高三一轮复习检测题（选修3-1、3-2）B卷

2022-03-20湖南省湘阴县第一中学杨宗礼

中学生数理化(高中版.高考理化) 2022年11期

关键词：金属杆强磁场磁感应

■湖南省湘阴县第一中学杨宗礼

一、选择题(第1～6 题只有一个选项正确,第7～10题有多个选项正确)

1.如图1所示,虚线a、b、c代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即Uab=Ubc,实线为一带负电的质点仅在静电力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点,据此可知( )。

图1

A.三个等势面中,c的电势最高

B.质点通过P点时的电势能比通过Q点时的大

C.质点通过P点时的动能比通过Q点时的大

D.质点通过P点时的加速度比通过Q点时的小

2.电动汽车的发展有助于改善城市空气质量。如图2所示为某电动汽车的电路示意简图,若汽车电池组的电动势为400 V,内阻为0.5 Ω,容量为20 kW·h。当汽车以90 km/h 的速度匀速行驶时,受到的阻力约为400 N,此时直流驱动电机的输入电压为300 V,输入功率为15 kW,则( )。

图2

A.当汽车以90 km/h的速度行驶时,电路中的电流为100 A

B.汽车电池组的热功率为5 kW

C.直流驱动电机的内阻约为1 Ω

D.当汽车以90 km/h的速度行驶时,最大行驶里程约为90 km

3.如图3所示,三根通电长直导线平行放置,其截面构成等边三角形,O点为三角形的中心,通过三根长直导线的电流大小分别用I1、I2、I3表示,电流方向如图所示。当I1=I2=I3=I时,O点的磁感应强度大小为B。已知通电长直导线在某点产生的磁感应强度大小跟电流成正比,则下列说法中正确的是( )。

图3

A.当I1=3I,I2=I3=I时,O点的磁感应强度大小为2B

B.当I1=3I,I2=I3=I时,O点的磁感应强度大小为3B

C.当I2=3I,I1=I3=I时,O点的磁感应强度大小为

D.当I3=3I,I1=I2=I时,O点的磁感应强度大小为

4.现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图4所示,其中加速电场的电压恒定。质子在入口处由静止开始被电场加速,经磁感应强度为B的匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若换作α粒子)在入口处由静止开始被同一电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,则需将磁场的磁感应强度大小变为( )。

图4

A.2BB.

5.如图5所示,交流发电机的线圈为边长为L的正方形,线圈匝数为N,线圈电阻为r,外电路电阻为R。线圈在磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′匀速转动,转速为n。图中电表均为理想交流电表,下列说法中正确的是( )。

图5

A.图示位置穿过线圈的磁通量最大

B.感应电动势的最大值为πNBL2n

6.如图6所示,一个等腰直角三角形的匀强磁场区域的直角边长为L,磁场方向垂直于纸面向外,磁感应强度大小为B。边长为L,总电阻为R的正方形导线框abcd,从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域,取沿abcda方向的感应电流为正,则图7中表示线框中感应电流i随bc边的位置坐标x变化的图像正确的是( )。

图6

图7

7.空间中存在一静电场,一电子从x=0 处以一定的初速度沿x轴正方向射出,仅在静电力作用下在x轴上做直线运动,其电势能Ep随位置x变化的关系如图8所示。下列判断中正确的是( )。

图8

A.x1处的电场强度比x3处的大

B.x2处的电势最大,电场强度最小

C.x3处的电场强度方向沿x轴正方向

D.电子在x=0 处的速度大于在x3处的速度

8.随着人们对身体健康的重视,很多家庭都备有电子体重计。某种电子体重计的原理如图9所示,它的主要部件有供人站立的不计质量的踏板,一个由阻值可随压力大小而变化的电阻做成的压力传感器R,量程为0～3 A 的理想电流表G(用来显示体重)。所配电源的电动势为12 V,内阻为2 Ω,压力传感器R的阻值随压力变化的函数关系式为R=30-0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)。下列说法中正确的是( )。

图9

A.该体重计能测量的最大体重是1 500 N

B.该体重计能测量的最大体重是1 400 N

C.该体重计的零刻度线(踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的0.375 A 处

D.该体重计的零刻度线(踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的0.400 A 处

9.磁悬浮列车是高速低耗交通工具,它的驱动系统可简化为如图10所示的物理模型。固定在列车底部的正方形金属线框的边长为L,匝数为N,总电阻为R;水平面内平行长直导轨间存在磁感应强度大小均为B,方向交互相反,边长均为L的正方形组合匀强磁场。当磁场以速度v匀速向右移动时,可驱动停在轨道上的列车,则( )。

