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电能与能源的可持续发展　电磁现象与电磁波　检测试题
(时间:75分钟　分值:100分)
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,只有一项是符合题目要求的.
1.有一台电风扇额定电压为U,额定功率为P,额定电流为I,线圈电阻为R,将电风扇接入额定电压U,则在t时间内电风扇产生的热量为(　　)
[A] Q=Pt [B] Q=I2Rt
[C] Q=UIt [D] Q=t
2.某单色光照射某金属时不能产生光电效应,则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是(　　)
[A] 延长光照时间
[B] 增大光的强度
[C] 换用频率较高的光照射
[D] 换用频率较低的光照射
3.卫星两翼的太阳能电池板把太阳能转化为电能供卫星使用.关于太阳能等能源与可持续发展,以下说法正确的是(　　)
[A] 利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源可以改善空气质量
[B] 人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造
[C] 水电站里的发电机装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能
[D] 核能对环境的污染比常规能源对环境的污染大
4.在矩形空间abcd内有水平方向的匀强磁场,矩形的ab边和cd边水平,两边相距为l,高为h(h[A] 金属框下落过程中
[B] 金属框的AB边在磁场中运动的过程中
[C] 从金属框AB边出磁场到金属框完全离开磁场的过程中
[D] 在金属框穿过磁场过程中
5.如图所示,曲线Ⅰ为某太阳能电池在一定光照强度下路端电压U和电流I的关系图像,直线Ⅱ是某定值电阻的U-I图像,M为曲线Ⅰ和直线Ⅱ的交点,M点坐标为(1,1).过M点作曲线Ⅰ的切线,分别与坐标轴相交于(0,2)、(2,0).现将该电池和定值电阻组成闭合回路,保持上述光照强度照射时,下列计算式正确的是(　　)
[A] 电池的电动势为E=2 V
[B] 此时电池的内阻为r=Ω=1 Ω
[C] 电源的输出功率为P=1.5×1 W=1.5 W
[D] 电源的效率为η=×100%≈66.67%
6.两足够长直导线均折成直角,按图示方式放置在同一平面内,EO与O′Q在一条直线上,
PO′与OF在一条直线上,两导线相互绝缘,通有相等的电流I,电流方向如图所示.若一根无限长直导线通过电流I时,所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B,则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为(　　)
[A] B、0 [B] 0、2B
[C] 2B、2B [D] B、B
7.在如图所示的电路图中,电源的电动势为E,内阻为r,当滑动变阻器的滑片滑动时,理想电流表、理想电压表的示数也会相应地改变.已知电压表、电流表的示数和示数的变化量分别为U、I、ΔU、ΔI,电阻R1消耗的功率为P1,电源的效率为η.则当滑动变阻器的阻值变化时,下列有关物理量之间变化关系的图像正确的是(　　)
二、多项选择题:本题共3小题,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.
8.奥斯特利用如图所示实验装置研究电流的磁效应.一个可自由转动的小磁针放在白金丝导线正下方,导线两端与一伏打电池相连.接通电源瞬间,小磁针发生了明显偏转.奥斯特采用控制变量法,继续研究了导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响.他能得到的实验结果有(　　)
[A] 减小白金丝直径,小磁针仍能偏转
[B] 用铜导线替换白金丝,小磁针仍能偏转
[C] 减小电源电动势,小磁针一定不能偏转
[D] 小磁针的偏转情况与其放置位置无关
9.一等腰直角三棱柱如图所示,其中底面abcd为正方形,边长为L,它们按图示位置放置于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,下列说法正确的是(　　)
[A] 通过abcd平面的磁通量大小为L2·B
[B] 通过dcfe平面的磁通量大小为L2·B
[C] 通过abfe平面的磁通量大小为零
[D] 通过整个三棱柱的磁通量为零
10.在如图所示的电路中,电源的电动势E=4 V、内阻r=1 Ω,定值电阻R0=1 Ω,R为滑动变阻器,电容器的电容为C=40 μF,闭合开关S,下列说法正确的是(　　)
[A] 在R的滑动触头P由左向右移动的过程中,电容器的电荷量增加
[B] 将R的阻值调至2 Ω时,滑动变阻器的功率最大
[C] 将R的阻值调至2 Ω时,电源的输出功率最大
[D] 将R的阻值调至2 Ω时,电容器的电荷量为8×10-5 C
三、非选择题:本题共5小题,共54分.
