人教版高中物理选修综合测试卷A

物理选修3-2综合测试卷A（含答案）

班级_＿＿＿_____ 姓名_____＿＿__＿_＿学号____________成绩＿＿_＿_＿______＿

一．单项选择题(本题共10题每小题3分共30分)

１.了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考,往往比掌握知识本身更重要.以下符合史实的是（）

A．焦耳发现了电流磁效应的规律

B．库仑总结出了点电荷间相互作用的规律

C.楞次发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕

D．牛顿将斜面实验的结论合理外推,间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动

2．长为a、宽为ｂ的矩形线框有ｎ匝，每匝线圈电阻为Ｒ．如图所示，对称轴ＭN的左侧有磁感应强度为B的匀强磁场,第一次将线框从磁场中以速度v匀速拉出，第二次让线框以ω=2v／b的角速度转过90°角.那么( )

A．通过导线横截面的电荷量q1∶ｑ2=1∶n

Ｂ．通过导线横截面的电荷量ｑ1∶q２＝１∶1

Ｃ.线框发热功率P1∶P2=2n∶1

D.线框发热功率P１∶P2=１∶2

3.如图所示,光滑金属导轨AC、AＤ固定在水平面内，并处在方向竖直向下、大小为B的匀强磁场中.有一质量为m的导体棒以初速度v0从某位置开始在导轨上水平向右运动，最终恰好静止在A点．在运动过程中，导体棒与导轨始终构成等边三角形回路，且通过A点的总电荷量为Q.已知导体棒与导轨间的接触电阻阻值恒为R，其余电阻不计.则( )

A.该过程中导体棒做匀减速运动

B.该过程中接触电阻产生的热量为错误!mv错误!

C．开始运动时,导体棒与导轨所构成回路的面积为S＝＼ｆ（QR,B)

D.当导体棒的速度为错误!ｖ０时，回路中感应电流大小为初始时的一半

４．如图所示,OO′为一金属转轴（只能转动不能移动),M为与OＯ′固定连接且垂直于ＯO′的金属杆，当OO′转动时，M的另一端在固定的金属环Ｎ上滑动，并保持良好的接触.整个装置处于一匀强磁场中，磁场方向平行于ＯO′轴，磁感应强度的大小为B0．图中Ｖ为一理想电压表，一端与OO′接触，另一端与环N连接.已知当OO′的角速度ω＝ω0时,电压表读数为U０；如果将磁场变为磁感应强度为nＢ0的匀强磁场,而要电压表的读数为ｍU0时，则OO′转动的角速度应变为()

A.ｎω０

B.mω０

Ｃ.错误!ω０Ｄ.错误!ω0

5.在变电站里,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,所用的器材叫电流互感器．如下所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是(）

6．如图所示,铁芯右边绕有一个线圈,线圈两端与滑动变阻器、电池组连

成回路．左边的铁芯上套有一个环面积为0．0２m2、电阻为0.1 Ω的金属

环.铁芯的横截面积为0.01 m2，且假设磁场全部集中在铁芯中,金属环与铁芯

截面垂直.调节滑动变阻器的滑动头，使铁芯中的磁感应强度每秒均匀增加

０．2T，则从上向下看( )

A.金属环中感应电流方向是逆时针方向，感应电动势大小为4.0×1０－３Ｖ

Ｂ.金属环中感应电流方向是顺时针方向,感应电动势大小为4.0×1０-３V

Ｃ．金属环中感应电流方向是逆时针方向,感应电动势大小为2．0×10-3 V

D.金属环中感应电流方向是顺时针方向，感应电动势大小为2．0×10－3Ｖ

7．如图所示,在水平面内的直角坐标系ｘＯy中有一光滑金属导轨AOC，其中曲线导轨ＯA满足方程y＝L siｎkx,长度为错误!的直导轨OC与x轴重合，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中.现有一长为L的金属棒从图示位置开始沿x轴正方向做匀速直线运动，已知金属棒单位长度的电阻为R0,除金属棒的电阻外其余电阻均不计，棒与两导轨始终接触良好,则在金属棒运动过程中,它与导轨组成的闭合回路（)

A．电流逐渐增大Ｂ.电流逐渐减小

Ｃ．消耗的电功率逐渐增大D．消耗的电功率逐渐减小

８.如图甲所示,为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子

器件实现了无级调节亮度．给该台灯接22０V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示,则此时交流电压表的示数为(）

A．22０V B．１１0 V

C.错误!Ｖ?D．错误!V

９．在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈aｂcd.线圈cｄ边沿竖直方向且与磁场的右边界重合.线圈平面与磁场方向垂直．从t＝０时刻起，线圈以恒定角速度ω＝＼ｆ(2π，Ｔ)绕cｄ边沿图所示方向转动,规定线圈中电流沿abcda方向为正方向,则从t＝0到t＝T时间内，线圈中的电流I随时间t变化关系图象为( )

10.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2=4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路.当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，电流表A1的读数是１2毫安,那么电流表A2的读数是(）

A.０B．3毫安

C.48毫安D．与Ｒ值大小有关

二.多项选择题(本题共4题每小题４分共１6分)

11．如图所示，某人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,方向竖直向下；自行车车把为直把、金属材质,两把手间距为L,只考虑自行车在地磁场中的电磁感应，下列结论正确的是（）

A.图示位置中辐条A点电势比B点电势低

B.图示位置中辐条A点电势比B点电势高

C．自行车左车把的电势比右车把的电势高B2Lv

D．自行车在十字路口左拐改为南北骑向，则自行车车把两端电动势要降低

１2.如图所示,在垂直纸面向里,磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个均匀导线制成的单匝直角三角形线框．现用外力使线框以恒定的速度ｖ沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框的ＡB边始终与磁场右边界平行.已知ＡB=ＢC=l,线框导线的总电阻为R．则线框离开磁场的过程中()

A.线框中的电动势随时间均匀增大

B.通过线框截面的电荷量为错误!

C．线框所受外力的最大值为错误!

Ｄ．线框中的热功率与时间成正比

13.如图所示的电路中,L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是三个完全相同的灯泡,E是内阻不计的电源.在t＝0

时刻,闭合开关Ｓ,电路稳定后在t１时刻断开开关S.规定电路

稳定时流过D１、D2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流

过D1和D2的电流，则下图中能定性描述电流Ｉ随时间t变化

关系的是（）

14．在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一与磁场方向垂直、长度为L的金属杆aＯ，已知ab＝bc＝cO＝Ｌ/3，a、ｃ与磁场中以O为圆心的同心圆(都为部分圆弧)

金属轨道始终接触良好.一电容为C的电容器接在轨道上，如图9-3－25所示,

当金属杆在与磁场垂直的平面内以O为轴，以角速度ω顺时针匀速转动时，

下列选项正确的是( )

A.Ｕac＝2UｂO

B．U ac=２U ab

C．电容器带电荷量Q＝＼f(4,９）BL2ωC

Ｄ．若在eO间连接一个电压表，则电压表示数为零

三、非选择题(本题共6题，满分54分）

15．(本题满分4分）当光照射到光敏电阻上时,光敏电阻的阻值______＿_(填“变大”、“不变”或“变小”）.半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随____＿__＿变化而改变的特性制成的.

1６.（本题满分8分)电流传感器可以像电流表一样测量电流,它与计算机相连,能在几秒内画出电流随时间变化的图像．如图甲所示电路,电源电动势为直流8V，电容器为几百微法的电解电容器,先使开关S与1相连,电源向电容器充电,然后把开关S掷向2，电容器通过电阻R放电，计算机屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线，如图乙所示.则：在图乙中画出了一个竖立的狭长矩形(在乙图的左端)，它的面积表示的物理意义是:___＿__＿__＿_____＿＿_.根据以上数据估算的电容是＿_＿__＿_＿__（结果保留三位有效数字).

甲：观察电容器放电的电路图乙：该电容器放电的I-ｔ图象

１7．(本题满分8分)如图所示,矩形线圈在0.０１s内由原始位置Ⅰ转落至位置Ⅱ．已知ａd=5×10-2m，ab=２０×1０－2m,匀强磁场的磁感应强度B=２T,R1=R3=１Ω,R2＝Ｒ4＝3Ω.求：

(１)平均感应电动势;

(２）转落时，通过各电阻的平均电流．(线圈的电阻忽略不计)

18．（本题满分８分)如图所示，在水平面上有两条光滑的长直平行金属导轨MN、ＰQ，导轨间距离为L，导轨的电阻忽略不计,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面．质量分别为ｍａ、ｍb的两根金属杆a、ｂ跨搁在导轨上,接入电路的电阻均为R.轻质弹簧的左端与ｂ杆连接，右端被固定.开始时a杆以初速度ｖ0向静止的b杆运动，当a杆向右的速度为v时，b杆向右的速度达到最大值vｍ，此过程中a杆产生的焦耳热为Ｑ，两杆始终垂直于导轨并与导轨良好接触．求当b杆达到最大速度v m时：

(1)b杆受到弹簧的弹力；

(2）弹簧具有的弹性势能.

