2019沪科版高中物理选修3-2全册综合测试题 word版含答案
文档属性
| 名称 | 2019沪科版高中物理选修3-2全册综合测试题 word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 158.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-04-03 15:38:16 | ||
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文档简介
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2019沪科版高中物理选修3-2全册综合测试题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)
1.研究表明，地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用．鸽子体内的电阻大约为103Ω，当它在地球磁场中展翅飞行时，会切割磁感线，在两翅之间产生动生电动势．这样，鸽子体内灵敏的感受器即可根据动生电动势的大小来判别其飞行方向．若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为0.5×10－4T．鸽子以20 m/s速度水平滑翔，则可估算出两翅之间产生的动生电动势大约为( )
A． 30 mV
B． 3 mV
C． 0.3 mV
D． 0.03 mV
2.一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则( )
A． 流过电阻的电流是20 A
B． 与电阻并联的电压表的示数是100V
C． 经过1分钟电阻发出的热量是6×103J
D． 变压器的输入功率是1×103W
3.如图所示，在水平地面下有一条沿东西方向铺设的水平直导线，导线中通有自东向西稳定、强大的直流电流．现用一闭合的检测线圈(线圈中串有灵敏的检流计，图中未画出)检测此通电直导线的位置，若不考虑地磁场的影响，在检测线圈位于水平面内，从距直导线很远处由北向南沿水平地面通过导线的上方并移至距直导线很远处的过程中，俯视检测线圈，其中的感应电流的方向是( )
A． 先顺时针后逆时针
B． 先逆时针后顺时针
C． 先逆时针后顺时针，然后再逆时针
D． 先顺时针后逆时针，然后再顺时针
4.关于对楞次定律的理解，下面说法中正确的是( )
A． 感应电流的磁场方向，总是跟原磁场方向相同
B． 感应电流的磁场方向，总是跟原磁砀方向相反
C． 感应电流的磁场方向可以跟原磁场方向相同，也可以相反
D． 感应电流的方向总是要使它的磁场阻碍原来的磁通量
5.如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉至某一位置并释放，圆环摆动过程中(环平面与磁场始终保持垂直)经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则( )
A． 圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度
B． 在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流
C． 圆环进入磁场后，离最低点越近，速度越大，感应电流也越大
D． 圆环最终将静止在最低点
6.一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示．其中甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同．则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为( )
A． 1∶
B． 1∶2
C． 1∶4
D． 1∶1
7.两个相同的白炽灯L1和L2接到如图所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感器串联，当A，B处接电压最大值为Um、频率为f的正弦式交流电源时，两灯都发光，且亮度相同．更换一个新的正弦式交流电源后，灯L1的亮度大于灯L2的亮度，新电源的电压最大值和频率可能是( )
A． 最大值仍为Um，而频率大于f
B． 最大值仍为Um，而频率小于f
C． 最大值大于Um，而频率仍为f
D． 最大值小于Um，而频率仍为f
8.穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2 Wb，则( )
A． 线圈中感应电动势每秒增加2 V
B． 线圈中感应电动势每秒减少2 V
C． 线圈中感应电动势始终为2 V
D． 线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于2 V
9.一矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交变电动势e随时间t变化的情况如图所示，下列说法中正确的是( )
A． 此交流电的频率为0.2 Hz
B． 此交变电动势的有效值为1 V
C．t＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行
D． 在线圈转动过程中，穿过线圈的最大磁通量为Wb
10.如图所示，在通电长直导线AB的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈P，AB在线圈平面内．当发现闭合线圈向右摆动时( )
A．AB中的电流减小，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
B．AB中的电流不变，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
C．AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
D．AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生顺时针方向的电流
11.如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻忽略不计．MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)．现对MN施力使它沿导轨方向以速度v(如图)做匀速运动，令U表示MN两端电压的大小，则( )
A．U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由b到d
B．U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由d到b
C．U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由b到d
D．U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由d到b
12.传感器是把非电学物理量(如位移、压力、流量、声强等)转换成电学量的一种元件．如图所示为一种电容式传感器，电路可将声音信号转化为电信号．电路中a、b构成一个电容器，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜．若声源S发出频率恒定的声波使a振动，则a在振动过程中( )
A．a、b板之间的电场强度不变
B．a、b板所带的电荷量不变
C． 电路中始终有方向不变的电流
D． 向右位移最大时，电容器的电容最大
13.如图所示，有缺口的金属圆环与板间距为d的平行板电容器的两极板焊接在一起，金属圆环右侧有一垂直纸面向外的匀强磁场，现使金属圆环以恒定不变的速度v向右运动由磁场外进入磁场，在金属圆环进入磁场的过程中，电容器带电荷量Q随时间t变化的定性图象应为( )
A．B．C．D．
14.如图甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示．若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，下列图中正确的是( )
A．B．
C．D．
15.如图所示，粗细均匀的、电阻为r的金属圆环放在如图所示的匀强磁场中，磁感应强度为B，圆环直径为l；长为l、电阻为的金属棒ab放在圆环上，以速度v0向左运动，当棒ab运动到图示虚线位置时，金属棒两端的电势差为( )
A． 0
B．Blv0
C．
D．
16.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
17.一接有电压表的矩形线圈在匀强磁场中向右做匀速运动，如下图所示，下列说法正确的是( )
A． 线圈中有感应电流，电压表有示数
B． 线圈中有感应电流，电压表没有示数
C． 线圈中无感应电流，电压表有示数
D． 线圈中无感应电流，电压表没有示数
18.诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是( )
A． 热敏电阻可应用于温度测控装置中
B． 光敏电阻是一种光电传感器
C． 电阻丝可应用于电热设备中
D． 电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用
19.将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源的电动势随时间变化的规律如图所示．下列说法正确的是( )
A． 电路中交变电流的频率为0.25 Hz
B． 通过电阻的电流为A
C． 电阻消耗的电功率为2.5 W
D． 用交流电压表测得电阻两端的电压为5 V
20.如图甲所示是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，板极上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化，若Q随时间t的变化关系为Q＝(a、b为大于零的常数)，其图象如图乙所示，那么图丙、图丁中反映极板间场强大小E和待测物体速度v随t变化的图线可能是( )
A． ①和③
B． ①和④
C． ②和③
D． ②和④
第Ⅱ卷
二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)
21.三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦．
(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？
(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？
(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的几分之几？
22.为了减少因火电站中煤的燃烧对大气的污染而大力发展水电站．三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为：水以v1＝3 m/s的速度流入水轮机后以v2＝1 m/s的速度流出，流出水位比流入的水位低10 m，水流量为Q＝10 m3/s，水轮机效率为75%，发电机效率为80%，求：
(1)发电机组的输出电功率是多少；
(2)如果发电机输出电压为240 V，用户需电压220 V，输电线路中能量损失为5%，输电线电阻为19.5 Ω，那么所需升、降变压器的原副线圈匝数比分别是多少．
23.如图所示，边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以OO′边为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：
(1)从图示位置开始计时，线圈中产生的瞬时电动势的表达式；
(2)线圈从图示位置转过的过程中通过线圈截面的电荷量q.
24.如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4 m．导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁场感应度大小均为B＝0.5 T，在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1 kg、电阻R1＝0.1 Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑．然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4 kg、电阻R2＝0.1 Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑，cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与轨道垂直且两端与轨道保持良好接触，取g＝10 m/s2，问
(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；
(2)ab将要向上滑动时，cd的速度v多大；
(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8 m，此过程中ab上产生的热量Q是多少．
答案
1.【答案】C
【解析】设鸽子两翅之间距离30 cm，则动生电动势E＝Blv＝0.5×10－4×0.3×20 V＝0.3 mV.
