物理选修3-2)

一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分．在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项

正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分） 1．如图所示，为早期制作的发电机及电动机的示意图，A盘和B盘分别是两个可绕固定转 轴转动的铜盘，用导线将A盘的中心和B盘的边缘连接起来，用另一根导线将B盘的中 心和A盘的边缘连接起来．当A盘在外力作用下转动起来时，B盘也会转动．则下列说 法中正确的是 （ ）

A．不断转动A盘就可以获得持续的电流，其原因是将整个铜盘看成沿径向排列的无数 根铜条，它们做切割磁感线运动，产生感应电动势 B．当A盘转动时，B盘也能转动的原因是电流在磁场中受到力的

作用，此力对转轴有力矩

C．当A盘顺时针转动时，B盘逆时针转动 D．当A盘顺时针转动时，B盘也顺时针转动

2．阻值为10Ω的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上．以下说法 中正确的是 （ ） A．电压的有效值为10V

B．通过电阻的电流有效值为

22A

C．电阻消耗电功率为5W D．电阻每秒种产生的热量为10J

3．水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属 棒ab，开始时ab棒以水平初速度v0向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和粗糙两 种情况比较，这个过程 （ ） A．安培力对ab棒所做的功相等 B．电流所做的功相等 C．产生的总热量相等 D．ab棒的动量改变量相等

4．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 （ ）

5．如图所示，MN是一根固定的通电直导线，电流方向由N到M，今将一金属框abcd放在 导线上，让线框的位置偏向导线的左边，两者彼此绝缘．当导线中的电流突然增大时， 线框整体受力情况为 （ ） A．受力沿x轴正向 B．受力沿x轴负向 C．受力沿y轴正向 D．受力沿y轴负向

1

6．如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行轨道上，平行放置两根质量和电阻都相同

的滑杆ab和cd，组成矩形闭合回路．轨道电阻不计，匀强磁场B垂直穿过整个轨道平面．开 始时ab和cd均处于静止状态，现用一个平行轨道的恒力F向右拉ab杆，则下列说法正 确的是 （ ） A．cd杆向左运动 B．cd杆向右运动 C．ab与cd杆均先做变加速运动，后做匀速运动 D．ab与cd杆均先做变加速运动，后做匀加速运动 7．如图所示，两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均

为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为n1:n23:1，则图（a）中L1的功率和 图（b）中L1的功率分别为（ ）

A．P、P

4C．P、9P

94B．9P、9P

9D．4P、9P

8．如图所示，一根长导线弯成“n”形，通以直流电I，正中间用不计长度的一段绝缘线悬 挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内，在电流I增大的过程中，下列叙述正确的 是 （ ）

A．金属环C中无感应电流产生 B．金属环C中有沿逆时针方向的感应电流 C．悬挂金属环C的竖直线拉力变大 D．金属环C仍能保持静止状态

9．振弦型频率传感器的结构如图所示，它由钢弦和永磁铁两部分组成，钢弦上端用固定夹 块夹紧，下端的夹块与一膜片相连接，当弦上的张力越大时，弦的固有频率越大．这种 装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化．下列说法正确的是 （ ） A．当软铁块与磁铁靠近时，a端电势高 B．当软铁块与磁铁靠近时，b端电势高 C．膜上的压力较小时，线圈中感应电动势的频率高 D．膜上的压力较大时，线圈中感应电动势的频率高

10．在图中的（a）、(b)、(c)中除导体棒ab可动外，其余部分均固定不动，（a）图中的电容器C原来不带电，设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计．图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面（即纸面）向下的匀强磁场中，导轨足够长，今给导体棒ab一个向右的初速度v0，导体棒的最终运动状态是 （ ）

A．三种情况下，导体棒ab最终都是匀速运动 B．图（a）、(c)中ab棒最终将以不同的速度做匀速运动；图（b）中ab棒最终静止 C．图（a）、（c）中，ab棒最终将以相同的速度做匀速运动 D．三种情况下，导体棒ab最终均静止

2

第Ⅱ卷（非选择题，共110分）

二、本题共2小题，共20分，把答案填在题中相应的横线上或按题目要求作答． 11．（12分）（1）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1.5V的新干电池，几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位做这个实验的同学手拉手成一串，另一位同学将电池、镇流器、开关用导线将它们首、尾两位同学两个空着的手相连，如图所示，在通或断时就会使连成一串的同学都有触电感觉，该实验原理是___________；人有触电感觉时开关是通，还是断的瞬间_________，因为_____________．

