最新人教版高中物理选修3-2第六章《电磁感应》综合问题解析

合集下载

高二物理人教版选修32电磁感应中的动力学问题与能量动量问题

高二物理人教版选修32电磁感应中的动力学问题与能量动量问题重/难点重点：力、电综分解绩的解法。

难点：电磁感应等电学知识和力学知识的综合运用。

重/难点剖析重点剖析：电磁感应与力的结分解绩，研讨方法与力学相反，先要明白研讨对象，搞清物理进程，并停止受力剖析，这里要特别留意随同感应电流而出现的安培力，在匀强磁场中匀速运动的导体所受的安培力恒定，但变速运动的导体受的安培力，随速度的变化而变化，然后再求解：匀速运动可用平衡条件解，变速运动的瞬时速度可用牛顿第二定律解，变速运动的热量效果普通用能量观念剖析，应尽量用能的转化和守恒定律处置效果。

难点剖析：深入了解和熟练掌握详细概念和规律，是处置复杂效果的前提，如〝阻碍〞不是〝阻止〞，只是延缓或削弱了的变化的速度；又如发生电磁感应现象的缘由不是由于有磁场，而是由于有磁通量的变化等等。

在审题和求解时，应留意：〔1〕发生感应电动势的条件；〔2〕感应电动势特别要分清是平均感应电动势还是瞬时感应电动势；〔3〕掌握通、断电自感现象的剖析；〔4〕掌握能量转化和守恒定律。

打破战略一、电磁感应中的动力学效果这类效果掩盖面广，题型也多种多样；但处置这类效果的关键在于经过运动形状的剖析来寻觅进程中的临界形状，如速度、减速度取最大值或最小值的条件等，基本思绪是：例1. 如下图，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为L，导轨平面与水平面的夹角为θ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B，在导轨的AC端衔接一个阻值为R的电阻，一根质量为m、垂直于导轨放置的金属棒ab，从运动末尾沿导轨下滑，求此进程中ab棒的最大速度。

ab与导轨间的动摩擦因数为μ，导轨和金属棒的电阻都不计。

解析：ab沿导轨下滑进程中受四个力作用，即重力mg，支持力F N、摩擦力F f和安培力F安，如下图，ab由运动末尾下滑后，将是v E I F a〔↑为增大符号〕，所以↑→↑→↑→↑→↓安这是个变减速进程，当减速度减到a=0时，其速度即增到最大v=v m，此时必将处于平衡形状，以后将以v m匀速下滑,ab下滑时因切割磁感线，要发生感应电动势，依据电磁感应定律：E=BLv①闭合电路ACba中将发生感应电流，依据闭合电路欧姆定律：I=E/R②据右手定那么可判定感应电流方向为aACba ，再据左手定那么判别它受的安培力F 安方向如图示，其大小为：F 安=BIL ③取平行和垂直导轨的两个方向对ab 所受的力停止正交分解，应有：F N =mg cos θ , F f =μmg cos θ 由①②③可得22B L v F R=安以ab 为研讨对象，依据牛顿第二定律应有：ab 做减速度减小的变减速运动，当a =0时速度达最大因此，ab 到达v m 时应有：由④式可解得()22sin cos m mg R v B L θμθ-=留意：〔1〕电磁感应中的静态剖析，是处置电磁感应效果的关键，要学会从静态剖析的进程中来选择是从动力学方面，还是从能量、动量方面来处置效果。

人教版高中物理选修3-2综合测试试题(含解析)

人教版高中物理选修3-2综合测试题一、单选题（本大题共15小题，共45分，每题3分）1.法拉第发现电磁感应现象，不仅推动了电磁理论的发展，而且推动了电磁技术的发展，引领人类进入了电气时代，下列哪一个器件工作时利用了电磁感应现象（）A. 电磁炉B. 回旋加速器C. 示波管D. 指南针2.如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数比为3∶1，图中四只灯泡完全相同，在L1、L2、L3正常发光的条件下，若断开L4，则（）A. 、、变亮B. 、、变暗C. 变亮,、变暗D. 变暗,、变亮3.如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀强磁场．若第一次用0.3s时间拉出，外力所做的功为W1，通过导线截面的电量为q1；第二次用0.9s 时间拉出，外力所做的功为W2，通过导线截面的电量为q2，则（）A. ,B. ,C. ,D. ,4.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匀强磁场区域，MN和M′N′是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc边平行，磁场方向与线框平面垂直。

现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落，图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的速度－时间图象，图象中坐标轴上所标出的字母均为已知量。

可知（）A. 金属框初始位置的bc边到边界MN的高度为B. 金属框的边长为C. 磁场的磁感应强度为D. 在进入磁场过程中金属框产生的热为5.如图所示，三个完全相同的灯泡a、b和c分别与电阻R、电感L和电容器C串联，当电路两端接入220V、50Hz的交变电压，三个灯泡恰好亮度相同，若保持交变电压大小不变，将频率增大到100Hz，则将发生的现象为A. 三灯亮度不变B. 三灯均变亮C. a不变, b变亮, c变暗D. a不变, b变暗, c变亮6.下面属于电磁感应现象的是（）A. 通电导体周围产生磁场B. 磁场对感应电流发生作用,阻碍导体运动C. 由于导体自身电流发生变化,而导体中产生自感电动势D. 电荷在磁场中定向移动形成电流7.如图所示，一个“∠”型导轨垂直于磁场固定在磁感应强度为B的匀强磁场中，a是与导轨材料相同、粗细相同的导体棒，导体棒与导轨接触良好．在外力作用下，导体棒以恒定速度v向右运动，以导体棒在图所示位置的时刻作为计时起点，下列物理量随时间变化的图像可能正确的是（）A. B.C. D.8.下列说法不正确的是( )A. 如图甲所示,是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图,要想粒子获得的最大动能增大,可增加D形盒的半径B. 如图乙所示,磁流体发电机的结构示意图。

人教版高中物理选修3-2第六章传感器综合复习.docx

高中物理学习材料桑水制作第六章传感器综合复习教学目标：1．知识目标进一步体会非电学量转换成电学量的技术意义。

进一步了解常见传感器的工作原理，知道传感器是由敏感元件、电子线路与控制线路等组成的。

2．能力目标了解传感器的工作原理，并能简单应用传感器知识解决一些实际问题3．物理方法教育目标通过传感器在生活、生产与技术中的应用实例分析，拓展学生的思维，培养创新意识，激发学习兴趣。

复习重点：传感器的工作原理及应用实例分析教学方法：传感器的工作原理及应用实例分析教具投影片，学案教学过程（一）本章知识结构梳理（投影复习提纲，可以印发提纲，要求学生课下预习完成）1．什么是传感器？它是怎样的一类元件？2．热敏电阻和金属热电阻是一回事吗？它们的阻值随温度分别怎样变化？3．霍尔电压U H=__________，式中各量分别表示什么？4．光敏电阻有何特性？5．传感器应用的一般模式是怎样的？请画图表示。

6．常用的一种力传感器是由_________和__________组成的，________是一种敏感元件，现在多用半导体材料组成，受压时其上表面拉伸，电阻变_____，下表面压缩，电阻变_____。

外力越大，这两个表面的电压差值就越_____。

7．指出以下传感器应用的实例中，所应用的传感器，或主要元件。

（1）电子秤：_________的应用，敏感元件是_________（2）话筒：_________的应用，分_______和_________两种。

（3）电熨斗：_________的应用，敏感元件是_________，作用：控制________的通断。

（4）电饭锅：_________的应用，敏感元件是_________，作用：控制________的通断。

（5）测温仪：_________的应用，测温元件是________或_________、________、_________。

（6）鼠标器：_________的应用，主要元件是________或_________（7）火灾报警器：_________的应用，利用烟雾对____________来工作的。