2.【答案】D
【解析】原线圈中电压的有效值是220 V．由变压比知副线圈中电压为100 V，流过电阻的电流是10 A；与电阻并联的电压表的示数是100 V；经过1 分钟电阻发出的热量是6×104J；P入＝P出＝＝V＝1×103W，只有D项正确．
3.【答案】C
【解析】根据通电直导线周围磁感线的特点，检测线圈由远处移至直导线正上方时，穿过线圈的磁场有向下的分量，磁通量先增加后减小，由楞次定律和安培定则知，线圈中的电流方向先逆时针后顺时针．当检测线圈由直导线正上方移至远处时，穿过线圈的磁场有向上的分量，磁通量先增加后减小，由楞次定律和安培定则知，线圈中的电流方向先顺时针后逆时针，C正确．
4.【答案】C
【解析】感应电流的磁场方向阻碍原磁场磁通量的变化，方向可能与原磁场方向相同，可能相反，A、B错误，C正确．感应电流的方向总是要使它的磁场阻碍原来的磁通量的变化，D错误．故选C.
5.【答案】B
【解析】在圆环进入和穿出磁场的过程中环中磁通量发生变化，有感应电流产生，即圆环的机械能向电能转化，其机械能越来越小，上升的高度越来越低，A错误，B正确；但在环完全进入磁场后，不再产生感应电流，C错误；最终圆环将不能摆出磁场，从此再无机械能向电能转化，其摆动的幅度不再变化，D错误．
6.【答案】A
【解析】题图甲中的磁场只在OO′轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，如图甲，电流表测得是有效值，所以I＝.题图乙中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图乙，所以I′＝，则I∶I′＝1∶，即A正确．
7.【答案】A
【解析】开始时两灯亮度相同，说明电路中的感抗和容抗相等，现在灯L1亮度大于灯L2的亮度，说明电路中的感抗大于容抗，根据交流电频率与感抗、容抗的关系可知交流的频率比原来变大，选项A正确，B、C、D均错误．
8.【答案】C
【解析】由E＝n知：恒定，n＝1，所以E＝2 V.
9.【答案】D
【解析】由题图可知，此交流电的周期T＝0.2 s，频率f＝＝5 Hz，A错．E＝＝V，B错误．t＝0.1 s时，感应电动势为0，线圈平面与磁感线垂直，C错误．因Em＝NBSω，其中N＝10，ω＝＝10π rad/s，故Φm＝BmS＝Wb，D正确．
10.【答案】C
【解析】根据安培定则可知线圈所在处的磁场方向垂直纸面向里，若直导线中的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律得到：线框中感应电流方向为逆时针方向；根据左手定则可知线圈所受安培力指向线圈内，由于靠近导线磁场强，则安培力较大，远离导线磁场弱，则安培力较小，因此线圈离开AB直导线，即向右摆动，反之产生顺时针方向的电流，向左摆动，故C正确．
11.【答案】A
【解析】导体杆向右做匀速直线运动产生的感应电动势为Blv，R和导体杆形成一串联电路，由分压原理得U＝·R＝Blv，由右手定则可判断出感应电流方向由N→M→b→d→N，故A选项正确．
12.【答案】D
【解析】a、b始终跟电源相连，电势差U不变，由于a、b间距离变化，由E＝知场强变化，A错误；由C＝知d变化时C变化，a向右位移最大时，电容最大，D正确；由Q＝CU知a、b所带电荷量变化，电路中电流方向改变，B、C错误．
13.【答案】C
【解析】金属圆环进入磁场过程中切割磁感线的金属的有效长度先变大后变小，最后不变(完全进入磁场中)，则电容器两板间电势差也是先变大后变小，最后不变，由Q＝CU可知图线C正确．
14.【答案】D
【解析】0－1 s内B垂直纸面向里均匀增大，则由楞次定律及法拉第电磁感应定律可得线框中产生恒定的感应电流，方向为逆时针方向，排除A、C选项；2 s－3 s内，B垂直纸面向外均匀增大，同理可得线框中产生的感应电流方向为顺时针方向，排除B选项，D选项正确．
15.【答案】D
【解析】切割磁感线的金属棒ab相当于电源，其电阻相当于电源内阻，当运动到虚线位置时，两个半圆相当于并联的外电路，可画出如图所示的等效电路图．
R外＝R并＝0.25r
I＝＝＝
金属棒两端电势差相当于路端电压Uab＝IR外＝·＝Blv0.
