高中物理教科版 (2019)必修 第三册2 能源测试题

这是一份高中物理教科版 (2019)必修 第三册2 能源测试题，共7页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．每小题只有一个选项符合题目要求)
1．关于磁场，下列说法正确的是( )
A．最早发现通电导线周围存在磁场的科学家是安培
B．磁场中某一点磁感应强度的方向，与小磁针N极在该点的受力方向相同
C．沿磁感线方向，磁感应强度越来越小
D．磁感线与电场线一样都是客观存在的
2.
法拉第多次对“磁生电”进行实验研究，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，如图所示，线圈A连接电池与开关，线圈B通过较长的导线闭合，并在其中一段水平直导线下方放置小磁针，开始时磁针静止．他发现，当开关合上瞬间，磁针偏转了一下．对该实验下列说法正确的是( )
A．法拉第是利用“电生磁”现象来判断感应电流的有无
B．开关断开瞬间，小磁针不偏转
C．开关闭合后，小磁针保持偏转
D．开关闭合后，软铁环中磁场消失
3.
如图所示，一儿童从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的变化情况是( )
A．重力势能减少，动能不变，机械能减少
B．重力势能减少，动能增加，机械能减少
C．重力势能减少，动能增加，机械能增加
D．重力势能减少，动能增加，机械能守恒
4.
如图所示为通电长直导线的磁感线图，等面积线圈S1、S2与导线处于同一平面，关于通过线圈S1、S2的磁通量Φ1、Φ2，下列分析正确的是( )
A．Φ1>Φ2
B．Φ1<Φ2
C．Φ1＝Φ2≠0
D．Φ1＝Φ2＝0
5．关于能源的利用和节能，下列说法正确的是( )
A．根据能量守恒定律，能源的利用率应该是100%
B．由于能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，总是守恒的，所以节约能源的意义不大
C．节约能源只要提高节能意识就行，与科学进步无关
D．在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失掉
6.
如图所示，一个面积为2S的矩形线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B.方向与线框平面夹角为30°，O1O2分别为bc边和ad边的中点．现将线框的右半边绕O1O2逆时针旋转90°，在这一过程中，通过线框的磁通量的变化量的大小为( )
A． eq \f(\r(3)－2,2)BS B． eq \f(\r(3)－1,2)BS C． eq \f(\r(3)＋1,2)BS D．( eq \r(3)－1)BS
7.
如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，以导线为中心，R为半径的圆周上有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是( )
A．直导线中电流方向垂直纸面向里
B．a点的磁感应强度为 eq \r(2) T，方向向右
C．b点的磁感应强度为 eq \r(2) T，方向斜向下，与B成45°角
D．d点的磁感应强度为0
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8．有关电磁场理论说法正确的是( )
A．法拉第预言了电磁波的存在，并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性
B．均匀变化的磁场一定产生恒定的电场
C．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场
D．赫兹通过一系列实验，证明了麦克斯韦关于光的电磁理论
9．流星在夜空中发出明亮的光焰，此时会有人在内心里许下一个美好的愿望．有些流星是外太空物体被地球强大引力吸引坠落到地面的过程中同空气发生剧烈摩擦造成的．下列相关说法正确的是( )
A．流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能
B．引力对流星做正功则其动能增加，机械能守恒
C．当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时，流星做曲线运动
D．流星进入大气层后做斜抛运动
10．下列情况能产生感应电流的是( )

A．如图甲所示，导体棒Oc以O点为轴在导轨ab上以角速度ω转动时
B．如图乙所示，导体框在匀强磁场中向右加速运动时
C．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关闭合或断开时
D．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器阻值时
三、非选择题(本题共5小题，共54分；按题目要求作答．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
11.
(8分)如图是做探究电磁感应的产生条件实验的器材及示意图．
(1)在图中用实线代替导线把它们连成实验电路．
(2)有哪些操作可以使电流表的指针发生偏转：
Ⅰ.________________；Ⅱ.________________．
(3)假设在开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，灵敏电流计的指针向________偏转(选填“左”“右”).
12.
(8分)电焊作业时，会产生对人体有害的电焊弧光．焊接电弧温度在3 000 ℃时，辐射出大量频率为1.0×1015 Hz的电磁波．根据波长判断，它属于哪种电磁波？电焊工人作业时，需要佩戴专业的防护头盔(如图)，这是为什么？
13.
(10分)为了让学生能够更好地理解感应电流产生的条件，物理老师孟成设计了如图所示的装置，固定于水平面上的金属架abcd处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动，t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MbcN构成一个边长为l的正方形，为使MN棒中不产生感应电流，推导从t＝0时刻开始，磁感应强度B随时间t变化的关系式．
14．(12分)某中学“STS”小组对开发和利用水资源进行研究，同学们认为在放自来水时，水的机械能没有得到利用而白白浪费．于是他们在老师的指导下经过研制，在水龙头处安装了一只小型水轮发电机，当放水时水的机械能能够转化为电能．设小型水轮发电机的效率为40%，水塔内的水面高于水龙头10 m，且保持不变．当水龙头放出1 t水时，小型水轮发电机所产生的电能为多少？(g取9.8 m/s2)
15．(16分)水能不产生污染物，是一种清洁能源，位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流量达每秒6 000 m3，而且是一年四季流量稳定，瀑布落差50 m．若利用这一资源发电，设其效率为50%，估算发电机的输出功率(g取10 m/s2).
