高中物理 本册综合能力测试(A) 新人教版选修3-2

本册综合能力测试(A)本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．(·山师大附中高二检测)如图所示四幅图片涉及物理学史上的四个重大发现。其中说法正确的是()A．牛顿根据理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因B．卡文迪许通过扭秤实验，归纳出了万有引力定律C．奥斯特通过实验研究，发现了电流周围存在磁场D．法拉第通过实验研究，总结出电磁感应现象中感应电流方向的规律答案：C解析：C选项符合物理史实，故选C。伽利略通过理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因，而不是牛顿。卡文迪许通过扭秤实验，测定引力常量，但不是提出万有引力定律。总结出电磁感应现象中感应电流方向的规律的不是法拉第而是楞次，故不选A、B、D。2．(·汕头高二检测)如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中()A．穿过线框的磁通量保持不变B．线框中感应电流方向保持不变C．线框所受安培力的合力为零D．线框的机械能不断增大答案：B解析：线圈在释放下落的过程中，磁通量逐渐减小，感应电流方向不变，线圈所受安培力的合力向上，所以A错，C错，B对，线框在向下运动的过程中安培力做负功，机械能不断减小，D错。3.振弦型频率传感器的结构如图所示，它由钢弦和永磁铁两部分组成，钢弦上端用固定夹块夹紧，下端的夹块与一膜片相连接，，当弦上的张力越大时，弦的固有频率越大．这种装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化．下列说法正确的是()A．当软铁块与磁铁靠近时，a端电势高B．当软铁块与磁铁靠近时，b端电势高C．膜上的压力较小时，线圈中感应电动势的频率高D．膜上的压力较大时，线圈中感应电动势的频率高答案：BC4.如图所示，A、B两个线圈绕在同一个闭合铁芯上，它们的两端分别与电阻可以不计的光滑、水平、平行导轨P、Q和M、N相连；P、Q处在竖直向下的匀强磁场B1中，M、N处在竖直向下的匀强磁场B2中；直导线ab横放在P、Q上，直导线cd横放在M、N上，cd原来不动。下列说法中正确的有()A．若ab向右匀速滑动，则cd也向右滑动B．若ab向右加速滑动，则cd也向右滑动C．若ab向右减速滑动，则cd也向右滑动D．若ab向右减速滑动，则cd向左滑动答案：BD解析：ab匀速滑动时，线圈A中感应电流恒定，闭合铁芯中的磁通量不发生变化。线圈B中无感应电流，cd不会动。选项A错误；ab向右加速滑动时，线圈A中的感应电流在增大，闭合铁芯中逆时针方向的磁通量在增大，线圈B中产生感应电流，根据楞次定律和右手定则，直导线cd中的电流方向由c到d；对cd应用左手定则，它受的安培力方向向右，cd将向右滑动，可见选项B正确；ab向右减速滑动时，线圈A中的感应电流在减弱，闭合铁芯中逆时针方向的磁通量在减小，这时流过直导线cd的电流方向由d到c，所受安培力向左，cd向左滑动。可见，选项D正确，选项C错误。5．(·东营高二期末)如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电表，已知电压比为1001，电流比为101，电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则()A．a为电流表，b为电压表B．a为电压表，b为电流表C．线路输送电功率是2200WD．线路输送电功率是2.2×106W答案：BD解析：左图中原线圈并联在电路中，应为电压互感器，a表应为电压表，右图中原线圈串联在电路，应为电流互感器，b表为电流表，A错B对；输送功率P＝I1U1＝2.2×106W，C错，D对。6．如图所示，平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动，经过半径为R，磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，导体棒中的感应电动势ε与导体棒位置x关系的图象是()答案：A解析：当导体棒位置坐标为x时(x≤R)E＝BLv＝Bv·2eq\r(R2－R－x2)＝2Bveq\r(2Rx－x2)结合数学知识可得A对，B、C、D错。7．(·成都铁路中学高二检测)如图甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝6∶1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L为电感线圈，C为电容器，R为定值电阻。当原线圈两端接有如图乙所示的交流电时，三只灯泡都能发光。如果加在原线圈两端的交流电的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交流电的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是()A．副线圈两端的电压有效值均为216VB．副线圈两端的电压有效值均为6VC．灯泡Ⅰ变亮D．