高中物理 第4、5章学业质量标准检测 新人教版选修3-2

第四、五章学业质量标准检测本卷分第卷(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(江西抚州市20152016学年高二上学期期末)如图所示，几位同学在做“摇绳发电”实验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路。两个同学迅速摇动AB这段“绳”。假设图中情景发生在赤道，地磁场方向与地面平行，由南指向北。图中摇“绳”同学是沿东西站立的，甲同学站在西边，手握导线的A点，乙同学站在东边，手握导线的B点。则下列说法正确的是(C)A当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最大B当“绳”摇到最低点时，“绳”受到的安培力最大C当“绳”向下运动时，“绳”中电流从A流向BD在摇“绳”过程中，A点电势总是比B点电势高解析：当“绳”摇到最高点时，绳转动的速度与地磁场方向平行，不切割磁感线，感应电流最小，故A错误。当“绳”摇到最低点时，绳转动的速度与地磁场方向平行，不切割磁感线，感应电流最小，绳受到的安培力也最小，故B错误。当“绳”向下运动时，地磁场向北，根据右手定则判断可知，“绳”中电流从A流向B，故C正确。在摇“绳”过程中，当“绳”向下运动时，“绳”中电流从A流向B，A点相当于电源的负极，B点相当于电源正极，则A点电势比B点电势低；当“绳”向上运动时，“绳”中电流从B流向A，B点相当于电源的负极，A点相当于电源正极，则B点电势比A点电势低，故D错误，故选C。2磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈。当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其Et关系如下图所示。如果只将刷卡速度改为，线圈中的Et关系图可能是(D) 解析：从Et图象可以看出，刷卡速度为v0时，产生感应电动势的最大值为E0，所用时间为t0；当刷卡速度变为时，根据EBlv可知，此时产生感应电动势的最大值E，由于刷卡器及卡的长度未变，故刷卡时间变为2t0，故选项D正确。3(台州市三门中学20152016学年高二上学期期中)如图所示，水平铜盘半径为r，置于磁感应强度为B，方向竖直向下的匀强磁场中，铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度做匀速圆周运动，铜盘的边缘及中心处分别通过导线与理想变压器的原线圈相连，该理想变压器原、副线圈的匝数比为n1，变压器的副线圈与电阻为R的负载相连，则(D)A负载R两端的电压为B原线圈中的电流强度为通过R电流的C变压器的副线圈磁通量为0D通过负载R的电流强度为0解析：切割磁感线感应电动势EBr2，其大小和方向不变，由于变压器是理想变压器，所以变压器副线圈两端的电压是0，故A错误；变压器只能改变原线圈的交流电的电压与电流，不能改变直流电的电压与电流，故不能使用变压器的电流比的公式计算副线圈中的电流，故B错误；虽然通过负载R的电流强度为0，但副线圈中的磁通量与原线圈中的磁通量相同，不是0，故C错误，D正确。4图甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计。在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1t2时间内(C)A电流表A1的示数比A2的小B电流表A2的示数比A3的小C电流表A1和A2的示数相同D电流表的示数都不为零解析：磁场均匀变化，感应电动势恒定，所以A3示数为零，A1和A2的示数相同。5如图所示，两轻质闭合金属圆环，穿挂在一根光滑水平绝缘直杆上，原来处于静止状态。当条形磁铁的N极自右向左插入圆环时，两环的运动情况是(B)A同时向左运动，两环间距变大B同时向左运动，两环间距变小C同时向右运动，两环间距变大D同时向右运动，两环间距变小解析：将一根条形磁铁向左插入铝环的过程中，两个环中均产生感应电流。根据楞次定律，感应电流的效果是阻碍与磁体间的相对运动，所以两环均向左运动。又因为两铝环中的感应电流方向相同，两铝环相互吸引，因而两铝环间距离要减小，选项B正确。6(南岸区20152016学年高二检测)如图所示，匝数为50匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度BT的水平匀强磁场中，线框面积S0.5m2，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO以角速度100rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220V60W”的灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10A，下列说法正确的是(C)A在图示位置线框中产生的感应电动势最大B线框中产生电动势的有效值为250VC变压器原、副线圈匝数之比为2522D允许变压器输出的最大功率为1000W解析：由题图可知，此时线圈和磁场垂直，此时线框的磁通量最大，感应电动势为0，所以A错误；矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值EmnBS500.5100V250V，所以交流电的有效值为250V，所以B错误；由于电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈匝数之比为2522，所以C正确。由于熔断器允许通过的最大电流为10A，所以允许变压器输出的最大功率PUI25010W2500W，所以D错误。