新课标人教版高中物理选修3-2综合训练1

新课标人教版高中物理选修3-2综合训练1一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．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.如图1，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下．当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)()A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥C．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥答案：B2．某仪器内部电路如图2所示，其中M是一个质量较大的金属块，它的前后两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片的间隙很小(b固定在金属块上)．当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态．若将该仪器固定在一辆汽车上，发现乙灯亮时，汽车所做的运动是()图1图2A．匀速前进B．加速前进C．前进中刹车D．倒车中刹车解析：选BD.依题意，a、b相连接才会有乙灯亮，对M受力分析可知，合力必然向右，即M的加速度方向向右，满足车有向右的加速度才符合题意．当车匀速前进时无加速度，A错；加速前进、前进中刹车和倒车中刹车，这三种情景下判断加速度方向的方法是：加速直线运动是指a、v方向同向，减速直线运动是指a、v方向反向．对加速前进、前进表示速度v向右，加速表示a也向右，B对；对前进中刹车，前进表示速度v向右，刹车是减速，表示加速度方向向左，C错；对倒车中刹车，倒车表示速度v方向向左，刹车表示减速，则a向右，D对．3．如图3中画出的是穿过一个闭合线圈的磁通量随时间的变化规律，以下哪些认识是正确的()图3A．第0.6s末线圈中的感应电动势是4VB．第0.9s末线圈中的瞬时电动势比0.2s末的大C．第1s末线圈的瞬时电动势为零D．第0.2s末和0.4s末的瞬时电动势的方向相同解析：选AB.由法拉第电磁感应定律，可以求得第0.6s末线圈中的感应电动势是4V，故A选项正确．从0.8s～1s，磁通量变化率比0～0.3s时的大，故B选项正确．第1s末线圈的磁通量变化率不为零，即瞬时电动势不为零，故C选项不正确．第0.2s末和0.4s末的瞬时电动势的方向相反，故D选项不正确．4．某交变电流的图象如图4所示，则该交变电流的有效值为()图4A．22AB．4AC．3.52AD．6A解析：选A.由于电流大小恒定，只有方向改变，故有效值为22A.5．图5中两个电路是研究自感现象的电路，对实验结果的描述正确的是()图5①接通开关时，灯P2立即就亮，P1稍晚一会儿亮；②接通开关时，灯P1立即就亮，P2稍晚一会儿亮；③断开开关时，灯P1立即熄灭，P2稍晚一会儿熄灭；④断开开关时，灯P2立即熄灭，P1稍晚一会儿熄灭．A．①③B．①④C．②③D．②④解析：选A.接通开关，L对P1的电流增大有阻碍作用，故P1稍晚一会儿亮，而P2电路立刻接通，所以P2立即亮；断开开关，P1立刻断路，熄灭，而L要给P2通电，P2过一会儿熄灭．6.如图6所示，一理想变压器接在电压为U的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可以通过调节滑动触头P来改变．副线圈连接了交流电流表、定值电阻R0和可变电阻R，则()A．保持P的位置不动，将R的阻值增大，则电流表的读数变小B．保持P的位置不动，将R的阻值增大，则R0的电功率变大C．保持R的阻值不变，将P向上滑动，则电流表的读数变大D．保持R的阻值不变，将P向上滑动，则R0的电功率变大图6解析：选A.电压U原决定U副，而电流和功率均是负载部分决定于电源部分．7．图7甲为一理想自耦变压器，输入端接交流稳压电源，其电压随时间变化关系如图乙所示．已知n1、n2的比值为2∶1，负载电阻R的阻值为5Ω，下面正确的说法有()图7A．