高三物理復習知識點同步測試卷25

高中同步測試卷(十三)高考水平測試卷(B)(時間：90分鐘，滿分：100分)一、單項選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分．在每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確．)1．下列各圖中，相同的條形磁鐵穿過相同的線圈時，線圈中產生的感應電動勢最大的是()2．某交流發(fā)電機給燈泡供電，產生正弦式交變電流的圖象如圖所示，下列說法中正確的是()A．交變電流的頻率為0.02HzB．交變電流的瞬時表達式為i＝5cos50πt(A)C．在t＝0.01s時，穿過交流發(fā)電機線圈的磁通量最大D．若發(fā)電機線圈電阻為0.4Ω，則其產生的熱功率為5W3．如圖甲所示，導線MN和矩形線框abcd共面且均固定．在MN中通以圖乙所示的電流(NM方向為電流正方向)，則在0～T時間內()A．線框感應電流方向始終沿abcdaB．線框感應電流方向先沿abcda后沿adcbaC．ab邊始終不受力的作用D．bc邊受安培力先向左后向右4．如圖，在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導線框；在導線框右側有一寬度為d(d＞L)的條形勻強磁場區(qū)域，磁場的邊界與導線框的一邊平行，磁場方向豎直向下．導線框以某一初速度向右運動．t＝0時導線框的右邊恰與磁場的左邊界重合，隨后導線框進入并通過磁場區(qū)域．下列v－t圖象中，可能正確描述上述過程的是()5.英國物理學家麥克斯韋認為，磁場變化時會在空間激發(fā)感生電場．如圖所示，一個半徑為r的絕緣細圓環(huán)水平放置，環(huán)內存在豎直向上的勻強磁場B，環(huán)上套一帶電荷量為＋q的小球．已知磁感應強度B隨時間均勻增加，其變化率為k，若小球在環(huán)上運動一周，則感生電場對小球的作用力所做功的大小是()A．0 B.eq\f(1,2)r2qkC．2πr2qk D．πr2qk6．某小型水電站的電能輸送示意圖如圖甲所示，發(fā)電機輸出的電壓恒定，通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電，已知輸電線的總電阻為R，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，它的副線圈兩端的交變電壓如圖乙所示，R0為負載電阻．若將變壓器視為理想變壓器，則下列說法中正確的是()A．降壓變壓器T2原線圈的輸入電壓為55VB．降壓變壓器T2的輸入功率與輸出功率之比為4∶1C．升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓D．當R0增大時，升壓變壓器T1的輸出電壓不變7．如圖所示，一個剛性的矩形銅制線圈從高處自由下落，進入一水平的勻強磁場區(qū)域，然后穿出磁場區(qū)域繼續(xù)下落，已知磁場區(qū)域的高度大于線圈的高度，則下列判斷中正確的是()A．若線圈進入磁場時是減速運動，則離開磁場時也是減速運動B．若線圈進入磁場時是減速運動，則離開磁場時是加速運動C．若線圈進入磁場時是勻速運動，則離開磁場時也是勻速運動D．若線圈進入磁場時是加速運動，則離開磁場時也是加速運動二、多項選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分．在每小題給出的四個選項中，有多個選項符合題意．)8．(2016·高考全國卷丙)如圖，M為半圓形導線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導線框，圓心為ON；兩導線框在同一豎直面(紙面)內；兩圓弧半徑相等；過直線OMON的水平面上方有一勻強磁場，磁場方向垂直于紙面．現(xiàn)使線框M、N在t＝0時從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面、且過OM和ON的軸，以相同的周期T逆時針勻速轉動，則()A．兩導線框中均會產生正弦交流電B．