2015高考物理大一轮复习大专题必过综合检测:电学(含解析)

(时间：60分钟　满分：100分)

一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分，每小题只有一个选项正确)

1.如图1所示，O处有一通电直导线，其中的电流方向垂直于纸面向里，图形abcd为以O点为同心圆的两段圆弧a和c与两个半径b和d构成的扇形，则以下说法中正确的是(　　)

图1

A．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的b或d所示，且离O点越远，磁场越强

B．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的b或d所示，且离O点越远，磁场越弱

C．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的a或c所示，且离O点越远，磁场越强

D．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的a或c所示，且离O点越远，磁场越弱

2．如图2(a)所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，如图(b)所示，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则下列选项中正确的是(　　)

图2

图3

3．如图4甲所示为一种自耦变压器的结构示意图。线圈均匀绕在圆环形铁芯上，若AB间输入如图乙所示的交变电压，转动滑动触头P到如图甲中所示位置，在BC间接一个理想交流电压表(图4甲中未画出)，则(　　)

图4

A．AB间输入的交流电的电压瞬时值表达式为u＝220sin 50πt V

B．该交流电的频率为100 Hz

C．t＝1×10－2 s时电压表的读数为零

D．BC间输出的电功率为零

4．如图5所示，一个静止的质量为m、带电荷量为q的带电粒子(不计重力)，经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子最后落到P点，设OP＝x，下列图线能够正确反应x与U之间的函数关系的是(　　)

图5

图6

5.如图7所示电路中，L为电感线圈，C为电容器，当开关S由断开变为闭合时(　　)

图7

A．A灯中无电流通过，不可能变亮

B．A灯中有电流通过，方向由a到b

C．B灯逐渐熄灭，c点电势高于d点电势

D．B灯逐渐熄灭，c点电势低于d点电势

6.如图8所示，两个完全相同的矩形导线框A、B在靠得很近的竖直平面内，线框的对应边相互平行。线框A固定且通有顺时针方向的电流I，线框B从图示位置由静止释放，在运动到A下方的过程中(　　)

图8

A．穿过线框B的磁通量先变小后变大

B．线框B中感应电流的方向先顺时针后逆时针

C．线框B所受安培力的合力为零

D．线框B的机械能一直减小

7．一台发电机输出的电功率为50 kW，输出电压为250 V，现欲用变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8 Ω，若不考虑输电线路的感抗和容抗对输电的影响，则(　　)

A．输送电压越高，输电线上损失的功率越大

B．若升压变压器的变压比为1∶4，输电线上损失的功率为20 kW

C．若升压变压器的变压比为1∶8，输电线上损失的功率为10 kW

D．若不用升压变压器，输电线上损失的功率将达到320 kW

二、多项选择题(本题共5小题，每小题5分，共25分，每小题有多个选项正确，全选对得5分，选对但不全得3分，选错或不选得0分)

8.如图9所示，两块金属板水平放置，与左侧水平放置的线圈通过开关K用导线连接。压力传感器上表面绝缘，位于两金属板间，带正电的小球静置于压力传感器上，均匀变化的磁场沿线圈的轴向穿过线圈。K未接通时压力传感器的示数为1 N，K闭合后压力传感器的示数变为2 N。则磁场的变化情况可能是(　　)

图9

A．向上均匀增大　　　　　　        B．向上均匀减小

C．向下均匀减小                  D．向下均匀增大

9.如图10所示，在竖直平面内固定一光滑绝缘三角形支架，ac竖直、bc水平、ab与水平面夹角为θ，带电小球P和Q分别套在ab和ac上处于静止状态。设PQ连线与ab夹角为α，则下列判断正确的是(　　)

图10

A．PQ一定带同种电荷  B．PQ一定带异种电荷

C．P位置一定比Q高  D．P位置可能比Q低

10.如图11所示，两个带等量正电荷的小球A、B(可视为点电荷)被固定在光滑绝缘的水平面上。P、N是小球A、B连线上的中垂线上的两点，且PO＝ON。现将一个电荷量很小的带负电的小球C(可视为质点)，从P点静止释放，在小球C向N点运动的过程中，下列关于小球C的速度图像，可能正确的是(　　)

图11

图12

11.水平线上的O点放置一点电荷，如图13所示，图中画出点电荷周围对称分布的几条电场线。以水平线上的某点O′为圆心，画一个圆，与电场线分别相交于a、b、c、d、e，则下列说法正确的是(　　)

图13

A．b、e两点的电场强度相同

B．a点电势低于c点电势

C．b、c两点间电势差等于e、d两点间电势差

D．电子沿圆周由d到b，电场力做正功

12.如图14所示，电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，已知R0＝r，滑动变阻器的最大阻值是2r。当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，下列说法中正确的是(　　)

图14

A．电路中的电流变大

B．电源的输出功率先变大后变小

C．滑动变阻器消耗的功率变小

D．定值电阻R0上消耗的功率先变大后变小

三、非选择题(本题共4小题，共47分，按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤)