11.(7分)如图所示,甲和乙利用蹄形磁体、灵敏电流计、开关、导体AB和若干导线等器材来探究感应电流产生的条件.闭合开关,他们完成操作,将观察到的现象记入表格:
序号 导体AB的运动情况 有无感应电流
① 左右运动 有
② 上下运动 无
③ 前后运动 无
④ 斜向上、斜向下运动 有
(1)分析①、②两次实验现象,甲同学说:“闭合电路的一部分导体在磁场中的运动方向与磁场方向垂直时,电路中就会产生感应电流.”乙同学认为不准确,因为导体AB　　　运动时,其运动方向也与磁场方向垂直,但无感应电流.
(2)采纳乙同学意见后,甲同学又说:“闭合电路的一部分导体在磁场中垂直切割磁感线时,电路中才会产生感应电流”,乙同学认为不全面,因为导体AB　　　　　　　运动时,也有感应电流.
(3)从能量的角度来分析,感应电流的产生过程是将　　　　能转化为电能;如果将图中的灵敏电流计换成　　　　,可以探究磁场对电流的作用.
12.(8分)某雷达正在跟踪一架正对雷达匀速飞来的飞机.设某一时刻从该雷达发出电磁波后到再接收到反射波历时200 μs;经4 s后又发出一个电磁波,雷达从发出电磁波到再接收到反射波历时186 μs,则该飞机的飞行速度多大
13.(10分)如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器——电流天平,某同学在实验室里,用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度,他测得的数据记录如下所示,请算出通电螺线管中的磁感应强度B的大小.
(已知CD段导线长度为4×10-2 m,天平平衡钩码重力为4×10-5 N,通过导线的电流为0.5 A)
14.(14分)某同学坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬间变暗.汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示,已知汽车电源电动势为 12 V,内阻为0.2 Ω.车灯接通,电动机未启动时,电流表示数为10 A;电动机启动的瞬间,电流表示数达到30 A.假设车灯的电阻保持不变,求:
(1)车灯的电阻R;
(2)电动机启动的瞬间,电动机消耗的功率.
15.(15分)如图甲电路中,电源的电动势为E,内阻不计,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.闭合开关S,改变R的阻值,电压表与电流表示数变化关系如图乙,电表为理想电表.当滑片在a、b端时电流表示数分别为0.6 A和0.1 A.求:
(1)电源电动势和滑动变阻器最大阻值;
(2)当滑片从b端滑到a端,滑动变阻器消耗的功率P随R的阻值变化关系如图丙,图像中R1=5 Ω,求R2的大小.电能与能源的可持续发展　电磁现象与电磁波　检测试题
(时间:75分钟　分值:100分)
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,只有一项是符合题目要求的.
1.有一台电风扇额定电压为U,额定功率为P,额定电流为I,线圈电阻为R,将电风扇接入额定电压U,则在t时间内电风扇产生的热量为(　　)
[A] Q=Pt [B] Q=I2Rt
[C] Q=UIt [D] Q=t
【答案】 B
【解析】 电风扇正常工作时产生的热量是由于内阻发热产生的,所以t时间内产生的热量为Q=I2Rt;由于是非纯电阻电路,故U>IR,故Q2.某单色光照射某金属时不能产生光电效应,则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是(　　)
[A] 延长光照时间
[B] 增大光的强度
[C] 换用频率较高的光照射
[D] 换用频率较低的光照射
【答案】 C
【解析】 光照射金属时能否产生光电效应,取决于入射光的频率是否足够大,与入射光的强度和照射时间无关,故选项A、B、D均错误,C正确.