灯泡Ⅲ变亮答案：BD解析：由图乙知原线圈两端电压有效值为36V，根据eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)得U2＝6V，A错B对；将频率增大，感抗增大，容抗减小，C错D对。8．有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则()A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小答案：BC解析：保持Q的位置不动，副线圈匝数不变，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知U2不变，当P向上滑动时，由I2＝eq\f(U2,R0＋R)知I2减小，则I1减小，故电流表的读数变小，B正确，A错误；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，副线圈的匝数增多，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知U2增大，由I2＝eq\f(U2,R＋R0)知I2增大，故I1增大，C正确，D错误。9．(·威海高二检测)将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面(纸面)内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图象是()[答案]B[解析]根据楞次定律，在前半个周期内，圆环内产生的感应电流方向为顺时针，即通过ab边的电流方向为由b指向a，再根据左手定则判断，ab边受到的安培力为水平向左，即负方向。根据法拉第电磁感应定律，前半个周期内ab中的电流为定值，则所受安培力也为定值。结合选项可知B正确。10．如图所示，水平地面上方有正交的匀强电场E和匀强磁场B，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向外，等腰三角形的金属框由底边呈水平位置开始沿竖直平面在电磁场中由静止开始下落，下落过程中三角形平面始终在竖直平面内，不计阻力，a、b落到地面的次序是()A．a先于bB．b先于aC．a、b同时落地D．无法判断答案：A解析：当△abc线框下落时，闭合回路中磁通量没有发生变化，回路中不产生感应电流，但由于各边都在切割磁感线，所以会产生感应电动势，根据楞次定律，可以判定出a点的电势高，是电源的正极，B点的电势低，是电源的负极，a点聚集着多余的正电荷，b点聚集着负电荷，a点的正电荷受的电场力向下，使a点加快运动(a点加速度>g)，b点的负电荷受的电场力向上，使b点减缓运动(b点加速度<g)，故a点先落地。故正确答案为A。第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，共18分。把答案直接填在横线上)11．(5分)如图所示是三个成功的演示实验，回答下列问题。(1)在实验中，电流表指针偏转的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)电流表指针偏转角跟感应电动势的大小成________关系。(3)第一个成功实验(如图a)中，将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么量是相同的？________，什么量是不同的？________。(4)从三个成功的演示实验可归纳出的结论是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)穿过线圈的磁通量发生变化(2)正比(3)磁通量的变化量磁通量的变化率(4)只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。12．(6分)如图所示，是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成。(1)示意图中，a端就是电源________极。(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，______________________________________________。答案：(1)正。(2)阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M。13．(7分)如图所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，整个线圈的电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电阻为R，当线圈由图示位置转过90°的过程中(1)磁通量的变化量为ΔΦ＝________；(2)平均感应电动势eq\x\to(E)＝________；(3)电阻R所产生的焦耳热为________；(4)通过电阻R的电荷量为q＝______。