高中物理 本册综合能力测试(B) 新人教版选修3-2

本册综合能力测试(B)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．电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。下列说法正确的是()A．甲图中，这是录音机的录音电路原理图，当录音机录音时，由于话筒的声电转换，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花C．丙图中，在真空冶炼中，可以利用高频电流产生的涡流冶炼出高质量的合金D．丁图中，钳形电流表是利用电磁感应原理制成的，它的优点是不需要切断导线，就可以方便地测出通过导线中交变电流的大小答案：ACD2．(·宝鸡高二检测)如图所示，一电子以初速度v沿与金属板平行方向飞入MN极板间，突然发现电子向M板偏转，若不考虑磁场对电子运动方向的影响，则产生这一现象的时刻可能是()A．开关S闭合瞬间B．开关S由闭合后断开瞬间C．开关S是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动时D．开关S是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动时答案：AD解析：若开关S闭合，由右手螺旋定则可知，左侧螺线管右端为N极；发现电子向M板偏转，说明M、N两板的电势φM>φN，即右侧螺线管中产生了流向M板的电流，由右手螺旋定则可知，右侧螺线管左端为N极，如图所示；由楞次定律可知，左侧螺线管中电流增大，选项A、D正确。3.绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、电键相连，如图所示。线圈上端与电源正极相连，闭合电键的瞬间，铝环向上跳起。则下列说法中正确的是()A．若保持电键闭合，则铝环不断升高B．若保持电键闭合，则铝环停留在某一高度C．若保持电键闭合，则铝环跳起到某一高度后将回落D．如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变答案：CD解析：若保持电键闭合，磁通量不变，感应电流消失，所以铝环跳起到某一高度后将回落，A、B错，C对；正、负极对调，闭合电键磁通量增加，由楞次定律知，铝环向上跳起，现象不变，D正确。4．(·海口高二期中)一根弯成直角的导线放在B＝0.4T的匀强磁场中，如图所示，导线ab＝30cm，bc＝40cm，当导线以5m/s的速度做切割磁感线运动时可能产生的最大感应电动势的值为()A．1.4V B．1.0VC．0.8V D．0.6V答案：B解析：弯成直角的导线的最大有效长度为ac连线长度，当导线沿垂直于ac连线方向切割磁感线运动时可产生最大的感应电动势。此时感应电动势E＝Blv＝0.4×5×0.5V＝1.0V，选项B正确。5.内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场。设运动过程中小球带电荷量不变，那么(如图所示)()A．小球对玻璃圆环的压力一定不断增大B．小球所受的磁场力一定不断增大C.小球先沿逆时针方向减速运动，之后沿顺时针方向加速运动D．磁场力对小球一直不做功答案：CD解析：变化的磁场将产生感生电场，这种感生电场由于其电场线是闭合的，也称为涡旋电场，其场强方向可借助电磁感应现象中感应电流方向的判定方法，使用楞次定律判断。当磁场增强时，会产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做负功使其速度减为零，后对小球做正功使其沿顺时针方向做加速运动，所以C正确；磁场力始终与小球运动方向垂直，因此始终对小球不做功，D正确；小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的压力FN和磁场的洛伦兹力F，这两个力的合力充当小球做圆周运动的向心力，其中F＝Bqv，磁场在增强，球速先减小，后增大，所以洛伦兹力不一定总在增大；向心力F向＝meq\f(v2,r)，其大小随速度先减小后增大，因此压力FN也不一定始终增大。故正确答案为C、D。6．(天津一中高二期中)图甲如图甲所示，虚线上方空间有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，直角扇形导线框绕垂直于纸面的轴O以角速度ω匀速逆时针转动。设线框中感应电流的方向以逆时针为正，线框处于图示位置时为时间零点。那么，在图乙中能正确表明线框转动一周感应电流变化情况的是()图乙答案：A7．(·青州一中高二期末)为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图。保持输入电压u1不变，当滑动触头P上下移动时可改变输出电压。某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示。以下正确的是()A．u2＝190eq\r(2)sin(50πt)VB．u2＝190eq\r(2)sin(100πt)VC．为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移D．为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移答案：BD解析：由u2－t图知u2m＝190eq\r(2)V，T＝2×10－2s，故ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，故u2＝190eq\r(2)sin(100πt)V。