2019-2020年高中物理 模块检测B 新人教版选修3-2

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2019-2020年高中物理模块检测B新人教版选修3-2一、单项选择题(本大题共6小题，每小题4分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得4分，选错或不答的得0分)1．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是(　　)A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化答案　D解析　产生感应电流必须满足的条件：①电路闭合；②穿过闭合电路的磁通量要发生变化．选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项A、B不能观察到电流表的变化；选项C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项C也不能观察到电流表的变化；选项D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选D.2．将一个闭合金属环用丝线悬于O点，如图1所示．虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场．下列现象能够发生的是(　　)图1A．金属环的摆动不会停下来，一直做等幅摆动B．金属环的摆动幅度越来越小，小到某一数值后做等幅摆动C．金属环的摆动会很快停下来D．金属环最后一次向左摆动时，最终停在平衡位置左侧某一点处答案　C解析　左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时(无论是进入还是穿出)，由于磁通量发生变化，环内一定有感应电流产生．根据楞次定律，感应电流将会阻碍相对运动，所以摆动会很快停下来，这就是电磁阻尼现象．若用能量守恒来解释：有电流产生，就一定有机械能向电能转化，金属环的机械能将不断减小，摆动就会很快停下来．3．在图2中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为内阻可不计、零点在表盘中央的电流计．当开关K处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右方．那么，当开关K断开时，将出现(　　) 图2A．G1和G2的指针都立即回到零点B．G1的指针立即回到零点，而G2的指针缓慢地回到零点C．G1的指针缓慢地回到零点，而G2的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点D．G1的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G2的指针缓慢地回到零点答案　D解析　K断开后，自感电流的方向与G1原电流方向相反，与G2原电流方向相同．4．如图3所示的电路中，电源电压u＝311sin(100πt)V，A、B间接有“220V，440W”的电暖宝、“220V,220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝，下列说法正确的是(　　)图3A．交流电压表的示数为311VB．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3AC．电暖宝发热的功率是抽油烟机发热功率的2倍D．抽油烟机1min消耗的电能为1.32×104J答案　D解析　由交变电压的表达式可知，交变电压的有效值U＝≈220V，所以交流电压表的示数为有效值220V，A错误；电路正常工作时，通过保险丝的电流为I＝＋＝3A<3A，B错误；若是纯电阻电路，电暖宝的功率是抽油烟机功率的2倍，但抽油烟机消耗的电能主要转化为机械能，产生的热量很少，电暖宝的热功率大于抽油烟机热功率的2倍，C错误；抽油烟机1min消耗的电能为W＝P2t＝220×60J＝1.32×104J，D正确．5．钳形电流表的外形和结构如图4(a)所示．图(a)中电流表的读数为1.2A．图(b)中用同一电缆线绕了3匝，则(　　) 图4A．这种电流表能测直流电流，图(b)的读数为2.4AB．这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为0.4AC．这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为3.6AD．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图(b)的读数为3.6A答案　C解析　钳形电流表是根据电磁感应原理制成的，故只能用来测量交流电流，对钳形电流表的原、副线圈满足＝，I2＝I1，钳形电流表在使用时，原线圈是串联在被测电路中的，故同一电缆线虽多绕了几匝，但电缆线中的电流I1保持不变，故当n1增加3倍时I2＝3.6A，C正确．6．