答案：(1)BS(2)eq\f(2NBSω,π)(3)eq\f(πRωN2B2S2,4R＋r2)(4)eq\f(NBS,R＋r)解析：线圈在图示位置时磁通量Φ＝0，转过90°后磁通量Φ′＝BS，该过程中磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ′－Φ＝BS，与线圈匝数无关；该过程中所用时间Δt＝θ/ω＝π/2ω，所以平均感应电动势eq\x\to(E)＝NΔΦ/Δt＝eq\f(2NBSω,π)；电路中的感应电流有效值I＝E/(R＋r)＝NBSω/eq\r(2)(R＋r)，所以电阻R所产生的焦耳热Q＝I2Rt＝eq\f(πRωN2B2S2,4R＋r2)；电路中的感应电流的平均值eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)＝eq\f(2NBSω,πR＋r)，所以通过电阻R的电荷量q＝eq\x\to(I)·t＝eq\f(NBS,R＋r)三、论述·计算题(共4小题，42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．(9分)(·海岳中学高二期末)如图所示，一个100匝的圆形线圈(图中只画了2匝)，面积为200cm2，线圈的电阻为1Ω，在线圈外接一个阻值为4Ω的电阻和一个理想电压表。电阻的一端B与地相接，线圈放入方向垂直线圈平面指向纸内的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如B－t图所示。求：(1)t＝3s时穿过线圈的磁通量。(2)t＝5s时，电压表的读数。(3)若取B点电势为零，A点的最高电势是多少？答案：(1)7×10－3Wb(2)0.32V(3)0.08V解析：(1)t＝3s时，Φ＝BS＝3.5×10－1×200×10－4Wb＝7×10－3Wb(2)4～6s内的感应电动势为E1＝neq\f(ΔB,Δt)S＝100×eq\f(4－0×10－1,6－4)×200×10－4V＝0.4V电压表的读数为U＝eq\f(E1,R＋r)R＝eq\f(0.4,4＋1)×4V＝0.32V(3)0～4s，A点电势高于零；4～6s，A点电势低于零。0～4s内的感应电动势为E2＝neq\f(ΔB,Δt)S＝100×eq\f(4－2×10－1,4－0)×200×10－4V＝0.1VA、B两端的电势差为UAB＝eq\f(E2,R＋r)R＝eq\f(0.1,4＋1)×4V＝0.08V故A点的最高电势为φA＝0.08V15．(10分)如图所示，光滑平行金属导轨相距30cm，电阻不计，ab是电阻为0.3Ω的金属棒，可沿导轨滑动，与导轨相连的平行金属板A、B相距6cm，电阻R为0.1Ω。全部装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，当ab以速度v向右匀速运动时，一带电微粒在A、B板间恰做半径2cm的匀速圆周运动，速率也是v。试求速率v的大小？答案：0.4m/s解析：设磁感应强度为B，平行板AB间距为d，ab杆的有效长度为L，带电粒子质量为m，带电荷量为q，∵E＝BLv∴Uab＝UAB＝eq\f(E·R,R总)＝eq\f(BLv,0.1＋0.3)×0.1＝eq\f(1,4)Blv带电粒子在A、B板间恰能做匀速圆周运动，则mg＝Eq＝eq\f(UAB,d)q，∴m＝eq\f(BLvq,4dg)。带电粒子做圆周运动的半径r＝eq\f(mv,Bq)＝eq\f(BLv2q,4dgBq)＝eq\f(Lv2,4dg)∴v＝eq\r(\f(4dgr,L))＝eq\r(\f(4×0.06×10×0.02,0.3))m/s＝0.4m/s。16．(11分)(·泰安高二检测)如图所示，P、Q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨，间距为L1，处在竖直向下、磁感应强度大小为B1的匀强磁场中，一导体杆ef垂直于P、Q放在导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动。质量为m、每边电阻均为r、边长为L2的正方形金属框abcd置于竖直平面内，两顶点a、b通过细导线与导轨相连，磁感应强度大小为B2的匀强磁场垂直金属框向里，金属框恰好处于静止状态，不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力。(1)通过ab边的电流Iab是多大？(2)导体杆ef的运动速度v是多大？答案：(1)Iab＝eq\f(3mg,4B2L2)(2)v＝eq\f(3mgr,4B1B2L1L2)解析：(1)设通过正方形金属框的总电流为I，ab边的电流为Iab，dc边的电流为Idc，有Iab＝eq\f(3,4)I①Idc＝eq\f(1,4)I②金属框受重力和安培力，处于静止状态，有mg＝B2IabL2＋B2IdcL2③由①～③，解得Iab＝eq\f(3mg,4B2L2)④(2)由(1)可得I＝eq\f(mg,B2L2)⑤设导体杆切割磁感线产生的电动势为E，有E＝B1L1v设ad、dc、cb三边电阻串联后与ab边电阻并联的总电阻为R，则R＝eq\f(3,4)r⑦根据闭合电路欧姆定律，有I＝eq\f(E,R)⑧由⑤～⑧，解得v＝eq\f(3mgr,4B1B2L1L2)⑨本题综合了平衡、电路、电磁感应等问题，但思路并不曲折，属于容易题。17．(12分)如图甲所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m，电阻为R。在金属线框的下方有一