2019年高中物理模块综合检测(一)(含解析)新人教版选修3-2

2018-2019学年人教版高中物理选修3-2：模块综合检测(一)一、单选题1. 机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机)器人“眼睛”的说法中正确的是(A．力传感器B．温度传感器C．光传感器D．声音传感器2. 法拉第是英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家，在物理学领域，法拉第有“电学之父”的美誉．下列陈述不符合历史事实的是( )A．法拉第首先引入“场”的概念来研究电和磁的现象B．法拉第首先引入电场线和磁感线来描述电场和磁场C．法拉第首先发现电磁感应现象D．法拉第首先发现电流的磁效应3. 对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是( )A．电流大小变化，方向不变，是直流电B．电流大小、方向都变化，是交流电C．电流的周期是0.02 s，最大值是0.2 AD．电流做周期性变化，是交流电4. 我国发射的“玉兔号”月球车成功着陆月球，不久的将来中国人将真正实现飞天梦，进入那神秘的广寒宫．假如有一宇航员登月后，想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是( )A．直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无B．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场5. 两根通电直导线M、N都垂直纸面固定放置，通过它们的电流方向如图所示，线圈L的平面跟纸面平行，现将线圈从位置A沿M、N连线的中垂线迅速平移到位置B，则在平移过程中，线圈中的感应电流( )A．沿顺时针方向，且越来越小B．沿逆时针方向，且越来越大C．始终为零D．先顺时针，后逆时针6. 如图所示，电源的电动势为E，内阻为r不可忽略．A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数较大的线圈．关于这个电路的说法中正确的是二、多选题A ．闭合开关，A 灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定B ．闭合开关，B 灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定C ．开关由闭合至断开，在断开瞬间，A 灯闪亮一下再熄灭D ．开关由闭合至断开，在断开瞬间，电流自左向右通过A 灯7. 如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端接一正弦交变电流，为了使变压器输入功率增大，可以采取的措施有()A ．只增加原线圈的匝数B ．只减少副线圈的匝数n 2C ．只减小负载电阻R 的阻值D ．只增大负载电阻R 的阻值8. 如图所示，图线a 是线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时所产生正弦式交变电流的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦式交变电流的图象如图线b所示，下列关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是A ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为0B ．线圈先后两次转速之比为3∶2C ．交变电流a 的峰值为10 VD ．交变电流b 的峰值为5 V9. 电吉他之所以能以其独特的魅力吸引众多的音乐爱好者，是因为它的每一根琴弦下面都安装了一种叫作“拾音器”的装置，能将琴弦的振动转化为电信号，电信号经扩音器放大，再经过扬声器就能播出优美的音乐．如下图是“拾音器”的结构示意图，多匝绕制的线圈置于永久磁铁与钢质的琴弦之间，当琴弦沿着线圈振动时，线圈中就会产生感应电流，关于感应电流以下说法正确的是()三、解答题A ．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流是变化的B ．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小变化，方向不变C ．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变化D ．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小不变，方向变化10. 如图是远距离输电的示意图，则电压U 1、U 2、U 3、U 4之间的关系是()A ．U 1<U 2B ．U 2>U 3C ．U 3>U 4D ．U 3＝U 1＋U 211. 在如图所示的虚线框内有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁感应强度随时间变化规律如图所示．边长为l 、电阻为R 的正方形均匀线框abcd 有一半处在磁场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框ab 边的发热功率为P ，则下列说法正确的是()A ．磁感应强度B ．线框中感应电流为C ．线框cd 边的发热功率为PD ．a 端电势高于b 端电势12. 半径为r 、电阻为R 的n 匝圆形线圈在边长为l 的正方形abcd 外，匀强磁场充满并垂直穿过该正方形区域，如图所示．当磁场随时间的变化规律如图所示时，则：(2)t 0时刻线圈中产生的感应电流为多大？(1)穿过圆形线圈磁通量的变化率为多少？13. 