2019-2020年高中物理 期中綜合檢測 教科版選修3-2.doc

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2019-2020年高中物理 期中綜合檢測 教科版選修3-2 一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分) 1．與x軸夾角為30的勻強磁場的磁感應強度為B，如圖1所示，長為L的金屬桿在勻強磁場中運動時始終與xOy平面垂直(圖中小圓為其截面)，以下哪些情況一定能在桿中獲得方向相同、大小為BLv的感應電動勢(　　) 圖1 ①桿以2v速率向＋x方向運動　?、跅U以速率v垂直磁場方向運動 ③桿以速率v沿＋y方向運動　④桿以速率v沿－y方向運動 A．①和② B．①和③ C．②和④ D．①和④ 2．兩個閉合的金屬環(huán)穿在一根光滑的絕緣桿上，如圖2所示，當條形磁鐵的S極自右向左插向圓環(huán)時，環(huán)的運動情況是(　　) 圖2 A．兩環(huán)同時向左移動，間距增大 B．兩環(huán)同時向左移動，間距變小 C．兩環(huán)同時向右移動，間距變小 D．兩環(huán)同時向左移動，間距不變 3．如圖3所示，MSNO為同一根導線制成的光滑導線框，豎直放置在水平方向的勻強磁場中，OC為一可繞O軸始終在軌道上滑動的導體棒，當OC從M點無初速度釋放后，下列說法中正確的是(　　) 圖3 A．由于無摩擦存在，導體棒OC可以在軌道上往復運動下去 B．導體棒OC的擺動幅度越來越小，機械能轉(zhuǎn)化為電能 C．導體棒OC在擺動中總受到阻礙它運動的磁場力 D．導體棒OC只有在擺動加快時才受到阻礙它運動的磁場力 4．一無限長直導體薄板寬為l，板面與z軸垂直，板的長度方向沿y軸，板的兩側(cè)與一個電壓表相接，如圖4所示，整個系統(tǒng)放在磁感應強度為B的均勻磁場中，B的方向沿z軸正方向．如果電壓表與導體平板均以速度v向y軸正方向移動，則電壓表指示的電壓值為(　　) 圖4 A．0 B.vBl C．vBl D．2vBl 5．如圖5甲所示，光滑導體框架abcd水平放置，質(zhì)量為m的導體棒PQ平行于bc放在ab、cd上，且正好卡在垂直于軌道平面的四枚光滑小釘之間，回路總電路為R，整個裝置放在垂直于框架平面的變化的磁場中，磁場的磁感應強度B隨時間t的變化情況如圖乙所示(規(guī)定磁感應強度方向向上為正)，則在時間0～t內(nèi)，關于回路內(nèi)的感應電流I及小釘對PQ的彈力N，下列說法中正確的是(　　) 圖5 A．I的大小是恒定的 B．I的方向是變化的 C．N的大小是恒定的 D．N的方向是變化的 6．鐵路上使用一種電磁裝置向控制中心傳輸信號，以確定火車的位置．有一種磁鐵能產(chǎn)生勻強磁場，被安裝在火車首節(jié)車廂下面，如圖6所示(俯視圖)，當它經(jīng)過安裝在兩鐵軌之間的線圈時，便會產(chǎn)生一種電信號被控制中心接收到．當火車以恒定的速度v通過線圈時，下面四個選項中的圖象能正確表示線圈兩端的電壓隨時間變化的關系是(　　) 圖6 　　 7．如圖7所示，線圈的自感系數(shù)L和電容器的電容C都很小(如：L＝1 mH，C＝200 pF)，此電路的作用是(　　) 圖7 A．阻直流、通交流，輸出交流 B．阻交流、通直流、輸出直流 C．阻低頻、通高頻、輸出高頻交流 D．阻高頻、通低頻、輸出低頻交流和直流 8．有一邊長為L的正方形導線框，質(zhì)量為m，由高度H處自由下落，如圖8所示，其下邊ab進入勻強磁場區(qū)域后，線圈開始減速運動，直到其上邊cd剛好穿出磁場時，速度減為ab邊剛進入磁場時速度的一半，此勻強磁場的寬度也是L，線框在穿過勻強磁場的過程中產(chǎn)生的電熱是(　　) 圖8 A．