单元素养检测(三)(第三、四章)
1．答案：B
解析：最早发现通电导线周围存在磁场的科学家是奥斯特，选项A错误；磁场中某一点磁感应强度的方向为小磁针静止时N极在该点的受力方向，选项B正确；磁场的强弱用磁感线的疏密表示，与是否沿磁场的方向无关，选项C错误；磁感线不是磁场中真实存在的曲线，而是人为加上去的，它可以形象地描述磁场，选项D错误．
2．答案：A
解析：法拉第利用小磁针是否转动判断有无感应电流，开关闭合或断开的瞬间，小磁针偏转，开关闭合后，软铁环上有不变的磁场，线圈B中无感应电流，小磁针不偏转，所以A正确．
3．答案：B
解析：儿童加速滑下，高度不断减小，重力做正功，重力势能减小；速度增大，动能增加；儿童在下滑过程中与滑梯摩擦生热，一部分机械能转化成内能，导致机械能减少，故B正确，A、C、D错误．
4．答案：A
解析：由题图中磁感线的疏密分布可以看出，穿过S1的磁通量大，选项A正确．
5．答案：D
解析：能源的使用在任何情况下都不可能达到理想状态，做到没有任何损失，虽然遵从能量守恒定律，但它指的是损失部分和被利用部分总和与原来的能量总量相等，选项A错误，D正确；根据能量转化的方向性可知，能量经转化后，可利用的能源只可能减少，不可能增加，因此节能的意义重大，同时，只有节能意识是不够的，必须利用科技手段来提高能源的利用率，不断开发新能源，以满足人类社会可持续发展的需要，选项B、C错误．
6．答案：B
解析：线框转动前，穿过abcd面的磁通量为Φ1＝2BS sin 30°＝BS，当线框转动后，整个面的磁通量为Φ2＝BS sin 30°＋BS cs 30°＝ eq \f(\r(3)＋1,2)BS，磁通量变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝ eq \f(\r(3)－1,2)BS，大小为 eq \f(\r(3)＋1,2)BS，B正确．
7．答案：C
解析：由题，c点的磁感应强度为0，说明通电导线在c点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在c点产生的磁感应强度方向水平向左，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向外，选项A错误；通电导线在a处的磁感应强度方向水平向右，则a点磁感应强度为2 T，方向与B的方向相同，选项B错误；由上述分析知道，通电导线在b点产生的磁感应强度大小为1 T，由安培定则可知，通电导线在b处的磁感应强度方向竖直向下，根据平行四边形定则，与匀强磁场进行合成得知，b点磁感应强度为 eq \r(2) T，方向与B的方向成45°斜向下，选项C正确；通电导线在d处的磁感应强度方向竖直向上，则d点磁感应强度为 eq \r(2) T，方向与B的方向成45°斜向上，不为零，选项D错误．
8．答案：BD
解析：麦克斯韦预言了电磁波的存在，并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，选项A错误；根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的磁场一定产生恒定的电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，选项B正确，C错误；赫兹通过一系列实验，证明了麦克斯韦关于光的电磁理论，选项D正确．
9．答案：AC
解析：流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能，A正确；引力对流星做正功，除了重力之外还有空气阻力做功，机械能减少，B错误；当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时，流星做曲线运动，C正确，D错误．
10．答案：ACD
解析：当闭合回路中磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流．如图甲所示，导体棒Oc以O点为轴在导轨ab上以角速度ω转动时，切割磁感线，产生感应电流，故A正确；如图乙所示，导体框在匀强磁场中向右加速运动时，闭合回路磁通量不变，不会产生感应电流，故B错误；如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关闭合或断开时，原电流变化，原磁场变化导致穿过B的磁通量变化，产生感应电流，故C正确；如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器阻值时，原电流变化，原磁场变化导致穿过B的磁通量变化，产生感应电流，故D正确．
11．答案：(1)见解析图 (2)将开关闭合(或者断开) 将螺线管A插入(或拔出)螺线管B (3)右
解析：
(1)将电流表与大线圈B组成闭合回路，电源、开关、小线圈A组成闭合回路，电路图如图所示．(2)将开关闭合或断开，或将螺线管A插入(或拔出)螺线管B时穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中产生感应电流，电流表指针偏转．(3)在开关闭合的瞬间，穿过线圈B的磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，穿过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计的指针向右偏转．
12．答案：紫外线 见解析
解析：根据λ＝ eq \f(c,f)＝ eq \f(3×108,1.0×1015) m＝3×10－7 m可知，该电磁波属于紫外线，紫外线能量较大，皮肤被照射时轻者会出现红肿、疼痒、脱皮，重者甚至引发癌变，还会对眼睛造成极大的伤害，会引起结膜、角膜炎，长期照射可能会引起白内障等，所以电焊工人作业时，需要佩戴专业的防护头盔．
13．答案：B＝ eq \f(B0l,l＋vt)
解析：为了使MN中不产生感应电流，必须要求MbcN构成的闭合电路的磁通量不变，则有BS ＝B0l2，而S＝(l＋vt)l，所以，从t＝0时刻开始，磁感应强度B随时间l的变化规律是B＝ eq \f(B0l,l＋vt).
14．答案：3.92×104 J
解析：W1＝mgh＝1 000×9.8×10 J＝98 000 J，
W2＝ηW1＝40%×98 000 J＝3.92×104 J．
15．答案：1.5×109 W
解析：取每秒流下的水量研究：m0＝ρV＝6×106 kg，
由能量守恒得：m0gh×50%＝P·t，t取1 s，h＝50 m，
所以P＝6×106×10×50×50% W＝1.5×109 W．