（2）在操场上，两同学相距L为10m左右，在东偏北、西偏南11°的沿垂直于地磁场方向的两个位置上，面对面将一并联铜芯双绞线，象甩跳绳一样摇动，并将线的两端分别接在灵敏电流计上．双绞线并联后的电阻R为2Ω，绳摇动的频率配合节拍器的节奏，保持f=2Hz．如果同学摇动绳子的最大圆半径h=1m，电流计的最大值I=3mA．

①试估算地磁场的磁感应强度的数量级 _________．数学表达式B=___________．（用R,I,L,f,h等已知量表示）

②将两人的位置改为与刚才方向垂直的两点上，那么电流计的读数_________． 12．（10分）为了测定和描绘“220V 40W”的白炽灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电．调压变压器上一一种自耦变压器，它只有一组线圈L，绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220B交流电源的火线与零线之间，输出端有一个滑动触头P，移动它的位置，就可以使输出电压在0～250V之间连续变化，如图所示，画出的是调压变压器的电路图符号．实验室备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、电键、导线等实验器材．

（1）在图中完成实验电路图．

（2）说明按的实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略，

电压较高段与电压较低段相比较，哪段误差更大？为什么？ ___________ ______．

三、本题共6小题，共90分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的

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．（14分）如图甲所示的电路中，D为二极管（正向电阻为零，反向电阻为无穷大），R1R24，

R36，当在AB间加上如图乙所示的交流电压时，求：

（1）在0～1×102s时间内通过R1的电流； （2）1s内电阻R3所消耗的电能． 14．（14分）在开展研究性学习的过程中，某同学设计

了一个利用线圈测量转轮转速的装置．如图所示，在轮子的边缘贴上小磁体，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和电脑（即DIS实验器材）．如果小线圈的面积为S，圈数为N匝，小磁体附近的磁感应强度最大值为B，回路的总电阻为R，实验发现，轮子转过θ角，小线圈的磁感应强度由最大值变为零．因此，他说“只要测得此时感应电流的平均值I，就可以测出转轮转速的大小．”请你运用所学的知识，通过计算对该同学的结论作出评价．

－

3

15．（14分）如图甲所示是一种自行车上照明用的车头灯，图乙是这种车头灯发电机的结构示意图，转轴

的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮．电枢线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交变电流，给车头灯供电．

已知自行车车轮半径r35cm，摩擦小轮半径r01.00cm，线圈有n=800匝，线圈横截面积S=20cm2，总电阻R1=40Ω,旋转磁极的磁感应强度B=0.010T，车头灯电阻R2=10Ω.当车轮转动的角速度=8rad/s时，求：

（1）发电机磁极转动的角速度； （2）车头灯中电流的有效值． 16．（16分）如图所示，平行金属导轨竖直放置，仅在虚线MN下面的空间存在着磁感应强度随高度变化

的磁场（在同一水平线上各处磁感应强度相同），磁场方向垂直纸面向里导轨上端跨接一定值电阻R，质量为m的金属棒两端各套在导轨上并可在导轨上无摩擦滑动，导轨和金属棒的电阻不计，将导轨从O处由静止释放，进入磁场后正好做匀减速运动，刚进入磁场时速度为v，到达P处时速度为v/2，O点和P点到MN的距离相等，求：

（1）求金属棒在磁场中所受安培力F1的大小；

（2）若已知磁场上边缘（紧靠MN）的磁感应强度为B0，求P处

磁感应强度BP；

（3）在金属棒运动到P处的过程中，电阻上共产生多少热量？ 17．（16分）如图所示为检测某传感器的电路图，传感器上标有“3V 0.9W”的字样（传感器可看作一

个纯电阻），滑动变阻器R0上标有“10Ω 1A”的字样，电流表的量程为0.6A，电压表的量程为3V． （1）根据传感器上的标注，计算该传感器的电阻和

额定电流．

（2）若电路各元件均完好，检测时，为了确保电路

各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压的 最大值是多少？

（3）根据技术资料可知，如果传感器的电阻变化超过

1Ω，则该传感器就失去了作用．实际检测时，将一个电压恒定的电压加在图中a、b之间（该电源电压小于上述所求电压的最大值），闭合开关S，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压．检测记录如下： 第一次