兩導線框中感應電流的周期都等于TC．在t＝eq\f(T,8)時，兩導線框中產生的感應電動勢相等D．兩導線框的電阻相等時，兩導線框中感應電流的有效值也相等9.如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內的水沸騰起來．若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有()A．增加線圈的匝數(shù)B．提高交流電源的頻率C．將金屬杯換為瓷杯D．取走線圈中的鐵芯10.用一根橫截面積為S、電阻率為ρ的硬質導線做成一個半徑為r的圓環(huán)，ab為圓環(huán)的一條直徑．如圖所示，在ab的左側存在一個均勻變化的勻強磁場，磁場垂直圓環(huán)所在平面，方向如圖，磁感應強度大小隨時間的變化率eq\f(ΔB,Δt)＝k(k<0)．則()A．圓環(huán)中產生逆時針方向的感應電流 B．圓環(huán)具有擴張的趨勢C．圓環(huán)中感應電流的大小為eq\f(krS,2ρ) D．圖中a、b兩點間的電勢差Uab＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)kπr2))11．在如圖所示的電路中，理想變壓器的初級線圈加穩(wěn)定的交變電壓，開關S處于斷開狀態(tài)，那么下列情況正確的是()A．當R1上滑動觸頭P上移時，燈泡L變亮B．當R1上滑動觸頭P上移時，電流表A1的讀數(shù)變大C．當R1上滑動觸頭P上移時，電壓表V的讀數(shù)變大D．當閉合開關S時，電流表A1的讀數(shù)變大，A2的讀數(shù)不變12．如圖所示，粗糙的平行金屬導軌與水平面的夾角為θ，寬為L，勻強磁場垂直于導軌平面，磁感應強度為B，導軌上、下兩邊分別連接電阻R1和R2，質量為m的導體棒始終與導軌垂直且接觸良好，不計導軌和導體棒的電阻，重力加速度為g.則導體棒ab沿著導軌下滑的過程中()A．R1和R2發(fā)熱功率之比P1∶P2＝R2∶R1B．導體棒勻速運動時的速度v＝eq\f(mgR1R2sinθ,B2L2（R1＋R2）)C．安培力對導體棒做的功等于導體棒機械能的減少量D．重力和安培力對導體棒做功之和大于導體棒動能的增量題號123456789101112答案三、計算題(本題共4小題，共42分．解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．)13．(10分)如圖所示為一理想變壓器，原線圈的輸入電壓U1＝3300V，副線圈的輸出電壓U2＝220V，繞過鐵心的單匝導線的電壓表的示數(shù)為U0＝2V，兩個相同的燈泡并聯(lián)接在副線圈上，則：(1)原、副線圈的匝數(shù)各是多少？(2)當S斷開時，A2的示數(shù)I2＝5A，那么A1的示數(shù)是多少？(3)當S閉合時，變壓器原線圈的輸入功率為多大？(導線電阻忽略不計)14．(10分)曾經流行過一種向自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機，如圖甲為其結構示意圖．圖中N、S是一對固定的磁極，abcd為固定在轉軸上的矩形線框，轉軸過bc的中點，與ab邊平行，它的一端有一半徑r0＝1.0cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣相接觸，如圖乙所示．當車輪轉動時，因摩擦而帶動小輪轉動，從而使線圈在磁極間轉動．設線框由N＝800匝線圈組成，每匝線圈的面積S0＝20cm2，磁極間的磁場可視為勻強磁場，磁感應強度B＝0.010T，自行車車輪的半徑R1＝35cm，小齒輪的半徑R2＝4.0cm，大齒輪的半徑R3＝10.0cm(如圖乙)．現(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速運動，問大齒輪的角速度為多大才能使發(fā)電機輸出電壓的有效值U＝3.2V？(假定摩擦小輪與自行車之間無相對滑動)15.