粤教版2016版物理2018年高考一轮教材复习单元精测卷系列：第九单元测试（解析版）

单元评估检测(九)
(第九、十章)
(45分钟　100分)
一、选择题(本题共6小题,每小题8分,共48分。1～4题为单选题,5、6题为多选题)
1.在xOy平面内有一条抛物线金属导轨，
( http: / / www.21cnjy.com )导轨的抛物线方程为y2=4x，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向里，一根足够长的金属棒ab垂直于x轴从坐标原点开始，以恒定速度v沿x轴正方向运动，运动中始终与金属导轨保持良好接触形成闭合回路，如图甲所示。则图乙所示图像中能表示回路中感应电动势大小随时间变化的图像是(　　)
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【解析】选B。由法拉第电磁感应定律可得，E=Blv=Bv·2y=4Bv，又x=vt，可得：E2=16B2v3t，对应图线可知，只有选项B正确。
2.如图所示,螺线管匝数n=1500匝,横
( http: / / www.21cnjy.com )截面积S=20cm2,螺线管导线电阻r=1Ω,电阻R=4Ω,磁感应强度B随时间变化的B-t图像如图所示(以向右为正方向),下列说法正确的是(　　)
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A.电阻R的电流方向是从A到C
B.感应电流的大小随时间均匀增大
C.电阻R两端的电压为6V
D.C点的电势为4.8V
【解析】选D。由楞次定律,电阻R的电流方向是从C到A,选项A错误。由于磁感应强度均匀增大,根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律,感应电流的大小保持不变,选项B错误。螺线管内产生的感应电动势E=nS=1500×20×10-4×2V=6
V,电流I=1.2A,电阻R两端的电压为U=IR=4.8V,C点的电势为4.8V,选项C错误,D正确。
3.如图所示,abcd为一边长为L、匝数为
( http: / / www.21cnjy.com )N的正方形闭合线圈,绕对称轴OO′匀速转动,角速度为ω,空间中只有OO′左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,若闭合线圈的总电阻为R,则(　　)
A.线圈中电动势的有效值为NBL2ω
B.线圈中电动势的最大值为NBL2ω
C.在转动一圈的过程中,线圈中有一半时间没有电流
D.当线圈转到图中所处的位置时,穿过线圈的磁通量为NBL2
【解析】选B。线圈中电动势的最大值Em=NBL2ω,有效值E==NBL2ω。在转动的过程中,线圈始终有一半在磁场中运动,故线圈中始终有电流通过。图中所示位置,穿过线圈的磁通量为BL2,正确选项为B。
4.如图所示,边长为L的正
( http: / / www.21cnjy.com )方形导线框质量为m,由距磁场H高处自由下落,其下边ab进入匀强磁场后,线圈开始做减速运动,直到其上边cd刚刚穿出磁场时,速度减为ab边进入磁场时的一半,磁场的宽度也为L,则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为(　　)
A.2mgL
B.2mgL+mgH
C.2mgL+mgH
D.2mgL+mgH
【解析】选C。正方形导线框由距磁场H高处自由下落到磁场上边缘时速度为v=,进入磁场后,磁通量变化有感应电流产生,受到磁场对电流向上的安培力作用,安培力对线框做负功,使机械能转化为电能,从而产生焦耳热,据Q=ΔE机=mg(H+2L)-m()2=2mgL+mgH,故选C。
5.一台小型发电机产生的电动势随时间变
( http: / / www.21cnjy.com )化的正弦规律图像如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0Ω,现外接一只电阻为95.0Ω的灯泡,如图乙所示,则
(　　)
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A.电压表的示数为220
V
B.电路中的电流方向每秒钟改变100次
C.灯泡实际消耗的功率为484
W
D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2
J
