高中同步测试卷·人教物理选修3－2：高中同步测试卷（十一） Word版含解析

高中同步测试卷(十一)

学业水平测试卷

(时间：90分钟，满分：100分)

一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)

1．许多科学家在物理学发展中作出了重要的贡献，首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是(　　)

A．麦克斯韦和法拉第  B．法拉第和密立根

C．奥斯特和法拉第  D．奥斯特和安培

2．下列说法正确的是(　　)

A．发电机、电动机铭牌上所标电压、电流值为有效值

B．电容器的击穿电压不必大于所加交变电压的最大值

C．交流电压表所测数值为瞬时值

D．保险丝允许通过的电流值为平均值

3．平面上的光滑平行导轨MN、PQ上放着光滑导体棒ab、cd，两棒用细线系住，匀强磁场的方向如图甲所示．而磁感应强度B随时间t的变化图线如图乙所示，不计ab、cd间电流的相互作用，则细线中的张力(　　)

A．由0到t0时间内逐渐增大  B．由0到t0时间内逐渐减小

C．由0到t0时间内不变  D．由t0到t时间内逐渐增大

4．如图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的(　　)

A．周期是0.01 s  B．最大值是311 V

C．有效值是200 V  D．表达式为U＝220sin 100πt(V)

5．穿过一个阻值为2 Ω的单匝闭合线圈的磁通量每秒均匀减小0.4 Wb，则线圈中  (　　)

A．感应电动势为0.2 V  B．感应电动势每秒减小0.4 V

C．感应电流恒为0.2 A  D．感应电流每秒减小0.2 A

6．如图所示，甲中有两条不平行轨道而乙中的两条轨道是平行的，其余物理条件都相同．金属棒MN都正在轨道上向右匀速平动，在棒运动的过程中，将观察到(　　)

A．L1、L2小电珠都发光，只是亮度不同

B．L1、L2都不发光

C．L2发光，L1不发光

D．L1发光，L2不发光

7．如图甲所示，一闭合金属圆环处在垂直圆环平面的匀强磁场中．若磁感应强度B随时间t按图乙所示的规律变化，设图中磁感应强度垂直纸面向里为正方向，环中感应电流沿顺时针方向为正方向，则环中电流随时间变化的图象是(　　)

二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意．)

8．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的e－t图象如图所示．则在(　　)

A．t1、t3时刻线圈通过中性面  B．t2、t4时刻线圈中磁通量最大

C．t1、t3时刻线圈中磁通量变化率最大 D．t2、t4时刻线圈平面与中性面垂直

9.如图所示，在一个水平放置的闭合线圈上方有一条形磁铁，现要在线圈中产生顺时针方向的电流(从上向下看)，那么下列选项中可以做到的是(　　)

A．磁铁下端为N极，磁铁向上运动  B．磁铁上端为N极，磁铁向上运动

C．磁铁下端为N极，磁铁向下运动  D．磁铁上端为N极，磁铁向下运动

10．如图所示的电路中，A1、A2是完全相同的灯泡，线圈L的自感系数较大，它的电阻与定值电阻R相等．下列说法正确的是(　　)

A．闭合开关S，A2先亮、A1后亮，最后它们一样亮

B．闭合开关S，A1、A2始终一样亮

C．断开开关S，A1、A2都要过一会才熄灭

D．断开开关S，A2立刻熄灭、A1过一会才熄灭

11．如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行轨道上，平行放置两根质量和电阻都相同的滑杆ab和cd，组成矩形闭合回路．轨道电阻不计，匀强磁场B垂直穿过整个轨道平面．开始时ab和cd均处于静止状态，现用一个平行轨道的恒力F向右拉ab杆，则下列说法正确的是(　　)

A．cd杆向左运动

B．cd杆向右运动

C．ab与cd杆均先做变加速运动，后做匀速运动

D．ab与cd杆均先做变加速运动，后做匀加速运动

12．如图所示，间距为L的平行金属导轨上，有一电阻为r的金属棒ab与导轨接触良好．导轨左端连接电阻R，其他电阻不计，磁感应强度为B，金属棒ab以速度v向右做匀速运动，则(　　)

