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2019年高中物理 模塊綜合檢測 新人教版選修3-2 一、選擇題(本大題共12個小題，每小題5分，共計60分，每小題至少一個選項正確，把正確選項前的字母填在題后的括號內．) 圖1 1．(xx云浮高二檢測)一個閉合線圈垂直置于勻強磁場中，若磁感應強度如圖1所示，則線圈中的感應電流隨時間變化的圖線是下圖中的(　　) 【解析】　由法拉第電磁感應定律得E＝，當＝k時，E＝kS.在0～時間內，＝k為一常量，故感應電動勢為一常量，相應的感應電流也為一常量；在～T時間內，＝k也為一常量，相應的感應電流也為一常量，前后兩個半周期內電動勢和感應電流僅僅是方向的不同，而數值相同．比較圖中的四個圖線，只有A圖線是符合要求的． 【答案】　A 圖2 2．如圖2所示，某人在自行車道上從東往西沿直線以速度v騎行，該處地磁場的水平分量大小為B1，方向由南向北，豎直分量大小為B2，方向豎直向下：自行車車把為直把、金屬材質，兩把手間距為L，只考慮自行車在地磁場中的電磁感應，下列結論正確的是(　　) A．圖示位置中輻條A點電勢比B點電勢低 B．圖示位置中輻條A點電勢比B點電勢高 C．自行車左車把的電勢比右車把的電勢高B2Lv D．自行車在十字路口左拐改為南北騎向，則自行車車把兩端電動勢要降低 【解析】　自行車車把切割磁感線，由右手定則知，自行車左車把的電勢比右車把的電勢高B2Lv；輻條旋轉切割磁感線，由右手定則知，圖示位置中輻條A點電勢比B點電勢低；自行車在十字路口左拐改為南北騎向，地磁場豎直分量始終垂直于自行車車把，則其兩端電動勢不變．正確答案為A、C兩項． 【答案】　AC 3．如圖3所示是一火警報警器的部分電路示意圖．其中R2為用半導體熱敏材料(溫度上升時導電能力增強)制成的傳感器，a、b之間接報警器；當傳感器R2所在處出現火情時，顯示器(圖中電流表)的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是(　　) 圖3 A．I變大，U變大　　　　 B．I變大，U變小 C．I變小，U變大 D．I變小，U變小 【解析】　當R2所在處出現火情時，由于溫度升高，所以R2減小，電路中總電阻減小，總電流增大，故路端電壓變小，即a、b之間的電壓變?。籖3上電壓U3＝E－I(R1＋r)，故R3上電壓減小，由歐姆定律知I變?。x項D正確． 【答案】　D 4．(xx太原五中高二檢測)兩金屬棒和三根電阻絲如圖4連接，虛線框內存在均勻變化的勻強磁場，三根電阻絲的電阻大小之比R1∶R2∶R3＝1∶2∶3，金屬棒電阻不計．當S1、S2閉合，S3斷開時，閉合的回路中感應電流為I，當S2、S3閉合，S1斷開時，閉合的回路中感應電流為5I；當S1、S3閉合，S2斷開時，閉合的回路中感應電流是(　　) 圖4 A．0 B．3I C．6I D．7I 【解析】　本題為感應電動勢、電流求解問題，S1、S2閉合時有E1＝3IR；S2、S3閉合時有E2＝25IR；則S1、S3閉合時有E1＋E2＝4IxR，所以Ix＝7I. 【答案】　D 5．如圖5所示，勻強磁場的方向垂直于電路所在平面，導體棒ab與電路接觸良好．當導體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運動時，若不計摩擦和導線的電阻，整個過程，燈泡L未被燒毀，電容器C未被擊穿，則該過程中(　　) 圖5 A．感應電動勢將變大 B．燈泡L的亮度變大 C．電容器C的上極板帶負電 D．