小題狂練大題沖關(guān)2015年高三年級物理二輪復(fù)習(xí)專題突破系列-整合測試-電路及電磁感應(yīng)（權(quán)威命制）

./2014屆高三物理二輪復(fù)習(xí)專題突破系列：整合測試--電路和電磁感應(yīng)本卷分第Ⅰ卷<選擇題>和第Ⅱ卷<非選擇題>兩部分。滿分100分,考試時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷<選擇題共40分>一、選擇題<共10小題,每小題4分,共40分,在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對的得4分,選不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分>1．<2013·XX茂名一模>交流發(fā)電機(jī)電樞中產(chǎn)生的交變電動勢為e＝Emsinωt,如果要將交變電動勢的有效值提高一倍,而交流電的周期不變,可采取的方法是<>A．將電樞轉(zhuǎn)速提高一倍,其他條件不變B．將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加一倍,其他條件不變C．將線圈的面積增加一倍,其他條件不變D．將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加一倍,線圈的面積縮小一半,其他條件不變[答案]BC[解析]交變電動勢的峰值Em＝NBSω,有效值E＝eq\f<NBωS,\r<2>>＝eq\f<2NBSπ,\r<2>T>,故要將交變電動勢的有效值提高一倍,B、C正確,D錯(cuò)誤；電樞轉(zhuǎn)速提高一倍,根據(jù)ω＝2πn可知角速度提高一倍,交變電動勢的有效值提高一倍,但周期T＝eq\f<2π,ω>會改變,A錯(cuò)誤。2.<2013·XX哈三中一模>如圖所示,足夠長的平行光滑導(dǎo)軌固定在水平面上,電阻為r,其右端連接有兩個(gè)定值電阻R1、R2,開關(guān)S處于斷開狀態(tài),整個(gè)裝置處于垂直導(dǎo)軌平面方向的勻強(qiáng)磁場中。一電阻為R3的導(dǎo)體棒在恒定的水平外力F的作用下在導(dǎo)軌上勻速向左運(yùn)動,運(yùn)動中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直?，F(xiàn)將開關(guān)S閉合,下列說法不正確的是<>A．剛閉合S的瞬間,導(dǎo)體棒中的電流增大B．剛閉合S的瞬間,導(dǎo)體棒兩端電壓減小C．閉合S后,導(dǎo)體棒做減速運(yùn)動直到停止D．閉合S后,導(dǎo)體棒做減速運(yùn)動直到再一次勻速運(yùn)動[答案]C[解析]閉合S,外電阻減小,而閉合S瞬間導(dǎo)體棒的速度不變,感應(yīng)電動勢不變,根據(jù)I＝eq\f<BLv,R總>可知,導(dǎo)體棒中電流增大,A正確；閉合S的瞬間,外電阻減小,電動勢不變,路端電壓減小,B正確；閉合S后,剛開始安培力大于拉力F,導(dǎo)體棒做加速度減小的減速運(yùn)動,當(dāng)a＝0時(shí)導(dǎo)體棒勻速,D正確,C錯(cuò)誤。3．<2013·XXXX一模>一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交變電動勢e＝220eq\r<2>sin100πt<V>,那么<>A．該交變電流的頻率是50HzB．當(dāng)t＝0時(shí),線圈平面恰好位于中性面C．當(dāng)t＝eq\f<1,100>s時(shí),e有最大值D．該交變電流電動勢的有效值為220eq\r<2>V[答案]AB[解析]根據(jù)表達(dá)式知ω＝100π,交變電流的頻率f＝eq\f<1,T>＝eq\f<ω,2π>＝50Hz,A正確；當(dāng)t＝0時(shí),e＝0,線圈處于中性面位置,B正確；當(dāng)t＝eq\f<1,100>s時(shí)e＝0,C錯(cuò)誤；該交變電流電動勢的有效值為E＝eq\f<Em,\r<2>>＝220V,D錯(cuò)誤。4．