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2019-2020年高中物理 模塊綜合檢測 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) 1．如圖1所示，電阻和面積一定的圓形線圈垂直放入勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律為B＝B0sin ωt.下列說法正確的是(　　) 圖1 A．線圈中產(chǎn)生的是交流電 B．當(dāng)t＝π/2ω時，線圈中的感應(yīng)電流最大 C．若增大ω，則產(chǎn)生的感應(yīng)電流的頻率隨之增大 D．若增大ω，則產(chǎn)生的感應(yīng)電流的功率隨之增大 2．兩個完全相同的靈敏電流計A、B，按圖2所示的連接方式，用導(dǎo)線連接起來，當(dāng)把電流計A的指針向左邊撥動的過程中，電流計B的指針將(　　) 圖2 A．向左擺動 B．向右擺動 C．靜止不動 D．發(fā)生擺動，由于不知道電流計的內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況，故無法確定擺動方向 3．如圖3甲所示，一矩形線圈放在隨時間變化的勻強(qiáng)磁場內(nèi)．以垂直線圈平面向里的磁場為正，磁場的變化情況如圖乙所示，規(guī)定線圈中逆時針方向的感應(yīng)電流為正，則線圈中感應(yīng)電流的圖象應(yīng)為(　　) 圖3 　 4．如圖4所示，在光滑絕緣水平面上，有一鋁質(zhì)圓形金屬球以一定的初速度通過有界勻強(qiáng)磁場，則從球開始進(jìn)入磁場到完全穿出磁場的過程中(磁場寬度大于金屬球的直徑)，則小球(　　) 圖4 A．整個過程勻速運(yùn)動 B．進(jìn)入磁場的過程中球做減速運(yùn)動，穿出過程做加速運(yùn)動 C．整個過程都做勻減速運(yùn)動 D．穿出時的速度一定小于初速度 5. 線框在勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(由上向下看是逆時針方向)，當(dāng)轉(zhuǎn)到如圖5所示位置時，磁通量和感應(yīng)電動勢大小的變化情況是(　　) 圖5 A．磁通量和感應(yīng)電動勢都在變大 B．磁通量和感應(yīng)電動勢都在變小 C．磁通量在變小，感應(yīng)電動勢在變大 D．磁通量在變大，感應(yīng)電動勢在變小 6.如圖6所示的電路中，變壓器是理想變壓器．原線圈匝數(shù)n1＝600匝，裝有0.5 A的保險絲，副線圈的匝數(shù)n2＝120匝，要使整個電路正常工作，當(dāng)原線圈接在180 V的正弦交變電源上時，下列判斷正確的是(　　) A．副線圈可接耐壓值為36 V的電容器 B．副線圈可接“36 V,40 W”的安全燈兩盞 C．副線圈可接電阻為14 Ω的電烙鐵 D．副線圈可以串聯(lián)一個量程為3 A的電流表，去測量電路中的總電流 7．一交變電流的i－t圖象如圖7所示，由圖可知(　　) A．用電流表測該電流示數(shù)為10 A B．該交變電流的頻率為100 Hz C．該交變電流通過10 Ω的電阻時，電阻消耗的電功率為2 000 W D．該交變電流的電流瞬時值表達(dá)式為i＝10sin 628t A 8．圖8是測定自感系數(shù)很大的線圈L直流電阻的電路，L兩端并聯(lián)一只電壓表，用來測量自感線圈的直流電壓，在測量完畢后，將電路解體時應(yīng)(　　) A．先斷開S1 B．先斷開S2 C．先拆除電流表 D．先拆除電阻R 9．如圖9所示的電路中，L為自感系數(shù)很大的電感線圈，N為試電筆中的氖管(啟輝電壓約70 V)，電源電動勢約為10 V．已知直流電使氖管啟輝時輝光只產(chǎn)生在負(fù)極周圍，則(　　) A．S接通時，氖管不會亮　　　　　　　　　　　 B．S接通時啟輝，輝光在a端 C．S接通后迅速切斷時啟輝，輝光在a端 D．條件同C，輝光在b端 10．