電容器兩極板間的電場強度將減小 【解析】　因為導體棒做勻加速直線運動，根據感應電動勢E＝BLv，所以感應電動勢增大，A正確；因為不計導線的電阻，導體棒可以等效為電源，電源電動勢增大，所以路端電壓增大，電燈泡功率增大，B正確；根據右手定則，可以確定導體棒a端為等效電源的正極，所以電容器上極板帶正電，C錯；電容器并聯在燈泡兩端，電壓增大，場強應增大，D錯． 【答案】　AB 6．如圖6甲所示，位于載流長直導線近旁的兩根平行導軌A和B，與長直導線平行且在同一水平面內，在導軌A、B上套有兩段可以自由滑動的金屬棒CD和EF，當長直導線中的電流按圖6乙所示的規(guī)律變化時(圖6甲中所示的電流方向為正方向)，則下面說法正確的是(　　) 圖6 A．在t2時刻，CDFE回路中沒有電流，CD、EF不受力 B．t1到t2時間內，回路中的電流方向為CEFD C．t1到t2時間內，EF向左，CD向右，都做勻減速直線運動 D．t1到t2時間內，EF向右，CD向左，都做勻加速直線運動 【解析】　在t2時刻長直導線中的電流方向由正向變?yōu)樨撓?，穿過回路CDFE的磁通量發(fā)生變化，產生感應電流，故A錯誤．在t1到t2的時間內，長直導線中的電流由大變小，產生的磁場由強變弱，穿過回路垂直于紙面向里的磁通量由大變小，由楞次定律得感應電流的方向為CEFD，故B正確．由左手定則可以判定出，EF受到水平向右的安培力而向右加速，CD受到水平向左的安培力而向左加速，由于直導線中的電流不是均勻變化，故穿過閉合回路的磁通量也不是均勻變化，回路中產生變化的感應電流，EF、CD所受安培力不恒定，故EF、CD所做的運動是非勻變速運動，C、D錯誤． 【答案】　B 圖7 7．(xx西安一中高二檢測)阻值為10 Ω的電阻接到電壓波形如圖7所示的交流電源上，以下說法正確的是(　　) A．電壓的有效值為10 V B．通過電阻的電流有效值為 A C．電阻消耗電功率為5 W D．電阻每秒鐘產生的熱量為10 J 【解析】　由Ut圖象，交流電壓的最大值為10 V，有效值為5 V，A錯誤．根據I＝，B正確．再根據P＝I2R，C正確．電阻每秒產生熱量Q＝Pt＝5 J，故D錯誤． 【答案】　BC 圖8 8．如圖8所示，兩條平行虛線之間存在勻強磁場，虛線間的距離為l，磁場方向垂直紙面向里，abcd是位于紙面內的梯形線圈，ad與bc間的距離也為l，t＝0時刻，bc邊與磁場區(qū)域左邊界重合．現令線圈以向右的恒定速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域，取沿a→b→c→d→a方向的感應電流為正，則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中，感應電流I隨時間t變化的圖線是(　　) 【解析】　0～段，穿過梯形線圈的磁通量增大，由楞次定律可得線圈中電流方向為a→d→c→b→a，～段，穿過梯形線圈的磁通量減少，由楞次定律可得，線圈中電流方向為a→b→c→d→a,0～段，切割磁感線的有效長度逐漸增大，感應電流增大，～段，切割磁感線的有效長度逐漸增大，感應電流增大，所以B項正確． 【答案】　B 9．(xx北京海淀期末)如圖9是用電流傳感器(相當于電流表，其電阻可以忽略不計)研究自感現象的實驗電路，圖中兩個電阻的阻值均為R，L是一個自感系數足夠大的自感線圈，其直流電阻值也為R.圖10是某同學畫出的在t0時刻開關S切換前后，通過傳感器的電流隨時間變化的圖象．關于這些圖象，下列說法中正確的是(　　) 圖9 　　　　 甲　　　乙　　　丙　　　　丁 圖10 A．圖b中甲是開關S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況 B．圖b中乙是開關S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況 C．