人教版高中物理选修3-2 第六章传感器测试含答案

绝密★启用前人教版高中物理选修3-2 第六章传感器测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分第Ⅰ卷一、单选题(共15小题,每小题4.0分,共60分)1.自动门、生命探测器、家电遥控系统、防盗防火报警器都使用了()A．温度传感器B．红外线传感器C．生物传感器D．压力传感器2.下列情况中，应用了温度传感器的是()A．商场里的自动玻璃门B．夜间自动打开的路灯C．夜间有声音时就亮的楼梯灯D．自动恒温冰箱3.诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是()A．热敏电阻可应用于温度测控装置中B．光敏电阻是一种光电传感器C．电阻丝可应用于电热设备中D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用4.街旁的路灯和江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，今利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用了半导体的()A．压敏性B．光敏性C．热敏性D．三种特性都利用5.电炖锅是用电阻通电后发热来加工食品的，内有两个“聪明”开关，一个是利用“热敏”材料制成的“热控开关”，当食品加热达到设定温度时，“热控开关”断开使电阻的发热功率减小；另一个是“定时开关”，当加热到一定时间时，“定时开关”断开，使电阻停止发热，这种“聪明电路”是()A．B．C．D．6.关于传感器，下列说法正确的是()A．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量B．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器C．干簧管是能够感知电场的传感器D．半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而增大7.如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．发生火灾时，下列说法正确的是()A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D．以上说法均不正确8.下列说法中正确的是()A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B．测温仪中测温元件可以是热敏电阻C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态9.如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图．门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)．经实际试验，灯的亮灭能反映门的开、关状态．门打开时两灯的发光情况以及R2两端电压UR2与门关闭时相比()A．红灯亮，UR2变大B．绿灯亮，UR2变大C．绿灯亮，UR2变小D．红灯亮，UR2变小10.在防治“非典”期间，在机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播．关于红外线热像仪，下列说法正确的是()A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线光子能量小，可以节约能量B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用D．一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同11.如图所示的电路中，两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED相距不远，下列说法中正确的是()A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变12.关于光敏电阻和热敏电阻，下列说法中正确的是()A．光敏电阻是用半导体材料制成的，其阻值随光照增强而减小，随光照的减弱而增大B．光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器C．热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度感知很灵敏D．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传感器13.下列生活中利用传感器把光信号变成电信号的是()A．用遥控器控制电视机的开关B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器14.下列物理量中可以用气敏传感器来测量的是()A．位移量B．湿度C．烟雾浓度D．温度15.用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是 ()A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器第II卷二、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)16.如图1所示为某同学用传感器研究小灯泡的U－I关系图线．实验中可用的器材有：电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围0～50 Ω)、滑动变阻器R2(阻值变化范围0～1 000 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干．(1)实验中要求得到U－I关系的完整曲线，在方框图2中画出实验电路图，并标出所用滑动变阻器的符号．(2)由U－I关系图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而________(填“增大”、“减小”或“不变”)．(3)如果将该小灯泡分别接入甲、乙两个不同电路，如图3所示，其中甲电路的电源为一节干电池，乙电路的电源为三节干电池，每节干电池的电动势为1.5 V，内阻为1.5 Ω，定值电阻R＝18 Ω，则接入________(填“甲”或“乙”)电路时，小灯泡较亮些．(4)在乙电路中，小灯泡消耗的电功率为________ W.三、计算题(共2小题,每小题10.0分,共20分)17.如图甲所示为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线，图乙为用此热敏电阻R T和继电器设计的温控电路，设继电器的线圈电阻为Rx＝50 Ω，当继电器线圈中的电流Ic大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．左侧电源电动势为6 V，内阻可不计，温度满足什么条件时，电路右侧的小灯泡会发光？18.如图所示为检测某传感器的电路图，传感器上标有“3 V,0.9 W”的字样(传感器可看作一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω，1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V.(1)根据传感器上的标注，计算该传感器的电阻和额定电流；(2)若电路各元件均完好，检测时，为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压的最大值是多少？(3)根据技术资料可知，如果传感器的电阻变化超过1 Ω，则该传感器就失去了作用．实际检测时，将一个电压恒定的电压加在图中a、b之间(该电源电压小于上述所求电压的最大值)，闭合开关S，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压．检测记录如下：若不计检测电路对传感器电阻的影响，通过计算分析，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b所加的电压是多少？四、填空题(共1小题,每小题10.0分,共10分)19.目前有些居民区内楼道灯的控制，使用的是一种延时开关．该延时开关的简化原理图如图所示．图中D是红色光发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光)，R为限流电阻，K为按钮式开关，虚线框内S表示延时开关电路，当按下K接通电路瞬间，延时开关触发，相当于S闭合．这时释放K后，延时开关S约在1 min后断开，电灯熄灭．根据上述信息和原理图，我们可推断：按钮开关K按下前，发光二极管是________(填“发光的”或“熄灭的”)，按钮开关K按下再释放后，电灯L发光持续时间约________ min.这一过程中发光二极管是________．限流电阻R的阻值和灯丝电阻R L相比，应满足R________R L的条件．答案1.【答案】B【解析】自动门发出红处线，人挡住红处线时，门会自动打开；家电遥控系统会发出红外线信号，家电接收红外线会按一定程序工作；人体能自动发出红外线，可以通过红外线传感器接收；防盗防火报警器，当温度升高时发出的红外线增强，因此这四种都用了红外线传感器，B正确，A、C、D错误．2.【答案】D3.【答案】D4.【答案】B【解析】街旁的路灯和江海里的航标，都是利用了半导体的光敏性，夜晚电阻大，白天电阻小，从而控制了电路的通断．5.【答案】C【解析】电路C中，当食品加热达到设定温度时，“热控开关”断开，电路的电阻变大，根据P＝，电阻的发热功率减小；当加热到一定时间时，“定时开关”断开，切断这个电路，使电阻停止发热，所以C是这种“聪明电路”．6.【答案】A7.【答案】C【解析】由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对．8.【答案】B【解析】电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A错误；机械式鼠标中的传感器接收连续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C错误；火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D错误．9.【答案】D【解析】门打开R3减小，导致R总减小，I总增加，Ur和UR1变大，UR2＝E－(UR1＋Ur)减小，IR3＝I总－增加，电磁继电器磁性增强把衔铁拉下，红灯亮，绿灯灭，A、B、C均错误，D正确．10.【答案】D【解析】红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故D正确．11.【答案】A【解析】当滑动触头P向左移动时，变阻器接入电路的电阻减小，电源两端的电压恒定，由欧姆定律分析得知，流过发光二极管的电流增大，发光二极管发光强度增强，光敏电阻R的阻值减小，则L分担的电压增大，L消耗的功率增大．故A正确．由以上分析可知，当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率减小．故B、C、D错误．12.【答案】A【解析】光敏电阻是把光照强度转换为电阻的元件，热敏电阻是把温度转换为电阻的元件，故B、D错误；热敏电阻与金属热电阻是两个不同的概念，热敏电阻和光敏电阻都是用半导体材料制成的，半导体具有光敏性和热敏性，故C错误．13.【答案】A【解析】用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程，A 正确；走廊照明灯的声控开关，实际是将声波转化成电信号的过程，故B不正确；自动洗衣机中的压力传感装置，是将压力转化成电信号的过程，故C不正确；电饭煲中控制加热和保温的温控器，是将温度转化成电信号的过程，故D不正确．14.【答案】C【解析】气敏传感器是一种检测特定气体的传感器，它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警等．故选C.15.【答案】A16.【答案】(1)(2)增大(3)甲(4)0.15【解析】(1)由于要画出U－I关系的完整曲线，变阻器应采用分压式接法；由于小灯泡的阻值较小，电流表应用外接法，电路图如图所示：(2)由U－I关系图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大．(3)分别在小灯泡灯丝电阻的U－I关系曲线图上画出电源的伏安特性曲线(电源乙的等效内阻为r乙＝4.5＋18 Ω＝22.5 Ω)，如图所示，与小灯泡灯丝电阻的U－I关系曲线交点即为工作点．显然接入甲电路时，灯泡中电流较大，小灯泡较亮些．(4)在电路乙中，小灯泡消耗的电功率为P＝UI＝1×0.15 W＝0.15 W.17.【答案】温度不小于50 ℃【解析】热敏电阻与继电器串联，若使电流不小于Ic＝20 mA，则总电阻不大于R总＝＝300 Ω.由于R总＝R T＋Rx，则R T不大于250 Ω.由甲图可看出，当R T＝250 Ω时，温度t＝50 ℃，即温度不小于50 ℃时，电路右侧的小灯泡会发光．18.【答案】(1)10 Ω0.3 A(2)6 V(3)可使用 3 V【解析】(1)传感器的电阻R传＝＝Ω＝10 Ω传感器的额定电流I传＝＝A＝0.3 A(2)要求电路各部分安全，则要求电路的最大电流I＝I传＝0.3 A此时电源电压最大值U m＝U传＋U0，U传为传感器的额定电压，U0为R0调至最大值R0m＝10 Ω时，R0两端的电压，即U0＝I传R0m＝0.3×10 V＝3 V，所以电源电压最大值U m＝U传＋U0＝3 V＋3 V＝6 V.(3)设实际检测时加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为R传′，根据第一次实验记录数据有：U＝0.16×R传′＋1.48根据第二次记录数据有U＝0.22×R传′＋0.91解得，R传′＝9.5 Ω，U＝3 V传感器的电阻变化为ΔR＝R传－R传′＝0.5 Ω ＜1 Ω所以此传感器仍可使用．19.【答案】发光的1熄灭的≫【解析】开关K按下前，S为断开，有电流经过发光二极管，故发光二极管是发光的．当按下开关K后，延时开关S闭合，二极管和R被短路，二极管不发光，由于延时开关S约1 min后断开，故电灯L能持续发光1 min，由于R为限流电阻，且二极管只要有很小的电流通过就能发光，故应满足R≫R L.。

