2023-2023學(xué)年高中創(chuàng)新設(shè)計物理教科版選修3-2：綜合檢測A

第頁綜合檢測A(時間：90分鐘總分值：100分)一、單項選擇題(本大題共6小題，每題4分，共24分，在每題給出的四個選項中，只有一個選項符合題目要求，選對的得4分，選錯或不答的得0分)1．法拉第創(chuàng)造了世界上第一臺發(fā)電機——法拉第圓盤發(fā)電機．如圖1所示，紫銅做的圓盤水平放置在豎直向下的勻強磁場中，圓盤圓心處固定一個搖柄，邊緣和圓心處各與一個黃銅電刷緊貼，用導(dǎo)線將電刷與電流表連接起來形成回路．轉(zhuǎn)動搖柄，使圓盤逆時針勻速轉(zhuǎn)動，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)．以下說法正確的選項是()圖1A．回路中電流大小變化，方向不變B．回路中電流大小不變，方向變化C．回路中電流的大小和方向都周期性變化D．回路中電流方向不變，從b導(dǎo)線流進電流表答案D解析圓盤在磁場中切割磁感線產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動勢E＝eq\f(1,2)BωR2，由右手定那么判斷得a端為負(fù)極、b端為正極，所以只有D項正確．2.如圖2甲所示，圓形線圈垂直放在勻強磁場里，第1秒內(nèi)磁場方向指向紙里.假設(shè)磁感應(yīng)強度大小隨時間變化的關(guān)系如圖乙，那么，下面關(guān)于線圈中感應(yīng)電流的說法正確的選項是()圖2A.在第1秒內(nèi)感應(yīng)電流增大，電流方向為逆時針B.在第2秒內(nèi)感應(yīng)電流大小不變，電流方向為順時針C.在第3秒內(nèi)感應(yīng)電流減小，電流方向為順時針D.在第4秒內(nèi)感應(yīng)電流大小不變，電流方向為順時針答案B3.用相同導(dǎo)線繞制的邊長為L或2L的四個閉合導(dǎo)線框，以相同的速度勻速進入右側(cè)勻強磁場，如圖3所示.在每個線框進入磁場的過程中，M、N兩點間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.以下判斷正確的選項是()圖3A.Ua＜Ub＜Uc＜Ud B.Ua＜Ub＜Ud＜UcC.Ua＝Ub＜Uc＝Ud D.Ub＜Ua＜Ud＜Uc答案B解析線框進入磁場后切割磁感線，a、b產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是c、d電動勢的一半，而不同的線框的電阻不同，設(shè)a線框電阻為4r，b、c、d線框的電阻分別為6r、8r、6r，那么有：Ua＝BLv·eq\f(3r,4r)＝eq\f(3BLv,4)，Ub＝BLv·eq\f(5r,6r)＝eq\f(5BLv,6)，Uc＝B2Lv·eq\f(6r,8r)＝eq\f(3BLv,2)，Ud＝B2Lv·eq\f(4r,6r)＝eq\f(4Blv,3)，故A、C、D錯誤，B正確.4.如圖是創(chuàng)意物理實驗設(shè)計作品?小熊蕩秋千?．兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺上，與兩個銅線圈P、Q組成一閉合回路，兩個磁性很強的條形磁鐵如圖4放置，當(dāng)用手左右擺動線圈P時，線圈Q也會跟著擺動，仿佛小熊在蕩秋千．以下說法正確的選項是()圖4A．P向右擺動的過程中，P中的電流方向為逆時針方向(從右向左看)B．P向右擺動的過程中，Q也會向右擺動C．P向右擺動的過程中，Q會向左擺動D．假設(shè)用手左右擺動Q，P會始終保持靜止答案B5．如圖5所示的電路中，電容C和電感L的值都很大，L的電阻不計，A、B是完全相同的燈泡，當(dāng)電鍵K閉合時，下面所表達的情況中正確的選項是()圖5A．A燈比B燈先亮，然后A燈熄滅B．B燈比A燈先亮，然后B燈熄滅C．A燈、B燈一起亮，然后A燈熄滅D．A燈、B燈一起亮，然后B燈熄滅答案B解析因A燈串接了一個電感L，由于電感阻礙電流的變化，故A燈后亮；而B燈串接了一個電容C，故B燈亮一下即熄滅，故B正確．6.如圖6所示，10匝矩形線框在磁感應(yīng)強度B＝eq\f(\r(2),10)T的勻強磁場中，繞垂直磁場的軸OO′以角速度ω＝100rad/s勻速轉(zhuǎn)動，線框電阻不計，面積為S＝0.3m2，線框通過滑環(huán)與一理想變壓器的原線圈相連，副線圈接有兩只燈泡L1(規(guī)格為“0.3W,30Ω〞)和L2，開關(guān)閉合時兩燈泡正常發(fā)光，且原線圈中電流表示數(shù)為0.04A，那么以下判斷不正確的選項是()圖6A.