圖b中丙是開關S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況 D．圖b中丁是開關S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況 【解析】　開關S由斷開變?yōu)殚]合瞬間，流過自感線圈的電流為零，流過傳感器1、2的電流均為；閉合電路穩(wěn)定后，流過傳感器1的電流為，流過傳感器2的電流為.開關斷開后，流過傳感器1的電流立即變?yōu)榱?，流過傳感器2的電流方向相反，從逐漸變?yōu)榱悖? 【答案】　BC 10．(xx四川高考)半徑為a右端開小口的導體圓環(huán)和長為2a的導體直桿，單位長度電阻均為R0.圓環(huán)水平固定放置，整個內部區(qū)域分布著豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為B.桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運動，桿始終有兩點與圓環(huán)良好接觸．從圓環(huán)中心O開始，桿的位置由θ確定．如圖11所示．則(　　) 圖11 A．θ＝0時，桿產生的電動勢為2Bav B．θ＝時，桿產生的電動勢為 Bav C．θ＝0時，桿受的安培力大小為 D．θ＝時，桿受的安培力大小為 【解析】　開始時刻，感應電動勢E1＝BLv＝2Bav, 故A正確．θ＝時，E2＝B2a cos v＝Bav，故B項錯誤．由L＝2a cos θ，E＝BLv，I＝，R＝R0[2a cos θ＋(π＋2θ)a]，得在θ＝0時，F＝＝，故C項錯誤．θ＝時F＝，故D項正確． 【答案】　AD 圖12 11．豎直放置的平行光滑導軌，其電阻不計，磁場方向如圖12所示，磁感應強度B＝0.5 T，導體桿ab和cd的長均為0.2 m，電阻均為0.1 Ω，所受重力均為0.1 N，現在用力向上推導體桿ab，使之勻速上升(與導軌接觸始終良好)，此時cd恰好靜止不動，ab上升時下列說法正確的是(　　) A．ab受到的推力大小為2 N B．ab向上的速度為2 m/s C．在2 s內，推力做功轉化的電能是0.4 J D．在2 s內，推力做功為0.6 J 【解析】　以ab、cd為整體可知向上推力F＝2mg＝0.2 N，對cd可得BIl＝mg，所以I＝＝ A＝1 A，設ab運動速度為v，則Blv＝2RI， 所以v＝＝ m/s＝2 m/s,2 s內轉化的電能W電＝I22Rt＝0.4 J,2 s內推力做的功WF＝Fvt＝0.8 J. 【答案】　BC 12．(xx山東高考)將一段導線繞成圖13甲所示的閉合回路，并固定在水平面(紙面)內．回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強磁場Ⅰ中．回路的圓環(huán)區(qū)域內有垂直紙面的磁場Ⅱ，以向里為磁場Ⅱ的正方向，其磁感應強度B隨時間t變化的圖像如圖乙所示．用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反映F隨時間t變化的圖像是(　　) 　　　 甲　　　　　　　　　乙 圖13 【解析】　從B－t圖像中獲取磁感應強度B與時間t的關系，結合E＝及安培力F＝BIL得F－t關系． 由B－t圖像可知，在0～時間內，B均勻減小；～時間內，B反向均勻增大．由楞次定律知，通過ab的電流方向向上，由左手定則可知ab邊受安培力的方向水平向左．由于B均勻變化，產生的感應電動勢E＝S不變，則安培力大小不變．同理可得在～T時間內，ab邊受安培力的方向水平向右，故選項B正確． 