人教版高中物理选修3-2第6章《传感器》测试题(含答案)

第6章《传感器》测试题一、单选题（每小题只有一个正确答案）1．下列关于传感器的说法正确的是（）A．话筒是一种常用的传感器，其作用是将电信号转换为声音信号B．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声音传感器C．光敏电阻能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化D．电子秤中所使用的测力装置是温度传感器2．火灾报警器使用的是( )A．光传感器 B．温度传感器 C．湿度传感器 D．气体传感器3．如图1是一种应用传感器监测轨道车运行的实验装置．在轨道某处设置监测点，当车头到达传感器瞬间和车尾离开传感器瞬间，信号发生器各发出一个脉冲信号，由记录仪记录．完成下题．假如轨道车长度为22cm，记录仪记录的信号如图2所示，则轨道车经过该监测点的速度为（）A．0.20cm/s B．2.0cm/s C．22cm/s D．220cm/s4．对于常见的可燃气体浓度的检测，现在一般用催化燃烧检测器．它的原理如下：传感器的核心为一惠斯通电桥，其中一桥臂上有催化剂，当与可燃气体接触时，可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧，该桥臂的电阻发生明显变化，其余桥臂的电阻不变化，从而引起整个电路的输出发生变化，而该变化与可燃气体的浓度成比例，从而实现对可燃气体的检测．由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为( )A．铜 B．合金 C．半导体 D．绝缘体5．在地震救援中，救援队员用多种生命探测仪搜寻废墟下幸存者的具有生命迹象的信息．有一种生命探测仪与自动门、电视机遥控器应用的是同一种类型的传感器，这种生命探测仪应用的传感器是（）A．温度传感器 B．声音传感器 C．红外线传感器 D．压力传感器6．如图所示，R T为负温度系数的热敏电阻，R为定值电阻，若往R T上擦些酒精，在环境温度不变的情况下，关于电压表示数的变化情况，下列说法中正确的是( )A．变大 B．变小 C．先变大后变小再不变 D．先变小后变大再不变7．下列说法中不正确的是（）A．摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置B．电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置C．电视机接收的画面是连续的D．摄像机在1s内要送出25张画面8．图甲是在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1="20" kΩ,R2 ="10" kΩ,R3="40" kΩ,R t为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示．当a、b端电压U ab ≤ 0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a、b端电压U ab>0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（）A．10℃ B．20℃ C．35℃ D．45℃9．半导体指纹传感器是在一块半导体基板上阵列了10万个金属颗粒，传感器阵列的每一点是一个金属电极，充当电容器的一极，其外面是绝缘的表面，手指贴在其上与其构成了电容器的另一极。