电压表示数U/V 1.48 4

电流表示数I/A 0.16 第二次 0.91 0.22 若不计检测电路对传感器电阻的影响，通过计算分析，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b所加的电压是多少？

18．（16分）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n=100匝，电阻r=1．0Ω，所围成矩形的面积S=0．040m2，小灯泡的电阻R=9．0Ω，磁场的磁感应强度随按如图（乙）所示的规律变

化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为enBmS22cost，其中Bm为磁感应强度的最TT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）线圈中产生感应电动势的最大值． （2）小灯泡消耗的电功率． （3）在磁感强度变化的0~

T的时间内，通过小灯泡的电荷量． 4答案

1．答案：ABC 将图中铜盘A所在的一组装置作为发电机模型，铜盘B所在的一组装置作为电动机模

型，这样就可以简单地把铜盘等效为由圆心到圆周的一系列“辐条”，处在磁场中的每一根“辐条”都在做切割磁感线运动，产生感应电动势，进而分析可得． 2．答案：BC 根据图象可知电压最大值为Um=10V，有效值为U阻消耗的电功率为PI2R(22)105W． 2102V，电流有效值为IUR22A，电

3．答案：CD 从能量的角度考虑，导轨光滑时，金属棒的动能全部转化为电能，最终以焦耳热的形式

释放出来；导轨粗糙时，金属棒的动能一部分转化为电能，另一部分通过摩擦转化为热能，而安培力做功可以用机械能与电能之间的转化来量度，因此产生的电能不相同，所以A错；电流做功可产生焦耳热，因此可以比较电流做功不同，B错；但两个过程中，机械能都全部转化为热量，所以C对；两个过程中，初速度相同，末速度均为零，因此动量变化量相同，D对．

4．答案：C 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． 5．答案：A 当导线中的电流突然增大时，可判断线框整体向外的磁通量增大，由楞次定律可判断线

框中将产生顺时针方向的电流，根据左手定则可判断cd边和ab受到导线的安培力向右，而ad、bc两边整体所受安培力为零，因此，整个线框所受安培力向右，即x轴正向．

6．答案：BD 产生感应电流后，两导体滑杆中的电流相等，受到磁场的作用力大小相等，感应电流的

磁场阻碍原磁通量的增大，故两杆同时向右加速运动，因F为恒力，磁场对杆的作用力为变力，随速度的增大而增大，因而开始时两杆做变加速运动（ab加速度减小，cd加速度增大），当两杆具有相同加速度时，它们以共同的加速度运动，故BD正确．

7．答案：B 图（a）中L2的功率为P，则L2上电压为U2PR，原线圈中电压U13U23PR，L1两段电

U129PR9P．图（b）中L2、L3功率相同，变压器的输出功压与U1相等，则L1所消耗功率PL1RR

5

率为2P，原线圈电压

U1/3U23PR，原线圈中电流

I1/2PU1，灯L1上消耗功率为

4P24//2PL1I1RRP．

9PR98．答案：BCD 电流I增大的过程中，穿过金属环C的磁通量增大，环中出现逆时针的感应电流，可以将环等效成一个正方形线框，利用“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”得出环将受到向下的斥力且无转动，所以悬挂金属环C的竖直拉力变大，环仍能保持静止状态． 9．答案：BC 当铁块靠近磁铁时，线圈中的磁通量增加，根据楞次定律可得，b端

电势比a端电势高，选项B正确；膜上压力越小时，钢弦上的张力越大，振动频率越高，线圈中感应电动势的频率越高，所以选项C正确．

10．答案：B 图a中，ab棒以v0向右运动的过程中，电容器开始充电，充电后ab棒就减速，ab棒上

的感应电动势减小，当ab棒上的感应电动势与电容器两端电压相等时，ab棒上无电流，从而做匀速运动；图b中，由于R消耗能量，所以ab棒做减速运动，直至停止；图c中，当ab棒向右运动时，产生的感应电动势与原电动势同向，因此作用在ab棒上的安培力使ab棒做减速运动，速度减为零后，在安培力作用下向左加速运动，向左加速过程中，ab棒产生的感应电动势与原电动势反向，当ab棒产生的感应电动势与原电动势大小相等时，ab棒上无电流，从而向左匀速运动，所以B正确． 11．答案：（1）镇流器的自感现象；（2分）断开瞬间；（2分）只有在电路刚断开时才能产生很高的自感

