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2019年高中物理 模塊綜合檢測(cè) 教科版選修3-2
一、選擇題(本大題共8個(gè)小題，每小題6分．共48分．每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確．)
1．(xx資陽(yáng)高二期中)下列說(shuō)法正確的是( )
A．只要閉合回路的磁通量足夠大，就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生
B．只要閉合回路的導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生
C．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻止感應(yīng)電流的磁通量的變化
D．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向也可能與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向一致
【解析】 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件有兩個(gè)：一是閉合回路，二是磁通量發(fā)生變化，A、B中穿過(guò)閉合回路的磁通量不一定變化，所以A、B錯(cuò)；根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，阻礙并非阻止，C錯(cuò)，D對(duì)．
【答案】 D
2.如圖1所示，截面為矩形的金屬導(dǎo)體，放在磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體中通有電流時(shí)，導(dǎo)體的上下表面的電勢(shì)有什么關(guān)系( )
圖1
A．UM>UN B．UM＝UN
C．UM
UN.
【答案】 A
3.圖2為某種交變電流的波形圖，每半個(gè)周期按各自的正弦規(guī)律變化，其有效值為( )
圖2
A．7 A B．5 A
C．3 A D．4 A
【解析】 根據(jù)電流有效值的定義得()2R＋()2R＝I2RT，解得I＝5 A，故B正確．
【答案】 B
4. (xx成都實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二檢測(cè))一矩形金屬線圈，繞垂直磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的情況如圖3所示．下列說(shuō)法正確的是( )
圖3
A．此交流電的頻率為0.5 Hz
B．此交流電的電動(dòng)勢(shì)有效值為2 V
C．t＝0.01 s時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直
D．t＝0.02 s時(shí)，線圈磁通量變化率為零
【解析】 由圖像可以看出，此交變電流是正弦式電流，最大值為2 V，周期T＝0.02 s，所以頻率f＝1/T＝50 Hz；電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝Em/ V＝ V，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)；在t＝0.01 s和t＝0.02 s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，線圈沒(méi)有切割磁感線的邊，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，線圈磁通量變化率為零，C、D選項(xiàng)正確．
【答案】 CD
5．(xx綿陽(yáng)中學(xué)高二檢測(cè))如圖4所示，理想變壓器給負(fù)載供電，變壓器輸入電壓不變．如果負(fù)載電阻的滑片向上移動(dòng)，則圖中所有交流電表的讀數(shù)及輸入功率變化情況正確的是( )
圖4
A．V1、V2不變，A1增大，A2減小，P增大
B．V1、V2不變，A1、A2增大，P增大
C．V1、V2不變，A1、A2減小，P減小
D．V1不變，V2增大，A1減小，A2增大，P減小
【解析】 在匝數(shù)比一定的情況下，輸出電壓決定于輸入電壓，輸入電壓U1不變，則輸出電壓U2不變；在匝數(shù)比一定，輸入電壓不變的情況下，輸入電流I1決定于輸出電流I2，故應(yīng)先分析輸出電流I2，而I2＝U2/R，滑片上移R變大，I2變小，又I1＝I2，I1變?。惠斎牍β蔖決定于輸出功率，P＝U1I1＝U2I2，U2不變、I2變小，所以P變?。瓹對(duì)．
【答案】 C
6．阿慈同學(xué)做了個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)，如圖5所示，水平面內(nèi)有兩根光滑平行金屬導(dǎo)軌，上面放著兩根金屬棒a、b(a、b與導(dǎo)軌接觸良好，且不會(huì)離開導(dǎo)軌)．其上方附近有一條形磁鐵，下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述正確的是( )
圖5
A．當(dāng)條形磁鐵N極朝下，向下運(yùn)動(dòng)時(shí)(未到達(dá)導(dǎo)軌平面)，a、b將靠攏
B．當(dāng)條形磁鐵N極朝下，向下運(yùn)動(dòng)時(shí)(未到達(dá)導(dǎo)軌平面)，a、b將分開
C．當(dāng)條形磁鐵N極朝下，向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，a、b將遠(yuǎn)離
D．當(dāng)條形磁鐵N極朝下，向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，a、b將靠攏
【解析】 四根導(dǎo)體棒組成閉合回路，當(dāng)磁鐵迅速接近回路時(shí)，不管是N極還是S極向下，穿過(guò)回路的磁通量都增大，閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流將“阻礙”原磁通量的增大．a(chǎn)、b相互靠近，反之兩者會(huì)遠(yuǎn)離，選項(xiàng)A、C正確．
【答案】 AC
7．(xx宜賓高二期末)利用超導(dǎo)材料零電阻的性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)損耗輸電．現(xiàn)有一直流電路，輸電線的總電阻為0.4 Ω，它提供給用電器的電功率為40 kW，電壓為800 V．如果用臨界溫度以下的超導(dǎo)電纜替代原來(lái)的輸電線，保持供給用電器的功率和電壓不變，那么節(jié)約的電功率為( )
A．1 kW B．1.6103 kW
C．1.6 kW D．10 kW
【解析】 用電器的額定電流為：I＝＝A＝50 A，輸電線上消耗功率P線＝I2R＝5020.4 W＝1000 W＝1 kW.所以若采用超導(dǎo)材料則線路上的損耗將被節(jié)約．
【答案】 A
8. (xx福建高考)如圖6，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落，穿過(guò)一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合．若取磁鐵中心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立豎直向下為正方向的x軸，則圖中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流i隨環(huán)心位置坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖像是( )
圖6
【解析】 閉合銅環(huán)在下落過(guò)程中穿過(guò)銅環(huán)的磁場(chǎng)方向始終向上，磁通量先增加后減少，由楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向要發(fā)生變化，D項(xiàng)錯(cuò)誤；因穿過(guò)閉合銅環(huán)的磁通量的變化率不是均勻變化，所以感應(yīng)電流隨x的變化關(guān)系不可能是線性關(guān)系，A項(xiàng)錯(cuò)誤；銅環(huán)由靜止開始下落，速度較小，所以穿過(guò)銅環(huán)的磁通量的變化率較小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的最大值較小，過(guò)O點(diǎn)后，銅環(huán)的速度增大，磁通量的變化率較大，所以感應(yīng)電流的反向最大值大于正向最大值，故B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤．
【答案】 B
二、非選擇題(本大題共5小題，共52分．按題目要求作答，解答題應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題目，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．)
9．(10分)一個(gè)邊長(zhǎng)為a＝1 m的正方形線圈，總電阻為R＝2 Ω，當(dāng)線圈以v＝2 m/s的速度通過(guò)磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，線圈平面總保持與磁場(chǎng)垂直．若磁場(chǎng)的寬度b>1 m，如圖7所示，求：
(1)線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中感應(yīng)電流的大?。?