19．(本题满分14分)如图所示,匀强磁场的磁感应强度B＝2Ｔ,匝数n＝6的矩形线圈ａb ｃｄ绕中心轴OO′匀速转动，角速度ω＝２0０rad／s.已知ab＝0.1m，bｃ＝0．2 m，线圈的总电阻Ｒ＝40Ω,试求：

(1)感应电动势的最大值,感应电流的最大值；

（２)设t＝０时线圈平面与磁感线垂直,写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式;

(3)画出感应电流的瞬时值i随ωt变化的图象;

(4）当ωt＝30°时，穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大？

（5）线圈从图示位置转过错误!的过程中，感应电动势的平均值是多大?

(6)线圈的发热功率多大?

2０.(本题满分12分）发电机的端电压为２20 V，输出功率为44 kW，输电导线的电阻为0．２Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶１0的升压变压器升压,经输电线路后,再用原、副线圈匝数比为10∶１的降压变压器降压供给用户.

（1)画出全过程的线路图;

(2)求用户得到的电压和功率；

(３)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的功率和电压.

参考答案

一.单项选择题

１. 【答案】 B

【解析】 焦耳发现了电流的热效应，通常称此为焦耳热,A 错误.库仑研究电荷间作用的规律,得出库仑定律,B 正确.奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第发现了磁场产生电流，打开电气时代的大门,C 错误.伽利略做斜面实验，研究自由落体运动,D 错误.

2． 【答案】 Ｂ

【解析】 首先,在第一、二次运动过程中，磁通量的减少量为ΔΦ1＝ΔΦ２＝B ·ab /2.当回路为n 匝,总电阻为nR 时.由q =错误!·Δt =错误!·Δｔ=错误!·Δt ＝ΔΦ/R ．可得q 1∶ｑ2＝１∶1.故知Ａ错B 对.两种情况下线框电阻不变,由电(热)功率公式可得

Ｐ１

P 2

＝(错误!)2????①

E １=nBav ?

??②

E ２=nB ·错误!·错误!? ?③

联立①②③式，即可求出以下结果P 1∶P 2＝2∶1,故知C 、D 均错. 3.【答案】 Ｃ

【解析】 由错误!＝m ａ可知该过程中l 、v 均在变化，故a 变化,A 错．由能量守恒可知Ｑ热＝＼f （１,2)mv 错误!,B 错.I =错误!，ΔΦ＝BS ,Q ＝I Δt ,联立得S ＝错误!，C 对.当v ＝错误!v 0时,l

4. 【答案】 D

【解析】 电压表为理想电压表，故电压表读数为金属杆M 转动切割磁感线时产生的感应电动势的大小．U 0=1

2Ｂ0ω0r 2,mU 0＝１2nB 0ω′r 2,ｒ为金属杆的长度，则ω′=＼f(m,n ）ω0.故D

正确．

【解析】 电流互感器应是测电流的,应串联在火线上,故B 、D 选项错误.同时,由I １ｎ１

＝I 2n 2知要使Ｉ2＜I 1，须n ２>n １,故Ａ选项正确，C 选项错误．

6. 【答案】 Ｃ

【解析】 铁芯内的磁通量情况是相同的,金属环的有效面积即铁芯的横截面积.根据电磁感应定律E ＝n 错误!=１×0.2×0.０1 Ｖ=2×1０－

3 Ｖ．又根据楞次定律，金属环中电流方向为逆时针方向，即C 正确．

7. 【答案】 C

【解析】 金属棒向右运动产生的电动势为E =B ｙv 0，回路中的电阻R =y Ｒ0,故回路中的电流I ＝＼f(E,R )=错误!,大小为一定值，故A 、Ｂ均错误;再由Ｐ=I ２

R =Ｉ2R 0L s ｉn k ｘ可知，在x <＼ｆ（π,２k ）的情况下，Ｐ随ｘ增大而增大,故C 正确,Ｄ错误. ８.【答案】 B

【解析】 本题考查电压的有效值的计算.设电压的有效值为Ｕ，根据有效值定义有错误!·错误!=错误!T ，解得U ＝110 V,则B 正确.

