2022年高中物理 期中綜合檢測(cè) 教科版選修3-2

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1、2022年高中物理 期中綜合檢測(cè) 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(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖1所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬桿在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)(　　) 圖1 ①桿以2v速率向＋x方向運(yùn)動(dòng)　?、跅U以速率v垂直磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng) ③桿以速率v沿＋y方向運(yùn)動(dòng)?、軛U以速率v沿－y方向運(yùn)動(dòng) A．①和② B．①和③ C．②和④ D．①和④ 2．兩個(gè)閉合的金屬環(huán)穿在一根光滑的絕緣桿上，如圖2所示

2、，當(dāng)條形磁鐵的S極自右向左插向圓環(huán)時(shí)，環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是(　　) 圖2 A．兩環(huán)同時(shí)向左移動(dòng)，間距增大 B．兩環(huán)同時(shí)向左移動(dòng)，間距變小 C．兩環(huán)同時(shí)向右移動(dòng)，間距變小 D．兩環(huán)同時(shí)向左移動(dòng)，間距不變 3．如圖3所示，MSNO為同一根導(dǎo)線制成的光滑導(dǎo)線框，豎直放置在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，OC為一可繞O軸始終在軌道上滑動(dòng)的導(dǎo)體棒，當(dāng)OC從M點(diǎn)無(wú)初速度釋放后，下列說法中正確的是(　　) 圖3 A．由于無(wú)摩擦存在，導(dǎo)體棒OC可以在軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)下去 B．導(dǎo)體棒OC的擺動(dòng)幅度越來越小，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 C．導(dǎo)體棒OC在擺動(dòng)中總受到阻礙它運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)力 D．導(dǎo)體棒OC只有在擺動(dòng)加快

3、時(shí)才受到阻礙它運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)力 4．一無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)體薄板寬為l，板面與z軸垂直，板的長(zhǎng)度方向沿y軸，板的兩側(cè)與一個(gè)電壓表相接，如圖4所示，整個(gè)系統(tǒng)放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，B的方向沿z軸正方向．如果電壓表與導(dǎo)體平板均以速度v向y軸正方向移動(dòng)，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(dǎo)體框架abcd水平放置，質(zhì)量為m的導(dǎo)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(gè)裝置放在垂直于框架平面的變化的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)

4、間t的變化情況如圖乙所示(規(guī)定磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向上為正)，則在時(shí)間0～t內(nèi)，關(guān)于回路內(nèi)的感應(yīng)電流I及小釘對(duì)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(hào)，以確定火車的位置．有一種磁鐵能產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)，被安裝在火車首節(jié)車廂下面，如圖6所示(俯視圖)，當(dāng)它經(jīng)過安裝在兩鐵軌之間的線圈時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生一種電信號(hào)被控制中心接收到．當(dāng)火車以恒定的速度v通過線圈時(shí)，下面四個(gè)選項(xiàng)中的圖象能正確表示線圈兩端的電壓隨時(shí)間變化的關(guān)

5、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(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)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(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域后，線圈開始減速運(yùn)動(dòng)，直到其上邊cd剛好穿出磁場(chǎng)時(shí)，速度減為ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的一半，此勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度也是L，線框在穿過勻強(qiáng)磁場(chǎng)的過程中產(chǎn)生的電熱是(　　) 圖8 A．2mgL

6、 B．2mgL＋mgH C．2mgL＋mgH D．2mgL＋mgH 9．如圖9所示，兩光滑平行導(dǎo)軌水平放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在的平面向里，金屬棒ab可沿導(dǎo)軌自由滑動(dòng)，導(dǎo)軌一端跨接一個(gè)定值電阻R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，現(xiàn)將金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止向右拉．若保持拉力恒定，當(dāng)速度為v時(shí)，加速度為a1，最終以速度2v做勻速運(yùn)動(dòng)；若保持拉力的功率恒定，當(dāng)速度為v時(shí)，加速度為a2，最終也以速度2v做勻速運(yùn)動(dòng)，則(　　) 圖9 A．a(chǎn)2＝a1 B．a(chǎn)2＝2a1 C．a(chǎn)2＝3a1 D．

