版选修3_2.doc

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1、1综合测评(时间：90 分钟 满分：100 分)第卷(选择题，共 44 分)一、选择题(本大题共 11 小题，每小题 4 分，共 44 分)1在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( )A将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化解析：将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，回路中没有磁通量

2、的变化，不能产生感应电流，观察到电流表没有变化，A 选项错误；在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，回路中没有磁通量的变化，不能产生感应电流，观察到电流表没有变化，B 选项错误；将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁的过程中有感应电流产生，但是之后再到相邻房间去观察时，回路中已经没有磁通量的变化，此时观察到的电流表没有变化，C 选项错误；绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，回路中的磁通量发生变化，能观察电流表的变化，D 选项正确答案：D2(2015重庆高考)如图为无线电充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为 S，若

3、在 t1到 t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由 B1均匀增加到 B2，则该段时间线圈两端 a 和 b 之间的电势差 a b是( )A恒为nS B2 B1t2 t1B从 0 均匀变化到nS B2 B1t2 t1C恒为nS B2 B1t2 t1D从 0 均匀变化到nS B2 B1t2 t12解析： t1到 t2时间内，穿过线圈的磁感应强度大小由 B1均匀增加到 B2，根据法拉第电磁感应定律得， E n ，根据楞次定律可知， a 点电势低于 b 点，故 t nS B2 B1t2 t1 a b ，C 选项正确nS B2 B1t2 t1答案：C3(多选)置于匀强磁场中的金

4、属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈 A 相连套在铁芯下部的线圈 B 引出两根导线接在两根水平导轨上，如图所示导轨上有一根金属棒 ab 处在垂直于纸面向外的匀强磁场中下列说法中正确的是( )A圆盘顺时针加速转动时， ab 棒将向右运动B圆盘顺时针减速转动时， ab 棒将向右运动C圆盘顺时针匀速转动时， ab 棒将向右运动D圆盘顺时针加速转动时， ab 棒将向左运动解析：圆盘顺时针加速转动时，产生感应电流，根据右手定则可知，感应电流由圆心流向边缘，根据安培定则可知，线圈 A 中产生方向向下的磁场，且逐渐增强，由楞次定律得，线圈 B 中的感应磁场方向向上，由安培定则可知， ab 棒

5、中感应电流方向由 a b.由左手定则可知， ab 棒受的安培力方向向左， ab 棒将向左运动，A 选项错误，D 选项正确；圆盘顺时针减速转动时， ab 棒将向右运动，B 选项正确；当圆盘顺时针匀速转动时，线圈 A中产生恒定的电流，那么线圈 B 的磁通量不变，则 ab 棒没有感应电流，则将不会运动，C选项错误答案：BD4(2017武邑中学月考)汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油、空气混合气要靠火花塞点燃，但是汽车蓄电池的电压只有 12 V，不能在火花塞中产生火花，为此设计了如图所示的点火装置，这个装置的核心是一个变压器，它的原线圈通过开关连到蓄电池上，副线圈接到火花塞的两端，开关由机械进行自动控

6、制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，这样就能在火花塞中产生火花了，下列说法中正确的是( )3A该设计方案不可行，因为蓄电池提供的是直流电，变压器不能改变直流电压B该设计方案可行，因为变压器能将直流电改变为交变电流C该设计方案可行，因为通过变压器原线圈的是变化的电流，可以通过变压器发生互感现象D该变压器可以是升压变压器，也可以是降压变压器解析：根据电磁感应规律可知，变压器只能改变变化的电流，不能改变恒定电流，B选项错误；该设计方案中，开关的闭合、断开，导致电流不断变化，从而使得磁通量不断地变化，变压器可以工作，A 选项错误，C 选项正确；由于火花塞放电需要较高的电压，所以该变压器是升压变压器

7、，D 选项错误答案：C5(多选)如图 1 所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图 2 中曲线 a， b 所示，则( )A两次 t0 时刻线圈平面均与中性面重合B曲线 a、 b 对应的线圈转速之比为 2 3C曲线 a 表示的交变电动势频率为 25 HzD曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10 V解析： t0 时刻，感应电动势为零，线圈处于中性面位置，故 A 选项正确；分析图象可知，曲线 a、 b 表示的感应电动势的周期分别为 Ta0.04 s， Tb0.06 s，根据周期和转速的关系 n 可知， na nb3 2，故 B 选

8、项错误；根据周期与频率的关系可知曲线 a1T表示的交变电动势频率为 f 25 Hz，故 C 选项正确；正弦式交变电动势的有效值为 E1T NBS ，曲线 a、 b 的感应电动势有效值之比为 Ea Eb Tb Ta3 2，已知NBS2 2 T曲线 a 的感应电动势的有效值为 Ea V，则曲线 b 表示的交变电动势有效值为 5 152 2 2V故 D 选项错误答案：AC6(多选)(2016新课标卷)如图， M 为半圆形导线框，圆心为 OM； N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为 ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线4OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面现使