16.【答案】D
【解析】本题考查了感应电流产生的条件．产生感应电流的条件是：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电流．本题中的A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化，不满足产生感应电流的条件，故不正确．C选项虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化，但是当人到相邻房间时，电路已达到稳定状态，电路中的磁通量不再发生变化，故观察不到感应电流．在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量的变化，产生感应电流，因此D选项正确．
17.【答案】D
【解析】由于矩形线圈在匀强磁场中向右做匀速运动，磁通量不变，线圈中无感应电流，电压表没有示数．
18.【答案】D
19.【答案】C
【解析】由题图可知，该交变电流的周期为T＝4×10－2s，故频率为f＝＝25 Hz；通过电阻的电流最大值为Im＝＝1 A，有效值I＝≈0.707 A，电阻消耗的电功率为P＝I2R≈
2.5 W．交流电压表测得的应为电阻两端的有效电压U＝IR＝V≈3.5 V.
20.【答案】C
【解析】设两板间的距离为d.由C＝和C＝变形得d＝，又E＝，则得E＝，即E的变化和Q的变化一致，图丙中②正确．设下板经过时间t后d′＝，则其位移x＝d－d′＝(d－)－，由于U不变，则位移表达式满足匀速运动的位移表达式，图丁中③正确．故选C.
21.【答案】(1)2 500 A (2)1.25×108W
(3)1 000 A 2×107W
【解析】(1)由P＝UI得I＝＝＝2 500 A.
(2)输电线上损失的功率ΔP＝I2·2r＝2 5002×2×10 W＝1.25×108W
损失功率与输出功率之比为＝＝.
(3)将电压升高至50万伏时，I′＝＝＝1 000 A
输电线上损失的功率ΔP′＝I′2·2r＝1 0002×2×10 W＝2×107W
损失功率与输出功率之比为＝＝.
22.【答案】(1)624 kW (2)
【解析】(1)设时间t内水流质量为m，m＝ρQt
水轮机获得的机械能为Ek＝[mgh＋m(v－v)]×75%
则发电机的输出电能：E电＝Ek×80%
发电机的输出功率：P0＝
代入数据，解得P0＝624 kW
(2)发电机的输出电流为I1＝
输电线路损失ΔP＝P0×5%
输电电流由焦耳定律得，I＝，得I2＝40 A
则升压变压器原副线圈匝数比n1∶n2＝I2∶I1＝1∶65
用户端降压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率P＝P0－ΔP＝592.8×103W
输出电流I3＝＝A＝2 694.5 A
所以用户降压变压器原副线圈匝数比n3∶n4＝I3∶I2＝5 389∶80 (约 67∶1)．
23.【答案】(1)e＝Bωa2cosωt (2)
【解析】(1)线圈转动中感应电动势的峰值Em＝Bωa2，因从垂直于中性面开始计时，故表达式为余弦式，即e＝Bωa2cosωt.
(2)线圈转过过程中感应电动势和感应电流的平均值分别为
＝＝＝，
＝＝，
所以，在转动过程中通过线圈截面的电荷量为
q＝Δt＝·＝.
24.【答案】(1)由a流向b (2)5 m/s (3)1.3 J
【解析】(1)由a流向b
(2)开始放置ab刚好不下滑时，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为Fmax
有Fmax＝m1gsinθ，
设ab刚好要上滑时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律有
E＝BLv
设电路中的感应电流为I，由闭合电路的欧姆定律
I＝
设ab所受安培力为F安，有
F安＝ILB
此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有
F安＝m1gsinθ＋Fmax
代入数据解得
v＝5 m/s
(3)设cd棒的运功过程中电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒有
m2gxsinθ＝Q总＋m2v2
又Q＝Q总
解得Q＝1.3 J.
