高中同步测试卷·人教物理选修3－2：高中同步测试卷（十二） Word版含解析

高中同步测试卷(十二)

高考水平测试卷(A)

(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．下列给出的各组科技应用中，都属于应用电磁感应现象的是(　　)

A．家用电磁灶、电脑读取软盘数据

B．读码器读取商品中的条码、电磁起重机

C．动圈式话筒、电脑读取光盘数据

D．POS机刷卡消费、高频感应炉、日光灯启动器

2.如图，一根长导线弯成“n”形，通以直流电I，正中间用不计长度的一段绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内，在电流I增大的过程中，下列叙述正确的是(　　)

A．金属环C中无感应电流产生

B．金属环C仍能保持静止状态

C．金属环C中有沿逆时针方向的感应电流

D．悬挂金属环C的竖直线拉力变小

3.如图所示，一倾斜的金属框架上放有一根金属棒，由于摩擦力作用，金属棒在没有磁场时处于静止状态．从t0时刻开始给框架区域内加一个垂直框架平面向上的逐渐增强的磁场，到时刻t1时，金属棒开始运动，则在这段时间内，棒所受的摩擦力(　　)

A．不断增大  B．不断减小

C．先减小后增大  D．先增大后减小

4．半圆形导轨竖直放置，不均匀磁场方向水平并垂直于轨道平面，一个金属环在轨道内来回滚动，如图所示，若空气阻力不计，则(　　)

A．金属环做等幅振动  B．金属环做减幅振动

C．金属环做增幅振动  D．无法确定

5．如图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差φa－φb(　　)

A．恒为  B．从0均匀变化到

C．恒为－  D．从0均匀变化到－

6．如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsin ωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为(　　)

A．()  B．()

C．4()2()2r  D．4()2()2r

7．如图所示，导体棒沿两平行金属导轨从图中位置以速度v向右匀速通过一正方形abcd磁场区域，ac垂直于导轨且平行于导体棒，ac右侧的磁感应强度是左侧的2倍且方向相反，导轨和导体棒的电阻均不计，下列关于导体棒中感应电流和所受安培力随时间变化的图象正确的是(规定电流从M经R到N为正方向，安培力向左为正方向)(　　)

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．交流发电机电枢中产生的交变电动势为e＝Emsin ωt，如果要将交变电动势的有效值提高一倍，而交流电的周期不变，可采取的方法是(　　)

A．将电枢转速提高一倍，其他条件不变

B．将磁感应强度增加一倍，其他条件不变

C．将线圈的面积增加一倍，其他条件不变

D．将磁感应强度增加一倍，线圈的面积缩小一半，其他条件不变

9．某交流电源电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，已知该电源输出功率为200 kW，现用5 000 V的高压输电，输电线总电阻为25 Ω，用户端利用匝数比为20∶1的变压器降压，则下列说法中正确的是(　　)

A．该交变电流电动势的有效值为220 V B．输电线中的电流为200 A

C．用户端的交变电流频率为2 Hz  D．用户端的电压为200 V

10．如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交流电如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则(　　)

A．乙图中Oa时间段对应甲图中A至B图的过程

B．乙图中c时刻对应甲图中的C图

C．若乙图中d等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变了25次

D．若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率为25 Hz

11．如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)．则(　　)

A．S闭合后，A灯立即亮，然后逐渐熄灭

B．S闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭

C．电路接通稳定后，三个灯亮度相同

D．电路接通稳定后，S断开时，C灯逐渐熄灭

12.如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中．一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程中PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中(　　)

A．PQ中电流先增大后减小  B．PQ两端电压先减小后增大

C．PQ上拉力的功率先减小后增大  D．线框消耗的电功率先增大后减小

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)一个正方形线圈边长a＝0.20 m，共有n＝100匝，其总电阻r＝4.0 Ω.线圈与阻值R＝16 Ω的外电阻连成闭合回路，如图甲所示．线圈所在区域存在着均匀分布的变化磁场，磁场方向垂直线圈平面，其磁感应强度B的大小随时间作周期性变化，周期T＝1.0×10－2 s，如图乙所示，图象中t1＝T，t2＝T，t3＝T，…，求：

(1)0～t1时间内，电阻R两端的电压；

(2)线圈中产生感应电流的有效值．

14．(10分)均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m.将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示．线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行．当cd边刚进入磁场时，

(1)求线框中产生的感应电动势大小；

(2)求cd两点间的电势差大小；

(3)若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件．

15.(10分)一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.

