25-26学年物理(人教版)选择性必修二课件：第3章 阶段检测卷(二)（含答案）

阶段检测卷(二)第三章　交变电流(时间：75分钟　满分：100分)C一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。)1.如图所示,通电导线所受安培力方向或运动电荷所受洛伦兹力方向正确的是(　　)解析　根据左手定则,伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心垂直进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向,可知A图中通电导线所受安培力方向竖直向下,故A错误;B图中电流和磁场的方向平行,导线所受安培力为零,故B错误;根据左手定则,伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在一个平面内,让磁感线从掌心垂直进入,并使四指指向负电荷运动的反方向,这时拇指所指的方向就是运动的负电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向,则可知C图中运动电荷所受洛伦兹力方向竖直向下,故C正确;根据左手定则,伸开左手,与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心垂直进行,四指指向负电荷运动反方向,这时拇指所指的方向就是运动的负电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向,则可知D图中运动电荷所受洛伦兹力方向竖直向下,故D错误。B2.无线充电技术已经广泛应用于生活中。感应充电是无线充电技术的一种,常用于小功率电器的无线充电。某电子购物平台中的一款电动牙刷采用了无线充电技术,充电座内含一套线圈和一个金属芯,牙刷柄内含有另一套线圈,如将牙刷坐于基座上,就能够实现无线感应充电。关于此款电动牙刷的无线充电过程,以下说法正确的是(　　)A.利用恒定电流和交变电流都可以实现充电过程B.充电过程中,能量从电能转化为磁场能再转化为电能C.感应充电技术为无线充电,充电效率可以达到100%D.感应充电的原理和磁电式电表的工作原理相同解析　充电座是利用电磁感应原理工作的,故不能直接使用恒定电流进行充电,A错误;充电过程中,充电座的线圈消耗电能,能量从电能转化为磁场能再转化为电能,B正确;充电线圈有电阻,有电能转化为热能,还有其他损耗,充电效率一定小于100%,C错误;感应充电的原理是电磁感应,磁电式电表的工作原理是通电导线受安培力,D错误。D3.(2025·江苏南京期中)研究人员发现一种具有独特属性的新型合金能够将内能直接转化为电能。具体而言,只要略微提高温度,这种合金就会变成强磁性合金,从而使环绕它的线圈中产生电流,其简化模型如图所示。A为圆柱形合金材料,B为线圈,套在圆柱形合金材料上,线圈的半径大于合金材料的半径。现对A进行加热,下列说法正确的是(　　)A.B线圈的磁通量将减小B.B线圈一定有收缩的趋势C.B线圈中感应电流产生的磁场阻止了B线圈内磁通量的增加D.若从左向右看B中产生顺时针方向的电流,则A左端是强磁性合金的N极解析　现对A进行加热,其磁感应强度增大,A内部磁场与外部磁场方向相反,B线圈的总磁通量与A内部磁场方向相同,磁通量变大,由楞次定律可知,B线圈一定有扩张的趋势,故A、B错误;根据楞次定律可知,B线圈中感应电流产生的磁场阻碍了B线圈内磁通量的增加,而非阻止,故C错误;根据右手螺旋定则和楞次定律可知,若从左向右看B中产生顺时针方向的电流,感应电流磁场向右,则A中原磁场方向向左,A内部磁场大于外部磁场,因此磁场方向要看内部,即A左端是强磁性合金的N极,故D正确。D4.如图所示的实验电路中,L是自感线圈,R为定值电阻,电源内阻不可忽略。t=0时闭合开关S,一段时间后断开开关,则电流传感器所记录的电流i随时间t变化的图像可能为(　　)解析　闭合开关S瞬间,线圈中产生自感电动势阻碍电流增加,则线圈相当于断路,此时通过电流传感器的电流最大;随线圈阻碍作用的减小,通过线圈的电流逐渐变大,通过电流传感器的电流逐渐减小,电路稳定后,外电路电阻不变,外电压不变,通过电流传感器的电流不变;断开开关S瞬间,由于自感现象,电感线圈阻碍电流减小,通过线圈L的电流此时从左向右流过电流传感器,与开关S断开前方向相反,且逐渐减小,故D正确。