2019沪科版高中物理选修3-2全册综合测试题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)
1.研究表明，地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用．鸽子体内的电阻大约为103Ω，当它在地球磁场中展翅飞行时，会切割磁感线，在两翅之间产生动生电动势．这样，鸽子体内灵敏的感受器即可根据动生电动势的大小来判别其飞行方向．若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为0.5×10－4T．鸽子以20 m/s速度水平滑翔，则可估算出两翅之间产生的动生电动势大约为( )
A． 30 mV
B． 3 mV
C． 0.3 mV
D． 0.03 mV
2.一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则( )
A． 流过电阻的电流是20 A
B． 与电阻并联的电压表的示数是100V
C． 经过1分钟电阻发出的热量是6×103J
D． 变压器的输入功率是1×103W
3.如图所示，在水平地面下有一条沿东西方向铺设的水平直导线，导线中通有自东向西稳定、强大的直流电流．现用一闭合的检测线圈(线圈中串有灵敏的检流计，图中未画出)检测此通电直导线的位置，若不考虑地磁场的影响，在检测线圈位于水平面内，从距直导线很远处由北向南沿水平地面通过导线的上方并移至距直导线很远处的过程中，俯视检测线圈，其中的感应电流的方向是( )
A． 先顺时针后逆时针
B． 先逆时针后顺时针
C． 先逆时针后顺时针，然后再逆时针
D． 先顺时针后逆时针，然后再顺时针
4.关于对楞次定律的理解，下面说法中正确的是( )
A． 感应电流的磁场方向，总是跟原磁场方向相同
B． 感应电流的磁场方向，总是跟原磁砀方向相反
C． 感应电流的磁场方向可以跟原磁场方向相同，也可以相反
D． 感应电流的方向总是要使它的磁场阻碍原来的磁通量
5.如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉至某一位置并释放，圆环摆动过程中(环平面与磁场始终保持垂直)经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则( )
A． 圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度
B． 在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流
C． 圆环进入磁场后，离最低点越近，速度越大，感应电流也越大
D． 圆环最终将静止在最低点
6.一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示．其中甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同．则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为( )
A． 1∶
B． 1∶2
C． 1∶4
D． 1∶1
7.两个相同的白炽灯L1和L2接到如图所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感器串联，当A，B处接电压最大值为Um、频率为f的正弦式交流电源时，两灯都发光，且亮度相同．更换一个新的正弦式交流电源后，灯L1的亮度大于灯L2的亮度，新电源的电压最大值和频率可能是( )
A． 最大值仍为Um，而频率大于f
B． 最大值仍为Um，而频率小于f
C． 最大值大于Um，而频率仍为f
D． 最大值小于Um，而频率仍为f
8.穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2 Wb，则( )
A． 线圈中感应电动势每秒增加2 V
B． 线圈中感应电动势每秒减少2 V
C． 线圈中感应电动势始终为2 V
D． 线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于2 V
9.一矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交变电动势e随时间t变化的情况如图所示，下列说法中正确的是( )
A． 此交流电的频率为0.2 Hz
B． 此交变电动势的有效值为1 V
C．t＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行
D． 在线圈转动过程中，穿过线圈的最大磁通量为Wb
10.如图所示，在通电长直导线AB的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈P，AB在线圈平面内．当发现闭合线圈向右摆动时( )
A．AB中的电流减小，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
B．AB中的电流不变，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
C．AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
D．AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生顺时针方向的电流
11.如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻忽略不计．MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)．现对MN施力使它沿导轨方向以速度v(如图)做匀速运动，令U表示MN两端电压的大小，则( )
A．U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由b到d
B．U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由d到b
C．U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由b到d
D．U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由d到b
