物理选修3-2大题类型

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物理选修3-2大题类型(一)
高中物理选修3-2常考题型

交变电流

1.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻，线圈平面与纸面重合（如图），线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是 （ ）

A

B

C

D

B

2.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示，下列说法中正确的是（ ）

A．t1时刻通过线圈的磁通量为零 B．2时刻通过线圈的磁通量绝对值最大

C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大

D．每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大

3．如图甲为电热毯的电路示意图。电热毯接在u=311sin100πt（V）的电源插座上。电热毯被加热到一定程度后，由于装置P的作用，使加在电热丝ab两端的电压变为如图乙所示的波形，从而进入保温状态。若电热丝电阻保持不变，此时图甲中交流电压表读出交流电的有效值是（ ）

A．156V B．220V C．311V D．110V

4．在交流电电路中，如果电源电动势的最大值不变，频率可以改变，在如图所示电路的a、b两点间逐次将图中的电路元件甲、乙、丙单独接入，当使交流电频率增加时，可以观察到下列论述的哪种情况（ ） A．A1读数不变，A2增大，A3减小 B．A1读数减小，A2不变，A3增大 C．A1读数增大，A2不变，A3减小 D．A1，A2 ，A3读数均不变

1

5．一矩形线圈，面积是0.05m，共100匝，线圈电阻为2Ω，外接电阻为R=8Ω，线圈在磁感应强度为B1T的匀强磁场中以300r/min的转速绕垂直于磁感线的

2

轴匀速转动，如图所示，若从中性面开始计时，求：

（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式。

（2）线圈从开始计时经1/30s时，线圈中电流的瞬时值。 （3）外电路电阻R两端电压的瞬时值表达式。

6．边长为a的N匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以角速度绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈的电阻为R。

（1）求线圈从中性面开始转过90°角的过程中产生的热量。

（2）求线圈从中性面开始转过90°角的过程中，通过导线截面的电量。

7．一台降压变压器原副线圈匝数之比为4∶1，供照明电路用电，原线圈所加交变电压

u1(1410sin100t)V，照明电路连接导线的总电阻R=1.0Ω，问能使多少盏“220V，40W”

的电灯正常发光？

8．为了减少因火电站中煤的燃烧对大气的污染而大力发展水电站。三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为：水以v1=3m/s的速度流入水轮机后以v2=1m/s的速度流出，流出水位比流入的水位低10m，水流量为Q=10m/s，水轮机效率为75﹪，发电机效率为80﹪，求：

（1）发电机组的输出电功率是多少？

（2）如果发电机输出电压为240V，用户需电压220V，输电线路中能量损失为5﹪，输电线电阻为50/3Ω，那么所需升降变压器的原副线圈匝数比分别是多少？

2

3

9．如图甲所示，A、B表示真空中水平放置的相距为d的平行金属板，板长为L，两板加电压后板间电场可视为匀强电场，图乙表示一周期性的交流电压波形，在t=0时，将图乙的交变电压加在A、B两板，此时恰有一质量为m、电量为q的粒子在板间中央沿水平方向以速度v0射入电场，若此粒子在离开电场时恰能以平行A、B两板的速度飞出，求

（1）A、B两板上所加交变电压的频率应满足的条件。 （2）该交变电压U0的取值范围（忽略粒子的重力）。

3

物理选修3-2大题类型(二)
高中物理选修3-2综合测试题(含答案)

高中物理选修3-2综合测试题

一、选择题（2×25=50分）

1.如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度的大小随时间变化。下列说法中正确的是（ ）

①当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小

②当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大

③当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大

④当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变

A.只有②④正确 B.只有①③正确 C.只有②③正确 D.只有①④正确

2.一飞机在北半球的上空以速度v水平飞行，飞机机身长为a，翼展为b；该空间地磁场磁感应强度的水平分量为B1，竖直分量为B2；驾驶员左侧机翼的端点用A表示，右侧机翼的端点用B表示，用E表示飞机产生的感应电动势，则（ ）

A.E=B1vb，且A点电势低于B点电势 B.E=B1vb，且A点电势高于B点电势

C.E=B2vb，且A点电势低于B点电势 D.E=B2vb，且A点电势高于B点电势

3.如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下。当磁铁向下

运动时（但未插入线圈内部）（ ）

A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引

B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥

C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引

D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥

4.如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示.在0-T/2时间内，直导线中电流向上，则在T/2-T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力情况是（ ） iA.感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左 i B.感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右 -iC.感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右

