人教版高中物理選修3-2測試題及解析一、電磁感應(yīng)測試題及解析電磁感應(yīng)是選修3-2的核心章節(jié)，重點(diǎn)考查楞次定律（感應(yīng)電流方向判斷）、法拉第電磁感應(yīng)定律（感應(yīng)電動(dòng)勢計(jì)算）、導(dǎo)體棒切割磁感線（動(dòng)力學(xué)與能量轉(zhuǎn)化）等內(nèi)容。（一）選擇題1.關(guān)于楞次定律，下列說法正確的是（）A.感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的變化B.感應(yīng)電流的磁場總是與原磁場方向相反C.感應(yīng)電流的磁場總是阻礙導(dǎo)體的相對運(yùn)動(dòng)D.感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化解析：楞次定律的本質(zhì)是“感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量變化”（選項(xiàng)D正確）。選項(xiàng)A錯(cuò)誤：阻礙的是“磁通量的變化”，而非“原磁場的變化”；選項(xiàng)B錯(cuò)誤：原磁通量增加時(shí)，感應(yīng)磁場與原磁場相反；原磁通量減小時(shí)，感應(yīng)磁場與原磁場相同；選項(xiàng)C錯(cuò)誤：“阻礙相對運(yùn)動(dòng)”是楞次定律的表現(xiàn)（如導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)，安培力阻礙運(yùn)動(dòng)），而非本質(zhì)。答案：D2.如圖所示，矩形線圈abcd處于勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里。線圈繞對稱軸OO'逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)（從O側(cè)看），當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時(shí)，下列說法正確的是（）A.線圈中感應(yīng)電流為零B.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢最大C.線圈ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→bD.線圈cd邊的安培力方向與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同解析：線圈繞OO'轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁通量變化率\(\frac{\Delta\Phi}{\Deltat}\)取決于線圈與磁場的夾角。當(dāng)線圈平面與磁場平行時(shí)：磁通量\(\Phi=0\)，但\(\frac{\Delta\Phi}{\Deltat}\)最大（切割磁感線的速度方向與磁場垂直），因此感應(yīng)電動(dòng)勢\(E=n\frac{\Delta\Phi}{\Deltat}\)最大（選項(xiàng)B正確）；感應(yīng)電流不為零（選項(xiàng)A錯(cuò)誤）；根據(jù)右手定則，ab邊切割磁感線的方向向上，磁場向里，感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a（選項(xiàng)C錯(cuò)誤）；cd邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閐→c，安培力方向由左手定則判斷：磁場向里，電流方向d→c，安培力方向與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反（阻礙轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤）。答案：B（二）填空題3.一個(gè)面積為\(S=0.5\\text{m}^2\)的矩形線圈，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度\(B=0.4\\text{T}\)的勻強(qiáng)磁場中，線圈平面與磁場方向的夾角為\(30^\circ\)，則穿過線圈的磁通量\(\Phi=\_\_\_\_\\text{Wb}\)；若線圈繞垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)過\(90^\circ\)，則磁通量的變化量\(\Delta\Phi=\_\_\_\_\\text{Wb}\)。解析：磁通量的計(jì)算公式為\(\Phi=BS\cos\theta\)（\(\theta\)為線圈平面與磁場方向的夾角），因此\(\Phi=0.4\times0.5\times\cos30^\circ=0.4\times0.5\times\frac{\sqrt{3}}{2}=0.1\sqrt{3}\approx0.173\\text{Wb}\)；線圈轉(zhuǎn)過\(90^\circ\)后，夾角變?yōu)閈(120^\circ\)，此時(shí)磁通量\(\Phi'=BS\cos120^\circ=0.4\times0.5\times(-\frac{1}{2})=-0.1\\text{Wb}\)；磁通量的變化量\(\Delta\Phi=\Phi'-\Phi=-0.1-0.173=-0.273\\text{Wb}\)（絕對值為0.273Wb，符號表示方向變化）。