2024-2025學(xué)年高中物理重難強化訓(xùn)練三含解析粵教版選修3-2

PAGE8-重難強化訓(xùn)練(三)(時間：40分鐘分值：100分)[基礎(chǔ)達標練]一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．處在勻強磁場中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向平行于紙面，并與ab邊垂直．在t＝0時刻，線圈平面與紙面重合(如圖所示)，線圈的cd邊離開紙面對外運動．若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流i隨時間t變更的圖線是()ABCDC[由線圈從垂直于中性面起先轉(zhuǎn)動知是余弦式，故A、B錯誤．cd邊離開紙面對外運動，由右手定則知感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→a取正值，C正確，D錯誤．]2．矩形線圈的匝數(shù)為50，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量隨時間的變更規(guī)律如圖所示．下列結(jié)論正確的是()A．在t＝0.1s和t＝0.3s時，電動勢最大B．在t＝0.2s和t＝0.4s時，電流變更方向C．電動勢的最大值是314VD．在t＝0.4s時，磁通量變更率最大，其值為3.14Wb/sD[在t＝0.1s和t＝0.3s時，磁通量最大，線圈位于中性面位置，感應(yīng)電動勢為零，故A錯誤；在t＝0.2s和t＝0.4s時，磁通量為零，線圈垂直于中性面，感應(yīng)電動勢最大，此時電動勢方向不會變更，故電流方向不變，故B錯誤；依據(jù)Φ-t圖象，BS＝0.2Wb，T＝0.4s，故電動勢的最大值Em＝NBSω＝NBS·eq\f(2π,T)＝50×0.2×eq\f(2π,0.4)V＝50πV＝157V；故C錯誤；在t＝0.4s時，磁通量為零，線圈垂直于中性面，感應(yīng)電動勢最大，故磁通量變更率最大，依據(jù)Em＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(157,50)Wb/s＝3.14Wb/s，故D正確．]3.一電阻接到方波溝通電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方；若該電阻接到正弦溝通電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正．該電阻上電壓的峰值均為u0，周期均為T，如圖所示．則Q方∶Q正等于()A．1∶eq\r(2)B.eq\r(2)∶1C．1∶2D．2∶1D[依據(jù)焦耳定律知熱量與方波中的電流方向的變更無關(guān)，故Q方＝eq\f(u\o\al(2,0),R)T；而正弦溝通電電壓的有效值等于峰值的eq\f(1,\r(2))，故Q正＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(u0,\r(2))))2,R)T＝eq\f(1,2)·eq\f(u\o\al(2,0),R)T，所以eq\f(Q方,Q正)＝eq\f(2,1)，D正確．]4.如圖所示電路，電阻R1與電阻R2值相同，都為R，和R1并聯(lián)的D為志向二極管(正向電阻可看作零，反向電阻可看作無窮大)，在A、B間加一正弦溝通電u＝20eq\r(2)sin(100πt)V，則加在R2上的電壓有效值為()A．10V B．20VC．15V D．5eq\r(10)VD[由二極管的單向?qū)щ娦钥芍?，若二極管導(dǎo)通，加在R2上的電壓波形為半個周期，最大值為20eq\r(2)V，若二極管截止，R1、R2串聯(lián)，則R2上的電壓半個周期最大值為10eq\r(2)V，由有效值的定義可得加在R2上的電壓有效值為5eq\r(10)V，選項D正確．]5．(多選)將電阻R、志向電壓表V、開關(guān)S和溝通電源依據(jù)甲所示方式連接，其中R＝30Ω，合上開關(guān)S后，溝通電源輸出的正弦交變電壓u隨時間t變更的關(guān)系如圖乙所示．則()甲乙A．電壓表V的示數(shù)是36VB．R消耗的電功率是21.6WC．通過R的電流瞬時值表達式為i＝1.2sin100πt(A)D．通過R的電流最大值為1.2eq\r(2)ABC[從圖乙可以看出，R兩端電壓的最大值為36V，所以電壓表的示數(shù)為U＝eq\f(36,\r(2))V＝18eq\r(2)V，故A錯誤；依據(jù)P＝eq\f(U2,R)得：消耗的電功率P＝eq\f(18\r(2)2,30)W＝21.6W，故B正確；依據(jù)乙圖可知，溝通電的周期為0.02s，則ω＝eq\f(2π,T)，電流的最大值Im＝eq\f(E,R)＝eq\f(36,30)A＝1.2A，所以通過R的電流瞬時值表達式為i＝1.2sin100πt(A)，故C正確，D錯誤．]6．線圈ABCD的面積是0.03m2，共100匝，線圈電阻為2Ω，外接純電阻R為8Ω，線圈處于如圖所示勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為eq\f(5,π)T.