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2012版高中物理全程复习方略配套课件阶段评估质量检测(六)(新人教版)

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(六) 第九、十章 (90分钟 100分) 一、选择题(本大题共12小题,每小题4分,共48分.每小题 至少一个答案正确,选不全得2分) 1.如图所示,为早期制作的发电机及 电动机的示意图,A盘和B盘分别是两个 可绕固定转轴转动的铜盘,用导线将A盘 的中心和B盘的边缘连接起来,用另一根 导线将B盘的中心和A盘的边缘连接起来.当A盘在外力作用下 转动起来时,B盘也会转动.则下列说法中错误的是( ) A.不断转动A盘就可以获得持续的电流,其原因是将整个铜 盘看成沿径向排列的无数根铜条,它们做切割磁感线运动, 产生感应电动势 B.当A盘转动时,B盘也能转动的原因是电流在磁场中受到力 的作用,此力对转轴有力矩 C.当A盘顺时针转动时,B盘逆时针转动 D.当A盘顺时针转动时,B盘也顺时针转动 【解析】选D.将图中铜盘A所在的一组装置作为发电机模型 ,铜盘B所在的一组装置作为电动机模型,这样就可以简单 地把铜盘等效为由圆心到圆周的一系列“辐条”,处在磁场 中的每一根“辐条”都在做切割磁感线运动,产生感应电动 势,进而分析可知D错误,A、B、C正确. 2.阻值为10 Ω的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上. 以下说法中正确的是( ) A.电压的有效值为10 V B.通过电阻的电流有效值为 A C.电阻消耗电功率为5 W D.电阻每秒钟产生的热量为10 J 【解析】选B、C.根据图象可知电压最大值为Um=10 V,有效 值为U= V,A错误;电流有效值为I= = A,B正确; 电阻消耗的电功率为P=I2R=( )2×10 W=5 W,C正确;由 Q=Pt知,电阻每秒钟产生的热量也为5 J,D错误. 3.如图所示,L为一自感系数很大的有铁芯的线圈,电压表 与线圈并联接入电路,在下列哪种情况下,有可能使电压表 损坏(电压表量程为3 V)( ) A.开关S闭合的瞬间 B.开关S闭合电路稳定时 C.开关S断开的瞬间 D.以上情况都有可能损坏电压表 【解析】选C.开关S闭合瞬间,L在电路中相当于断路,电压 表两端的电压为3 V,所以A错;S闭合电路稳定时,L在电路 中相当于短路,电压表两端的电压几乎为0,所以B错;开关 S断开的瞬间,两端产生很高的电动势,可能损坏电压表.所 以C正确. 4.在图(a)、(b)、(c)中除导体棒ab可动外,其余部分均固 定不动,(a)图中的电容器C原来不带电,设导体棒、导轨和 直流电源的电阻均可忽略,导体棒和导轨间的摩擦也不计. 图中装置均在水平面内,且都处于方向垂直水平面(即纸面) 向下的匀强磁场中,导轨足够长,今给导体棒ab一个向右的 初速度v0,导体棒的最终运动状态是( ) A.三种情况下,导体棒ab最终都是匀速运动 B.图(a)、(c)中ab棒最终将以不同的速度做匀速运动;图 (b)中ab棒最终静止 C.图(a)、(c)中,ab棒最终将以相同的速度做匀速运动 D.三种情况下,导体棒ab最终均静止 【解析】选B.图(a)中,ab棒以v0向右运动的过程中,电容器 开始充电,充电后ab棒就减速,ab棒上的感应电动势减小,当 ab棒上的感应电动势与电容器两端电压相等时,ab棒上无电流 ,从而做匀速运动;图(b)中,由于电阻R消耗能量,所以ab棒 做减速运动,直至停止;图(c)中,当ab棒向右运动时,产生 的感应电动势与原电动势同向,因此作用在ab棒上的安培力使 ab棒做减速运动,速度减为零后,在安培力作用下向左加速运 动,向左加速过程中,ab棒产生的感应电动势与原电动势反向 ,当ab棒产生的感应电动势与原电动势大小相等时,ab棒上无 电流,从而向左匀速运动,所以B正确. 5.如图所示,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,下列叙述错误的是( ) A.金属环C中无感应电流产生 B.金属环C中有沿逆时针方向的感应电流产生 C.悬挂金属环C的竖直线拉力变大 D.金属环C仍能保持静止状态 【解析】选A.电流I增大的过程中,穿过金属环C的磁通量增 大,环中出现逆时针的感应电流,故A错,B正确;可以将环 等效成一个正方形线框,利用“同向电流相互吸引,异向电 流相互排斥”得出环将受到向下的斥力且无转动,所以悬挂 金属环C的竖直拉力变大,环仍能保持静止状态,C、D正确. 6.如图所示,理想变压器的副线圈 上通过输电线接两个相同的灯泡L1 和L2,输电线的等效电阻为R,开始 时开关S断开,当S接通时,以下说法正确的是( ) A. 副线圈两端M、N的输出电压减小 B. 副线圈输电线等效电阻R上的电压将增大 C. 通过灯泡L1的电流减小 D. 原线圈的电流增大 【解析】选B、C、D.