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2019年高中物理 模塊綜合檢測 教科版選修3-2
一、選擇題(本大題共8個小題，每小題6分．共48分．每小題至少有一個選項正確．)
1．(xx資陽高二期中)下列說法正確的是( )
A．只要閉合回路的磁通量足夠大，就一定有感應電流產生
B．只要閉合回路的導體棒在磁場中運動，就一定有感應電流產生
C．感應電流的磁場總是阻止感應電流的磁通量的變化
D．感應電流的磁場方向也可能與引起感應電流的磁場方向一致
【解析】 產生感應電流的條件有兩個：一是閉合回路，二是磁通量發(fā)生變化，A、B中穿過閉合回路的磁通量不一定變化，所以A、B錯；根據楞次定律，感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化，阻礙并非阻止，C錯，D對．
【答案】 D
2.如圖1所示，截面為矩形的金屬導體，放在磁場中，當導體中通有電流時，導體的上下表面的電勢有什么關系( )
圖1
A．UM>UN B．UM＝UN
C．UM
UN.
【答案】 A
3.圖2為某種交變電流的波形圖，每半個周期按各自的正弦規(guī)律變化，其有效值為( )
圖2
A．7 A B．5 A
C．3 A D．4 A
【解析】 根據電流有效值的定義得()2R＋()2R＝I2RT，解得I＝5 A，故B正確．
【答案】 B
4. (xx成都實驗中學高二檢測)一矩形金屬線圈，繞垂直磁場方向的轉軸在勻強磁場中勻速轉動，線圈中產生的電動勢e隨時間t變化的情況如圖3所示．下列說法正確的是( )
圖3
A．此交流電的頻率為0.5 Hz
B．此交流電的電動勢有效值為2 V
C．t＝0.01 s時，線圈平面與磁場方向垂直
D．t＝0.02 s時，線圈磁通量變化率為零
【解析】 由圖像可以看出，此交變電流是正弦式電流，最大值為2 V，周期T＝0.02 s，所以頻率f＝1/T＝50 Hz；電動勢的有效值E＝Em/ V＝ V，所以選項A、B錯；在t＝0.01 s和t＝0.02 s時，感應電動勢為零，線圈沒有切割磁感線的邊，線圈平面與磁場方向垂直，線圈磁通量變化率為零，C、D選項正確．
【答案】 CD
5．(xx綿陽中學高二檢測)如圖4所示，理想變壓器給負載供電，變壓器輸入電壓不變．如果負載電阻的滑片向上移動，則圖中所有交流電表的讀數及輸入功率變化情況正確的是( )
圖4
A．V1、V2不變，A1增大，A2減小，P增大
B．V1、V2不變，A1、A2增大，P增大
C．V1、V2不變，A1、A2減小，P減小
D．V1不變，V2增大，A1減小，A2增大，P減小
【解析】 在匝數比一定的情況下，輸出電壓決定于輸入電壓，輸入電壓U1不變，則輸出電壓U2不變；在匝數比一定，輸入電壓不變的情況下，輸入電流I1決定于輸出電流I2，故應先分析輸出電流I2，而I2＝U2/R，滑片上移R變大，I2變小，又I1＝I2，I1變小；輸入功率P決定于輸出功率，P＝U1I1＝U2I2，U2不變、I2變小，所以P變?。瓹對．
【答案】 C
6．阿慈同學做了個有趣的實驗，如圖5所示，水平面內有兩根光滑平行金屬導軌，上面放著兩根金屬棒a、b(a、b與導軌接觸良好，且不會離開導軌)．其上方附近有一條形磁鐵，下列對實驗現象的描述正確的是( )
圖5
A．當條形磁鐵N極朝下，向下運動時(未到達導軌平面)，a、b將靠攏
B．當條形磁鐵N極朝下，向下運動時(未到達導軌平面)，a、b將分開
C．當條形磁鐵N極朝下，向上運動時，a、b將遠離
D．當條形磁鐵N極朝下，向上運動時，a、b將靠攏
【解析】 四根導體棒組成閉合回路，當磁鐵迅速接近回路時，不管是N極還是S極向下，穿過回路的磁通量都增大，閉合回路中產生感應電流，感應電流將“阻礙”原磁通量的增大．a、b相互靠近，反之兩者會遠離，選項A、C正確．
【答案】 AC
7．(xx宜賓高二期末)利用超導材料零電阻的性質，可實現無損耗輸電．現有一直流電路，輸電線的總電阻為0.4 Ω，它提供給用電器的電功率為40 kW，電壓為800 V．如果用臨界溫度以下的超導電纜替代原來的輸電線，保持供給用電器的功率和電壓不變，那么節(jié)約的電功率為( )
A．1 kW B．1.6103 kW
C．1.6 kW D．10 kW
【解析】 用電器的額定電流為：I＝＝A＝50 A，輸電線上消耗功率P線＝I2R＝5020.4 W＝1000 W＝1 kW.所以若采用超導材料則線路上的損耗將被節(jié)約．
【答案】 A
8. (xx福建高考)如圖6，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落，穿過一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合．若取磁鐵中心O為坐標原點，建立豎直向下為正方向的x軸，則圖中最能正確反映環(huán)中感應電流i隨環(huán)心位置坐標x變化的關系圖像是( )
圖6
【解析】 閉合銅環(huán)在下落過程中穿過銅環(huán)的磁場方向始終向上，磁通量先增加后減少，由楞次定律可判斷感應電流的方向要發(fā)生變化，D項錯誤；因穿過閉合銅環(huán)的磁通量的變化率不是均勻變化，所以感應電流隨x的變化關系不可能是線性關系，A項錯誤；銅環(huán)由靜止開始下落，速度較小，所以穿過銅環(huán)的磁通量的變化率較小，產生的感應電流的最大值較小，過O點后，銅環(huán)的速度增大，磁通量的變化率較大，所以感應電流的反向最大值大于正向最大值，故B項正確，C項錯誤．
【答案】 B
二、非選擇題(本大題共5小題，共52分．按題目要求作答，解答題應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數值計算的題目，答案中必須明確寫出數值和單位．)
9．(10分)一個邊長為a＝1 m的正方形線圈，總電阻為R＝2 Ω，當線圈以v＝2 m/s的速度通過磁感應強度B＝0.5 T的勻強磁場區(qū)域時，線圈平面總保持與磁場垂直．若磁場的寬度b>1 m，如圖7所示，求：
(1)線圈進入磁場過程中感應電流的大??；
(2)線圈在穿過整個磁場過程中釋放的焦耳熱．
圖7
【解析】 (1)根據E＝Blv，I＝，知I＝＝ A＝0.5 A.