人教版高中物理选修3-2 综合测试含答案和详细解析

绝密★启用前人教版高中物理选修3-2 综合测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分第Ⅰ卷一、单选题(共15小题,每小题4.0分,共60分)1.如图所示，MN是一根固定的通电直导线，电流方向由N到M，今将一金属框abcd放在导线上，让线框的位置偏向导线的左边，两者彼此绝缘，当导线中的电流突然增大时，线框整体受力情况为()A．受力沿x轴正向B．受力沿x轴负向C．受力沿y轴正向D．受力沿y轴负向2.如图中画出的是穿过一个闭合线圈的磁通量随时间的变化规律，以下哪些认识是正确的()A．第0.6 s末线圈中的感应电动势是4 VB．第0.9 s末线圈中的瞬时电动势比0.2 s末的小C．第1 s末线圈的瞬时电动势为零D．第0.2 s末和0.4 s末的瞬时电动势的方向相同3.如图所示，两个闭合正方形线框A、B的中心重合，放在同一水平面内．当小线框A中通有不断增大的顺时针方向的电流时，对于线框B，下列说法中正确的是()A．有顺时针方向的电流且有收缩的趋势B．有顺时针方向的电流且有扩张的趋势C．有逆时针方向的电流且有收缩的趋势D．有逆时针方向的电流且有扩张的趋势4.如图所示，磁场垂直于纸面向外，磁场的磁感应强度随x按B＝B0＋kx(x＞0，B0、k为常量)的规律均匀增大．位于纸面内的正方形导线框abcd处于磁场中，在外力作用下始终保持dc边与x轴平行向右匀速运动．若规定电流沿a→b→c→d→a的方向为正方向，则从t＝0到t＝t1的时间间隔内，图中关于该导线框中产生的电流i随时间t变化的图象正确的是()A．B．C．D．5.1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”.1982年，美国物理学家卡布莱拉设计了一个寻找磁单极子的实验．他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导线圈，那么，从上向下看，超导线圈将出现()A．先有逆时针方向的感应电流，然后有顺时针方向的感应电流B．先有顺时针方向的感应电流，然后有逆时针方向的感应电流C．始终有顺时针方向持续流动的感应电流D．始终有逆时针方向持续流动的感应电流6.如图甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1～t2时间内()A．电流表A1的示数比A2的小B．电流表A2的示数比A3的小C．电流表A1和A2的示数相同D．电流表的示数都不为零7.如图为理想变压器原线圈所接电源电压波形，原、副线圈匝数比为n1∶n2＝10∶1，串联在原线圈电路中的电流表示数为1 A，下列说法正确的是()A．变压器输出端所接电压表的示数为20VB．变压器输出功率为100 WC．变压器输出的交流电的频率为100 HzD．若n1＝100匝，则副线圈处穿过每匝线圈的磁通量变化率的最大值为2Wb/s8.如图所示的电路中，正弦交流电源电压的有效值为220 V，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是()A．等于220 VB．大于220 VC．小于220 VD．等于零9.一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T.从中性面开始计时，当t＝T 时，线圈中感应电动势的瞬时值为2 V，则此交变电流的有效值为()A． 2VB． 2 VC．VD．V10.闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中产生的交变电流的瞬时值表达式为i＝I m sinωt.保持其他条件不变，使线圈的匝数及转速都增加1倍，则电流的变化规律为()A．i＝2I m sin2ωtB．i＝4I m sin2ωtC．i＝2I m sinωtD．i＝4I m sinωt11.对于常见的可燃气体浓度的检测，现在一般用催化燃烧检测器．它的原理如下：传感器的核心为一惠斯通电桥，其中一桥臂上有催化剂，当与可燃气体接触时，可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧，该桥臂的电阻发生明显变化，其余桥臂的电阻不变化，从而引起整个电路的输出发生变化，而该变化与可燃气体的浓度成比例，从而实现对可燃气体的检测．由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为()A．铜B．合金C．半导体D．绝缘体12.关于传感器，下列说法不正确的是()A．传感器是将非电学量转换成电学量的装置B．压力传感器是将力学量转换成电学量的装置C．话筒中的传感器将电信号转换成声音信号D．传感器广泛应用于信息采集系统13.如图甲所示是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，板极上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化，若Q随时间t 的变化关系为Q＝(a、b为大于零的常数)，其图象如图乙所示，那么图丙、图丁中反映极板间场强大小E和待测物体速度v随t变化的图线可能是()A．①和③B．①和④C．②和③D．②和④14.下列器件可作为传感器的有()A．热电阻B．干电池C．电键D．二极管15.许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是()①温度传感器②光传感器③声音传感器④热传感器A．①②B．②③C．③④D．②④第Ⅱ卷二、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)16.如图是做探究电磁感应的产生条件实验的器材．(1)在图中用实线代替导线把它们连成实验电路．(2)由哪些操作可以使灵敏电流计的指针发生偏转()A．闭合开关B．断开开关C．保持开关一直闭合D．将线圈A从B中拔出(3)假设在开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，灵敏电流计的指针向______(填“左”或“右”)偏转．三、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)17.如图所示，在竖直平面上有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面交替排列的匀强磁场B1和B2，B1＝B2＝1.0 T，B1和B2的方向相反，两磁场始终竖直向上做匀速运动．垂直轨道有一金属框abcd，并且与之绝缘．已知金属框的总质量为4.75×103kg，运动时所受阻力f＝500 N，金属框垂直轨道的边长Lcd＝2.0 m，两磁场的宽度均与金属框的边长Lad相同，金属框整个回路的电阻R＝9.0×10－4Ω，g取10 m/s2.假如金属框以v1＝10 m/s的速度匀速上升，求：(1)金属框中感应电流的大小及图示时刻感应电流的方向；(2)磁场向上运动速度v0的大小．18.图甲所示为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u－t图象如图乙所示，若只在ce间接一只Rce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.(1)请写出原线圈输入电压瞬时值Uab的表达式；(2)求只在ce间接400 Ω的电阻时，原线圈中的电流I1；(3)求ce和de间线圈的匝数比.19.用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后．汽车静止时，传感器a、b的示数均为10 N(取g＝10 m/s2)．(1)若传感器a的示数为14 N，b的示数为6.0 N，求此时汽车的加速度大小和方向．(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零？答案解析1.【答案】A【解析】根据安培定则可得，MN右侧磁场方向为垂直纸面向里，左侧磁场方向垂直纸面向外，并且左侧磁通量大于右侧穿过金属框的磁通量，所以穿过线框整体磁通量垂直纸面向外增大，根据楞次定律，线圈要向右移动，才能阻碍原磁场磁通量的增大，故A正确．2.【答案】A【解析】由法拉第电磁感应定律知：感应电动势E＝可知：0．3～0.8 s：E＝＝＝－4 V，负号表示方向与正方向相反，A正确；图象的斜率表示电动势的大小，由图象知第0.9 s末线圈中的瞬时电动势比0.2 s末的大，B错误；第1 s末线圈的磁感强度为零，但磁通量的变化率不为零，电动势不为零，C错误；第0.2 s末和0.4 s末的图象斜率一正一负，瞬时电动势的方向相反，D错误．3.【答案】D【解析】根据右手螺旋定则可得，A中电流的磁场向里且逐渐增大，根据楞次定律可得，磁场增大，感应电流的磁场的方向向外，感应电流的方向为逆时针方向，线框A外的磁场的方向与线框A内的磁场的方向相反，当线框A内的磁场增强时，线框B具有面积扩展的趋势，故D正确．4.【答案】A【解析】线框abcd向右匀速运动，穿过线框的磁通量均匀增加，由法拉第电磁感应定律知线框中产生恒定电流，由楞次定律知产生顺时针方向的电流，选项A正确．5.【答案】D【解析】在磁单极子运动的过程中，当磁单极子位于超导线圈上方时，原磁场的方向向下，磁通量增加，则感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知，产生逆时针(俯视)方向的感应电流；当磁单极子位于超导线圈下方时，原磁场的方向向上，磁通量减小，则感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知，产生逆时针(俯视)方向的感应电流．故D正确．6.【答案】C【解析】理想变压器原线圈中的磁感应强度随时间均匀增加，穿过副线圈的磁通量也将随时间均匀增加，副线圈中产生恒定的感应电动势，副线圈中的电流为恒定电流，电感线圈对恒定电流无阻碍作用，因而电流表A1和A2的示数相同，C项正确，A项错误；恒定电流不能通过电容器，因而电流表A3的示数为零，B、D项错误．7.【答案】D【解析】由u－t图象可知，变压器原线圈所加交变电压的有效值U1＝200 V，将此值代入＝和＝，解得变压器输出端电压和电流分别为U2＝U1＝×200 V＝20 V，I2＝I1＝×1 A ＝10 A，故变压器输出端所接电压表的示数为20 V，输出功率为P2＝U2I2＝20×10 W＝200 W，选项A、B错误；由u－t图象知交变电流的周期T＝0.02 s，故其频率f＝＝Hz＝50 Hz，选项C错误；由法拉第电磁感应定律可得U2＝n2，则副线圈处穿过每匝线圈的磁通量变化率的最大值为＝＝×Wb/s＝2Wb/s，选项D正确．8.【答案】C【解析】虽然交变电流能通过电容器，但也受到阻碍作用，电容器与电阻串联，根据分压原理可知电阻两端的电压小于电源电压，电压表测的是电阻两端的电压，C正确．9.【答案】A【解析】先用代入法求出感应电动势的最大值：由e＝E m sinωt得2 V＝E m sin(×)，由此得E m ＝4 V，因此有效值为2V．选项A正确．10.【答案】A【解析】根据E m＝NBSω，ω＝2πn可得当线圈的匝数及转速都增加1倍时，该交流电的最大值变为4E m，线圈的电阻变为原来的2倍，角速度变为原来的2倍，所以电流的最大值变为I m′＝＝2I m，故电流变化表达式为i＝2I m sin 2ωt，故选A.11.【答案】C【解析】可燃气体燃烧后桥臂电阻发生变化的原因，是由于温度升高造成的，所以此电阻应属于热敏电阻，而能够随温度变化其电阻有较明显变化的材料只可能是选项中的半导体材料，故选C.12.【答案】C【解析】传感器是能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置，即将非电学量转换成电学量的元件，故A正确．压力传感器就是将力学量转换成电学量的装置，B正确．话筒中的传感器是声传感器，它将声音信号转换成电信号，而不是将电信号转换成声音信号，C错误．传感器广泛应用在自动测量和自动控制系统中，担负着信息采集和转化的任务，故D正确．13.【答案】C【解析】设两板间的距离为d.由C＝和C＝变形得d＝，又E＝，则得E＝，即E的变化和Q的变化一致，图丙中②正确．设下板经过时间t后d′＝，则其位移x＝d－d′＝(d－)－，由于U不变，则位移表达式满足匀速运动的位移表达式，图丁中③正确．故选C.14.【答案】A【解析】传感器是将非电学量转变成电学量的元件，如力传感器是将力学量转变成电学量；热敏电阻可以把温度转化为电学量，A正确；干电池是电源，能给两极提供电势差的设备，选项B错误；电键是个电子元件，不能作为传感器，C错误；二极管两极达到一定电压时就会正向导通，所以不是传感器．D错误．15.【答案】B【解析】楼道灯控制电路中安装有光声控延时开关，它装有光敏感元件，用于感知外界光线的强弱，还安装有声敏感元件用于感知外界声响．当白天外界光线较强时，光声控延时开关总处于断开状态，灯不亮；当夜晚光线较弱且有声响时光声控延时开关处于导通状态，灯亮，延时一段时间后，开关断开，灯熄灭．16.【答案】(1)见解析(2)ABD(3)右【解析】(1)将灵敏电流计与大线圈B组成闭合回路，电源、开关、小线圈A组成闭合回路，电路图如图所示．(2)将开关闭合或断开，导致穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流，灵敏电流计指针偏转，故A、B正确；保持开关一直闭合，则穿过线圈B的磁通量不变，没有感应电流产生，灵敏电流计指针偏转，故C错误；将螺线管A插入(或拔出)螺线管B时穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中产生感应电流，灵敏电流计指针偏转，故D正确．(3)在开关闭合的瞬间，穿过线圈B的磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，穿过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计的指针向右偏转．17.【答案】(1)1.2×104A方向为逆时针(2)12.7 m/s【解析】(1)因金属框匀速运动，所以金属框受到的安培力等于重力与阻力之和，设金属框向上做匀速运动时，金属框中感应电流大小为I，则：F安＝mg＋f，F安＝2B1ILcd，联立可以得到金属框中感应电流I＝1.2×104A，方向为逆时针方向．(2)金属框中感应电动势E＝2B1Lcd(v0－v1)，则金属框中感应电流大小I＝联立可以得到：v0＝12.7 m/s.18.【答案】(1)Uab＝400sin 200πt V(2)0.28 A(3)【解析】(1)由题图可知，交变电流周期为T＝0.01 s，ω＝＝200π rad/s，电压最大值U m＝400 V，原线圈输入电压瞬时值Uab的表达式为Uab＝400sin 200πt V.(2)电压有效值U1＝200V，理想变压器P1＝P2，原线圈中电流I1＝，解得I1＝A≈0.28 A.(3)设ab间匝数为n1，＝，同理，＝，由题意可知，＝，解得＝，代入数据解得＝.19.【答案】(1)4.0 m/s2方向向右(2)汽车以方向向左、大小为10 m/s2的加速度运动【解析】(1)如图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力F1＝14 N，右侧弹簧对滑块向左的推力F2＝6.0 N，滑块所受合力产生加速度a1，根据牛顿第二定律有F1－F2＝ma1，得：a1＝＝m/s2＝4 m/s2.a1与F1同方向，即向前(向右)．(2)a传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力F1′＝0，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右侧弹簧的弹力变为F2′＝20 N.滑块所受合力产生加速度a2，由牛顿第二定律得F合＝F2′＝ma2，得a2＝＝10 m/s2，方向向左．。