如圖10所示是一種延時開關(guān)，當(dāng)S1閉合時，電磁鐵將銜鐵吸下，將C線路接通，當(dāng)S1斷開時，由于電磁作用，D將延遲一段時間才被釋放，則(　　) A．由于A線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時釋放D的作用 B．由于B線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時釋放D的作用 C．如果斷開B線圈的開關(guān)S2，無延時作用 D．如果斷開B線圈的開關(guān)S2，延時將變長 圖6 圖7 　　　　圖8　　　　　　　圖9　　　　　　　圖10 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．(5分)如圖11所示，是一交流電壓隨時間變化的圖象，此交流電壓的有效值等于________V. 12．(15分)硅光電池是一種可將光能轉(zhuǎn)換為電能的器件，某同學(xué)用圖12所示的電路探究硅光電池的路端電壓U與總電流I的關(guān)系，圖中R0為定值電阻且阻值的大小已知，電壓表視為理想電壓表． 圖11 (1)請根據(jù)圖12，將圖13中的實(shí)驗(yàn)器材連接成實(shí)驗(yàn)電路． 　　 　　　　　　　　　　　　圖12　　　　　　　　圖13 (2)若電壓表V2的讀數(shù)為U0，則I＝________. 姓名：________　班級：________　學(xué)號：________　得分：________　　　　　　　　　　　　　　 　　　　(3)實(shí)驗(yàn)一：用一定強(qiáng)度的光照射硅光電池，調(diào)節(jié)滑動變阻器，通過測量得到該電池的U—I曲線a，見圖14.由此可知電池內(nèi)阻________(選填“是”或“不是”)常數(shù)，短路電流為______ mA，電動勢為________ V. (4)實(shí)驗(yàn)二：減小實(shí)驗(yàn)一中光的強(qiáng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測得U—I曲線b，見圖14. 當(dāng)滑動變阻器的電阻為某值時，實(shí)驗(yàn)一中的路端電壓為1.5 V，則實(shí)驗(yàn)二中外電路消耗的電功率為________ mW(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 圖14 三、計算題(本題共4小題，共40分) 13．(8分)如圖15所示，理想變壓器原線圈Ⅰ接到220 V的交流電源上，副線圈Ⅱ的匝數(shù)為30，與一標(biāo)有“12 V，12 W”的燈泡連接，燈泡正常發(fā)光．副線圈Ⅲ的輸出電壓為110 V，電流為0.4 A．求： 圖15 (1)副線圈Ⅲ的匝數(shù)； (2)原線圈Ⅰ的匝數(shù)以及通過原線圈的電流． 14．(10分)某發(fā)電站的輸出功率為104 kW，輸出電壓為4 kV，通過理想變壓器升壓后向80 km遠(yuǎn)處的用戶供電．已知輸電線的電阻率為ρ＝2.410－8 Ωm，導(dǎo)線橫截面積為1.510－4 m2，輸電線路損失的功率為輸出功率的4%.求： (1)升壓變壓器的輸出電壓； (2)輸電線路上的電壓損失． 15．(8分)如圖16所示，光滑導(dǎo)軌MN、PQ在同一水平面內(nèi)平行固定放置，其間距d＝1 m，右端通過導(dǎo)線與阻值RL＝8 Ω的小燈泡L相連，CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1 T的勻強(qiáng)磁場，一質(zhì)量m＝50 g、阻值為R＝2 Ω的金屬棒在恒力F作用下從靜止開始運(yùn)動x＝2 m后進(jìn)入磁場恰好做勻速直線運(yùn)動．(不考慮導(dǎo)軌的電阻，金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸)．求： 圖16 (1)恒力F的大?。? (2)小燈泡發(fā)光時的電功率． 