如图所示，一能承受最大拉力为16 N的轻绳吊一质量为m＝0.8 kg ，边长为L＝ m正方形线圈ABCD，已知线圈总电阻为R 总＝0.5 Ω，在线圈上半部分分布着垂直于线圈平面向里，大小随时间变化的磁场，如图所示，已知t1时刻轻绳刚好被拉断，g取10 m/s2，求：(1)在轻绳被拉断前线圈感应电动势大小及感应电流的方向；(2)t＝0时AB边受到的安培力的大小；(3)t1的大小．14. U 形金属导轨 abcd 原来静止放在光滑绝缘的水平桌面上，范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面，一根与 bc 等长的金属棒 P Q 平行 bc 放在导轨上，棒左边靠着绝缘的固定竖直立柱 e、f.已知磁感应强度 B＝0.8 T，导轨质量 M＝2 kg，其中 bc 段长 0.5 m、电阻 r＝0.4Ω，其余部分电阻不计，金属棒 PQ 质量 m＝0.6 kg、电阻 R＝ 0.2 Ω、与导轨间的摩擦因数μ＝0.2.若向导轨施加方向向左、大小为 F＝2 N 的水平拉力，如图所示．求：导轨的最大加速度、最大电流和最大速度(设导轨足够长，g 取 10 m/s2)．15. 如图所示，两根光滑固定导轨相距0.4 m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0.0 1 kg，长为0.2 m，处于磁感应强度为B0＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里．相距0.2 m的水平虚线MN和JK之间的区域内存在着垂直于导轨平面向里的匀强磁场，且磁感应强度B随时间变化的规律如图所示．在t＝0时刻，质量为0.02 kg、阻值为0.3 Ω的金属棒ab从虚线M N上方0.2 m高度处，由静止开始释放，下落过程中保持水平，且与导轨接触良好，结果棒ab在t1时刻从上边界MN进入磁场，并在磁场中做匀速运动，在t2时刻从下边界JK离开磁场，g取10 m/s2.求：(1)在0～t1时间内，电路中感应电动势的大小；(2)在t1～t2时间内，棒cd受到细导线的总拉力为多大；(3)棒cd在0～t2时间内产生的焦耳热．。

模块综合检测(一)(时间：90分钟分值：100分)一、单项选择题(本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求)1．机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是( )A．力传感器B．光传感器C．温度传感器D．声音传感器解析：遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，故选项B正确，选项A、C、D错误．答案：B2．法拉第是英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家，在物理学领域，法拉第有“电学之父”的美誉．下列陈述不符合历史事实的是( )A．法拉第首先引入“场”的概念来研究电和磁的现象B．法拉第首先引入电场线和磁感线来描述电场和磁场C．法拉第首先发现电磁感应现象D．法拉第首先发现电流的磁效应解析：奥斯特首先发现电流的磁效应，选项D错误；选项A、B、C正确．答案：D3．对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是( )A．电流大小变化，方向不变，是直流电B．电流大小、方向都变化，是交流电C．电流的周期是0.02 s，最大值是0.2 AD．电流做周期性变化，是交流电解析：方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征，因为在此坐标系中电流的方向用正负表示，所以此电流的方向没有改变，是直流电，A正确，B、D错误；由图象可以看出电流的周期是0.01 s, 而不是0.02 s，C错误．答案：A4．如图所示，北京某中学生在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行，该处地磁场的水平分量大小为B1，方向由南向北，竖直分量大小为B2，假设自行车的车把为长为L的金属平把，下列结论正确的是( )A．图示位置中辐条上A点比B点电势低B．左车把的电势比右车把的电势低C．自行车左拐改为南北骑向，辐条A点比B点电势高D．自行车左拐改为南北骑向，辐条A点比B点电势低解析：自行车行驶时，辐条切割磁感线，从东往西沿直线以速度v骑行，根据右手定则判断可知，图示位置中辐条A点电势比B点电势低，故A正确；在行驶过程中，车把与竖直分量的磁场切割，因此产生感应电流，根据右手定则可知，左车把的电势比右车把的电势高，故B错误．自行车左拐改为南北骑向，自行车辐条没有切割磁感线，则没有电势的高低，故C、D错误；故选A.答案：A5．我国发射的“玉兔号”月球车成功着陆月球，不久的将来中国人将真正实现飞天梦，进入那神秘的广寒宫．假如有一宇航员登月后，想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是( )A．直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无B．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场解析：电磁感应现象产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生改变时，回路中有感应电流产生．A中，如果月球上有一个恒定的磁场，那么电流表不会有示数，A错误；同理，将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，也不能判断出没有磁场，因为磁通量可能是恒定的，B错误；电流表有示数则说明一定有磁场，C正确；将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一个与磁场平行的平面内沿各个方向运动，也不会有示数，D错误．