答案：0.173（或\(0.1\sqrt{3}\)）；-0.273（或\(-0.1-0.1\sqrt{3}\)）4.自感系數(shù)的單位是\_\_\_\_（填符號），它反映了線圈\_\_\_\_的能力。解析：自感系數(shù)的單位是亨利（符號：H），它反映了線圈阻礙電流變化的能力（自感電動(dòng)勢\(E_L=-L\frac{\DeltaI}{\Deltat}\)，L越大，阻礙電流變化的能力越強(qiáng)）。答案：H；阻礙電流變化（三）計(jì)算題5.如圖所示，水平光滑金屬導(dǎo)軌間距\(L=0.5\\text{m}\)，左端連接電阻\(R=2\\Omega\)，導(dǎo)軌所在平面有豎直向下的勻強(qiáng)磁場\(B=1\\text{T}\)。質(zhì)量\(m=0.1\\text{kg}\)的導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒電阻?，F(xiàn)給導(dǎo)體棒水平向右的初速度\(v_0=10\\text{m/s}\)，求：（1）導(dǎo)體棒的加速度大?。唬?）導(dǎo)體棒速度隨時(shí)間變化的關(guān)系式；（3）電阻R在1秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量。解析：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢與安培力：導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢\(E=BLv\)，感應(yīng)電流\(I=\frac{E}{R}=\frac{BLv}{R}\)；安培力\(F=BIL=\frac{B^2L^2v}{R}\)，方向向左（阻礙運(yùn)動(dòng)）；根據(jù)牛頓第二定律，加速度\(a=\frac{F}{m}=\frac{B^2L^2v}{mR}\)，代入數(shù)值得：\(a=\frac{1^2\times0.5^2\timesv}{0.1\times2}=\frac{0.25v}{0.2}=1.25v\\text{m/s}^2\)，方向向左。（2）速度隨時(shí)間變化：加速度是速度的函數(shù)，即\(a=\frac{dv}{dt}=-1.25v\)（負(fù)號表示加速度與速度方向相反）；這是一階線性微分方程，解為\(v=v_0e^{-kt}\)，其中\(zhòng)(k=1.25\\text{s}^{-1}\)；代入\(v_0=10\\text{m/s}\)，得\(v=10e^{-1.25t}\\text{m/s}\)。（3）能量轉(zhuǎn)化：導(dǎo)體棒的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能，根據(jù)能量守恒，電阻產(chǎn)生的熱量等于導(dǎo)體棒動(dòng)能的減少量：\(Q=\frac{1}{2}mv_0^2-\frac{1}{2}mv^2=\frac{1}{2}m(v_0^2-v^2)\)；當(dāng)\(t=1\\text{s}\)時(shí)，\(v=10e^{-1.25\times1}\approx10\times0.2865=2.865\\text{m/s}\)；代入數(shù)值得：\(Q=\frac{1}{2}\times0.1\times(10^2-2.865^2)=0.05\times(100-8.21)=0.05\times91.79\approx4.59\\text{J}\)。答案：（1）\(1.25v\\text{m/s}^2\)（隨速度減小而減?。唬?）\(v=10e^{-1.25t}\\text{m/s}\)；（3）約4.59J。二、交變電流測試題及解析交變電流章節(jié)重點(diǎn)考查正弦式交變電流的描述（有效值、峰值、周期）、變壓器原理（電壓比、電流比）、遠(yuǎn)距離輸電（功率損失）等內(nèi)容。（一）選擇題6.正弦式交變電流的峰值為\(U_m=311\\text{V}\)，周期\(T=0.02\\text{s}\)，下列說法正確的是（）A.有效值為220VB.頻率為50HzC.角頻率為\(100\pi\\text{rad/s}\)D.電流方向每秒改變50次解析：正弦式電流的有效值\(U=\frac{U_m}{\sqrt{2}}=\frac{311}{1.414}\approx220\\text{V}\)（選項(xiàng)A正確）；頻率\(f=\frac{1}{T}=50\\text{Hz}\)（選項(xiàng)B正確）；角頻率\(\omega=2\pif=100\pi\\text{rad/s}\)（選項(xiàng)C正確）；正弦式電流每秒改變方向的次數(shù)為\(2f=100\)次（選項(xiàng)D錯(cuò)誤）。答案：ABC7.