12.传感器是把非电学物理量(如位移、压力、流量、声强等)转换成电学量的一种元件．如图所示为一种电容式传感器，电路可将声音信号转化为电信号．电路中a、b构成一个电容器，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜．若声源S发出频率恒定的声波使a振动，则a在振动过程中( )
A．a、b板之间的电场强度不变
B．a、b板所带的电荷量不变
C． 电路中始终有方向不变的电流
D． 向右位移最大时，电容器的电容最大
13.如图所示，有缺口的金属圆环与板间距为d的平行板电容器的两极板焊接在一起，金属圆环右侧有一垂直纸面向外的匀强磁场，现使金属圆环以恒定不变的速度v向右运动由磁场外进入磁场，在金属圆环进入磁场的过程中，电容器带电荷量Q随时间t变化的定性图象应为( )
A．B．C．D．
14.如图甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示．若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，下列图中正确的是( )
A．B．
C．D．
15.如图所示，粗细均匀的、电阻为r的金属圆环放在如图所示的匀强磁场中，磁感应强度为B，圆环直径为l；长为l、电阻为的金属棒ab放在圆环上，以速度v0向左运动，当棒ab运动到图示虚线位置时，金属棒两端的电势差为( )
A． 0
B．Blv0
C．
D．
16.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
17.一接有电压表的矩形线圈在匀强磁场中向右做匀速运动，如下图所示，下列说法正确的是( )
A． 线圈中有感应电流，电压表有示数
B． 线圈中有感应电流，电压表没有示数
C． 线圈中无感应电流，电压表有示数
D． 线圈中无感应电流，电压表没有示数
18.诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是( )
A． 热敏电阻可应用于温度测控装置中
B． 光敏电阻是一种光电传感器
C． 电阻丝可应用于电热设备中
D． 电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用
19.将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源的电动势随时间变化的规律如图所示．下列说法正确的是( )
A． 电路中交变电流的频率为0.25 Hz
B． 通过电阻的电流为A
C． 电阻消耗的电功率为2.5 W
D． 用交流电压表测得电阻两端的电压为5 V
20.如图甲所示是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，板极上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化，若Q随时间t的变化关系为Q＝(a、b为大于零的常数)，其图象如图乙所示，那么图丙、图丁中反映极板间场强大小E和待测物体速度v随t变化的图线可能是( )
A． ①和③
B． ①和④
C． ②和③
D． ②和④
第Ⅱ卷
二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)
21.三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦．
(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？
(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？
(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的几分之几？
22.为了减少因火电站中煤的燃烧对大气的污染而大力发展水电站．三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为：水以v1＝3 m/s的速度流入水轮机后以v2＝1 m/s的速度流出，流出水位比流入的水位低10 m，水流量为Q＝10 m3/s，水轮机效率为75%，发电机效率为80%，求：
(1)发电机组的输出电功率是多少；
(2)如果发电机输出电压为240 V，用户需电压220 V，输电线路中能量损失为5%，输电线电阻为19.5 Ω，那么所需升、降变压器的原副线圈匝数比分别是多少．
23.如图所示，边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以OO′边为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：
(1)从图示位置开始计时，线圈中产生的瞬时电动势的表达式；
(2)线圈从图示位置转过的过程中通过线圈截面的电荷量q.
24.如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4 m．导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁场感应度大小均为B＝0.5 T，在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1 kg、电阻R1＝0.1 Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑．然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4 kg、电阻R2＝0.1 Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑，cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与轨道垂直且两端与轨道保持良好接触，取g＝10 m/s2，问
(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；
(2)ab将要向上滑动时，cd的速度v多大；
(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8 m，此过程中ab上产生的热量Q是多少．
答案
1.【答案】C
【解析】设鸽子两翅之间距离30 cm，则动生电动势E＝Blv＝0.5×10－4×0.3×20 V＝0.3 mV.
