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: