2020-2021学年人教版物理选修3-2 全册检测题 Word版含解析

综合测试
一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～8题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得零分．)
1．机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机器人“眼睛”器件的说法中正确的是(　　)
A．力传感器 B．光传感器
C．温度传感器 D．声音传感器
【答案】B
【解析】遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，故选项B正确，选项A、C、D错误．
2．(2020·长春名校期末)如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是(　　)
A．将开关突然断开的瞬间
B．通电时，使变阻器的滑片P匀速移动
C．通电时，使变阻器的滑片P加速移动
D．线圈中通以恒定的电流
【答案】D　
【解析】将开关突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到消失，穿过铜环A的磁通量减小，产生感应电流，故A错误．通电时，使变阻器的滑片P做匀速滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，回路中电流增大，线圈产生的磁场增强，穿过铜环A的磁通量增大，产生感应电流，故B错误．通电时，使变阻器的滑片P做加速滑动时，变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环A的磁通量变化，产生感应电流，故C错误．线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳恒的磁场，穿过铜环A的磁通量不变，没有感应电流产生，故D正确．
3．在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两条导轨分别以速度v1、v2滑动，如图所示，下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是(　　)
A．v1＝v2，方向都向右 B．v1＝v2，方向都向左
C．v1>v2，v1向右，v2向左 D．v1>v2，v1向左，v2向右
【答案】C
【解析】当ab棒和cd棒分别向右和向左运动时，两棒均相当于电源，且串联，电路中有最大电动势，对应最大的顺时针方向电流，电阻上有最高电压，所以电容器上有最多电荷量，左极板带正电．
4．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是(　　)
A．输入电压u的表达式u＝20sin(50πt) V
B．只断开S2后，L1、L2均正常发光
C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
【答案】D
【解析】由图象知T＝0.02 s，ω===100π rad/s，u＝20 sin(100πt)V，A项错误；由于副线圈两端电压不变，故只断开S2，两灯串联，电压为额定值一半，不能正常发光，B项错误；只断开S2，副线圈电路电阻变为原来的2倍，由P＝知副线圈消耗功率减小，则原线圈输入功率也减小，C项错误；输入电压额定值U1＝20 V，由＝及PR＝得PR＝0.8 W，D项正确．
5．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，下列说法中不正确的是(　　)
A．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
【答案】ABD
【解析】变压器只能改变交变电流的原因是如果在原线圈上接恒定电压，则线圈的磁通量保持不变，从而不能产生感应电动势，副线圈中也就没有输出电压了．在本装置中，开关的闭合、断开，导致电流不断地变化，从而使得磁通量不断地变化，能够使变压器工作．
6．(2020·抚顺模拟)如图甲所示，正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示．t＝0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向水平向左为正．则下面关于感应电流i和cd所受安培力F随时间t变化的图象正确的是(　　)