答案：C6.两根通电直导线M、N都垂直纸面固定放置，通过它们的电流方向如图所示，线圈L的平面跟纸面平行．现将线圈从位置A沿M、N连线中垂线迅速平移到B位置，则在平移过程中，线圈中的感应电流( )A．沿顺时针方向，且越来越小B．沿逆时针方向，且越来越大C．始终为零D．先顺时针，后逆时针解析：整个过程中，穿过线圈的磁通量为0.答案：C7．在光滑的桌面上放有一条形磁铁，条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质小圆环，如图所示．则以下关于铜质小圆环和条形磁铁的描述正确的是( )A．释放圆环，环下落时环的机械能守恒B．释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大C．给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做匀速运动D．给磁铁水平向右的初速度，圆环产生向左的运动趋势解析：根据条形磁铁的电场线的分布，铜质小圆环在下落过程中，磁通量始终为零，无电磁感应现象，释放圆环，环下落时环的机械能守恒，磁铁对桌面的压力等于磁铁的重力，故A对，B错．当磁铁左右移动时，铜质小圆环的磁通量发生变化，产生电磁感应现象，根据楞次定律可以判断，电磁感应的机械效果是阻碍它们之间的相对运动，给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做减速运动，C错；线圈有向右运动的趋势，D错．答案：A8．如图所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略．A、B 是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大、电阻可忽略的线圈．关于这个电路的说法正确的是( )A．从开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定B．从开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定C．开关由闭合到断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭D．开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过A灯解析：开关闭合，由于L产生的自感电动势阻碍电流的增大，B灯将推迟一些时间才能正常发光，而A灯立刻亮，当L不起作用后，A灯亮度逐渐变暗，最后亮度稳定，选项A正确，B错误；开关断开的瞬间，L作为电源，通过L中的电流值是逐渐减小的，由于稳定时灯泡A、B中电流大小相等，故A灯不会闪亮，而是慢慢熄灭的，选项C错误；开关由闭合到断开瞬间，电流自右向左通过A灯，选项D错误．答案：A9.如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端接一正弦交变电流，为了使变压器输入功率增大，可以采取的措施有( )A．只增加原线圈的匝数n1 B．只减少副线圈的匝数n2 C．只减小负载电阻R的阻值D．只增大负载电阻R的阻值解析：由n1n2＝U1U2知，当n1增大时，U2减小；当n2减小时，U2也减小．又根据P入＝P出＝U22R知，A、B两项均错，C项对，D项错．答案：C10．如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时所产生正弦式交变电流的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦式交变电流的图象如图线b所示，下列关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是( )A ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为0B ．线圈先后两次转速之比为3∶2C ．交变电流a 的有效值为10 VD ．交变电流b 的最大值为5 V解析：电压为0时，磁通量变化率为0，此时磁通量最大，不为0，选项A 错误；据图象知，T a ＝0.4 s ，T b ＝0.6 s ，又ω＝2πT，所以ωa ∶ωb ＝T b ∶T a ＝3∶2，选项B 正确；据图象可知U m a ＝10 V ，选项C 错误；U m ＝NBS ω，则U m a ∶U m b ＝ωa ∶ωb ＝3∶2，得U m b ＝203V ，选项D 错误． 答案：B二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分．在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求，全部选对得5分，漏选得3分，错选或不选得0分)11．电吉他之所以能以其独特的魅力吸引众多的音乐爱好者，是因为它的每一根琴弦下面都安装了一种叫作“拾音器”的装置，能将琴弦的振动转化为电信号，电信号经扩音器放大，再经过扬声器就能播出优美的音乐．如下图是“拾音器”的结构示意图，多匝绕制的线圈置于永久磁铁与钢质的琴弦之间，当琴弦沿着线圈振动时，线圈中就会产生感应电流，关于感应电流以下说法正确的是( )A．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流是变化的B．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小变化，方向不变C．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变化D．