13．(10分)待测电阻Rx的阻值约为20 Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：

A．电流表A1(量程150 mA，内阻约为10 Ω)

B．电流表A2(量程20 mA，内阻r2＝30 Ω)

C．电压表V(量程15 V，内阻约为3 000 Ω)

D．定值电阻R0＝100 Ω

E．滑动变阻器R1，最大阻值为5 Ω，额定电流为1.0 A

F．滑动变阻器R2，最大阻值为5 Ω，额定电流为0.5 A

G．电源E，电动势E＝4 V(内阻不计)

H．开关S及导线若干

(1)为了使电表调节范围较大，测量准确，测量时电表读数不得小于其量程的，请从所给的器材中选择合适的实验器材________________(均用器材前对应的字母序号填写)；

(2)根据你选择的实验器材，在虚线框内画出测量Rx的实验电路图并标明实验器材的符号；

(3)待测电阻的表达式为Rx＝________，式中未知符号的物理意义为________________。

14．(10分)如图15所示，一匀强磁场磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，其边界是半径为R的圆，AB为圆的一直径。在A点有一粒子源向圆平面内的各个方向发射质量为m，电荷量为－q的粒子，粒子重力不计。

图15

(1)有一粒子以v1＝的速度垂直磁场进入圆形区域，恰从B点射出。求此粒子在磁场中运动的时间；

(2)若磁场的边界是绝缘弹性边界(粒子与边界碰撞后将以原速率反弹)，某粒子沿半径方向射入磁场，经过2次碰撞后回到A点，求该粒子的速度为多大。

15. (12分)如图16所示，均可视为质点的三个小球A、B、C串在竖直固定的光滑绝缘细杆上，开始时A与B紧靠在一起(A、B之间绝缘)，C紧贴着绝缘地板，小球质量分别为MA＝2.32 kg，MB＝0.20 kg，MC＝2.00 kg，其中A不带电，B、C的带电量分别为qB＝＋4.0×10－5 C，qC＝＋7.0×10－5 C，且电荷量都保持不变，开始时三个小球均静止。现给小球A施加一个竖直向上的力F，使它由静止开始向上做加速度为a＝4.0 m/s2的匀加速直线运动，经时间t，A与B分离，F变为恒力。已知g＝10 m/s2，静电力常量k＝9×109 N·m2/C2。

图16

(1)求时间t为多少；

(2)在时间t内，若力F做的功WF＝53.36 J，则B所受的电场力对B做的功W为多少？

16．(15分)如图17甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度L＝1 m，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接阻值为R＝0.40 Ω的电阻，质量为m＝0.01 kg、电阻为r＝0.30 Ω的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图像中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，取g＝10 m/s2(忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响)，求：

图17

(1)磁感应强度B的大小；

(2)金属棒ab在开始运动的1.5 s内，通过电阻R的电荷量；

(3)金属棒ab在开始运动的1.5 s内，电阻R上产生的热量。

答  案

1．选D　由安培定则可知，通电直导线周围的磁场磁感线是以通电导线为圆心的一些同心圆，题给通电直导线产生的磁场方向如图中a或c箭头所示，且离通电直导线越远，磁场越弱，故选项D正确。

2．选D　从图(a)可看出线圈从垂直于中性面开始旋转，由楞次定律可判断，计时起点电流方向为从b到a，瞬时电流的表达式为i＝－imcos(＋ωt)，D选项正确。

3．选D　由图乙可读出交流电的电压最大值为Um＝220 V、周期T＝2×10－2 s、ω＝＝100π rad/s，则交流电的电压瞬间值表达式u＝Umsin ωt＝220sin 100πt V，选项A错误；由f＝＝50 Hz知选项B错误；因电压表测交流电电压时，读数为交流电的有效值，不能读出瞬时值，所以读数不为零，则选项C错误；由于BC间接理想电压表，RV无穷大，则P＝＝0，选项D正确。

4．选B　带电粒子在电场中加速时，由动能定理得qU＝mv2，而在磁场中偏转时，由牛顿第二定律得qvB＝m，依题意x＝2r，联立解得x＝ (或U＝x2)，因此正确答案为B。

5．选D　当开关S由断开变为闭合时，电感线圈L中产生感应电动势，B灯逐渐熄灭，把L看做一个电源，c点电势低于d点电势，选项D正确，C错误；开关由断开变为闭合时，电容器C放电，A灯中有电流通过，方向由b到a，选项A、B均错误。

6．选D　在线框B运动到A下方的过程中，穿过线框B的磁通量先向外增大，后向外减小，然后再向里增大，后向里减小，最后又向外增大后向外减小，选项A错误；根据楞次定律可知，线框B中感应电流的方向为顺时针→逆时针→顺时针→逆时针，选项B错误；安培力对线框B有阻碍作用，则安培力的合力不为零，且做负功，线框B的机械能减小，选项C错误，D正确。

