高考物理复习同步练习：第十章 模块知识整合与综合检测(选修3-2)

高考物理复习同步练习：第十章 模块知识整合与综合检测(选修3-2)

‎[迁移应用——能力大提升]‎ 一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，在每小题给出的四个选项中只有一个选项符合题意)‎ ‎1．如图1所示，正方形闭合导线框处在磁感应强度恒定的匀强磁场中，C、E、D、F为导线框中的四个顶点，图甲中的导线框绕E点转动，图乙中的导线框向右平动，磁场足够大。下列判断正确的是(　　)‎ 图1‎ A．图甲线框中有感应电流产生，C点电势比D点低 B．图甲线框中无感应电流产生，C、D两点电势相等 C．图乙线框中有感应电流产生，C点电势比D点低 D．图乙线框中无感应电流产生，C、D两点电势相等 解析：两导线框在运动中都无磁通量的变化线框中都无感应电流产生，A、C错误。图甲中C、D两点绕E点转动时切割磁感线的有效长度相同，旋转方向一致，故EC与ED两边中产生的电动势大小、方向相同，B正确。图乙中EC与DF两边切割磁感线产生的电动势相当于两电源，CF两端相当于电源正极、ED两端相当于电源负极，故C点电势高于D点电势，D错误。‎ 答案：B ‎2．图2甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为10∶1。变压器的原线圈接如图2乙所示的正弦式电流，两个20 Ω的定值电阻串联接在副线圈两端。电压表为理想电表。则(　　)‎ 图2‎ ‎①原线圈上电压的有效值为100 V ‎②原线圈上电压的有效值约为70.7 V ‎③电压表的读数为5.0 V ‎④电压表的读数约为3.5 V A.①③ B.②④ C.①④ D.②③‎ 解析：由图乙可以看出原线圈上电压的峰值为U‎1m＝100 V，则其有效值为U1＝≈70.7 V，①错误②正确。由＝可得副线圈两端电压U2≈7.07 V，因电表示数为电流或电压的有效值，则电压表的示数UV＝≈3.5 V，③错误④正确。‎ 答案：B ‎3．如图3所示电路，已知灯炮a、R1、R2、R3的电阻和电源的内阻都为R，线圈L的直流电阻为零，现灯泡正常发光。由于电路出现故障，灯泡亮度发生变化，以下说法正确的是(　　)‎ 图3‎ A．如果R2或R3短路，灯泡亮度将突然增加，电源输出功率最终减小 B．如果R2或R3短路，灯泡亮度将逐渐减弱，电源输出功率最终减小 C．如果R1短路，灯泡亮度将逐渐增加，电源输出功率最终增大 D．如果R1短路，灯泡亮度将逐渐减弱，路端电压最终减小 解析：电路出现故障前内外电路的电阻相等，电源的输出功率最大。当R2或R3短路时，电路中总电阻突然减小，通过电源的电流突然增大，内电压突然增大，路端电压突然减小，通过灯泡的电流应减小，但由于线圈的自感作用，通过灯泡的电流只能缓慢减小，灯泡亮度将逐渐减弱，最终状态下外电路阻值小于电源内阻，电源输出功率变小，A错误B正确。当R1短路时，同理可知最终状态下灯泡亮度增加、路端电压减小、电源的输出功率减小，由于线圈的自感作用，此过程中灯泡的亮度应是逐渐增大的，C、D皆错误。‎ 答案：B ‎4.如图4所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为k，输出端接有一交流电动机，此电动机线圈的电阻为R。当原线圈两端接有正弦交变电流时，变压器的输入功率为P0，电动机恰好能带动质量为m的物体以速度v匀速上升，此时理想交流电流表的示数为I。 图4‎ 若不计电动机的机械能损耗，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　)‎ A．电动机输出的机械功率为P0‎ B．变压器的输出功率为mgv C．副线圈两端电压的有效值为 D．整个装置的效率为 解析：因重物匀速上升，电动机的输出功率等于克服重物重力做功的功率，而电动机线圈要产生焦耳热，故变压器的输入功率即输出功率就等于电动机线圈的发热功率与输出的机械功率之和，P0＝mgv＋I2R，A、B皆错误。因副线圈的输出功率为P0，通过的电流为I，故其两端电压为U2＝，C错误。