最新人教版高中物理选修3-2综合测试题及答案2套

最新人教版高中物理选修3-2综合测试题及答案2套模块综合测评(一)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分，在每小题给出的四选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系，根据这一发现，发明了许多电器设备．下列用电器中，哪个没有利用电磁感应原理()A．电磁炉B．白炽灯泡C．磁带录音机D．日光灯镇流器【解析】电磁炉是利用交变电流产生磁场，交变磁场在锅体内产生涡流，从而对食物加热；磁带录音机录音时，声音引起振动，产生感应电流，放音时，磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流；日光灯是由于自感产生自感电动势．只有B选项中白炽灯泡没有利用电磁感应原理．【答案】 B2．在北半球，朝南的钢窗原来关着，今将它突然朝外推开，转过一个小于90°的角度，考虑到地球磁场的影响，则钢窗活动的一条边(西边)中() A．有自下而上的微弱电流B．有自上而下的微弱电流C．有微弱电流，方向是先自上而下，后自下而上D．有微弱电流，方向是先自下而上，后自上而下【解析】钢窗打开时，向北穿过钢窗的磁通量减小，根据楞次定律，钢窗的活动边产生自下而上的微弱电流，故A正确．【答案】 A3．如图1所示，用两根材料、粗细、长度完全相同的导线，绕成匝数分别为n1＝50和n2＝100的圆形闭合线圈A和B，两线圈平面与匀强磁场垂直．当磁感应强度随时间均匀变化时，两线圈中的感应电流之比I A∶I B为()图1A．2∶1 B．1∶2C．4∶1 D．1∶4【解析】由法拉第电磁感应定律得：E＝n ΔΦΔt＝nΔBΔtπR2，可知，感应电动势与半径的平方成正比．而根据电阻定律：线圈的电阻为r＝ρLS ＝ρn·2πRS，线圈中感应电流I＝Er，由上综合得到，感应电流与线圈半径成正比，即I A∶I B＝R A∶R B；因相同导线绕成匝数分别为n1和n2的圆形线圈，因此半径与匝数成反比，故I A∶I B＝n2∶n1＝2∶1，故A正确，B、C、D错误．【答案】 A4．如图2所示，在匀强磁场中有一个矩形单匝线圈abcd，ab边与磁场垂直，MN边始终与金属滑环K相连，PQ边始终与金属滑环L相连．金属滑环L、电流表A、定值电阻R、金属滑环K通过导线串联．使矩形线圈以恒定角速度绕过bc、ad中点的轴旋转．下列说法中不正确的是()图2A．线圈转动的角速度越大，电流表A的示数越大B．线圈平面与磁场平行时，流经定值电阻R的电流最大C．线圈平面与磁场垂直时，流经定值电阻R的电流最小D．电流表A的示数随时间按余弦规律变化【解析】令矩形单匝线圈abcd的电阻为r，根据法拉第电磁感应定律和交变电流的有效值定义得，交变电流的最大值为I m ＝BSωR ＋r ，电流表显示的是有效值I ＝I m 2＝BSω2(R ＋r )，所以，线圈转动的角速度越大，电流表A 的示数越大，A 对，D 错；线圈平面与磁场平行时，此时产生的感应电动势最大，故流经定值电阻R 的电流最大，线圈平面与磁场垂直时，产生的感应电动势最小，故电流最小，B 、C 对．【答案】 D5．如图3所示是一交变电流的i -t 图象，则该交变电流的有效值为 ( )图3A ．4 AB ．22A C.83 A D ．2303 A【解析】此交变电流的前T 3为正弦交变电流，有效值I 1＝42A ，后23 T 为恒定电流，有效值I 2＝4 A ，根据交变电流的有效值定义可得Q ＝I 2RT ＝I 21R T 3＋I 22R 23T ，代入数据I 2RT ＝13⎝ ⎛⎭⎪⎫422RT ＋23×42RT ，解得I ＝2303 A ，故D 正确．【答案】 D6．用图4甲所示电路测量电流表的内阻．闭合开关S ，当变阻器的滑片滑至c 处时，电流表和电压表的读数分别为40 mA 、9 V ，已知图甲中热敏电阻的I -U 关系图线如图4乙所示，则电流表的内阻为( )图4A ．0.14 ΩB ．85 ΩC ．140 ΩD ．225 Ω【解析】当电流表读数为40 mA 时，说明热敏电阻的电流为40 mA ，由图知热敏电阻两端电压U R ＝5.6 V ，则电流表两端电压U ＝9 V －5.6 V ＝3.4 V ，由欧姆定律得R mA ＝U I ＝ 3.4 V 40×10－3 A＝85 Ω. 【答案】 B7．在如图5甲所示的电路中，电阻R 的阻值为50 Ω，在ab 间加上如图乙所示的正弦交流电，则下面说法中正确的是( )甲乙图5A ．交流电压的有效值为100 VB ．电流表示数为2 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 ．在1 min 内电阻R 上产生的热量为1.2×104 J【解析】从题图乙中可以看出，交流电压的峰值为100 2 V ，所以有效值U ＝100 V ，A 项正确；通过电阻的电流I ＝U R ＝2 A ，B 错误；交流电的周期为T ＝0.02 s ，ω＝2πT ＝314 rad/s ，C 错误，1 min 内Q ＝I 2Rt ＝1.2×104 J ，D 正确．【答案】 AD8．日常生活中，我们常用微波炉来加热食品，它是利用微波来工作的．接通电源后，220 V 的交流经过变压器后，在次级产生2 000 V 高压交流，加到磁控管两极之间，使磁控管产生微波．下列说法中正确的是( )A ．微波炉的变压器原、副线圈的匝数之比为11∶100B ．微波炉的变压器原、副线圈的匝数之比为100∶11C ．微波炉的输出功率是由输入功率决定的D ．微波炉的输入功率是由输出功率决定的【解析】根据理想变压器的电压和匝数成正比，所以原副线圈的匝数比为11∶100，对于变压器，输入功率是由输出功率决定的．【答案】 AD9．如图6所示为一理想变压器，在原线圈输入电压不变的条件下，要提高变压器的输入功率，可采用的方法是( )图6A ．只增加原线圈的匝数B ．只增加副线圈的匝数C ．只减小用电器R 1的电阻D ．断开开关S【解析】理想变压器的输入功率与输出功率相等．增加副线圈的匝数可提高副线圈两端的电压，在电阻不变时，副线圈中的电流也增大，输出功率增加；只减小用电器的电阻，电压不变，也能增大副线圈中的电流，增大输出功率．【答案】 BC10．如图7为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈接有交流电压u ＝220sin 100πt (V)，图中电压表和电流表均为理想交流电表，R t 为负温度系数的热敏电阻(即当温度升高时，阻值减小)，R 1为定值电阻，C 为电容器．下列说法正确的是( )图7A ．电压表示数是110 VB ．交流电的频率为50 HzC ．通过R 1的电流始终为零D ．当R t 处温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大【解析】原线圈所加交变电压的有效值为U 1＝2202 V ，由理想变压器的变压比公式U 1U 2＝n 1n 2，可得U 2＝n 2n 1U 1＝12×2202V ＝55 2 V ，选项A 错误；由交变电压的瞬时值表达式u ＝220sin 100πt (V)可知，该交变电流的频率f ＝100π2π Hz ＝50Hz ，选项B 正确；由于交变电流能对电容器进行充、放电，所以会有充、放电电流通过电阻R 1，选项C 错误；因变压器为理想变压器，线圈电阻不计，因此，电压表的示数不变，当R t 处的温度升高时，其电阻阻值变小，所以电流表的示数变大，选项D 正确．【答案】 BD二、非选择题(本题3小题，共40分)11．(10分)如图8(a)是汽车过桥时对不同类型桥面压力变化的实验．采用DIS 方法对模型进行测量，其结果如图8(b)中电脑屏幕所示．图8(1)图(a)中的传感器为________传感器；(2)图(a)中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面．对于凸形桥甲，其相对应的压力图线应是图(b)电脑屏幕上的________(填“a ”“b ”或“c ”)；(3)如增大小球在斜槽上的高度，在图(b)中大致画出小球能过凸形桥甲时的压力图线．【解析】 (1)该传感器把力信号转化为电信号，属于力电传感器；(2)小球经过凸形桥甲的最高点时，压力小于重力，其相对应的图线应是电脑屏幕上的c ；(3)增大小球在斜槽上的高度，小球经凸形桥甲的最高点时压力更小，其图线与c 相比较，最低点应更低一些．【答案】 (1)力电 (2)c (3)图略，图线与c 相比较，最低点更低一些12．(15分)如图9甲所示，AB 间为交流电源，电压u ＝311 sin 100πt V ，经过某“过滤”装置P 后将图乙所示正弦交流电滤去一半，得到如图丙所示的交流电，求：图9(1)CD 间所获得的电压的周期为多大？(2)CD 间接有“220 V ,40 W”灯泡时其发光功率为多大？(3)CD 间能否连接“220 V ,20 μF ”的电容器？【解析】 (1)过滤前交流电的周期T ＝2πω＝2π100π＝0.02 s ，过滤后电压变化周期还是0.02 s ．(2)设题图丙所示交流电的有效值为U ，有⎝ ⎛⎭⎪⎫U m 22R ·T 2＝U 2R ·T ，U ＝12U m＝3112V．由P＝U2R知P40＝⎝⎛⎭⎪⎫311222202，得此时小灯泡的功率P＝20 W．(3)过滤后，电压的最大值不变，大小为311 V，电容器的电压“220 V”是击穿电压，所以不能直接连接在CD间．【答案】(1)0.02 s(2)20 W(3)不能13．(15分)半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图10所示．整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下．在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)．直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略．重力加速度大小为g.求：图10(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小；(2)外力的功率．【解析】根据右手定则、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律及能量守恒定律解题．(1)根据右手定则，得导体棒AB上的电流方向为B→A，故电阻R上的电流方向为C→D.设导体棒AB中点的速度为v，则v＝v A＋v B2而v A＝ωr，v B＝2ωr根据法拉第电磁感应定律，导体棒AB 上产生的感应电动势E ＝Br v根据闭合电路欧姆定律得I ＝E R ，联立以上各式解得通过电阻R 的感应电流的大小为I ＝3Bωr 22R .(2)根据能量守恒定律，外力的功率P 等于安培力与摩擦力的功率之和，即P ＝BIr v ＋f v ，而f ＝μmg解得P ＝9B 2ω2r 44R ＋3μmgωr 2. 【答案】 (1)方向为C →D 大小为3Bωr 22R(2)9B 2ω2r 44R ＋3μmgωr 2模块综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分，在每小题给出的四选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．