2017-2018學(xué)年高中創(chuàng)新設(shè)計物理教科版選修3-2：綜合檢測B

第頁綜合檢測B(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本大題共6小題，每小題4分，共24分，在每小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．如圖1所示為安檢門原理圖，左邊門框中有一通電線圈，右邊門框中有一接收線圈．工作過程中某段時間通電線圈中存在順時針方向均勻增大的電流，則()圖1A．無金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針B．無金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流增大C．有金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針D．有金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化答案D解析當(dāng)左側(cè)通電線圈中存在順時針方向均勻增大的電流，則通過右側(cè)線圈的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可以知道，右側(cè)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流為逆時針，由于磁場是均勻增大，則產(chǎn)生的感應(yīng)電流為恒定的，故選項A、B錯誤；當(dāng)有金屬片通過時，接收線圈中磁通量仍然增大，故產(chǎn)生的感應(yīng)電流仍然為逆時針，但是由于金屬片中也要產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化，故選項C錯誤，D正確．2.圖2為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為n，面積為S.若在t1到t2時間內(nèi)，勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強度大小由B1均勻增加到B2，則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差φa－φb()圖2A.恒為eq\f(nSB2－B1,t2－t1)B.從0均勻變化到eq\f(nSB2－B1,t2－t1)C.恒為－eq\f(nSB2－B1,t2－t1)D.從0均勻變化到－eq\f(nSB2－B1,t2－t1)答案C解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動勢E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(B2－B1S,t2－t1)，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷b點電勢高于a點電勢，因磁場均勻變化，所以感應(yīng)電動勢恒定，因此a、b兩點電勢差恒為φa－φb＝－neq\f(B2－B1S,t2－t1)，選項C正確.3.在圖3中，L為電阻很小的線圈，G1和G2為內(nèi)阻可不計、零點在表盤中央的電流計.當(dāng)開關(guān)K處于閉合狀態(tài)時，兩表的指針皆偏向右方.那么，當(dāng)開關(guān)K斷開時，將出現(xiàn)()圖3A.G1和G2的指針都立即回到零點B.G1的指針立即回到零點，而G2的指針緩慢地回到零點C.G1的指針緩慢地回到零點，而G2的指針先立即偏向左方，然后緩慢地回到零點D.G1的指針先立即偏向左方，然后緩慢地回到零點，而G2的指針緩慢地回到零點答案D4.如圖4所示的電路中，電源電壓u＝311sin(100πt)V，A、B間接有“220V，440W”的電暖寶、“220V,220W”的抽油煙機、交流電壓表及保險絲，下列說法正確的是()圖4A.交流電壓表的示數(shù)為311VB.電路要正常工作，保險絲的額定電流不能小于3eq\r(2)AC.電暖寶發(fā)熱的功率是抽油煙機發(fā)熱功率的2倍D.抽油煙機1min消耗的電能為1.32×104J答案D解析由交變電壓的表達式可知，交變電壓的有效值U＝eq\f(Um,\r(2))≈220V，所以交流電壓表的示數(shù)為有效值220V，A錯誤；電路正常工作時，通過保險絲的電流為I＝eq\f(P1,U1)＋eq\f(P2,U2)＝3A<3eq\r(2)A，B錯誤；若是純電阻電路，電暖寶的功率是抽油煙機功率的2倍，但抽油煙機消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為機械能，產(chǎn)生的熱量很少，電暖寶的熱功率大于抽油煙機熱功率的2倍，C錯誤；抽油煙機1min消耗的電能為W＝P2t＝220×60J＝1.32×104J，D正確.5.