甲 D.感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左

5.图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸

面向里.abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l.t=0时刻，bc

边与磁场区域边界重合（如图）.现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界

的方向穿过磁场区域.取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场

区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是（ ）

B C D A

6.如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个理想电感线圈，当S

闭合与断开时，

- 1 -

A、B的亮度情况是（【物理选修3-2大题类型】

）

A.S闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭

B.S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭

C.S闭合足够长时间后，

B发光，而A不发光

D.S闭合足够长时间后，B立即熄灭发光，而A逐渐熄灭

7.铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输

信号以确定火车的位置。能产生匀强磁场的磁铁，

被安装在火车首节车厢下面，如图(甲)所示(俯视

图)。当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产

生一电信号，被控制中心接收。当火车通过线圈

时，若控制中心接收到的线圈两端的电压信号为

图(乙)所示，则说明火车在做（ ）

A.匀速直线运动 B.匀加速直线运动

C.匀减速直线运动 D.加速度逐渐增大的变加速直线运动

8.图甲中的a是一个边长为为L的正方向导线框，其电阻为R.线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域b.如果以x轴的正方向作为力的正方向。线框在图示位置的时刻作为时

间的零点，则磁场对线框的作用力F随时间变化的图线应为图乙中的哪个图？（ ）

图乙 9.如图所示，将一个正方形导线框ABCD置于一个范围足够大的匀强磁场中，磁场方向与其平面垂直．现在AB、CD的中点处连接一个电容器，其上、 下极板分别为a、b，让匀强磁场以某一速度水平向右匀速移动，则（ ）

A.ABCD回路中没有感应电流 B.A与D、B与C间有电势差

C.电容器a、b两极板分别带上负电和正电 D.电容器a、b两极板分别带上正电和负电

10.如图一所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与金属框架接触良好.在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计。现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动，运动中杆ab始终垂直于框架.图二为一段时间内金属杆受到的安培力f随时间t的变化关系，则图三中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是（ ）

右 左 t b 图一

11.在水平桌面上，一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中，

线框平面与磁场垂直，磁感应强度B1随时间t的变化关系如图⑴所示。

0~1s内磁场方向垂直线框平面向下。圆形金属框与一个水平的平行金

属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为L、电阻为R，

且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，其磁感应强度恒为

B2，方向垂直导轨平面向下，如图⑵所示。若导体棒始终保持静止，

则其所受的静摩擦力f随时间变化的图象是下图中的（设向右为静摩

擦力的正方向） （ ）

/s

A

B C

12.如图所示，两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面，导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd与导轨构成矩形回路。导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧，两棒的中间用细线绑住，它们的电阻均为R，回路上其余部分的电阻不计。在导轨平面内

c 两导轨间有一竖直向下的匀强磁场。开始时，导体棒处于静止状态。剪断细线后，

导体棒在运动过程中 （ ）

A.回路中有感应电动势

B.两根导体棒所受安培力的方向相同 b d C.两根导体棒和弹簧构成的系统机械能守恒 D.两根导体棒和弹簧构成的系统机械能不守恒

13.阻值为10Ω的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上。以下说法中正确的是 （ ）

A．电压的有效值为10V

B．通过电阻的电流有效值为22A C．电阻消耗电功率为5W D．电阻每秒种产生的热量为10J

14．如图所示，从匀强磁场中把不发生形变的矩形线圈匀速拉出磁场区，如果两

次拉出的速度之比为1∶2，则两次线圈所受外力大小之比F1∶F2、线圈发热之比

Q1∶Q2、通过线圈截面的电量q1∶q2之比分别为（ ）

A．F1∶F2＝2∶1，Q1∶Q2＝2∶1，q1∶q2＝2∶1

B．F1∶F2＝1∶2，Q1∶Q2＝1∶2，q1∶q2＝1∶1

C．F1∶F2＝1∶2，Q1∶Q2＝1∶2，q1∶q2＝1∶2

D．F1∶F2＝1∶1，Q1∶Q2＝1∶1，q1∶q2＝1∶1 I

15．如图所示，长直导线旁边同一平面内有一矩形线圈abcd，导线中通有竖

直向上的电流。下列操作瞬间，能在线圈中产生沿adcba方向电流的是( )

A．线圈向右平动 B．线圈竖直向下平动

C．线圈以ab边为轴转动 D．线圈向左平动

第14题图

- 3 -

16．电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的

正上方，N极朝下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是 ( )

A．从a到b，上极板带正电 B．从a到b，下极板带正电 R

C．从b到a，上极板带正电 D．从b到a，下极板带正电

17．在变电所，经常要用交流电表去检测电网上的强电流，使用的仪

器是电流互感器，下列各图中能正确反映其工作原理的是项工作（ ）

18．用电高峰期，电灯往往会变暗，其原理可简化为如下物理问题：如图所示，理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只相同的灯泡L1

和L2 ，输电线的等效电阻为R，原线圈输入有效值恒定的交流电压，当

开关S闭合时，以下说法中正确的是 ( )