自t＝0時刻起，線圈由中性面起先繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動，角速度為eq\f(10π,3)rad/s.下列說法正確的是()A．t＝0.05s時，線圈中的電流方向為ABCDAB．t＝0.05s時，電流表的示數(shù)為2.5AC．t＝0.05s時，線圈中的電流大小為2.5AD．t＝0.05s時，穿過線圈的磁通量為eq\f(3,40π)WbC[線圈轉(zhuǎn)動的周期T＝eq\f(2π,ω)＝0.6s，當t＝0.05s時，線圈位于前半個周期內(nèi)，依據(jù)楞次定律可知電流的方向為ADCBA，故A錯誤；線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝NBSω＝50V，感應(yīng)電動勢的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝25eq\r(2)V，電流表測量的為有效值，依據(jù)閉合電路的歐姆定律可知I＝eq\f(E,R＋r)＝2.5eq\r(2)A，故B錯誤；產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值e＝50sineq\f(10π,3)tV，當t＝0.05s時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值為e＝50sineq\f(10π,3)×0.05V＝25V，線圈中的電流I＝eq\f(e,R＋r)＝2.5A，故C正確；穿過線圈的磁通量的最大值Φ＝BS＝eq\f(3,20π)，磁通量隨時間的變更關(guān)系Φ＝eq\f(3,20π)coseq\f(10π,3)t，當t＝0.05s時，穿過線圈的磁通量為Φ＝eq\f(3\r(3),40π)Wb，故D錯誤．]二、非選擇題(14分)7．如圖甲所示，矩形線圈匝數(shù)N＝100匝，ab＝30cm，ad＝20cm，勻強磁場磁感應(yīng)強度B＝0.8T，繞軸OO′從圖示位置起先勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω＝100πrad/s，試求：甲乙(1)穿過線圈的磁通量最大值Φm為多大？線圈轉(zhuǎn)到什么位置時取得此值？(2)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值Em為多大？線圈轉(zhuǎn)到什么位置時取得此值？(3)寫出感應(yīng)電動勢e隨時間變更的表達式，并在圖乙中作出圖象．[解析](1)當線圈轉(zhuǎn)至與磁感線垂直時，磁通量有最大值．Φm＝BS＝0.8×0.3×0.2Wb＝0.048Wb.(2)線圈與磁感線平行時，感應(yīng)電動勢有最大值．Em＝NBSω＝480πV.(3)表達式e＝Emcosωt＝480πcos(100πt)V圖象如圖所示．[答案](1)0.048Wb與磁感線方向垂直時(2)480πV與磁感線方向平行時(3)見解析[實力提升練]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分)1．如圖甲所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖乙中曲線a，b所示，則()甲乙A．兩次t＝0時刻線圈平面均與磁場方向平行B．曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3∶2C．曲線a表示的交變電動勢頻率為50HzD．曲線b表示的交變電動勢有效值為10VB[在t＝0時刻瞬時電動勢為零，則磁通量最大線圈平面均與磁場方向垂直，線圈肯定處在中性面上，故A錯誤．由圖可知，a的周期為4×10－2s；b的周期為6×10－2s，則由轉(zhuǎn)速n＝eq\f(1,T)可知，轉(zhuǎn)速與周期成反比，故轉(zhuǎn)速之比為3∶2，故B正確．曲線a的交變電流的頻率fa＝eq\f(1,Ta)＝25Hz，故C錯誤．曲線a和b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3∶2，曲線a表示的交變電動勢最大值是15V，依據(jù)Em＝NBSω＝NBS·2πn得曲線b表示的交變電動勢最大值是10V，而Eb＝eq\f(Em,\r(2))＝5eq\r(2)V，故D錯誤．]2.正弦交變電源的電壓是220V，它跟電阻R1＝1210Ω和R2＝484Ω、電容器、電壓表一起組成的電路如圖所示，圖中電壓表讀數(shù)為U1，電容器的耐壓值為U2，保險絲D的熔斷電流是I，則()A．U1＝220eq\r(2)V B．U2≤220VC．U1＝220V D．I≥eq\f(7,11)eq\r(2)AC[電壓表讀數(shù)為電壓有效值，即U1＝220V，C對，A錯；而用電器的耐壓值必需不小于溝通電的最大值，故U2≥220eq\r(2)V，B錯；保險絲的熔斷電流為有效值I≥eq\f(220,1210)A＋eq\f(220,484)A＝eq\f(7,11)A，D錯．]3.(多選)如圖所示，單匝矩形線圈放置在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，以恒定的角速度ω繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向垂直于紙面對里，線圈所圍面積為S，線圈導(dǎo)線的總電阻為R，t＝0時刻線圈平面與紙面重合，則()A．