3.卫星两翼的太阳能电池板把太阳能转化为电能供卫星使用.关于太阳能等能源与可持续发展,以下说法正确的是(　　)
[A] 利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源可以改善空气质量
[B] 人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造
[C] 水电站里的发电机装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能
[D] 核能对环境的污染比常规能源对环境的污染大
【答案】 A
【解析】 改善空气质量,就应该从根本上减少碳排放量,用新能源代替传统的化石能源,节能减排,故A正确;能量是守恒的,既不能被创造也不可能消失,但能量品质会下降,故要节约能源,故B错误;由于水下落过程以及发电机装置都有摩擦,故该装置不可能将水库中储存的水的机械能全部转化为电能,故C错误;核能属于新能源,是一种清洁能源,故D
错误.
4.在矩形空间abcd内有水平方向的匀强磁场,矩形的ab边和cd边水平,两边相距为l,高为h(h[A] 金属框下落过程中
[B] 金属框的AB边在磁场中运动的过程中
[C] 从金属框AB边出磁场到金属框完全离开磁场的过程中
[D] 在金属框穿过磁场过程中
【答案】 C
【解析】 金属框下落过程中若在磁场外,金属框中没有感应电流,故A错误;由于h5.如图所示,曲线Ⅰ为某太阳能电池在一定光照强度下路端电压U和电流I的关系图像,直线Ⅱ是某定值电阻的U-I图像,M为曲线Ⅰ和直线Ⅱ的交点,M点坐标为(1,1).过M点作曲线Ⅰ的切线,分别与坐标轴相交于(0,2)、(2,0).现将该电池和定值电阻组成闭合回路,保持上述光照强度照射时,下列计算式正确的是(　　)
[A] 电池的电动势为E=2 V
[B] 此时电池的内阻为r=Ω=1 Ω
[C] 电源的输出功率为P=1.5×1 W=1.5 W
[D] 电源的效率为η=×100%≈66.67%
【答案】 D
【解析】 根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir,由题图可得I=0时,U=1.5 V,可得电池的电动势为E=1.5 V,故A错误;根据两图线交点可知此时闭合回路的路端电压U=1 V,电流为I=1 A,由U=E-Ir,解得此时电池的内阻为r== Ω=0.5 Ω,注意内阻并不等于曲线Ⅰ在M点切线的斜率绝对值,故B错误;此回路电源的输出功率为P=UI=1×1 W=1 W,故C错误;此回路电源的效率为η=×100%=×100%≈66.67%,故D正确.
6.两足够长直导线均折成直角,按图示方式放置在同一平面内,EO与O′Q在一条直线上,
PO′与OF在一条直线上,两导线相互绝缘,通有相等的电流I,电流方向如图所示.若一根无限长直导线通过电流I时,所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B,则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为(　　)
[A] B、0 [B] 0、2B
[C] 2B、2B [D] B、B
【答案】 B
【解析】 两直角导线可以等效为如图所示的两直导线,由安培定则可知,两直导线分别在M处的磁感应强度方向为垂直于纸面向里、垂直于纸面向外,故M处的磁感应强度为零;两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直于纸面向里,故N处的磁感应强度大小为2B.综上分析B正确.
7.在如图所示的电路图中,电源的电动势为E,内阻为r,当滑动变阻器的滑片滑动时,理想电流表、理想电压表的示数也会相应地改变.已知电压表、电流表的示数和示数的变化量分别为U、I、ΔU、ΔI,电阻R1消耗的功率为P1,电源的效率为η.则当滑动变阻器的阻值变化时,下列有关物理量之间变化关系的图像正确的是(　　)
【答案】 C
【解析】 电阻R1消耗的功率为P1=,故A错误;根据闭合电路的欧姆定律有U=E-I(R0+r),可知U与I为线性关系,故B错误;根据|ΔU|=|ΔU内|+|ΔU0|,则||==r+R0,故C正确;电源效率为η=×100%,根据欧姆定律有U0=R0,联立可得 η=[U+]×100%,故D错误.
二、多项选择题:本题共3小题,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.
