成才之路人教版物理选修32第四章综合能力测试DOC来源学优高考网534016.docx

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第四章综合能力测试

本卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。

满分100分，时间90分钟

第Ⅰ卷（选择题　共40分）

一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）

1．法拉第通过精心设计的一系列实验，发现了电磁感应定律，将历史上认为各自独立的学科“电学”与“磁学”联系起来。

在下面几个典型的实验设计思想中，所作的推论后来被实验否定的是（　　）

A．既然磁铁可使近旁的铁块带磁，静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷，那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流

B．既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流

C．既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势

D．既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势，那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流

答案：

A

解析：

静止的线圈放于通有稳恒电流的静止导线附近，线圈中的磁通量不变，故不会感应出电流，故A不正确；通有恒定电流的导线只要与闭合线圈有相对运动，线圈中就会感应出电流，B、D正确；运动的导体在磁铁附近做切割磁感线运动时，会产生感应电动势，C正确。

故选A。

2.

在匀强磁场中，a、b是两条平行金属导轨，而c、d为串有电流表、电压表的两金属棒，如图所示，两棒以相同的速度向右匀速运动，则以下结论正确的是（　　）

A．电压表有读数，电流表没有读数

B．电压表有读数，电流表也有读数

C．电压表无读数，电流表有读数

D．电压表无读数，电流表也无读数

答案：

D

解析：

以a、b、c、d四根导线围成的回路为研究对象，在两棒匀速运动时，回路没有磁通量变化，故

、

中没有电流产生，均无读数。

3．如图所示，A、B都是很轻的铝环，分别吊在绝缘细杆的两端，杆可绕竖直轴在水平面内转动，环A是闭合的，环B是断开的。

若用磁铁分别靠近这两个圆环，则下面说法正确的是（　　）

A．图中磁铁N极接近A环时，A环被吸引，而后被推开

B．图中磁铁N极远离A环时，A环被排斥，而后随磁铁运动

C．用磁铁N极接近B环时，B环被推斥，远离磁铁运动

D．用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥

答案：

D

解析：

接近A环，A环会后退；从A环移开，A环会前进。

移近或远离B环则无任何现象，因为在磁铁靠近或远离A环时，由于A环闭合，环中产生了感应电流，阻碍磁铁和A环间的相对运动；而B环不闭合，无感应电流产生。

4．如图所示，A、B、C是相同的白炽灯，L是自感系数很大，电阻很小的自感线圈，今将K闭合，下面说法正确的是（　　）

A．B、C灯同时亮，A灯后亮

B．A、B、C灯同时亮，然后A灯逐渐变暗，最后熄灭

C．A灯一直不亮，只有B和C灯亮

D．以上说法都不对

答案：

B

解析：

K闭时，A、B、C三灯都通电，三灯同时亮，且由于自感线圈的自感作用，L中瞬间无电流，A中电流为B、C灯中的两倍，A灯最亮。

电流稳定后，自感现象消失，A灯被线圈短路，逐渐熄灭，B选项对。

5．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。

则下列说法中正确的是（　　）

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

答案：

ABC

解析：

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。

6．（2013·潍坊六县市区高二联考）如图所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈，线圈等距离排列，且与传送带以相同的速度匀速运动。

为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带，根据穿过磁场后线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈，通过观察图形，判断下列说法正确的是（　　）

A．若线圈闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动

B．若线圈不闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动

C．从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈

D．从图中可以看出，第4个线圈是不合格线圈

答案：

AC

解析：

若线圈闭合进入磁场时，由于产生电磁感应现象，根据楞次定律可判断线圈相对传送带向后滑动，故A正确；若线圈不闭合，进入磁场时，不会产生感应电流，故线圈相对传送带不发生滑动，故B错误。

从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈，C正确。

7．（2013·福建师大附中高二检测）如图甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直。

规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示。

若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列各图中正确的是（　　）

答案：

D

解析：

由B－t图象，0～1s内通过线框的磁通量向里且增大，由楞次定律知在线框中产生逆时针（即负方向）的恒定电流，1s～2s通过线框的磁通量向里减小，2s～3s通过线框的磁通量向外增大，由楞次定律1s～3s产生相同的感应电流，顺时针（正方向）大小恒定，同理3s～4s的感应电流为负方向恒定，故D对。

8．（2013·北京西城区高二期末）如图所示，一闭合直角三角形线框以速度v匀速穿过匀强磁场区域。

从BC边进入磁场区，到A点离开磁场区的过程中，线框内感应电流的情况（以逆时针方向为电流的正方向）是下图中的（　　）

答案：

A

9.