2mgL B．2mgL＋mgH C．2mgL＋mgH D．2mgL＋mgH 9．如圖9所示，兩光滑平行導軌水平放置在勻強磁場中，磁場垂直于導軌所在的平面向里，金屬棒ab可沿導軌自由滑動，導軌一端跨接一個定值電阻R，導軌電阻不計，現(xiàn)將金屬棒沿導軌由靜止向右拉．若保持拉力恒定，當速度為v時，加速度為a1，最終以速度2v做勻速運動；若保持拉力的功率恒定，當速度為v時，加速度為a2，最終也以速度2v做勻速運動，則(　　) 圖9 A．a(chǎn)2＝a1 B．a(chǎn)2＝2a1 C．a(chǎn)2＝3a1 D．a(chǎn)2＝4a1 10．在生產(chǎn)實際中，有些高壓直流電路含有自感系數(shù)很大的線圈，當電路中的開關S由閉合到斷開時，線圈中產(chǎn)生很高的自感電動勢，使開關S處產(chǎn)生電弧，危及操作人員的人身安全．為了避免電弧的產(chǎn)生，可在線圈處并聯(lián)一個元件，如圖所示的方案中可行的是(　　) 　　 題　號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答　案 二、填空題(本題共2小題，共12分) 11．(6分)如圖10所示，兩水平放置的金屬板相距為d，用導線與一個n匝線圈連接，線圈置于方向豎直向上的變化磁場中．若金屬板間有一質(zhì)量m、帶電荷量＋q的微粒恰好處于平衡狀態(tài)，則磁場的變化情況是________，磁通量的變化率為________． 12．(6分)由于國際空間站的運行軌道上各處的地磁場強弱及方向均有所不同，所以在運行過程中，穿過其外殼地磁場的磁通量將不斷變化，這樣將會導致________產(chǎn)生，從而消耗空間站的能量．為了減少這類損耗，國際空間站的外殼材料的電阻率應盡可能選用______(填“大”或“小”)一些的． 圖10 姓名：________　班級：________　學號：________　得分：________　　　　　　　　　　　　　　 　　　　三、計算題(本題共4小題，共48分) 13．(10分)如圖11所示，電阻為r0的金屬棒OA以O為軸可以在電阻為4r0的圓環(huán)上滑動，外電阻R1＝R2＝4r0，其他電阻不計．如果OA棒以某一角速度勻速轉(zhuǎn)動時電阻R1的電功率最小值為P0，求OA棒勻速轉(zhuǎn)動的角速度． 圖11 14．(12分)兩根光滑的長直金屬導軌MN、M′N′平行置于同一水平面內(nèi)，導軌間距為l，電阻不計，M、M′處接有如圖12所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C.長度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導軌放置，導軌處于磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中．a(chǎn)b在外力作用下向右勻速運動且與導軌保持良好接觸，在ab運動距離為s的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q.求： 圖12 (1)ab運動速度v的大小； (2)電容器所帶的電荷量q. 15．(10分)光滑平行金屬導軌長L＝2.0 m，兩條導軌之間的距離d＝0.10 m，它們所在的平面與水平方向之間的夾角θ＝30，導軌上端接一個阻值為R＝0.80 Ω的電阻，其他電阻不計．