A．回路中电流为逆时针方向  B．电阻R两端的电压为BLv

C．ab棒受到的安培力的方向向左  D．ab棒中电流大小为

三、计算题(本题共4小题，共42分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)

13．(10分)如图，一个轮形的发电机模型，处于磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速转动，轮轴通过圆心O且与磁场方向平行，轮半径是L，转动的角速度是ω，外电路连接一只平行板电容器，两板水平放置．板间距离是d，板间有一个质量为m的带负电的微粒恰好处于静止状态，求：

(1)发电机转轮是逆时针转动还是顺时针转动？

(2)带电微粒的电量是多大？

14．(10分)如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距L＝0.50 m，左端接一电阻R＝0.20 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝0.40 T，方向垂直于导轨平面，导体棒ab垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ab以v＝4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：

(1)ab棒中感应电动势的大小，并指出a、b哪端电势高；

(2)回路中感应电流的大小；

(3)维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小．

15.(10分)如图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10 cm和20 cm，内阻为5 Ω，在磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中绕OO′轴以50  rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部20 Ω的电阻R相接．求：

(1)S断开时，电压表的示数；

(2)电键S合上时，电流表和电压表的示数；

(3)通过电阻R的电流最大值是多少？电阻R上所消耗的电功率是多少？

16．(12分)某小型水电站输出功率为20 kW，输电线路总电阻是6 Ω.

(1) 若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率；

(2)若改用5 000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．

参考答案与解析

1．[导学号26020161]　【解析】选C.1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针发生偏转，首次发现了电流的磁效应，1831年，英国物理学家法拉第首次发现了电磁感应现象，选项C正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，安培发现了磁场对电流的作用规律，选项A、B、D错误．

2．[导学号26020162]　【解析】选A.发电机、电动机铭牌上所标电压、电流值为有效值，选项A正确；电容器的击穿电压应大于所加交变电压的最大值，选项B错误；交流电压表所测数值为有效值，选项C错误；保险丝允许通过的电流值为有效值，选项D错误．

3．[导学号26020163]　【解析】选B.在0～t0时间内，abdc中的B随t均匀减小至零，由楞次定律可判断abdc产生顺时针方向的电流，I≠0且为恒值，故ab、cd两棒将分别受到向左和向右的安培力，此安培力随着B的减小而逐渐减小，在t＝t0时，B＝0，导体不受安培力，细线拉力T＝0，故B正确．

4．[导学号26020164]　【解析】选B.由图象知周期为0.02 s，故A错误；由图象知最大值为311 V，故B正确；电压的有效值为 V＝220 V，故C错误；表达式为U＝311sin 100πt V，故D错误．

 5.[导学号26020165]　【解析】选C.穿过闭合线圈的磁通量每秒均匀减小0.4 Wb，则得到磁通量变化率大小为＝0.4 Wb/s，由法拉第电磁感应定律得：E＝＝0.4 V

感应电动势恒定不变．故A错误，B也错误．

由欧姆定律得感应电流为：I＝＝ A＝0.2 A，恒定不变．故C正确，D错误．

6．[导学号26020166]　【解析】选D.图甲中MN向右匀速运动过程中，在n1中产生正比增大的感应电流，从而使得穿过n2的磁通量在正比增加，故在n2中产生恒定的感应电动势，使得L1发光；而在乙图中，在MN向右匀速运动的过程中，线圈n1中得到的是恒定不变的电流，从而使得穿过n2的磁通量保持不变，故n2中不产生感应电动势，L2不发光，由此可知，只有选项D正确．

7．[导学号26020167]　【解析】选D.在0到t0内，由于磁感应强度垂直纸面向里为正方向，则磁感线是向里，且大小增大．所以由楞次定律可得线圈感应电流是逆时针，由于环中感应电流沿顺时针方向为正方向，则感应电流为负，由法拉第电磁感应定律可得，随着磁场均匀增大，得出感应电动势不变，形成的感应电流也不变；磁感应强度在t0到2t0内，磁场不变，则没有感应电流；磁感应强度在2t0到3t0内，同理可知感应电流方向为正，且大小是之前的两倍，所以只有D项对．