(2)線圈穿過磁場過程中，由于b>1 m，故線圈只在進入和穿出時有感應電流，故
Q＝2I2Rt＝2I2R＝20.522 J＝0.5 J.
【答案】 (1)0.5 A (2)0.5 J
10．(10分)一矩形線圈，面積為S，匝數為N，在場強為B的勻強磁場中繞著軸OO′做勻速轉動，角速度為ω，磁場方向與轉軸垂直，當線圈轉到中性面位置開始計時，
(1)寫出線圈中感應電動勢隨時間變化的表達式．
(2)若線圈的電阻為r，與一個阻值為R的電阻組成閉合電路時，寫出線圈中的電流瞬時值的表達式．
【解析】 (1)Em＝NBSω，其感應電動勢的表達式由e＝Emsinωt得e＝NBSωsinωt
(2)根據閉合電路的歐姆定律
i＝e/(R＋r)＝sinωt
【答案】 (1)e＝NBSωsinωt (2)i＝sinωt
11．(10分)(xx廣元高二期末)如圖8所示，一半徑為r＝10 cm的圓形線圈共100匝，在磁感應強度B＝ T的勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的中心軸線OO′以n＝600 r/min的轉速勻速轉動，當線圈轉至中性面位置(圖中位置)時開始計時．
圖8
(1)寫出線圈內所產生的交變電動勢的瞬時值表達式；
(2)求線圈從圖示位置開始在1/60 s時的電動勢的瞬時值．
【解析】 線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸線勻速轉動時，線圈內產生正弦交變電動勢，當線圈平面在中性面時開始計時，其表達式為e＝Emsin ωt.
(1)e＝Emsin ωt，Em＝NBSω(與線圈形狀無關)，
ω＝20π rad/s，
故e＝100sin 20πt(V)．
(2)當t＝ s時，
e＝100sin(20π) V＝50 V＝86.6 V.
【答案】 (1)e＝100sin 20πt(V) (2)86.6 V
12(10分)(xx石室中學高二檢測)10匝線圈在勻強磁場中勻速轉動產生交變電動勢e＝10sin20πt(V)，求：(1)t＝0時線圈的磁通量和磁通量的變化率；
(2)線圈從中性面開始轉過180過程中，感應電動勢的平均值和最大值之比．
【解析】 線圈轉動過程中，根據線圈的磁通量的變化和電動勢的變化關系，有：(1)因為Em＝nBSω＝nΦmω，
所以Φm＝＝ Wb＝ Wb
t＝0時，電動勢e＝0，磁通量為最大，磁通量的變化率為0.
(2)線圈從中性面開始轉過180過程的時間
t＝＝ s＝0.05 s
感應電動勢平均值和最大值及二者比值為
＝＝n＝10＝ V.
Em＝10 V，＝＝
【答案】 (1) Wb 0 (2)
13．(10分)(xx內江高二期末)如圖9所示，固定在勻強磁場中的水平導軌abcd的間距L1＝0.5 m，金屬棒ad與導軌左端bc的距離L2＝0.8 m，整個閉合回路的電阻為R＝0.2 Ω，磁感應強度為B0＝1 T的勻強磁場豎直向下穿過整個回路．ad桿通過滑輪和細繩接一個質量m＝0.04 kg的物體，不計一切摩擦．現使磁場以＝0.2 T/s的變化率均勻地增大，求經過多少時間物體剛好離開地面？(g取10 m/s2)
圖9
【解析】 物體剛要離開地面時，其受到的拉力F等于它的重力mg，而拉力F等于棒所受的安培力，即：mg＝(B0＋t)IL1
其中(B0＋)為t時刻的磁感應強度，I為感應電流
感應電動勢
E＝＝L1L2
感應電流I＝解得：t＝(－B0)＝5 s.
【答案】 5 s
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