1、综合水平测试(一)一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分。在第2、3、4、5、6、7、8、10题给出的4个选项中，只有一个选项正确；在第1、9题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)1以下叙述正确的是()A法拉第发现了电磁感应现象B惯性是物体的固有属性，速度大的物体惯性一定大C牛顿最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因D感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果解析：惯性大小仅决定于质量，与物体的运动状态无关，选项B错误；伽利略是最早通过理想实验得出力不是维持物体运动状态的原因。选项C错误；正确选项为A
2、、D。答案：AD22014日照高二检测在变电所，经常要用交流电表去检测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器，下列图中能正确反映其工作原理的是()解析：电流互感器是用弱电流来检测强电流，因此副线圈匝数要比原线圈匝数多，A、B错；而D中检测器直接与地线、火线相连，与用电器电网并联，不能起到检测作用，只有C是正确的。答案：C3. 一矩形线圈，绕与匀强磁场垂直的中心轴OO按顺时针方向旋转，引出线的两端与互相绝缘的半圆铜环连接，两个半圆环分别与固定电刷A、B滑动接触，电刷间接有电阻，如图所示，在线圈转动过程中，通过电阻的电流()A大小和方向都不断变化B大小和方向都不变C大小不断变化，方向是ARBD大小
3、不断变化，方向是BRA解析：半圆环交替接触不同电刷，从而使输出电流方向不变，这是一个直流发电机模型，由右手定则知，外电路中电流方向是ARB。答案：C4如图所示，水平放置的光滑杆上套有A、B、C三个金属环，其中B接电源。在接通电源的瞬间，A、C两环()A都被B吸引B都被B排斥CA被吸引，C被排斥DA被排斥，C被吸引解析：在接通电源的瞬间，环B可等效为一短条形磁铁，穿过A、C环的磁通量在增加。两环A、C为了阻碍磁通量的增加，都应朝环B外部磁场较小的方向运动，即A向左而C向右，两环都受到了环B的排斥作用。答案：B5如图所示，一理想变压器接在电压为U的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可以通过调节滑动触
4、头P来改变。副线圈连接了交流电流表、定值电阻R0和可变电阻R，则()A保持P的位置不动，将R的阻值增大，则电流表的读数变小B保持P的位置不动，将R的阻值增大，则R0的电功率变大C保持R的阻值不变，将P向上滑动，则电流表的读数变大D保持R的阻值不变，将P向上滑动，则R0的电功率变大解析：电压U原决定U副，而电流和功率均是负载部分决定于电源部分。答案：A62014江苏高考如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为()A. B.C. D.解析：磁感应强度的变化率
5、，法拉第电磁感应定律公式可写成EnnS，其中磁场中的有效面积Sa2，代入得En，选项B正确，A、C、D错误。答案：B72012北京高考一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为0.5P，如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为()A5 V B5 VC10 V D10 V解析：小型电热器的电阻不会改变，根据功率表达式和交流电的有效值有P和可得Um10 V，C项正确。答案：C82012海南高考如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过。现将环从位置释放，环经过磁铁到达位置。设环经过磁铁
6、上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则()AT1mg，T2mg BT1mg，T2mgCT1mg，T2mg DT1mg，T2mg解析：无论环经过磁铁上端还是下端，通过环的磁通量变化，环里感应出电流，环受到向上的阻力，对环做负功，使环的机械能减小，电能增加，根据牛顿第三定律，环对磁铁有向下的作用力，细线的拉力大于磁铁重力，选项A正确，其他选项错误。答案：A9某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5105 T。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过。设落潮时，海水自西向东流，流速为2 m/s。下列说法正
7、确的是()A电压表记录的电压为5 mVB电压表记录的电压为9 mVC河南岸的电势较高D河北岸的电势较高解析：海水在落潮时自西向东流，该过程可以理解为：自西向东运动的导体在切割竖直向下的磁场。根据右手定则，北岸是正极，电势高，南岸电势低，所以C错误，D正确。根据法拉第电磁感应定律EBlv4.51051002 V9103 V，所以A错误，B正确。答案：BD10等腰三角形内有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L。t0时刻，边长为L的正方形导线框从图示位置沿x轴正方向匀速穿过磁场，取顺时针方向为电流的正方向，则能够正确表示导线框中电流位移(ix)关系的是()解析：本题考查的是右
8、手定则和EBLv中有效长度的问题。本类问题注意切割磁感线的部分的长度，和产生感应电流的方向问题。本题中导线框向右移动0L过程中，只有导线框的右边切割磁感线，且有效长度逐渐增大，感应电动势逐渐增大，电流逐渐增大，此后导线框左边进入磁场，两边产生的感应电动势相反，电流减小且都是正向的，直到运动到时，两边处在磁场中的有效长度相等，电动势为零，感应电流为零，此后导线框左边在磁场中部分长度增大，导线框右边减小，感应电流改变方向，大小逐渐增大，当运动2L时导线框右边全部出磁场，导线框左边全部进入磁场，负向电流最大，此后负向电流逐渐减小，直至导线框全部出磁场。故选项A正确。答案：A二、实验题(本大题共2小题