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小不变，方向变化解析：由题意及图可知，电吉他是利用振动的钢质琴弦使线圈切割磁感线而产生感应电流，再将该电流放大并与扩音器相连从而发出声音，属于法拉第电磁感应现象．因琴弦在振动时速度的大小和方向均变化，故感应电流不是恒定的，故A、C正确．答案：AC12．如图是远距离输电的示意图，则电压U1、U2、U3、U4之间的关系是( )A．U1<U2B．U2>U3C．U3>U4D．U3＝U1＋U2解析：由图可知，左边是升压变压器，则U1<U2，由于输电线有电阻，导致U3<U2；右边则是降压变压器，所以U3>U4，故A、B、C正确，D错误．答案：ABC13．无线电力传输目前取得了重大突破，已有一种非接触式电源供应系统．这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力．两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示．下列说法正确的是( )A．只要A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势B．只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势C．A线圈中电流越大，B线圈中感应电动势越大D．A线圈中电流变化越快，B线圈中感应电动势越大解析：根据产生感应电动势的条件可知，只有处于变化的磁场中，B线圈才能产生感应电动势，选项A错误，选项B正确；根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小取决于磁通量的变化率，选项C错误，选项D正确．答案：BD14．在如图(a)所示的虚线框内有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁感应强度随时间变化规律如图(b)所示．边长为l、电阻为R的正方形均匀线框abcd有一半处在磁场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框ab边的发热功率为P，则下列说法正确的是( )图(a) 图(b)A．磁感应强度B0＝T2l2PRB．线框中感应电流为I＝2P RC．线框cd边的发热功率为PD．a端电势高于b端电势解析：由题图(b)可知，线框中产生的感应电动势恒定，线框ab边的发热功率为P＝E24R，感应电动势E＝ΔBΔtS＝2B0T·l22＝Bl2T，所以B0＝2Tl2PR，A错误；由P＝14I2R可得线框中的感应电流I＝2PR，B正确；cd边电阻等于ab边电阻，而两边流过的电流相等，因此发热功率相等，C正确；由楞次定律可判断，线框中感应电流方向为adcba方向，因此a端电势比b端低，D错误．答案：BC三、计算题(本题共4小题，共50分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 15．(10分)半径为r、电阻为R的n匝圆形线圈在边长为l 的正方形abcd外，匀强磁场充满并垂直穿过该正方形区域，如图甲所示．当磁场随时间的变化规律如图乙所示时，则：(1)穿过圆形线圈磁通量的变化率为多少？(2)t0时刻线圈中产生的感应电流为多大？图甲图乙解析：(1)由题图乙可知，磁通量的变化率为ΔΦΔt＝ΔBΔtS＝Btl2.(2)根据法拉第电磁感应定律得线圈中的感应电动势E＝nΔΦΔt＝nBtl2，再根据闭合电路欧姆定律得感应电流I＝ER＝n Bl2tR.16．如图甲所示，一能承受最大拉力为16 N的轻绳吊一质量为m＝0.8 kg ，边长为L＝ 2 m正方形线圈ABCD，已知线圈总电阻为R总＝0.5 Ω，在线圈上半部分分布着垂直于线圈平面向里，大小随时间变化的磁场，如图乙所示，已知t1时刻轻绳刚好被拉断，g取10 m/s2，求：(1)在轻绳被拉断前线圈感应电动势大小及感应电流的方向；(2)t＝0时AB边受到的安培力的大小；(3)t1的大小．图甲图乙解析：(1)轻绳被拉断前，由法拉第电磁感应定律得感应电动势E＝ΔΦΔt＝ΔBΔt·S，①由图乙知ΔBΔt＝1 T/s，②由题意知S＝12L2＝1 m2.③由①②③得E＝1 V，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针．(2)由图知t＝0时，感应强度B0＝1 T，④感应电流I＝ER总＝2 A，⑤AB边受到的安培力F安＝B0IL＝2 2 N．⑥(3)由题意知F拉max＝16 N，⑦t1时刻轻绳受力为F拉max＝mg＋2B1IL，⑧由⑤⑦⑧得B1＝2 T，由图乙可查出B1对应的时刻t1＝1 s.17．(15分)U形金属导轨abcd原来静止放在光滑绝缘的水平桌面上，范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面，一根与bc等长的金属棒PQ平行bc放在导轨上，棒左边靠着绝缘的固定竖直立柱e、f.已知磁感应强度B＝0.8 T，导轨质量M ＝2 kg，其中bc段长0.5 m、电阻r＝0.4 Ω，其余部分电阻不计，金属棒PQ质量m＝0.6 kg、电阻R＝0.2Ω、与导轨间的摩擦因数μ＝0.2.若向导轨施加方向向左、大小为F＝2 N的水平拉力，如图所示．求：导轨的最大加速度、最大电流和最大速度(设导轨足够长，g取10 m/s2)．解析：导轨受到PQ棒水平向右的摩擦力F f＝μmg，根据牛顿第二定律并整理得F－μmg－F安＝Ma，刚拉动导轨时，I感＝0，安培力为零，导轨有最大加速度：a m ＝F－μmgM＝2－0.2×0.6×102m/s2＝0.4 m/s2，随着导轨速度的增大，感应电流增大，加速度减小，当a ＝0时，速度最大．设速度最大值为v m，电流最大值为I m，此时导轨受到向右的安培力F安＝BI m L，F－μmg－BImL＝0，I m ＝F－μmgBL，代入数据得I m＝2－0.2×0.6×100.8×0.5A＝2 A.