【答案】　B 二、非選擇題(本題共4小題，共40分，解答時應寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數值計算的要注明單位．) 13．(9分)(xx朝陽高二檢測)如圖14所示，光滑的平行金屬導軌相距30 cm，電阻不計．ab是電阻為0.3 Ω的金屬棒，可沿導軌滑動．與導軌相連的平行金屬板A、B相距6 cm，電阻R為0.1 Ω.全部裝置處于垂直紙面向里的勻強磁場中．當ab以速度v向右勻速運動時，一帶電粒子在A、B板間做半徑為2 cm的勻速圓周運動，速度也是v.試求速率v的大?。? 圖14 【解析】　設磁感應強度為B，平行板AB間距為d，ab桿的有效長度為L，帶電粒子質量為m，帶電荷量為q，感應電動勢為E＝BLv，所以Uab＝UAB＝＝＝BLv. 帶電粒子在A、B板間能做勻速圓周運動，則mg＝qE＝， 所以m＝. 帶電粒子做圓周運動的半徑：r＝＝＝， 所以v＝＝ m/s＝0.4 m/s. 【答案】　0.4 m/s 14．(9分)一小型發(fā)電機的輸出電壓保持240 V不變，發(fā)電機輸出電壓先經一升壓變壓器升壓后經遠距離輸送，到達用戶前又經降壓變壓器降壓，降壓后直接向用戶供電．已知用戶得到的電壓為220 V，用電總功率為220 kW.已知升壓變壓器與降壓變壓器原、副線圈的匝數比分別為1∶25和20∶1.求此時發(fā)電機的輸出功率． 【解析】　如圖： 由P＝IU， I4＝P/U＝ A＝103 A 由n3∶n4＝U3∶U4， U3＝U4＝220 V＝4 400 V 由n3∶n4＝I4∶I3， I3＝I4＝ A＝50 A 由＝， U2＝U1＝25240 V＝6 000 V 電源輸出功率 P＝I2U2＝506 000 W＝3.0105 W. 【答案】　3.0105 W 15．(10分)如圖15所示，一交流發(fā)電機的線圈在勻強磁場中勻速轉動，線圈匝數N＝100，線圈電阻r＝3 Ω，ab＝cd＝0.5 m，bc＝ad＝0.4 m，磁感應強度B＝0.5 T，電阻R＝311 Ω，當線圈以n＝300 r/min的轉速勻速轉動時，求： 圖15 (1)感應電動勢的最大值； (2)t＝0時線圈在圖示位置，寫出此交變電流電動勢瞬時值表達式； (3)此電壓表的示數是多少？ 【解析】　(1)電動勢的最大值為 Em＝NBωS＝NB(2πn轉)(abbc)＝314 V. (2)電動勢瞬時值的表達式：e＝Emsin ωt＝314sin(10πt)V. (3)UV＝(Em)＝220 V. 【答案】　(1)314 V　(2)e＝314sin(10πt)V (3)220 V 16．(12分)(xx蘭州一中高二檢測) 圖16 如圖16所示，一直導體棒質量為m、長為l、電阻為r，其兩端放在位于水平面內間距也為l的光滑平行導軌上，并與之密接；棒左側兩導軌之間連接一可控制的負載電阻(圖中未畫出)；導軌置于勻強磁場中，磁場的磁感應強度大小為B，方向垂直于導軌所在平面．開始時，給導體棒一個平行于導軌的初速度v0.在棒的運動速度由v0減小至v1的過程中，通過控制負載電阻的阻值使棒中的電流I保持恒定．導體棒一直在磁場中運動．若不計導軌電阻，求此過程中導體棒上感應電動勢的平均值和負載電阻上消耗的平均功率． 【解析】　導體棒所受的安培力為F＝IlB ① 該力大小不變，棒做勻減速運動，因此在棒的速度從v0減小到v1的過程中，平均速度為 ＝(v0＋v1) ② 當棒的速度為v時，感應電動勢的大小為E＝Blv ③ 棒中的平均感應電動勢為＝Bl ④ 由②④式得＝l(v0＋v1)B ⑤ 導體棒中消耗的熱功率為P1＝I2r ⑥ 負載電阻上消耗的平均功率為＝I－P1 ⑦ 由⑤⑥⑦式得＝l(v0＋v1)BI－I2r. 【答案】　l(v0＋v1)B　l(v0＋v1)BI－I2r