16．(14分)如圖17所示，在坐標(biāo)xOy平面內(nèi)存在B＝2.0 T的勻強(qiáng)磁場，OA與OCA為置于豎直平面內(nèi)的光滑金屬導(dǎo)軌，其中OCA滿足曲線方程x＝0.50sin y m，C為導(dǎo)軌的最右端，導(dǎo)軌OA與OCA相交處的O點(diǎn)和A點(diǎn)分別接有體積可忽略的定值電阻R1和R2，其中R1＝4.0 Ω、R2＝12.0 Ω.現(xiàn)有一足夠長、質(zhì)量m＝0.10 kg的金屬棒MN在豎直向上的外力F作用下，以v＝3.0 m/s的速度向上勻速運(yùn)動，設(shè)棒與兩導(dǎo)軌接觸良好，除電阻R1、R2外其余電阻不計，g取10 m/s2，求： 圖17 (1)金屬棒MN在導(dǎo)軌上運(yùn)動時感應(yīng)電流的最大值； (2)外力F的最大值； (3)金屬棒MN滑過導(dǎo)軌OC段，整個回路產(chǎn)生的熱量． 模塊綜合檢測 答案 1．ACD　[線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的規(guī)律和線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速運(yùn)動時一樣，都是正(余)弦交變電流．由規(guī)律類比可知A、C、D正確．] 2．B　[因兩表的結(jié)構(gòu)完全相同，對A來說就是由于撥動指針帶動線圈切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流方向應(yīng)用右手定則判斷；對B表來說是線圈受安培力作用帶動指針偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)方向應(yīng)由左手定則判斷，研究兩表的接線可知，兩表串聯(lián)，故可判定電流計B的指針向右擺動．] 3．B　[0～t1時間內(nèi)，磁場均勻增強(qiáng)，穿過線圈的磁通量均勻增大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小不變，由楞次定律知電流方向?yàn)槟鏁r針；同理，t1～t2時間內(nèi)無電流，t2～t4時間內(nèi)有順時針大小不變的電流．] 4．D　[小球進(jìn)出磁場時，有渦流產(chǎn)生，要受到阻力，故穿出時的速度一定小于初速度．] 5．D　[由題圖可知，Φ＝Φmcos θ，e＝Emsin θ，所以磁通量變大，感應(yīng)電動勢變小．] 6．BD　[根據(jù)輸入電壓與匝數(shù)關(guān)系，有＝，解得 U2＝U1＝180 V＝36 V．根據(jù)保險絲熔斷電流，有P2＝P1＝I1U1＝0.5180 W＝90 W．根據(jù)正弦交變電流有效值與最大值間的關(guān)系，有U2m＝U2＝36 V．允許副線圈通過的最大電流有效值為I2＝I1＝0.5 A＝2.5 A．負(fù)載電阻是最小值R＝＝ Ω＝14.4 Ω.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，得B、D正確．] 7．BD 8．B　[S1斷開瞬間，L中產(chǎn)生很大的自感電動勢，若此時S2閉合，則可能將電壓表燒壞，故應(yīng)先斷開S2.] 9．AD　[接通時電壓不足以使氖管發(fā)光，迅速切斷S時，L中產(chǎn)生很高的自感電動勢，會使氖管發(fā)光，b為負(fù)極，輝光在b端．故A、D項(xiàng)正確．] 10．BC　[如果斷開B線圈的開關(guān)S2，那么在S1斷開時，該線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，但沒有感應(yīng)電流，所以無延時作用．] 11．50 解析　題圖中給出的是一方波交流電，周期T＝0.3 s，前時間內(nèi)U1＝100 V，后時間內(nèi)U2＝－50 V．設(shè)該交流電壓的有效值為U，根據(jù)有效值的定義，有T＝＋，代入已知數(shù)據(jù)，解得U＝50 V. 12．