A．原线圈中电流减小 B．R两端的电压增大

C．副线圈输出电压减小 D．原线圈输入功率减小

N

第18题图

19．如图所示，平行导轨电阻忽略不计，要使悬挂着的金属环P能

产生感应电流，则金属棒ab的运动应是 ( )

A．向右匀速运动 B．向左匀速运动

C．向右加速运动 D．向左加速运动

20．收录机等小型家用电器所用的稳压电源，是将220V的正弦交

流电变为稳定的直流电的装置，其中的关键部分是整流电路。有一种整流电路可以将正弦交流电变成如图所示的脉动直流电（每半个周期都按正弦规律变化），则该脉动直流电电流的有效值为（ ) a × B

× 第19题图

s

A．2A B．4 A C．2A D．2 A 21．如图所示，在水平木制桌面上平放一个铜制的圆环，在它上方近处有一个N极朝下的条形磁铁，铜环始终静止。关于铜环对桌面的压力F和铜环重力G的大小关系，下列说法中正确的是 ( )

A．当条形磁铁靠近铜环时，F>G

B．当条形磁铁远离铜环时，F<G

C．无论条形磁铁靠近还是远离铜环，F=G

D．无论条形磁铁靠近还是远离铜环，F>G 第21题图

22．如下图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电量为＋q的小球．K断开时传感器上有示数，K

闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的

- 4 -

磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是( )

ΔΦmgdΔΦmgdA．正在增强， B．正在减弱， ΔtqΔtnq

ΔΦmgdC．正在减弱，ΔtqΔΦmgdD．正在增强， Δtnq

23、如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4:1，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中Rt为热敏电阻，R为定值电阻．下列说法正确的是( )

A．副线圈两端电压的瞬时值表达式为u′＝92sin50πt(V)

B．t＝0.02s时电压表V2的示数为9V

C．变压器原、副线圈中的电流之比和输入、输出功率之比均为1:4

D．Rt处温度升高时，电流表的示数变大，电压表V2的示数不变

24．如图所示，为早期制作的发电机及电动机的示意图，A盘和B盘分别是两个可绕固定转轴转动的铜盘，用导线将A盘的中心和B盘的边缘连接起来，用另一根导线将B盘的中心和A盘的边缘连接起来．当A盘在外力作用下转动起来时，B盘也会转动．则下列说法中正确的是（ ）

A．不断转动A盘就可以获得持续的电流，其原因是铜盘A做切割磁感线运动，产生感应电动势

B．当A盘转动时，B盘也能转动的原因是电流在磁场中受到力的作用，此力对转轴有力矩

C．当A盘顺时针转动时，B盘逆时针转动

D．当A盘顺时针转动时，B盘也顺时针转动

25．在下图的（a）、(b)、(c)中除导体棒ab可动外，其余部分均固定不动，（a）图中的电容器C原来不带电，设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计．图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面（即纸面）向下的匀强磁场中，导轨足够长，今给导体棒ab一个向右的初速度v0，导体棒的最终运动状态是（ ）

A．三种情况下，导体棒ab最终都是匀速运动 （第24题图）

B．图（a）、(c)中ab棒最终将以不同的速度做匀速运动；图（b）中ab棒最终静止

C．图（a）、（c）中，ab棒最终将以相同的速度做匀速运动

D．三种情况下，导体棒ab最终均静止

- 5 -

物理选修3-2大题类型(三)
高中物理选修3-2测试题及答案

高中物理选修3-2测试题

第I卷(选择题12小题 共 36分)

一选择题(本题包括12小题,每小题3分，共36分。每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得3分,选对但不全对的得2分,有选错的或不答的得0分) 1.关于电磁场理论,下列说法正确的是:( )

A.变化的电场周围产生的磁场一定是变化的 B. 变化的磁场周围产生的电场不一定是变化的 C. 均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的 D. 振荡电场周围产生的磁场也是振荡的

2.质子和一价钠离子分别垂直进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动,如果它们的圆周半径恰好相等,这说明它们在刚进入磁场时:( )

A.速率相等 B.带电量相等 C.动量大小相等 D.质量相等

3.矩形线圈ABCD位于通电直导线附近,如图所示,线圈和导线在同一平面内,且线圈的两个边与导线平行,下列说法正确的是:( )

A.当线圈远离导线移动时,线圈中有感应电流

B.当导线中的电流I逐渐增大或减小时,线圈中无感应电流 C.当线圈以导线为轴转动时,线圈中有感应电流 D.当线圈以CD为轴转动时,线圈中有感应电流

4.若在磁场是由地球表面带电产生的,则地球表面带电情况是: ( )

A.正电 B.负电 C.不带电 D.无法确定 B 5.关于日光灯的工作原理下列说法正确的是: ( )