7、a2＝4a1 10．在生產(chǎn)實(shí)際中，有些高壓直流電路含有自感系數(shù)很大的線圈，當(dāng)電路中的開關(guān)S由閉合到斷開時(shí)，線圈中產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)，使開關(guān)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(gè)元件，如圖所示的方案中可行的是(　　) 　　 題　號(hào) 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(dǎo)線與一個(gè)n匝線圈連接，線圈置于方向豎直向上的變化磁場(chǎng)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

8、態(tài)，則磁場(chǎng)的變化情況是________，磁通量的變化率為________． 12．(6分)由于國(guó)際空間站的運(yùn)行軌道上各處的地磁場(chǎng)強(qiáng)弱及方向均有所不同，所以在運(yùn)行過程中，穿過其外殼地磁場(chǎng)的磁通量將不斷變化，這樣將會(huì)導(dǎo)致________產(chǎn)生，從而消耗空間站的能量．為了減少這類損耗，國(guó)際空間站的外殼材料的電阻率應(yīng)盡可能選用______(填“大”或“小”)一些的． 圖10 姓名：________　班級(jí)：________　學(xué)號(hào)：________　得分：________　　　　　　　　　　　　　　 　　　　三、計(jì)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O

9、A以O(shè)為軸可以在電阻為4r0的圓環(huán)上滑動(dòng)，外電阻R1＝R2＝4r0，其他電阻不計(jì)．如果OA棒以某一角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電阻R1的電功率最小值為P0，求OA棒勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度． 圖11 14．(12分)兩根光滑的長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌MN、M′N′平行置于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為l，電阻不計(jì)，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(zhǎng)度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．a(chǎn)b在外力作用下向右勻速運(yùn)動(dòng)且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在ab運(yùn)動(dòng)距離為s的過程中

10、，整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q.求： 圖12 (1)ab運(yùn)動(dòng)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(dǎo)軌長(zhǎng)L＝2.0 m，兩條導(dǎo)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(dǎo)軌上端接一個(gè)阻值為R＝0.80 Ω的電阻，其他電阻不計(jì)．導(dǎo)軌放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4 T，有一金屬棒ab其質(zhì)量m＝500 g，垂直放在導(dǎo)軌的最上端，如圖13所示．當(dāng)ab從最上端由靜止開始滑下，直到滑離軌道時(shí)，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．

11、 圖13 16．(16分)如圖14所示，abcd為靜止于水平面上寬度為L(zhǎng)、長(zhǎng)度很長(zhǎng)的U形金屬滑軌，bc邊接有電阻R，其他部分電阻不計(jì)．ef為一可在滑軌平面上滑動(dòng)、質(zhì)量為m的均勻金屬棒．現(xiàn)金屬棒通過一水平細(xì)繩跨過定滑輪，連接一質(zhì)量為M的重物，一勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng)過程中均保持與bc邊平行．忽略所有摩擦力．則： 圖14 (1)當(dāng)金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速率是多少？(忽略bc邊對(duì)金屬棒的作用力)； (2)若重物從靜止開始至勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)下落的總高度為h，求這一過程中電阻R上產(chǎn)生的熱

12、量． 期中綜合檢測(cè) 答案 1．D　[根據(jù)E＝BLvsin θ可知四種情況下產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(yùn)動(dòng)，來阻礙穿過它們的磁通量的增加．另外，兩金屬環(huán)中會(huì)產(chǎn)生同方向的感應(yīng)電流，因此它們還會(huì)因相互吸引而靠近．] 3．BC　[導(dǎo)體棒OC在擺動(dòng)時(shí)，OCSN組成的閉合回路的磁通量不斷變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使導(dǎo)體棒擺動(dòng)時(shí)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故A錯(cuò)誤，B正確；無(wú)論導(dǎo)體棒向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，安培力總是阻礙其運(yùn)動(dòng)，故C正確，D錯(cuò)誤．] 4．A　[整個(gè)金

13、屬板在切割磁感線，相當(dāng)于是個(gè)邊長(zhǎng)為l的導(dǎo)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(gè)邊是并聯(lián)關(guān)系，整個(gè)回路中電流為零，所以電壓表測(cè)得的數(shù)值為0.] 5．AD　[由E＝·S，恒定，所以回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E恒定，I的大小和方向均恒定，A正確，B錯(cuò)誤；水平方向，導(dǎo)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(cuò)誤，D正確．] 6．C　[當(dāng)火車下面的磁場(chǎng)剛接觸線圈時(shí)，線圈中有一邊切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝BLv；當(dāng)磁場(chǎng)完全進(jìn)入時(shí)，穿過線圈的磁通量不發(fā)生變化，無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)磁場(chǎng)要離開線圈時(shí)，線圈中又有另一邊在切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv.根

