期末复习测试卷三（word答案含解析）—人教版高中物理选修3-2同步训练

人教版物理选修3-2期末复习测试卷三
一、单选题(共30分)
1．(本题3分)如图所示，一长直导线旁边同一平面内有一矩形线圈abcd，导线中通有竖直向上的电流．下列操作瞬间，能在线圈中产生沿adcba方向电流的是（
）
A．线圈向左平动
B．线圈竖直向下平动
C．线圈以ab边为轴转动
D．线圈向右平动
2．(本题3分)如图所示电路中AB两端加交流电压u＝141sin157tV时，小灯泡发光．若AB间电压变换为如下四种情况时(小灯泡都没有被烧毁)，可以使小灯泡亮度增加的是(
)
A．直流电压141V
B．直流电压100V
C．交流电压u＝141sin100tV
D．交流电压u＝141sin314tV
3．(本题3分)关于感应电流的产生，下列说法中正确的是（
）
A．导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流
B．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流
C．穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流
D．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流
4．(本题3分)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中为热敏电阻，为定值电阻．下列说法正确的是（　　）
A．副线圈两端电压的瞬时值表达式为
B．时电压表的示数为
C．变压器原、副线圈中的电流之比和输入、输出功率之比均为
D．处温度升高时，电流表的示数变大，电压表的示数不变
5．(本题3分)如图所示，电路中有三个相同的灯泡、、，电感线圈L的电阻可忽略，D为理想二极管.下列说法正确的是（
）
A．闭合开关S的瞬间，立即变亮，、逐渐变亮
B．闭合开关S的瞬间，、立即变亮，逐渐变亮
C．断开开关S的瞬间，立即熄灭，先变亮一下然后才熄灭
D．断开开关S的瞬间，立即熄灭，先变亮一下然后才熄灭
6．(本题3分)如图所示，线圈L的自感系数足够大，直流电阻为零，两灯D1、D2及电阻R的阻值相同．下列说法中正确的是（
）
①开关K闭合的瞬间，两灯亮度一样；
②开关K闭合的瞬间，D1较亮，D2较暗；
③电路稳定后，D1不亮，D2发光；
④开关K断开的瞬间，D1亮一下后熄灭，D2立即熄灭．
A．③
B．①
③
C．①
②
④
D．②
③
④
7．(本题3分)两根足够长的固定的光滑平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L．导轨上横放着两根导体棒ab和cd构成矩形回路，如图所示两根导体棒的质量皆为m，ab棒的电阻为R，cd棒的电阻为2R，回路中其余部分的电阻可不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场磁感应强度为B，开始时，cd棒静止，ab棒有指向棒cd的初速度v，若两导体棒在运动中始终不接触，cd榉达到的最大速度为，则在两根棒到达共同速度的过程中，下列说法中错误的是（　　）
A．ab棒的最小速度为
B．ab棒和cd棒的加速度大小始终相同，方向始终相反
C．安培力对cd棒做的功为，cd棒产生热量为
D．ab棒克服安培力做功为，两根导体棒生热为
8．(本题3分)如图所示，水平地面上方的矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个用相同材料、相同粗细的导线绕制的单匝闭合正方形线圈1和2，其边长分别是L1和L2，L1>L2．两个线圈均在距磁场上边界高处由静止开始自由下落．整个运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界，设线圈1和2刚进入磁场时的加速度大小分别为a1、a2，不计空气阻力，则（
）
A．a1=a2
B．a1>a2
C．a1D．条件不足，无法比较a1、a2的大小
9．(本题3分)如图所示，固定平行的长直导轨M、N放置于匀强磁场中，导轨间距L=1m，磁感应强度B=5T垂直于导轨平面，导体棒与导轨接触良好，驱动导体棒使其在磁场区域运动，速度随时间的变化v=2sin10πt
(m/s)，导轨与阻值为R=9Ω的外电阻相连，已知导体棒的电阻为r=1Ω，不计导轨与电流表的电阻，则下列说法正确的是（
）
A．导体棒产生的感应电动势的有效值为5V
B．交流电流表的示数为0.5A
C．0~时间内R产生的热量为0.45J
D．0~时间内通过R的电荷量为0.707C
10．(本题3分)水平桌面上放一闭合铝环，在铝环轴线上方有一条形磁铁，当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速靠近铝环时，下列判断正确的是（　　）
A．铝环有收缩的趋势，对桌面的压力减小
B．铝环有扩张的趋势，对桌面的压力增大
C．铝环有收缩的趋势，对桌面的压力增大
D．铝环有扩张的趋势，对桌面的压力减小
二、多选题(共16分)