一闭合线圈置于磁场中，若磁感应强度B 随时间变化的规律如图1乙所示，线圈中感应电动势E 随时间t 变化的图象是( )图1【解析】由E＝ΔΦΔt＝ΔBΔt·S可知，因磁感应强度B随时间变化的变化率ΔBΔt是分段恒定的，因此电动势E随时间变化的规律也是分段恒定的，故D正确．【答案】 D2．如图2所示电路中，线圈L与灯泡L A并联，当合上开关S后灯L A正常发光．已知，线圈L的电阻小于灯泡L A的电阻．则下列现象可能发生的是()图2A．当断开S时，灯泡L A立即熄灭B．当断开S时，灯泡L A突然闪亮一下，然后逐渐熄灭C．若把线圈L换成电阻，断开S时，灯泡L A逐渐熄灭D．若把线圈L换成电阻，断开S时，灯泡L A突然闪亮一下，然后逐渐熄灭【解析】当断开S时，线圈L产生断电自感，灯泡L A突然闪亮一下，然后逐渐熄灭，B项正确，A项错误；若把线圈L换成电阻，断开S时，灯炮L A 立即熄灭，C、D均错误．【答案】 B3．理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝2∶1，且在输入、输出回路中分别接有相同的纯电阻，如图3所示，原线圈接在电压为U的交流电源上，则副线圈的输出电压为()图3A.U2B．U3C ．25UD ．34U【解析】设原线圈中的电流为I ，则副线圈中的电流为2I ；设原线圈的输入电压为U 1，则副线圈的输出电压为U 2＝U 12＝2IR ，所以U 1＝4IR ，而U ＝IR ＋U 1＝5IR ，所以副线圈的输出电压为U 2＝25U ，故正确选项为C.【答案】 C4.如图4所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则( )图4A ．小灯泡变亮B ．小灯泡变暗C ．原、副线圈两端电压的比值不变D ．通过原、副线圈电流的比值不变【解析】由于家庭电路上理想变压器为降压变压器，故n 1>n 2，当原、副线圈减少相同的匝数时，其变压比n ′1n ′2变大，根据U 1U 2＝n ′1n ′2，U 1一定，U 2变小，故小灯泡变暗，选项A 错误，选项B 正确；由U 1U 2＝n ′1n ′2知，原、副线圈电压的比值变大，选项C 错误；根据I 1I 2＝n ′2n ′1，则通过原、副线圈电流的比值变小，选项D 错误．【答案】 B5．为了能安全对某一高电压U 、大电流I 的线路进行测定，图中接法可行的是(绕组匝数n 1>n 2)( )【解析】电流互感器是将大电流变成便于测量的小电流，由I1I2＝n2n1知I2＝n1n2I1，副线圈的匝数应大于原线圈的匝数且测量时应串联在被测电路中，A、C错误；电压互感器是将高电压变成低电压，由U1U2＝n1n2知U2＝n2n1U1，n1应大于n2，且测量时应并联在待测电路中，B正确，D错误．【答案】 B6．两金属棒和三根电阻丝如图5连接，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三根电阻丝的电阻大小之比R1∶R2∶R3＝1∶2∶3，金属棒电阻不计．当S1、S2闭合，S3断开时，闭合的回路中感应电流为I，当S2、S3闭合，S1断开时，闭合的回路中感应电流为5I；当S1、S3闭合，S2断开时，闭合的回路中感应电流是()图5A．0 B．3IC．6I D．7I【解析】由R1∶R2∶R3＝1∶2∶3得令R1＝R，R2＝2R，R3＝3R.S1、S2闭合时R1，R2组成闭合回路，有E1＝3IR；S2、S3闭合时R2，R3组成闭合回路，有E2＝25IR；则S1、S3闭合时R1，R3组成闭合回路，有E1＋E2＝4I x R，所以I x ＝7I.【答案】 D7．如图6所示，A是长直密绕通电螺线管．小线圈B与电流表连接，并沿A的轴线Ox从O点自左向右匀速穿过螺线管A.下面4个选项能正确反映通过电流表中电流I随x变化规律的是()图6【解析】通电螺线管产生稳定的磁场，磁场特征为：两极附近最强且不均匀，管内场强近似匀强．当小线圈穿过两极时，因磁场不均匀，故穿过小线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，且因磁场的变化不同，故在小线圈中感应出方向相反的电流，小线圈在螺线管内部运动时，因穿越区域的磁感应强度不变，小线圈中没有感应电流产生．【答案】 C8．电吉他中电拾音器的基本结构如图7所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音．下列说法正确的有()图7A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B．取走磁体，电吉他将不能正常工作C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化【解析】铜不能被磁化，铜质弦不能使电吉他正常工作，选项A错误；取走磁体后，弦的振动无法通过电磁感应转化为电信号，音箱不能发声，选项B知，线圈的感应电动势正确；增加线圈匝数，根据法拉第电磁感应定律E＝NΔΦΔt变大，选项C正确；弦振动过程中，线圈中感应电流的磁场方向发生变化，则感应电流的方向不断变化，选项D正确．【答案】BCD9．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些．这是因为用电高峰时() A．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较低B．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小C．总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压较大D．总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，每盏灯两端的电压较低【解析】在晚上七、八点钟时，电路上并联的灯较多，则根据并联电路的特点可知，此时总电阻比深夜时小，再由欧姆定律可知，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压U损＝IR增大，每盏灯两端的电压也就较低．【答案】CD10．如图8所示边长为L的正方形闭合线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以一条边为轴，以角速度ω匀速转动，转轴与B垂直，线圈总电阻为R，导线电阻不计，下列说法正确的是()图8A．电压表示数为BL2ω/8B．电压表示数为2BL2ω/8C．线圈转一周产生热量为πB2L4ω/R D．线圈转一周产生热量为2πB2L4ω/R【解析】由E m＝BL2ω，U有效＝E m2＝2BL2ω2，电压表测量的为14R上的电压，则U＝U有效4＝2BL2W8，Q＝⎝⎛⎭⎪⎫BL2ω2R2·R·T＝πB2L4ωR，故B、C正确．【答案】BC二、非选择题(本题3小题，共40分)11．(10分)(1)按图9所示连接好电路，合上S和S′，发现小灯泡不亮，用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡发光了，原因是________________________________________________________________．图9(2)若将热敏电阻换成光敏电阻，合上S和S′，发现小灯泡发光，用黑纸包住光敏电阻后，小灯泡熄灭，其原因是___________________________________ _________________________________________________________________.【解析】(1)热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱，吸不住衔铁，小灯泡不亮，电吹风对热敏电阻加热，使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁磁性增强吸住衔铁，使上、下触点接触，小灯泡发光；(2)用黑纸包住后，光敏电阻的阻值增大，左侧电路电流减小，继电器触点断开，造成小灯泡熄灭．【答案】见解析12．(15分)如图10甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n ＝100匝，总电阻r ＝1.0 Ω，所围成矩形的面积S ＝0.040 m 2，小灯泡的电阻R ＝9.0 Ω，磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e ＝nB m S 2πT ·cos 2πT t ，其中B m 为磁感应强度的最大值，T 为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：甲乙图10(1)线圈中产生感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的0～T 4的时间内，通过小灯泡的电荷量．【解析】 (1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期T ＝3.14×10－2 s ，所以E m ＝nB m Sω＝2πnB m ST ＝8.0 V .(2)电流的最大值I m ＝E m R ＋r ＝0.80 A 有效值I ＝I m 2＝225 A 小灯泡消耗的电功率P ＝I 2R ＝2.88 W.(3)在0～T 4时间内，电动势的平均值E －＝nS ΔB Δt平均电流I －＝E－R ＋r ＝nS ΔB(R ＋r )Δt流过灯泡的电荷量Q ＝I －Δt ＝nS ΔB R ＋r＝4.0×10－3 C ．【答案】 (1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10－3 C13．(15分)如图11甲所示，两根足够长的直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略．让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．图11(1)由b向a方向看到的装置如图14乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求ab杆中的电流及其加速度的大小；(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值．【解析】(1)如图所示，重力mg，竖直向下；支持力N，垂直斜面向上；安培力F，沿斜面向上．(2)当ab杆速度为v时，感应电动势E＝BL v，此时电路中电流I＝ER＝BL vRab杆受到安培力F＝BIL＝B2L2v R根据牛顿运动定律，有ma＝mg sin θ－F＝mg sin θ－B2L2v R，a＝g sin θ－B2L2v mR.(3)当B2L2vR＝mg sin θ时，ab杆达到最大速度v m＝mgR sin θB2L2.【答案】(1)见解析(2)BL vR g sin θ－B2L2vmR(3)v m＝mgR sin θB2L2。