<2013·XX一模>如圖甲所示,矩形導(dǎo)線框ABCD固定在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于線框所在平面向里。規(guī)定垂直于線框所在平面向里為磁場的正方向,線框中沿著ABCDA方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向。要在線框中產(chǎn)生如圖乙所示的感應(yīng)電流,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律可能為<>[答案]B[解析]由i－t圖象可知,在0～t0時(shí)間內(nèi),感應(yīng)電流大小恒定,方向沿正方向,則B隨t可能是向里且均勻減小,同理可得在t0～2t0時(shí)間內(nèi),B隨t可能是向里且均勻增大,且兩種情況下的斜率相等,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。5．<2013·XXXX一模>如圖為遠(yuǎn)距離輸送交流電的系統(tǒng)示意圖,變壓器均為理想變壓器。隨著用戶負(fù)載增多,發(fā)電機(jī)F達(dá)到額定功率時(shí),仍導(dǎo)致降壓變壓器輸出功率不足,用戶的用電器不能正常工作。那么,在發(fā)電機(jī)以額定功率工作的情況下,為了適當(dāng)提高用戶的用電功率,可采取的措施是<>A．適當(dāng)減小輸電線的電阻rB．適當(dāng)提高eq\f<n4,n3>C．適當(dāng)提高eq\f<n2,n1>的同時(shí),降低eq\f<n4,n3>D．適當(dāng)降低eq\f<n2,n1>的同時(shí),提高eq\f<n4,n3>[答案]AC[解析]用戶得到的功率等于發(fā)電機(jī)輸出的功率減去輸電線上損失的功率,減小輸電線上損失的功率可適當(dāng)提高用戶的用電功率,而ΔP＝I2r,所以A正確；改變eq\f<n4,n3>只是使電壓降到用戶需要的電壓值,對功率無影響,適當(dāng)提高eq\f<n2,n1>,能提高輸送電壓,減小輸送電流,減小功率損失,故C正確,B、D錯(cuò)誤。6．<2013·XXXX一模>如圖甲所示,勻強(qiáng)磁場垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,磁場在y軸方向足夠?qū)?在x軸方向?qū)挾葹閍。一直角三角形導(dǎo)線框ABC<BC邊的長度為a>從圖示位置向右勻速穿過磁場區(qū)域,以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?在圖乙中感應(yīng)電流i、BC兩端的電壓uBC與線框移動的距離x的關(guān)系圖象正確的是<>[答案]D[解析]導(dǎo)線框勻速進(jìn)入磁場過程中,AC邊切割磁感線,且切割磁感線的有效長度不斷增加,其感應(yīng)電流的大小不斷增加,由右手定則可知感應(yīng)電流的方向是逆時(shí)針方向；當(dāng)導(dǎo)線框完全進(jìn)入磁場時(shí),AC邊、AB邊都切割磁感線,感應(yīng)電動勢之和為零,線框中的感應(yīng)電流為零；當(dāng)導(dǎo)線框出磁場時(shí),AB邊和AC邊的一部分都切割磁感線,等效切割長度不斷增大,導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流不斷增大,感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針。綜上可知感應(yīng)電流的i－x圖象應(yīng)為如圖所示的情況,故A、B錯(cuò)誤；BC兩端的電壓uBC＝iRBC,故C錯(cuò)誤,D正確。7.<2013·XX五校協(xié)作體一模>如圖所示,理想變壓器初、次級分別接有完全相同的燈泡A和B,且初、次級線圈匝數(shù)比n1:n2＝2:1,電源電動勢為u,則B燈兩端電壓為<>A.eq\f<u,2>B．