假設(shè)從圖示線框位置開始計時，線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值為30eq\r(2)cos(100t)VB.理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1C.燈泡L2的額定功率為0.9WD.假設(shè)開關(guān)S斷開，電流表的示數(shù)將增大答案D解析變壓器的輸入電壓的最大值為Um＝nBSω＝10×eq\f(\r(2),10)×0.3×100V＝30eq\r(2)V；從垂直中性面位置開始計時，故線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值為u＝Umcosωt＝30eq\r(2)cos(100t)V，故A正確.變壓器輸入電壓的有效值為U1＝eq\f(Um,\r(2))＝30V.開關(guān)閉合時兩燈泡均正常發(fā)光，所以U2＝eq\r(PR)＝eq\r(0.3×30)V＝3V，所以eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(30V,3V)＝eq\f(10,1)，故B正確.原線圈的輸入功率為P1＝U1I1＝30×0.04W＝1.2W.由于原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，所以PL2＝P1－PL1＝1.2W－0.3W＝0.9W，故C正確.假設(shè)開關(guān)S斷開，輸出電壓不變，輸出端電阻增大，輸出電流減小，故輸入電流也減小，電流表的示數(shù)減小，D錯誤.二、多項選擇題(本大題共4小題，每題5分，共20分.在每題給出的四個選項中，有多個選項符合題目要求，全部選對得5分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分)7.如圖7所示，在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的圓形線圈周期為T，匝數(shù)為10匝，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向，線圈電阻為2Ω，從線圈平面與磁場方向垂直時開始計時，線圈轉(zhuǎn)過30°時的電流為1A，以下說法中正確的選項是()圖7A.線圈中電流的最大值為eq\r(2)AB.線圈消耗的電功率為4WC.任意時刻線圈中的感應(yīng)電流為i＝2sin(eq\f(2π,T)t)AD.任意時刻線圈中的感應(yīng)電流為i＝2cos(eq\f(2π,T)t)A答案BC解析從線圈平面與磁場方向垂直時開始計時，感應(yīng)電動勢的表達式為e＝Emsinωt，那么感應(yīng)電流i＝eq\f(e,R)＝eq\f(Em,R)sinωt，由題給條件有：1A＝eq\f(Em,2Ω)×eq\f(1,2)，解得Em＝4V，那么Im＝2A，I有效＝eq\r(2)A，線圈消耗的電功率P＝Ieq\o\al(2,有效)R＝4W，選項A錯誤，選項B正確.i＝Imsinωt＝2sin(eq\f(2π,T)t)A，應(yīng)選項C正確，D錯誤.8.在如圖8a所示的虛線框內(nèi)有勻強磁場，設(shè)圖示磁場方向為正，磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律如圖b所示.邊長為l，電阻為R的正方形均勻線框abcd有一半處在磁場中，磁場方向垂直于線框平面，此時線框ab邊的發(fā)熱功率為P，那么以下說法正確的選項是()圖8A.磁感應(yīng)強度B0＝eq\f(T,2l2)eq\r(PR)B.線框中感應(yīng)電流為I＝2eq\r(\f(P,R))C.線框cd邊的發(fā)熱功率為PD.a端電勢高于b端電勢答案BC解析由題圖b可知，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定，線框ab邊的發(fā)熱功率為P＝eq\f(E2,4R)，感應(yīng)電動勢E＝eq\f(ΔB,Δt)S＝eq\f(2B0,T)·eq\f(l2,2)＝eq\f(B0l2,T)，所以B0＝eq\f(2T,l2)eq\r(PR)，A錯誤；由P＝eq\f(1,4)I2R可得線框中的感應(yīng)電流I＝2eq\r(\f(P,R))，B正確；cd邊電阻等于ab邊電阻，而兩邊流過的電流相等，因此發(fā)熱功率相等，C正確；由楞次定律可判斷，線框中感應(yīng)電流方向為adcba，因此a端電勢比b端低，D錯誤.9．