導軌放在豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度B＝0.4 T，有一金屬棒ab其質(zhì)量m＝500 g，垂直放在導軌的最上端，如圖13所示．當ab從最上端由靜止開始滑下，直到滑離軌道時，電阻R上放出的熱量Q＝1 J，g＝10 m/s2，求ab在下滑的過程中，通過R上的最大電流． 圖13 16．(16分)如圖14所示，abcd為靜止于水平面上寬度為L、長度很長的U形金屬滑軌，bc邊接有電阻R，其他部分電阻不計．ef為一可在滑軌平面上滑動、質(zhì)量為m的均勻金屬棒．現(xiàn)金屬棒通過一水平細繩跨過定滑輪，連接一質(zhì)量為M的重物，一勻強磁場B垂直滑軌平面．重物從靜止開始下落，不考慮滑輪的質(zhì)量，且金屬棒在運動過程中均保持與bc邊平行．忽略所有摩擦力．則： 圖14 (1)當金屬棒做勻速運動時，其速率是多少？(忽略bc邊對金屬棒的作用力)； (2)若重物從靜止開始至勻速運動時下落的總高度為h，求這一過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量． 期中綜合檢測 答案 1．D　[根據(jù)E＝BLvsin θ可知四種情況下產(chǎn)生的感應電動勢均為BLv，再由右手定則判斷四種情況下電流的方向，符合題意的是D.] 2．B　[由楞次定律可知，兩金屬環(huán)將向左運動，來阻礙穿過它們的磁通量的增加．另外，兩金屬環(huán)中會產(chǎn)生同方向的感應電流，因此它們還會因相互吸引而靠近．] 3．BC　[導體棒OC在擺動時，OCSN組成的閉合回路的磁通量不斷變化，回路中產(chǎn)生感應電流，使導體棒擺動時的機械能轉(zhuǎn)化為電能，故A錯誤，B正確；無論導體棒向哪個方向運動，安培力總是阻礙其運動，故C正確，D錯誤．] 4．A　[整個金屬板在切割磁感線，相當于是個邊長為l的導線在切割磁感線，而連接電壓表的邊也在切割磁感線，這兩個邊是并聯(lián)關系，整個回路中電流為零，所以電壓表測得的數(shù)值為0.] 5．AD　[由E＝S，恒定，所以回路中感應電動勢E恒定，I的大小和方向均恒定，A正確，B錯誤；水平方向，導體棒PQ受力平衡，由N＝F安＝BIL可知，N將隨B的大小和方向的變化而變化，故C錯誤，D正確．] 6．C　[當火車下面的磁場剛接觸線圈時，線圈中有一邊切割磁感線，產(chǎn)生的感應電動勢為E＝BLv；當磁場完全進入時，穿過線圈的磁通量不發(fā)生變化，無感應電動勢；當磁場要離開線圈時，線圈中又有另一邊在切割磁感線，產(chǎn)生感應電動勢E＝BLv.根據(jù)右手定則判斷知，兩段時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢方向相反．故選項C正確．] 7．D　[因自感系數(shù)L很小，所以對低頻成分的阻礙作用很小，這樣直流和低頻成分能順利通過線圈，電容器并聯(lián)在電路中，起旁路作用，因電容C很小，對低頻成分的阻礙作用很大，而對部分通過線圈的高頻成分阻礙作用很小，被它旁路，最終輸出的是低頻交流和直流．] 8．C　[線圈穿過磁場的過程中，由動能定理2mgL－WF＝m()2－mv2，而v2＝2gH；則產(chǎn)生的電熱為Q＝WF＝2mgL＋mgH.] 9．C　[第一種模式拉動時，設拉力為F，由于最終速度為2v，即勻速，有F＝BI1L，I1＝，所以F＝，當速度是v時ab棒所受安培力為F1. 同理可得F1＝，此時的加速度為a1. 由牛頓第二定律得F－F1＝ma1.聯(lián)立以上各式得a1＝. 第二種模式拉動時，設外力的恒定功率為P，最終的速度也是2v，由能量關系可知P＝IR＝. 