9.【答案】 B

【解析】 在0～错误!内,线圈在匀强磁场中匀速转动,故产生正弦式交流电,由楞次定律知，电流方向为负值;在错误!~错误!T ,线圈中无感应电流;在错误!Ｔ时，ab 边垂直切割磁感线，感应电流最大,且电流方向为正值,故只有B 项正确.

10.【答案】 Ａ

【解析】 当直导线A Ｂ在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，原线圈中产生恒定的电流，不能在铁芯中产生变化的磁场,副线圈中不会产生感应电流，A 正确． 二．多项选择题

11.【答案】 ＡC

【解析】 自行车车把切割磁感线,由右手定则知，自行车左车把的电势比右车把的电势高B 2Lv ;辐条旋转切割磁感线,由右手定则知,图示位置中辐条A 点电势比B 点电势低;自行车在十字路口左拐改为南北骑向，地磁场竖直分量始终垂直于自行车车把,则其两端电动势不变．正确答案为A 、C 两项.

12.【答案】 AB

【解析】 三角形线框向外匀速运动的过程中，由于有效切割磁感线的长度L ＝ｖt ,所以线框中感应电动势的大小E =BL ｖ=Bv 2t ，故选项A 正确;线框离开磁场的运动过程中,通过线圈的电荷量Q ＝It ＝错误!×Δt =错误!,选项B 正确；当线框恰好刚要完全离开磁场时，线框有效切割磁感线的长度最大，则Ｆ=BIl =B ２

l 2v R ，选项C 错误;线框的热功率为Ｐ＝Ｆv =ＢＩvt ×v ＝

Ｂ2v 4ｔ2

R

，选项Ｄ错误.

【解析】 在ｔ1时刻断开开关S 后，由于自感现象通过D 1的电流逐渐减小,方向不变，Ａ错误,B 正确；而通过D 2和Ｄ３的电流方向立即改变，C 正确，D 错误．

14．【答案】 ＡＣ

【解析】 金属杆转动切割磁感线，U aO ＝１２BL 2ω，ＵbO =＼ｆ(1,2)Ｂ（错误!L )２

ω=错误!

BL 2ω,U cO =错误!B (错误!L )2ω=错误!ＢL 2ω;则U ac =ＵaO －U c Ｏ=错误!BL ２

ω,得U ac =2U bO ，A 对;U ａb ＝U a Ｏ－U b Ｏ＝＼ｆ(５，1８）BL 2ω，B 项错误；电容器两端的电压为U ac ,故Q =ＣU ac =＼f(4,9)BL ２

ωC ，C 正确;当把电压表接在ｅO 间时，表与O ｃｅ组成回路，电压表有示数,测量cO 间的电压，故Ｄ错. 三.非选择题

15． 【答案】 变小 温度

【解析】 光敏电阻是感光元件，它的阻值随光照强度的增强而减小，它可把光学量变为电阻这一电学量,常用来制造光控开关，热敏电阻对温度反应敏感．

１6.【答案】 通过电流传感器的电荷量 350～400 μＦ

【解析】 由ｑ=It 可知，I －ｔ图像中的面积表示为通过电流传感器的电荷量．由数格法可知电容器放电前所带电荷量Q =３７×０.2×10-3×0.4 C=2．96×１0-3 Ｃ,则C =Q

U ＝3７０ μ

Ｆ.

17. 答案：（1)1V (2)0．2５A

解析：线圈由位置Ⅰ转落至位置Ⅱ的过程中,穿过线圈的磁通量Φ发生变化，即产生感应电动势,视这一线圈为一等效电源，线圈内部为内电路,线圈外部为外电路,然后根据闭合电路欧姆定律求解．

(1)设线圈在位置Ⅰ时，穿过它的磁通量为Φ1，线圈在位置Ⅱ时，穿过它的磁通量为Φ2，有

Φ1＝ＢS s ｉn ３0°＝1×10－

2Wb ，Φ2＝2×１0－

2Ｗｂ, 所以ΔΦ=Φ2-Φ1＝1×10-2Wb.

根据电磁感应定律可得E =错误!=错误!V=1V .

