專題綜合檢測十

專題綜合檢測(十)(第十、第十一章)(45分鐘100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分.1～5題為單選題，6～8題為多選題)1．如圖甲所示，水平面上的不平行導(dǎo)軌MN、PQ上放著兩根光滑導(dǎo)體棒ab、cd，兩棒間用絕緣絲線系住；開始時(shí)勻強(qiáng)磁場垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，則以下說法正確的是()A．在t0時(shí)刻導(dǎo)體棒ab中無感應(yīng)電流B．在t0時(shí)刻導(dǎo)體棒ab所受安培力方向水平向左C．在0～t0時(shí)間內(nèi)回路電流方向是acdbaD．在0～t0時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒ab始終靜止解析：C由圖乙所示圖像可知，0到t0時(shí)間內(nèi)，磁場向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻減小，線圈中磁通量均勻減小，由法拉第電磁感應(yīng)定律得知，回路中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動勢，形成恒定的電流．由楞次定律可得出電流方向沿acdba，在t0時(shí)刻導(dǎo)體棒ab中感應(yīng)電流不為零，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；在t0時(shí)刻B＝0，根據(jù)安培力公式F＝BIL知此時(shí)ab和cd都不受安培力，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；在0～t0時(shí)間內(nèi)，根據(jù)楞次定律可知ab受力向左，cd受力向右，由于cd所受的安培力比ab的安培力大，所以ab將向右運(yùn)動，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．2．如圖所示，理想變壓器輸入端接在電動勢隨時(shí)間變化，內(nèi)阻為r的交流電源上，輸出端接理想電流表及阻值為R的負(fù)載．如果要求負(fù)載上消耗的電功率最大，則下列說法正確的是()A．該交流電源電動勢的瞬時(shí)表達(dá)式為e＝Emsin100πt(V)B．變壓器原副線圈匝數(shù)的比值為eq\r(\f(r,R))C．電流表的讀數(shù)為eq\f(Em,2\r(2)Rr)D．負(fù)載上消耗的熱功率為eq\f(E\o\al(2,m),4r)解析：B由題圖知周期為0.04s，則角速度ω＝eq\f(2π,T)＝50π，瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsin50πt(V)，A錯(cuò)誤．設(shè)原副線圈中的匝數(shù)分別為n1和n2，電流分別為I1和I2，電壓分別為U1和U2，則U1＝E－I1r，電阻R消耗的功率P＝U2I2＝U1I1，即P＝(E－I1r)I1＝－Ieq\o\al(2,1)r＋EI1，可見I1＝eq\f(E,2r)時(shí)，P有最大值，Pmax＝eq\f(E2,4r)，此時(shí)U1＝E－I1r＝eq\f(E,2)，則U2＝eq\r(PR)＝eq\f(E,2)eq\r(\f(R,r))，所以eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\r(\f(r,R))，B正確．電流表的讀數(shù)為副線圈中電流的有效值，原線圈中電流有效值I1＝eq\f(Em,2\r(2)r)，則I2＝eq\f(n1,n2)I1＝eq\r(\f(r,R))I1＝eq\f(Em,2\r(2Rr))，C錯(cuò)誤．把變壓器和R看成一個(gè)整體，等效電阻為R′，則當(dāng)R′＝r時(shí)，總功率P總＝eq\f(E\o\al(2,m),\r(2)2·2r)＝eq\f(E\o\al(2,m),4r)，負(fù)載功率P負(fù)載＝eq\f(E\o\al(2,m),8r)，D錯(cuò)誤．3．如圖所示，在同一水平面內(nèi)有兩根足夠長的光滑水平金屬導(dǎo)軌，間距為20eq\r(2)cm，電阻不計(jì)，其左端連接一阻值為10Ω的定值電阻．兩導(dǎo)軌之間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場，磁場邊界虛線由多個(gè)正弦曲線的半周期銜接而成，磁場方向如圖．