11．(本题4分)半导体内导电的粒子（载流子）有两种：自由电子和空穴（空穴可视为能自由移动带正电的粒子），以空穴导电为主的半导体叫P型半导体，以自由电子导电为主的半导体叫N型半导体.如图为检验半导体材料的类型和对材料性能进行测试的原理图，图中一块长为a、宽为b、厚为c的半导体样品板放在沿y轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为B.当有大小为I、沿x轴正方向的恒定电流通过样品板时，会产生霍尔电压，若每个载流子所带电量的绝对值为e，下列说法正确的是（
）
A．如果上表面电势高，则该半导体为P型半导体
B．如果上表面电势高，则该半导体为N型半导体
C．其他条件不变，增大c时，增大
D．样品板在单位体积内参与导电的载流子数目为
12．(本题4分)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为
4：1，电压表、电流表为理想电表．L1、L2、L3、L4为四只规格均为“220V，60W”的相同灯泡．如果副线圈电压按图乙所示规律变化，则下列说法正确的是（
）
A．电流表的示数为
0.82A
B．电压表的示数为
660
V
C．a、b
两点的电压是
1100V
D．a、b
两点的电压是
1045V
13．(本题4分)如图是远距离输电的示意图，则电压U1、U2、U3、U4之间的关系是(　　)
A．U1B．U2>U3
C．U3>U4
D．U3＝U1＋U2
14．(本题4分)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的磁场，其边界如图甲中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为、横截面积为S，将该导线做成边长为的正方形线框固定在纸面内，虚线MN过正方形线框上下两边的中点。t
=
0时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示，则在t
=
0到
t
=
t1的时间间隔内，下列说法中正确的是（
）
A．线框中的感应电流始终沿顺时针方向
B．线框所受安培力的方向始终不变
C．线框中的感应电动势大小为
D．线框中的感应电流大小为
三、解答题(共54分)
15．(本题14分)如图所示，水平面内ab和cd是两条平行放置的足够长直粗糙金属导轨，MN和M′N′是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为m和2m，两杆与导轨的动摩擦因数均为．开始时水平外力F作用在杆MN上，使两
杆以速度v0水平向右匀速运动．两杆的总电阻为R，导轨间距为d，整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直，导轨电阻可忽略，重力加速度为g．在t=0时刻将细线烧断，保持外力F不变，金属杆和导轨始终接触良好，已知在t=t0时刻后杆MN速度保持不变，且在0?t0时间内两杆速度方向始终向右，求：
（1）0?t0时间内任意时刻两杆的加速度大小之比；
（2）t0时刻两杆各自的速度；
（3）0?t0时间内两杆各自的位移．
16．(本题13分)如图所示，平行光滑金属导轨MN、PQ固定在绝缘水平面上，M、P端接有阻值为R的定值电阻，导轨间距为L，质量为m、长为L的金属棒放在导轨上，宽为d的边界间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，磁场边界与导轨平行，开始时金属棒静止在磁场外离磁场左边界d处，用大小为F的水平恒定向右拉金属棒，金属棒在磁场中运动t时间达到最大速度，金属棒运动过程始终与导轨垂直并接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，求：
（1）金属棒刚进磁场时加速度的大小；
（2）从开始运动到金属棒达到最大速度的过程中，通过电阻R的电量；
（3）金属棒通过磁场的过程中，电阻R上产生的焦耳热.
17．(本题14分)如图所示，abcd为质量M＝2
kg的U形金属导轨（导轨足够长且电阻不计），放在足够长的倾角为的固定绝缘斜面上，另有一根质量m＝1.5
kg、截面为矩形的金属棒PQ平行于bc放在导轨上，PQ恰好能靠着绝缘的垂直于斜面固定的光滑立柱e、f，导轨和金属棒都处于匀强磁场中，磁场以为界，上方磁场方向垂直于斜面向上，下方磁场方向沿斜面向上，磁感应强度的大小都为B＝1
T，导轨bc段长度L＝l
m，金属棒PQ单位长度的电阻为，金属棒与导轨始终接触良好，且整个过程中金属棒不会在导轨上滚动，已知金属棒与导轨间、导轨与斜面间的动摩擦因数均为，现用的力垂直bc沿斜面向上从静止开始拉动导轨.求：
（1）当导轨沿斜面向上运动的速度时，PQ上的电流大小和方向；
（2）当导轨沿斜面向上运动的速度为时，PQ和bc所受安培力；
（3）导轨所能达到的最大速度（，，）
18．(本题13分)两根足够长的固定平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为l，导轨上面垂直放置两根导体棒ab和cd，构成矩形回路，如图所示．两根导体棒的质量均为m，电阻均为R，回路中其余部分的电阻不计．在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B．两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时cd棒静止，棒ab有指向cd的速度v0．两导体棒在运动中始终不接触．求：