7(湖北宜昌市金东方高中20152016学年高二上学期期末)如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈水平拉出有界匀强磁场区域，且v12v2，则在先后两种情况下(AD)A线圈中的感应电动势之比为E1E221B线圈中的感应电流之比为I1I212C线圈中产生的焦耳热之比Q1Q214D通过线圈某截面的电荷量之比q1q211解析：v12v2，根据EBLv，知感应电动势之比21，感应电流I，则感应电流之比为21，故A正确，B错误。v12v2，知时间比为12，根据QI2Rt，知热量之比为21，故C错误，根据qItn，知通过某截面的电荷量之比为11，故D正确，故选AD。8(西藏日喀则一中20152016学年高二上学期检测)如图1，闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图2所示。规定垂直纸面向外为磁场的正方向，线框中顺时针电流的方向为感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向。关于线框中的感应电流i与ad边所受的安培力F随时间t变化的图象，下列选项正确的是(AC)解析：由图示Bt图象可知，01s时间内，B增大，增大，由楞次定律可知，感应电流是顺时针方向，为正值；12s磁通量不变，无感应电流；23s，B的方向垂直纸面向外，B减小，减小，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，感应电流是负的；34s内，B的方向垂直纸面向里，B增大，增大，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，感应电流是负的，A正确、B错误。由左手定则可知，在01s内，ad受到的安培力方向：水平向右，是正的，12s无感应电流，没有安培力，23s时间内，安培力水平向左，是负的；由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势ES，感应电流I，由Bt图象可知，在每一时间段内，是定值，在各时间段内I是定值，ad边受到的安培力FBIL，I、L不变，B均匀变化，则安培力F均匀变化，不是定值，故C正确，D错误，故选AC。9图甲为某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是(BC)A电压表的示数等于5VB电压表的示数等于VC实现点火的条件是1 000D实现点火的条件是5 000V，所以1 000，选项C正确D错误。10(江西南昌市进贤一中20152016学年高二下学期检测)CD、EF是两条水平放置的阻值可忽略的平行金属导轨，导轨间距为L，在水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场区域的长度为d，如图所示，导轨的右端接有一电阻R，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接。将一阻值也为R的导体棒从弯曲轨道上h高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为，则下列说法中正确的是(BD)A电阻R的最大电流为B流过电阻R的电荷量为C整个电路中产生的焦耳热为mghD电阻R中产生的焦耳热为mg(hd)解析：金属棒下滑过程中，机械能守恒，由机械能守恒定律得：mghmv2，金属棒到达水平面时的速度v，金属棒到达水平面后进入磁场受到向左的安培力做减速运动，则刚到达水平面时的速度最大，所以最大感应电动势为EBLv，最大的感应电流为I，故A错误；通过金属棒的电荷量q，故B正确；金属棒在整个运动过程中，由动能定理得：mghWBmgd0，则克服安培力做功：WBmghmgd，故C错误；克服安培力做功转化为焦耳热，电阻与导体棒电阻相等，通过它们的电流相等，则金属棒产生的焦耳热：QRQWB(mghmgd)，故D正确，故选BD。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，共14分。把答案直接填在横线上)11(6分)在研究电磁感应现象的实验中：(1)为了能明显地观察到实验现象，请在如图所示的实验器材中，选择必要的器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图。(2)将原线圈插入副线圈中，闭合开关，副线圈中感应电流与原线圈中电流的绕行方向相反(选填“相同”或“相反”)。(3)将原线圈拔出时，副线圈中的感应电流与原线圈中电流的绕行方向相同(选填“相同”或“相反”)。答案：(1)实验电路如图所示。解析：(1)见答案(2)闭合开关，磁通量增大，由楞决定律可判断，感应电流的磁场阻碍原磁场的增加，即副线圈中感应电流与原线圈中电流的绕行方向相反。(3)将原线圈拔出时，由楞决定律可判断，副线圈中的感应电流与原线圈中电流的绕行方向相同。12(8分)为了测定和描绘“220V 40W”的白炽灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电。调压变压器中有一种自耦变压器，它只有一组线圈L，绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220V交流电源的火线与零线之间，输出端有一个滑动触头P，移动它的位置，就可以使输出电压在0250V之间连续变化，如图所示，画出的是调压变压器的电路图。实验室备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、电键、导线等实验器材。(1)在图中完成实验电路图。(2)按实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略，电压较高段与电压较低段相比较，哪段误差更大？为什么？解析：(1)如图。