由I＝ER＋r，I m＝BLvmR＋r得：v m ＝Im（R＋r）BL＝2×（0.2＋0.4）0.8×0.5m/s＝3 m/s.18．(15分)如图甲所示，两根光滑固定导轨相距0.4 m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0.01 kg，长为0.2 m，处于磁感应强度为B0＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里．相距0.2 m的水平虚线MN和JK之间的区域内存在着垂直于导轨平面向里的匀强磁场，且磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示．在t＝0时刻，质量为0.02 kg、阻值为0.3 Ω的金属棒ab从虚线MN上方0.2 m高度处，由静止开始释放，下落过程中保持水平，且与导轨接触良好，结果棒ab 在t 1时刻从上边界MN 进入磁场，并在磁场中做匀速运动，在t 2时刻从下边界JK 离开磁场，g 取10 m/s 2.求：图甲 图乙(1)在0～t 1时间内，电路中感应电动势的大小；(2)在t 1～t 2时间内，棒cd 受到细导线的总拉力为多大；(3)棒cd 在0～t 2时间内产生的焦耳热． 解析：(1)对棒ab 自由下落过程，有t 1＝2h g＝0.2 s 磁感应强度的变化率为ΔB Δt ＝0.50.2T/s ＝2.5 T/s 由法拉第电磁感应定律得，0～t 1时间内感应电动势E 1＝ΔΦΔt＝ΔB ΔtL ab h 联立以上各式并代入数据可得E 1＝0.2 V(2)由棒ab 匀速进入磁场区域可知BI 2L ab ＝m ab g 代入数据，可解得I 2＝1 A在t 1～t 2时间内，对棒cd 受力分析，可得 F T ＝m cd g ＋B 0I 2L cd ，代入数据，可解得F T ＝0.2 N(3)棒ab 刚进入磁场时的速度为v ＝gt 1＝2 m/s 棒ab 刚进入磁场时的感应电动势为E 2＝BL ab v ＝0.4 V则R cd ＝E 2I 2－R ab ＝0.1 Ω 在0～t 1时间内，感应电流为I 1＝E 1R ab ＋R cd ＝0.5 A棒cd 在0～t 2时间内产生的焦耳热Q cd ＝Q 1＋Q 2＝I 21R cd t 1＋I 22R cd h v＝0.015 J.。

模块综合试卷(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共计48分.1～7题为单选题，8～12题为多选题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．如图1所示，线圈L的电感很大，电源内阻不可忽略，A、B是完全相同的两只灯泡，当开关S闭合时，下列判断正确的是()图1A．A灯比B灯先亮，然后A灯熄灭B．B灯比A灯先亮，然后B灯逐渐变暗C．A灯与B灯一起亮，而后A灯熄灭D．A灯与B灯一起亮，而后B灯熄灭答案 B2.如图2所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，金属圆环直径与磁场宽度相同．若圆环以一定的初速度沿垂直于磁场边界的水平虚线，从位置1到位置2匀速通过磁场，在必要的时间段内施加必要的水平拉力保证其匀速前进，以下说法正确的是()图2A．金属圆环内感应电流方向先顺时针再逆时针B．金属圆环内感应电流经历两次先增大后减小C．水平拉力的方向先向右后向左D．金属圆环受到的安培力的方向先向左后向右答案 B3．如图3甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，A、V均为理想电表，R为光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)，L1和L2是两个完全相同的灯泡．原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是()图3A．电压u的频率为100 HzB．电压表V的示数为22 VC．当光强增大时，变压器的输入功率变大D．当L1的灯丝烧断后，V示数变小答案 C4．如图4甲所示，矩形线圈abcd固定于方向相反的两个磁场中，两磁场的分界线OO′恰好把线圈分成对称的左右两部分，两磁场的磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，规定磁场垂直纸面向内为正，线圈中感应电流逆时针方向为正．则线圈感应电流随时间的变化图象为()图4答案 A解析因磁场是均匀变化的，由法拉第电磁感应定律和欧姆定律知，感应电流的大小不变，故C、D项错误；在开始阶段OO′左侧磁场增强，OO′右侧磁场减弱，由楞次定律可知线圈中有逆时针方向的感应电流，A项正确，B项错误．5．用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图5所示．在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为U a、U b、U c和U d.下列判断正确的是()图5A．U a＜U b＜U c＜U d B．U a＜U b＜U d ＜U cC．U a＝U b＜U c＝U d D．U b＜U a＜U d＜U c答案 B解析线框进入磁场后切割磁感线，a、b产生的感应电动势是c、d产生的感应电动势的一半，而不同的线框的电阻不同，设a线框电阻为4r，b、c、d线框的电阻分别为6r、8r、6r，则有：U a＝BLv·3r4r＝3BLv4，U b＝BLv·5r6r＝5BLv6，U c＝B·2Lv·6r8r＝3BLv2，U d＝B·2Lv·4r6r＝4Blv3，故A、C、D错误，B正确．6．