（1）在运动中产生的最大焦耳热；
（2）当棒ab的速度变为v0时，棒cd的加速度．
(
2
)
(
1
)
参考答案
1．A
【详解】
AD.导线在线框位置产生的磁场垂直纸面向里，当在线圈平面内向左拉动线圈，逐渐靠近导线，穿过线圈向里的磁场增大，即穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律，产生感应电流为adcba方向，同理可知线圈向右平动，产生abcda方向的电流，故A正确，D错误．
B.当线圈向下平动时，穿过线圈的磁通量不会发生变化，根据楞次定律可知，没有感应电流产生．故B错误；
C.当线圈以ab边为轴转动，穿过线圈向里的磁场减小，即穿过线圈的磁通量减小，故产生感应电流为顺时针，即感应电流的方向为abcda．故C错误；
故选A。
2．D
【详解】
AB．电容器的作用是通交流，隔直流，通高频，阻低频，所以换成直流电压，灯泡不会亮，AB错误；
CD．根据公式可得交流电压频率变大，交流电压频率减小，故C变暗，D变亮。
故选D。
3．C
【详解】
A.导体相对磁场运动，若没有切割磁感线，则导体内不会产生感应电流，故选项A不符合题意；
B.导体做切割磁感线运动时，能产生感应电动势，若导体所在电路不闭合，则导体中就没有感应电流，故选项B不符合题意；
C.穿过闭合电路的磁通量发生变化，则闭合电路中就有感应电流，故选项C符合题意；
D.导体做切割磁感线运动，不一定有感应电流产生，只有当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时才有感应电流产生，故选项D不符合题意。
4．BD
【详解】
A．由图乙可知交流电压最大值，原线圈电压的有效值，周期，可由周期求出角速度的值为，根据电压与匝数成正比，得副线圈电压的有效值为，副线圈两端电压的瞬时值表达式，故A错误；
B．电压表的示数为有效值，故B正确；
C．理想变压器，所以变压器输入、输出功率之比为，根据电流与匝数的关系可知
故C错误；
D．处温度升高时，阻值变小，电流表的示数变大，电压表示数不变，故D正确。
故选BD。
5．B
【详解】
AB．闭合开关S的瞬间，立即变亮，因通过二极管的电流为正向电流，所以灯泡立刻亮，而线圈L阻碍灯泡所在支路的电流增大，所以灯泡慢慢变亮，综上知，逐渐变亮，、均立即变亮，A错误，B正确；
CD．断开开关S的瞬间，流过二极管的电流为反向电流，则立即熄灭，线圈L与灯泡、构成回路，因线圈L产生感应电动势，所以灯泡、均将由亮变暗；由于L的电阻不计，电流稳定时各支路的电流是相等的，所以断开S后通过、的电流从原来的大小开始减小，与都不会闪亮一下，C、D错误.
故选B。
6．D
【解析】
【详解】
当K闭合的瞬间，两灯同时亮，但由于线圈对电流的阻碍，所以较亮，较暗；当电流稳定时，由于线圈的直流电阻为零，则不亮，发光；当K断开的瞬间，立即熄灭，由于线圈对电流的阻碍，使得本来不亮的亮一下后才熄灭，故②
③
④正确，即选项D正确．
7．C
【解析】
【详解】
A.cd榉达到的最大速度为，两棒的总动量守恒，此时ab棒的速度最小，根据动量守恒定律可得
mv＝mvA+m?
解得：
vA=
故A项与题意不相符；
B.根据右手定则可知感应电流方向为cdba，根据左手定则可知ab受到的安培力方向向右、cd受到的安培力方向向左，安培力大小相等，根据牛顿第二定律可得
a=
所以ab棒和cd棒的加速度大小始终相同，方向始终相反，故B项与题意不相符；
C.安培力对cd棒做的功为
W=
整个过程中动能损失为
cd棒产生热量为
故C项与题意相符；
D.ab棒克服安培力做功为
整个过程中动能损失为
则两根导体棒生热为，故D项与题意不相符。
8．A
【解析】
【详解】
线圈从同一高度下落，到达磁场边界时具有相同的速度，切割磁感线产生感应电流时，受到磁场的安培力大小为：，由电阻定律有：（为材料的电阻率，为线圈的边长，为导线的横截面积），线圈的质量：，（为材料的密度），当线圈的下边刚进入磁场时其加速度为：，联立得加速度为：
，可知线圈1和2刚进入磁场时的加速度大小相同，故选项A正确，B、C、D错误．
9．C
【解析】
【详解】
导体棒产生的感应电动势的表达式为：，感应电动势的有效值为：，交流电流表的示数为：，时间内产生的热量为：，
时间内导体棒的位移为：，根据，，可得时间内通过的电荷量为：，故选项C正确，ABD错误．
10．C
【解析】
【详解】
当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速靠近铝环时，通过铝环的磁通量增加，根据楞次定律，铝环中产生的感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，阻碍磁铁的靠近，所以铝环对桌面的压力会增大，铝环还有收缩的趋势，以缩小面积来阻碍磁通量的增加。所以选项C正确，ABD错误
11．AD
【详解】
AB．电流沿x轴正方向，磁场沿y轴正方向，若上表面电势高，即带正电，则粒子受到的洛伦兹力向上，故载流子是带正电的空穴，是P型半导体，A正确，B错误；
CD．最终洛伦兹力和电场力平衡，有
电流的微观表达式为，，又霍尔电压大小满足，联立解得
其他条件不变，增大c时，减小，C错误，D正确.