8.奥斯特利用如图所示实验装置研究电流的磁效应.一个可自由转动的小磁针放在白金丝导线正下方,导线两端与一伏打电池相连.接通电源瞬间,小磁针发生了明显偏转.奥斯特采用控制变量法,继续研究了导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响.他能得到的实验结果有(　　)
[A] 减小白金丝直径,小磁针仍能偏转
[B] 用铜导线替换白金丝,小磁针仍能偏转
[C] 减小电源电动势,小磁针一定不能偏转
[D] 小磁针的偏转情况与其放置位置无关
【答案】 AB
【解析】 减小白金丝直径,电路中仍存在电流,其产生的磁场仍能使小磁针偏转,选项A正确;白金丝换成铜导线,电路中仍存在电流,产生的磁场仍能使小磁针偏转,选项B正确;减小电源电动势,只要导线中有电流,小磁针还是会发生偏转,选项C错误;通电导线产生的磁场与地磁场叠加后,其空间磁场方向与位置有关,当小磁针在不同位置时其偏转情况不同,选项D错误.
9.一等腰直角三棱柱如图所示,其中底面abcd为正方形,边长为L,它们按图示位置放置于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,下列说法正确的是(　　)
[A] 通过abcd平面的磁通量大小为L2·B
[B] 通过dcfe平面的磁通量大小为L2·B
[C] 通过abfe平面的磁通量大小为零
[D] 通过整个三棱柱的磁通量为零
【答案】 BCD
【解析】 abcd平面在垂直于B方向的投影S⊥=L2,所以Φ=BS⊥=L2B,选项A错误;dcfe平面与B垂直,S=L2,所以Φ=L2B,选项B正确;abfe平面与B平行,S⊥=0,Φ=0,选项C正确;整个三棱柱穿进的磁感线和穿出的磁感线条数相等,抵消为零,所以Φ=0,选项D正确.
10.在如图所示的电路中,电源的电动势E=4 V、内阻r=1 Ω,定值电阻R0=1 Ω,R为滑动变阻器,电容器的电容为C=40 μF,闭合开关S,下列说法正确的是(　　)
[A] 在R的滑动触头P由左向右移动的过程中,电容器的电荷量增加
[B] 将R的阻值调至2 Ω时,滑动变阻器的功率最大
[C] 将R的阻值调至2 Ω时,电源的输出功率最大
[D] 将R的阻值调至2 Ω时,电容器的电荷量为8×10-5 C
【答案】 BD
【解析】 在R的滑动触头P由左向右移动的过程中,电阻减小,干路电流增大,滑动变阻器两端的电压减小,电容器上电压减小,根据Q=CU知电荷量减小,故A错误;根据闭合电路欧姆定律知,当滑动变阻器电阻等于r与R0电阻之和(可以视为等效内阻)时,滑动变阻器的功率为最大值,即R=2 Ω时,滑动变阻器功率最大,故B正确;电源的输出功率为最大值时需满足r等于总外电阻,即当滑动变阻器阻值为零时,电源的输出功率最大,故C错误;将R的阻值调至2 Ω时,电路中电流I==1 A,电容器两端的电压U=IR=2 V,电容器的电荷量为Q=CU=40×10-6 F×2 V=8×10-5 C,故D正确.
三、非选择题:本题共5小题,共54分.
11.(7分)如图所示,甲和乙利用蹄形磁体、灵敏电流计、开关、导体AB和若干导线等器材来探究感应电流产生的条件.闭合开关,他们完成操作,将观察到的现象记入表格:
序号 导体AB的运动情况 有无感应电流
① 左右运动 有
② 上下运动 无
③ 前后运动 无
④ 斜向上、斜向下运动 有
(1)分析①、②两次实验现象,甲同学说:“闭合电路的一部分导体在磁场中的运动方向与磁场方向垂直时,电路中就会产生感应电流.”乙同学认为不准确,因为导体AB　　　运动时,其运动方向也与磁场方向垂直,但无感应电流.
(2)采纳乙同学意见后,甲同学又说:“闭合电路的一部分导体在磁场中垂直切割磁感线时,电路中才会产生感应电流”,乙同学认为不全面,因为导体AB　　　　　　　运动时,也有感应电流.
(3)从能量的角度来分析,感应电流的产生过程是将　　　　能转化为电能;如果将图中的灵敏电流计换成　　　　,可以探究磁场对电流的作用.
【答案】 (1)前后　(2)斜向上、斜向下
(3)机械　电源
【解析】 (1)由题意知,导体AB前后运动时,其运动方向也与磁场方向垂直,但无感应电流.
