高中物理选修3-2综合测试题(含答案).doc

高中物理选修3-2综合测试题
一、选择题（2×25=50分）
B
1.如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度的大小随时间变化。下列说法中正确的是（ ）
①当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小
②当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大
③当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大
④当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变
A.只有②④正确 B.只有①③正确 C.只有②③正确 D.只有①④正确

2.一飞机在北半球的上空以速度v水平飞行，飞机机身长为a，翼展为b；该空间地磁场磁感应强度的水平分量为B1，竖直分量为B2；驾驶员左侧机翼的端点用A表示，右侧机翼的端点用B表示，用E表示飞机产生的感应电动势，则（ ）
A.E=B1vb，且A点电势低于B点电势 B.E=B1vb，且A点电势高于B点电势
C.E=B2vb，且A点电势低于B点电势 D.E=B2vb，且A点电势高于B点电势

N
S
3.如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下。当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）（ ）
A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引
B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥
C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引
D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥

i
i
T
T/2
O
i0
-i0
甲
乙
4.如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示.在0-T/2时间内，直导线中电流向上，则在T/2-T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力情况是（ ）
A.感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左
t
B.感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右
C.感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右
D.感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左

5.图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里.abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l.t=0时刻，bc边与磁场区域边界重合（如图）.现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域.取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是（ ）
2l/v
O
l/v
t
I
O
l/v
2l/v
t
I
2l/v
O
l/v
t
I
2l/v
O
l/v
t
I
A
B
C
D

6.如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个理想电感线圈，当S闭合与断开时，A、B的亮度情况是（ ）
L
A
B
R
S
C
A.S闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭
B.S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭
C.S闭合足够长时间后，B发光，而A不发光
D.S闭合足够长时间后，B立即熄灭发光，而A逐渐熄灭

7.铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置。能产生匀强磁场的磁铁，被安装在火车首节车厢下面，如图(甲)所示(俯视图)。当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产生一电信号，被控制中心接收。当火车通过线圈时，若控制中心接收到的线圈两端的电压信号为图(乙)所示，则说明火车在做（ ）
x
3L
图甲
a
b
L
A.匀速直线运动 B.匀加速直线运动
C.匀减速直线运动 D.加速度逐渐增大的变加速直线运动

8.图甲中的a是一个边长为为L的正方向导线框，其电阻为R.线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域b.如果以x轴的正方向作为力的正方向。线框在图示位置的时刻作为时间的零点，则磁场对线框的作用力F随时间变化的图线应为图乙中的哪个图？（ ）
b
D
Ab
B
C
a
F
t/L•v-1
O
1
2
3
4
5
B
F
t/L•v-1
O
1
2
3
4
5
A
F
t/L•v-1
O
1
2
3
4
5
C
F
t/L•v-1
O
1
2
3
4
5
D
图乙

9.如图所示，将一个正方形导线框ABCD置于一个范围足够大的匀强磁场中，磁场方向与其平面垂直．现在AB、CD的中点处连接一个电容器，其上、下极板分别为a、b，让匀强磁场以某一速度水平向右匀速移动，则（ ）
A.ABCD回路中没有感应电流 B.A与D、B与C间有电势差
C.电容器a、b两极板分别带上负电和正电 D.电容器a、b两极板分别带上正电和负电

10.如图一所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与金属框架接触良好.在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计。现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动，运动中杆ab始终垂直于框架.图二为一段时间内金属杆受到的安培力f随时间t的变化关系，则图三中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是（ ）
a
b
c
d
e
g
左
右
图一
f
t
O
θ
图二
F
t
O
θ
图三
F
t
O
F
t
O
θ
F
t
O
θ
A
B
C
D