A. 启动器触片接通时,产生瞬时高压 B. 日光灯正常工作时,镇流器起降压限流以保证日光灯正常工作

C.日光灯正常工作时, 日光灯管的电压稳定在220V D.镇流器作用是将交流电变为直流电

6.矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直磁场方向的轴匀速转动时,线圈跟中性面重合的瞬间,下列说法中正确的是: ( )

A.线圈中的磁通量为零 B. 线圈中的感应电动势最大 C. 线圈的每一边都不切割磁感线 D.线所受到的磁场力不为零

7.正离子源发射出正离子经加速电压后,进入互相垂直的电场和磁场中,电场和磁场方向如图所示,发现离子向上偏转,要使离子沿直线通过混合场,需要: ( ) A.增大电场强度E,减小磁感应强度B B.增大电场强度E,减小加速电压U C.适当增大加速电压U

D.适当减小电场强度E

8.如图所示是日立NP82C21型电视机电路的开始部分,最左边是电源插头,S901是电源开关,F901是保险丝,L901是两只带铁芯的电感线圈,后面复杂的电路没有画出.关于电感线圈的作用,以下叙述正确的是: ( )

A.打开电源的瞬间,线圈会产生自感电动势,自感电动势的作用是使电视机更容易起动,所以我们刚一打开电视机就能听到声音和图象

B.线圈在电路里起的是缓冲作用,能延缓开机瞬间电流对后面元件的冲击,提高电视机的使用寿命 C.电视机正常工作之后,线圈就不会产生自感电动势了 D.线圈的自感系数越大越好

1

A

I

d

9.如图所示,abcd为一闭合金属线框，用绝缘线挂在固定点O，当线框经过匀强磁场摆动时，可以判断（空气阻力不计）:( )

/

A.线框进入磁场或离开磁场时，线框中均有感应电流产生 B.线框进入磁场后，越靠近OO线时，电磁感应现象

越明显

C.此摆最终会停下来 D.此摆的机械能不守恒

10.如图所示,L为一个带铁芯的线圈,R是纯电阻,两支路的直流电阻相等,那么在接通和断开开关瞬间,两表的读数I1和I2的大小关系分别是: ( )

A. I1<I2, I1>I2 B. I1>I2, I1<I2 C. I1<I2, I1=I2 D. I1=I2, I1<I2

11.如图所示,abc为三个同心圆环,且在同一平面内,垂直于此平面向里的磁场局限在b环内部,当磁场减弱时,三个金属圆环中产生的感应电动势的大小关系是:( ) A.Ea>Eb>Ec B. Ea<Eb<Ec C.Ea<Eb=E

12.一理想变压器给负载供电,变压器输入电压不变,如图所示.如果负载电阻的滑片向上移动则图中所有交流电表的读数及输入功率变化情况正确的是(均为理想电表): ( )

A.V1、V2不变，A1增大，A2减少，P增大 B. V1、V2不变，A1 、A2增大，P增大 C. V1、V2不变，A1、A2减少，P减少 D. V1不变、V2增大，A1、A2减少，P减少

第II卷(非选择题 64分)

二.填空题(每小题6分,共24分)

13.如图所示，电阻Rab=0.1Ω的导体ab沿光滑导线框向右做匀速运动线框中接有电阻R=0.4Ω,线框放在磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,导体的ab长度l=0.4m,运动速度v=10m/s.线框的电阻不计.

(1)电路abcd中相当于电源的部分是 ,相当于电源的正极是 端. (2)使导体ab

向右匀速运动所需的外力F’= N,方向 (3)电阻R上消耗的功率P = W. (4)外力的功率P’= W

14.如图所示,线圈内有理想边界的磁场,当磁感应强度均匀增加时,有一带电粒子

静止于水平放置的平行板电容器中间,则此粒子带 电,若增大磁感应强度的变化率,则带电粒子将 (填“向上运动”“向下运动”或静止”)

15.当屏幕上出现如图所示的波形时,应调节 旋钮.(填写数字或旋钮名称) 以使正弦波的整个波形出现在屏

2

幕上.

16.如图所示,是用来做电磁感应实验装置的示意图,当闭合开关S时,发现电流表的指针向左偏转一下后,又回到中央位置.现继续进行实验

（1）把原线圈插入副线圈的过程中,电流表的指针将 . (2)把原线圈插入副线圈后电流表的指针将

(3)原、副线圈保持不动,把变阻器滑动片P向右移动过程中,电流表的指针将

三.计算题:(本题共4个题,计40分,解答时写出必要的文字说明,方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)

17.(8分)如图所示,两根平行放置的导电轨道,间距为L,倾角为θ,轨道间接有电动势为E(内阻不计)的电源,整个导轨处在一个竖直向上的匀强磁场中,电阻为R的金属杆ab与轨道垂直放于导电轨道上静止,轨道的摩擦和电阻无不计,要使ab杆静止,磁感应强度应多大?（设金属杆的质量为m）