(1)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？

(2)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？

(3)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？

(4)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R的电量是多少？

16．(12分)如图，PQNM是表面光滑、倾角为30°的绝缘斜面，斜面上宽度为L的矩形区域P′Q′N′M′内存在垂直于斜面向下、磁感应强度为B的匀强磁场．现将质量为m、边长为L的单匝正方形金属线框abcd放在斜面上，使其由静止开始沿斜面下滑．若已知cd∥N′M′∥NM，线框开始运动时cd边与P′Q′的距离为2L，线框恰能做匀速运动通过磁场区域，重力加速度为g.求：

(1)线框的电阻；

(2)线框在通过磁场区域的过程中产生的热量.

参考答案与解析

1．[导学号26020177]　【解析】选A.题中给出的九种科技应用中，其中下列四项“读码器读取商品中的条码、电磁起重机、电脑读取光盘数据、日光灯启动器”不属于电磁感应现象．选项A正确．

2．[导学号26020178]　【解析】选B.解决本题的关键是会用安培定则判断电流周围磁场的方向以及根据楞次定律来确定感应电流的方向．金属环C处于“n”形中，导线中通以题图所示的电流，则会产生磁场，根据安培定则知，“n”形导线中电流的磁场方向为垂直纸面向外，且大小增加，由楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针，根据左手定则可知，安培力的方向指向圆心，由于弯曲成的是“n”形导线，所以金属环下边圆弧所受安培力较小，因此导致挂环的拉力增大，但环仍处于静止状态，故B正确，A、C、D错误．所以选B.

3．[导学号26020179]　【解析】选C.由于摩擦力作用，金属棒在没有磁场时处于静止状态，则摩擦力沿斜面向上；从t0时刻开始给框架区域内加一个垂直框架平面向上的逐渐增强的磁场，穿过闭合回路的磁通量增大，闭合回路有收缩的趋势，金属棒受到沿斜面向上的安培力，金属棒运动前，受平衡力作用有mgsin θ＝F安＋F摩，F安从0开始增大，F摩减小；F安增大到等于mgsin θ时，F摩减小到0，F安再增大，F摩反向增大．C正确．

4．[导学号26020180]　【解析】选B.金属环在有不均匀磁场的轨道内来回滚动时，由于穿过金属环的磁通量不断变化，所以在金属环中会产生感应电流，消耗机械能，所以金属环做减幅振动，最后停止，选项B正确．

5．[导学号26020181]　【解析】选C.根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势E＝n＝n，由楞次定律和右手螺旋定则可判断b点电势高于a点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a、b两点电势差恒为φa－φb＝－n，选项C正确．

6．[导学号26020182]　【解析】选C.升压变压器T的原线圈两端电压的有效值为U1＝；由变压关系可得 ＝，则U2＝；因为输送电功率为P，输电线中的电流为I2＝＝，则输电线上损失的电功率为ΔP＝I(2r)＝，故选项C正确．

7．[导学号26020183]　【解析】选A.导体棒运动时间t时切割磁感线产生的感应电动势大小E＝Blv＝2Bv2t，感应电流大小I＝＝，导体棒所受的安培力大小F＝BIl＝，由此可见，感应电流的大小I与时间t成正比，而安培力的大小F则与时间t是二次函数关系．由楞次定律可知，导体棒在第一、二区域的磁场中运动时， 产生的感应电流分别为从M经R到N和从N经R到M；由左手定则判断得出，导体棒在第一、二区域的磁场中运动时受到的安培力均为水平向左，只有A正确．

8．[导学号26020184]　【解析】选BC.由交变电流电动势的最大值Em＝nBSω及有效值与最大值的关系E＝可知，将磁感应强度增加一倍，其他条件不变，或将线圈的面积增加一倍，其他条件不变，选项BC正确．

9．[导学号26020185]　【解析】选AD.由题图可知，交流电的周期T＝2×10－2 s，故频率f＝＝50 Hz，变压器不改变交流电的频率，所以C错误；由图象可知交流电的最大值为220 V，因此其有效值为 V＝220 V，故A正确．由题意可知，输电线中电流I＝＝ A＝40 A，故B错误；因输电线总电阻是25 Ω，输电线电阻损失电压为U损＝IR＝40×25 V＝1 000 V，由U用＝(5 000－1 000)× V＝200 V，故D正确．