选项A错误，选项B正确。由变压器电压与匝数关系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U2＝eq\f(n2U1,n1)，可减小n1以使u2的有效值增大至220V，即将P适当上升，故选项C错误，选项D正确。8．(·北京第六十六中学高二期中)先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电。第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图甲所示)；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是()A．第一次，灯泡两端的电压有效值是U0/2B．第二次，灯泡两端的电压有效值是3U0/2C．第一、第二次，灯泡的电功率之比是2：9D．第一、第二次，灯泡的电功率之比是1：5答案：D解析：甲电源有效值U＝eq\f(\r(2),2)U0，A错。乙电源：eq\f(U′2,R)·T＝eq\f(2U02,R)·eq\f(T,2)＋eq\f(U\o\al(2,0),R)·eq\f(T,2)，U′＝eq\r(\f(5,2))U0，B错。P＝eq\f(U2,R)，则两次功率之比eq\f(P,P′)＝eq\f(U2,U′2)＝eq\f(\f(1,2)U\o\al(2,0),\f(5,2)U\o\al(2,0))＝eq\f(1,5)。即只有D正确。9．某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成。当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有()A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起答案：ABD解析：本题结合实际问题，考查电磁感应的应用和电流的磁效应，解答关键对左右线圈中的电磁感应和电流的磁效应进行正确的分析。家庭电路正常工作时，左侧线圈L1中零线和火线中的电流大小相等、方向相反，在左侧线圈中产生的磁通量相互抵消，穿过L1、铁芯、L2中的磁通量始终为零，选项A正确。当家庭电路使用的用电器增多时，零线与火线中的电流同时增大，但其中的电流方向总是相反。零线和火线产生的磁通量总是相互抵捎，使L1、铁芯、L2中磁通量总是为零，选项B正确，家庭电路发生短路时，零线与火线中的电流仍是大小相等、方向相反，L2中磁通量仍为零，不会产生电磁感应现象，L2中无感应电流，电磁铁无磁性，不会将K吸起，选项C错误。地面上的人接触火线发生触电时，有电流通过人体流向大地，该部分的电流不可能流经零线，该情况发生时使火线中的电流增大，使火线和零线中的电流大小不再相等，导致左侧L1中的磁通量增加，从而使铁芯、L2中的磁通量均增加，L2中产生感应电流，电磁铁产生磁场，对开关K产生吸引力，吸起K，断开电路，避免触电事故的发生，选项D正确。10．(·青岛五校高二检测)如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻。线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界线OO′平行，线框平面与磁场方向垂直。设OO′下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律()答案：A解析：在0～t1时间内，线框做自由落体运动，t2时刻以后，线框全部进入磁场后做匀加速直线运动，这两段时间内的v－t图线均为直线。在t1～t2时间内，线框进入磁场的过程中，线框的运动状态与进入磁场时的速度v有关。当线框在磁场中匀速运动时，安培力等于重力，即eq\f(B2L2v0,R)＝mg。若线框的速度v大于v0，则进入磁场后减速，由eq\f(B2L2v,R)－mg＝ma可知，加速度减小，若线框速度v>v0，但相差不大，则线框进入磁场后可能先减速再匀速，B项正确；若线框的速度v＝v0，则线框进入磁场一直匀速至全部进入磁场，D项正确；若线框的速度v<v0，但相差不大，则线框进入磁场后可能先加速再匀速；若线框的速度v远小于v0，则线框进入磁场后一直加速，加速度减小，C项正确。不可能的只有A选项。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)如图为“研究电磁感应现象”的实验装置。(1)将图中所缺导线补接完整。(2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后：A．将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将________。(填“向左偏转一下”或“向右偏转一下”或“不偏转”)B．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针________。(填“向左偏转一下”或“向右偏转一下”或“不偏转”)答案：(1)如图所示(2)A.向右偏转一下B．向左偏转一下12．(6分)原始的电话机将听筒和话筒串联成一个电路，当自己对着话筒讲话时，会从听筒中听到自己的声音，导致听觉疲劳而影响通话。现代的电话将听筒电路与话筒电路分开，改进后的电路原理示意图如图所示，图中线圈Ⅰ与线圈Ⅱ的匝数相等，R0＝1.2kΩ，R＝3.6kΩ，Rx为可变电阻。当Rx调到某一值时，从听筒中就听不到话筒传出的声音了，这时Rx＝________kΩ。答案：1.8解析：当Ⅰ、Ⅱ线圈所在的回路对称时，从听筒中就听不到话筒发出的声音了。