 s 时e=50sin (10n X30) V=43.3 V.(3) 电动势的有效值为Emax50E 35.4电流表示数 I = R+ r 9+ 1 A

13、 = 3.54 A电压表示数U=IR 3.54X9 V 31.86 V.答案：(1) e 50sin (10nt) V (2)43.3 V(3)31.86 V,3.54 A12. (15 分)如图所示，间距为 L 的光滑水平金属导轨，水平地放置在竖直方 向的磁感应强度为 B 的匀强磁场中，一端接阻值为 R 的电阻.质量为 m 的导体棒 放置在导轨上，其电阻为 R0.在拉力 F 作用下从 t 0 的时刻开始运动，其速度随 时间的变化规律为 V VmaXsinwt，不计导轨电阻.求：X X X XX X X XjR2n时间内电阻 R 产生的热量.从 t= 0 到 t 二石时间内拉力 F 所做的功.解析：（L ）导体棒产生的感应电动势E =BLu =sin期，是正弦交变电流.E R5其有效值: = = 5 辽在，二= F的时间内产生的热量c