14、據(jù)右手定則判斷知，兩段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相反．故選項(xiàng)C正確．] 7．D　[因自感系數(shù)L很小，所以對(duì)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(duì)低頻成分的阻礙作用很大，而對(duì)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(chǎng)的過程中，由動(dòng)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(dòng)時(shí)，設(shè)拉力為F，由于最終速度為2v，即勻速，有F＝BI1L，I1＝，所以F＝，當(dāng)速度是v時(shí)ab棒所受安培力為F1.

15、 同理可得F1＝，此時(shí)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(dòng)時(shí)，設(shè)外力的恒定功率為P，最終的速度也是2v，由能量關(guān)系可知P＝IR＝. 速度為v時(shí)，ab棒所受的外力為F2，有P＝F2v，此時(shí)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(guān)方程可以解得a2＝，所以有a2＝3a1.] 10．D　[在D選項(xiàng)中，S閉合，二極管不導(dǎo)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(dǎo)通狀態(tài)，可避免開關(guān)S處產(chǎn)生電弧．] 11．均勻減弱　 解析　微粒處于平衡狀態(tài)表

16、明電場(chǎng)穩(wěn)定，電壓穩(wěn)定，故B應(yīng)均勻變化，又由楞次定律知，B應(yīng)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(yīng)電流．為了降低這個(gè)損耗，應(yīng)讓產(chǎn)生的感應(yīng)電流越小越好，也就是說，材料的電阻率越大越好．第一個(gè)空可填“渦流”或“電磁感應(yīng)”；第二個(gè)空填“大”． 13. 解析　OA棒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝BL2ω，等效電路如圖所示，棒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，R1的功率變化，當(dāng)棒的A端處于環(huán)的最上端時(shí)，環(huán)的電阻最大，此時(shí)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)

17、解析　(1)設(shè)ab上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，回路中電流為I，ab運(yùn)動(dòng)距離s，所用的時(shí)間為t，則有 E＝Blv I＝ v＝ Q＝I2(4R)t 由上述方程得v＝ (2)設(shè)電容器兩極板間的電勢(shì)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(dǎo)軌的最上端由靜止下滑的過程中，開始一段時(shí)間內(nèi)，速度逐漸增大，回路產(chǎn)生的感應(yīng)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?。赡艹霈F(xiàn)兩種情況，一種情況是ab棒離開導(dǎo)軌前，加速度已減為0，這時(shí)以最大速度勻速下滑；另一種情況是ab棒離開導(dǎo)軌時(shí)，ab仍然有加速度．根據(jù)題

18、中條件，無(wú)法判定ab離開導(dǎo)軌時(shí)，是否已經(jīng)達(dá)到勻速下滑的過程．但無(wú)論哪種情況，ab離開導(dǎo)軌時(shí)的速度，一定是運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度，求解運(yùn)動(dòng)過程不太清楚的問題，用能量守恒比較方便． 設(shè)ab棒離開導(dǎo)軌時(shí)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(shì)能的減少量，等于ab離開導(dǎo)軌時(shí)的動(dòng)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em＝B⊥dvm， B⊥是B垂直ab棒運(yùn)動(dòng)速度方向上的分量，由題圖可知B⊥＝Bcos 30°， Em＝B⊥dvm＝Bdvmcos 30°＝0.4×0.1×4×

19、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(yùn)動(dòng)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(shí)間里處于加速運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)情況分析可用簡(jiǎn)圖表示如下： 棒的速度v↑BLv,棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E↑E/R,通過棒的感應(yīng)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(dāng)金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬棒受力平衡，即 當(dāng)a＝0時(shí)，有Mg－F安＝0，又F安＝BIL，I＝，E＝BLv，解得v＝ (2)題設(shè)情況涉及的能量轉(zhuǎn)化過程可用簡(jiǎn)圖表示如下： ， 由能量守恒定律有Mgh＝＋Q， 解得Q＝.