2uC.eq\f<u,5>D.eq\f<2u,5>[答案]D[解析]設(shè)原線圈兩端的電壓為u1,B兩端的電壓為u2,根據(jù)eq\f<u1,u2>＝eq\f<n1,n2>,u1＝eq\f<n1,n2>u2＝2u2,在原線圈回路有u＝u1＋uA；根據(jù)eq\f<I1,I2>＝eq\f<n2,n1>,則I1＝eq\f<n2,n1>I2＝eq\f<1,2>I2,uA＝I1RA＝eq\f<1,2>u2,所以u2＝eq\f<2,5>u,故D正確；A、B、C錯(cuò)誤。8．<2013·XXXX"十校"調(diào)研>如圖所示,一個(gè)長方形的金屬線框電阻為R,放在光滑的水平面上,有界勻強(qiáng)磁場的方向垂直于水平面向下。線框在水平恒力F的作用下由靜止開始向右運(yùn)動,在線框離開磁場的過程中,拉力F的功率隨時(shí)間變化的圖象不可能的是<>[答案]B[解析]線框出磁場過程的運(yùn)動情況可能有三種：若拉力F大于安培力,線框加速出磁場,且加速度逐漸減小,由P＝Fv知,拉力F的功率逐漸增大,但增大得越來越慢,A正確。若拉力F等于安培力,線框勻速出磁場,由P＝Fv知,拉力F的功率不變,D正確。若拉力F小于安培力,線框減速出磁場,且加速度逐漸減小,由P＝Fv知,拉力F的功率逐漸減小,且減小得越來越慢,C正確。故選B。9.<2013·XXXX一模>如圖所示,間距為L、電阻不計(jì)的足夠長平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌左端用一阻值為R的電阻連接,導(dǎo)軌上橫跨一根質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒,金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好。整個(gè)裝置處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。現(xiàn)使金屬棒以初速度沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動,若金屬棒在整個(gè)運(yùn)動過程中通過的電荷量為q。下列說法正確的是<>A．金屬棒在導(dǎo)軌上做勻減速運(yùn)動B．整個(gè)過程中金屬棒克服安培力做功為eq\f<1,2>mv2C．整個(gè)過程中金屬棒在導(dǎo)軌上發(fā)生的位移為eq\f<2qR,BL>D．整個(gè)過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f<1,2>mv2[答案]BC[解析]金屬棒運(yùn)動中受到安培力作用,F安＝BIL＝eq\f<B2L2v,R>,方向向左,故金屬棒做加速度不斷減小的減速運(yùn)動,A錯(cuò)誤；由功能關(guān)系可知金屬棒克服安培力做的功等于動能的減少量,等于整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱,B正確,D錯(cuò)誤；金屬棒整個(gè)過程中通過的電荷量q＝eq\x\to<I>t＝eq\f<ΔΦ,2R>,而ΔΦ＝BLx,所以x＝eq\f<2qR,BL>,C正確。10．<2013·XX西工大附中一模>矩形導(dǎo)線框abcd放在勻強(qiáng)磁場中靜止不動,磁場方向與線圈平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象如圖甲所示。設(shè)t＝0時(shí)刻,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里,則在0～4s時(shí)間內(nèi),圖乙中能正確反映線框ab邊所受的安培力隨時(shí)間t變化的圖象<規(guī)定ab邊所受的安培力向左為正>的是<>[答案]D[解析]在0～2s內(nèi),線框中的感應(yīng)電動勢E1＝eq\f<ΔB,Δt>·s,對應(yīng)的感應(yīng)電流大小不變,方向順時(shí)針,而F＝BILab,所以根據(jù)左手定則可知F的方向先向左后向右,F的大小與B成正比；同理可知在2～4s內(nèi)F的方向也是先向左后向右,大小與B成正比,故D正確。第Ⅱ卷<非選擇題共60分>二、填空題<共3小題,每小題6分,共18分。把答案直接填在橫線上>11．如圖所示,直線a、拋物線b分別為某電池的總功率P、輸出功率PR隨電流I變化的圖象。