10．[导学号26020186]　【解析】选AD.由交变电流的产生原理可知，甲图中的A、C两图中线圈所在的平面为中性面，线圈在中性面时电流为零，再经过个周期电流达到最大值，再由楞次定律判断出电流的方向，因此图甲中A至B图的过程电流为正且从零逐渐增大到最大值，A对；甲图中的C图对应的电流为零，B错；每经过中性面一次线圈中的电流方向就要改变一次，所以一个周期内电流方向要改变两次，因此在乙图中对应Od段等于交变电流的一个周期，若已知d等于0.02 s，则频率为50 Hz，1 s内电流的方向将改变100次，C错；若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率应该为25 Hz，D正确．

11．[导学号26020187]　【解析】选AD.S闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭，选项A正确；S闭合时，B灯先不太亮，然后亮，选项B错误；电路接通稳定后，B、C灯亮度相同，A灯不亮，选项C错误；电路接通稳定后，S断开时，C灯逐渐熄灭，选项D正确．

12．[导学号26020188]　【解析】选CD.设PQ左侧金属线框的电阻为r，则右侧电阻为3R－r；PQ相当于电源，其电阻为R，

则电路的外电阻为R外＝＝，当r＝时，R外max＝R，此时PQ处于矩形线框的中心位置，即PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中外电阻先增大后减小．PQ中的电流为干路电流I＝，可知干路电流先减小后增大，选项A错误．PQ两端的电压为路端电压U＝E－U内，因E＝Blv不变，U内＝IR先减小后增大，所以路端电压先增大后减小，选项B错误．拉力的功率大小等于安培力的功率大小，P＝F安v＝BIlv，可知因干路电流先减小后增大，PQ上拉力的功率也先减小后增大，选项C正确．线框消耗的电功率即为外电阻消耗的功率，因外电阻最大值为R，小于内阻R；根据电源的输出功率与外电阻大小的变化关系，外电阻越接近内阻时，输出功率越大，可知线框消耗的电功率先增大后减小，选项D正确．

13．[导学号26020189]　【解析】(1)0～t1时间内的感应电动势

E＝n＝na2＝n (2分)

通过电阻R的电流I1＝ (1分)

电阻R两端的电压U＝I1R (1分)

联立各式得U＝48 V． (1分)

(2)在一个周期内，电流通过电阻R产生的热量

Q1＝IRt1 (1分)

设感应电流的有效值为I，则一个周期内电流产生的热量Q2＝I2RT (1分)

根据有效值的定义Q2＝Q1 (2分)

解得I＝ A＝1.73 A． (1分)

【答案】(1)48 V　(2)1.73 A

14．[导学号26020190]　【解析】(1)cd边刚进入磁场时，线框速度v＝ (1分)

线框中产生的感应电动势E＝BLv＝BL. (2分)

(2)此时线框中电流I＝ (1分)

cd两点间的电势差

U＝I＝E＝BL. (1分)

(3)安培力F＝BIL＝ (2分)

根据牛顿第二定律mg－F＝ma (2分)

由a＝0，解得下落高度满足h＝. (1分)

【答案】(1)BL　(2)BL　(3)

15．[导学号26020191]　【解析】(1)Em＝NBSω＝NBωL2. (1分)

(2)线圈平面与B成60°角时的瞬时感应电动势

e＝Emcos 60°＝NBωL2. (2分)

(3)电动势的有效值E＝ (1分)

电流的有效值I＝ (1分)

柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功

W＝EIT＝T

＝·＝. (2分)

(4)因为I平均＝＝，

故电量q＝I平均·Δt＝＝. (3分)

【答案】(1)NBωL2　(2)NBωL2　(3)　(4)

16．[导学号26020192]　【解析】(1)设cd边即将进入磁场时的速度为v

由机械能守恒定律有mg(2Lsin 30°)＝mv2 (3分)

解得v＝ (1分)

线框在磁场中受到重力、支持力和安培力作用做匀速运动

安培力F＝ILB＝ELB/R＝L2B2v/R (2分)

由平衡条件有L2B2v/R＝mgsin 30° (2分)

解得R＝2L2B2/(mg)． (1分)

(2)线框在通过磁场区域的过程中，减少的重力势能全部转化为电能，所以，产生的热量

Q＝mg(2Lsin 30°)＝mgL. (3分)

【答案】(1)　(2)mgL