理想变压器不计原副线圈的直流电阻, 副线圈两端电压UMN(有效值)不受负载电阻的影响,始终等于 副线圈的感应电动势,而保持不变,故A项是错误的.S接通 后,次级回路的总电阻减小,而UMN保持不变,故次级回路中 电流I2增大,输电线等效电阻R上的电压增大,导致灯泡L1两 端电压减小,L1中电流减小,可见B、C项正确,又因I2增大 ,UMN不变,变压器的输出功率增大,故输入功率随着增大, 原线圈中的电流I1增大,D项正确,所以本题正确答案应选B 、C、D. 7.半径为r、质量为m、电阻为R 的金属圆环,用一根长为L的绝 缘细绳悬挂于O点,宽度为L/4的 垂直向里的匀强磁场的上边界到 O点的距离为L/2,如图所示.现使圆环由与悬点等高的A点静 止释放,若运动过程中圆环所在平面始终垂直于磁场,则圆 环产生的焦耳热是( ) A.mgL B.mg(L/2+r) C.mg(3L/4+r) D.mg(L+2r) 【解析】选C.首先,分析金属圆 环的运动过程,可知每当金属圆 环进入、离开磁场时,依据右手 定则、左手定则可知其均受阻力 ——安培力的作用.因此由功能关系可知,金属圆环的机械 能将不断减少,减少的机械能则转化为焦耳热. 当金属圆环恰好能运动到磁场下边界之外时,亦即如图所示 的位置时,金属圆环不再切割磁感线而安培力消失,故知此 后机械能不再减少,亦不会再有焦耳热产生.从而,由功能 关系可得Q=mg( + +r)=mg( +r),因此,本题答案为C. 8.(2011·枣庄模拟)长为a、宽为 b的矩形线框有n匝,每匝线圈电 阻为R.如图所示,对称轴MN的左 侧有磁感应强度为B的匀强磁场, 第一次将线框从磁场中以速度v 匀速拉出,第二次让线框以ω=2v/b的角速度转过90°角.那 么( ) A.通过导线横截面的电量q1∶q2=1∶n B.通过导线横截面的电量q1∶q2=1∶1 C.线框发热功率P1∶P2=2n∶1 D.线框发热功率P1∶P2=2∶1 【解析】 9.(2011·大港区模拟)将硬导线中 间一段折成不封闭的正方形,每边 长为l,它在磁感应强度为B、方向 如图所示的匀强磁场中匀速转动, 转速为n,导线在a、b两处通过电 刷与外电路连接,外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发 光,电路中除灯泡外,其余部分的电阻不计,灯泡的电阻应 为( ) A.(2πl2nB)2/P B.2(πl2nB)2/P C.(l2nB)2/2P D.(l2nB)2/P 【解析】选B.由交流电有效值公式及角速度-转速关系得 U=Bl2ω/ ① ω=2π·n ② 又由电功率公式可得P= ③ 联立①②③式,我们即可求出灯泡的电阻 R=2(πl2nB)2/P,因此,本题答案为B. 【方法技巧】电磁感应中线框问题的求解思路 (1)先做“电源”的分析:分离出电路中由电磁感应所产生 的电源,求出电源参数E和r; (2)再进行“电路”的分析:分析电路结构,弄清串并联关 系,求出相关部分的电流大小,以便安培力的求解; (3)然后是“受力”的分析:分析力学研究对象的受力情况 ,尤其注意其所受的安培力; (4)再后是“运动”的分析:根据力和运动的关系,判断出 正确的运动模型; (5)最后是“能量”的分析:寻找电磁感应过程和力学对象 的运动过程中其能量转化和守恒的关系. 10.如图所示为小型电磁继电器的构 造示意图,其中L为含铁芯的线圈, P为可经O点转动的铁片,K为弹簧, S为一对触头,A、B、C、D为四个接 线柱.电磁继电器与传感器配合,可 完成自动控制的要求.其工作方式是( ) A.A与B接信号电压,C与D可跟被控电路串联 B.A与B接信号电压,C与D可跟被控电路并联 C.C与 D接信号电压,A与B可跟被控电路串联 D.C与 D接信号电压,A与B可跟被控电路并联 【解析】选A.由图可知A、B接电磁继电器线圈,所以A、B应 接信号电压,线圈随信号电压变化使电磁继电器相吸或排斥 ,从而使S接通或断开,进而起到控制作用.所以选项A正确. 11.在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金 属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图(甲)所示,当磁 场的磁感应强度B随时间t按如图(乙)变化时,下图中能正确 表示线圈中感应电动势E变化的是( ) 【解析】选A.由题图(乙)知0~1 s内磁通量向上均匀增加, 由楞次定律知电流方向为正且保持不变;3 s~5 s内磁通量 向上减小,由楞次定律知电流方向为负且保持不变.由法拉 第电磁感应定律知感应电动势大小与磁通量变化率成正比, 故3 s~5 s内的电动势是0~1 s内电动势的1/2,应选A. 12.如图所示为“研究电磁 感应现象”实验的实物连 接图,实验表明:当穿过 闭合电路的磁通量发生变 化时,闭合电路中就会产 生感应电流.将线圈L1插 入线圈L2中,合上开关S,能使线圈L2中感应电流的磁场方向 与线圈L1中原磁场方向相同的实验操作是( ) A.插入铁芯 B.拔出线圈L1 C.使变阻器阻值R变大 D.断开开关S 【解析】选B、C、D.