图10

A.图示时刻,线框中的感应电流沿逆时针方向

B.列车行驶的方向与磁场移动的方向相同

C.列车速度为v′时,线框中的感应电动势大小为2NBL(v-v′)

D.列车速度为v′时,线框受到的安培力大小为

10.如图11所示,理想变压器上连接着四个灯泡,其中灯泡L1、L2的额定电压为2U,额定电流为2I,灯泡L3、L4的额定电压为U,额定电流为I。当开关S闭合时,四个灯泡均正常发光,电压表为理想电表。下列说法中正确的是( )。

图11

A.a、b两端的电压Uab=3U

B.变压器原、副线圈的匝数比为1∶2

C.当开关S 断开时,原线圈中的灯泡L1、L2都变亮

D.当开关S断开时,电压表的示数增大

二、实验题

11.为了较准确地测量一节干电池的电动势和内阻(约为2 Ω),可使用的主要器材如下:

A.电流表G:测量范围为0～10 mA,内阻为100 Ω

B.电流表A:测量范围为0～0.4 A,内阻为1.5 Ω

C.电阻箱R0:电阻变化范围为0～999.9 Ω

D.滑动变阻器R:电阻变化范围为0～20 Ω

E.开关一个,导线若干

(1)将电流表G 改装成量程为0～2 V的电压表,则与电流表G 串联的电阻箱R0的阻值应调为_____。

A.50.0 Ω B.70.0 Ω

C.100 Ω D.100.0 Ω

(2)将改装后的电流表G 和电流表A 接入电路,为了让测量过程更方便,测量结果更准确,应选择的电路是图12 中的____(选填“甲”或“乙”)。

图12

(3)若选择正确的电阻箱R0阻值与图12中的乙图进行实验,得到电流表G 和A 的6组数据如表1所示。

表1

在图13中补全数据点绘出Ig-I图像。

图13

(4)分析Ig-I图像可知,干电池的电动势为_____V,内阻为_____Ω。(保留三位有效数字)

三、计算题

12.如图14所示,空间分布着场强为E,方向竖直向下的电场,长度为L的不可伸长轻绳固定于O点,另一端系一质量为m,带电荷量为+q的小球。拉起小球至轻绳水平后在A点无初速度释放,当小球运动至O点的正下方B点时,轻绳恰好断裂,小球继续运动并垂直打在同一竖直平面内且与水平面成θ角,无限大的挡板MN上的C点,重力加速度为g,试求:

图14

(1)小球运动到B点时的速度大小及轻绳的最大张力。

(2)小球运动到C点时的速度大小。

(3)A、C两点之间的电势差。

13.如图15所示,平面直角坐标系xOy内,x轴上方存在垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B=0.2 T,y轴上P点(0,16 cm)有一粒子源,能向各个方向释放出比荷为4×108C/kg的正粒子,粒子的初速度v0=8×106m/s,不计粒子自身重力,求x轴上有粒子穿过的坐标范围。

图15

14.如图16 甲所示,足够长金属导轨MN和PQ平行放置,间距L=1 m,与水平面之间的夹角α=37°,匀强磁场的磁感应强度B=2 T,方向垂直于导轨平面向上,M、P两端接有阻值R=1.5 Ω 的电阻,质量m=0.5 kg,电阻r=0.5 Ω 的金属杆ab垂直导轨放置,金属杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.2。现用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab,使其由静止开始运动,当金属杆ab上滑的位移s=3.8 m 时达到稳定状态,对应过程中金属杆ab的v-t图像如图16乙所示。取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,导轨电阻不计。求:

图16

(1)恒力F的大小及金属杆ab的速度为0.4 m/s时的加速度大小。

(2)在0～1 s时间内,通过电阻R的电荷量q。

(3)从金属杆ab开始运动到它刚好达到稳定状态的过程中,金属杆ab中产生的焦耳热。

15.如图17所示,在直角坐标系xOy的第一象限内,圆心为K的两个同心圆的半径分别为R和3R,大圆与两坐标轴分别相切,在x轴上的切点为M,MN连线与y轴平行,N点在大圆上。两同心圆之间的环状区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场,小圆内存在垂直于纸面向外的匀强磁场,两磁场的磁感应强度大小相等。在第四象限内分布着沿y轴正方向的匀强电场。一质量为m,带电荷量为+q的粒子从y轴上的P点沿x轴正方向以某一初速度射入匀强电场区域,经过M点时以速度v0进入两同心圆之间的环状区域,且速度v0的方向与MN连线之间的夹角α=30°。已知粒子在环状磁场中的运动轨迹半径为2R,且恰好从N点射出磁场,粒子自身的重力忽略不计。求: