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2019-2020年高中物理 期末綜合檢測 教科版選修3-2 一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分) 圖1 1．銅質(zhì)金屬環(huán)從條形磁鐵的正上方由靜止開始下落，如圖1所示，在下落過程中，下列判斷中正確的是(　　) A．金屬環(huán)機械能守恒 B．金屬環(huán)動能的增加量小于其重力勢能的減少量 C．金屬環(huán)的機械能先減小后增大 D．磁鐵對桌面的壓力始終大于其自身的重力 2．如圖2所示，一寬40 cm的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里．一邊長為20 cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度v＝20 cm/s通過磁場區(qū)域，在運動過程中，線框有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行，取它剛進入磁場的時刻t＝0，在以下四個圖線中，正確反映感應(yīng)電流隨時間變化規(guī)律的是(　　) 圖2 　　 3．如圖3所示，兩個互連的金屬圓環(huán)，粗金屬環(huán)的電阻是細金屬環(huán)電阻的.磁場垂直穿過粗金屬環(huán)所在區(qū)域，當磁感應(yīng)強度隨時間均勻變化時，在粗環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，則a、b兩點間的電勢差為(　　) 圖3 A.E B.E C.E D．E 4．如圖4甲、乙所示的電路中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，且小于燈泡S的電阻，接通K，使電路達到穩(wěn)定，燈泡S發(fā)光，則(　　) 圖4 A．在甲圖中，斷開K后，S將逐漸變暗 B．在甲圖中，斷開K后，S將先變得更亮，然后才變暗 C．在乙圖中，斷開K后，S將逐漸變暗 D．在乙圖中，斷開K后，S將先變得更亮，然后才變暗 5．如圖5所示，在閉合鐵芯上繞著兩個線圈M和P，線圈P與電流表構(gòu)成閉合回路，若在t1至t2這段時間內(nèi)，觀察到通過電流表的電流方向自上向下(即為由c經(jīng)電流表至d)，則可判斷出線圈M兩端的電勢差Uab隨時間t的變化情況可能是下圖中的(　　) 圖5 6．多數(shù)同學(xué)家里都有調(diào)光臺燈、調(diào)速電風扇．過去是用變壓器來實現(xiàn)上述調(diào)節(jié)的，缺點是成本高、體積大、效率低，且不能任意調(diào)節(jié)燈的亮度或電風扇轉(zhuǎn)速．現(xiàn)在的調(diào)光臺燈、調(diào)速電風扇是用可控硅電子元件來實現(xiàn)調(diào)節(jié)的．如圖6所示為一個經(jīng)過雙向可控硅電子元件調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，即在正弦交流電的每一個周期中，前面的被截去，調(diào)節(jié)臺燈上旋鈕可以控制截去多少，從而改變電燈上的電壓．則現(xiàn)在電燈上的電壓為(　　) 圖6 A．Um B. C. D. 7．如圖7所示，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R1、R2、R3和R4均為固定電阻，開關(guān)S是閉合的.和為理想電壓表，讀數(shù)分別為U1和U2；、和為理想電流表，讀數(shù)分別為I1、I2和I3.現(xiàn)斷開S，U1數(shù)值不變，下列推斷中正確的是(　　) 圖7 A．U2變小、I3變小 B．U2不變、I3變大 C．I1變小、I2變小 D．I1變大、I2變大 8．如圖8所示，一矩形閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸OO′以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動，從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，則在0～這段時間內(nèi)(　　) 圖8 A．線圈中的感應(yīng)電流一直在減小 B．線圈中的感應(yīng)電流先增大后減小 C．穿過線圈的磁通量一直在減小 D．穿過線圈的磁通量的變化率一直在減小 9．街旁的路燈，江海里的航標都要求在夜晚亮，白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動點亮、熄滅的裝置，實現(xiàn)了自動控制，這是利用半導(dǎo)體的(　　) A．壓敏性 B．光敏性 C．熱敏性 D．三種特性都利用 10．圖9為用電源、電磁繼電器、滑動變阻器、綠燈泡、小電鈴、半導(dǎo)體熱敏電阻、開關(guān)、導(dǎo)線等組成的一個高溫報警器電路圖，要求是：正常情況綠燈亮，有險情時電鈴報警，則圖中的甲、乙、丙分別是(　　) 圖9 A．小電鈴、半導(dǎo)體熱敏電阻、綠燈泡 B．半導(dǎo)體熱敏電阻、小電鈴、綠燈泡 C．綠燈泡、小電鈴、半導(dǎo)體熱敏電阻 D．半導(dǎo)體熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴 題　號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答　案 二、填空題(本題共2小題，共20分) 11．