(2)線圈在穿過(guò)整個(gè)磁場(chǎng)過(guò)程中釋放的焦耳熱．
圖7
【解析】 (1)根據(jù)E＝Blv，I＝，知I＝＝ A＝0.5 A.
(2)線圈穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中，由于b>1 m，故線圈只在進(jìn)入和穿出時(shí)有感應(yīng)電流，故
Q＝2I2Rt＝2I2R＝20.522 J＝0.5 J.
【答案】 (1)0.5 A (2)0.5 J
10．(10分)一矩形線圈，面積為S，匝數(shù)為N，在場(chǎng)強(qiáng)為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞著軸OO′做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω，磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸垂直，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到中性面位置開始計(jì)時(shí)，
(1)寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式．
(2)若線圈的電阻為r，與一個(gè)阻值為R的電阻組成閉合電路時(shí)，寫出線圈中的電流瞬時(shí)值的表達(dá)式．
【解析】 (1)Em＝NBSω，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式由e＝Emsinωt得e＝NBSωsinωt
(2)根據(jù)閉合電路的歐姆定律
i＝e/(R＋r)＝sinωt
【答案】 (1)e＝NBSωsinωt (2)i＝sinωt
11．(10分)(xx廣元高二期末)如圖8所示，一半徑為r＝10 cm的圓形線圈共100匝，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝ T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸線OO′以n＝600 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至中性面位置(圖中位置)時(shí)開始計(jì)時(shí)．
圖8
(1)寫出線圈內(nèi)所產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；
(2)求線圈從圖示位置開始在1/60 s時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值．
【解析】 線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈內(nèi)產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)線圈平面在中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，其表達(dá)式為e＝Emsin ωt.
(1)e＝Emsin ωt，Em＝NBSω(與線圈形狀無(wú)關(guān))，
ω＝20π rad/s，
故e＝100sin 20πt(V)．
(2)當(dāng)t＝ s時(shí)，
e＝100sin(20π) V＝50 V＝86.6 V.
【答案】 (1)e＝100sin 20πt(V) (2)86.6 V
12(10分)(xx石室中學(xué)高二檢測(cè))10匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)e＝10sin20πt(V)，求：(1)t＝0時(shí)線圈的磁通量和磁通量的變化率；
(2)線圈從中性面開始轉(zhuǎn)過(guò)180過(guò)程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值和最大值之比．
【解析】 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)線圈的磁通量的變化和電動(dòng)勢(shì)的變化關(guān)系，有：(1)因?yàn)镋m＝nBSω＝nΦmω，
所以Φm＝＝ Wb＝ Wb
t＝0時(shí)，電動(dòng)勢(shì)e＝0，磁通量為最大，磁通量的變化率為0.
(2)線圈從中性面開始轉(zhuǎn)過(guò)180過(guò)程的時(shí)間
t＝＝ s＝0.05 s
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值和最大值及二者比值為
＝＝n＝10＝ V.
Em＝10 V，＝＝
【答案】 (1) Wb 0 (2)
13．(10分)(xx內(nèi)江高二期末)如圖9所示，固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的水平導(dǎo)軌abcd的間距L1＝0.5 m，金屬棒ad與導(dǎo)軌左端bc的距離L2＝0.8 m，整個(gè)閉合回路的電阻為R＝0.2 Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0＝1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下穿過(guò)整個(gè)回路．a(chǎn)d桿通過(guò)滑輪和細(xì)繩接一個(gè)質(zhì)量m＝0.04 kg的物體，不計(jì)一切摩擦．現(xiàn)使磁場(chǎng)以＝0.2 T/s的變化率均勻地增大，求經(jīng)過(guò)多少時(shí)間物體剛好離開地面？(g取10 m/s2)
圖9
【解析】 物體剛要離開地面時(shí)，其受到的拉力F等于它的重力mg，而拉力F等于棒所受的安培力，即：mg＝(B0＋t)IL1
其中(B0＋)為t時(shí)刻的磁感應(yīng)強(qiáng)度，I為感應(yīng)電流
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
E＝＝L1L2
感應(yīng)電流I＝解得：t＝(－B0)＝5 s.
【答案】 5 s
2019年高中物理 模塊綜合檢測(cè) 教科版選修3-2.doc
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