(2)将具有感应电动势的线圈等效为电源,其外电路的总电阻 R =＼ｆ(R １＋Ｒ2,２）=错误!Ω=2Ω． 根据闭合电路欧姆定律得总电流 I =错误!=错误!A=0．5A. 通过各电阻的电流Ｉ′=０.２５Ａ.

18.【解析】 (1)设某时刻a 、b 杆速度分别为v 和ｖm ，经过很短的时间Δt ，a 杆移动距离为v Δt ，b 杆移动距离为v m Δt ，回路面积改变量ΔＳ=L (v -v m )Δｔ.

由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势E ＝B ΔS

Δt [或直接写为Ｅ＝ＢL (v -v m )]

回路中的电流I =错误!

ｂ杆受到的安培力F b =ＢIL

当b 杆的速度达到最大值v ｍ时,b 杆的加速度为0，设此时b 杆受到的弹簧弹力为F T ，由牛顿第二定律得F T =F ｂ,

联立以上各式解得F T =错误!.

(2)以a 、b 杆和弹簧为研究对象，设弹簧弹性势能为E p ,由能量转化与守恒定律得 12

m a v 错误!＝错误!ｍa ｖ２

+错误!m b ｖ错误!+2Q ＋E p , 故E ｐ=错误!m ａv 错误!－错误!m ａｖ２

－错误!m b v 错误!－２Q . 【答案】 (1)错误!

19．【解析】 (1)因为线圈匀速转动,感应电动势的最大值就出现在题图所示位置 E m ＝nBSω=6×２×0.1×０.2×２０0 Ｖ=48 Ｖ 感应电流最大值

Ｉｍ＝Ｅm

Ｒ

=错误! A=１．2 A.

(2)感应电动势的瞬时值表达式：

ｅ=E ｍ· sin ωt =４8ｓin 200t V ．

（3)i -ωt 图象如图所示

(4）当线圈从图示位置转过30°角时，穿过线圈的磁通量Φ和感应电动势e 分别为: Φ＝BL 1L 2·sin ３０° =2×0.1×0.２×错误! Ｗｂ ＝０.02 Wb

ｅ＝48sin ３0° Ｖ＝２４ V

由欧姆定律可得此时电流瞬时值为: i ＝

ｅ

Ｒ

＝0.６ Ａ. (5)线圈从图示位置转过π

2的过程中，磁通量的变化为

ΔΦ＝B ·S

线圈转过π

2所用的时间Δt =错误!

此过程中交变电动势的平均值

错误!＝n 错误!＝n 错误!=错误!nBS ω＝错误!Ｅm ＝错误!×48 V ≈30.6 Ｖ．

（6)线圈的发热功率计算用电流有效值： P 热＝（错误!)2R =28．8 W. 【答案】 (1）４８ V 1．2 Ａ (2)ｅ=48ｓｉｎ 2００t V (3)见解析图 （4)０.02 Wb 0.6 A （5）30.6 Ｖ （６）28．8 Ｗ

20．【解析】 该题是输电线路的分析和计算问题,结合电路结构和输电过程中的电压关系和电流关系可解此题．

（１）线路图如图所示．

(2）升压变压器副线圈上的输出电压 U 2=错误!U 1＝2 200 V ，

升压变压器副线圈上的输出电流I 2＝＼ｆ(ｎ1,n 2）I 1, 升压变压器原线圈上的输入电流，由P =U 1I 1得

Ｉ１＝错误!＝错误! A ＝200 A,

所以I 2=错误!=错误! A ＝20 A ． 输电线路上的电压损失和功率损失分别为 U R =I 2R =４ Ｖ,P Ｒ＝I 错误!R ＝0.0８ kW. 降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为 I ３=Ｉ２＝20 A,U 3=Ｕ２－ＵR =2 １９6 Ｖ. 降压变压器副线圈上的输出电压和电流分别为

Ｕ4=n 4

n ３

U ３＝2１9.6 V ,Ｉ4＝错误!I 3=２0０ A.

用户得到的功率P 4＝U 4Ｉ4＝４３.92 kW. (３)若不采用高压输电,线路损失电压为

ＵR ′=I 1R =40 V ，

用户得到的电压U′=U1－U R′＝１80 V,

用户得到的功率为Ｐ′=U′I1＝３6 kＷ.

【答案】（1）见解析(2)219．6 V43．92 kW （3)１80Ｖ３6 kＷ