通过负载电阻R的电流的最大值为31.1AB．通过负载电阻R的电流的有效值为22AC．通过负载电阻R的电流的频率为100HzD．通过负载电阻R的电流的频率为25Hz解析：选AB.由图象可知电压最大值Um＝311V，故其有效值U＝22Um＝220V，周期T＝0.02s，频率f＝1T＝50Hz；由U1U2＝n1n2得U2＝110V，由欧姆定律I2＝U2R＝22A，最大值Im2＝222＝31.1A，A、B正确．变压器只改变电压、电流，不改变交流电的频率和功率，C、D错．8．等腰三角形内有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L.t＝0时刻，边长为L的正方形导线框从图8示位置沿x轴正方向匀速穿过磁场，取顺时针方向为电流的正方向，则能够正确表示导线框中电流—位移(i—x)关系的是()图8解析：选A.本题考查的是右手定则和E＝BLv中有效长度的问题．本类问题注意切割磁感线的部分的长度，和产生感应电流的方向问题．本题中导线框向右移动0～L过程中，只有导线框的右边切割磁感线，且有效长度逐渐增大，感应电动势逐渐增大，电流逐渐增大，此后导线框左边进入磁场，两边产生的感应电动势相反，电流减小且都是正向的，直到运动到3L2时，两边处在磁场中的有效长度相等，电动势为零，感应电流为零，此后导线框左边在磁场中部分长度增大，导线框右边减小，感应电流改变方向，大小逐渐增大，当运动2L时导线框右边全部出磁场，导线框左边全部进入磁场，负向电流最大，此后负向电流逐渐减小，直至导线框全部出磁场．故选项A正确．9.如图9所示，水平放置的两根金属导轨位于方向垂直于导轨平面并指向纸里的匀强磁场中．导轨上有两根小金属导体杆ab和cd，其质量均为m，能沿导轨无摩擦地滑动．金属杆ab和cd与导轨及它们间的接触等所有电阻可忽略不计．开始时ab和cd都是静止的，现突然让cd杆以初速度v向右开始运动，如果两根导轨足够长，则()A．cd始终做减速运动，ab始终做加速运动，并将追上cdB．cd始终做减速运动，ab始终做加速运动，但追不上cdC．开始时cd做减速运动，ab做加速运动，最终两杆以相同速度做匀速运动D．磁场力对两金属杆做功的大小相等解析：选C.cd杆将做加速度减小的减速运动，ab杆做加速度减小的加速运动，当两杆速度相等时，回路磁通量不再变化，回路中电流为零，两杆不再受安培力作用，将以相同的速度向右匀速运动，故C正确．10.如图10所示，AB、CD为两个平行的水平光滑金属导轨，处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中．AB、CD的间距为L，左右两端均接有阻值为R的电阻．质量为m、有效长度为L且不计电阻的导体棒MN放在导轨上，与导轨接触良好，并与轻质弹簧组成弹簧振动系统．开始时，弹簧处于自然图9图10长度，导体棒MN具有水平向左的初速度v0，经过一段时间，导体棒MN第一次运动到最右端，这一过程中AC间电阻R上产生的焦耳热为Q，则()A．初始时刻棒所受的安培力大小为2B2L2v0RB．从初始时刻至棒第一次到达最右端的过程中，整个回路产生的焦耳热为2Q3C．当棒第一次到达最右端时，弹簧具有的弹性势能为12mv02－2QD．当棒再次回到初始位置时，AC间电阻的热功率为B2L2v02R解析：选AC.初始时刻，棒两端的电动势E0＝BLv0，棒中的电流I0＝2BLv0R，棒所受的安培力大小F＝2B2L2v0R，选项A正确．两电阻的阻值相等，则热功率也相等，从初始时刻至棒第一次到达最右端过程中，整个回路产生的焦耳热为2Q，弹簧具有的弹性势能Ep＝12mv02－2Q，选项B错误，C正确．当棒再次回到初始位置时速度小于v0，AC间电阻的热功率也小于B2L2v02R，选项D错误．二、填空题(本题共2个小题，第11题6分，第12题10分，共16分，将答案填在题中的横线上)11.已知电流表的电流从“＋”接线柱流入时指针向右偏，在如图11所示的实验装置中(1)合上S将线圈A插入B的过程中，电流表指针向____偏．(2)合上S将线圈A插入B后，将变阻器触头向左移动时，电流表指针向____偏．