如图6所示，10匝矩形线框在磁感应强度B＝2 10T的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴OO′以角速度ω＝100 rad/s匀速转动，线框电阻不计，面积为S＝0.3 m2，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡L1(规格为“0.3 W,30 Ω”)和L2，开关闭合时两灯泡正常发光，且原线圈中电流表示数为0.04 A，则下列说法不正确的是()图6A．若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为302cos (100t) VB．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1C．灯泡L2的额定功率为0.9 WD．若开关S断开，电流表的示数将增大答案 D解析 变压器的输入电压的最大值为U m ＝nBS ω＝10×210×0.3×100 V ＝30 2 V ；从垂直中性面位置开始计时，故线框中感应电动势的瞬时值为u ＝U m cos ωt ＝302cos (100t ) V ，故A 正确．变压器输入电压的有效值为U 1＝U m2＝30 V ．开关闭合时两灯泡均正常发光，所以U 2＝PR＝0.3×30 V ＝3 V ，所以n 1n 2＝U 1U 2＝30 V 3 V ＝101，故B 正确．原线圈的输入功率为P 1＝U 1I 1＝30×0.04 W ＝1.2 W ．由于原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，所以P L2＝P 1－P L1＝1.2 W －0.3 W ＝0.9 W ，故C 正确．若开关S 断开，输出电压不变，输出端电阻增大，输出电流减小，故输入电流也减小，电流表的示数减小，D 错误．7．如图7甲所示的电路中，螺线管匝数n ＝1 500，横截面积S ＝20 cm 2，螺线管导线电阻r ＝1.0 Ω，其余导线电阻不计，R 1＝4.0 Ω，R 2＝5.0 Ω，电容器电容C ＝30 μF.在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B随时间t 按图乙所示的规律变化．则下列说法中正确的是()图7A．螺线管中产生的感应电动势为1.5 VB．闭合开关，电路中的电流稳定后电容器上极板带正电C．电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5×10－2 W D．开关断开，流经电阻R2的电荷量为1.8×10－5 C答案 D解析根据法拉第电磁感应定律：E＝n ΔΦΔt＝nSΔBΔt，代入数据可求出：E＝1.2 V，故A错误；根据楞次定律可知，螺线管下端相当于电源正极，则电流稳定后电容器下极板带正电，故B错误；根据闭合电路欧姆定律，有：I＝ER1＋R2＋r＝0.12 A，P1＝I2R1＝5.76×10－2W，故C错误；开关断开，流经R2的电荷量即为开关闭合时电容器上所带的电荷量Q，电容器两端的电压：U2＝IR2＝0.6 V，流经R2的电荷量Q＝CU2＝1.8×10－5 C，故D正确；故选D.8．如图8所示，在匀强磁场中匀速转动的圆形线圈周期为T，匝数为10匝，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈总电阻为2 Ω，从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，线圈转过30°时的电流为1 A，下列说法中正确的是()图8A．线圈中电流的最大值为 2 AB．线圈消耗的电功率为4 WC．任意时刻线圈中的感应电流为i＝2sin (2πT t) AD．任意时刻线圈中的感应电流为i＝2cos (2πT t) A答案BC解析从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，感应电动势的表达式为e＝E m sin ωt，则感应电流i＝eR＝E mR sin ωt，由题给条件有：1 A＝E m2 Ω×12，解得E m＝4 V，则I m＝2 A，I有效＝ 2 A，线圈消耗的电功率P＝I2有效R＝4 W，选项A错误，选项B正确．i＝I m sin ωt＝2sin (2πT t) A，故选项C正确，D错误．9．如图9甲所示是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是()图9 A．电压表的示数等于5 VB．电压表的示数等于522VC．实现点火的条件是n2n1>1 000D．实现点火的条件是n2n1<1 000答案BC解析由U－t图象知，交变电压的最大值U m＝5 V，所以电压表的示数U＝U m2＝522V，故选项A错误，B正确；根据U1U2＝n1n2得n2n1＝U2U1，变压器副线圈电压的最大值U2m＝5 000 V时，有效值U2＝U2m2＝2 500 2 V，所以点火的条件是n 2n 1>2 500 2 V 522 V＝1 000，故选项C 正确，D 错误． 10．两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直．边长为0.1 m 、总电阻为0.005 Ω的正方形导线框abcd 位于纸面内，cd 边与磁场边界平行，如图10(a)所示．已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd 边于t＝0时刻进入磁场．线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)．下列说法正确的是( )图10A ．磁感应强度的大小为0.5 TB ．导线框运动速度的大小为0.5 m/sC ．磁感应强度的方向垂直于纸面向外D ．