2017高中物理综合学业质量标准检测A新人教版选修

本册综合学业质量标准检测(A)本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第16小题只有一个选项符合题目要求，第710小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1(浙江宁波余姚市20152016学年高二上学期期末)如图所示，甲图是录音机的录音电路原理图，乙图是研究自感现象的实验电路图，丙图是光电传感的火灾报警器的部分电路图，丁图是电容式话筒的电路原理图，下列说法错误的是(B)A甲图中录音机录音时，由于话筒的声电转换，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场B乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花C丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化D丁图电路中，当声波使膜片振动时，电容发生变化，会在电路中产生变化的电流解析：磁带录音机的录音原理是：录音时，将电信号转换为磁信号，故A正确。乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡立即熄灭，故B错误。光电三极管也是一种晶体管，它有三个电极，当光照强弱变化时，电极之间的电阻会随之变化。当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化，故C正确。电容话筒利用振膜接受空气振动信号 ，振膜与固定的平面电极之间形成一个电容，两者之间的距离变化会导致其电容容量的变化，在电容两端施加固定频率及大小的电压，通过电容的电流就会变化，故D正确。本题选错误的，故选B。2(河北冀州中学20152016学年高二上学期检测)如下图(甲)所示，打开电流和电压传感器，将磁铁置于螺线管正上方距海绵垫高为h处静止释放，磁铁穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止。若磁铁下落过程中受到的磁阻力远小于磁铁重力，且不发生转动，不计线圈电阻。图(乙)是计算机荧屏上显示的UIt曲线，其中的两个峰值是磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的。下列说法正确的是(B)A若仅增大h，两个峰值间的时间间隔会增大B若仅减小h，两个峰值都会减小C若仅减小h，两个峰值可能会相等D若仅减小滑动变阻器的值，两个峰值都会减小解析：若仅增大h，磁铁穿过螺线管的时间减小，故A错；若仅减小h，由En知，E变小，两个峰值都会减小，故B正确，C错误；若仅减小滑动变阻器阻值，滑动变阻器消耗的功率增大，故D错误。3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，金属环右侧有一垂直纸面向外的匀强磁场，现使金属环以恒定不变的速率v向右运动由磁场外进入磁场，在金属环进入磁场的过程中，电容器带电量Q随时间t变化的定性图象应为(C)解析：由图知，在圆环进入磁场的过程中，电容器两板间的电压等于产生的感应电动势，切割的有效长度逐渐增大，电容器电压增大，电荷量增大，当半个圆环进入磁场时，切割的有效长度最大，电动势最大，电容器电荷量最大，接着电动势减小，电容器放电，当圆环全部进入磁场时，电容器电压等于电动势，稳定不变，电荷量不变，所以C正确；A、B、D错误。4(辽宁省实验中学分校20152016学年高二上学期期末)将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面(纸面)内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场中。回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场，以向里为磁场的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图象是(B) 解析：分析一个周期内的情况：在前半个周期内，磁感应强度均匀变化，由法拉第电磁感应定律得知，圆形线圈中产生的感应电动势恒定不变，则感应电流恒定不变，ab边在磁场中所受的安培力也恒定不变，由楞次定律可知，圆形线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向，通过ab的电流方向从ba，由左手定则判断得知，ab所受的安培力方向水平向左，为负值；同理可知，在后半个周期内，安培力大小恒定不变，方向水平向右，故B正确。5如图所示，电阻不计面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，t0时刻线圈平面与磁场垂直，产生e220sin100tV的正弦交流电，理想变压器的原、副线圈匝数比为101，灯泡的电阻RL10(不考虑电阻的变化)，C为电容器，L为直流电阻不计的自感线圈，刚开始开关S断开，下列说法正确的是(C)A线圈从t0时刻到转过180的过程中通过矩形线圈的磁通量变化量为零B交流电压表的示数为22VC灯泡的功率小于48.4WD闭合开关S后，电阻R上不产生焦耳热解析：解答本题的疑难在于要清楚地理解电感对交流电的阻碍作用，以及电容器“隔直通交”的性质。线圈从t0时刻到转过180的过程中通过矩形线圈的磁通量变化量为2BS，选项A错误；由e220sin100tV可知U1220V，根据可知U222V，故选项B错误；因电感线圈与灯泡串联，故灯泡两端的电压小于22V，所以灯泡的功率小于48.4W，选项C正确；因电容器有隔直流通交流的性质，故闭合开关S后，电阻R上有电流，故有焦耳热产生，选项D错误。