7．选B　输出功率一定，输送电压越高，输电线中电流越小，输电线上损失的功率越小，选项A错误；若升压变压器的变压比为1∶4，输送电压为1 000 V，输电线中电流为50 A，输电线上损失的功率为I2R＝502×8 W＝20 kW，选项B正确；若升压变压器的变压比为1∶8，输送电压为2 000 V，输电线中电流为25 A，输电线上损失的功率为I2R＝252×8 W＝5 kW，选项C错误；若不用升压变压器，输电线中电流为200 A，计算可知输电线上损失的功率将达到320 kW，但此功率大于发电机输出的电功率50 kW，选项D错误。

8．选AC　K闭合后，由楞次定律知向上均匀增大或向下均匀减小的磁场都能使上金属板带正电，下金属板带负电，带正电的小球受竖直向下的电场力，压力传感器示数变大。

9．选BC　P、Q静止，对Q由竖直方向平衡可知，Q受到P施加的库仑力有竖直向上的分力；对P由ab方向平衡可知P受到沿ab向下的重力分力和Q施加的沿ab向上的作用力分力。综合上述可知P、Q一定带异种电荷，A错，B对；90°>α>θ，P位置一定比Q高，C对，D错。

10．选AB　在AB的垂直平分线上，从无穷远处到O点电场强度先变大后变小，到O点变为零，负电荷由静止沿垂直平分线运动，加速度先变大后变小，速度不断增大，在O点加速度变为零，速度达到最大，v­t图像的斜率应先变大后变小；由O点到无穷远，速度变化情况与另一侧速度的变化情况具有对称性。如果PN距离较近，则A正确；如果PN距离足够远，则B正确。

11．选BC　题图中b、e两点电场强度的方向不同，选项A错误；离点电荷越近，电势越高，故φa<φc，故选项B正确；因φc＝φd，φb＝φe，故选项C正确；电场力做功与路径无关，因Udb>0，电子从d到b电场力做功Wdb＝qUdb＝－e·Udb<0，选项D错误。

12．选AC　当r内＝R外时，电源输出功率最大。当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，外电路电阻减小，电流变大，当滑片位于b端时，电源的输出功率最大，选项A正确，B错误；当滑动变阻器的滑片P位于a端时，滑动变阻器消耗的功率最大，滑片由a端向b端滑动的过程中，滑动变阻器消耗的功率变小，选项C正确；由P＝I2R0知，定值电阻R0上消耗的功率变大，选项D错误。

13．解析：(1)由于电源电动势为4 V，电压表V量程为15 V，达不到其量程的三分之一，故电压表不能使用，可用电流表A2与定值电阻R0串联当做电压表，再与电流表A1配合使用伏安法测量待测电阻阻值，由于改装后的表内阻已知，故电流表A1采用外接法，改装后的电压表量程为20 mA×130 Ω＝2.6 V，滑动变阻器最大阻值为5 Ω，无法起到限流作用，故滑动变阻器采用分压式接法，此时考虑到干路最小电流为＝0.8 A，故滑动变阻器只能选择R1，故器材选择A、B、D、E、G、H；

(2)实验电路图如图所示。

(3)待测电阻Rx＝，其中I1、I2分别为电流表A1和A2的示数，R0和r2分别为定值电阻和电流表A2的内阻。

答案：(1)A、B、D、E、G、H

(2)见解析图

(3)　I1、I2分别为A1和A2的示数 

14．解析：(1)根据牛顿第二定律有

qv1B＝m

解得r1＝2R

该粒子的运动轨迹如图甲所示，则α＝

则粒子在磁场中运动的时间t＝T＝

(2)该粒子运动情况如图乙所示，则β＝

又r2＝Rtan β＝R

根据牛顿第二定律，有qv2B＝m

解得v2＝

答案：(1)　(2) 

15．解析：(1)开始时小球A、B处于平衡状态，故

(MA＋MB)g＝

解得r0＝1 m

给A施加力F后，A、B沿细杆向上做匀加速直线运动，设经过时间t，B、C间距离为r，此时A、B两者间弹力减小到零。

对小球B：k－MBg＝MBa

得r＝＝3 m

由r－r0＝at2，解得t＝1 s

(2)对A、B整体，由动能定理得：

WF＋WG＋W电＝(MA＋MB)v2

又WG＝－(MA＋MB)g(r－r0)，v＝at

所以W电＝(MA＋MB)a2t2－WF＋(MA＋MB)g(r－r0)

代入数据得W电＝17.2 J

答案：(1)1 s　(2)17.2 J

16．解析：(1)金属棒在AB段匀速运动，由题图乙得

v＝＝7 m/s

且I＝，mg＝BIL

解得B＝0.1 T

(2)由q＝Δt，且＝

而ΔΦ＝ΔS·B＝L·x·B

解得q＝1 C

(3)对OA段即金属棒ab在开始运动的1.5 s内，有

Q总＝mgx－mv2

解得Q总＝0.455 J。

则QR＝Q总＝0.26 J

答案：(1)B＝0.1 T　(2)q＝1 C

(3)QR＝0.26 J