5.石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料,具有丰富的电学性能。现设计一电路测量某二维石墨烯样品的载流子(电子)浓度。如图(a)所示,在长为a,宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场,磁感应强度为B,电极1、3间通以恒定电流I,电极2、4间将产生电压U。当I=1.00×10-3 A时,测得U-B关系图线如图(b)所示,元电荷e=1.60×10-19 C,则此样品每平方米载流子数最接近(　　)A.1.7×1019B.1.7×1015C.2.3×1020D.2.3×1016D C6.如图所示,是远距离输电示意图,电路中升压变压器T1和降压变压器T2都认为是理想变压器,中间输电线路的总电阻为R,下列说法正确的是(　　)A.T1输出电压等于T2输入电压B.T1输出功率等于T2输入功率C.若用户接入的用电器增多,则R消耗的功率增大D.若用户接入的用电器增多,则T2输出功率减小解析　由于输电过程中电阻R要产生热量,会损失功率,故T1输出功率大于T2输入功率;T1输出电压大于T2输入电压,故A、B错误;由于输入电压不变,所以变压器T1的输出电压不变,随着用户接入的用电器增多,导致用户端的等效电阻变小,则电流变大,根据P损=I2R可知R功率增大,故C正确;用户接入电路的用电器增多,用电器消耗功率增大,即输出功率增大,故D错误。A7.如图所示abdfec为“日”字形导线框,其中abdc和cdfe均为边长为l的正方形,导线ab、cd、ef的电阻相等,其余部分电阻不计。导线框右侧存在着宽度略小于l的匀强磁场,磁感应强度为B,导线框以速度v匀速穿过磁场区域,运动过程中线框始终和磁场垂直且无转动。线框穿越磁场的过程中,a、b两点间电势差Uab随位移变化的图像正确的是(　　) BC二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但选不全的得3分,有选错的得0分。)8.如图是电动充气泵的结构示意图。其工作原理:电磁铁通入电流,弹簧片上下振动,通过橡皮碗对气室施加力的作用,达到充气目的。当电流从电磁铁的a端流入时,小磁体被吸引而向下运动,则(　　)A.小磁体的下端为S极B.小磁体的下端为N极C.a、b间接入的可能是交变电流D.a、b间接入的可能是恒定电流解析　根据安培定则可知电磁铁上端为S极,根据异名磁极相吸可知小磁体下端为N极,故A错误,B正确;a、b间接入交变电流,可以让电磁铁上端的磁极交替变化,从而让气室不断从外吸气,对目标充气,如果接入恒定电流,小磁体要么被吸引,要么被排斥远离,无法连续充气,故C正确,D错误。AC9.现在世界各国生产生活用电基本为交变电流。某地区所使用的交变电流的电压随时间变化的规律如图所示,将理想交流电流表与阻值为31.1 Ω的电阻串联后接在该交流电压两端。下列判断正确的是(　　)A.该交变电流的频率为60 HzB.该交变电流的方向每分钟变换3 600次C.该交变电流的电压有效值为110 VD.理想交流电流表的示数为5 A CD10.如图所示,光滑水平金属导轨置于磁场中,磁场的磁感应强度为B,左侧导轨间距为L,右侧导轨间距为2L,导轨均足够长。质量为m的导体棒ab和质量为2m的导体棒cd均垂直于导轨放置,处于静止状态。ab的电阻为R,cd的电阻为2R,两棒始终在对应的导轨部分运动,两棒始终与导轨垂直且接触良好,导轨电阻不计。现给cd一水平向右的初速度v0,则此后的运动过程中,下列说法正确的是(　　)  三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(6分)如图为“探究电磁感应现象”的实验装置。(1)将图中所缺的导线补接完整。(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上开关后可能出现的情况有:①将线圈A迅速插入线圈B时,灵敏电流计指针将　　　　(选填“向左”“向右”或“不发生”)偏转。 ②线圈A插入线圈B后,将滑动变阻器滑片迅速向左拉时,灵敏电流计指针　　　　(选填“向左”“向右”或“不发生”)偏转。 (3)在做“探究电磁感应现象”实验时,如果线圈B两端不接任何元件,则线圈B电路中将　　　　(多选)。 A.因电路不闭合,无电磁感应现象B.有电磁感应现象,但无感应电流,只有感应电动势C.不能用楞次定律判断感应电动势方向D.可以用楞次定律判断感应电动势方向答案　(1)见解析图　(2)①向右　②向左　(3)BD解析　(1)电路连接如图所示。(2)①由题意知,闭合开关时,穿过线圈B的磁通量增加,灵敏电流计的指针向右偏,则将线圈A迅速插入线圈B时,穿过线圈B的磁通量增加,灵敏电流计指针将向右偏转。②线圈A插入线圈B后,将滑动变阻器滑片迅速向左拉时,通过线圈A的电流减小,线圈A中产生的磁场减弱,则穿过线圈B的磁通量减少,灵敏电流计指针将向左偏转。(3)如果线圈B两端不接任何元件,则无法形成闭合回路,当穿过线圈B的磁通量变化时,会产生电磁感应现象,即线圈B电路中将产生感应电动势,但无法形成感应电流,感应电动势的方向可以用楞次定律判断,故B、D正确。12.(8分)某学习小组在探究变压器原、副线圈电压和匝数关系的实验中,采用了可拆式变压器,铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯,将原、副线圈套在铁芯A的两臂上,如图所示。(1)下列说法正确的是　　　　。 A.为保证实验安全,原线圈应接低压直流电源B.变压器中铁芯是整块硅钢C.保持原线圈电压及匝数不变,可改变副线圈的匝数,研究副线圈的匝数对输出电压的影响D.变压器正常工作后,电能由原线圈通过铁芯导电输送到副线圈(2)实验过程中,变压器的原、副线圈选择不同的匝数,利用多用电表测量相应电压,记录如下,由数据可知n1一定是　　　　(选填“原”或“副”)线圈的匝数。根据表格中的数据,在实验误差允许的范围内,可得出原、副线圈两端电压与匝数的关系　　　　　　　　　　　　。 (3)学习小组观察实验室中一降压变压器的两个线圈的导线,发现导线粗细不同,结合以上实验结论,应将导线较细的线圈作为　　　　(选填“原”或“副”)线圈。 答案　(1)C　(2)副　原、副线圈两端电压U与匝数n成正比　(3)原解析　(1)变压器改变的是交流电压,因此原线圈不能接低压直流电源,故A错误;变压器的工作原理是电磁感应,如果变压器铁芯是用整块硅钢,则在变压器工作过程中,铁芯中会产生很大的涡流发热,当热量达到一定程度时,会损坏铁芯和线圈,故变压器中铁芯不能用整块硅钢,故B错误;研究变压器原、副线圈电压和匝数的关系,采用控制变量法,可以先保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈匝数,研究副线圈匝数对输出电压的影响,故C正确;变压器的工作原理是电磁感应现象,若不计各种损耗,在原线圈上将电能转化成磁场能,在副线圈上将磁场能转化成电能,铁芯起到传递磁场能的作用,而不是靠铁芯导电来传输电能,故D错误。 13.(10分)一小型发电站采用旋转磁极式发电机发电,固定不动的线圈匝数为N,不计线圈内阻,磁极转动的角速度为ω,这种发电机产生的电压很高,可以直接向用户输电,假设要输送的电功率为P,输电线的电阻为R,要求输电线上损失的电功率为ΔP。用户端使用一个理想降压变压器,将高压降低至U0。求:   14.(14分)如图所示,两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ=30°的绝缘斜面上,两导轨间距为L=1 m,M、P两点间接有阻值为R=8 Ω的电阻。一根质量为m=1 kg、电阻为r=2 Ω的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B=5 T的匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上。导轨的电阻可忽略。让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑,沿斜面下滑d=2 m时,金属杆达到最大速度,导轨和金属杆接触良好,重力加速度为g=10 m/s2,求:(1)金属杆达到的最大速度vm的大小;(2)在这个过程中,电阻R上产生的热量;(3)在这个过程中所用时间以及流过R的电荷量q。答案　(1)2 m/s　(2)6.4 J　(3)1.4 s　1 C