根據(jù)圖線可知該電池的電動勢E＝________V；內(nèi)阻r＝________Ω；當(dāng)外電阻為0.5Ω時(shí),電池的輸出功率PR＝________W。[答案]1.210.32[解析]題中的圖象對應(yīng)的物理關(guān)系：P＝EI,P－PR＝I2r,從題圖上取數(shù)據(jù),可求得E＝1.2V,內(nèi)阻r＝1Ω。當(dāng)R外＝0.5Ω時(shí),I＝eq\f<E,R＋r>＝eq\f<1.2,1.5>A＝0.8A,故PR＝I2R＝0.32W。12．某發(fā)電廠用2.2kV的電壓將電能輸出給遠(yuǎn)處的用戶,后改為用22kV的電壓,在既有輸電線路上輸送同樣的電功率。前后兩種輸電方式消耗在輸電線上的電功率之比為________。要將2.2kV的電壓升高到22kV,若變壓器原線圈的匝數(shù)為180匝,則副線圈的匝數(shù)應(yīng)該是________匝。[答案]100:11800[解析]輸送電流I＝eq\f<P,U>,設(shè)輸電線電阻為r,輸電線消耗功率為P′.因P′＝I2r＝eq\b\lc\<\rc\><\a\vs4\al\co1<\f<P,U>>>2r,據(jù)題意有eq\f<P1′,P2′>＝eq\b\lc\<\rc\><\a\vs4\al\co1<\f<U2,U1>>>2＝eq\b\lc\<\rc\><\a\vs4\al\co1<\f<22,2.2>>>2＝100:1根據(jù)eq\f<n1,n2>＝eq\f<U1,U2>,則n2＝eq\f<U2,U1>n1＝eq\f<22,2.2>×180匝＝1800匝。13．某集裝箱吊車的交流電動機(jī)輸入電壓為380V,則該交流電電壓的最大值為________V。當(dāng)?shù)踯囈?.1m/s的速度勻速吊起總質(zhì)量為5.7×103kg的集裝箱時(shí),測得電動機(jī)的電流為20A,電動機(jī)的工作效率為________。<g取10m/s2>[答案]380eq\r<2>75%[解析]對于正弦交流電Um＝eq\r<2>U＝380eq\r<2>V電動機(jī)的輸出功率為P出＝mgv＝5.7kW電動機(jī)的輸入功率為P入＝UI＝7.6kW電動機(jī)的工作效率為eq\f<P出,P入>＝0.75＝75%三、計(jì)算題<共4小題,共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位>14．<10分>如圖,兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置,導(dǎo)軌間距離為L,電阻不計(jì)。在導(dǎo)軌上端并接兩個(gè)額定功率均為P、電阻均為R的小燈泡。整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)軌所在平面垂直?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止開始釋放。金屬棒下落過程中保持水平,且與導(dǎo)軌接觸良好。已知某時(shí)刻后兩燈泡保持正常發(fā)光。重力加速度為g。求：<1>磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小；<2>燈泡正常發(fā)光時(shí)導(dǎo)體棒的運(yùn)動速率。[答案]<1>eq\f<mg,2L>eq\r<\f<R,P>><2>eq\f<2P,mg>[解析]<1>設(shè)小燈泡的額定電流為I0,有P＝Ieq\o\al<2,0>R①由題意在金屬棒沿導(dǎo)軌豎直下落的某時(shí)刻后,小燈泡保持正常發(fā)光,流經(jīng)MN中電流為I＝2I0②此時(shí)金屬棒MN所受的重力和安培力相等,下落的速度達(dá)到最大值,有mg＝BLI③聯(lián)立①②③式得B＝eq\f<mg,2L>eq\r<\f<R,P>>④<2>設(shè)燈泡正常發(fā)光時(shí),導(dǎo)體棒的速率為v,由電磁感應(yīng)定律與歐姆定律得E＝BLv⑤E＝RI0⑥聯(lián)立①②④⑤⑥式得v＝eq\f<2P,mg>⑦15．<10分>如圖所示交流發(fā)電機(jī)矩形線圈的邊長ab＝cd＝0.4m,ac＝bd＝0.2m,共50匝,線圈電阻r＝1Ω.