t時刻線圈中電流的瞬時值表達式為i＝eq\f(BSω,R)cosωtB．線圈中電流的有效值為I＝eq\f(BSω,R)C．線圈中電流的有效值為I＝eq\f(\r(2)BSω,2R)D．線圈消耗的電功率為P＝eq\f(B2S2ω2,2R)CD[回路中感應(yīng)電動勢的最大值Em＝BSω，電流的最大值Im＝eq\f(Em,R)＝eq\f(BSω,R)，t＝0時刻線圈位于中性面，故電流的瞬時值表達式i＝eq\f(BSω,R)sinωt；線圈中電流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(\r(2)BSω,2R)，P＝I2R＝eq\f(B2S2ω2,2R)，故A、B錯誤，C、D正確．]4．如圖所示，線框匝數(shù)為N，面積為S，以角速度ω繞垂直磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動．線框的電阻、電感均不計，外電路接有電阻R、志向電流表A和二極管D.二極管D具有單向?qū)щ娦裕凑螂娮铻榱?，反向電阻無窮大．下列說法正確的是()A．圖示位置電流最大B．R兩端電壓的有效值U＝eq\f(ω,\r(2))NBSC．溝通電流表的示數(shù)I＝eq\f(ω,2R)NBSD．一個周期內(nèi)通過R的電荷量q＝eq\f(2BS,R)C[圖示位置，線圈位于中性面位置，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值為零，故回路中電流為零，最小，故A錯誤；矩形閉合導(dǎo)線框在磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的溝通電的電壓最大值為：Em＝NBSω二極管具有單向?qū)щ娦?，一個周期中只有一半時間電路中有電流，依據(jù)電流的熱效應(yīng)得：eq\f(\f(Em,\r(2))2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)T解得：U＝eq\f(NBSω,2)，I＝eq\f(U,R)＝eq\f(NBSω,2R)，電流表的示數(shù)為有效值，所以電流表的示數(shù)為eq\f(NBSω,2R)，故B錯誤，C正確；一個周期中只有一半時間電路中有電流，由eq\x\to(E)＝eq\f(NΔΦ,Δt)，I＝eq\f(\x\to(E),R)，q＝It，得到的電荷量為：q＝2eq\f(NBS,R)，故D錯誤．]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(13分)如圖所示，間距為L的光滑平行金屬導(dǎo)軌，水平地放置在豎直方向的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，一端接阻值為R的電阻．一個電阻是R0、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒放置在導(dǎo)軌上，在外力F作用下從t＝0時刻起先運動，其速度隨時間的變更規(guī)律為v＝vmaxsinωt.不計導(dǎo)軌電阻，求：(1)從t＝0到t＝eq\f(2π,ω)時間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量；(2)從t＝0到t＝eq\f(π,2ω)時間內(nèi)外力F所做的功．[解析](1)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e＝BLv＝BLvmaxsinωt是正弦式交變電流，其有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(BLvmax,\r(2))，在Δt＝eq\f(2π,ω)＝T的時間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝I2RT＝(eq\f(E,R＋R0))2R·eq\f(2π,ω)＝eq\f(πRB2L2v\o\al(2,max),ωR＋R02).(2)從t＝0到t＝eq\f(π,2ω)的時間是eq\f(1,4)周期，在這段時間內(nèi)對導(dǎo)體棒運用能量守恒定律得W外＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,max)＋Q′，Q′是這段時間內(nèi)電阻R和R0產(chǎn)生的熱量，則Q′＝eq\f(E2,R＋R0)·eq\f(π,2ω)＝eq\f(πB2L2v\o\al(2,max),4ωR＋R0)故這段時間內(nèi)外力F所做的功為W外＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,max)＋eq\f(πB2L2v\o\al(2,max),4ωR＋R0).[答案](1)eq\f(πRB2L2v\o\al(2,max),ωR＋R02)(2)eq\f(1,2)mveq\o\al(2,max)＋eq\f(πB2L2v\o\al(2,max),4ωR＋R0)6．(13分)如圖所示，一小型發(fā)電機內(nèi)有N＝100匝的矩形線圈，線圈面積S＝0.10m2，線