即Rx与R并联后的总电阻与R0相等，即可形成回路对称。则eq\f(Rx·R,Rx＋R)＝R0代入数据R0＝1.2kΩ，R＝3.6kΩ，解得Rx＝1.8kΩ13．(7分)传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻。热敏电阻阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻Rt作为传感器制作的简单自动报警器的线路图。问：(1)为了使温度过高时报警铃响，c应接在________(填“a”或“b”)；(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向________移动(填“左”或“右”)；(3)如果在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是________。答案：(1)a(2)左(3)可能是乙图中的电源电压太低或继电器线圈太少或弹簧劲度系数太大解析：(1)由图甲可知当温度升高时Rt的阻值减小，通过线圈的电流变大，线圈的磁通量变大，对衔铁的引力变大，可与a点接触，欲使报警器报警，c应接在a点。(2)若使启动报警的温度提高些，可使电路的相对电流减小一些，以使得热敏电阻Rt的阻值减小的更大一些，所以将滑动变阻器滑片P向左移动，增大滑动变阻器接入电路的阻值。(3)在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，可能是通过线圈的电流太小，线圈的磁通量小，对衔铁的引力较小，也可能是弹簧的弹力较大，线圈的磁力不能将衔铁吸引到和a接触的状态。所以可能是乙图电源电压太低或继电器线圈匝数太少或弹簧劲度系数太大。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．(10分)如图所示，用导线绕成面积为S＝0.5m2的圆环，圆环与某种半导体材料制成的光敏电阻R连接成闭合回路。圆环全部处于按如图所示规律变化的磁场中。P为一圆盘，由形状相同、透光率不同的三个扇形a、b和c构成，它可绕垂直于盘面的中心轴转动。当细光束通过扇形a、b、c照射光敏电阻R时，R(1)求线圈中感应电动势的大小；(2)在t＝0.03s时，圆盘刚好转到使细光束通过扇形b照射光敏电阻R，求此时光敏电阻的电功率大小。答案：(1)1V(2)0.05W解析：(1)线圈中产生的感应电动势E＝eq\f(ΔΦ,Δt)E＝eq\f(0.06＋0.04×0.5,0.05)V＝1V(2)此时R＝20Ω，光敏电阻的电功率P＝eq\f(E2,R)P＝eq\f(1,20)W＝0.05W15．(10分)如图所示，两光滑金属导轨，间距d＝0.2m，在桌面上的部分是水平的，处在磁感应强度B＝0.1T、方向竖直向下的有界磁场中，电阻R＝3Ω，桌面高H＝0.8m，金属杆ab质量m＝0.2kg、电阻r＝1Ω，在导轨上距桌面h＝0.2m高处由静止释放，落地点距桌面左边缘的水平距离s＝0.4m，g＝10m/s2，求：(1)金属杆刚进入磁场时，杆中的电流大小和方向；(2)整个过程中R上放出的热量。答案：(1)0.01A；a→b(2)0.225J解析：(1)ab杆刚进入磁场的瞬间，速率为v，由机械能守恒定律得mgh＝eq\f(1,2)mv2，v＝eq\r(2gh)＝2m/s此时感应电动势E＝Bdv＝0.1×0.2×2V＝0.04VI＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(0.04,3＋1)A＝0.01A方向：杆中由a→b(2)金属杆平抛初速度为v′，则有s＝v′eq\r(\f(2H,g))，v′＝eq\f(s,\r(\f(2H,g)))＝1m/s由能量守恒，有Q＝mgh－eq\f(1,2)mv′2＝(0.2×10×0.2－eq\f(1,2)×0.2×12)J＝0.3JR放出的热量QR＝eq\f(Q,R＋r)·R＝eq\f(0.3,3＋1)×3J＝0.225J16．(10分)某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为200kW，输出电压为500V，输电导线的总电阻为10Ω，导线上损耗的电功率为16kW，该村的用电电压是220V。(1)输电电路如图所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；(2)如果该村某工厂用电功率为80kW，则该村还可以接“220V40W”的电灯多少盏？答案：(1)1：10230：11(2)2600解析：(1)因为P损＝Ieq\o\al(2,2)R线所以I2＝eq\r(\f(P损,R线))＝40AI1＝eq\f(P,U1)＝400A则eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f(1,10)U3＝U2－I2R线＝(500×10－40×10)V＝4600V则eq\f(n3,n4)＝eq\f(U3,U4)＝eq\f(230,11)(2)据降压变压器输入功率等于输出功率有P3＝P4＝184kW灯可以消耗的功率是P灯＝104kW所以还可装灯n＝104000/40＝2600盏。17．(12分)(·台州市高二期末)如图甲所示，两根光滑固定导轨相距0.4m竖直放置，导轨电阻不计，在导轨末端P、Q两点用两根等长的细导线悬挂金属棒cd。棒cd的质量为0.01kg，长为0.2m，处在磁感应强度为B0＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里。相距0.2m