(8分)如圖10所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為n1∶n2＝4∶1，原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的負載電阻B的阻值相等．a(chǎn)、b端加一定值交流電壓后，兩電阻消耗的電功率之比PA∶PB＝________.兩電阻兩端電壓之比UA∶UB＝________. 圖10 12．(12分)某實驗小組探究一種熱敏電阻的溫度特性，現(xiàn)有器材：直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測熱敏電阻、保溫容器、溫度計、開關(guān)和導(dǎo)線等． (1)若用上述器材測量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，請你在圖11的實物圖上連線． (2)實驗的主要步驟： ①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值； 姓名：________　班級：________　學(xué)號：________　得分：________　　 ②在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開關(guān)，________，________，斷開開關(guān)； ③重復(fù)第②步操作若干次，測得多組數(shù)據(jù)． (3)實驗小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪得圖12的R－t關(guān)系圖線，請根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的R－t關(guān)系式：R＝________＋________t(Ω)(保留3位有效數(shù)字)． 　　　　　 　　　　　　　　圖11　　　　　　　　　　　　　　　　圖12 三、計算題(本題共4小題，共40分) 13．(8分)有一正弦交流電，它的電壓隨時間變化的圖象如圖13所示，試寫出： 圖13 (1)電壓的峰值； (2)交變電流的周期； (3)交變電流的頻率； (4)電壓的瞬時表達式． 14．(10分)如圖14甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n＝100、電阻r＝10 Ω，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R＝90 Ω，與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表．在t＝0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化．求： 圖14 (1)交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值；(2)電路中交流電壓表的示數(shù)． 15.(6分)如圖15(a)為半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻的阻值隨溫度變化的曲線，圖(b)為用此熱敏電阻Rt和繼電器做成的溫控電路，設(shè)繼電器的線圈電阻為Rx＝50 Ω，當繼電器線圈中的電流大于或等于Ic＝20 mA時，繼電器的銜鐵被吸合．左側(cè)電源電動勢為6 V，內(nèi)阻可不計，試問溫度滿足什么條件時，電路右側(cè)的小燈泡會發(fā)光？ 圖15 16．(16分)如圖16所示，豎直平面內(nèi)有一半徑為r、電阻為R1、粗細均勻的光滑半圓形金屬環(huán)，在M、N處與距離為2r、電阻不計的平行光滑金屬導(dǎo)軌ME、NF相接，E、F之間接有電阻R2，已知R1＝12R，R2＝4R.在MN上方及CD下方有水平方向的勻強磁場Ⅰ和Ⅱ，磁感應(yīng)強度大小均為B.現(xiàn)有質(zhì)量為m、電阻不計的導(dǎo)體棒ab，從半圓環(huán)的最高點A處由靜止下落，在下落過程中導(dǎo)體棒始終保持水平，與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好，設(shè)平行導(dǎo)軌足夠長．已知導(dǎo)體棒下落時的速度大小為v1，下落到MN處時的速度大小為v2. 圖16 (1)求導(dǎo)體棒ab從A處下落時的加速度大小． (2)若導(dǎo)體棒ab進入磁場Ⅱ后棒中電流大小始終不變，求磁場Ⅰ和Ⅱ之間的距離h和R2上的電功率P2. (3)若將磁場Ⅱ的CD邊界略微下移，導(dǎo)體棒ab剛進入磁場Ⅱ時的速度大小為v3，要使其在外力F作用下做勻加速直線運動，加速度大小為a，求所加外力F隨時間變化的關(guān)系式． 期末綜合檢測 答案 1．B 2．C 3．C　[設(shè)粗環(huán)電阻為R，則細環(huán)電阻為2R，由于磁感應(yīng)強度隨時間均勻變化，故閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E恒定，由閉合電路歐姆定律得電路中感應(yīng)電流I＝，由歐姆定律，a、b兩點電勢差(細環(huán)兩端電壓)U＝I2R＝E.] 4．