理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為\(n_1:n_2=2:1\)，原線圈接電壓\(U_1=220\\text{V}\)的交流電源，副線圈接電阻\(R=11\\Omega\)，則（）A.副線圈電壓\(U_2=110\\text{V}\)B.副線圈電流\(I_2=10\\text{A}\)C.原線圈電流\(I_1=5\\text{A}\)D.變壓器輸出功率\(P_2=1100\\text{W}\)解析：理想變壓器電壓比\(\frac{U_1}{U_2}=\frac{n_1}{n_2}\)，故\(U_2=U_1\times\frac{n_2}{n_1}=220\times\frac{1}{2}=110\\text{V}\)（選項(xiàng)A正確）；副線圈電流\(I_2=\frac{U_2}{R}=\frac{110}{11}=10\\text{A}\)（選項(xiàng)B正確）；電流比\(\frac{I_1}{I_2}=\frac{n_2}{n_1}\)，故\(I_1=I_2\times\frac{n_2}{n_1}=10\times\frac{1}{2}=5\\text{A}\)（選項(xiàng)C正確）；輸出功率\(P_2=U_2I_2=110\times10=1100\\text{W}\)（選項(xiàng)D正確）。答案：ABCD（二）填空題8.交變電流的表達(dá)式為\(i=10\sin(100\pit)\\text{A}\)，則其峰值\(I_m=\_\_\_\_\\text{A}\)，有效值\(I=\_\_\_\_\\text{A}\)，周期\(T=\_\_\_\_\\text{s}\)。解析：正弦式電流的一般表達(dá)式為\(i=I_m\sin(\omegat)\)，故峰值\(I_m=10\\text{A}\)；有效值\(I=\frac{I_m}{\sqrt{2}}=\frac{10}{\sqrt{2}}=5\sqrt{2}\approx7.07\\text{A}\)；角頻率\(\omega=100\pi\\text{rad/s}\)，周期\(T=\frac{2\pi}{\omega}=\frac{2\pi}{100\pi}=0.02\\text{s}\)。答案：10；5√2（或7.07）；0.02（三）計(jì)算題9.遠(yuǎn)距離輸電中，發(fā)電機(jī)輸出電壓\(U_1=200\\text{V}\)，輸出功率\(P=10\\text{kW}\)，升壓變壓器匝數(shù)比\(n_1:n_2=1:10\)，輸電線路電阻\(R=10\\Omega\)，降壓變壓器匝數(shù)比\(n_3:n_4=10:1\)，求：（1）升壓變壓器副線圈電壓\(U_2\)；（2）輸電線路電流\(I\)；（3）降壓變壓器原線圈電壓\(U_3\)；（4）用戶得到的電壓\(U_4\)和功率\(P_4\)。解析：（1）升壓變壓器電壓：\(\frac{U_1}{U_2}=\frac{n_1}{n_2}\)，故\(U_2=U_1\times\frac{n_2}{n_1}=200\times10=2000\\text{V}\)。（2）輸電線路電流：發(fā)電機(jī)輸出功率\(P=U_2I\)，故\(I=\frac{P}{U_2}=\frac{____}{2000}=5\\text{A}\)。（3）降壓變壓器原線圈電壓：輸電線路電壓損失\(\DeltaU=IR=5\times10=50\\text{V}\)，故\(U_3=U_2-\DeltaU=2000-50=1950\\text{V}\)。（4）用戶電壓與功率：降壓變壓器電壓比\(\frac{U_3}{U_4}=\frac{n_3}{n_4}\)，故\(U_4=U_3\times\frac{n_4}{n_3}=1950\times\frac{1}{10}=195\\text{V}\)；輸電線路功率損失\(\DeltaP=I^2R=5^2\times10=250\\text{W}\)，故用戶得到的功率\(P_4=P-\DeltaP=____-250=9750\\text{W}\)。答案：（1）2000V；（2）5A；（3）1950V；（4）195V；9750W。三、傳感器測試題及解析傳感器章節(jié)重點(diǎn)考查常見傳感器的原理（光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件）及應(yīng)用場景。（一）選擇題10.關(guān)于光敏電阻，下列說法正確的是（）A.光敏電阻是導(dǎo)體，阻值隨光照增強(qiáng)而增大B.光敏電阻是半導(dǎo)體，阻值隨光照增強(qiáng)而減小C.光敏電阻是導(dǎo)體，阻值隨光照增強(qiáng)而減小D.光敏電阻是半導(dǎo)體，阻值隨光照增強(qiáng)而增大解析：光敏電阻是半導(dǎo)體材料（如硫化鎘），其阻值隨光照增強(qiáng)而減?。ü庹帐拱雽?dǎo)體中的載流子增多，導(dǎo)電性增強(qiáng)）。選項(xiàng)B正確。答案：B11.霍爾元件的霍爾電壓\(U_H\)與下列哪個(gè)物理量無關(guān)（）A.磁感應(yīng)強(qiáng)度\(B\)B.電流\(I\)C.元件厚度\(d\)D.元件長度\(L\)解析：霍爾電壓的計(jì)算公式為\(U_H=k\frac{IB}z3jilz61osys\)（\