1、考案三第四、五章综合学业质量标准检测本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第卷(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，第16小题只有一个选项符合题目要求，第710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如图所示，几位同学在做“摇绳发电”实验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路。两个同学迅速摇动AB这段“绳”。假设图中情景发生在赤道，地磁场方向与地面平行，由南指向北。图中摇“绳”同学是沿东西站立的，甲同学站在西边，手握导线的A点，乙同学
2、站在东边，手握导线的B点。则下列说法正确的是(C)A当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最大B当“绳”摇到最低点时，“绳”受到的安培力最大C当“绳”向下运动时，“绳”中电流从A流向BD在摇“绳”过程中，A点电势总是比B点电势高解析：当“绳”摇到最高点时，绳转动的速度与地磁场方向平行，不切割磁感线，感应电流最小，故 A错误。当“绳”摇到最低点时，绳转动的速度与地磁场方向平行，不切割磁感线，感应电流最小，绳受到的安培力也最小，故B错误。当“绳”向下运动时，地磁场向北，根据右手定则判断可知，“绳”中电流从A流向B，故C正确。在摇“绳”过程中，当“绳”向下运动时，“绳”中电流从A流向B，A点相当于电源的
3、负极，B点相当于电源正极，则A点电势比B点电势低；当“绳”向上运动时，“绳”中电流从B流向A，B点相当于电源的负极，A点相当于电源正极，则B点电势比A点电势低，故D错误，故选C。2如图所示，电阻不计面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，t0时刻线圈平面与磁场垂直，产生e220sin100t(V)的正弦交流电，理想变压器的原、副线圈匝数比为101，灯泡的电阻RL10 (不考虑电阻的变化)，C为电容器，L为直流电阻不计的自感线圈，刚开始开关S断开，下列说法正确的是(C)A线圈从t0时刻到转过180的过程中通过矩形线圈的磁通量变化量为零B交流电压表的示数为22 VC灯泡的
4、功率小于48.4 WD闭合开关S后，电阻R上不产生焦耳热解析：线圈从t0时刻到转过180的过程中通过矩形线圈的磁通量变化量为2BS，选项 A错误；由e220sin100t(V)可知U1220 V，根据可知U222 V，故选项B错误；因电感线圈与灯泡串联，故灯泡两端的电压小于22 V，所以灯泡的功率小于48.4 W，选项C正确；因电容器有隔直流通交流的性质，故闭合开关S后，电阻R上有电流，故有焦耳热产生，选项D错误。3(2019黑龙江牡丹江一中高二上学期期末)两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R 的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所
5、在平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，如图所示。除电阻R 外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放。则(B)A释放瞬间金属棒的加速度小于重力加速度gB金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为FC金属棒向下运动时，流过电阻R 的电流方向为abD电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量解析：金属棒刚释放时，弹簧处于原长，弹力为零，又因此时速度为零，没有感应电流，金属棒不受安培力作用，金属棒只受到重力作用，其加速度应等于重力加速度g，故 A错误；金属棒速度为v时，安培力大小为FBIL，电流：I，联立可得：F，故B正确；金属棒向下运动时，由右手定则可知，在金属棒上电流方向向右，流过电阻
6、R的电流方向为ba，故C错误；金属棒下落过程中，由能量守恒定律知，金属棒减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能、金属棒的动能(速度不为零时)以及电阻R上产生的热量，故D错误。4如图所示，有缺口的金属圆环与板间距为d的平行板电容器的两极板焊接在一起，金属环右侧有一垂直纸面向外的匀强磁场，现使金属环以恒定不变的速率v向右运动由磁场外进入磁场，在金属环进入磁场的过程中，电容器带电量Q随时间t变化的定性图象应为(C)解析：由图知，在圆环进入磁场的过程中，电容器两板间的电压等于产生的感应电动势，切割的有效长度逐渐增大，电容器电压增大，电荷量增大，当半个圆环进入磁场时，切割的有效长度最大，电动势最大，电容器电
7、荷量最大，接着电动势减小，电容器放电，当圆环全部进入磁场时，电容器电压等于Bdv，稳定不变，电荷量不变，所以C正确；A、B、D错误。5(2019湖北武汉外国语学校第二下学期期中)如图所示，两种情况下变压器副线圈所接灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为n1n231，则图(a)中L1的功率和图(b)中L1的功率分别为(B)AP、PB9P、PCP、9PDP、9P解析：图(a)中L2的功率为P，则L2上电压为U2，原线圈中电压U13U23，L1两端电压与U1相等，则L1所消耗功率PL19P。图(b)中L2、L3功率相同，变压器的输出功率为2P，原线圈电压U13U23，原
8、线圈中电流I1，灯L1上消耗功率为PL1I12RRP。6(2019湖南省郴州市高二上学期期末)将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面(纸面)内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场中。回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场，以向里为磁场的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图象是(B)解析：分析一个周期内的情况：在前半个周期内，磁感应强度均匀变化，由法拉第电磁感应定律得知，圆形线圈中产生的感应电动势恒定不变，则感应电流恒定不变，ab边在磁场中所受的安培力也恒定不变，由楞次定律可知，圆形线圈中产生