根据楞次定律,当原磁场减弱时线圈L2 中感应电流的磁场方向与线圈L1中原磁场方向相同,因为拔 出线圈、使变阻器阻值变大以及断开开关都能够使得原磁场 减弱,所以B、C、D选项正确. 二、计算题(本大题共4小题,共52分,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) 13.(13分)在开展研究性学习的过程中,某同学设计了一个 利用线圈测量转轮转速的装置.如图所示,在轮子的边缘贴 上小磁体,将小线圈靠近轮边放置,接上数据采集器和电脑 (即DIS实验器材).如果小线圈的面积为S,圈数为N匝,小磁 体附近的磁感应强度最大值为B,回路的总电阻为R,实验发 现,轮子转过θ角,小线圈的磁感应强度由最大值变为零. 因此,他说“只要测得此时感应电流的平均值I,就可以测 出转轮转速的大小”.请你运用所学的知识,通过计算对该 同学的结论作出评价. 【解析】该同学的结论是正确的. (2分) 设转轮的角速度、转速分别为ω和n,轮子转过θ角所需时 间为Δt,通过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ,线圈中产生 的感应电动势的平均值为E. 根据法拉第电磁感应定律有E=N =N (3分) 由闭合电路欧姆定律有I=E/R (2分) 又Δt= (2分) n= (2分) 联立以上四式得,n= (2分) 由此可见,该同学的结论是正确的. 答案:见解析 14.(10分)如图(甲)所示,一固定的矩形导体线圈水平放置,线 圈的两端接一只小灯泡,在线圈所在空间内存在着与线圈平面 垂直均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n=100匝,电阻r= 1.0 Ω,所围成矩形的面积S= 0.040 m2,小灯泡的电阻R= 9.0 Ω,磁场的磁感应强度B按如图(乙)所示的规律变化,线圈 中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e=nBmS cos t,其中 Bm为磁感应强度的最大值,T为磁场变化的周期.不计灯丝电阻 随温度的变化,求: (1)线圈中产生感应电动势的最大值. (2)小灯泡消耗的电功率. (3)在磁感应强度变化的0~ 的时间内,通过小灯泡的电 荷量. 【解题提示】本题考查交流电的几个“值” (1)电功率用有效值计算; (2)电荷量用平均值计算. 【解析】(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场 变化的周期相同,所以由图象可知,线圈中产生交变电流的 周期为T=3.14×10-2s. (1分) 所以线圈中感应电动势的最大值为 Em=2πnBmS/T=8.0 V (2分) (2)根据欧姆定律,电路中电流的最大值为 Im= =0.80 A, (1分) 通过小灯泡电流的有效值为I=Im/ = A, (1分) 小灯泡消耗的电功率为P=I2R=2.88 W (1分) 答案:(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10-3 C 15.(15分)某发电站的输出功率为104 kW,输出电压为4 kV,通 过理想变压器后向80 km远处供电.已知输电导线的电阻率为 ρ=2.4×10-8 Ω·m,导线横截面积为1.5×10-4 m2,输电线路 损失的功率为输出功率的4%.求: (1)升压变压器的输出电压. (2)输电线路上的电压损失. 答案:(1)8×104 V (2)3.2×103 V 【解析】 16.(14分)如图所示,两根与水平 面成θ=30°角的足够长光滑金 属导轨平行放置,导轨间距为L= 1 m,导轨底端接有阻值为1 Ω的 电阻R,导轨的电阻忽略不计.整个 装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面斜向上,磁 感应强度B=1 T.现有一质量为m=0.2 kg、电阻不计的金属 棒用细绳通过光滑滑轮与质量为M=0.5 kg的物体相连,细 绳与导轨平面平行.将金属棒与M由静止释放,金属棒沿导轨 运动了2 m后开始做匀速运动.运动过程中,金属棒与导轨始 终保持垂直接触.(取重力加速度g=10 m/s2)求: (1)金属棒匀速运动时的速度; (2)金属棒从释放到开始匀速运动的过程中,电阻R上产生的 焦耳热; (3)若保持某一大小的磁感应强度B1不变,取不同质量M的物 块拉动金属棒,测出金属棒相应的做匀速运动的v值,得到 实验图象如图所示,请根据图中的数据计算出此时的B1. 【解题提示】解答本题从以下几点入手: (1)金属棒匀速运动的受力分析; (2)金属棒从释放到开始匀速运动的过程中,电流不恒定,求 焦耳热用能量转化与守恒; (3)根据平衡条件写出速度与质量的函数关系. 【解析】 答案:(1)4 m/s (2)2.4 J (3)0.55 T
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