整个装置效率为有用功率(电动机对重物做功的功率)与消耗的总功率(变压器的输入功率)之比，D正确。‎ 答案：D ‎5．如图5所示，在水平放置的两条平行光滑导轨上有一垂直其放置的金属棒ab，匀强磁场跟轨道平面垂直，磁场方向如图所示，导轨接有两定值电阻，R1＝5 Ω，R2＝6 Ω，及滑动变阻器R0，其余电阻不计。电路中的电压表量程为0～10 V，电流表的量程为0～‎3 A，现将R0调至30 Ω，用F＝40 N水平向右的力使ab垂直导轨向右平移，当ab达到稳定状态时，两电表中有一表正好达到满偏，而另一表未达到满偏。则下列说法正确的是(　　)‎ 图5‎ ‎①当棒ab达到稳定状态时，电流表满偏 ‎②当棒ab达到稳定状态时，电压表满偏 ‎③当棒ab达到稳定状态时，棒ab的速度是‎1 m/s ‎④当棒ab达到稳定状态时，棒ab的速度是‎2.25 m/s A.①③ B.②④ C.①④ D.②③‎ 解析：设电压表达到满偏，则电路中的电流I＝＋＝ A＋ A＝‎2 A小于电流表的量程，故①错误②正确。电压表满偏时a、b两端的电压Uab＝UV＋IR1＝20 V，再由Uab＝BLv、F＝BIL可得v＝‎1 m/s，故③正确④错误。‎ 答案：D ‎6．一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压U随时间t的变化规律如图6所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻，则(　　)‎ 图6‎ A．流过电阻的最大电流是‎20 A B．与电阻并联的电压表的示数是141 V C．变压器的输入功率是1×103 W D．在交变电流变化的一个周期内，电阻产生的焦耳热是2×103 J 解析：由图知输入电压的峰值为220 V，其有效值为220 V，由n1∶n2＝U1∶U2知副线圈两端电压的峰值、有效值分别为100 V、100 V，则流过电阻的最大电流Im＝＝‎10 A，A错误。电压表的示数应为副线圈两端电压的有效值100 V，B错误。变压器的输入功率等于电阻的热功率P＝＝1 000 W，C正确。电阻在一个周期内产生的焦耳热Q＝Pt＝1 000×2×10－2 J＝20 J，D错误。‎ 答案：C ‎7．如图7所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝ T的水平匀强磁场中，线框面积S＝‎0.5 m2‎，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝200 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈线接入一只“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(　　)‎ 图7‎ 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 V C．变压器原、副线圈匝数之比为25∶11‎ D．允许变压器输出的最大功率为5 00 W 解析：图示位置处线框平面与磁感线垂直，磁通量最大，A错误。线框产生的交变电压的有效值为U＝＝500 V，B错误。对于理想变压器有＝＝，输出功率等于输入功率P＝IU1＝‎10 A×500 V＝5 000 W，C正确,D错误。‎ 答案：C ‎8．如图8所示水平光滑的平行金属导轨，左端接有电阻R，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在空间内，质量一定的金属棒PQ垂直于导轨放置。今使棒以一定的初速度v0向右运动，当其通过位置a、b时，速率分别为va、vb到位置c时棒刚好静止。设导轨与棒的电阻均不计，a与b，b与c的间距相等，则金属棒在由a→b与b→c的两个过程中，下列说法正确的是(　　)‎ 图8‎ A．金属棒运动的加速度相等 B．通过金属棒横截面的电荷量相等 C．回路中产生的电能Eab

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