2020高三物理精选精练（27）

2020高三物理精选精练（27）

‎2020高三物理精选精练 ‎ 一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)‎ ‎1.一个矩形线圈绕与匀强磁场垂直的OO′轴逆时针转动，线圈的两条引线分别与A、B两半圆铜环相连，两个铜环通过滑动电刷连入电路，电路中仅有一个电阻R.如图所示，在线圈转动过程中，通过R的电流(　　)‎ A．大小和方向都不断变化 B．大小不断变化，方向从A→R→B C．大小和方向都不变 D．大小不断变化，方向从B→R→A 解析：线圈中产生交流电，由于电刷交替与两铜环接触，流过R的电流方向不变．根据右手定则可知，通过R的电流方向是B→R→A.‎ 答案：D ‎2．(2020年潍坊模拟)两只相同的电阻，分别通过正弦波形的交流电和方波形的交流电．两种交变电流的最大值相等，波形如图所示．在正弦波形交流电的一个周期内，正弦波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q1与方波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q2之比等于(　　)‎ A．3∶1　　　　　　　　　 B．1∶2‎ C．2∶1 D．4∶3‎ 解析：正弦波形交流电的有效值I1＝ A，方波形交流电的有效值I2＝‎1 A．根据Q＝I2Rt，Q1∶Q2＝1∶2，B正确．‎ 答案：B ‎3.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路中有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除小灯泡外，其余部分的电阻不计，小灯泡的电阻应为(　　)‎ 答案：B ‎4．(2020年高考天津理综)在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则(　　)‎ A．t＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零 B．t＝0.01 s时线框平面与中性面重合 C．线框产生的交变电动势有效值为311 V D．线框产生的交变电动势频率为100 Hz 解析：由图象知，该交变电流电动势峰值为311 V，交变电动势频率为f＝50 Hz，C、D错；t＝0.005时，e＝311 V，磁通量变化最快，t＝0.01 s时，e＝0，磁通量最大，线圈处于中性面位置，A错、B对．‎ 答案：B ‎5.如图所示的电路中，A是熔断电流I0＝‎2 A的保险丝，R是可变电阻，S是交流电源．交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e＝220 sin 314t V．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于(　　)‎ ‎ ‎ A．110 Ω B．110 Ω C．220 Ω D．220 Ω 解析：该交变电流电动势的有效值为U＝ V＝220 V，故电阻的最小阻值Rmin＝＝ Ω＝110 Ω.‎ 答案：B ‎6．(2020年中山模拟)如图甲所示，电阻R的阻值为50 Ω，在ab间加上图乙所示的正弦交流电，则下面说法中正确的是(　　)‎ A．电阻R的功率为200 W B．电流表示数为‎2 A C．产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/s D．如果产生该交流电的线圈转速提高一倍，则电流表的示数也增大一倍 解析：由图象可知，正弦交流电的有效值U＝ V＝100 V，由P＝得P＝ W＝200 W，A正确；由I＝得I＝‎2 A，B正确；周期T＝0.02 s，故ω＝＝314 rad/s，C错误；ω＝2πn，Em＝BSω，故当转速n增大1倍，Em增大1倍，电流表示数增大1倍，D正确．‎ 答案：ABD ‎7．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，则外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则(　　)‎ A．电压表的示数为220 V B．电路中的电流方向每秒钟改变50次 C．灯泡实际消耗的功率为484 W D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J 解析：电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由图象知电动势的最大值Em＝220 V，有效值E＝220 V，灯泡两端电压U＝＝209 V，A错；由图象知T＝0.02 s，一个周期内电流方向变化两次，可知1 s内电流方向变化100次，B错；灯泡的实际功率P＝＝ W＝459.8 W，C错；电流的有效值I＝＝‎2.2 A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Qr＝I2rt＝2.22×5×1 J＝24.2 J, D对．‎ 答案：D ‎8.(2020年高考四川理综)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为‎1 A．那么(　　)‎ A．线圈消耗的电功率为4 W B．线圈中感应电流的有效值为‎2 A C．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝4cos (t)V D．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝sin (t)Wb 解析：线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正(或余)弦式交变电流，因为从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，所以瞬时电动势表达式e＝Emcos ωt，当转过60°时e＝Emcos 60°＝，而i＝＝＝＝‎1 A，所以Em＝4 V．故电动势有效值E＝＝2 V，则线圈消耗功率P＝＝ W＝4 W，则选项A正确；线圈中感应电流的有效值I＝＝ A＝ A，则选项B错误；因为Em＝4 V，所以e＝Em·cos ωt＝4cos (t) V，则选项C正确；因为Em＝BS·，所以Φm＝BS＝＝，所以任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝Φm·sin ωt＝sin (t)Wb，所以选项D错误．‎ 答案：AC ‎9.如图所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，以恒定的角速度ω绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R.t＝0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在向纸面外转动，则(　　)‎ A．线圈中电流的瞬时值表达式为i＝cos ωt B．线圈中电流的有效值I＝ C．线圈中电流的有效值I＝ D．线圈消耗的电功率P＝ 解析：回路中感应电动势最大值Em＝BSω，电流最大值Im＝＝，t＝0时为中性面，故瞬时值表达式i＝·sin ωt.电流的有效值I＝＝，P＝I2R＝，故A、B、D错误，C正确．‎ 答案：C ‎10．平行板间加如图所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t＝0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况，图中能定性描述粒子运动的速度图象的是(　　)‎ 解析：粒子的加速度a＝＝定值，故C、D均错；由图知，0～与～T内粒子加速度大小相等，方向相反，故粒子做单向直线运动，速度没有反向，故A对、B错．‎ 答案：A 二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)‎ ‎11．(15分)如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝ T，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时，求：‎ ‎(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式．‎ ‎(2)线圈转过 s时，电动势的瞬时值多大？‎ ‎(3)电路中电压表和电流表的示数各是多少？‎ 解析：(1)e＝Emaxsin ωt＝nBS×2πfsin 2πft ‎＝100××0.05×2π×sin (2π×t) V ‎＝50sin 10πt V.‎ ‎(2)当t＝ s时 e＝50sin (10π×) V＝43.3 V.‎ ‎(3)电动势的有效值为 E＝＝ V＝35.4 V 电流表示数I＝＝ A＝‎‎3.54 A 电压表示数U＝IR＝3.54×9 V＝31.86 V.‎ 答案：(1)e＝50sin (10πt) V　(2)43.3 V ‎(3)31.86 V,‎‎3.54 A ‎12.(15分)如图所示，间距为L的光滑水平金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，一端接阻值为R的电阻．质量为m的导体棒放置在导轨上，其电阻为R0.在拉力F作用下从t＝0的时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为v＝vmaxsin ωt，不计导轨电阻．求：‎ ‎(1)从t＝0到t＝时间内电阻R产生的热量．‎ ‎(2)从t＝0到t＝时间内拉力F所做的功．‎