6如图所示，两种情况下变压器副线圈所接灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为n1n231，则图(a)中L1的功率和图(b)中L1的功率分别为(B)AP、PB9P、PCP、9PDP、9P解析：图(a)中L2的功率为P，则L2上电压为U2，原线圈中电压U13U23，L1两端电压与U1相等，则L1所消耗功率PL19P。图(b)中L2、L3功率相同，变压器的输出功率为2P，原线圈电压U13U23，原线圈中电流I1，灯L1上消耗功率为PL1I12RRP。7(福建省“四地六校”20152016学年高二下学期联考)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是(BC)A向右匀加速运动B向左匀加速运动C向右匀减速运动D向左匀减速运动解析：这是一道涉及互感现象的问题，当MN棒中有感应电流，受安培力的作用而向右运动时，由左手定则可判断出MN中电流的方向是由M流至N，此电流在L1中产生的磁场方向是向上的。若PQ棒向右运动，由右手定则及安培定则可知L2产生的磁场方向也是向上的。由于L1产生的磁场方向与L2产生的磁场方向相同，可知L2产生的磁场的磁通量是减少的，故PQ棒做的是向右的匀减速运动。C选项是可能的。若PQ棒向左运动，则它产生的感应电流在L2中产生的磁场是向下的，与L1产生的磁场方向是相反的，由楞次定律可知L2中的磁场是增强的，故PQ棒做的是向左的匀加速运动。B选项是可能的。8(内蒙古赤峰二中20152016学年高二上学期期末)在光滑的水平地面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图所示的PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个半径为a、质量为m、电阻为R的金属圆环垂直磁场方向，以速度v从如图位置向右运动，当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时，圆环的速度为v/2，则下列说法正确的是(ACD)A此时圆环中的电流为顺时针方向B此时圆环的加速度为C此时圆环中的电功率为D此过程中通过圆环截面的电量为解析：根据楞次定律可判此时圆中电流为顺时针方向，A正确；此时环中感应电流为I，此时加速度a，此时PI2R，故B错误C正确；此过程中通过圆环截面的电荷量q，D正确。9(浙江台州市三门中学20152016学年高二上学期期中)图甲是小型交流发电机的示意图，A为理想交流电流表，V为理想交流电压表。内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动，矩形线圈通过滑环接一理想变压器，原、副线圈匝数比为32，副线圈接有滑动变阻器，从某时刻开始计时，副线圈输出电压如图乙所示，以下判断正确的是(ABC)A电压表的示数为15VB副线圈输出电压瞬时值表达式u10sin(100t)VC若滑动触头P的位置向上移动时，电流表读数将减小D把发电机线圈的转速变为原来的一半，则变压器的输入功率将减小到原来的一半解析：由图乙知交流电电压峰值为10V，有效值为10V，根据电压与匝数成正比，得电压表显示的为有效值15V，A正确；由图象知交流电的周期为0.02s，角速度为100，副线圈输出电压瞬时值表达式u10sin(100t)V，故B正确；若P的位置向上移动，副线圈的电阻增大，副线圈电压不变，副线圈电流减小，根据电流与匝数成反比知电流表读数将减小，故C正确；若P的位置不变、R的大小不变，而把发电机线圈的转速变为原来的一半，电压减小为原来的0.5倍，则变压器的输入功率将减小到原来的0.25倍，故D错误，故选ABC。10如图所示，边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域，其磁感应强度B随时间t的变化关系为Bkt(常量k0)。回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1R0，R2。闭合开关S，电压表的示数为U，不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势，则(AC)AR2两端的电压为B电容器的a极板带正电C滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍D正方形导线框中的感应电动势为kL2解析：本题考查了法拉第电磁感应定律的综合应用。解题的关键是正确求解感应电动势，以及各元件的连接方式，滑动片P将滑动变阻器分成相等的两部分电阻，即R左R右，R2与R右并联值为，线路中总电阻为，故R2两端的电压为U2，选项A正确；由楞次定律得正方形线框的感应电动势方向为逆时针，据此判断电容器b板带正电，选项B错误；滑动变阻器左半部分的电压为，热功率为P左，P右，滑动变阻器消耗的总功率为P滑P左P右，R2消耗的功率为P2，显然5，选项C正确；正方形导线框的有效面积为圆形磁场的面积，由法拉第电磁感应定律得，感应电动势Er2kr2，选项D错误。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，每小题7分，共14分。把答案直接填在横线上)11如图所示，是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成。(1)示意图中，a端就是电源正极。(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M。12原始的电话机将听筒和话筒串联成一个电路，当自己对着话筒讲话时，会从听筒中听到自己的声音，导致听觉疲劳而影响通话。现代的电话将听筒电路与话筒电路分开，改进后的电路原理示意图如图所示，图中线圈与线圈的匝数相等，R01.2k，R3.6k，Rx为可变电阻。当Rx调到某一值时，从听筒中就听不到话筒传出的声音了，这时Rx1.8k。