人教版高中物理选修3-2课堂同步练习：第六章《传感器》含解析

04课后提升考能知识点基础中档稍难传感器 1光敏电阻47、11热敏电阻28、9电容式传感器3、5、610霍尔元件121.[2015·永州高二检测](多选下列关于传感器说法正确的是(A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用B.霍尔元件能够把磁学量(如磁感应强度转化为电学量(如电压C.光敏电阻随光照强度增加电阻增大D.电子秤使用的是力传感器答案BD解析干簧管接入电路中相当于开关的作用,所以A错误;霍尔元件是磁学量转化为电学量,所以B正确;光敏电阻随光照强度增加电阻减小,所以C错误;电子秤应用了力的传感器,所以D正确。

2.如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图。

现把杯中的水由冷水变为热水,关于欧姆表的读数变化情况正确的是(设水对电阻阻值的影响不计(A.如果R为金属热电阻,读数变大,且变化非常明显B.如果R为金属热电阻,读数变小,且变化不明显C.如果R为热敏电阻(用半导体材料制成,读数变化非常明显D.如果R为热敏电阻(用半导体材料制成,读数变化不明显答案 C解析金属热电阻的阻值随温度的升高而增大,但灵敏度较差。

而热敏电阻(用半导体材料制成灵敏度高,所以选C。

3.在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机,洗手后将湿手靠近,机内的传感器就开通电热器加热,有热空气从机内喷出,将湿手烘干,手靠近干手机能使传感器工作,是因为(A.改变温度B.改变湿度C.改变磁场D.改变电容答案 D解析干手机是一个电容器,当手靠近时,手上有水,手就变成了导体,在电容器中放入导体,改变了电容器的电容,电路中电容改变,干手机开始工作,故选D。

4.关于光敏电阻和热敏电阻,下列说法中正确的是(A.光敏电阻是用半导体材料制成的,其阻值随光照增强而减小,随光照的减弱而增大B.光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器C.热敏电阻是用金属铂制成的,它对温度感知很灵敏D.热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传感器答案 A解析光敏电阻是把光强转换为电阻的元件;热敏电阻是把温度转换为电阻的元件,故B、D错误;热敏电阻和光敏电阻都是半导体材料制成的,半导体具有光敏性和热敏性,金属铂与热敏电阻的阻值随温度的变化趋势相反,故C错误。

人教版高中物理选修3-2《电磁感应定律的综合应用》

电磁感应定律的综合应用二、考点知识梳理“电磁感应”是电磁学的核心内容之一，同时又是与电学、力学知识紧密联系的知识点，是高考试题考查综合运用知识能力的很好落脚点，所以它向来是高考关注的一个重点和热点，考察的方向主要集中在三个方面：一、电磁感应规律，电磁感应是研究其它形式能量转化为电能的特点和规律，其核心内容是法拉第电磁感应定律和楞次定律；二、与电路知识的综合，主要讨论电能在电路中传输、分配，并通过用电器转化为其它形式的能量的特点及规律；三、与力学知识的综合，主要讨论产生电磁感应的导体受力、运动规律以及电磁感应过程中的能量转化关系.三、考点知识解读考点1. 解决电磁感应现象中力学问题的基本方法与技巧剖析：电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用，因此，电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起，解决这类电磁感应中的力学问题，不仅要应用电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左右手定则、安培力的计算公式等，还要应用力学中的有关规律，如牛顿运动定律、动量定理、动能定理、动量守恒定律、机械能守恒定律等。

要将电磁学和力学的知识综合起来应用。

（1）基本方法①用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向；②求出回路的电流强度；③分析研究导体受力情况（包括安培力，用左手定则确定其方向）；④列平衡方程或动力学方程求解．（2）解决电磁感应现象中力学问题的技巧①因电磁感应中力和运动问题所给图形大多为立体空间分布图，故在受力分析时，应把立体图转化为平面图，使物体（导体）所受的各力尽可能在同一平面图内，以便正确对力进行分解与合成，利用物体的平衡条件和牛顿运动定律列式求解．②对于非匀变速运动最值问题的分析，注意应用加速度为零，速度达到最值的特点．[例题1]如图10-3-1所示，两根足够长的直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L 0、M 、P 两点间接有阻值为R 的电阻。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

专题五电磁感应的综合问题专题目标导引1.电磁感应现象中滑轮或线框类的力学问题。

2.电磁感应中的电路问题，自感现象。

3.电磁感应中的能量守恒。

4.电磁感应中的图象问题。

电磁感应知识可与电路、力学、动量、能量、电场等知识相结合，能够很好地考查学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，是高考的热点。

电磁感应现象与现代科技联系紧密，以物理学与生活、科技、社会的联系为背景立意命题，是高考命题的趋势。

如交流发电机模型、电磁流量计、磁流体发电机。

2006高考北京卷的磁流体推进船等。

分析电磁感应类问题的基本思路：（1）导体切割磁感线或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，这部分导体或回路就相当于电源。

感应电动势的大小利用法拉第电磁感应定律E=n t∆∆Φ和公式E=BLv 确定,再利用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。

电磁感应中的电路问题就转化为直流电路的分析与计算了，用到的电路中的规律有闭合电路的欧姆定律、焦耳定律、功率的计算和电容器的有关知识。

(2)电磁感应的力学问题中，把切割磁感线运动的导体作为一个力学研究对象，进行正确的受力分析和加速度的判断。

导体棒在导电导轨上做切割磁感线运动会产生感应电动势，从而使导体棒中有电流通过。

导体棒受到安培力作用，其运动状态发生变化。

因此感应电流与导体棒运动的加速度有相互制约的动态变化关系，经过足够长时间后一定趋于某一稳定状态（或匀速或静止或匀加速等）要能导出导体棒运动的隐含的稳定条件。

运用到的知识有运动学公式、牛顿运动定律、闭合电路、动量、动能关系等。

（3）电磁感应过程总是伴随着能量的转化，而在转化过程中能的总量是守恒的（能的转化和守恒定律）。

外力克服安培力做了多少功，就有多少其他形式能转化为电能。

安培力做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能。

运用的知识有能量守恒定律、焦耳定律、电路的知识等。

（4）电磁感应中图象问题是一种半定量分析。

常涉及到的有B t 图、Φ t 图、E t 图、I t 图、u t 图和F t 图等，对切割磁感线的情况还可能是E x 图、I x 图等。

常用到左右手守则。

法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭合电路等知识。

高考范题精讲【例1】(2006年武汉调研,21)如图所示，ABCD 为固定的水平光滑矩形金属导轨，AB 间距离为L ，左右两端均接有阻值为R 的电阻，处在方向竖直向下、磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，质量为m 、长为L 的导体棒MN 放在导轨上。