故选AD.
12．AD
【解析】
【详解】
A项：副线圈电压为220V，，三只灯泡都正常发光，电流
I=，故A正确；
B项：由输出端交变电压U的图象，可求出有效值为220V，由原、副线圈匝数之比为4：1，可得原、副线圈的电压之比为4：1，则原线圈的电压即电压表的示数为
，故B错误；
C、D项：原、副线圈的电流之比为1：4，则副线圈电流为，灯泡的电阻R=，则ab两点的电压为
，故C错误，D正确。
故选：AD。
13．ABC
【详解】
由图可知，左边是升压变压器，则U1＜U2，由于输电线电阻，导致U3＜U2；右边则是降压变压器，所以U3＞U4；U3＝U输＋U2；
A．U1B．U2>U3，与结论相符，选项B正确；
C．U3>U4，与结论相符，选项C正确；
D．U3＝U1＋U2，与结论不相符，选项D错误；
故选ABC．
14．AD
【详解】
AB.由楞次定律可知，在t=0到t=t1的时间间隔内感应电流始终沿顺时针方向，由左手定则可知：0-t0时间内圆环受到的安培力向左，t0-t1时间内安培力向右，故A正确，B错误；
CD.由电阻定律可知，圆环电阻：
由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势：
根据闭合电路的欧姆定律，则感应电流：
故C错误，D正确。
15．（1）2:
1
（2）,
（3）,
【详解】
(1)细线烧断前，对两杆整体进行受力分析有:
开始时两杆中无感应电流，细线烧断后，对两杆分别进行受力分析，由于两杆构成闭合回路，所以两杆所受安培力F安始终等大反向，对杆MN有:
a1方向水平向右，对杆M′N′有：
a2方向水平向左，解得:
a1:a2=2:
1
(2)由两杆在0?t0时间内速度方向始终向右且：
F=3μmg
可知，两杆组成的系统动量守恒，设杆MN的速度为v1，杆M′N′的速度为v2，由动量守恒定律有：
分析可知两杆达到最大速度时的加速度均为0，即：
联立解得：
(3)在0?t0时间内，设该过程平均电流为I0，杆MN的位移为x1，杆M′N′的位移为x2，对杆MN，由动量定理有：
由动量守恒定律可知：
联立解得：
答：(1)0?t0时间内任意时刻两杆的加速度大小之比a1:a2=2:
1；
(2)t0时刻两杆各自的速度,；
(3)0?t0时间内两杆各自的位移,．
16．（1）
；（2）
；（3）
【详解】
（1）设金属棒刚进入磁场时速度大小为v1，根据动能定理有
解得
v1=
根据牛顿第二定律
解得
（2）设金属棒在磁场中运动的最大速度为v2，根据力平衡有
解得
金属棒从进入磁场到达到最大速度过程，根据动量定理有
解得
（3）由于金属棒最终是匀速通过磁场，根据功能关系有
解得电阻R中产生的焦耳热
17．（1）2A，方向从Q到P（2）2N,
方向垂直斜面向下；2N，方向沿斜面向下（3）2m/s
【详解】
（l）当导轨沿斜面向上运动的速度为v＝l
m/s时，bc产生的感应电动势
金属棒PQ在导轨间的部分电阻为
PQ上的感应电流
方向从Q到P.
（2）由（l）可得
PQ所受安培力
方向垂直斜面向下
bc所受安培力
方向沿斜面向下.
（3）导轨达到最大速度时
bc产生的感应电动势
PQ上的感应电流
PQ所受安培力
方向垂直斜面向下
bc所受安培力
方向沿斜面向下
PQ对导轨的摩擦力
斜面对导轨的摩擦力
导轨达到最大速度时，由平衡条件可知
代入数据，联立以上各式解得
.
18．(1)
；(2)
，方向是水平向右
【详解】
(1)从初始到两棒速度相等的过程中，两棒总动量守恒，则有：
解得：
由能的转化和守恒得：
(2)设棒的速度变为时，棒的速度为，则由动量守恒可知：
解得：
此时回路中的电动势为：?
此时回路中的电流为：?
此时棒所受的安培力为?：
由牛顿第二定律可得，棒的加速度：
棒的加速度大小是，方向是水平向右
(
2
)
(
1
)