(1)實(shí)驗(yàn)電路如下圖所示 (2)　(3)不是　0.295(0.293～0.297)　2.67(2.64～2.70)　(4)0.068(0.060～0.070) 解析　(1)略． (2)根據(jù)歐姆定律可知I＝ (3)路端電壓U＝E－Ir，若r為常數(shù)，則U—I圖為一條不過原點(diǎn)的直線，由曲線a可知電池內(nèi)阻不是常數(shù)；當(dāng)U＝0時的電流為短路電流，約為295 μA＝0.295 mA；當(dāng)電流I＝0時路端電壓等于電源電動勢E、約為2.67 V. (4)實(shí)驗(yàn)一中的路端電壓為U1＝1.5 V時電路中電流為I1＝0.21 mA，連接a中點(diǎn)(0.21 mA,1.5 V)和坐標(biāo)原點(diǎn)，此直線為此時對應(yīng)滑動變阻器阻值的外電路電阻(定值電阻)的U—I圖，和圖線b的交點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)二中的路端電壓和電路電流，如下圖，電流和電壓分別為I＝97 μA，U＝0.7 V，則外電路消耗功率為P＝UI＝0.068 mW. 13．(1)275匝　(2)550匝　0.25 A 解析　理想變壓器原線圈兩端電壓跟每個副線圈兩端電壓之比都等于原、副線圈匝數(shù)之比．由于有兩個副線圈，原、副線圈中的電流跟它們的匝數(shù)并不成反比，但輸入功率等于輸出的總功率． (1)已知U2＝12 V，n2＝30；U3＝110 V 由＝，得n3＝n2＝275匝； (2)由U1＝220 V，根據(jù)＝，得n1＝n2＝550匝 由P1＝P2＋P3＝P2＋I(xiàn)3U3＝56 W，得I1＝＝0.25 A 14．(1)8104 V　(2)3.2103 V 解析　(1)導(dǎo)線電阻r＝ρ＝ Ω＝25.6 Ω 輸電線路上損失的功率為輸出功率的4%，則4%P＝I2r 代入數(shù)據(jù)得I＝125 A 由理想變壓器P入＝P出及P＝UI得 輸出電壓U＝＝ V＝8104 V (2)輸電線路上的電壓損失 U′＝Ir＝12525.6 V＝3.2103 V 15．(1)0.8 N　(2)5.12 W 解析　(1)對導(dǎo)體棒由動能定理得 Fx＝mv2 因?yàn)閷?dǎo)體棒進(jìn)入磁場時恰好做勻速直線運(yùn)動 所以F＝BId＝Bd 代入數(shù)據(jù)，根據(jù)以上兩式方程可解得：F＝0.8 N，v＝8 m/s (2)小燈泡發(fā)光時的功率PL＝2RL＝5.12 W 16．(1)1.0 A　(2)2.0 N　(3)1.25 J 解析　(1)金屬棒MN沿導(dǎo)軌豎直向上運(yùn)動，進(jìn)入磁場中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢．當(dāng)金屬棒MN勻速運(yùn)動到C點(diǎn)時，電路中感應(yīng)電動勢最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大．金屬棒MN接入電路的有效長度為導(dǎo)軌OCA形狀滿足的曲線方程中的x值．因此接入電路的金屬棒的有效長度為L＝x＝0.5sin y，Lm＝xm＝0.5 m， 由Em＝BLmv，得Em＝3.0 V， Im＝，且R并＝， 解得Im＝1.0 A (2)金屬棒MN勻速運(yùn)動的過程中受重力mg、安培力F安、外力F外作用，金屬棒MN運(yùn)動到C點(diǎn)時，所受安培力有最大值，此時外力F有最大值，則 F安m＝ImLmB，F(xiàn)安m＝1.0 N， F外m＝F安m＋mg，F(xiàn)外m＝2.0 N. (3)金屬棒MN在運(yùn)動過程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 e＝3.0sin y，有效值為E有＝. 金屬棒MN滑過導(dǎo)軌OC段的時間為t t＝，y＝ m，t＝ s 滑過OC段產(chǎn)生的熱量 Q＝t，Q＝1.25 J.