9、线框 M、 N 在 t0 时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过 OM和 ON的轴，以相同的周期 T 逆时针匀速转动，则( )A两导线框中均会产生正弦交流电B两导线框中感应电流的周期都等于 TC在 t 时，两导线框中产生的感应电动势相等T8D两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等解析：导线框匀速转动产生感应电动势， E BLv ，感应电动势恒定，线框中电BL22流大小恒定，A 选项错误；根据楞次定律可知， M 线框匀速转动，前半个周期内感应电流方向为逆时针，后半个周期内感应电流为顺时针方向； N 线框匀速转动，第一个 个周期内14感应电流为逆时针，第三个 周期内感应电流为顺时

10、针，其余时间段没有感应电流，两线14框中感应电流的周期都等于 T，B 选项正确； t 时，两线框均有一条半径在切割磁感线产T8生感应电动势，感应电动势的大小相等，方向均为逆时针，C 选项正确；根据电流的热效应，对于 M 线框， T I12RT，对于 N 线框， I RT，联立解得， I1 I2，D 选E2R E2R T2 2 2项错误答案：BC7.如图所示，电阻 R 和电感 L 的值很大，电源内阻不可忽略，A、B 是完全相同的两只灯泡，当开关 S 闭合时，下列判断正确的是( )A灯 A 比灯 B 先亮，然后灯 A 熄灭B灯 B 比灯 A 先亮，然后灯 B 逐渐变暗C灯 A 与灯 B 一起亮，而

11、后灯 A 熄灭D灯 A 与灯 B 一起亮，而后灯 B 熄灭解析：开关 S 闭合时，B 灯立即亮，A 灯由于电感 L 的自感作用，将逐渐变亮，由于总电流逐渐变大，路端电压变小，B 灯逐渐变暗，选项 B 符合要求5答案：B8(多选)(2016新课标卷)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片 P、 Q 分别于圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场 B 中，圆盘旋转时，关于流过电阻 R 的电流，下列说法正确的是( )A若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B若从上往下看，圆盘顺时针转动，则电流沿 a 到 b 的方向流动C若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则

12、电流方向可能发生变化D若圆盘转动的角速度变为原来的 2 倍，则电流在 R 上的热功率也变为原来的 2 倍解析：圆盘转动切割磁感线产生感应电动势， E BL2 ，若圆盘转动的角速度恒定，12则感应电动势恒定不变，根据欧姆定律可知，感应电流大小恒定不变，A 选项正确；由右手定则可知，从上往下看，圆盘顺时针转动，电流沿 a 到 b 的方向流动，B 选项正确；若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，电流方向不变，大小变化，C 选项错误；若圆盘转动的角速度变为原来的 2 倍，回路电流变为原来 2 倍，根据功率公式 P I2R 可知，电流在 R 上的热功率变为原来的 4 倍，D 选项错误答案：AB9(多选

13、)如图所示，在直角坐标系 xOy 中，有边长为 L 的正方形金属线框 abcd，其一条对角线 ac 和 y 轴重合、顶点 a 位于坐标原点 O 处在 y 轴右侧的一、四象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的 ab 边刚好完全重合，左边界与 y 轴重合，右边界与 y 轴平行 t0 时刻，线框以恒定的速度 v 沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域取沿 a b c d a 方向的感应电流为正方向，则在线框穿过磁场区域的过程中，感应电流 I、 ab 间的电势差 Uab随时间 t 变化的图线是下图中的( )6解析：分析线框运动的过程，在 ab 边通过磁场的过程中，根据楞次定律判断出感应电

14、流为逆时针方向，且在减小，根据欧姆定律得| Uab| I(Rbc Rcd Rda)，逐渐减小；在 cd边通过磁场的过程中，根据楞次定律可知电流为顺时针方向，电流逐渐减小，| Uab| IRab逐渐减小，A、D 选项正确答案：AD10(多选)(2016海南高考)图(a)所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为41， RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻， R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表原线圈所接电压 u 随时间 t 按正弦规律变化，如图(b)所示下列说法正确的是( )A变压器输入、输出功率之比为 41B变压器原、副线圈中的电流强度之比为 14C u 随 t 变化的规律为 u51si