一電阻阻值為10Ω的導(dǎo)體棒AB在外力作用下以10m/s的速度勻速向右運(yùn)動，交流電壓表和交流電流表均為理想電表，則A．電流表的示數(shù)是eq\f(\r(2),10)AB．電壓表的示數(shù)是2VC．導(dǎo)體棒運(yùn)動到圖示虛線CD位置時(shí)，電流表示數(shù)為零D．導(dǎo)體棒上消耗的熱功率為0.1W解析：D回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝BLv＝1×20eq\r(2)×10－2×10V＝2eq\r(2)V，則電動勢的有效值E＝eq\f(\r(2)Em,2)＝2V，電壓表測量R兩端的電壓，則U＝eq\f(R,R＋R棒)E＝1V，電流表的示數(shù)為有效值，為I＝eq\f(E,2R)＝eq\f(2,20)A＝0.1A，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；電流表示數(shù)為有效值，一直為0.1A，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒上消耗的熱功率P＝I2R＝0.01×10W＝0.1W，D項(xiàng)正確．4．(2018·邯鄲模擬)如圖所示，一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝4∶1，變壓器原線圈通過一理想電流表A接u＝220eq\r(2)sin100πt(V)的正弦交流電，副線圈接有三個(gè)規(guī)格相同的燈泡和兩個(gè)二極管，已知兩二極管的正向電阻均為零，反向電阻均為無窮大，不考慮溫度對燈泡電阻的影響，用交流電壓表測得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，下列分析正確的是()A．Uab＝220V，Ucd＝55VB．流經(jīng)L1的電流是流經(jīng)電流表的電流的2倍C．若其中一個(gè)二極管被短路，電流表的示數(shù)將不變D．若通電1小時(shí)，L1消耗的電能等于L2、L3消耗的電能之和解析：D根據(jù)變壓器原理可知流經(jīng)L1的電流是流經(jīng)電流表的電流的4倍，副線圈兩端電壓為原線圈兩端電壓的四分之一，即55V，但cd間電壓不等于副線圈電壓，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；若其中一個(gè)二極管被短路，副線圈電路發(fā)生變化，原線圈電流表的示數(shù)也要發(fā)生變化，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)題意可知，L2、L3必有一個(gè)斷路，則其中一個(gè)與L1串聯(lián)，燈泡規(guī)格相同，由W＝I2Rt知D項(xiàng)正確．5．(2018·玉林模擬)一含有理想降壓變壓器的電路如圖所示，U為正弦交流電源，輸出電壓的有效值恒定，L為燈泡(其燈絲電阻可以視為不變)，R、R1和R2為定值電阻，R3為光敏電阻，其阻值的大小隨照射光強(qiáng)度的增強(qiáng)而減?。F(xiàn)將照射光強(qiáng)度增強(qiáng)，則()A．原線圈兩端電壓不變 B．通過原線圈的電流減小C．燈泡L將變暗 D．R1兩端的電壓將增大解析：D光照強(qiáng)度增強(qiáng)，R3減小，副線所接負(fù)載總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律知原線圈中電流I1增大，則UR＝I1R增大，而原線圈輸入電壓U1＝U－UR減小，故A、B均不正確；又變壓器原副線圈的匝數(shù)比不變，故副線圈輸出電壓U2減小，輸出電流I2增大，UR1＝I2R1增大，D項(xiàng)正確；UR2＝U2－UR1減小，IR2＝eq\f(UR2,R2)減小，IL＝I2－IR2增大，燈泡將變亮，C項(xiàng)不對．6．(2018·長春模擬)如圖所示，在光滑的水平面上方，有兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向相反的水平勻強(qiáng)磁場，PQ為兩個(gè)磁場的邊界，磁場范圍足夠大．一個(gè)邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬正方形線框，以速度v垂直磁場方向從如圖實(shí)線(Ⅰ)位置開始向右運(yùn)動，當(dāng)線框運(yùn)動到分別有一半面積在兩個(gè)磁場中的(Ⅱ)位置時(shí)，線框的速度為eq\f(v,2).下列說法正確的是()A．在位置(Ⅱ)時(shí)線框中的電功率為eq\f(B2a2v2,R)B．此過程中回路產(chǎn)生的電能為eq\f(3,8)mv2C．在位置(Ⅱ)時(shí)線框的加速度為eq\f(B2a2v,2mR)D．此過程中通過線框截面的電荷量為eq\f(2Ba2,R)解析：AB線框經(jīng)過位置(Ⅱ)時(shí)，線框左右兩邊均切割磁感線，此時(shí)的感應(yīng)電動勢E＝Baeq\f(v,2)×2＝Bav，故線框中的電功率P＝eq\f(E2,R)＝eq\f(B2a2v2,R)，A正確．線框從位置(Ⅰ)到位置(Ⅱ)的過程中，動能減少了ΔEk＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)m(eq\f(v,2))2＝eq\f(3,8)mv2，根據(jù)能量守恒定律可知，此過程中回路產(chǎn)生的電能為eq\f(3,8)mv2，B正確．線框在位置(Ⅱ)時(shí)，左、右兩邊所受安培力大小均為F＝Beq\f(E,R)a＝eq\f(B2a2v,R)，根據(jù)左手定則可知，線框左右兩邊所受安培力的方向均向左，故此時(shí)線框的加速度a＝eq\f(2F,m)＝eq\f(2B2a2v,mR)，C錯(cuò)誤．由q＝eq\x\to(I)Δt，eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R)，eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)，解得q＝eq\f(ΔΦ,R)，線框在位置(Ⅰ)時(shí)其磁通量為Ba2，而線框在位置(Ⅱ)時(shí)其磁通量為0，綜上q＝eq\f(Ba2,R)，D錯(cuò)誤．7.(2018·濟(jì)南模擬)如圖所示，兩根等高光滑的eq\f(1,4)圓弧軌道，半徑為r、間距為L，軌道電阻不計(jì)．在軌道頂端連有一阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)有一根長度稍大于L、電阻不計(jì)的金屬棒從軌道最低位置cd開始，在拉力作用下以初速度v0向右沿軌道做勻速圓周運(yùn)動至ab處，則該過程中()A．通過R的電流方向?yàn)橛赏庀騼?nèi)B．通過R的電流方向?yàn)橛蓛?nèi)向外C．R上產(chǎn)生的熱量為eq\f(πr·B2L2v0,4R)D．流過R的電量為eq\f(BrL,R)解析：BC由右手定則可知，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，A錯(cuò)誤，B正確；通過R的電荷量q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BLr,R)，D錯(cuò)誤；金屬棒產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動勢E＝BLv0coseq\f(v0,r)t，有效值E有＝eq\f(BLv0,\r(2))，R上產(chǎn)生的熱量Q＝eq\f(E\o\al(2,有),R)t＝eq\f(B2L2v\o\al(2,0),2R)·eq\f(πr,2v0)＝eq\f(πrB2L2v0,4R)，C正確．8．如圖甲所示，abcd是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框，金屬線框的質(zhì)量為m，電阻為R.在金屬線框的下方有一勻強(qiáng)磁場區(qū)域，MN和PQ是勻強(qiáng)磁場區(qū)域的水平邊界，并與金屬線框的bc邊平行，磁場方向垂直于金屬線框平面向里．現(xiàn)使金屬線框從MN上方某一高度處由靜止開始下落，如圖乙是金屬線框由開始下落到bc剛好運(yùn)動到勻強(qiáng)磁場PQ邊界的v－t圖像，圖中數(shù)據(jù)均為已知量．重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力．則下列說法正確的是()A．金屬線框剛進(jìn)入磁場時(shí)感應(yīng)電流方向沿adcba方向B．磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(1,v1t2－t1)eq\r(\f(mgR,v1))C．金屬線框在0～t3時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為mgv1(t2－t1)D．