18. (10分) 如图所示,为交流发电机示意图，匝数为n=100匝矩形线圈，

边长分别10cm和20cm，内电阻r=5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO’以轴ω=2 rad/s角速度匀速转动，线圈和外电阻为R=20Ω相连接，求: (1)S断开时，电压表示数；

(2)开关S合上时，电压表和电流表示数。

19. (10分)某发电站,通过升压变压器、输电线和降压变压器，把电能输送给生产和照明组成的用户，发电机输出功率为100kW，输出电压是400V，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1:25，输电线上功率损失为4%，用户所需电压为220V，求： (1)输电线的电阻和降压变压器的匝数比为多少?

(2)若有60kW分配给生产，其余电能用来照明，那么可供40W的电灯多少盏？

20.(12分)如图所示,真空室内存在匀强磁场,磁场方向垂直于图中纸面向里,磁感应强度的大小B=0.6T,磁场内有一个平面感光板ab,板面与磁场方

向平行,在距ab的距离为L=16cm处,有一个点状α放射源S,它向各个方向发射α粒子,粒子的速度都是v=3.0×10m/s.已知α粒子的电荷量与质量之比q/m=5.0×10C/kg.现只考虑到图纸平面中运动的粒子,求: (1)α粒子的轨道半径和做匀速圆周运动的周期.

3

6

7

(2)ab上被α粒子打中的区域长度. 参考答案 一.选择题

1.BD 2.C 3.AD 4.B 5.B 6.C7.CD 8.B 9.AD10.C 11.C 12.C 二.填空题.

13. (1) ab,a(2)0.032向右(3)0.256W(4)0.32W 14.负,向上运动 15.6或竖直位移旋钮16.(1)左偏 (2)指零或回到中央 (3)右偏 三.计算题.

17.以轨道为研究对象受力分析,则:

mgsinFcos （2分） BEL

（2分） R

BELcos

mgsin（2分）

R

mgtanB（2分）

ELFBIL

18. （7分）解:(1) EmnBS2V （2分）

E=

Em

50V （2分） 2

所以S断开时,电压表示数为50V（1分） (2)I

E50

2A （2分） Rr205

UIR40V （2分）

所以闭合时,电压表示数为40V,电流表示数为2A (1分) 19. 解:(1) 因为

n25U1n1

,所以U22U140010000V

n11U2n2

I2= P/ U2=100×103/10000=10A

又

P4%PI2R

4

2

R4000/10040（3分）

UI2R1040400V

U3=U2-U=10000-400=9600V

n3U39600480

（3分） 

n4U422011

（2）P灯=P-PP10060436kW（2分）

n= P灯/P1=36×103/40=900盏（2分）

20.(1)r

mv

qB

0.1m (3分) T

2m

qB

2.1107s (3分) (2)由几何知识可知,SP1=2r,应为右侧最远处.

OP21(2r)L220216212cm (2分)

运动轨迹在左侧相切处P2为最远处

OP22r(Lr)22(1610)28 cm (2所以区域长度为d=12+8=20cm (2分)

分)

5

物理选修3-2大题类型(四)
物理选修3-2经典例题

物理选修3-2经典例题解析

例1：如图所示，闭合导体环固定。条形磁铁S极向下以初速度

v0沿过导体环圆心的竖直线下落过程，导体环中的感应电流方向如何？

解：从“阻碍磁通量变化”来看，当条形磁铁的中心恰好位

于线圈M所在的水平面时，磁铁内部向上的磁感线都穿过了线

圈，而磁铁外部向下穿过线圈的磁通量最少，所以此时刻穿过线

圈M的磁通量最大。因此全过程中原磁场方向向上，先增后减，感应电流磁场方向先下后上，感应电流先顺时针后逆时针。

从“阻碍相对运动”来看，线圈对应该是先排斥（靠近阶段）后吸引（远离阶段），把条形磁铁等效为螺线管，该螺线管中的电流是从上向下看逆时针方向的，根据“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，感应电流方向应该是先顺时针后逆时针的，与前一种方法的结论相同。

例2：如图所示，绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、

b。将条形磁铁沿它们的正中向下移动（不到达该平面），a、

b将如何移动？

解：根据Φ=BS，磁铁向下移动过程中，B增大，所以穿

过每个环中的磁通量都有增大的趋势，由于S不可改变，为阻碍增大，导体环应该尽量远离磁铁，所以a、b将相互远离。 例3、如图4所示，条形磁铁放在光滑的斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时，磁铁对斜面的压力为N1，当导线中有电流流过时，磁铁对斜面的压力为N2，此时弹簧的伸长量减小了。则（ ）

A．N1 <N2，A中电流方向向内【物理选修3-2大题类型】

B．N1 <N2，A中电流方向向外

C．N1 >

N2，A中电流方向向内

D．N1>N2

，

A中电流方向向外

解：弹簧缩短了，说明磁铁和通电导线间的作用力为斥力，所以磁铁和斜面间的弹力变大，根据磁铁的磁场分布和左手定则，可以判定出电流向里，

故选择

A.