(2)导体AB斜向上、斜向下运动时,也有感应电流.
(3)从能量的角度来分析,感应电流的产生过程是将机械能转化为电能;在探究磁场对电流的作用时,电路中必须有电源,如果将图中的灵敏电流计换成电源,可以探究磁场对电流的作用.
12.(8分)某雷达正在跟踪一架正对雷达匀速飞来的飞机.设某一时刻从该雷达发出电磁波后到再接收到反射波历时200 μs;经4 s后又发出一个电磁波,雷达从发出电磁波到再接收到反射波历时186 μs,则该飞机的飞行速度多大
【答案】 525 m/s
【解析】 由电磁波发射至接收到反射波历时200 μs,可算出此时飞机距雷达的距离为
L1= m=3.0×104 m,
经4 s后,飞机距雷达的距离为
L2= m=2.79×104 m,
故飞机的速度为
v= = m/s=525 m/s.
13.(10分)如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器——电流天平,某同学在实验室里,用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度,他测得的数据记录如下所示,请算出通电螺线管中的磁感应强度B的大小.
(已知CD段导线长度为4×10-2 m,天平平衡钩码重力为4×10-5 N,通过导线的电流为0.5 A)
【答案】 2×10-3 T
【解析】 由题意知,I=0.5 A,G=4×10-5 N,L=4×10-2 m.电流天平平衡时,导线所受磁场力的大小等于钩码所受的重力,即F=G.
由磁感应强度的定义式得
B== T=2×10-3 T,
所以,通电螺线管中的磁感应强度的大小为2×10-3 T.
14.(14分)某同学坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬间变暗.汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示,已知汽车电源电动势为 12 V,内阻为0.2 Ω.车灯接通,电动机未启动时,电流表示数为10 A;电动机启动的瞬间,电流表示数达到30 A.假设车灯的电阻保持不变,求:
(1)车灯的电阻R;
(2)电动机启动的瞬间,电动机消耗的功率.
【答案】 (1)1 Ω　(2)144 W
【解析】 (1)电动机未启动时,车灯、电流表和电源串联,根据闭合电路欧姆定律可知,车灯两端电压为
U=E-Ir,
解得U=10 V,
根据欧姆定律可得,车灯的电阻为
R== Ω=1 Ω.
(2)电动机启动的瞬间,车灯两端电压为
U′=E-I′r=12 V-30×0.2 V=6 V,
车灯电流为I灯== A=6 A,
因此电动机电流为
I机=I′-I灯=30 A-6 A=24 A,
因此电动机消耗的功率为
P=U′I机=6×24 W=144 W.
15.(15分)如图甲电路中,电源的电动势为E,内阻不计,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.闭合开关S,改变R的阻值,电压表与电流表示数变化关系如图乙,电表为理想电表.当滑片在a、b端时电流表示数分别为0.6 A和0.1 A.求:
(1)电源电动势和滑动变阻器最大阻值;
(2)当滑片从b端滑到a端,滑动变阻器消耗的功率P随R的阻值变化关系如图丙,图像中R1=5 Ω,求R2的大小.
【答案】 (1)6 V　50 Ω　(2)20 Ω
【解析】 (1)定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,当滑片位于b端时,滑动变阻器接入的阻值最大,总电阻最大,电流最小,根据题图乙可知最小电流为0.1 A,此时电压表的示数为5 V,滑动变阻器接入的电阻为
R滑max===50 Ω,
当滑动变阻器的滑片在b端时,有
E=U+U0=5 V+0.1 A×R0,
当滑片位于a端时,
有E=0.6 A×R0,
得E=6 V,R0=10 Ω.
(2)当滑动变阻器接入的阻值为5 Ω时,电路中的总电阻为
R总=R1+R0=5 Ω+10 Ω=15 Ω,
此时电路中的电流为
I1===0.4 A,
滑动变阻器消耗的功率为
P1=R1=(0.4 A)2×5 Ω=0.8 W,
当滑动变阻器的阻值为R2时,滑动变阻器的功率为
P2=R2=()2×R2=0.8 W,
得R2=20 Ω.

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