B1/T
t/s
O
123456
⑴
B2
B1
⑵
11.在水平桌面上，一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B1随时间t的变化关系如图⑴所示。0~1s内磁场方向垂直线框平面向下。圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为L、电阻为R，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，其磁感应强度恒为B2，方向垂直导轨平面向下，如图⑵所示。若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力f随时间变化的图象是下图中的（设向右为静摩擦力的正方向） （ ）
123456
f
t/s
O
f
123456
t/s
O
123456
f
t/s
O
123456
f
t/s
O
A
B
C
D

a
c
b
d

12.如图所示，两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面，导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd与导轨构成矩形回路。导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧，两棒的中间用细线绑住，它们的电阻均为R，回路上其余部分的电阻不计。在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场。开始时，导体棒处于静止状态。剪断细线后，导体棒在运动过程中 （ ）
A.回路中有感应电动势
B.两根导体棒所受安培力的方向相同
C.两根导体棒和弹簧构成的系统机械能守恒
D.两根导体棒和弹簧构成的系统机械能不守恒

13.阻值为10Ω的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上。以下说法中正确的是 （ ）
A．电压的有效值为10V
B．通过电阻的电流有效值为A
C．电阻消耗电功率为5W
D．电阻每秒种产生的热量为10J

第14题图

14．如图所示，从匀强磁场中把不发生形变的矩形线圈匀速拉出磁场区，如果两次拉出的速度之比为1∶2，则两次线圈所受外力大小之比F1∶F2、线圈发热之比Q1∶Q2、通过线圈截面的电量q1∶q2之比分别为（ ）
A．F1∶F2＝2∶1，Q1∶Q2＝2∶1，q1∶q2＝2∶1
B．F1∶F2＝1∶2，Q1∶Q2＝1∶2，q1∶q2＝1∶1
C．F1∶F2＝1∶2，Q1∶Q2＝1∶2，q1∶q2＝1∶2
a
b
c
d
I
D．F1∶F2＝1∶1，Q1∶Q2＝1∶1，q1∶q2＝1∶1

15．如图所示，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．线圈向右平动 B．线圈竖直向下平动
C．线圈以ab边为轴转动 D．线圈向左平动
N
R
C
a
b
第16题图
16．电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是 ( )
A．从a到b，上极板带正电 B．从a到b，下极板带正电
C．从b到a，上极板带正电 D．从b到a，下极板带正电

17．在变电所，经常要用交流电表去检测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器，下列各图中能正确反映其工作原理的是项工作（ ）

R
L1
L2
S
~

18．用电高峰期，电灯往往会变暗，其原理可简化为如下物理问题：如图所示，理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只相同的灯泡L1和L2 ，输电线的等效电阻为R，原线圈输入有效值恒定的交流电压，当开关S闭合时，以下说法中正确的是 ( )
A．原线圈中电流减小 B．R两端的电压增大
第19题图
× × ×
× × ×
a
B
P
第18题图
C．副线圈输出电压减小 D．原线圈输入功率减小
·
19．如图所示，平行导轨电阻忽略不计，要使悬挂着的金属环P能产生感应电流，则金属棒ab的运动应是 ( )
A．向右匀速运动 B．向左匀速运动
C．向右加速运动 D．向左加速运动
第20题图

t/s
i/A
0
8
T
2T

20．收录机等小型家用电器所用的稳压电源，是将220V的正弦交流电变为稳定的直流电的装置，其中的关键部分是整流电路。有一种整流电路可以将正弦交流电变成如图所示的脉动直流电（每半个周期都按正弦规律变化），则该脉动直流电电流的有效值为（ )
A．4A B．4 A C．2A D．2 A
S

N
第21题图

21．如图所示，在水平木制桌面上平放一个铜制的圆环，在它上方近处有一个N极朝下的条形磁铁，铜环始终静止。关于铜环对桌面的压力F和铜环重力G的大小关系，下列说法中正确的是 ( )
A．当条形磁铁靠近铜环时，F>G
B．当条形磁铁远离铜环时，F<G
C．无论条形磁铁靠近还是远离铜环，F=G
D．无论条形磁铁靠近还是远离铜环，F>G

22．如下图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电量为＋q的小球．K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是(　 　)
A．正在增强，＝　　 B．正在减弱，＝
C．正在减弱，＝ D．正在增强，＝