例4：

如图所示，竖直放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R

（其余导体部分的电阻都

忽略不计）。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试求ab下滑的最大速度vm

解：释放瞬间ab只受重力，开始向下加速运动。随着速度的增大，感应电动势E、感应电流I、安培力F都随之增大，加速度随之减小。当F增大到F=mg时，加速度变为零，这时ab达到最大速度。

mgRB2L2vm 由Fmg，可得vm22 BLR

b

这道题也是一个典型的习题。要注意该过程中的功能关

系：重力做功的过程是重力势能向动能和电能转化的过程；安

培力做功的过程是机械能向电能转化的过程；合外力（重力和

安培力）做功的过程是动能增加的过程；电流做功的过程是电能向内能转化的过程。达到稳定速度后，重力势能的减小全部转化为电能，电流做功又使电能全部转化为内能。这时重力的功率等于电功率也等于热功率。

进一步讨论：如果在该图上端电阻的右边串联接一只电键，让ab下落一段距离后再闭合电键，那么闭合电键后ab的运动情况又将如何？（无论何时闭合电键，ab可能先加速后匀速，也可能先减速后匀速，还可能闭合电键后就开始匀速运动，但最终稳定后的速度总是一样的）。

例5：如图所示，U形导线框固定在水平面上，右端放有质

量为m的金属棒ab，ab与导轨间的动摩擦因数为μ，它们围成的矩

形边长分别为L1、L2，回路的总电阻为R。从t=0时刻起，在竖直向

上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场B=kt，（k>0）那么在t为

多大时，金属棒开始移动？ 解：由E= kL1L2可知，回路中感应电动势是恒定的，电流大小也是恒定的，但由t

于安培力F=BIL∝B=kt∝t，所以安培力将随时间而增大。当安培力增大到等于最大静摩擦力时，ab将开始向左移动。这时有：ktL1kL1L2mgRmg,t22 RkL1L2

例6：如图所示，矩形线圈abcd质量为m，宽为d，在竖直平面内由静止自由下落。其下方有如图方向的匀强磁场，磁场上、

下边界水平，宽度也为d，线圈ab边刚进入磁场就开始做匀速运动，

那么在线圈穿越磁场的全过程，产生了多少电热？

解：ab刚进入磁场就做匀速运动，说明安培力与重力刚好平衡，

在下落2d的过程中，重力势能全部转化为电能，电能又全部转化为

电热，所以产生电热Q =2mgd。

例7：一飞机在北半球的上空以速度v水平飞行，飞机机身长为a，翼展为b；该空间地

磁场磁感应强度的水平分量为B1，竖直分量为B2；驾驶员左侧机翼的端点用A表示，右侧机翼的端点用B表示，用E表示飞机产生的感应电动势，则（ D ）

A.E=B1vb，且A点电势低于B点电势

B.B.E=B1vb，且A点电势高于B点电势

C.C.E=B2vb，且A点电势低于B点电势

D.D.E=B2vb，且A点电势高于B点电势

例8：如图所示，水平面上固定有平行导轨，磁感应强度

为B的匀强磁场方向竖直向下。同种合金做的导体棒ab、

cd横截面积之比为2∶1，长度和导轨的宽均为L，ab的质【物理选修3-2大题类型】

量为m ,电阻为r，开始时ab、cd都垂直于导轨静止，不计

摩擦。给ab一个向右的瞬时冲量I，在以后的运动中，cd的最大速度vm、最大加速度am、产生的电热各是多少？

解：给ab冲量后，ab获得速度向右运动，回路中产生感应电流，cd受安培力作用而加速，ab受安培力而减速；当两者速度相等时，都开始做匀速运动。所以开始时cd的加速度最大，最终cd的速度最大。全过程系统动能的损失都转化为电能，电能又转化为内能。由