某輸電線路橫穿公路時，要在地下埋線通過，為了保護線路不至于被壓壞，預(yù)先鋪設(shè)結(jié)實的過路鋼管，再讓輸電線從鋼管中穿過，電線穿管的方案有兩種，甲方案是鋪設(shè)兩根鋼管，兩條輸電線分別從兩根鋼管中穿過，乙方案是只鋪設(shè)一根鋼管，兩條輸電線都從這一根鋼管中穿過，如果輸電導(dǎo)線輸送的電流很強大，那么，以下說法正確的選項是()圖9A．無論輸送的電流是恒定電流還是交變電流，甲乙兩方案都是可行的B．假設(shè)輸送的電流是恒定電流，甲乙兩方案都是可行的C．假設(shè)輸送的電流是交變電流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的D．假設(shè)輸送的電流是交變電流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的答案BC解析輸電線周圍存在磁場，交變電流產(chǎn)生變化的磁場，可在金屬管中產(chǎn)生渦流，當(dāng)輸電線上電流很大時，強大的渦流有可能將金屬管融化，造成事故．所以甲方案是不可行的．在乙方案中，兩條導(dǎo)線中的電流方向相反，產(chǎn)生的磁場互相抵消，金屬管中不會產(chǎn)生渦流，是可行的，此題類似于課本中提到的“雙線并繞〞．10.如圖10甲所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖乙中曲線a、b所示，那么()圖10A.兩次t＝0時刻線圈平面均與中性面重合B.曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3C.曲線a表示的交變電動勢頻率為25HzD.曲線b表示的交變電動勢有效值為10V答案AC解析從題圖乙可知，兩次轉(zhuǎn)動都是從中性面開始計時的，故A正確.從題圖乙可知，曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)動的周期之比為2∶3，那么轉(zhuǎn)速之比為3∶2，故B錯誤.由題圖乙可知曲線a的周期Ta＝4×10－2s，那么曲線a表示的交變電動勢頻率fa＝eq\f(1,Ta)＝25Hz，故C正確.交變電動勢的最大值Em＝nBSω，那么曲線a、b表示的交變電動勢的峰值之比為Ema∶Emb＝ωa∶ωb＝3∶2，即Emb＝eq\f(2,3)Ema＝10V，故曲線b表示的交變電動勢的有效值為E有＝eq\f(10,\r(2))V＝5eq\r(2)V，D錯誤.三、填空題(共2小題，共10分)11.(4分)如圖11是一位同學(xué)設(shè)計的防盜門報警器的簡化電路示意圖.門翻開時，紅外光敏電阻R3受到紅外線照射，電阻減小；門關(guān)閉時會遮蔽紅外線源(紅外線源沒有畫出).經(jīng)實際試驗，燈的亮、滅能反映門的開、關(guān)狀態(tài).圖11(1)門翻開時R2兩端的電壓U2與門關(guān)閉時相比______(選填“增大〞或“減小〞)；(2)門翻開時________(選填“紅〞或“綠〞)燈亮.答案(1)減小(2)紅解析當(dāng)門翻開時，R3受紅外線照射，電阻減小，從而使并聯(lián)電路總電阻減小，總電流增大，R2兩端的電壓減小，通過R2的電流減小，故通過R3的電流增大，線圈產(chǎn)生的磁場增強，吸引銜鐵，紅燈亮.12.(6分)如圖12所示，先后以速度v1和v2(v1＝2v2)，勻速地把同一線圈從同一位置拉出有界勻強磁場的過程中，在先后兩種情況下：圖12(1)線圈中的感應(yīng)電流之比I1∶I2＝________.(2)線圈中產(chǎn)生的熱量之比Q1∶Q2＝________.(3)拉力做功的功率之比P1∶P2＝________.答案(1)2∶1(2)2∶1(3)4∶1四、解答題(此題共4小題，共46分.解容許寫出必要的文字說明、只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13.(10分)發(fā)電機轉(zhuǎn)子是邊長為0.2m的正方形，線圈匝數(shù)為100匝，內(nèi)阻為8Ω，初始位置如圖13所示，以ad、bc中點連線為軸以600r/min的轉(zhuǎn)速在磁感應(yīng)強度為eq\f(1,π)T的勻強磁場中轉(zhuǎn)動，燈泡電阻為24Ω，那么：圖13(1)從圖示位置開始計時，寫出感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式；(2)燈泡實際消耗的功率為多大？