如图5所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，除滑动变阻器电阻R以外，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝220sin(100πt)V.下列说法中正确的是(　　)图5A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22VB．t＝s时，c、d两点间的电压瞬时值为110VC．单刀双掷开关与a连接，滑动变阻器触头向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小答案　A解析　由＝知U2＝U1，当单刀双掷开关与a连接时，U1＝220V，n1∶n2＝10∶1，解得U2 ＝22V，A选项正确；由u1＝220sin(100πt)V知，t＝s时，c、d两点间的电压瞬时值为u1＝220sin(100π×)V＝110V，B选项错误；滑动变阻器触头向上移动时，其电阻R变大，由欧姆定律得I2＝，I2变小，电流表的示数变小，而电压表的示数不变，因此C错误；当单刀双掷开关由a扳向b时，匝数n1变小，匝数n2和输入电压U1不变，由U2＝U1，得U2变大，I2变大，因此电压表和电流表的示数均变大，D错误．二、多项选择题(本大题共4小题，每小题5分，共20分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)7．目前中国南极考察队队员正在地球南极考察，设想考察队队员在地球南极附近水平面上驾驶一辆冰车向前行进时，由于地磁场作用，冰车两端会有电势差，设驾驶员的左方电势为U1，右方电势为U2，则下列说法正确的是(　　)A．向着南极点行进时，U1比U2高B．背着南极点行进时，U1比U2低C．在水平冰面上转圈时，U1比U2高D．无论怎样在水平冰面上行进，U1总是低于U2答案　BD解析　在南极附近，地磁场磁感线的方向都是向上的，向着南极点行进或者背着南极点行进时，冰车切割磁感线，由右手定则可知，驾驶员右方电势高于左方电势；不管冰车怎样在水平冰面上行进，依据右手定则可判定，驾驶员右方电势总是高于左方电势．故B、D正确．8．电阻为1Ω的单匝矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图6所示，现把此交变电动势加在电阻为9Ω的电热丝上，下列判断正确的是(　　)图6A．线圈转动的角速度为100rad/sB．在0～0.005s时间内，通过电阻的电荷量为CC．电热丝两端的电压为180VD．电热丝的发热功率为1800W答案　BD 解析　由题图可知T＝0.02s，ω＝＝100πrad/s，A错误．在0～0.005s内，由Um＝nBSω，得BS＝Wb，q＝＝＝C，B正确．电热丝两端电压U＝·＝90V，C错误．电热丝的发热功率P＝I2R＝＝W＝1800W，D正确．9．某发电站用11kV的交变电压输电，输送功率一定，输电线的总电阻为R，现若用变压器将电压升高到330kV送电，下面选项正确的是(　　)A．因I＝所以输电线上的电流增为原来的30倍B．因I＝所以输电线上的电流减为原来的C．因P＝，所以输电线上损失的功率为原来的900倍D．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的半径减为原来的答案　BD解析　输送功率P＝UI一定，电压升高后，电流变为原来的，A错误，B正确；P损＝I2R，损失功率变为原来的()2＝，C错误；输电线的半径变为原来的，根据公式R＝ρ，电阻变为原来的900倍，P损＝I2R，输电线上损失的功率保持不变，D正确．10．如图7所示，平行金属导轨与水平面间夹角为θ，导轨电阻不计，与阻值为R的定值电阻相连，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过导轨平面．有一质量为m、长为l的导体棒从ab位置(ab与导轨垂直)获得平行斜面的大小为v的初速度向上运动，最远到达a′b′的位置，滑行的距离为x，导体棒的电阻也为R，与导轨之间的动摩擦因数为μ，则(　　)图7A．上滑过程中导体棒受到的最大安培力为B．上滑过程中安培力、滑动摩擦力和重力对导体棒做的总功为C．上滑过程中电流做功产生的热量为－mgx(sinθ＋μcosθ) D．上滑过程中导体棒损失的机械能为－mgxsinθ答案　CD解析　上滑过程中导体棒在初始位置所受的安培力最大，即F＝BIl＝Bl＝，所以选项A错误；上滑过程中由动能定理可得安培力、滑动摩擦力和重力对导体棒做的总功为W安培力＋W摩擦力＋WG＝ΔEk＝－mv2，选项B错误；上滑过程中电流做功产生的热量等于克服安培力所做的功，选项C正确；由能量守恒定律可判断D正确．三、填空题(共2小题，共10分)11．(4分)如图8所示，理想变压器的原线圈接在220V的正弦交流电源上，R＝10Ω，副线圈b、c间匝数为10匝，当把电键K由b掷向c时，通过R上的电流增加0.2A，则通过变压器铁芯的最大磁通量变化率为________．图8答案　Wb/s解析　由＝＝得＝可得＝0.2V/匝，即每匝线圈若接一个电压表，其示数为0.2V，所以结合法拉第电磁感应定律可知，通过变压器铁芯的最大磁通量变化率为Wb/s.12．