2于ab、cd横截面积之比为2∶1，所以电阻之比为1∶2，根据Q=IRt∝R，所以cd上产生

的电热应该是回路中产生的全部电热的2/3。又根据已知得ab的初速度为v1=I/m，因此有：

2B2L2IEF ，解得。最后的共同速度为vm=2I/3m，amEBLv1,I,FBLI,amr2rm/23m2r

2 2系统动能损失为ΔEK=I/ 6m，其中cd上产生电热Q=I/ 9m

例9、如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，

有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬

挂在O点，并可绕O点摆动。金属线框从右侧某一位置静止开始释放，

在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平

面，且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是

A．abcda

B．dcbad

C．先是dcbad，后是abcda

D．先是abcda，后是dcbad

答案B

【解析】由楞次定律，一开始磁通量减小，后来磁通量增大，由“增反”“减同”可知电流方向是dcbad

例10：通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。求该交流电的有效值I。

解：该交流周期为T=0.3s，前t1=0.2s为恒定电流I1=3A，后t2=0.1s为恒定

电流I2= -6A，因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定

义，设有效值为I，根据定义有：

I 2RT=I12Rt1+ I22Rt2 带入数据计算得：I=32A

例11：某小型水电站的电能输送示意图如下。发电机的输出电压为200V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n，n2。降压变压器原副线匝数分别为a3、n4（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220V的用电器正常工作，则（ ）

A．n2n3 n1n4

n2n3 n1n4 B．

C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压

D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率

答案：AD

考点：变压器工作原理、远距离输电

解析：根据变压器工作原理可知n1220n3U3,，由于输电线上损失一部分电压，n2U2n4220

n2n3，A正确，n1n4升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，有U2U3，所以

BC不正确。升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率，D正确。

物理选修3-2大题类型(五)
高中物理选修3-2磁场大题加详细答案

一．选择题（共8小题） 1．（2014•江西模拟）如图所示，在等腰三角形abc区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，d是ac上任意一点，e是bc上任意一点．大量相同的带电粒子从a点以相同方向进入磁场，由于速度大小不同，粒子从ac和bc上不同点离开磁场．不计粒子重力，则从c点离开的粒子在三角形abc磁场区域内经过的弧长和运动时间，与从d点和e点离开的粒子相比较（ ）

2．（2013•广东）如图，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进人匀强磁场，最后打到屏P上．不计重力．下列说法正确的有（ ）

3．（2013•四川）如图所示，边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域，其磁感应强度B随时间t的变化关系为B=kt（常量k＞0）．回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1=R0、R2

=

．闭合开关S，电压表的示数为U，不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势，则（ ）

1

4．（2013•浙江）在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的离子P和P，经电压为U的电场加速后，垂直进入

+

磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，有一定的宽度的匀强磁场区域，如图所示．已知离子P在磁场中转过θ=30°

+3+

后从磁场右边界射出．在电场和磁场中运动时，离子P和P（ ）

+

3+

5．（2013•甘肃模拟）如图所示，在正三角形区域内存在着垂直于纸面的匀强磁场和平行于AB的水平方向的匀强电场，一不计重力的带电粒子刚好以某一初速度从三角形O点沿角分线OC做匀速直线运动．若此区域只存在电场时，该粒子仍以此初速度从O点沿角分线OC射入，则此粒子刚好从A点射出；若只存在磁场时，该粒子仍以此初速度从O点沿角分线OC射入，则下列说法正确的是（ ）

6．（2013•南昌二模）如图所示，边界OA与OC之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界OA上有一粒子源S．某一时刻，从S平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子（不计粒子的重力及粒子间的相互作用），所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大量粒子从边界OC射出磁场．已知∠AOC=60°，从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最短时间等于（T为粒子在磁场中运动的周期），则从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最长时间为（ ）

2

7．（2012•江苏）如图所示，MN是磁感应强度为B的匀强磁场的边界．一质量为m、电荷量为 q 的粒子在纸面内从O点射入磁场．若粒子速度为v0，最远能落在边界上的A点．下列说法正确的有（ ）

8．（2012•安徽）如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从

A点沿直径AOB方向射入磁场，经过△t时间从C点射出磁场，OC与OB成60°角．现将带电粒子的速度变为，仍从A点射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为（ ）

二．解答题（共22小题） 9．（2014•湖北二模）如图，在0≤x≤a区域内存在与xy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B．在t=0时刻，一位于坐标原点的粒子源在xy平面内发射出大量同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与y轴正方向的夹角分布在0～180°范围内．已知沿y轴正方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界上P（开磁场．求：

（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷；

（2）此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y轴正方向夹角的取值范围； （3）从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间．