（2013·济南一中高二期末）如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。

虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面。

回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。

从D点达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是（　　）

A．感应电流方向不变

B．CD段直导线始终不受安培力

C．感应电动势最大值E＝Bav

D．感应电动势平均值

＝

πBav

答案：

ACD

解析：

在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，选项A正确。

根据左手定则可以判断，CD段直导线受安培力向下，选项B不正确。

当半圆闭合回路进入磁场一半时，这时等效长度最大为a，这时感应电动势最大Emax＝Bav，选项C正确。

感应电动势平均值

＝

＝

＝

πBav，D正确。

10．等离子气流由左方连续以速度v0射入P1和P2两板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2相连接，线圈A与直导线cd连接。

线圈A内有随图乙所示变化的磁场，且磁场B的正方向规定为向左，如图甲所示，则下列叙述正确的是（　　）

A．0～1s内ab、cd导线互相排斥

B．1～2s内ab、cd导线互相吸引

C．2～3s内ab、cd导线互相吸引

D．3～4s内ab、cd导线互相排斥

答案：

BD

解析：

由左手定则，可判定等离子气流中的正离子向上极板偏转，负离子向下极板偏转，所以ab中电流方向是由a向b的。

在第1s内，线圈A内磁场方向向右，磁感应强度减小，由楞次定律可知感应电流的方向是由c向d的，由同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，可知两导线相互吸引，A错；在第2s内，线圈A内磁场方向向左，磁感应强度增加，由楞次定律可知感应电流的方向是由c向d的，由同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，可知两导线相互吸引，B正确；同理可以判断其他选项，故正确选项为B、D。

第Ⅱ卷（非选择题　共60分）

二、填空题（共3小题，每小题6分，共18分。

把答案直接填在横线上）

11．某班同学在探究感应电流产生的条件时，做了如下实验：

探究Ⅰ：

如图甲所示，先将水平导轨、导体棒ab放置在磁场中，并与电流表组成一闭合回路。

然后进行如下操作：

①ab与磁场保持相对静止；②让导轨与ab一起平行于磁感线运动；③让ab做切割磁感线运动。

探究Ⅱ：

如图乙所示，将螺线管与电流表组成闭合回路。

然后进行如下操作：

①把条形磁铁放在螺线管内不动；②把条形磁铁插入螺线管过程中；③把条形磁铁拔出螺线管过程中。

探究Ⅲ：

如图丙所示，螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成一个回路；A放在螺线管B内，B与电流表组成一个闭合回路。

然后进行如下操作：

①闭合和断开开关瞬间；②闭合开关，A中电流稳定后；③闭合开关，A中电流稳定后，再改变滑动变阻器的阻值。

可以观察到：

（请在

（1）

（2）（3）中填写探究中的序号）

（1）在探究Ⅰ中，________闭合回路会产生感应电流；

（2）在探究Ⅱ中，________闭合回路会产生感应电流；

（3）在探究Ⅲ中，________闭合回路会产生感应电流；

（4）从以上探究中可以得到的结论是：

当闭合回路中________时，闭合回路中就会产生感应电流。

答案：

（1）③　

（2）②③　（3）①③　（4）磁通量变化

12.

有一个称为“千人震”的趣味物理小实验，实验器材是一节电动势为1.5V的新干电池、几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位做这个实验的同学手拉手连成一串，另一位同学用导线将电池、镇流器、开关与首、尾两位同学两个空着的手相连，如图所示，在电路通或断时就会使连成一串的同学有触电感觉，该实验的原理是_________________________________________________________；

人有触电感觉时电路是接通还是断开的瞬间？

_____________，

因为_________________________________________________。

答案：

镇流器的自感现象　断开瞬间　只有在电路断开时才能产生很高的自感电动势，使人产生触电的感觉

解析：

镇流器就是一个自感系数较大的自感线圈，当通过线圈的电流变化时，线圈中会产生自感现象。

当电路接通时，由于自感作用，线圈中电流逐渐增大，此时，产生的自感电动势并不很大，但当电路断开时，线圈中电流突然减小，线圈中产生很大的自感电动势，使人产生触电的感觉。