如圖5所示，矩形線圈abcd的面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為R，在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(P1與ab邊重合，P2過ad邊的中點)，從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉(zhuǎn)過90°的過程中，繞P1及P2軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交變電流的大小、通過線圈的電荷量及線圈中產(chǎn)生的熱量分別為I1、q1、Q1及I2、q2、Q2，則下列判斷正確的是()圖5A.線圈繞P1和P2軸轉(zhuǎn)動時電流的方向相同，都是a→b→c→d→aB.q1>q2C.I1＝I2D.Q1<Q2答案C解析繞P1、P2軸轉(zhuǎn)動時電流的方向相同，但電流的方向為a→d→c→b→a，選項A錯誤；電荷量q＝eq\f(NΔΦ,R)，與繞哪個軸轉(zhuǎn)動沒有關(guān)系，選項B錯誤；線圈分別繞兩軸轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電動勢相同，所以電流相同，產(chǎn)生的熱量也相同，選項C正確，選項D錯誤.6．如圖6所示，甲圖中兩導(dǎo)軌不平行，而乙圖中兩導(dǎo)軌平行，其余物理條件都相同，金屬棒MN正在導(dǎo)軌上向右勻速運動，在金屬棒運動過程中，將觀察到()圖6A．L1、L2都發(fā)光，只是亮度不同B．L1、L2都不發(fā)光C．L2發(fā)光，L1不發(fā)光D．L1發(fā)光，L2不發(fā)光答案D解析甲圖右側(cè)線圈中感應(yīng)電動勢的大小時刻變化，乙圖右側(cè)線圈中感應(yīng)電動勢恒定．據(jù)變壓器只能改變交變電壓可知L1發(fā)光，L2不發(fā)光．二、多項選擇題(本大題共4小題，每小題5分，共20分.在每小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.目前中國南極考察隊隊員正在地球南極考察，設(shè)想考察隊隊員在地球南極附近水平面上駕駛一輛冰車向前行進時，由于地磁場作用，冰車兩端會有電勢差，設(shè)駕駛員的左方電勢為U1，右方電勢為U2，則下列說法正確的是()A.向著南極點行進時，U1比U2高B.背著南極點行進時，U1比U2低C.在水平冰面上轉(zhuǎn)圈時，U1比U2高D.無論怎樣在水平冰面上行進，U1總是低于U2答案BD解析在南極附近，地磁場磁感線的方向都是向上的，向著南極點行進或者背著南極點行進時，冰車切割磁感線，由右手定則可知，駕駛員右方電勢高于左方電勢；不管冰車怎樣在水平冰面上行進，依據(jù)右手定則可判定，駕駛員右方電勢總是高于左方電勢.故B、D正確.8.電阻為1Ω的單匝矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的圖像如圖7所示，現(xiàn)把此交變電動勢加在電阻為9Ω的電熱絲上，下列判斷正確的是()圖7A.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為100rad/sB.在0～0.005s時間內(nèi)，通過電阻的電荷量為eq\f(1,5π)CC.電熱絲兩端的電壓為180VD.電熱絲的發(fā)熱功率為1800W答案BD解析由題圖可知T＝0.02s，ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，A錯誤.在0～0.005s內(nèi)，由Um＝nBSω，得BS＝eq\f(2,π)Wb，q＝eq\f(ΔΦ,R＋r)＝eq\f(BS－0,R＋r)＝eq\f(1,5π)C，B正確.電熱絲兩端電壓U＝eq\f(R,R＋r)·eq\f(Um,\r(2))＝90eq\r(2)V，C錯誤.電熱絲的發(fā)熱功率P＝eq\f(U2,R)＝eq\f(90\r(2)2,9)W＝1800W，D正確.9.某發(fā)電站用11kV的交變電壓輸電，輸送功率一定，輸電線的總電阻為R，現(xiàn)若用變壓器將電壓升高到330kV送電，下面選項正確的是()A.因I＝eq\f(U,R)所以輸電線上的電流增為原來的30倍B.因I＝eq\f(P,U)所以輸電線上的電流減為原來的eq\f(1,30)C.因P＝eq\f(U2,R)，所以輸電線上損失的功率為原來的900倍D.若要使輸電線上損失的功率不變，可將輸電線的半徑減為原來的eq\f(1,30)答案BD解析輸送功率P＝UI一定，電壓升高后，電流變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,30)，A錯誤，B正確；P損＝I2R，損失的功率變?yōu)樵瓉淼?eq\f(1,30))2＝eq\f(1,900)，C錯誤；輸電線的半徑變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,30)，根據(jù)公式R＝ρeq\f(l,S)，電阻變?yōu)樵瓉淼?00倍，P損＝I2R，輸電線上損失的功率保持不變，D正確.10.如圖8所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面間夾角為θ，導(dǎo)軌電阻不計，與阻值為R的定值電阻相連，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面.有一質(zhì)量為m、長為l的導(dǎo)體棒從ab位置(ab與導(dǎo)軌垂直)獲得平行斜面的大小為v的初速度向上運動，最遠(yuǎn)到達a′b′的位置，滑行的距離為x，導(dǎo)體棒的電阻也為R，與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ，則()圖8A.上滑過程中導(dǎo)體棒受到的最大安培力為eq\f(B2l2v,R)B.上滑過程中安培力、滑動摩擦力和重力對導(dǎo)體棒做的總功為eq\f(mv2,2)C.上滑過程中電流做功產(chǎn)生的熱量為eq\f(mv2,2)－mgx(sinθ＋μcosθ)D.上滑過程中導(dǎo)體棒損失的機械能為eq\f(mv2,2)－mgxsinθ答案CD解析上滑過程中導(dǎo)體棒在初始位置所受的安培力最大，即F＝BIl＝Beq\f(Blv,2R)l＝eq\f(B2l2v,2R)，所以選項A錯誤；上滑過程中由動能定理可得安培力、滑動摩擦力和重力對導(dǎo)體棒做的總功為W安培力＋W摩擦力＋WG＝ΔEk＝－eq\f(1,2)mv2，選項B錯誤；上滑過程中電流做功產(chǎn)生的熱量等于克服安培力所做的功，選項C正確；由能量守恒定律可判斷D正確.三、填空題(共2小題，共10分)11.(4分)如圖9所示，圖甲為熱敏電阻的R—t圖像，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路，繼電器線圈的電阻為100Ω.當(dāng)線圈的電流大于或等于20mA時，繼電器的銜鐵被吸合.為繼電器線圈供電的電池的電動勢E＝9.0V，內(nèi)阻可以不計.圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源.則：圖9(1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在________(填“A、B端”或“C、D端”).(2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50℃，可變電阻R′的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為________Ω.答案(1)A、B端(2)260解析(1)恒溫箱內(nèi)的加熱器應(yīng)接在A、B端.當(dāng)線圈中的電流較小時，繼電器的銜鐵在上方，恒溫箱的加熱器處于工作狀態(tài)，恒溫箱內(nèi)溫度升高.(2)隨著恒溫箱內(nèi)溫度升高，熱敏電阻R的阻值變小，則線圈中的電流變大，當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時，繼電器的銜鐵被吸到下方來，則恒溫箱加熱器與電源斷開，加熱器停止工作，恒溫箱內(nèi)溫度降低.隨著恒溫箱內(nèi)溫度降低，熱敏電阻R的阻值變大，則線圈中的電流變小，當(dāng)線圈中的電流小于20mA時，繼電器的銜鐵又被釋放到上方，則恒溫箱加熱器又開始工作，這樣就可以使恒溫箱內(nèi)保持在某一溫度.要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50℃，即50℃時線圈內(nèi)的電流為20mA.由閉合電路的歐姆定律得I＝eq\f(E,r＋R＋R′)，r為繼電器的電阻.由題圖甲可知，50℃時熱敏電阻R的阻值為90Ω，所以R′＝eq\f(E,I)－R－r＝260Ω.12.(6分)如圖10甲所示，調(diào)壓器裝置可視為理想變壓器，負(fù)載電路中R＝55Ω，、分別為理想電流表和理想電壓表，若原線圈接入如圖乙所示的正弦交變電壓，電壓表的示數(shù)為110V，則電流表的示數(shù)為________A，的示數(shù)為____________A，原線圈中電流的瞬時值表達式為：____________________.