(10分)如圖甲，MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成θ＝30°角固定，M、P之間接電阻箱R，導軌所在空間存在勻強磁場，磁場方向垂直于軌道平面向上，磁感應強度為B＝0.5T．質量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上，其接入電路的電阻值為r.現(xiàn)從靜止釋放桿ab，測得最大速度為vm.改變電阻箱的阻值R，得到vm與R的關系如圖乙所示．已知軌距為L＝2m，重力加速度g取10m/s2，軌道足夠長且電阻不計．(1)當R＝0時，求桿ab勻速下滑過程中產生感生電動勢E的大小及桿中的電流方向；(2)求金屬桿的質量m和阻值r；(3)當R＝4Ω時，求回路瞬時電功率每增加1W的過程中合外力對桿做的功W.16．(12分)如圖所示，足夠長的粗糙絕緣斜面與水平面成θ＝37°放置，在斜面上虛線aa′和bb′與斜面底邊平行，在aa′b′b圍成的區(qū)域有垂直斜面向上的有界勻強磁場，磁感應強度為B＝1T；現(xiàn)有一質量為m＝10g，總電阻為R＝1Ω，邊長d＝0.1m的正方形金屬線圈MNQP，讓PQ邊與斜面底邊平行，從斜面上端靜止釋放，線圈剛好勻速穿過磁場．已知線圈與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5，(取g＝10m/s2；sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)求：(1)線圈進入磁場區(qū)域時，受到安培力的大??；(2)線圈釋放時，PQ邊到bb′的距離；(3)整個線圈穿過磁場的過程中，線圈上產生的焦耳熱．參考答案與解析1．[導學號26020193]【解析】選D.感應電動勢的大小為E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔBS,Δt)，A、B兩種情況磁通量變化相同，C最小，D最大，磁鐵穿過線圈所用的時間A、C、D相同且小于B所用的時間，所以D選項正確．2．[導學號26020194]【解析】選D.由圖象可知，交流電的周期為20×10－3s，所以交流電的頻率為f＝eq\f(1,T)＝50Hz，所以A錯誤；根據(jù)圖象可得，交變電流的瞬時表達式為i＝Acosωt＝5cos100πt(A)，所以B錯誤；在t＝0.01s時，感應電流最大，所以此時穿過交流發(fā)電機線圈的磁通量的變化率最大，穿過交流發(fā)電機線圈的磁通量最小，所以C錯誤；交流電的有效值為I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(5,\r(2))A，所以發(fā)電機的發(fā)熱功率為P＝I2r＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,\r(2))))eq\s\up12(2)×0.4W＝5W，所以D正確．3．[導學號26020195]【解析】選A.由題意可知，NM方向為電流正方向，根據(jù)右手螺旋定則可知，在0到eq\f(T,2)時間內，穿過線框abcd磁場方向垂直紙面向里，大小在減小，則線框產生的感應電流方向，由楞次定律可得，感應電流方向為順時針，即為abcda；在eq\f(T,2)到T時間內，穿過線框abcd磁場方向垂直紙面向外，大小在增大，則線框產生的感應電流方向，由楞次定律可得，感應電流方向仍為順時針，即為abcda，故A正確，B錯誤；當NM電流大小變化時，周圍產生磁場，導致線框中產生感應電流，從而使線框ab邊受到安培力作用，故C錯誤；當通以正向電流時，線框bc邊受到向右的安培力；當通以反向電流時，線框bc邊受到向左的安培力，故D錯誤．故選A.4．[導學號26020196]【解析】選D.由于導線框閉合，導線框以某一初速度向右運動，其右側邊開始進入磁場時，切割磁感線產生感應電動勢和感應電流，右側邊受到安培力作用，做減速運動；導線框完全進入磁場中時，導線框中磁通量不變，不產生感應電流，導線框不受安培力作用，做勻速運動；導線框右側邊開始出磁場時，左側邊切割磁感線產生感應電動勢和感應電流，左側邊受到安培力作用，導線框做減速運動；導線框進、出磁場區(qū)域時，受到的安培力不斷減小，導線框的加速度不斷減小，所以可能正確描述導線框運動過程的速度圖象是D.5．