13．（2013·昌乐二中高二质检）

如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中。

两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电量为＋q的小球。

K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数。

则线圈中的磁场B的变化情况是________（填“正在增强”或“正在减弱”）；磁通量的变化率

＝________。

答案：

正在增强；

解析：

由题意知两板间电场方向应竖直向上，由楞次定律可判磁场正在增强，由mg＝

q和U＝n

得

＝

。

三、论述·计算题（共4小题，42分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

14．（9分）如图甲所示，n＝15匝的圆形线圈M，其电阻为1Ω，它的两端点a、b与阻值为2Ω的定值电阻R相连，穿过线圈的磁通量的变化规律如图乙所示。

（1）判断a、b两点的电势高低。

（2）求a、b两点的电势差。

答案：

（1）a点电势比b点高　

（2）2V

解析：

（1）由Φ－t图象知，穿过M的磁通量均匀增加，根据楞次定律可知a点电势比b点高，

（2）由法拉第电磁感应定律知

E＝n

＝15×0.2V＝3V。

由闭合电路欧姆定律知：

I＝

＝

A＝1A

Uab＝IR＝1×2V＝2V。

15．（10分）如图所示，矩形线圈在0.01s内由原始位置Ⅰ转落至位置Ⅱ。

已知ad＝5×10－2m，ab＝20×10－2m，匀强磁场的磁感应强度B＝2T，R1＝R3＝1Ω，R2＝R4＝3Ω。

求：

（1）平均感应电动势；

（2）转落时，通过各电阻的平均电流。

（线圈的电阻忽略不计）

答案：

（1）1V　

（2）0.25A

解析：

线圈由位置Ⅰ转落至位置Ⅱ的过程中，穿过线圈的磁通量Φ发生变化，即产生感应电动势，视这一线圈为一等效电源，线圈内部为内电路，线圈外部为外电路，然后根据闭合电路欧姆定律求解。

（1）设线圈在位置Ⅰ时，穿过它的磁通量为Φ1，线圈在位置Ⅱ时，穿过它的磁通量为Φ2，有

Φ1＝BSsin30°＝1×10－2Wb，Φ2＝2×10－2Wb，

所以ΔΦ＝Φ2－Φ1＝1×10－2Wb

根据电磁感应定律可得E＝

＝

V＝1V

（2）将具有感应电动势的线圈等效为电源，其外电路的总电阻

R＝

＝

Ω＝2Ω。

根据闭合电路欧姆定律得总电流

I＝

＝

A＝0.5A。

通过各电阻的电流I′＝0.25A。

16．（11分）（2013·江山高二检测）如图所示，半径为a的圆环电阻不计，放置在垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中，环内有一导体棒，电阻为r，可以绕环匀速转动．将电阻R，开关S连接在环上和棒的O端，将电容器极板水平放置，两极板间距为d，并联在电阻R和开关S两端，如图所示。

（1）开关S断开，极板间有一带正电q、质量为m的粒子恰好静止，试判断OM的转动方向和角速度的大小。

（2）当S闭合时，该带电粒子以

g的加速度向下运动，则R是r的几倍？

答案：

（1）OM应绕O点逆时针转动　

（2）3

解析：

（1）由于粒子带正电，故电容器上极板为负极，根据右手定则，OM应绕O点逆时针方向转动。

粒子受力平衡，则：

mg＝q

E＝

Ba2ω

当S断开时，U＝E，

解得：

ω＝

。

（2）当S闭合时，根据牛顿第二定律：

mg－q

＝m·

g

U′＝

·R

解得：

＝3。

17．（12分）（2013·杭州二中高二期末）如图1所示，两根足够长的平行金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角为α，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m。

导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度大小为B。

金属导轨的上端与开关S、定值电阻R1和电阻箱R2相连。

不计一切摩擦，不计导轨、金属棒的电阻，重力加速度为g。

现在闭合开关S，将金属棒由静止释放。

（1）判断金属棒ab中电流的方向；

（2）若电阻箱R2接入电路的阻值为0，当金属棒下降高度为h时，速度为v，求此过程中定值电阻R1上产生的焦耳热Q；

（3）当B＝0.40T，L＝0.50m，α＝37°时，金属棒能达到的最大速度vm随电阻箱R2阻值的变化关系如图2所示，取g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80。

求定值电阻R1的阻值和金属棒的质量m。

答案：

（1）电流方向为由b到a

（2）mgh－

mv2

（3）R1＝2Ω　m＝0.1kg

解析：

（1）由右手定则，金属棒ab中的电流方向为b到a

（2）由能量守恒，金属棒减小的重力势能等于增加的动能和电路中产生的焦耳热

mgh＝

mv2＋Q

解得：

Q＝mgh－

mv2

（3）

设最大速度为v，切割磁感线产生的感应电动势E＝BLv

由闭合电路的欧姆定律：

I＝

从b端向a端看，金属棒受力如图所示，

金属棒达到最大速度时满足

mgsinα－BIL＝0

由以上三式得：

v＝

R2＋

R1

由图象可知：

斜率为k＝

m/（s·Ω）＝15m/（s·Ω），纵截距为v0＝30m/s，得到：

R1＝v0

＝k

解得：

R1＝2Ω　m＝0.1kg