9、的感应电流方向为顺时针方向，通过ab的电流方向从ba，由左手定则判断得知，ab所受的安培力方向水平向左，为负值；同理可知，在后半个周期内，安培力大小恒定不变，方向水平向右，故B正确。7(2019江西省南昌二中高二下学期检测)如图所示，一个面积为S的单匝金属线圈(电阻不计)在匀强磁场B中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈两端通过电刷与图示的电路连接。其中电阻R1R，光敏电阻R2在无光照时其阻值也为R(有光照时其电阻减小)，理想变压器的原、副线圈的匝数比为n，则(BC)A从图示位置开始计时，线圈转动时产生感应电动势的瞬时值表达式为eBSsintB当开关S断开，R2用黑纸包裹时
10、，R2两端电压的有效值为C开关S处于闭合状态，当减小光照强度时，电压表的示数不变，电流表的示数减小D开关S处于闭合状态，当R2上端串联理想二极管时，电流表的示数不变解析：线圈感应电动势的最大值为：EmBS，从垂直于中性面开始转动，有eEmcost。故 A错误；开关S断开时，电阻R1和理想变压器串联，根据串联电路规律：U1I1R1；变压比规律：n，变流比规律：又：I2，联立解得：U2。故B正确；原副线圈的电压与负载的电阻值无关，所以电压表的示数不变；开关S处于闭合状态，当减小光照强度时，光敏电阻的电阻值增大，所以电流减小；根据原副线圈的电流与匝数的关系可知，原线圈的电流也减小，所以电流表的示数减
11、小。故C正确；由于二极管具有单向导电性，所以当R2上端串联理想二极管时，副线圈电流的有效值减小，结合C的分析可知，电流表的示数应减小。故D错误。8某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，降压变压器副线圈两端交变电压u220sin(100t) V，降压变压器的副线圈与阻值R011 的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是(ABD)A通过R0电流的有效值是20 AB降压变压器T2原、副线圈的电压比为41C升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压D
12、升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率解析：A降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220 V，负载电阻为11 ，所以通过R0电流的有效值是20 A。故A正确；B因为降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41。所以原、副线圈的电压之比为41。故B正确；C由于输电线上电阻导致降压变压器T2的输入电压低于升压变压器T1的输出电压。故C错误；D升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率，原因是导线上电阻消耗功率。故D正确。9如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈水平拉出有界匀强磁场区域，且v12v2，则在先后两种情况下(AD)A线圈中的感应电动势之比为E1E221B线圈中
13、的感应电流之比为I1I212C线圈中产生的焦耳热之比Q1Q214D通过线圈某截面的电荷量之比q1q211解析：v12v2，根据EBLv，知感应电动势之比21，感应电流I，则感应电流之比为21，故 A正确，B错误。v12v2，知时间比为12，根据QI2Rt，知焦耳热之比为21，故C错误，根据qItn，知通过某截面的电荷量之比为11，故D正确，故选AD。10(2019内蒙古赤峰市林东一中高二下学期期中)如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B T水平匀强磁场中，线框面积S0.5 m2，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO以角速度200 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相
14、连，副线圈现接入一只“220 V,60 W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 A，下列说法正确的是(CD)A图示位置穿过线框的磁通量为零B线框中产生交变电压的有效值为500 VC变压器原、副线圈匝数之比为2511D变压器输出端最多能并联83只60瓦的灯泡解析：图示位置穿过线框的磁通量最大，故 A错误；电动势的最大值EmNBS500.5200 V500 V，有效值E500 V，故B错误；变压器原线圈的电压U1500 V，副线圈电压：U2220 V，匝数比，故C正确；熔断器允许通过的最大电流为10 A，即原线圈中最大电流为10 A，副线圈中最大电流，即I2maxI1 max10
15、 A，一只灯泡的额定电流为I A A，最多的灯泡个数：N个83.33个，故D正确。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，共14分。把答案直接填在横线上)11(6分)在研究电磁感应现象的实验中：(1)为了能明显地观察到实验现象，请在如图所示的实验器材中，选择必要的器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图。(2)将原线圈插入副线圈中，闭合开关，副线圈中感应电流与原线圈中电流的绕行方向_相反_(选填“相同”或“相反”)。(3)将原线圈拔出时，副线圈中的感应电流与原线圈中电流的绕行方向_相同_(选填“相同”或“相反”)。答案：(1)实验电路如图所示。解析：(1)见答案(2)闭合开关，磁通量增大
16、，由楞决定律可判断，感应电流的磁场阻碍原磁场的增加，即副线圈中感应电流与原线圈中电流的绕行方向相反。(3)将原线圈拔出时，由楞决定律可判断，副线圈中的感应电流与原线圈中电流的绕行方向相同。12(8分)有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示。它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线。(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，由此可推断_A_线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)。(2)如果把它看成理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有，一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源。请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，