[導學號26020197]【解析】選D.變化的磁場產生電場，電場對運動的帶電粒子做功．均勻變化的磁場產生恒定的電場，電動勢E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·S＝kπr2，電場力做功W＝qE＝πr2qk，故選項D正確．6．[導學號26020198]【解析】選D.由圖象得到，降壓變壓器副線圈兩端交變電壓u＝220eq\r(2)sin100πtV；有效值為220V，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，故降壓變壓器T2原線圈的輸入電壓為：4×220V＝880V，故A錯誤；降壓變壓器為理想變壓器，故輸入功率與輸出功率之比為1∶1，故B錯誤；由于輸電線電阻有電壓降，故升壓變壓器T1的輸出電壓大于降壓變壓器T2的輸入電壓，故C錯誤；當R0增大時，由于升壓變壓器T1的輸入電壓不變，則輸出電壓也不變，故D正確；故選D.7．[導學號26020199]【解析】選A.如果線圈進入磁場時是減速運動，說明整個進入過程線圈受到的安培力大于重力，即B2L2v0/R>mg；線圈進入磁場后，線圈只受到重力，繼續(xù)加速，到離開磁場時，線圈的速度v1>v0，即B2L2v1/R>mg，線圈仍然做減速運動，所以A選項正確、B選項錯誤；如果進入時是勻速運動，則有B2L2v0/R＝mg，當線圈完全進入磁場后，線圈只受到重力，線圈加速運動，到離開磁場時的速度v1>v0，線圈將做減速運動，所以C選項錯誤；如果線圈進入磁場時是加速運動，說明B2L2v0/R<mg，進入磁場后只受到重力作用，線圈繼續(xù)加速，當線圈離開磁場時，可能B2L2v1/R>mg，則減速運動，也可能B2L2v1/R＝mg，則線圈勻速下落，還可能B2L2v1/R<mg，則線圈將繼續(xù)加速下落，所以D選項錯誤．8．[導學號26020200]【解析】選BC.當導線框N完全進入磁場后，通過線框的磁通量將不變，故無感應電流產生，因此它不會產生正弦交流電，A項錯誤；導線框每轉動一圈，產生的感應電流的變化為一個周期，B項正確；在t＝eq\f(T,8)時，導線框轉過角度為45°，切割磁感線的有效長度相同，均為繞圓心的轉動切割形式，設圓弧半徑為R，則感應電動勢均為E＝eq\f(1,2)BR2ω，C項正確；導線框N轉動的一個周期內，有半個周期無感應電流產生，所以兩導線框的感應電動勢的有效值并不相同，由閉合電路歐姆定律可知，兩導線框的電阻相等時，感應電流的有效值一定不相同，D項錯誤．9．[導學號26020201]【解析】選AB.當電磁鐵接通交流電源時，金屬杯處在變化的磁場中產生渦電流發(fā)熱，使水溫升高．要縮短加熱時間，需增大渦電流，即增大感應電動勢或減小電阻．增加線圈匝數(shù)、提高交變電流的頻率都是為了增大感應電動勢．瓷杯不能產生渦電流，取走鐵芯會導致磁場減弱．所以選項A、B正確，選項C、D錯誤．10．[導學號26020202]【解析】選BD.磁場方向垂直紙面向里，磁感應強度大小隨時間的變化率eq\f(ΔB,Δt)＝k(k<0)，說明B減小，穿過圓環(huán)的磁通量減少，由楞次定律判斷可知：圓環(huán)中產生的感應電流方向沿順時針方向，故A錯誤；穿過圓環(huán)的磁通量減少，由楞次定律可知，圓環(huán)為了阻礙磁通量的減少，圓環(huán)應有擴張的趨勢，故B正確；由法拉第電磁感應定律得E＝eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(1,2)πr2＝eq\f(1,2)kπr2，圓環(huán)的電阻R＝ρeq\f(2πr,S)，則感應電流大小為I＝eq\f(E,R)＝eq\f(krS,4ρ)，故C錯誤；圖中a、b兩點間的電壓U＝I·eq\f(R,2)＝eq\f(E,2)＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)kπr2))，故D正確．11．