圖10答案21i＝eq\r(2)sin(100πt)A四、解答題(本題共4小題，共46分.解答應(yīng)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)在拆裝某種大型電磁設(shè)備的過程中，需將設(shè)備內(nèi)部的處于勻強磁場中的線圈先閉合，然后再提升直至離開磁場.操作時通過手搖輪軸A和定滑輪O來提升線圈.假設(shè)該線圈可簡化為水平長為L、上下寬度為d的矩形線圈，其匝數(shù)為n，總質(zhì)量為M，總電阻為R，如圖11所示.開始時線圈的上邊緣與有界磁場的上邊緣平齊.轉(zhuǎn)動手搖輪軸A，在時間t內(nèi)把線圈從圖示位置勻速向上拉出磁場.此過程中，通過線圈中每匝導(dǎo)線橫截面的電荷量為q，求：圖11(1)磁場的磁感應(yīng)強度；(2)在轉(zhuǎn)動輪軸時，人至少需做多少功？(不考慮摩擦影響)答案(1)eq\f(qR,nLd)(2)Mgd＋eq\f(q2R,t)解析(1)設(shè)磁場的磁感應(yīng)強度為B，在勻速提升過程中線圈運動速度v＝eq\f(d,t)①線圈中感應(yīng)電動勢E＝nBLv②產(chǎn)生的感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)③通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q＝It④聯(lián)立①②③④得B＝eq\f(qR,nLd)(2)勻速提升過程中，人要克服重力和安培力做功即W＝WG＋W安⑤又WG＝Mgd⑥W安＝nBILd＝n·eq\f(qR,nLd)·eq\f(q,t)·Ld＝eq\f(q2R,t)⑦聯(lián)立⑤⑥⑦可得W＝Mgd＋eq\f(q2R,t)14.(10分)如圖12所示為交流發(fā)電機示意圖，匝數(shù)為n＝100匝的矩形線圈，邊長分別為10cm和20cm，內(nèi)阻為5Ω，在磁感應(yīng)強度B＝0.5T的勻強磁場中繞OO′軸以50eq\r(2)rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，線圈外部和20Ω的電阻R相連接.求：圖12(1)S斷開時，電壓表的示數(shù)；(2)開關(guān)S合上時，電壓表和電流表的示數(shù)；(3)通過電阻R的電流最大值是多少？電阻R上所消耗的電功率是多少？答案(1)50V(2)40V2A(2)2eq\r(2)A80W解析(1)感應(yīng)電動勢的最大值Em＝nBSω＝100×0.5×0.1×0.2×50eq\r(2)V＝50eq\r(2)VS斷開時，電壓表示數(shù)為電源電動勢的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝50V.(2)當(dāng)開關(guān)S合上時，由閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(50,20＋5)A＝2AU＝IR＝2×20V＝40V故電壓表的示數(shù)為40V，電流表的示數(shù)為2A.(3)通過R的電流最大值Im＝eq\r(2)I＝2eq\r(2)A.電阻R上所消耗的電功率P＝UI＝40×2W＝80W.15.(12分)圖13甲為一理想變壓器，ab為原線圈，ce為副線圈，d為副線圈引出的一個接頭，原線圈輸入正弦式交變電壓的u－t圖像如圖乙所示.若只在c、e間接一只Rce＝400Ω的電阻，或只在d、e間接一只Rde＝225Ω的電阻，兩種情況下電阻消耗的功率均為80W.圖13(1)請寫出原線圈輸入電壓uab的瞬時值表達式.(2)求只在c、e間接400Ω的電阻時，原線圈中的電流I1.(3)求c、e和d、e間線圈的匝數(shù)比eq\f(nce,nde).答案(1)uab＝400sin(200πt)V(2)0.28A(或eq\f(\r(2),5)A)(3)eq\f(4,3)解析(1)由題圖乙知ω＝eq\f(2π,T)＝200πrad/s，電壓瞬時值uab＝400sin(200πt)V.(2)電壓的有效值U1＝200eq\r(2)V，理想變壓器P1＝P2，原線圈中的電流I1＝eq\f(P1,U1)解得I1≈0.28A(或eq\f(\r(2),5)A).(3)設(shè)原線圈的匝數(shù)為n1，eq\f(U1,n1)＝eq\f(Uce,nce)，同理，eq\f(U1,n1)＝eq\f(Ude,nde)，由題意知eq\f(U\o\al(2,ce),Rce)＝eq\f(U\o\al(2,