8．[导学号26020168]　【解析】选AD.t1时刻感应电动势为零，磁通量最大；t2时刻感应电动势最大，线圈平面与中性面垂直；t3时刻线圈通过中性面，线圈中电流方向改变；t4时刻线圈中感应电动势最大，磁通量变化率最大．因此t1、t3时刻线圈通过中性面，t2、t4时刻线圈平面与中性面垂直，故AD正确，BC错误．

9．[导学号26020169]　【解析】选AD.由安培定则可知，感应电流的磁场方向向下；当磁铁向上运动时，穿过线圈的磁通量变小，由楞次定律可知，原磁场方向向下，因此磁铁的下端是N极，上端是S极，故A正确，B错误；同理，可知当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可知，原磁场方向向上，因此磁铁的下端是S极，上端是N极，故C错D对．

10．[导学号26020170]　【解析】选AC.闭合开关S，电阻R不产生自感电动势，A2立即发光，线圈中电流增大，产生自感电动势，根据楞次定律得知，自感电动势阻碍电流的增大，电流只能逐渐增大，A1逐渐亮起来，所以闭合开关S，A2先亮、A1后亮，最后它们一样亮，故A对B错．断开开关S时，A2灯原来的电流突然消失，线圈中电流减小，产生感应电动势，相当于电源，感应电流流过A1、A2和R组成的回路，所以A1、A2都要过一会才熄灭，故C正确，D错误．

11．[导学号26020171]　【解析】选BD.ab切割磁感线产生电流，方向为顺时针方向，流过cd杆的电流方向由d到c，根据左手定则，cd杆受到向右的安培力，向右做加速运动．随着ab速度增加，产生的感应电流增大，其受到的安培力增大，ab杆的加速度逐渐减小，cd杆的加速度逐渐增大，当两者加速度相等后，一起做匀加速运动，故B、D正确．

12．[导学号26020172]　【解析】选AC.根据右手定则(或楞次定律)可知回路中的电流方向为逆时针，故A正确；感应电动势为：E＝BLv，电阻R两端的电压为路端电压，为：U＝＝，故B错误；根据左手定则可知ab棒受到的安培力的方向向左，故C正确；回路中的电流为：I＝＝，故D错误．

13．[导学号26020173]　【解析】(1)由带负电的微粒恰好处于静止状态可知，电容器上极板带正电，再根据右手定则可得：发电机转轮是逆时针转动．              (4分)

(2)根据公式E感＝BL (2分)

由电场力和重力平衡可得q＝mg (2分)

q＝. (2分)

【答案】(1)逆时针　(2)

14．[导学号26020174]　【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律，ab棒中的感应电动势E＝BLv＝0.40×0.50×4.0 V＝0.80 V，              (2分)

根据右手定则可判定感应电流的方向为b→a，所以a端电势高． (2分)

(2)感应电流大小为I＝＝ A＝4.0 A． (3分)

(3)由于ab棒受安培力和外力F平衡，故外力F＝BIL＝0.40×4.0×0.50 N＝0.80 N． (3分)

【答案】(1)0.80 V，a端电势高

(2)4.0 A　(3)0.80 N

15．[导学号26020175]　【解析】(1)感应电动势最大值

Em＝nBSω＝100×0.5×0.1×0.2×50 V

＝50  V (2分)

S断开时，电压表示数为电源电动势有效值

E＝＝50 V． (2分)

(2)电键S合上时，由闭合电路欧姆定律

I＝＝A＝2 A， (1分)

U＝IR＝2×20 V＝40 V (1分)

即电流表示数为2 A，电压表示数为40 V.

(3)通过R中电流的最大值Im＝I＝2 A． (2分)

电阻R上所消耗的电功率

P＝IU＝2×40 W＝80 W． (2分)

【答案】(1)50 V　(2)2 A　40 V　(3)2 A　80 W

16．[导学号26020176]　【解析】(1)P电＝U1I1 (1分)

P损＝IR线 (1分)

损耗的功率为

P损＝R线＝×6 W＝16.6 kW. (2分)

(2)P电＝U2I2 (2分)

损失的电压ΔU＝I2R线＝24 V (2分)

U3＝U2－ΔU＝4 976 V (2分)

U3∶U4＝n1∶n2 (1分)

用户得到的电压U4＝226.2 V． (1分)

【答案】(1)16.6 kW　(2)226.2 V