2022年高考物理大一轮复习讲义 第九章 章末限时练（含解析） 新人教版

2022年高考物理大一轮复习讲义 第九章 章末限时练（含解析） 新人教版一、选择题(每小题6分，共48分)1 (xx山东理综16)了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要以下符合史实的是()A焦耳发现了电流热效应的规律B库仑总结出了点电荷间相互作用的规律C楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕D牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动答案AB解析焦耳发现了电流的热效应，通常称此为焦耳热，A正确库仑研究电荷间作用的规律，得出库仑定律，B正确奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了磁场产生电流，打开了电气时代的大门，C错误伽利略做斜面实验，研究自由落体运动，D错误2. 用均匀导线做成的正方形线圈边长为l，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图1所示，当磁场以的变化率增大时，则()A线圈中感应电流方向为acbdaB线圈中产生的电动势E 图2C线圈中a点电势高于b点电势D线圈中a、b两点间的电势差为答案AB解析根据楞次定律可知，选项A正确；线圈中产生的电动势E，选项B正确；线圈中的感应电流沿逆时针方向，所以a点电势低于b点电势，选项C错误；线圈左边的一半导线相当于电源，右边的一半相当于外电路，a、b两点间的电势差相当于路端电压，其大小为U，选项D错误3. 矩形线圈abcd，长ab20 cm，宽bc10 cm，匝数n200，线圈回路总电阻R5 .整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的匀强磁场穿过若匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示，则() 图2A线圈回路中感应电动势随时间均匀变化B线圈回路中产生的感应电流为0.4 AC当t0.3 s时，线圈的ab边所受的安培力大小为0.016 ND在1 min内线圈回路产生的焦耳热为48 J答案BD解析由EnnS可知，由于线圈中磁感应强度的变化率 T/s0.5 T/s为常数，则回路中感应电动势为En2 V，且恒定不变，故选项A错误；回路中感应电流的大小为I0.4 A，选项B正确；当t0.3 s时，磁感应强度B0.2 T，则安培力为FnBIl2000.20.40.2 N3.2 N，故选项C错误；1 min内线圈回路产生的焦耳热为QI2Rt0.42560 J48 J选项D正确4. 如图3所示，宽度为d的有界匀强磁场竖直向下穿过光滑的水平桌面，一质量为m的椭圆形导体框平放在桌面上，椭圆的长轴平行磁场边界，短轴小于d.现给导体框一个初速度v0(v0垂直磁场边界)，已知导体框全部在磁场中的速度为v，导体框全部出磁场后的速度为v1；导体框进入磁场过程中产生的焦耳热为Q1，导体框离开磁场图3过程中产生的焦耳热为Q2.下列说法正确的是()A导体框离开磁场过程中，感应电流的方向为顺时针方向B导体框进出磁场都是做匀变速直线运动CQ1Q2DQ1Q2m(vv)答案ACD解析由楞次定律可以判断，导体框离开磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向，选项A正确；导体框进出磁场时受到的安培力是变力，做非匀变速直线运动，选项B错误；安培力一直是阻力，故导体框做减速运动，进入磁场时的速度大于离开磁场时的速度，进入磁场时产生的焦耳热Q1大于离开磁场时产生的焦耳热Q2，选项C正确；由能量守恒得Q1Q2m(vv)，选项D正确5 如图4所示的甲、乙两个电路，电感线圈的自感系数足够大，且直流电阻不可忽略，闭合开关S，待电路达到稳定后，灯泡均能发光现将开关S断开， 这两个电路中灯泡亮度的变化情况可能是 ()图4A甲电路中灯泡将逐渐变暗B甲电路中灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗C乙电路中灯泡将渐渐变暗D乙电路中灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗答案AD解析S断开，电感线圈L产生自感，阻碍原电流的变化，L相当于新回路的电源，甲图中流过灯泡的电流在I灯IL的基础上逐渐减小，甲灯泡会逐渐变暗，A项正确乙图中，电流在IL的基础上逐渐减小，若ILI灯，则会发现乙灯泡先闪亮后熄灭，D项正确6 如图5所示，在光滑的水平地面上，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，PQ为两个磁场的竖直分界线，磁场范围足够大一个半径为a、质量为m、电阻为R的金属圆环垂直磁场方向，以速度v从位置开始向右运动，当圆环运动到位图5置(环直径刚好与分界线PQ重合)时，圆环的速度为v，则下列说法正确的是()A圆环运动到位置时电功率为B圆环运动到位置时加速度为C圆环从位置运动到位置的过程中，通过圆环截面的电荷量为D圆环从位置运动到位置的过程中，回路产生的电能为mv2答案CD解析圆环到达位置时回路中电流为I，此时的电功率应为PI2R，选项A错误；由牛顿第二定律可得2BI2ama加可得a加，选项B错误；由能量守恒定律可得mv2E电m(v)2，解得E电mv2，选项D正确；由q易得选项C正确7 如图6所示的两个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为L，距磁场区域的左侧L处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直现用拉力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域以初始位置为计时起点规定电流沿逆时针方向时电动势E为正，拉力F向右为正则以下关于线框中通过的电荷量q、感应电动势E、拉力F和产生的热量Q随时间t变化的图象正确的是 ()图6答案B解析此类问题可划分为几个不同的运动过程：0L过程，线框在磁场外，E0，F0，q0，Q0；L2L过程，线框在磁场中匀速运动，E1BLv，E1恒定，方向沿逆时针方向，感应电流大小恒定，QI2Rt1，Q不恒定，选项D错；2L3L过程，线框位于两个磁场中，两侧产生感应电动势方向相同，沿顺时针方向，E2Bv2L2BLv2E1，通过线框的电荷量q22q1，拉力F22BLL4F1，且方向仍向右，选项A、C错；由分析知选项B正确8. 