2.【答案】D
【解析】原线圈中电压的有效值是220 V．由变压比知副线圈中电压为100 V，流过电阻的电流是10 A；与电阻并联的电压表的示数是100 V；经过1 分钟电阻发出的热量是6×104J；P入＝P出＝＝V＝1×103W，只有D项正确．
3.【答案】C
【解析】根据通电直导线周围磁感线的特点，检测线圈由远处移至直导线正上方时，穿过线圈的磁场有向下的分量，磁通量先增加后减小，由楞次定律和安培定则知，线圈中的电流方向先逆时针后顺时针．当检测线圈由直导线正上方移至远处时，穿过线圈的磁场有向上的分量，磁通量先增加后减小，由楞次定律和安培定则知，线圈中的电流方向先顺时针后逆时针，C正确．
4.【答案】C
【解析】感应电流的磁场方向阻碍原磁场磁通量的变化，方向可能与原磁场方向相同，可能相反，A、B错误，C正确．感应电流的方向总是要使它的磁场阻碍原来的磁通量的变化，D错误．故选C.
5.【答案】B
【解析】在圆环进入和穿出磁场的过程中环中磁通量发生变化，有感应电流产生，即圆环的机械能向电能转化，其机械能越来越小，上升的高度越来越低，A错误，B正确；但在环完全进入磁场后，不再产生感应电流，C错误；最终圆环将不能摆出磁场，从此再无机械能向电能转化，其摆动的幅度不再变化，D错误．
6.【答案】A
【解析】题图甲中的磁场只在OO′轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，如图甲，电流表测得是有效值，所以I＝.题图乙中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图乙，所以I′＝，则I∶I′＝1∶，即A正确．
7.【答案】A
【解析】开始时两灯亮度相同，说明电路中的感抗和容抗相等，现在灯L1亮度大于灯L2的亮度，说明电路中的感抗大于容抗，根据交流电频率与感抗、容抗的关系可知交流的频率比原来变大，选项A正确，B、C、D均错误．
8.【答案】C
【解析】由E＝n知：恒定，n＝1，所以E＝2 V.
9.【答案】D
【解析】由题图可知，此交流电的周期T＝0.2 s，频率f＝＝5 Hz，A错．E＝＝V，B错误．t＝0.1 s时，感应电动势为0，线圈平面与磁感线垂直，C错误．因Em＝NBSω，其中N＝10，ω＝＝10π rad/s，故Φm＝BmS＝Wb，D正确．
10.【答案】C
【解析】根据安培定则可知线圈所在处的磁场方向垂直纸面向里，若直导线中的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律得到：线框中感应电流方向为逆时针方向；根据左手定则可知线圈所受安培力指向线圈内，由于靠近导线磁场强，则安培力较大，远离导线磁场弱，则安培力较小，因此线圈离开AB直导线，即向右摆动，反之产生顺时针方向的电流，向左摆动，故C正确．
11.【答案】A
【解析】导体杆向右做匀速直线运动产生的感应电动势为Blv，R和导体杆形成一串联电路，由分压原理得U＝·R＝Blv，由右手定则可判断出感应电流方向由N→M→b→d→N，故A选项正确．
12.【答案】D
【解析】a、b始终跟电源相连，电势差U不变，由于a、b间距离变化，由E＝知场强变化，A错误；由C＝知d变化时C变化，a向右位移最大时，电容最大，D正确；由Q＝CU知a、b所带电荷量变化，电路中电流方向改变，B、C错误．
13.【答案】C
【解析】金属圆环进入磁场过程中切割磁感线的金属的有效长度先变大后变小，最后不变(完全进入磁场中)，则电容器两板间电势差也是先变大后变小，最后不变，由Q＝CU可知图线C正确．
14.【答案】D
【解析】0－1 s内B垂直纸面向里均匀增大，则由楞次定律及法拉第电磁感应定律可得线框中产生恒定的感应电流，方向为逆时针方向，排除A、C选项；2 s－3 s内，B垂直纸面向外均匀增大，同理可得线框中产生的感应电流方向为顺时针方向，排除B选项，D选项正确．
15.【答案】D
【解析】切割磁感线的金属棒ab相当于电源，其电阻相当于电源内阻，当运动到虚线位置时，两个半圆相当于并联的外电路，可画出如图所示的等效电路图．
R外＝R并＝0.25r
I＝＝＝
金属棒两端电势差相当于路端电压Uab＝IR外＝·＝Blv0.