解析：合上S后，螺线管中存在向下的磁场，若将线圈A插入B，在插入B的过程中，穿过B线圈的磁场方向向下，其磁通量增加，由楞次定律和安培定则，可得电流表中存在“＋”接线柱流入的电流应右偏，若将变阻器触头向左移动，线圈A中电流增大，磁场增强，由楞次定律及安培定则可得电流表中存在由“＋”接线柱流入的电流，应右偏，若A中插入铁芯，其磁性增强，同理可得电流表指针右偏．答案：(1)右(2)右12．如图12所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，原线圈输入电压u1＝1410sin100πtV，副线圈通过电阻R＝1Ω的输电线对用户供电．则用户处最多接______盏“220V,40W”电灯可保证正常发光．图12解析：原线圈输入电压U1＝14102V＝1000V，图11由U1U2＝n1n2，得副线圈两端电压U2＝n2n1U1＝250V，因用户处电压为220V，所以线圈回路中线路上损失电压U线＝30V，所以副线圈回路中电流I2＝U线R线＝30A，用户处所接电灯N＝3040220＝165(盏)．答案：165三、计算题(本题共4小题，共44分．计算题必须有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位，只写出最后答案的不得分)13．(10分)如图13所示为交流发电机示意图，匝数为n＝100匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以502rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部20Ω的电阻R相接．求：(1)S断开时，电压表示数．(2)电键S合上时，电压表和电流表示数．解析：(1)感应电动势最大值Em＝nBSω＝100×0.5×0.1×0.2×502V＝502VS断开时，电压表示数为电源电动势有效值E＝Em2＝50V.(2)电键S合上时，由闭合电路欧姆定律图13I＝ER＋r＝5020＋5A＝2.0AU＝IR＝2×20V＝40V即电流表示数为2A，电压表示数为40V.答案：(1)50V(2)40V2A14．(10分)如图14所示，匝数n＝100匝、截面积S＝0.2m2、电阻r＝0.5Ω的圆形线圈MN处于垂直纸面向里的匀强磁场内，磁感应强度随时间按B＝(0.6＋0.02t)T的规律变化．处于磁场外的电阻R1＝3.5Ω，R2＝6Ω，电容C＝30μF，开关S开始时未闭合，求：图14(1)闭合S后，线圈两端M、N两点间的电压UMN和电阻R2消耗的电功率；(2)闭合S一段时间后又断开S，则S断开后通过R2的电荷量为多少？解析：(1)线圈中感应电动势：E＝nΔΦΔt＝nΔBΔtS＝100×0.02×0.2V＝0.4V，通过电源的电流：I＝ER1＋R2＋r＝0.43.5＋6＋0.5A＝0.04A，线圈两端M、N两点间的电压：UMN＝E－Ir＝0.4V－0.04×0.5V＝0.38V，电阻R2消耗的电功率：P2＝I2R2＝0.04×0.04×6W＝9.6×10－3W.(2)闭合S一段时间后，电路稳定，电容器C相当于开路，其两端电压UC等于R2两端的电压，即UC＝IR2＝0.04×6V＝0.24V，电容器充电后所带电荷量为Q＝CUC＝30×10－6×0.24C＝7.2×10－6C．当S再断开后，电容器通过电阻R2放电，通过R2的电荷量为7.2×10－6C.答案：(1)0.38V9.6×10－3W(2)7.2×10－6C15．(12分)空间某区域内存在水平方向的匀强磁场B，在磁场区域内有两根相距l1的平行金属导轨PQ、MN，固定在竖直平面内，如图15所示．PM间连接有阻值为R的电阻；QN间连接着两块水平放置的平行金属板a、b，两板相距l2.一根电阻为r的细导体棒cd，导体棒与导轨接触良好，不计导轨和导线的电阻．若导线棒cd以速率v向右匀速运动时，在平行金属板a、b之间有一个带电液滴恰好在竖直平面内做匀速圆周运动．求：图15(1)液滴带什么电？为什么？(2)若带电液滴的重力为mg，求滴液的电荷量q是多少？解析：(1)正电．因为液滴在竖直平面内做匀速圆周运动，说明重力与电场力平衡，故电场力方向向上，又