两根相距为L的足够长的金属弯角光滑导轨按如图7所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边与水平面的夹角为37.质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，导轨的电阻不计，回路总电阻为2R，整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强图7磁场中当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v沿导轨匀速运动时，cd杆恰好处于静止状态，重力加速度为g，以下说法正确的是 ()Aab杆所受拉力F的大小为mgtan 37B回路中电流为C回路中电流的总功率为mgvsin 37Dm与v大小的关系为m答案AD解析对cd杆，BILcos 37mgsin 37，对ab杆，FBIL，联立解得ab杆所受拉力F的大小为Fmgtan 37，故A对；回路中电流为I，故B错；回路中电流的总功率为Fvmgvtan 37，故C错；I，又I，故m，故D对二、非选择题(共52分)9(14分)如图8所示，两光滑金属导轨，间距d0.2 m，在桌面上的部分是水平的，处在磁感应强度B0.1 T、方向竖直向下的有界磁场中，电阻R3 ，桌面高H0.8 m，金属杆ab的质量m0.2 kg，电阻r1 ，在导轨上距桌面h0.2 m的高处由静止释放，落地点距图8桌面左边缘的水平距离s0.4 m，g10 m/s2.求：(1)金属杆刚进入磁场时，R上的电流大小；(2)整个过程中R上产生的热量答案(1)0.01 A(2)0.225 J解析(1)设杆ab刚进入磁场时的速度为v1，刚离开磁场时的速度为v2，则有mghmvEBdv1I0.01 A(2)金属杆飞出桌面后做平抛运动，Hgt2sv2t整个过程回路中产生的总热量Qmvmv0.3 J整个过程中R上产生的热量QRQ0.225 J10(18分)(xx天津理综11)如图9所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l0.5 m，左端接有阻值R0.3 的电阻一质量m0.1 kg，电阻r0.1 的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B0.4 T图9金属棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a2 m/s2的加速度做匀加速运动，当金属棒的位移x9 m时撤去外力，金属棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1Q221.导轨足够长且电阻不计，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求：(1)金属棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；(3)外力做的功WF.答案(1)4.5 C(2)1.8 J(3)5.4 J解析(1)设金属棒匀加速运动的时间为t，回路的磁通量的变化量为，回路中的平均感应电动势为，由法拉第电磁感应定律得其中Blx设回路中的平均电流为，由闭合电路欧姆定律得则通过电阻R的电荷量为qt联立式，得q代入数据得q4.5 C(2)设撤去外力时金属棒的速度为v，对于金属棒的匀加速运动过程，由运动学公式得v22ax设金属棒在撤去外力后的运动过程中克服安培力所做的功为W，由动能定理得W0mv2撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2W联立式，代入数据得Q21.8 J(3)由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1Q221，可得Q13.6 J在金属棒运动的整个过程中，外力F克服安培力做功，由功能关系可知WFQ1Q2由式得WF5.4 J.11(20分)如图10甲所示，空间存在一垂直纸面向里的水平磁场，磁场上边界OM水平，以O点为坐标原点，OM为x轴，竖直向下为y轴，磁感应强度大小在x方向保持不变、y轴方向按Bky变化，k为大于零的常数一质量为m、电阻为R、边长为L的正方形线框abcd从图示位置由静止释放，运动过程中线框始终在同一竖直平面内且ab边水平，当线框下降h0(h0L)高度时达到最大速度，线框cd边进入磁场时开始做匀速运动，重力加速度为g.求：(1)线框下降h0高度时的速度大小v1和匀速运动时的速度大小v2；(2)线框从开始释放到cd边刚进入磁场的过程中产生的电能E；(3)若将线框从图示位置以水平向右的速度v0抛出，在图乙中大致画出线框上a点的轨迹图10答案(1)(2)mgL(3)见解析图解析(1)线框下降h0高度时达到最大速度，此时其所受合外力为零，电路中产生的感应电流I1由平衡条件有mgB1I1L而B1kh0解得v1线框cd边进入磁场开始做匀速运动时，电路中产生的感应电流I2则I2由平衡条件有mgB2I2L解得v2(2)由能量守恒定律有EmgLmv解得EmgL(3)线框上a点的轨迹如图所示