a，a）点离

3

10．（2014•邢台一模）如图所示，直角坐标系xoy位于竖直平面内，在

‑m≤x≤0的区域内有磁感应强度大小B=4.0×10﹣4

T、方向垂直于纸面向里的条形匀强磁场，其左边界与x轴交于P点；在x＞0的区域内有电场强度大小E=4N/C、

﹣27‑19

方向沿y轴正方向的条形匀强电场，其宽度d=2m．一质量m=6.4×10kg、电荷量q=﹣3.2×10C的带电粒子从P

4

点以速度v=4×10m/s，沿与x轴正方向成α=60°角射入磁场，经电场偏转最终通过x轴上的Q点（图中未标出），不计粒子重力．求：

（1）带电粒子在磁场中运动时间；

（2）当电场左边界与y轴重合时Q点的横坐标；

（3）若只改变上述电场强度的大小，要求带电粒子仍能通过Q点，讨论此电场左边界的横坐标x′与电场强度的大小E′的函数关系．

11．（2014•锦州一模）如图所示，圆心为坐标原点、半径为R的圆将xoy平面分为两个区域，即圆内区域Ⅰ和圆外区域Ⅱ．区域Ⅰ内有方向垂直于xoy平面的匀强磁场B1．平行于x轴的荧光屏垂直于xoy平面，放置在坐标y=﹣2.2R的位置．一束质量为m电荷量为q动能为E0的带正电粒子从坐标为（﹣R，0）的A点沿x轴正方向射入区域Ⅰ，当区域Ⅱ内无磁场时，粒子全部打在荧光屏上坐标为（0，﹣2.2R）的M点，且此时，若将荧光屏沿y轴负方向平移，粒子打在荧光屏上的位置不变．若在区域Ⅱ内加上方向垂直于xoy平面的匀强磁场B2，上述粒子仍从A点沿x轴正方向射入区域Ⅰ，则粒子全部打在荧光屏上坐标为（0.4R，﹣2.2R）的N点．求 （1）打在M点和N点的粒子运动速度v1、v2的大小． （2）在区域Ⅰ和Ⅱ中磁感应强度B1、B2的大小和方向． （3）若将区域Ⅱ中的磁场撤去，换成平行于x轴的匀强电场，仍从A点沿x轴正方向射入区域Ⅰ的粒子恰好也打在荧光屏上的N点，则电场的场强为多大？

12．（2014•江油市模拟）如图（甲）所示，在直角坐标系0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场，右侧有一个以点（3L，0）为圆心、半径为L的圆形区域，圆形区域与x轴的交点分别为M、N．现有一质量为m，带电量为e的电子，从y轴上的A点以速度v0沿x轴正方向射入电场，飞出电场后从M点进入圆形区域，速度方向与x轴夹角为30°．此时在圆形区域加如图（乙）所示周期性变化的磁场，以垂直于纸面向外为磁场正方向），最后电子运动一段时间后从N飞出，速度方向与进入磁场时的速度方向相同（与x轴夹角也为30°）．求： （1）电子进入圆形磁场区域时的速度大小； （2）0≤x≤L区域内匀强电场场强E的大小；

（3）写出圆形磁场区域磁感应强度B0的大小、磁场变化周期T各应满足的表达式．

4

13．（2013•天津）一圆筒的横截面如图所示，其圆心为O．筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B．圆筒下面有相距为d的平行金属板M、N，其中M板带正电荷．N板带等量负电荷．质量为m、电荷量为q的带正电粒子自M板边缘的P处由静止释放，经N板的小孔S以速度v沿半径SO方向射入磁场中．粒子与圈筒发生两次碰撞后仍从S孔射出，设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失，且电荷量保持不变，在不计重力的情况下，求： （1）M、N间电场强度E的大小； （2）圆筒的半径R：

（3）保持M、N间电场强度E不变，仅将M板向上平移筒至从S孔射出期间，与圆筒的碰撞次数n．

，粒子仍从M板边缘的P处由静止释放粒子自进入圆

14．（2013•福建）如图甲，空间存在﹣范围足够大的垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B．让质量为m，电量为q（q＞0）的粒子从坐标原点O沿xOy平面以不同的初速度大小和方向入射到该磁场中．不计重力和粒子间的影响．

（1）若粒子以初速度v1沿y轴正向入射，恰好能经过x轴上的A（a，0）点，求v1的大小； （2）已知一粒子的初速度大小为v（v＞v1），为使该粒子能经过A（a，0）点，其入射角θ（粒子初速度与x轴正向的夹角）有几个？并求出对应的sinθ值； （3）如图乙，若在此空间再加入沿y轴正向、大小为E的匀强电场，一粒子从O点以初速度v0沿y轴正向发射．研究表明：粒子在xOy平面内做周期性运动，且在任一时刻，粒子速度的x分量vx与其所在位置的y坐标成正比，比例系数与场强大小E无关．求该粒子运动过程中的最大速度值vm． 15．（2013•四川）如图所示，竖直平面（纸面）内有直角坐标系xOy，x轴沿水平方向．在x≤O的区域内存在方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B1的匀强磁场．在第二象限紧贴y轴固定放置长为l、表面粗糙的不带电绝缘平板，平板平行于x轴且与x轴相距h．在第一象限内的某区域存在方向相互垂直的匀强磁场（磁感应强度大小为B2、方向垂直于纸面向外）和匀强电场（图中未画出）．一质量为m、不带电的小球Q从平板下侧A点沿x轴正向

5

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