－5

电动势使人产生触电的感觉． （2分）（2）10（2分） IR/2πLhf （2分） 0（2分） 12．答案：（1）如图．（注意：电流表外接或内接均可）（4分）

（2）如果电流外接，电压较高段误差较大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流作用而造

成的误差就越大；如果内接，电压较低段，误差较大，因为电压越低，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差就越大． （4分）

－

13．解析：（1）在0～1×102s时间内D处于导通状态，

则电路总电阻为RR3R1R2R1R2①（2分）

通过R3的电流IUABR②（2分）

由①②式代入数据解得，I=1A（1分） 则通过R1的电流I1－

I0.5A（1分） 2－

（2）在1×102s～2×102s时间内D处于截止状态，

UI则通过R3的电流R1R3（2分）

代入数据得，I/0.8A（2分）

t2/2E(IRIR)33t=1s内R3消耗的电能2（2分）

代入数据解得，E=4．92J． （2分）

14．解析：该同学的结论是正确的． （2分）

设转轮的角速度、转速分别为ω和n，轮子转过θ角所需时间为⊿t，通过线圈的磁通量的变化量为⊿Φ，线圈中产生的感应电动势的平均值为E．

6

根据法拉第电磁感应定律有ENBSN（3分） tt由闭合电路欧姆定律有I=E/R（2分） 又tn（2分）

2（2分）

联立以上四式得，nIR2NBS（3分）

由此可见，该同学的结论是正确的． 15．解析：（1）磁极与摩擦小轮之间转动的角速度相等，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对运动，因

此有r00r，（2分）

0r280rad/s（2分） r0 （2）摩擦小轮带动磁极转动，线圈产生的感应电动势的最大值为

代入数据得，Em=4.48V（2分）

EmnB0S（3分）

EmE3.2V（3分） 感应电动势的有效值

2通过灯炮的电流有效值IE3.2=64mA． （2分）

R1R2401016．解析：（1）从O→MN过程中棒做自由落体，v22gh（2分）

从MN→P的过程中做匀减速运动，故F1大小不变，

22B0LvB0LvF1B0LIMNB0L（4分）

RR22BPLv/2BPLvFBLIBLPPP又1（4分）

R2R所以BP2B0（2分）

（3）棒从MN→P过程中产生热量Qmgh11v7mv2m()2mv2．（4分） 22282217．解析：（1）传感器的电阻R传U传/P传3/0.9=10Ω（1分）

传感器的额定电流I传P传/U传=0.9/3=0.3A（1分）

（2）要求电路各部分安全，则要求电路的最大电流II传0.3A（2分）

7

此时电源电压最大值UmU传U0，U传为传感器的额定电压，U0为R0调至最大值R0m=10Ω时R0两端的电压，即U0I传R0m0.3103V，（2分）

电源电压最大值UmU传U0336V（2分）

R （3）设实际检测时加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为传，根据第一次实验记录数据有：

U0.16R传1.48（2分）

根据第二次记录数据有U0.22R传0.91（2分）

解得，R传9.5，U=3V（1分）

传感器的电阻变化为RR传R传0.5<1Ω（1分）

所以此传感器仍可使用． （2分）

18．解析：（1）因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同，所以由图象可知，线圈中

－

产生交变电流的周期为T=3.14×102s． （2分）

所以线圈中感应电动势的最大值为Em2nBmS/T8.0V（2分） （2）根据欧姆定律，电路中电流的最大值为

ImEm0.80A（2分） Rr通过小灯泡电流的有效值为IIm/20.402A， （2分） 小灯泡消耗的电功率为P=I2R=2.88W（2分）

（3）在磁感应强度变化的1~1/4周期内，线圈中感应电动势的平均值EnS通过灯泡的平均电流IB（2分） tEnSB（2分） Rr(Rr)tnSB4.0103C.（2分） Rr通过灯泡的电荷量QIt

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