[導學號26020203]【解析】選CD.當滑動觸頭P上移時，接入電路的電阻變大，因負載電壓不變，故流過副線圈的電流I2減小，燈泡變暗，同時I1將隨著I2的減小而減小，即電流表A1的讀數(shù)變小，所以A、B均錯；電壓表V的讀數(shù)等于U2－I2RL變大，C正確；當閉合S時，負載增大，消耗的電功率增大，P＝U1I1，所以電流表A1的讀數(shù)應變大，但副線圈兩端電壓仍不變，電流表A2的讀數(shù)應不變，D正確．12．[導學號26020204]【解析】選AD.由于導體棒的電阻不計，兩電阻的電壓相等，由公式P＝eq\f(U2,R)得：P1∶P2＝R2∶R1，故A正確；導體棒勻速運動時所受的安培力大小為FA＝eq\f(B2L2v,\f(R1R2,R1＋R2))，摩擦力大小為Ff，由平衡條件得：Ff＋FA＝mgsinθ，則知FA<mgsinθ，解得v<eq\f(mgR1R2sinθ,B2L2（R1＋R2）)，故B錯誤；根據(jù)功能關系可知，導體棒克服安培力做功和摩擦力做功之和等于導體棒機械能的減少量，故C錯誤；導體棒受到重力、導軌的支持力和滑動摩擦力、安培力四個力作用，支持力不做功，根據(jù)動能定理得知：重力、安培力和摩擦力對導體棒做功之和等于導體棒動能的增量，而摩擦力做負功，故重力和安培力對導體棒做功之和大于導體棒動能的增量，故D正確．13．[導學號26020205]【解析】(1)線圈匝數(shù)之比等于電壓之比，單匝圈數(shù)為1，則有：n1∶n2＝3300∶220＝15∶1 (1分)n1∶1＝U1∶U0＝3300∶2＝1650∶1 (1分)聯(lián)立可得n1＝1650匝；n2＝110匝． (1分)(2)電流之比等于匝數(shù)反比I1∶I2＝n2∶n1代入數(shù)據(jù)得I1＝eq\f(1,3)A． (3分)(3)由(2)知燈泡的電阻為R＝eq\f(U2,I2)＝eq\f(220,5)Ω＝44Ω (1分)當S閉合時兩燈并聯(lián)總電阻為eq\f(R,2)＝22Ω (1分)消耗的總功率P＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),\f(R,2))＝eq\f(2202,22)W＝2200W． (2分)【答案】(1)1650匝110匝(2)eq\f(1,3)A(3)2200W14．[導學號26020206]【解析】當自行車車輪轉動時，通過摩擦小輪使發(fā)電機的線框在勻強磁場內轉動，線框中產生一正弦交流電動勢，其最大值Em＝NBS0ω0 (2分)式中ω0為線框轉動的角速度，即摩擦小輪轉動的角速度．發(fā)電機兩端電壓的有效值U＝eq\f(\r(2),2)Em (1分)設自行車車輪的角速度為ω1，由于自行車車輪與摩擦小輪之間無相對滑動，有R1ω1＝r0ω0 (2分)小齒輪轉動的角速度與自行車轉動的角速度相同，也為ω1.設大齒輪的角速度為ω，有R3ω＝R2ω1 (2分)由以上各式得ω＝eq\f(\r(2)UR2r0,NBS0R3R1) (2分)代入數(shù)據(jù)得ω＝3.2rad/s. (1分)【答案】3.2rad/s15．[導學號26020207]【解析】(1)由題圖可知，當R＝0時，桿最終以v＝2m/s的速度勻速運動，產生電動勢E＝BLv＝0.5×2×2V＝2V (1分)由右手定則判斷可知桿中電流方向從b→a. (1分)(2)設桿運動的最大速度為v，桿切割磁感線產生的感應電動勢E＝BLv由閉合電路的歐姆定律得：I＝eq\f(E,R＋r)，桿達到最大速度時滿足mgsinθ－BIL＝0聯(lián)立解得：v＝eq\f(mgsinθ,B2L2)R＋eq\f(mgsinθ,B2L2)r (2分)由圖象可知：斜率為k＝eq\f(4－2,2)m/(s·Ω)＝1m/(s·Ω)，縱截距為v0＝2m/s，得到：eq\f(mgsinθ,B2L2)r＝v0，eq\f(mgsinθ,B2L2)＝k解得：m＝0.2kg，r＝2Ω. (2分)(3)由題意：E＝BLv，P＝eq\f(E2,R＋r)得P＝eq\f(B2L2v2,R＋r) (1分)瞬時電功率增大量ΔP＝eq\f(B2L2veq\o\al(2,2),R