16.【答案】D
【解析】本题考查了感应电流产生的条件．产生感应电流的条件是：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电流．本题中的A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化，不满足产生感应电流的条件，故不正确．C选项虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化，但是当人到相邻房间时，电路已达到稳定状态，电路中的磁通量不再发生变化，故观察不到感应电流．在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量的变化，产生感应电流，因此D选项正确．
17.【答案】D
【解析】由于矩形线圈在匀强磁场中向右做匀速运动，磁通量不变，线圈中无感应电流，电压表没有示数．
18.【答案】D
19.【答案】C
【解析】由题图可知，该交变电流的周期为T＝4×10－2s，故频率为f＝＝25 Hz；通过电阻的电流最大值为Im＝＝1 A，有效值I＝≈0.707 A，电阻消耗的电功率为P＝I2R≈
2.5 W．交流电压表测得的应为电阻两端的有效电压U＝IR＝V≈3.5 V.
20.【答案】C
【解析】设两板间的距离为d.由C＝和C＝变形得d＝，又E＝，则得E＝，即E的变化和Q的变化一致，图丙中②正确．设下板经过时间t后d′＝，则其位移x＝d－d′＝(d－)－，由于U不变，则位移表达式满足匀速运动的位移表达式，图丁中③正确．故选C.
21.【答案】(1)2 500 A (2)1.25×108W
(3)1 000 A 2×107W
【解析】(1)由P＝UI得I＝＝＝2 500 A.
(2)输电线上损失的功率ΔP＝I2·2r＝2 5002×2×10 W＝1.25×108W
损失功率与输出功率之比为＝＝.
(3)将电压升高至50万伏时，I′＝＝＝1 000 A
输电线上损失的功率ΔP′＝I′2·2r＝1 0002×2×10 W＝2×107W
损失功率与输出功率之比为＝＝.
22.【答案】(1)624 kW (2)
【解析】(1)设时间t内水流质量为m，m＝ρQt
水轮机获得的机械能为Ek＝[mgh＋m(v－v)]×75%
则发电机的输出电能：E电＝Ek×80%
发电机的输出功率：P0＝
代入数据，解得P0＝624 kW
(2)发电机的输出电流为I1＝
输电线路损失ΔP＝P0×5%
输电电流由焦耳定律得，I＝，得I2＝40 A
则升压变压器原副线圈匝数比n1∶n2＝I2∶I1＝1∶65
用户端降压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率P＝P0－ΔP＝592.8×103W
输出电流I3＝＝A＝2 694.5 A
所以用户降压变压器原副线圈匝数比n3∶n4＝I3∶I2＝5 389∶80 (约 67∶1)．
23.【答案】(1)e＝Bωa2cosωt (2)
【解析】(1)线圈转动中感应电动势的峰值Em＝Bωa2，因从垂直于中性面开始计时，故表达式为余弦式，即e＝Bωa2cosωt.
(2)线圈转过过程中感应电动势和感应电流的平均值分别为
＝＝＝，
＝＝，
所以，在转动过程中通过线圈截面的电荷量为
q＝Δt＝·＝.
24.【答案】(1)由a流向b (2)5 m/s (3)1.3 J
【解析】(1)由a流向b
(2)开始放置ab刚好不下滑时，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为Fmax
有Fmax＝m1gsinθ，
设ab刚好要上滑时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律有
E＝BLv
设电路中的感应电流为I，由闭合电路的欧姆定律
I＝
设ab所受安培力为F安，有
F安＝ILB
此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有
F安＝m1gsinθ＋Fmax
代入数据解得
v＝5 m/s
(3)设cd棒的运功过程中电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒有
m2gxsinθ＝Q总＋m2v2
又Q＝Q总
解得Q＝1.3 J.