甲、乙两根相同的轻质弹簧一端均与MN 棒中点固定连接，另一端均被固定，MN 棒始终与导轨垂直并保持良好接触，导轨与MN 棒的电阻均忽略不计。

初始时刻，两弹簧恰好处于自然长度，MN 棒具有水平向左的初速度v 0，经过一段时间，MN 棒第一次运动至最右端，这一过程中AB 间电阻R 上产生的焦耳热为Q ，则（）A.初始时刻棒受到安培力大小为Rv L B 0222 B.从初始时刻至棒第一次到达最左端的过程中，整个回路产生焦耳热为32Q C.当棒再次回到初始位置时，AB 间电阻R 的功率为R v L B 2022 D.当棒第一次到达最右端时，甲弹簧具有的弹性势能为4120mv -Q 解析：A 中要求分析初始时刻棒受到的力的作用，应该考虑到初始时刻弹簧没有形变，所以此时棒受力应为安培力，棒产生的感应电动势为E=BLv 0，整个回路由棒以及两个并联的阻值为R 的电阻组成，总电阻为24，所以电流为I=R BLv R E 02=，则安培力为F=Rv L B 0222所以A 正确；B 项不能定量计算，但是可以通过定性分析得出将棒向左开始运动运动到最右端分为3个过程，过程一，从初始位置到最左端，过程二，从最左端回到初始位置，过程三，从初始位置到最右端，在整个过程中，不断有动能转化成焦耳热，所以动能不断减小，速度也就不断减小，所以第一个过程产生的焦耳热应该大于整个过程产生的焦耳热的31，而整个过程中AB 间电阻和CD 间电阻产生焦耳热一样多，总量为2Q ，所以，第一个过程产生的焦耳热Q 1＞32Q ，故B 错误；C 中由于动能减少，再回到初始位置时的速度应小于开始运动的初速度，所以此时AB 间电阻的功率P ＜P 0，P 0=Rv L B R E 20222=，所以C 错误；D 项用能量的观点来说明，当棒到达最右端时，所有的动能都转化成了焦耳热和弹簧的弹性势能，整个回路产生的焦耳热为2Q ，又由两根弹簧形变量相同，能量在转化过程中总量守恒，所以甲弹簧的弹性势能为E p =222120Qmv -，故D 正确，所以该题答案为AD 。

答案：AD评注：本题是仿2005江苏高考卷的一道选择题，但由于将单弹簧模型改为双弹簧，难度更大。

综合了电磁感应与电路、与力学、与能量等问题，有的需定量计算，有的只能半定量或定性分析,能力要求较高。

【例2】(2006年江苏高考，19)如图所示，顶角=45°的金属导轨MON 固定在水平面内，导轨处在方向竖直、磁感应强度为B 的匀强磁场中。

一根与ON 垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v 0沿导轨MON 向右滑动，导体棒的质量为m,导轨与导体棒单位长度的电阻均为r 。

导体棒与导轨接触点的a 和b ，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。

t=0时，导体棒位于顶角O 处，求：（1）t 时刻流过导体棒的电流强度I 和电流方向。

（2）导体棒作匀速直线运动时水平外力F 的表达式。

（3）导体棒在Q —t 时间内产生的焦耳热Q 。

解析：（1）Q —t 时间内，导体棒的位移x=v 0tt 时刻，导体棒的长度l=x导体棒的电动势E=Blv 0回路电阻R=(2x+2x)r故I=R E =rBv )22(0+方向b →a (2)F=F a =BIl=t r v B 2202)22(+(3)t 时刻导体棒的电功率P=I 2R ′=r tv B 232)22(0+所以导体棒的功率跟时间成正比P ∝t 。

故0-t 时间内导体棒产生的焦耳热Q=Pt=2P =rt v B 2232)22(20+ 答案：（1）Bv 0/(2+2)r b →a(2)B 2v 20t/(2+2)2r (3)B 2v 30t 2/2(2+2)2r 评注：这是一道电磁感应与电路、与力学（动量）综合在一起的高考题。

由于是“∠”形导轨，切割长度l 随时间是变化的导体棒的动态分析，考查了学生的理解能力、推理能力、综合分析能力以及运用数学知识解决物理问题的能力。

【例3】（2006年试题调研）如图所示，光滑的平行导轨MN 、PQ 水平放置，相距d=1.0 m,电阻不计，导轨与半径为R=1 m 的半圆形的光滑绝缘体在N 、Q 处平滑连接。

整个装置处于方向竖直向下的磁感应强度为B=4×10-2 T 的匀强磁场中。

导体棒ab 、cd 质量均为m=1 kg,长度L=1.2 m ，电阻均为r=1 Ω,垂直于导轨方向放置，ab 、cd 相距x=1 m 。

现给ab 一个水平向右的瞬时冲量I=10 N ·s,ab 、cd 均开始运动。

当ab 运动到cd 原来的位置时，cd 恰好获得最大速度且刚好离开水平导轨。

求cd 到达半圆形绝缘体顶端时对绝缘体的压力及整个过程中导体棒所增加的内能。

（g 取10 m/s 2）解析：设ab 棒获得瞬时冲量时的速度为v 0，则I=m 1v 0v 0=1m I =10 m/s ab 棒以速度v 0做切割磁感线运动，产生感应电动势，与cd 棒构成回路。

ab 棒受到安培力作用做减速运动，cd 棒受到安培力作用做加速运动，两者的速度方向相同。

当两者的速度相等时，加速度减为零，cd 棒获得的速度最大。

此过程中系统的动量守恒，则m 1v 0=(m 1+m 2)v 1v 1=111012101+⨯=+m m v m m/s=5 m/s ，方向向右cd 棒从水平轨道运动到圆形绝缘轨道顶端的过程中机械能守恒，则21m 2v 21=21m 2v 22+m 2gR v 2=gR v 221-=110252⨯⨯-m/s=5 m/scd 在圆形轨道顶端受重力、支持力作用，两者的合力提供向心力，有m 2g-N=Rv m 222 N=m 2g-R v m 222=(10-5)N=5 N ab 、cd 相互作用的过程中，系统损失的机械能全部转化为棒的内能 Q=21201v m -21 (m 1+m 2)21v =21×1×102 J-21×2×52 J=25 J 。

答案：5 N 25 J评注:本题考查的知识点较多，涉及到冲量、动量、动量守恒、圆周运动、电磁感应及能量守恒等的综合应用。

注意：①对物理过程的具体分析，尤其是对导体棒在获得冲量后，各自的运动情况分析，知道两者的速度相等加速度为零时，cd 棒的速度为最大值是关键。

这一点对考生的要求较高；②本题的另一个特点是：对解题无用的已知量较多。

要求考生分析清楚题意后，从中获取有用的已知量，避免走弯路。

【例4】 2006年全国大联考，25 如图所示，空间某区域内存在水平方向的匀强磁场，在磁场区域内有两根相距L=0.8 m 的平行光滑金属导轨PQ 、MN 固定在竖直平面内，P 、M 间连接有R 0=1 Ω的电阻，Q 、N 间连接着两块水平放置的平行金属板a 、b ，两板相距d=0.2 m 。

一根电阻r=3 Ω的细导体棒AB 可以沿导轨平面向右运动，导体棒与导轨接触良好，不计导轨和导线的电阻。

现使导体棒AB 以速率v 向右匀速运动，在平行金属板a 、b 之间有一个带电液滴恰好以速率v 在竖直平面内做匀速圆周运动，设导轨足够长，取g=10 m/s 2。

（1）试确定液滴带何种电荷，并说明理由。

（2）要使液滴在金属板间做匀速圆周运动而不与两板相碰，求导体棒AB 运动速率v 的取值范围。

（3）对于确定的速率v ，带电液滴做匀速圆周运动，求其从某点开始发生的位移大小等于圆周运动的直径所需的时间。

解析：（1）粒子带负电。

AB 棒向右运动，由右手定则可知，棒内产生的感应电流方向由B 到A ，所以金属板的a 板电势高，板间有由a 指向b 的匀强电场。

由于粒子所受的重力mg 和电场力qE 都是恒力，所以必有重力和电场力相平衡，而洛伦兹力提供向心力，即电场力必为竖直向上，故粒子必带负电。

（2）AB 棒中的感应电动势为：E=BLv电容器极板a 、b 上的电压就是电阻R 0上的电压U=E rR R +00 重力和电场力平衡，有：mg=dU 粒子在极板间做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有： qvB=m Rv 2粒子的轨道半径满足R ≤2d 解得：v ≤1.0 m/s（3）设带电液滴从某点开始发生的位移大小等于圆周运动的直径所需的时间为t ，粒子做圆周运动的周期为T ，则有：t=(k+21)T (k=0,1,2…) T=qBm π2 解得：t=(k+21)·gv π2 (k=0,1,2…) 答案：（1）负（2）v ≤1.0 m/s (3)t=(k+21)·gv π2(k=0,1,2…)评注：本题考查了电磁感应与含容电路的综合运用，带电粒子在电磁场中的运动等知识。