(6分)如图9甲所示，调压器装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55Ω，、分别为理想电流表和理想电压表，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为110V，则电流表的示数为________A，的示数为____________A，原线圈中电流的瞬时值表达式为：________________________________________________________________________.图9答案　2　1　i＝sin(100πt)A 四、解答题(本题共4小题，共46分．解答应写出必要的文字说明、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)在拆装某种大型电磁设备的过程中，需将设备内部的处于匀强磁场中的线圈先闭合，然后再提升直至离开磁场．操作时通过手摇轮轴A和定滑轮O来提升线圈．假设该线圈可简化为水平长为L、上下宽度为d的矩形线圈，其匝数为n，总质量为M，总电阻为R，如图10所示．开始时线圈的上边缘与有界磁场的上边缘平齐．转动手摇轮轴A，在时间t内把线圈从图示位置匀速向上拉出磁场．此过程中，通过线圈中每匝导线横截面的电荷量为q，求：图10(1)磁场的磁感应强度；(2)在转动轮轴时，人至少需做多少功？(不考虑摩擦影响)答案　(1)　(2)Mgd＋解析　(1)设磁场的磁感应强度为B，在匀速提升过程中线圈运动速度v＝①线圈中感应电动势E＝nBLv②产生的感应电流I＝③通过导线横截面的电荷量q＝It④联立①②③④得B＝(2)匀速提升过程中，人要克服重力和安培力做功即W＝WG＋W安⑤又WG＝Mgd⑥W安＝nBILd＝n··＝⑦联立①②③⑤⑥⑦可得W＝Mgd＋14．(10分)如图11所示，在绝缘光滑水平面上，有一个边长为L的单匝正方形线框abcd，在外力的作用下以恒定的速率v向右运动进入磁感应强度为B的有界匀强磁场区域．线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，线框的ab边始终平行于磁场的边界．已知线框的四个边的电阻值相等，均为R.求： 图11(1)在ab边刚进入磁场区域时，线框内的电流大小；(2)在ab边刚进入磁场区域时，ab边两端的电压；(3)在线框被拉入磁场的整个过程中，线框产生的热量．答案　(1)　(2)　(3)解析　(1)ab边切割磁感线产生的电动势为E＝BLv所以通过线框的电流为I＝＝(2)ab边两端电压为路端电压，故Uab＝I·3R＝(3)线框被拉入磁场的整个过程所用时间t＝线框中产生的热量Q＝I2·4R·t＝15．(12分)如图12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50rad/s的角速度匀速转动，线圈外部和20Ω的电阻R相连接．求：图12(1)S断开时，电压表的示数；(2)开关S合上时，电压表和电流表的示数；(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？答案　(1)50V　(2)40V　2A　(2)2A　80W解析　(1)感应电动势的最大值Em＝nBSω＝100×0.5×0.1×0.2×50V＝50V S断开时，电压表示数为电源电动势的有效值E＝＝50V.(2)当开关S合上时，由闭合电路欧姆定律得I＝＝A＝2AU＝IR＝2×20V＝40V故电压表的示数为40V，电流表的示数为2A.(3)通过R的电流最大值Im＝I＝2A.电阻R上所消耗的电功率P＝UI＝40×2W＝80W.16．(14分)如图13甲所示，光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定在同一水平面上，两导轨间距L＝0.2m，电阻R＝0.4Ω，导轨上停放一质量m＝0.1kg的金属杆ab，位于两导轨之间的金属杆的电阻r＝0.1Ω，导轨的电阻可忽略不计．整个装置处于磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下．现用一水平外力F水平向右拉金属杆，使之由静止开始运动，在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好，若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示．从金属杆开始运动经t＝5s时，求：图13(1)通过金属杆的感应电流的大小和方向；(2)金属杆的速度大小；(3)外力F的瞬时功率．答案　(1)1A　电流方向由b→a　(2)5m/s　(3)1W解析　(1)由题图乙可知，t＝5s时的U＝0.4V此时电路中的电流(即通过金属杆的电流)I＝＝1A用右手定则判断出，此时电流的方向为由b指向a(2)金属杆产生的感应电动势E＝I(R＋r)＝0.5V因E＝BLv，所以5s时金属杆的速度大小v＝＝5m/s(3)金属杆速度为v时，电压表的示数应为U＝BLv由题图乙可知，U与t成正比，由于R、r、B及L均为不变量，所以v与t 成正比，即金属杆应沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动．金属杆运动的加速度a＝＝1m/s2根据牛顿第二定律，在5s末时对金属杆有F－BIL＝ma，解得F＝0.2N此时F的瞬时功率P＝Fv＝1W