線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T的勻強(qiáng)磁場中,繞垂直磁場方向的軸以eq\f<100,π>r/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動,外接電阻為R＝9Ω,求：<1>電壓表的讀數(shù)；<2>電阻R上的電功率和發(fā)電機(jī)的電功率．[答案]<1>101.8V<2>1152W1280W[解析]<1>線圈在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為：Em＝nBSω＝50×0.2×0.2×0.4×eq\f<100,π>×2πV＝160V路端電壓為U,則：U＝IR＝eq\f<EmR,\r<2>R＋r>＝72eq\r<2>V＝101.8V<2>電阻R上的功率為P,則：P＝UI＝72×eq\r<2>×8eq\r<2>W＝1152W發(fā)電機(jī)的電功率P′＝EI＝eq\f<E2,R＋r>＝eq\f<E\o\al<2,m>,2R＋r>＝eq\f<1602,2×9＋1>W＝1280W.16．<11分>如圖所示,空間存在B＝0.5T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場,MN、PQ是處于同一水平面內(nèi)相互平行的粗糙長直導(dǎo)軌,間距l(xiāng)＝0.2m,R是連接在導(dǎo)軌一端的電阻,ab是跨接在導(dǎo)軌上質(zhì)量為m＝0.1kg的導(dǎo)體棒。從零時(shí)刻開始,通過一小型電動機(jī)對ab棒施加一個(gè)牽引力F,方向水平向左,使其從靜止開始沿導(dǎo)軌做加速運(yùn)動,此過程中棒始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。圖乙是棒的v－t圖象,其中OA段是直線,AC段是曲線,DE段是曲線圖象的漸近線,小型電動機(jī)在12s末達(dá)到額定功率P＝4.5W,此后保持功率不變。除R外,其余部分電阻均不計(jì),取g＝10m/s2。<1>求導(dǎo)體棒ab在0～12s內(nèi)的加速度大?。?lt;2>求導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)及電阻R的值；<3>若t＝17s時(shí),導(dǎo)體棒ab最大速度,從0～17s內(nèi)共發(fā)生位移100m,試求12～17s內(nèi),R上產(chǎn)生的熱量是多少。[答案]<1>0.75m/s2<2>0.20.4Ω<3>12.35J[解析]<1>由圖象知12s末導(dǎo)體棒ab的速度為v1＝9m/s,在0～12s內(nèi)的加速度大小為a＝eq\f<Δv,Δt>＝eq\f<9,12>m/s2＝0.75m/s2。<2>t1＝12s時(shí),導(dǎo)體棒中感應(yīng)電動勢為E＝Blv1感應(yīng)電流I＝eq\f<E,R>導(dǎo)體棒受到的安培力F1＝BIl即F1＝eq\f<B2l2v1,R>此時(shí)電動機(jī)牽引力為F＝eq\f<P,v1>由牛頓第二定律得eq\f<P,v1>－eq\f<B2l2v1,R>－μmg＝ma由圖象知17s末導(dǎo)體棒ab的最大速度是v2＝10m/s,此時(shí)加速度為零,同理有eq\f<P,v2>－eq\f<B2l2v2,R>－μmg＝0由以上各式解得μ＝0.2,R＝0.4Ω<3>0～12s內(nèi),導(dǎo)體棒勻加速運(yùn)動的位移s1＝eq\f<v1,2>t1＝54m12～17s內(nèi),導(dǎo)體棒的位移s2＝<100－54>m＝46m由能量守恒得Q＝Pt2－<eq\f<1,2>mveq\o\al<2,2>－eq\f<1,2>mveq\o\al<2,1>>－μmgs2代入數(shù)據(jù)解得R上產(chǎn)生的熱量Q＝12.35J。17．<11分><2013·課標(biāo)全國Ⅰ>如圖,兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為θ,間距為L。導(dǎo)軌上