【解析】选B、D。由甲图可知电动势有效值E=220V,周期T=2×10-2s,则f=50Hz,线圈在一个周期内两次经过中性面,每经过中性面一次,电流方向改变一次,所以每秒钟电流方向改变100次,故B正确;电压表示数U=IR=×95V=209V,故选项A错误;灯泡的实际功率P==459.8W,故C错误;内阻每秒产生的焦耳热Q=I2Rt=()2×5×1J=24.2
J,故D正确。
【加固训练】(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为11∶2,原线圈两端的输入电压u=220sin100πt(V),电表均为理想电表,滑动变阻器R接入电路部分的阻值为10Ω。下列叙述中正确的是(　　)
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A.该交流电的频率为50
Hz
B.电压表的读数为40V
C.电流表的读数为4
A
D.若滑动变阻器的滑片P向a端移动,电流表的读数变大
【解析】选A、C。根据原线圈两端输入电压的表达式可知,交流电的频率f==Hz=50
Hz,A正确;变压器原线圈电压的有效值为U1=220V,利用变压器的变压比U1∶U2=n1∶n2,可求得U2=40V,电压表的读数为40V,B错误;电流表的读数为I==4A,C正确;若滑动变阻器的滑片P向a端移动,接入电路的电阻增大,而U2不变,电流表示数变小,D错误。
6.如图甲所示的电路中，理想变压器
( http: / / www.21cnjy.com )原、副线圈匝数之比为5∶1，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统(报警器未画出)，电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，下列说法中正确的是(　　)
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A.图乙中电压的有效值为220V
B.电压表的示数为44V
C.R处出现火警时电流表示数增大
D.R处出现火警时电阻R0消耗的电功率增大
【解析】选C、D。设将此电压加在阻值为R的电阻上，电压的最大值为Um，电压的有效值为U，则·=T，代入数据得图乙中电压的有效值为110V，故A错误；变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比，变压器原、副线圈中的电压之比是5∶1，所以电压表的示数为22V，故B错误；R处温度升高时，R的阻值减小，副线圈电流增大，而输入功率和输出功率相等，所以原线圈电流增大，即电流表示数增大，故C正确；R处出现火警时通过R0的电流增大，所以电阻R0消耗的电功率增大，故D正确。
二、实验题(12分)
7.热敏电阻是传感电路中常用的电子
( http: / / www.21cnjy.com )元件,现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线,要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值为40～50Ω。热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中,杯内有一定量的冷水,其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1Ω)、直流电压表(内阻约5kΩ)、滑动变阻器(0～10Ω)、开关、导线若干。
(1)图中,a、b、c三条图线能反映出热敏电阻的伏安特性曲线的是　　　。
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(2)在虚线框中画出实验电路图,要求测量误差尽可能小。
　　　　　　　　　
(3)根据电路图,在图中的实物图上连线。
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【解析】(1)热敏电阻随温度的升高,阻值减小,在I-U图线中,任一点的=,可见c正确。
(2)热敏电阻为40～50Ω。由电压表、电流表内阻知临界阻值R0==
Ω=50Ω,
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即热敏电阻属小电阻,应用“外接法”,因要描绘伏安曲线电压从0开始连续变化,因此用滑动变阻器的“分压式”接法,电路图如图所示。
(3)实物连线如图：
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答案：(1)c　(2)、(3)见解析
三、计算题(本题共2小题,共40分。需写出规范的解题步骤)
8.(20分)发电机转子是边长为0.2m的正方形,线圈匝数为100匝,内阻为8Ω,初始位置如图所示,以ad、bc中点连线为轴、600r/min的转速在T的匀强磁场中转动,灯泡电阻为24Ω,则：
(1)从图示位置开始计时,写出感应电动势的瞬时值表达式。
(2)灯泡实际消耗的功率为多大
(3)线圈从图示位置转过的过程中外力做的功。
(4)线圈从图示位置转过的过程中通过线圈某截面的电量q。
【解析】(1)由题意可知,
ω=rad/s=20πrad/s,　
(2分)
电动势最大值E=NBSω=100××0.2×0.2×20πV=80V,　
(2分)
表达式e=80sin20πt(V)　
(2分)
(2)电流有效值I==A=A
(3分)
灯泡的功率P=I2R1=75W
(2分)
(3)T==s=0.1s,t==s
(2分)
外力做的功W=UIt=××J=2.5J
(3分)
(4)当θ=时,ΔS=S-S·cos=S=0.02m2
(2分)
电量q===C=C
(2分)
答案：(1)e=80sin20πt(V)　(2)75W　(3)2.5J
(4)C
9.(20分)矩形裸导线框长边的长度为2l,短边的长度为l,在两个短边上均接有阻值为R的电阻,其余部分电阻均不计。导线框的位置如图所示,线框内的磁场方向及分布情况如图,大小为B=B0cos()。一电阻为R的光滑导体棒AB与短边平行且与长边始终接触良好。起初导体棒处于x=0处,从t=0时刻起,导体棒AB在沿x方向的外力F的作用下做速度为v的匀速运动。导体棒AB从x=0运动到x=2l的过程中,试求：
(1)某一时刻t产生的电动势。
(2)某一时刻t所受的外力F。
(3)整个回路产生的热量。
【解析】(1)在t时刻AB棒的坐标为x=vt　
(2分)
感应电动势e=Blv=B0lvcos　
(3分)
(2)回路总电阻R总=R+R=R　
(2分)
回路感应电流I==　
(2分)
棒匀速运动时有F=F安=BIl
解得：F=(0≤t≤)　
(4分)
(3)导体棒AB在切割磁感线的过程中产生半个周期的正弦交流电
感应电动势的有效值为E=B0lv　
(2分)
回路产生的电热Q=t　
(2分)
通电时间t=　
(2分)
解得Q=　
(1分)
答案：(1)B0lvcos　(2)
(0≤t≤)
(3)
【加固训练】如图甲所示,MN、PQ是固定于同
( http: / / www.21cnjy.com )一水平面内相互平行的粗糙长直导轨,间距L=2.0m;R是连在导轨一端的电阻,质量m=1.0kg的导体棒ab垂直跨在导轨上,电压传感器与这部分装置相连。导轨所在空间有磁感应强度B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场。从t=0开始对导体棒ab施加一个水平向左的外力F,使其由静止开始沿导轨向左运动,电压传感器测出R两端的电压随时间变化的图线如图乙所示,其中OA段是直线,AB段是曲线,BC段平行于时间轴。假设在从1.2s开始以后,外力F的功率P=4.5W保持不变。导轨和导体棒ab的电阻均可忽略不计,导体棒ab在运动过程中始终与导轨垂直,且接触良好。不计电压传感器对电路的影响(g取10m/s2)。求：
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(1)导体棒ab做匀变速运动的加速度及运动过程中最大速度的大小。
(2)在1.2～2.4s的时间内,该装置产生的总热量Q。
(3)导体棒ab与导轨间的动摩擦因数μ和电阻R的值。
【解析】(1)导体棒内阻不
( http: / / www.21cnjy.com )计,E=U,B、L为常数,在0～1.2s内导体棒做匀加速直线运动。设导体棒加速度为a,t1=1.2s时导体棒速度为v1,由图可知,此时电压U1=0.9V。
E1=U1=BLv1
得v1=0.9m/s
由a=
得a=0.75m/s2
从图可知,t=2.4s时R两端的电压最大,Em=1.0V
由Em=BLvm
得vm=1.0m/s
(2)在1.2～2.4s内,由功能关系得
P·Δt=m-m+Q
解得Q=5.305J
(3)当t=1.2s时,设拉力为F1,则
F1==5.0N
同理,设t=2.4s时拉力为F2,则
F2==4.5N
导体棒受力如图所示,根据牛顿第二定律
F1-f-F安1=ma
F2-f-F安2=0
mg-N=0
f=μN
又F安1=BI1L=
F安2=BI2L=
代入数据可得μ=0.2,R=0.4Ω
答案：(1)0.75m/s2　1.0
m/s　(2)5.305
J
(3)0.2　0.4Ω