17、并用字母表示)。_用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈。_把低压电源接B线圈，测得线圈的输出电压U。用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈输出电压UA。_A线圈的匝数为nA_n_。(用所测物理量符号表示)解析：(1)由图乙可知a位置的阻值大于b位置的阻值，由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的匝数。(2)见答案三、论述计算题(共4小题，46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)13(10分)如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直。已知线圈的匝数N100，边长ab1.0 m，bc0.5
18、 m，电阻r2 。磁感应强度B在01 s内从零均匀变化到0.2 T，在15 s内从0.2 T均匀变化到0.2 T，取垂直纸面向里为磁场的正方向。求：(1)0.5 s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向；(2)在15 s内通过线圈的电荷量q；(3)在05 s内线圈产生的焦耳热Q。答案(1)10 Vadcba(或逆时针)(2)10 C(3)100 J解析：(1)感应电动势E1N，磁通量的变化量1B1S解得E1NS，代入数据解得E110 V，感应电流方向为adcba(或逆时针)。(2)感应电动势E2NS，感应电流I2，电荷量qI2t2解得qNS，代入数据q10 C。(3)01 s内线圈产生的焦
19、耳热Q1Irt1且I1，15 s内线圈产生的焦耳热Q2Irt2，由QQ1Q2，代入数据得Q100 J。14(11分)(2019黑龙江省牡丹江市第一高级中学高二上学期期末)如图所示，正方形单匝均匀金属线框abcd，边长L0.4 m，每边电阻相等，总电阻R0.5 。一根足够长的绝缘轻质细线跨过两个轻质光滑定滑轮，一端连接正方形线框，另一端连接绝缘物体P。物体P放在一个光滑的足够长的固定斜面上，斜面倾角30，斜面上方的细线与斜面平行。在正方形线框正下方有一有界的匀强磁场，上边界和下边界都水平，两边界之间距离也是L0.4 m。磁场方向水平，垂直纸面向里，磁感应强度大小B0.5 T。现让正方形线框的cd
20、边距上边界的正上方高度h0.9 m的位置由静止释放，且线框在运动过程中始终与磁场垂直，cd边始终保持水平，物体P始终在斜面上运动，线框刚好能以v3 m/s的速度进入匀强磁场并匀速通过匀强磁场区域。释放前细线绷紧，重力加速度g10 m/s2，不计空气阻力。(1)线框的cd边在匀强磁场中运动的过程中，c、d间的电压是多大？(2)线框的质量m1和物体P的质量m2分别是多大？答案：(1)0.45 V(2)0.032 kg(3)0.016 kg解析：(1)设cd边上的感应电动势为E，线框中的电流强度为I，c、d间的电压为Ucd，则根据法拉第电磁感应定律可得：EBLv，由欧姆定律可得电流为：Ic、d间的电
21、压为：UcdE，解得：Ucd0.45 V(2)正方形线框匀速通过磁场区域的过程中，设受到的安培力为F，细线上的张力为T,根据安培力计算公式可得：FBIL，对P根据平衡条件可得：Tm2gsin对线框根据平衡条件可得：m1gTF正方形线框在进入磁场之前的运动过程中，根据能量守恒：m1ghm2ghsin(m1m2)v2解得m10.032 kg，m20.016 kg15(12分)(2019昆明黄冈实验中学高二下学期期中)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的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数n100匝，电阻r1.0 ，所围成矩形的面积S0.
22、040 m2，小灯泡的电阻R9.0 ，磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为enBmScos(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)线圈中产生的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。答案：(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.0103C解析：(1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期T3.14102 s，所以EmnBmS8.0 V(2)电流的最大值Im0.80 A有效值I A小灯泡消耗的电功率PI2R2.88 W(3)在0时间内，
23、电动势的平均值平均电流通过灯泡的电荷量Qt4.0103C。16(13分)如图所示，作为北京奥运会主场馆之一的国家体育馆“鸟巢”拥有9.1万个座位，其扇形屋面和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏心悦目之感，还隐藏着一座年发电量约为98 550 kWh的太阳能光伏发电系统，供给体育馆内的照明灯等使用。假如该发电系统的输出功率为1105 W。求：(1)按平均每天太阳照射6小时计，该发电系统一年(365天计)能输出多少电能？(2)假若输出电压250 V，现准备向远处输电。所用输电线的总电阻为8 ，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%。用户获得220 V电压，求应选用匝数比多大的升压变压器和降压变压器？答案：(1)2.19105 kWh或7.8841011 J(2)解析：(1)P1.0105 W，t3656 h，EPt2.19105 kWh或E7.8841011 J(2)依题意作出如图输电示意图升压变压器原线圈的电流为I1 A400 A当输电线上损失的电功率为输送电功率的5%时，输电线中的电流为I2，则IR线5%P所以I2 A25 A升压变压器T1的匝数比为：降压变压器T2副线圈中电流I4，即为提供给所有用户的总电流I总，用户获得的总功率为：P用P5%P95%P又P用U4I总U4I4所以I4 A431.8 A其原线圈中电流I3I225 A降压变压器的匝数比为：