在t ＝0.4 s 至t ＝0.6 s 这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1 N 答案BC解析导线框运动的速度v＝Lt1＝0.10.2m/s＝0.5 m/s，根据E＝BLv＝0.01 V可知，B＝0.2 T，A错误，B正确；根据楞次定律可知，磁感应强度的方向垂直于纸面向外，C 正确；在t＝0.4 s至t＝0.6 s这段时间内，导线框中的感应电流I＝ER＝0.010.005A＝2 A，安培力大小为F＝BIL＝0.04N，D错误．11．一理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝55∶3，原线圈输入电压u随时间t的变化规律为u＝2202sin (100πt) V．理想交流电压表V、理想交流电流表A按如图11所示方式连接，副线圈接入一个R＝6 Ω的电阻，则()图11A．经过1分钟电阻R产生的热量是1 440 JB．与电阻R并联的电压表的示数约为20 VC．电流表A的示数约为0.11 AD．当再将一个电阻与电阻R并联时，变压器的输出电压减小答案AC解析变压器原线圈电压有效值为220 V，则副线圈电压为U2＝n2n1U1＝355×220 V＝12 V，则电压表读数为12 V，经过1分钟电阻R产生的焦耳热为：Q＝U22R t＝1226×60 J＝1 440 J，选项A正确，B错误；电流表A的读数：I1＝n2 n1I2＝355×126A＝655A≈0.11 A，选项C正确；变压器输出电压只与原线圈电压和匝数比有关，与负载电阻无关，故选项D错误；故选A、C.12．如图12所示，两电阻可忽略不计的光滑平行长金属导轨相距为d，导轨与水平面的夹角为30°，上端ab处接有阻值为R的定值电阻，磁感应强度为B的匀强磁场垂直轨道平面向上．现有质量为m、电阻为R的金属杆从轨道上端ab处静止释放，向下运动的距离为x时达到最大速度，则下列说法正确的是()图12A．金属杆运动的最大速度为mgR B2d2B．金属杆从静止释放到达到最大速度过程中，通过电阻R的电荷量为Bdx RC．金属杆从静止释放到达到最大速度过程中，电阻R上产生的热量为mgx2－m3g2R22B4d4D．金属杆运动的最大加速度为g 2答案AD解析金属杆刚刚释放时只受重力和支持力，其加速度最大，由mg sin 30°＝ma得，a＝g2，D项正确；对金属杆受力分析可得，mg sin 30°－F安＝ma′，金属杆的加速度为零时，金属杆运动的速度最大，此时的感应电动势E＝Bdv，感应电流I＝E2R，金属杆受到的安培力F安＝BId，则金属杆运动的最大速度v＝mgRB2d2，A项正确；金属杆从静止释放到达到最大速度过程中，由法拉第电磁感应定律得，通过电阻R的电荷量为q＝ΔΦ2R＝Bdx2R，B项错误；金属杆从静止释放到达到最大速度过程中，由能量守恒可得，mgx sin30°＝12mv2＋2Q，解得，Q＝mgx4－m3g2R24B4d4，C项错误．二、非选择题(本题共5小题，共计52分)13．(6分)在研究电磁感应现象的实验中．(1)为了能明显地观察到实验现象，请在如图13所示的实验器材中选择必要的器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图．图13(2)将原线圈插入副线圈中，闭合开关，副线圈中的感应电流方向与原线圈中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”)．(3)将原线圈拔出时，副线圈中的感应电流与原线圈中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”)．答案(1)见解析图(2)相反(3)相同解析(1)实物电路图如图所示．(2)因闭合开关时，穿过副线圈的磁通量增大，由楞次定律知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，故电流绕行方向相反．(3)将原线圈拔出时，穿过副线圈的磁通量减小，由楞次定律知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，故电流绕行方向相同．14．(10分)如图14所示，质量m＝0.1 kg，电阻R1＝0.3 Ω，长度l＝0.4 m的导体棒ab横放在U形光滑金属框架上．框架固定在绝缘水平面上，相距0.4 m的MM′、NN′相互平行，电阻不计且足够长．电阻R2＝0.1 Ω的MN垂直于MM′.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝1.0 T．现垂直于ab施加F＝2 N的水平恒力，使棒ab从静止开始运动，棒始终与MM′、NN′保持良好接触．图14(1)求棒ab能达到的最大速度的大小；(2)若棒ab从静止到刚好达到最大速度的过程中，导体棒ab上产生的热量Q R1＝1.2 J，求该过程中棒ab的位移大小．答案(1)5 m/s(2)1.425 m解析(1)ab棒做加速度逐渐减小的加速运动，当a＝0时，达到最大速度v mF＝F安＝BIlI＝E R1＋R2E＝Blv m得v m＝F(R1＋R2)B2l2＝5 m/s.(2)棒ab从静止到刚好达到v m的过程中，设闭合电路产生的总热量为Q总，Q总Q R1＝R1＋R2 R1对整个电路由功能关系得Fx＝Q总＋12mv2m解得x＝1.425 m.15．(10分)如图15所示，某小型水电站发电机的输出功率为10 kW，输出电压为400 V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2 kV高压输电，最后用户得到220 V、9.5 kW的电力，变压器可视为理想变压器，求：图15(1)升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2；(2)输电线路导线的总电阻R；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4. 答案(1)1∶5(2)20 Ω(3)95∶11解析(1)升压变压器原、副线圈的匝数比n1n2＝U1U2＝15.