15、n50 t(国际单位制)D若热敏电阻 RT的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大解析：根据理想变压器的构造和原理可知，原副线圈输入功率和输出功率相等，A 选项错误；根据理想变压器电流和匝数的关系可知， ，原副线圈的电流之比为I1I2 n2n114，B 选项正确；分析图(b)可知，交变电压的峰值为 51 V，周期 T0.02 s，角速度 100 rad /s， u 随 t 的变化规律为 u51sin100 t，C 选项错误；若热敏电阻2TRT的温度升高，则热敏电阻的阻值减小，根据变压器工作原理可知，原线圈的电压不变，副线圈的电压不变，副线圈中的电流变大，D 选项正确答案：BD11如图所

16、示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向匀强磁场， PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大，磁感应强度的大小分别为 B1 B、 B22 B.一个竖直放置的边长为 a、质量为 m、电阻为 R 的正方形金属线框，以速度 v 垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为 ，则v2下列结论中正确的是( )7A此过程中通过线框截面的电量为2Ba2RB此过程中回路产生的电能为 0.5mv2C此时线框的加速度为9B2a2v2mRD此时线框中的电功率为9B2a2v22R解析：电量的计算要用到平均值，根据法拉第电磁感应定律 E ，感应电 t 3Ba22

17、 t流 I ，通过横截面积的电荷量 q I t t ，故 A 选项错误；根ER 3Ba22R t 3Ba22R t 3Ba22R据能量守恒定律可知，导体切割磁感线产生感应电流，机械能转化为电能， E 电 mv2 m12 122 mv2，故 B 选项错误；感应电动势的瞬时值 E ，感应电流的瞬时值(v2) 38 Bav2 2Bav2 3Bav2I ，根据安培力公式 F2 BIL BIL ，运用牛顿第3Bav2R 3Bav2R 3B2a2vR 3B2a2v2R 9B2a2v2R二定律得加速度 a ，故 C 选项正确；瞬时功率 P UI ，Fm 9B2a2v2mR 3Bav2 3Bav2R 9B2a

18、2v24R故 D 选项错误答案：C第卷(非选择题，共 56 分)二、实验题(本题包括 2 小题，共 12 分)12(6 分)如图所示为“探究电磁感应现象”的实际装置(1)将图中所缺的导线连接完整(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将原线圈迅速插入副线圈时，电流计指针_偏转；将原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针_偏转(填“向左” “向右”)8解析：(1)如图(2)当闭合开关时穿过副线圈磁通量增加，指针右偏闭合开关后线圈插入副线圈，通过副线圈磁场方向不变，磁场增强，磁通量增加，所以指针还右偏插入副线圈后，磁场稳定，在副线圈中无感应电流

19、，指针指中间，当变阻器滑片迅速左移，电路中电流减小，磁场减弱，副线圈中磁通量减小，产生与一开始反向的电流，指针左偏答案：(1)如解析图 (2)向右 向左13(6 分)电流传感器可以像电流表一样测量电流，它的优点是反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化，还可以与计算机相连，能在很短的时间内画出电流随时间变化的图象按图甲连接电路，提供 8 V 直流电源，先使开关 S 与 1 相连，电源向电容器充电，这个过程可在瞬间完成，然后把开关 S 掷向 2，电容器通过电阻 R 放电，传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的 It 曲线，如图乙所示(1)图乙中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端)，其面积

20、表示的物理意义是_(2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是_C.(3)根据以上数据估算，电容器的电容是_F.解析：(1)图象纵坐标为电流 I，横坐标为时间 t，由公式 q It 可知，矩形面积为放电电荷量(2)每个小方格的面积代表放电电荷量 q00.0810 3 C，共有 75 格，则放电电荷量Q75 q06.010 3 C.9(3)由 Q CU 可知 C 7.510 4 F.QU答案：(1)0.1 s 内的放电电荷量 (2)6.010 3(3)7.5104三、计算题(本大题共 4 小题，共 44 分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的题要注明单位)14(12 分)某同学设计一个

21、发电测速装置，工作原理如图一个半径为 R0.1 m 的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为 R 的金属棒 OA， A 端与导轨接触良好， O 端固定在圆心处的转轴上转轴的左端有一个半径为 r 的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起R3转动圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为 m0.5 kg 的铝块在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度 B0.5 T a 点与导轨相连， b点通过电刷与 O 端相连测量 a、 b 两点间的电势差 U 可算得铝块速度，铝块由静止释放，下落 h0.3 m 时，测得 U 0.15 V(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，

22、重力加速度 g10 m/s 2)(1)测 U 时，与 A 点相接的电压表的“正极”还是“负极”？(2)求此时铝块的速度大小；(3)求此下落过程中铝块机械能的损失解析：(1)根据右手定则可知，测 U 时，与 A 点相接的电压表的“正极” (2)由电磁感应定律得 U E n ，磁通量变化量 BR2 ，电压 t 12U BR 2，线速度 v r R ，所以铝块的速度 v 2 m/s.12 13 2U3BR(3)根据能量守恒定律可知，铝块机械能的损失等于重力势能的减小量与动能增加量的差值，即 E mgh mv2，代入数据解得， E0.5 J.12答案：(1)正极 (2)2 m/s (3)0.5 J15