速度為v時，ab棒所受的外力為F2，有P＝F2v，此時的加速度為a2，ab棒所受的安培力仍為F1，根據(jù)牛頓第二定律得F2－F1＝ma2，聯(lián)立有關方程可以解得a2＝，所以有a2＝3a1.] 10．D　[在D選項中，S閉合，二極管不導通，線圈中有由小到大的電流，穩(wěn)定后電流保持不變；斷開S，二極管與線圈L構(gòu)成回路，二極管處于導通狀態(tài)，可避免開關S處產(chǎn)生電?。甝 11．均勻減弱　 解析　微粒處于平衡狀態(tài)表明電場穩(wěn)定，電壓穩(wěn)定，故B應均勻變化，又由楞次定律知，B應減弱．由q＝mg又由U＝E＝n得＝. 12．渦流　大 解析　穿過空間站外殼的磁通量發(fā)生變化，金屬材料的外殼中將自成回路，產(chǎn)生感應電流．為了降低這個損耗，應讓產(chǎn)生的感應電流越小越好，也就是說，材料的電阻率越大越好．第一個空可填“渦流”或“電磁感應”；第二個空填“大”． 13. 解析　OA棒轉(zhuǎn)動時感應電動勢為E＝BL2ω，等效電路如圖所示，棒轉(zhuǎn)動時，R1的功率變化，當棒的A端處于環(huán)的最上端時，環(huán)的電阻最大，此時r1＝r2＝2r0，總電阻為R＝r0＋＋＝4r0，R1的最小功率為P0＝2R1＝，解得ω＝. 14．(1)　(2) 解析　(1)設ab上產(chǎn)生的感應電動勢為E，回路中電流為I，ab運動距離s，所用的時間為t，則有 E＝Blv I＝ v＝ Q＝I2(4R)t 由上述方程得v＝ (2)設電容器兩極板間的電勢差為U，則有U＝IR 電容器所帶電荷量q＝CU 解得q＝ 15．0.174 A 解析　棒ab在導軌的最上端由靜止下滑的過程中，開始一段時間內(nèi)，速度逐漸增大，回路產(chǎn)生的感應電流也逐漸增大，ab所受安培力逐漸增大，ab所受的的合力逐漸減小，加速度也逐漸減小．可能出現(xiàn)兩種情況，一種情況是ab棒離開導軌前，加速度已減為0，這時以最大速度勻速下滑；另一種情況是ab棒離開導軌時，ab仍然有加速度．根據(jù)題中條件，無法判定ab離開導軌時，是否已經(jīng)達到勻速下滑的過程．但無論哪種情況，ab離開導軌時的速度，一定是運動過程中的最大速度，求解運動過程不太清楚的問題，用能量守恒比較方便． 設ab棒離開導軌時的速度為vm，由能量守恒定律得mgLsin θ＝mv＋Q， 上式表明，ab在下滑過程中，重力勢能的減少量，等于ab離開導軌時的動能和全過程中產(chǎn)生的熱量的總和，由上式可得 vm＝ ＝ m/s ＝4 m/s 最大感應電動勢Em＝B⊥dvm， B⊥是B垂直ab棒運動速度方向上的分量，由題圖可知B⊥＝Bcos 30， Em＝B⊥dvm＝Bdvmcos 30＝0.40.14 V＝0.139 V 最大電流Im＝＝ A＝0.174 A. 16．(1)　(2) 解析　視重物M與金屬棒m為一系統(tǒng)，使系統(tǒng)運動狀態(tài)改變的力只有重物的重力與金屬棒受到的安培力．由于系統(tǒng)在開始的一段時間里處于加速運動狀態(tài)，由此產(chǎn)生的安培力是變化的，安培力做功屬于變力做功． 系統(tǒng)的運動情況分析可用簡圖表示如下： 棒的速度v↑BLv,棒中產(chǎn)生的感應電動勢E↑E/R,通過棒的感應電流I↑棒所受安培力F安↑棒所受合力F合↓棒的加速度a↓. (1)當金屬棒做勻速運動時，金屬棒受力平衡，即 當a＝0時，有Mg－F安＝0，又F安＝BIL，I＝，E＝BLv，解得v＝ (2)題設情況涉及的能量轉(zhuǎn)化過程可用簡圖表示如下： ， 由能量守恒定律有Mgh＝＋Q， 解得Q＝.