23、如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4:1，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Rt为热敏电阻，R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u′＝9sin50πt(V)
B．t＝0.02s时电压表V2的示数为9V
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1:4
D．Rt处温度升高时，电流表的示数变大，电压表V2的示数不变

24．如图所示，为早期制作的发电机及电动机的示意图，A盘和B盘分别是两个可绕固定转轴转动的铜盘，用导线将A盘的中心和B盘的边缘连接起来，用另一根导线将B盘的中心和A盘的边缘连接起来．当A盘在外力作用下转动起来时，B盘也会转动．则下列说法中正确的是（ ）
A．不断转动A盘就可以获得持续的电流，其原因是铜盘A做切割磁感线运动，产生感应电动势
B．当A盘转动时，B盘也能转动的原因是电流在磁场中受到力的作用，此力对转轴有力矩
C．当A盘顺时针转动时，B盘逆时针转动
D．当A盘顺时针转动时，B盘也顺时针转动

25．在下图的（a）、(b)、(c)中除导体棒ab可动外，其余部分均固定不动，（a）图中的电容器C原来不带电，设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计．图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面（即纸面）向下的匀强磁场中，导轨足够长，今给导体棒ab一个向右的初速度v0，导体棒的最终运动状态是（ ）

A．三种情况下，导体棒ab最终都是匀速运动 （第24题图）
B．图（a）、(c)中ab棒最终将以不同的速度做匀速运动；图（b）中ab棒最终静止
C．图（a）、（c）中，ab棒最终将以相同的速度做匀速运动
D．三种情况下，导体棒ab最终均静止

二、填空题：（4×5=20分）
1．如图所示，、两闭合线圈用同样导线绕成的，都是10匝，半径为，内有以线圈作为理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，则、环中感应电动势∶= ，产生的感应电流∶= 。
2．如图16所示，在磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，长为0.5m的导体ａｂ斜搭在金属框架上，导体与框架夹角为53°，以10m/s的速度向右滑动，电容器的电容C＝20μF，则电容器上所带电量为Q= 。

3.如图所示，宽度为L的足够长的平行金属导轨MN、PQ的电阻不计，垂直导轨水平放置一质量为m电阻为R的金属杆CD，整个装置处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，导轨平面与水平面之间的夹角为θ，金属杆由静止开始下滑，动摩擦因数为μ，下滑过程中重力的最大功率为P，则磁感应强度的大小为 。
a
b
c
d
ω
A
O’
O
R
B

4．如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直，线圈匝数n=40匝，ab边长L1=0.5m，bc边长L2=0.4m，线圈总电阻r=1Ω。线圈转动的角速度ω=100rad/s，磁场的磁感应强度B=0.2T。线圈两端外接R=9Ω的电阻和一个理想交流电流表。则：（1）从图示位置开始计时，闭合电路中电流随时间变化的函数表达式为 ；（2）电流表的示数为 ；（3）电阻R上消耗的电功率为 ；从图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电量是 。

5、 右图为“研究电磁感应现象”的实验装置。
(1)将图中所缺导线补接完整。
(2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后：
A．将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将________。(填“向左偏转一下”或“向右偏转一下”或“不偏转”)
B．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针________。(填“向左偏转一下”或“向右偏转一下”或“不偏转”)
三、计算题（30分）
500V
B1
B2
220V

n1
n2
n3
n4
U4
U3
U2
U1
1．（4分）如图所示，一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的输出功率为500kW，输出电压为500V，升压变压器B1原、副线圈的匝数比为1∶10，两变压器间输电导线的总电阻为2Ω。降压变压器B2的输出电压为220V，不计变压器的损耗。求：（1）输电导线上损失的功率；（2）降压变压器B2的原、副线圈的匝数比。

·

2.（8分）如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成θ=37º角，下端连接阻值为R的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直.质量为0.2kg，电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25。
⑴画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；
⑵求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；
⑶当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；
a
b
θ
θ
R
⑷在上问中，若R=2Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小和方向.
（g=10m/s2，sin37º=0.6，cos37º=0.8）