23、. (10 分)如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为 a，宽度为 b，共有 n 匝，总电阻为 r0，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为 R 的定值电阻线圈以角速度 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴 OO匀速转动，沿转动轴 OO方向看去，线圈转动方向沿顺时针10(1)在图中画出线圈经过图示位置时通过电阻 R 上的感应电流的方向；(2)从图示位置(线圈平面平行于磁场方向)开始计时，经多长时间，通过电阻 R 上电流的瞬时值第一次为零？(3)与电阻并联的电压表的示数是多少？解析：(1)根据右手定则判断， R 上电流自上而下(2)t T .14 24

24、2(3)Em nBab .所以 E 有 nBab .22UR E 有 .RR r nBab R2 R r答案：(1)自上而下 (2) (3)2 nBab R2 R r16(12 分)(2016浙江高考)小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示，两根平行金属导轨相距 l0.50 m，倾角 53，导轨上端串接一个 0.05 的电阻在导轨间长 d0.56 m 的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度 B2.0 T质量 m4.0 kg 的金属棒 CD 水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆 GH 相连 CD 棒的初始位置与磁场区域的下边界相距 s0.24 m一位健身者用恒力 F80

25、N 拉动 GH 杆， CD 棒由静止开始运动，上升过程中 CD 棒始终保持与导轨垂直当 CD 棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使 CD 棒回到初始位置(重力加速度 g10 m/s2，sin530.8，不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)求：(1)CD 棒进入磁场时速度 v 的大小；(2)CD 棒进入磁场时所受的安培力 FA的大小；(3)在拉升 CD 棒的过程中，健身者所做的功 W 和电阻产生的焦耳热 Q.11解析：(1)由牛顿第二定律得 a 12 m /s 2F mgsinm进入磁场时的速度 v 2.4 m /s.2as(2)感应电动势 E Blv感应电流 IBlvR安培力 F

26、A BIl代入得 FA 48 N.B2l2vR(3)健身者做功 W F(s d)64 J由牛顿第二定律 F mgsin FA0CD 棒在磁场区做匀速运动，在磁场中运动时间 tdv焦耳热 Q I2Rt26.88 J.答案：(1)2.4 m /s (2)48 N (3)64 J 26.88 J17(10 分)(2017德州市月考)如图所示，在坐标 xOy 平面内存在 B2.0 T 的匀强磁场， OA 与 OCA 为置于竖直平面内的光滑金属导轨，其中 OCA 满足曲线方程 x0.50sin y (m)， C 为导轨的最右端，导轨 OA 与 OCA 相交处的 O 点和 A 点分别接有体积可忽略的 5定

27、值电阻 R1和 R2，其中 R14.0 、 R212.0 .现有一足够长、质量 m0.10 kg 的金属棒 MN 在竖直向上的外力 F 作用下，以 v3.0 m /s 的速度向上匀速运动，设棒与两导轨接触良好，除电阻 R1、 R2外其余电阻不计， g 取 10 m/s2，求：(1)金属棒 MN 在导轨上运动时感应电流的最大值；(2)外力 F 的最大值；(3)金属棒 MN 滑过导轨 OC 段，整个回路产生的热量解析：(1)金属棒 MN 沿导轨竖直向上运动，进入磁场中切割磁感线产生感应电动势当金属棒 MN 匀速运动到 C 点时，电路中感应电动势最大，产生的感应电流最大金属棒 MN 接入电路的有效长

28、度为导轨 OCA 形状满足的曲线方程中的 x 值因此接入电路的金属棒的有效长度为 L x0.5sin y， Lm xm0.5 m. 512导体切割磁感线，产生感应电动势， Em BLmv3.0 V，根据闭合电路欧姆定律可知，Im ，其中 R 并 ，联立解得 Im1.0 A.EmR并 R1R2R1 R2(2)金属棒 MN 匀速运动的过程中受重力 mg、外力 F、安培力 F作用，金属棒 MN 运动到 C 点时，所受安培力有最大值，此时外力 F 有最大值， Fm Fm mg，其中Fm ImLmB1.0 N，联立解得 Fm2.0 N.(3)金属棒 MN 在运动过程中，产生的感应电动势 e3.0sin y (V)，有效值为 E . 5 Em2金属棒 MN 滑过导轨 OC 段的时间 t.t ，其中 y m，联立解得 t s.yv 52 56滑过 OC 段产生的热量 Q t，代入数据解得 Q1.25 J.E2R并答案：(1)1.0 A (2)2.0 N (3)1.25 J