(注意：电流表外接或内接均可)(2)如果电流表外接，电压较高段误差较大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流作用而造成的误差就越大；如果电流表内接，电压较低段误差较大，因为电压越低，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差就越大。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)法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究。实验装置的示意图可用下图表示，两块面积均为S的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d。水流速度处处相同，大小为v，方向水平，金属板与水流方向平行。地磁场磁感应强度的竖直分量为B，水的电阻率为，水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和电键K连接到两金属板上。忽略边缘效应，求：(1)该发电装置的电动势；(2)通过电阻R的电流大小；(2)电阻R消耗的电功率。答案：(1)Bdv(2)(3)()2R解析：(1)由法拉第电磁感应定律，有EBdv。(2)两板间河水的电阻r由闭合电路欧姆定律，有I。(3)由电功率公式PI2R得P2R。14(12分)(山东临清一中20152016学年高二上学期期末)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n100匝，电阻r1.0，所围成矩形的面积S0.040m2，小灯泡的电阻R9.0，磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为enBmScos(t) ，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)线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的0的时间内，通过小灯泡的电荷量。答案：(1)8.0V(2)2.88W(3)4.0103C解析：(1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期T3.14102s，所以EmnBmS8.0V(2)电流的最大值Im0.80A有效值IA小灯泡消耗的电功率PI2R2.88W(3)在0时间内，电动势的平均值平均电流通过灯泡的电荷量Qt4.0103C。15(12分)(北京大学附中20152016学年高二上学期期末)如图，光滑平行的水平金属导轨MN、PQ相距L，在M点和P点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间OO1O1O矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m，电阻为r的导体棒ab，垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距d0。现用一大小为F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由静止开始运动，棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好的接触且垂直导轨运动，导轨电阻不计)。求：(1)棒ab在离开磁场右边界时的速度；(2)棒ab通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能；(3)试分析讨论ab棒在磁场中可能的运动情况。答案：(1)(2)F(d0d)(3)见解析解析：(1)ab棒离开磁场右边界前做匀速运动的速度为V，产生的电动势为：EBLV，电路中电流：I对ab棒，由平衡条件得：FBIL0解得：v(2)由能量守恒定律：F(d0d)W电mV2解得：W电F(d0d)故棒ab通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能为：W电F(d0d)。(3)设棒刚进入磁场时速度为V0，则当V0V，即FBIL时，棒做匀速直线运动；当V0V，即FBIL时，棒做先加速后匀速直线运动；当V0V，即FBIL时，棒做先减速后匀速直线运动。16(12分)(揭阳20152016学年高二检测)如图所示，作为北京奥运会主场馆之一的国家体育馆“鸟巢”拥有9.1万个座位，其扇型屋面和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏心悦目之感，还隐藏着一座年发电量约为98550kWh的太阳能光伏发电系统，供给体育馆内的照明灯等使用。假如该发电系统的输出功率为1105W。求：(1)按平均每天太阳照射6小时计，该发电系统一年(365天计)能输出多少电能？(2)假若输出电压250V，现准备向远处输电。所用输电线的总电阻为8，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%。用户获得220V电压，求应选用匝数比多大的升压变压器和降压变压器？答案：(1)2.19105kWh或7.8841011J(2)解析：(1)P1.0105W，t3656h，EPt2.19105kWh或E7.8841011J(2)依题意作出如图输电示意图升压变压器原线圈的电流为I1A400A当输电线上损失的电功率为输送电功率的5%时，输电线中的电流为I2，则IR线5%P所以I2A25A升压变压器T1的匝数比为：降压变压器T2副线圈中电流I4，即为提供给所有用户的总电流I总，用户获得的总功率为：P用P5%P95%P又P用U4I总U4I4所以I4A431.8A其原线圈中电流I3I225A降压变压器的匝数比为：