AD　[自感線圈的一個重要作用是使通過線圈中的電流不能突變，電流從一個值變到另一個值總需要時間，這是解決這類問題的關(guān)鍵．在甲圖中，K閉合時，由電阻大小關(guān)系可推測流過S所在支路的電流等于流過L所在支路的電流，當K斷開后，流過L所在支路的電流通過了S并逐漸減小，在此過程中，該電流始終不比S發(fā)光時的電流大，故S將逐漸變暗．A選項正確．同理，在乙圖中，K閉合時，由電阻大小關(guān)系可推測流過S所在支路的電流小于流過L所在支路的電流，當K斷開后，流過L所在支路的電流通過了S，并從大于S發(fā)光時的電流開始減小，故S將先變得更亮，然后才變暗．D選項正確．] 5．CD　[選項A中的電壓Uab是恒定的，在線圈P中不會感應(yīng)出電流，故A錯．選項B、C、D中原線圈所加電壓Uab>0，原線圈M中產(chǎn)生的磁場穿過線圈P的方向向下，當Uab減小時，根據(jù)楞次定律可知線圈P產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場應(yīng)為向下，由安培定則判斷出感應(yīng)電流方向由c到d，當Uab增大時，線圈P產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場應(yīng)為向上，由安培定則判定出電流方向由d到c，C、D選項正確．] 6．C 7．BC　[由U2＝U1得U1不變，U2就不變；S斷開，R總增大，U2不變，則I2變小，由I1＝I2得I1也變?。籌2變小，加在R1兩端的電壓變小，由UR3＝U2－UR1，得UR3增大，所以I3變大．] 8．AD　[在現(xiàn)在這個位置上，線圈平面與磁場平行，感應(yīng)電流最大，在0～時間內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過四分之一個圓周，感應(yīng)電流從最大減小為零，磁通量逐漸增大．] 9．B　[街旁的路燈和江海里的航標，都是利用了半導(dǎo)體的光敏性，夜晚電阻大，白天電阻小．] 10．B　[控制電路含電磁繼電器，甲的回路為控制電路，甲當然是半導(dǎo)體熱敏電阻；熱敏電阻的特點是溫度高，電阻小，電流大，繼電器工作，觸頭被吸下，乙被接通應(yīng)報警，即乙是小電鈴；平常時，溫度低，電阻大，電流小，丙導(dǎo)通，應(yīng)是綠燈泡，即B正確．] 11．1∶16　1∶4 解析　對理想變壓器，有＝＝ 又UA＝I1R，UB＝I2R　所以＝＝＝ PA＝IR，PB＝IR 所以＝＝()2＝ 12．(1)如下圖所示 (2)記錄溫度計的示數(shù)　記錄電壓表的示數(shù) (3)100　0.400 解析　(1)連接實物圖時導(dǎo)線不能交叉，電壓表應(yīng)并聯(lián)在電阻兩端，電流由電壓表的正接線柱流入． (2)因本實驗是探究熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，所以實驗需測出熱敏電阻的阻值及相應(yīng)的溫度，熱敏電阻的阻值用R＝間接測量，故需記錄的數(shù)據(jù)是溫度計的示數(shù)和電壓表的示數(shù)． (3)設(shè)熱敏電阻R＝R0＋kt，k＝＝0.400.溫度為10℃時，熱敏電阻R＝104 Ω，則R0＝R－kt＝(104－0.40010) Ω＝100 Ω，所以R＝(100＋0.400t) Ω. 13．(1)539 V　(2)210－2 s　(3)50 Hz (4)u＝539sin 314t V 14．(1)200 V　(2)127 V 解析　(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生電動勢的最大值Em＝nBSω 而Φm＝BS、ω＝，所以Em＝ 由Φ—t圖線可知：Φm＝2.010－2 Wb，T＝6.2810－2 s 所以Em＝200 V (2)電動勢的有效值E＝Em＝100 V 由閉合電路的歐姆定律，電路中電流的有效值為 I＝＝ A 交流電壓表的示數(shù)為U＝IR＝90 V＝127 V 15．溫度等于或大于50 ℃ 解析　Ic＝，故Rt＝250 Ω，從圖線可知對應(yīng)的溫度是50℃，所以溫度等于或大于50℃時，電路右側(cè)的小燈泡會發(fā)光． 16．(1)g－　(2)－　 (3)F＝t＋＋ma－mg 解析　(1)以導(dǎo)體棒為研究對象，棒在磁場Ⅰ中切割磁感線，棒中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，導(dǎo)體棒ab從A下落r/2時，導(dǎo)體棒在重力與安培力作用下做加速運動，由牛頓第二定律，得 mg－BIL＝ma 式中L＝r，I＝ 式中R總＝＝4R 由以上各式可得到a＝g－ (2)當導(dǎo)體棒ab通過磁場Ⅱ時，若安培力恰好等于重力，棒中電流大小始終不變． 即mg＝BI2r＝B2r＝ 式中R并＝＝3R 解得vt＝＝ 導(dǎo)體棒從MN到CD做加速度為g的勻加速直線運動，有v－v＝2gh， 得h＝－ 此時導(dǎo)體棒重力的功率為PG＝mgvt＝ 根據(jù)能量守恒定律，此時導(dǎo)體棒重力的功率全部轉(zhuǎn)化為電路中的電功率． 即P電＝P1＋P2＝PG＝ 所以P2＝PG＝ (3)設(shè)導(dǎo)體棒ab進入磁場Ⅱ后經(jīng)過時間t的速度大小為vt′，此時安培力大小為F′＝ 由于導(dǎo)體棒ab做勻加速直線運動，有vt′＝v3＋at 根據(jù)牛頓第二定律，有F＋mg－F′＝ma 即F＋mg－＝ma 由以上各式解得 F＝(at＋v3)－m(g－a) ＝t＋＋ma－mg