9、，共12分)11(6分)2014南昌高二检测有一个称为“千人震”的趣味物理小实验，实验是用一节电动势为1.5 V的新干电池，几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器(相当于自感线圈)，同学们手拉手成一串，连在如图所示的电路中，当开关连接瞬间，同学们_(填“有”或“无”)触电的感觉；当开关断开瞬间，同学们_(填“有”或“无”)触电的感觉；如何解释这一现象_。答案：无有电路刚断开时，镇流器由于自感作用产生较高的自感电动势，而使人产生触电的感觉12(6分)如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R，线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转
10、动，线框中感应电流的有效值I_。线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q_。解析：电动势最大值EmBS。有效值EBS。由闭合电路欧姆定律可得I，电量qtt。答案：三、计算题(本大题共4小题，共48分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13(10分)如图所示，有一垂直于纸面向里的非匀强磁场，磁感应强度沿y方向不变，而沿x方向均匀减小，减小率为0.05 T/m，一边长为10 cm的正方形铝框，总电阻为0.25 ，铝框平面与磁场方向垂直，在外力作用下以20 m/s的速度沿x正方向做匀速直线运动，求铝框中感应电动势的大小。解析：题中“减小率为0.05 T/m”是指磁感
11、应强度B沿x正方向的变化率，即0.05 T/m，设某时刻线框左、右两边所处的磁感应强度分别为B1、B2，则该时刻两边产生的电动势分别为E1、E2。整个线圈的合电动势EE1E2(B1B2)LvBLv，B为沿x方向上相距L的两点磁感应强度的变化量，大小为BL0.050.1 T0.005 T。代入上式得铝框中感应电动势的大小为0.01 V。答案：0.01 V14(12分)2014烟台高二测试发电站通过升压变压器，输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)(1)画出上述输电全过程的线路图；(2)若发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原
12、副线圈的匝数比为125，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；(3)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压；(4)计算降压变压器的输出功率。解析：(1)(2)对升压变压器，据公式，有U2U1250 V6250 VI2 A16 A(3)P损IR线，P损0.04P1所以：R线 15.6 ，因为UU2U3I2R线所以U3U2I2R线(62501615.6) V6000 V(4)P4P1P损0.96P10.96100000 W96000 W96 kW。答案：(1)见解析图(2)6250 V,16 A(3)15.6 6000 V(4)96 kW15(
13、12分)如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长L为1 m、质量m为0.1 kg的导体棒MN上升，导体棒的电阻R为1 ，架在竖直放置的框架上，它们处于磁感应强度B为1 T的匀强磁场中，磁场方向与框架平面垂直。当导体棒上升h3.8 m时，获得稳定的速度，导体棒上产生的热量为2 J，电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为7 V、1 A，电动机内阻r为1 ，不计框架电阻及一切摩擦，求：(g取10 m/s2)(1)棒能达到的稳定速度；(2)棒从静止至达到稳定速度所需要的时间。解析：(1)电动机的输出功率为：P出UII2r6 W。电动机的输出功率就是电动机牵引棒的拉力的功率P出Fv当棒达到稳定速度时，
14、FmgBIL感应电流I得到稳定速度v2 m/s。(2)由能量守恒定律得：P出tmghmv2Q，解得t1 s。答案：(1)2 m/s(2)1 s16(14分)2014课标全国卷半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示。整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下。在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)。直导体棒在水平外力作用下以角速度绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为，导体
15、棒和导轨的电阻均可忽略。重力加速度大小为g。求：(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小；(2)外力的功率。解析：(1)在t时间内，导体棒扫过的面积为St(2r)2r2根据法拉第电磁感应定律，导体棒上感应电动势的大小为根据右手定则，感应电流的方向是从B端流向A端，因此，通过电阻R的感应电流的方向是从C端流向D端。由欧姆定律可知，通过电阻R的感应电流的大小I满足I联立式得I(2)在竖直方向有mg2N0式中，由于导体棒质量分布均匀，内、外圆导轨对导体棒的正压力大小相等，其值为N。两导轨对运动的导体棒的滑动摩擦力均为fN在t时间内，导体棒在内、外圆导轨上扫过的弧长分别为l1rtl22rt克服摩擦力做的总功为Wff(l1l2)在t时间内，消耗在电阻R上的功为WRI2Rt根据能量转化和守恒定律知，外力在t时间内做的功为WWfWR外力的功率为P由至式得Pmgr答案：(1)方向从C端流向D端(2)mgr