MN和PQ之間的距離為eq\f(v1t2－t1,2)解析：BC由楞次定律可知，金屬線框剛進(jìn)入磁場時(shí)感應(yīng)電流方向沿abcda方向，故A錯(cuò)誤；由圖像可知，金屬線框進(jìn)入磁場過程中做勻速直線運(yùn)動，速度為v1，運(yùn)動時(shí)間為t2－t1，故金屬框的邊長l＝v1(t2－t1)，在金屬線框進(jìn)入磁場的過程中，金屬線框所受安培力等于重力，則得mg＝BIl，I＝eq\f(Blv1,R)，則磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝eq\f(1,v1t2－t1)eq\r(\f(mgR,v1))，故B正確；設(shè)金屬線框在進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為Q，重力對其做正功，安培力對其做負(fù)功，由能量守恒定律得Q＝mgl＝mgv1(t2－t1)，故C正確；MN和PQ之間的距離為eq\f(v1＋v2,2)(t3－t2)＋v1(t2－t1)，所以D錯(cuò)誤．二、非選擇題(本題共4小題，共52分．有步驟計(jì)算的需寫出規(guī)范的解題步驟．)9．(8分)某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變外，其電阻率也要發(fā)生變化，這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”，現(xiàn)用如圖所示的電路研究某長薄板電阻Rx的壓阻效應(yīng)，已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實(shí)驗(yàn)室中有下列器材：A．電源E(3V，內(nèi)阻約為1Ω)B．電流表A1(0.6A，內(nèi)阻r1＝5C．電流表A2(6A，內(nèi)阻r2約為1D．開關(guān)S，定值電阻R0(1)為了比較準(zhǔn)確地測量電阻Rx的阻值，請完成虛線框內(nèi)電路圖的設(shè)計(jì)．(2)在電阻Rx上加一個(gè)豎直向下的力F(設(shè)豎直向下為正方向)，閉合開關(guān)S，記下電表讀數(shù)，A1讀數(shù)為I1，A2的讀數(shù)為I2，得Rx＝________(用字母表示)．(3)改變力的大小，得到不同的Rx值，然后讓力反向從下向上擠壓電阻，并改變力的大小，得到不同的Rx值，最后繪成的圖像如圖所示．除觀察到電阻Rx的阻值隨壓力F的增大而均勻減小外，還可以得到的結(jié)論是______________________________________________．當(dāng)F豎直向下(設(shè)豎直向下為正方向)時(shí)，可得Rx與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是Rx＝______.(各物理量單位均為國際單位)解析：(1)由于A1內(nèi)阻確定，并且與待測電阻接近，與待測電阻并聯(lián)，用來測出待測電阻Rx兩端的電壓，用A2測得的電流減去A1測得的電流就是流過待測電阻的電流，根據(jù)歐姆定律就可求出待測電阻的阻值，電路連接如圖所示．(2)待測電阻兩端的電壓U＝I1r1，流過待測電阻的電流I＝I2－I1，因此待測電阻的阻值為Rx＝eq\f(I1r1,I2－I1).(3)由圖像的對稱性可知，加上相反的壓力時(shí)，電阻值大小相等；圖像與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為16Ω，當(dāng)R＝7Ω時(shí)，對應(yīng)的力為4.5N，因此函數(shù)表達(dá)式Rx＝16－2F答案：(1)見解析圖(2)eq\f(I1r1,I2－I1)(3)壓力反向，阻值不變16－2F(每空2分)10．(8分)(2018·大慶模擬)如圖所示為一種加速度儀的示意圖．質(zhì)量為m的振子兩端連有勁度系數(shù)均為k的輕光敏電阻R、電磁鐵(線圈阻值R0＝15Ω)、電源U＝6V、開關(guān)等組成；“工作電路”由工作電源、電鈴、導(dǎo)線等組成，其中工作電壓為220V，報(bào)警器工作時(shí)電路中的電流為0.3小明的設(shè)計(jì)思想：當(dāng)光敏電阻接收到的光照減弱到一定程度時(shí)，工作電路接通，電鈴報(bào)警．已知該光敏電阻的阻值R與光強(qiáng)E之間的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示：(“光強(qiáng)”表示光強(qiáng)弱的程度，符號為E，單位為cd.)光強(qiáng)E/cd1.02.03.04.05.06.0光敏電阻R/Ω36.018.012.09.0____6.0(1)小明分析如表數(shù)據(jù)并歸納出光敏電阻的阻值R隨光強(qiáng)E變化的關(guān)系式為R＝eq\f(36,E)，試填寫表格空格處的數(shù)據(jù)為________．(2)閉合開關(guān)S，如果當(dāng)線圈中的電流大于或等于250mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合，則光敏電阻接收到的光照強(qiáng)度需要在多少cd以上？(3)按小明的設(shè)計(jì)，當(dāng)室內(nèi)煙霧增大時(shí)，光照減弱，光敏電阻的阻值增大到一定值時(shí)，銜鐵與________(選填“上方”或“下方”)的M、N接觸，報(bào)警器工作報(bào)警．(4)報(bào)警器報(bào)警時(shí)，工作電路的功率為多大？解析：(1)表格中的數(shù)據(jù)Req\f(36,E)＝eq\f(36,5.0)Ω＝7.2Ω.(2)當(dāng)線圈中的電流I＝250mA＝0.25A時(shí)，由I＝eq\f(U,R)可得，電路中的總電阻：R總＝eq\f(U,I)＝eq\f(6V,0.25A)＝24Ω，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，光敏電阻的阻值：R＝R總－R0＝24Ω－15Ω＝9Ω，查表可知，當(dāng)電阻R＝9Ω時(shí)，光強(qiáng)E＝4.0cd.(3)讀圖可知，當(dāng)光照減弱時(shí)，電阻增大，電磁鐵磁性減弱，所以銜鐵會在彈簧的作用下彈向上方，與上方的M、N接觸，報(bào)警器工作報(bào)警．(4)報(bào)警器報(bào)警時(shí)，工作電路的功率：P＝U′I′＝220V×0.3A＝66答案：(1)7.2(2)4.0cd(3)上方(4)66W(每空2分)11．(16分)(2018·湛江模擬)如圖所示，傾角為θ＝37°的光滑斜面上存在間距為d的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直斜面向下，一個(gè)粗細(xì)均勻質(zhì)量為m、電阻為R、邊長為l的正方形金屬線框abcd，開始時(shí)線框abcd的ab邊到磁場的上邊緣距離為l，將線框由靜止釋放，已知d>l，ab邊剛離開磁場的下邊緣時(shí)做勻速運(yùn)動，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)ab邊剛離開磁場的下邊緣時(shí)，線框中的電流和cd邊兩端的電勢差各是多大？(2)線框abcd從開始至ab邊剛離開磁場的下邊緣過程中產(chǎn)生的熱量．解析：(1)設(shè)線框中的電流為I，cd兩端的電勢差為Ucd，由于線框做勻速運(yùn)動，由平衡條件有mgsin37°＝BIl①(2分)解得I＝eq\f(3mg,5Bl)②(1分)根據(jù)歐姆定律有Ucd＝I·eq\f(3,4)R③(2分)聯(lián)立②③式解得Ucd＝eq\f(9mgR,20Bl)④(2分)(2)設(shè)線框abcd產(chǎn)生的熱量為Q，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝Blv⑤(2分)由閉合電路的歐姆定律有I＝eq\f(E,R)⑥(2分)聯(lián)立⑤⑥式代入數(shù)據(jù)解得v＝eq\f(3mgR,5B2l2)⑦(1分)根據(jù)能量守恒定律得mg(d＋l)sin37°＝Q＋eq\f(1,2)mv2⑧(2分)聯(lián)立⑦⑧式代入數(shù)據(jù)解得Q＝eq\f(3,5)mg(d＋l)－eq\f(9m3g2R2,50B4l4)⑨(2分)答案：(1)eq\f(3mg,5Bl)eq\f(9mgR,20Bl)(2)eq\f(3,5)mg(d＋l)－eq\f(9m3g2R2,50B4l4)12.(20分)如圖所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角為θ的絕緣斜面上，導(dǎo)軌上端連接一個(gè)定值電阻，導(dǎo)體棒a和b放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi)，存在著垂直斜面向上的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.已知b棒的質(zhì)量為m，a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度為g.(1)斷開開關(guān)S，a棒、b棒固定在磁場中，恰與導(dǎo)軌構(gòu)成一個(gè)邊長為L的正方形，磁場從B0以eq\f(ΔB,Δt)＝k均勻增加，寫出a棒所受安