　　 　　A 　 　　　B

　　　 　C 　　　 　D
【答案】AC
【解析】0～3 s内，根据楞次定律得，感应电流的方向为顺时针方向，为正值．根据法拉第电磁感应定律得E＝＝B0S为定值，则感应电流为定值，I1＝.在3～6 s内，根据楞次定律得，感应电流方向为逆时针方向，为负值，大小与0～3 s内相同，故A正确，B错误．在0～3 s内，磁场的方向垂直纸面向里，且逐渐减小，电流恒定不变，根据F＝BIL得安培力逐渐减小，cd边所受安培力方向向右，为负值.0时刻安培力大小为2B0I0L.在2 ～3 s内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐增大，根据FA＝BIL，则安培力逐渐增大，cd边所受安培力方向向左，为正值，3 s末安培力大小为B0I0L.在3～4 s内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐减小，则安培力大小逐渐减小，cd边所受安培力方向向右，为负值，第4 s初的安培力大小为B0I0L.在4～6 s内，磁感应强度方向垂直纸面向里，且逐渐增大，则安培力大小逐渐增大，cd边所受安培力方向向左，6 s末的安培力大小为2B0I0L，故C正确，D错误．
7．(2020·江西模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶3，两端共接有六只相同的小灯泡L1、L2、L3、L4、L5和L6(电阻恒定不变)，变压器的原线圈接有输出电压U恒定的交流电源，六只小灯泡均发光．下列说法正确的是(　　)
A．L1、L2、L3三只灯泡亮度一定相同
B．小灯泡L2一定比L4亮
C．交流电源输出电压U是小灯泡L4两端电压的4.5倍
D．L1消耗的功率是L2消耗功率的6.25倍
【答案】CD
【解析】设灯泡的电阻为R，流过L4、L5和L6的电流为I，两端的电压都是U0，由欧姆定律I＝，则副线圈两端的电压U2＝3U0，由＝＝，所以变压器原线圈两端的电压U1＝2U0，流过L4、L5和L6的电流为I，则流过副线圈上的电流I2＝I，由＝＝，流过原线圈的电流I1＝I，变压器原线圈两端的电压为2U0，则L2、L3两端的电压为2U0，则流过L2、L3的电流IL23＝＝＝I，流过L1的电流IL1＝I1＋IL23＝I＋I＝2.5I.由以上分析可知，流过L1、L2、L3的电流是不同的，所以L1、L2、L3的亮度不同，故A错误；由以上的分析可知，流过L2、L4的电流是相等的，所以它们的亮度相同，故B错误；L1两端电压UL1＝IL1·R＝2.5I·R＝2.5U0，交流电源输出电压U＝UL1＋U2＝4.5U0，是小灯泡L4两端电压的4.5倍，故C正确；由开始时的分析可知，流过L1的电流是流过L2的电流的2.5倍，由P＝I2R可知，L1消耗的功率是L2消耗功率的6.25倍，故D正确．
8．(2020·襄阳名校月考)如图所示，光滑斜面PMNQ的倾角为θ，斜面上放置一矩形导体线框abcd，其中ab边长为l1，bc边长为l2，线框质量为m、电阻为R，有界匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于斜面向上，ef为磁场的边界，且ef∥MN.线框在恒力F作用下从静止开始运动，其ab边始终保持与底边MN平行，F沿斜面向上且与斜面平行．已知线框刚进入磁场时做匀速运动，则下列判断正确的是(　　)
A．线框进入磁场前的加速度为
B．线框进入磁场时的速度为
C．线框进入磁场时有a→b→c→d方向的感应电流
D．线框进入磁场的过程中产生的热量为(F－mgsin θ)l1
【答案】ABC
【解析】线框进入磁场前，根据牛顿第二定律得，线框的加速度a＝，故A正确．线框刚进入磁场时做匀速运动，由F安＋mgsin θ＝F，而F安＝，解得v＝，故B正确．线框进入磁场时，穿过线框的磁通量增加，根据楞次定律判断知线框中感应电流方向为a→b→c→d，故C正确．由于线框刚进入磁场时做匀速运动，根据功能关系可知，产生的热量Q＝(F－mgsin θ)l2，故D错误．
二、非选择题(本大题4小题，共52分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)
9．如图所示，小灯泡的规格为“2 V　4 W”，接在光滑水平导轨上，轨距0.1 m，电阻不计．金属棒ab垂直搁置在导轨上，电阻1 Ω.整个装置处于磁感应强度B＝1 T的匀强磁场中，求：
(1)为使小灯泡正常发光，ab的滑行速度应为多大？
(2)拉动金属棒ab的外力功率多大？
【答案】(1)40 m/s　(2)8 W
【解析】(1)小灯泡的额定电流和电阻分别为I＝＝2 A，R＝＝1 Ω，设金属棒滑行速度为v，它产生的感应电流为I感＝，式中r为金属棒的电阻．由I感＝I，即＝I，得v＝＝ m/s＝40 m/s.
(2)根据能的转化，外力的机械功率等于整个电路中的电功率，所以拉动ab做切割磁感线运动的功率为
P机＝P电＝I2(R＋r)＝22×(1＋1) W＝8 W.
10．如图所示，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为L，导轨平面与水平面的夹角是θ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B.在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻，导轨的电阻不计．一根垂直于导轨放置的金属棒ab，电阻为r，质量为m，从静止开始沿导轨下滑，下滑高度为H时达到最大速度．不计摩擦，求在此过程中：
(1)ab棒的最大速度；
(2)电阻R产生的热量；
(3)通过电阻R的电量．
【答案】(1)　(2)见解析　(3)
【解析】(1)金属棒向下做加速度减小的加速运动，当加速度a＝0时，速度达到最大．
有mgsin θ＝F，F＝BIL，I＝＝，联立三式得，mgsin θ＝，所以vm＝.
(2)根据能量守恒得mgH＝mv＋Q总，所以整个回路产生的热量Q总＝mgH－ mv
则电阻R产生的热量QR＝Q总＝
(3)下滑高度为H的过程中磁通量的增加量为ΔΦ＝，通过电阻R的电量q＝Δt＝＝.
11．某小型实验水电站输出功率是20 kW，输电线路总电阻是6 Ω.
(1)若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率；
(2)若改用5 000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．
【答案】(1)16.62 kW　(2)226.18 V
【解析】(1)输电线上的电流强度为I＝＝A＝52.63 A
输电线路损耗的功率为P损＝I2R＝52.632×6 W≈16 620 W＝16.62 kW.
(2)改用高压输电后，输电线上的电流强度变为I′＝＝A＝4 A
用户端在变压器降压前获得的电压U1＝U′－I′R＝(5 000－4×6)V＝4 976 V
根据＝得用户得到的电压为U2＝U1＝×4 976 V＝226.18 V.
12．(2020·唐山高二检测)如图所示，一个100匝的圆形线圈(图中只画了2匝)，面积为200 cm2，线圈的电阻为1 Ω，在线圈外接一个阻值为4 Ω的电阻和一个理想电压表．电阻的一端B与地相接，线圈放入方向垂直线圈平面指向纸内的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如Bt图所示，求：
(1)t＝3 s时穿过线圈的磁通量；
(2)t＝5 s时，电压表的读数；
(3)若取B点电势为零，A点的最高电势是多少？
【答案】(1)7×10－3 Wb　(2)0.32 V　(3)0.08 V
【解析】(1)t＝3 s时，Φ＝BS＝3.5×10－1×200×10－4 Wb＝7×10－3 Wb.
(2)4～6 s内的感应电动势为E1＝nS＝100××200×10－4 V＝0.4 V
电压表的读数为U＝R＝×4 V＝0.32 V.
(3)0～4 s，A点电势高于零；4～6s，A点电势低于零．
0～4 s内的感应电动势为E2＝nS＝100××200×10－4 V＝0.1 V
A、B两端的电势差为UAB＝R＝×4 V＝0.08 V．故A点的最高电势为φA＝0.08 V.