答案(1)e＝80sin(20πt)V(2)75W解析(1)線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω＝20πrad/s，感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝nBSω＝80V瞬時值表達式e＝80sin(20πt)V(2)感應(yīng)電動勢的有效值E＝eq\f(80,\r(2))V＝40eq\r(2)V，電流為I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(40\r(2),32)A＝eq\f(5,4)eq\r(2)A燈泡實際消耗的功率P＝I2R＝75W14.(10分)如圖14所示，某電廠要將電能輸送到較遠的用戶，輸送的總功率為9.8×104W，電廠輸出電壓僅350V，為了減少輸送功率損失，先用一升壓變壓器將電壓升高再輸送，在輸送途中，輸電線路的總電阻為4Ω，允許損失的功率為輸送功率的5%，求用戶所需電壓為220V時，升壓、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比各是多少？圖14答案1∶8133∶11解析損失的電功率ΔP＝9.8×104×0.05W＝4900W輸電線上的電流I＝eq\r(\f(ΔP,R))＝35A輸電線上的電壓降ΔU＝IR＝140V升壓變壓器的輸出電壓U2＝eq\f(P,I)＝2800V降壓變壓器的輸入電壓U3＝U2－ΔU＝2660V升壓變壓器：eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(350V,2800V)＝eq\f(1,8)降壓變壓器：eq\f(n3,n4)＝eq\f(U3,U4)＝eq\f(2660V,220V)＝eq\f(133,11)15.(12分)交流發(fā)電機的發(fā)電原理是矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動.一臺小型發(fā)電機的線圈共220匝，線圈面積S＝0.05m2，線圈轉(zhuǎn)動的頻率為50Hz，線圈內(nèi)阻不計，磁場的磁感應(yīng)強度B＝eq\f(\r(2),π)T.為了用此發(fā)電機產(chǎn)生的交變電流帶動兩個標(biāo)有“220V11kW〞字樣的電動機正常工作，需在發(fā)電機的輸出端a、b與電動機之間接一個理想變壓器，電路如圖15所示.求：圖15(1)發(fā)電機的輸出電壓；(2)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比；(3)與變壓器原線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù).答案(1)1100V(2)5∶1(3)20A解析(1)感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝nBSω＝2πnBSf＝2π×220×eq\f(\r(2),π)×0.05×50V＝1100eq\r(2)V發(fā)電機的輸出電壓U1＝eq\f(Em,\r(2))＝1100V.(2)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(1100V,220V)＝eq\f(5,1).(3)由P＝UI得副線圈的總電流為I2＝eq\f(2P,U2)＝eq\f(2×11×103,220)A＝100A，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得I1＝eq\f(n2,n1)I2＝eq\f(1,5)×100A＝20A.16.(14分)如圖16甲所示，兩根光滑固定導(dǎo)軌相距0.4m豎直放置，導(dǎo)軌電阻不計，在導(dǎo)軌末端P、Q兩點用兩根等長的細導(dǎo)線懸掛金屬棒cd.棒cd的質(zhì)量為0.01kg，長為0.2m，處于磁感應(yīng)強度為B0＝0.5T的勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向里.相距0.2m的水平虛線MN和JK之間的區(qū)域內(nèi)存在著垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強磁場，且磁感應(yīng)強度B隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示.在t＝0時刻，質(zhì)量為0.02kg、阻值為0.3Ω