(2)输电线损失的功率ΔP＝0.5 kW＝I22R 又P1＝P2＝U2I2所以I2＝5 A，R＝20 Ω.(3)降压变压器原线圈电压U3＝U2－I2R降压变压器原、副线圈匝数比n3n4＝U3U4解得n3n4＝9511.16.(12分)如图16所示是一个交流发电机的示意图，线圈abcd处于匀强磁场中，已知ab、bc边长都为l＝20 cm，匀强磁场的磁感应强度B＝ 2 T，线圈的匝数N＝10，线圈的总电阻r＝5 Ω，外电路负载电阻R＝15 Ω，线圈以ω＝100 rad/s的角速度绕垂直磁场的轴匀速转动，电表是理想电表．求：图16(1)两个电表的示数；(2)从图示位置开始转过45°过程中通过R的电荷量；(3)线圈匀速转动一周外力所做的功．答案(1)电压表示数为30 V，电流表示数为 2 A (2)0.02 C(3)5 J解析(1)设正弦交流电源的电压峰值为E m，有效值为E 有E m＝NBSω＝NBl2ω＝40 2 VE有＝E m2＝40 V由闭合电路欧姆定律得电流表示数I＝E有R＋r＝2 A电压表示数为U＝IR＝30 V.(2)设线圈在这一过程所用时间为Δt，流过R的电荷量为qq＝IΔtI＝E R＋rE＝NΔΦΔtΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS sin 45°－0＝Bl2sin 45°由以上各式求得q＝NΔΦR＋r＝N Bl2sin 45°R＋r＝0.02 C(3)转动一周所用时间为T＝2πω＝π50s外力所做的功等于闭合电路一个周期内产生的热量即W＝Q＝E2有R＋r T.解得W≈5 J.17．(14分)如图17所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l＝0.5 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角．完全相同的两金属棒ab、cd 分别垂直导轨放置，两棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为0.02 kg，电阻均为R＝0.1 Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B ＝0.2 T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能保持静止．取g＝10 m/s2，问：图17(1)通过cd棒的电流I是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力F多大？(3)棒cd每产生Q＝0.1 J的热量，力F做的功W是多少？答案(1)1 A方向由d到c(2)0.2 N(3)0.4 J解析(1)棒cd受到的安培力F cd＝IlB棒cd在共点力作用下平衡，则F cd＝mg sin 30°联立并代入数据解得I＝1 A，方向由d到c. (2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等F ab＝F cd 对棒ab由共点力平衡有F＝mg sin 30°＋IlB代入数据解得F＝0.2 N(3)设在时间t内棒cd产生Q＝0.1 J热量，由焦耳定律可知Q＝I2Rt设ab棒匀速运动的速度大小为v，则产生的感应电动势E＝Blv由闭合电路欧姆定律知I＝E 2R由运动学公式知，在时间t内，棒ab沿导轨的位移x＝vt力F做的功W＝Fx综合上述各式，代入数据解得W＝0.4 J.。

人教版高中物理选修3-2测试题及答案解析全套含模块综合测试题，共4套第四章电磁感应(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，第1～5小题中只有一个选项符合题意，第6～8小题中有多个选项符合题意，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1.如图1所示，大圆导线环A中通有电流，方向如图所示，另在导线环所在的平面画一个圆B，它的一半面积在A环内，另一半面积在A环外。

则B圆内的磁通量()图1A．为零B．垂直纸面向里C．垂直纸面向外D．条件不足，无法判断解析：选B根据右手螺旋定则可知，A产生的磁场在A线圈内部垂直纸面向里，在外部垂直纸面向外，由于磁感线是闭合的曲线，所以A内部的磁感线一定比A外部的磁感线要密一些，所以B项正确。

2.如图2所示，a为圆形金属环，b为直导线，且b垂直环面穿过圆环中心()图2A．若直导线b中通入恒定电流，金属环a中会产生感应电流B．若直导线b中通入交变电流，金属环a中会产生感生电流C．若直导线b中通入恒定电流，同时让直导线b绕过圆环中心的水平轴在竖直平面内转动，金属环a中会产生感应电流D．以上三种说法均不对解析：选D产生感应电流的条件是闭合回路中磁通量发生变化，不管b中通入什么样的电流，穿过a 中的磁通量始终为0，D 对。

3．半径为r 带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d ，如图3甲所示。

有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图乙所示。

在t ＝0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q 的静止微粒。

则以下说法正确的是( )图3A ．第2秒内上极板为正极B ．第3秒内上极板为负极C ．第2秒末微粒回到了原来位置D ．第2秒末两极板之间的电场强度大小为0.2 πr 2/d解析：选A 根据楞次定律，结合图像可以判断：在0～1 s 内，下极板为正极，上极板为负极；第2秒内上极板为正极，下极板为负极；第3秒内上极板为正极，下极板为负极；第4秒内上极板为负极，下极板为正极，故A 选项正确，B 选项错误。