解析：当、线圈所在的回路对称时，从听筒中就听不到话筒发出的声音了。即Rx与R并联后的总电阻与R0相等，即可形成回路对称。则R0代入数据R01.2k，R3.6k，解得Rx1.8k。三、论述计算题(共4小题，46分。解答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)13(10分)如图所示，光滑平行金属导轨相距30cm，电阻不计，ab是电阻为0.3的金属棒，可沿导轨滑动，与导轨相连的平行金属板A、B相距6cm，电阻R为0.1。全部装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，当ab以速度v向右匀速运动时，一带电微粒在A、B板间恰做半径2cm的匀速圆周运动，速率也是v。试求速率v的大小？答案：0.4m/s解析：设磁感应强度为B，平行板AB间距为d，ab杆的有效长度为L，带电粒子质量为m，带电荷量为q，EBLvUabUAB0.1Blv带电粒子在A、B板间恰能做匀速圆周运动，则mgEqq，m。带电粒子做圆周运动的半径rvm/s0.4m/s。14(11分)(延边二中20142015学年高二下学期期末)小明同学设计了一个“电磁天平”，如图1所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡。线圈的水平边长L0.1m，竖直边长H0.3m，匝数为N1。线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B01.0T，方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在02.0A范围内调节的电流I。挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取g10m/s2)(1)为使电磁天平的量程达到0.5kg，线圈的匝数N1至少为多少？(2)进一步探究电磁感应现象，另选N2100匝、形状相同的线圈，总电阻R10。不接外电流，两臂平衡。如图2所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d0.1m。当挂盘中放质量为0.01kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率。答案：(1)25匝(2)0.1T/s解析：(1)线圈受到安培力FN1B0IL天平平衡mgN1B0IL代入数据得N125匝(2)由电磁感应定律得EN2EN2Ld由欧姆定律得I线圈受到安培力FN2B0IL天平平衡mgNB0代入数据可得0.1T/s。15(12分)(山东临朐实验中学20152016学年高二上学期期中)如图所示，矩形线圈ABCD在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的DC边匀速转动，转动的角速度为，线圈的匝数为N、面积为S。从图示位置开始计时，在矩形线圈右侧接一变压器，原、副线圈匝数分别为n1、n2，其中副线圈采用双线绕法，从导线对折处引出一个接头c，连成图示电路，K为单刀双掷开关，R为光敏电阻。求：(1)矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式；(2)K接b时，电阻R上消耗的功率；(3)K接c时，电压表示数；(4)K接c时，用黑纸遮住电阻R，变压器输入电流将如何变化？答案：(1)eNBSsint(2)(3)(4)变小解析：(1)从中性面时开始计时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为eNBSsint。(2)K接b时，副线圈匝数一匝，根据，电阻两端的电压为：U2，电阻R上消耗的功率为P2。(3)K接c时，根据，电阻两端的电压为：U2U1。(4)变压器的输入电压和匝数不变，输出电压不变，K接c时，用黑纸遮住电阻R，电阻变大，输出电流变小，所以输入电流也变小。16(13分)(辽宁葫芦岛市20142015学年高二下学期期末)如图甲所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距L11m，导轨平面与水平面成30角，上端连接阻值R1.5的电阻，质量为m0.2kg，阻值r0.5的金属棒ab放在两导轨上，距离导轨最上端为L24m，棒与导轨垂直并保持良好接触整个装置处于一个匀强磁场中，该匀强磁场方向与导轨平面垂直向下，磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示，为保持ab棒静止，在棒上施加了一平行于导轨平面的外力F，g10m/s2。求：(1)当t2s时，外力F1的大小；(2)当t3s时的瞬间，外力F2的大小和方向；(3)请在图丙中画出前4s内外力F随时间变化的图象(规定F方向沿斜面向上为正)。答案：(1)当t2s时，外力F1的大小是0；(2)当t3s时的瞬间，外力F2的大小为0.5N，方向沿斜面向下；(3)前4s内外力F随时间变化的图象如图所示。解析：(1)当t2s时，回路中产生的感应电动势：EL1L214V2V电流：IA1A由楞次定律判断可知，感应电流的方向由ba，根据左手定则可知ab所受的安培力沿轨道向上；ab棒保持静止，受力平衡，设外力沿轨道向上，则由平衡条件有：mgsin30B2IL1F10由图乙知B21T，代入题给数据可解得外力：F10(2)当t3s时的瞬间，设此时外力沿轨道向上，根据平衡条件得：F2B3IL1mgsin300，B31.5T解得：F20.5N，负号说明外力沿斜面向下。(3)规定F方向沿斜面向上为正，在03s内，根据平衡条件有：mgsin30BIL1F0而B0.5t(T)则得：F10.5t(N)当t0时刻，F1N。在34s内，B不变，没有感应电流产生，ab不受安培力，则由平衡条件得：Fmgsin301N画出前4s内外力F随时间变化的图象见答案。