3.（6分）如图所示，边长为L的正方形金属线框，质量为m、电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘，金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间的变化规律为B=kt．已知细线所能承受的最大拉力为2mg，则从t=0开始，经多长时间细线会被拉断？

4.（9分）如图甲所示，空间有一宽为2L的匀强磁场区域，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外。abcd是由均匀电阻丝做成的边长为L的正方形线框，总电阻为R.线框以垂直磁场边界的速度v匀速通过磁场区域。在运动过程中，线框ab、cd两边始终与磁场边界平行。线框刚进入磁场的位置x=0，x轴沿水平方向向右。求:
(1)cd边刚进入磁场时，ab两端的电势差，并指明哪端电势高；
(2)线框穿过磁场的过程中，线框中产生的焦耳热；
(3)在下面的乙图中，画出ab两端电势差Uab随距离变化的图象.其中U0=BLv0；
图甲
d
b
c
v
a
2L
L

图乙
U0
x
O
Uab
-U0

5．（9分）如图（甲）所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n=100匝，电阻r=1．0Ω，所围成矩形的面积S=0．040m2，小灯泡的电阻R=9．0Ω，磁场的磁感应强度随按如图（乙）所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期．不计灯丝电阻随温度的变化，求：
（1）线圈中产生感应电动势的最大值．
（2）小灯泡消耗的电功率．
（3）在磁感强度变化的0~的时间内，通过小灯泡的电荷量．

*6.（12分）在图甲中，直角坐标系0xy的1、3象限内有匀强磁场，第1象限内的磁感应强度大小为2B，第3象限内的磁感应强度大小为B，磁感应强度的方向均垂直于纸面向里.现将半径为l，圆心角为900的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针匀速转动，导线框回路电阻为R.
(1)求导线框中感应电流最大值.
O
2B
x
B
y
图甲
┛
ω
P
l
Q
(2)在图乙中画出导线框匀速转动一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象.(规定与图甲中线框的位置相对应的时刻为t=0)
(3)求线框匀速转动一周产生的热量.

I
O
t

图乙

参考答案

一、选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
D
D
B
C
B
AC
B
B
ABC
B
A
AD
BC
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

B
AD
D
C
B
CD
A
AB
D
BD
ADC
B

二、填空题
1、1∶1 1∶2 2、0.04C 3、B =
4、16cos100tA, 8A, 1152W, 0.16C
5、(1)如下图所示

(2)A.向右偏转一下　B．向左偏转一下
三、计算题
1、20kw，240∶11
2、⑴4m/s2 ⑵10m/s ⑶0.4T，垂直于导轨平面向上
3、解:线框中的感应电流为：
I = = = S= 　
线断时有2mg = mg + BIL　　
解得：t = 　
4、解:(1)dc切割磁感线产生的感应电动势 E=BLv
回路中的感应电流
ab两端的电势差 b端电势高
(2)设线框从dc边刚进磁场到ab边刚进磁场所用时间为t
由焦耳定律有
L = vt
求出 )
U0
x
O
Uab
-U0
-U0/4
L
2L
3L
-3U0/4
(3)

5、解析：（1）因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同，所以由图象可知，线圈中产生交变电流的周期为T=3.14×10－2s．
所以线圈中感应电动势的最大值为
（2）根据欧姆定律，电路中电流的最大值为
通过小灯泡电流的有效值为，
小灯泡消耗的电功率为P=I2R=2.88W
（3）在磁感应强度变化的1~1/4周期内，线圈中感应电动势的平均值
通过灯泡的平均电流
通过灯泡的电荷量

*6、解:(1)线框从图甲位置开始(t=0)转过900的过程中，产生的感应电动势为:

由闭合电路欧姆定律得，回路电流为：
联立以上各式解得:
同理可求得线框进出第3象限的过程中，回路电流为:
故感应电流最大值为:

(2)I－t图象为:
I
O
t

I1
-I1
I2
-I2

(3)线框转一周产生的热量:
又
解得:

- 12 -