2020高考物理大一轮361度全程复习 第9章－第3节 知能 训练（通用）

课时知能训练 (时间：40分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题5分，共计25分每小题只有一个选项符合题意)1A和B是两个大小相同的环形线圈，将两线圈平行共轴放置，如图9311(a)所示，当线圈A中的电流i1随时间变化的图象如图9311(b)所示时，若规定两电流方向如图(a)所示的方向为正方向，则线圈B中的电流i2随时间t变化的图象是图中的()图93112如图9312所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为()图9312A.B.C.DBav图93133如图9313所示，abcd是金属导线做成的长方形线框，MN是可以在ab、cd上滑动并能保持与ab、cd良好接触的金属棒，除导体棒MN和线框ab边外其余电阻均不计，整个线框均处在与框面垂直的匀强磁场中，当MN由靠近ac边处向bd边匀速滑动的过程中，下列说法正确的是()AMN中的电流大小不变BMN中的电流先增大后减小CMN中的电流先减小后增大DMN两端的电势差先减小后增大图93144两根平行的长直金属导轨，其电阻不计，导线ab、cd跨在导轨上且与导轨接触良好，如图9314所示，ab的电阻大于cd的电阻，当cd在外力F1(大小)的作用下，匀速向右运动时，ab在外力F2(大小)作用下保持静止，那么在不计摩擦力的情况下(Uab、Ucd是导线与导轨接触处的电势差)()AF1F2，UabUcdBF1F2，UabUcdCF1F2，UabUcdDF1F2，UabUcd5(2020扬州模拟)如图9315甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向夹角为60的斜向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图9315乙所示(规定斜向下为正方向)，导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F作用下始终处于静止状态规定ab的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力F的正方向，则在0t1时间内，能正确反映通过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是()图9315二、多项选择题(本题共4小题，每小题7分，共计28分每小题有多个选项符合题意全部选对的得7分，选对但不全的得4分，错选或不答的得0分)图93166如图9316所示，两光滑平行金属导轨间距为L，直导线MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B.电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计，现给导线MN一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度v向右做匀速运动时()A电容器两端的电压为零B电阻两端的电压为零C电容器所带电荷量为CBLvD为保持MN匀速运动，需对其施加的拉力大小为图93177如图9317所示，一个“”形导轨垂直于磁场固定在磁感应强度为B的匀强磁场中导体棒ab与导轨由相同粗细、相同材料的导体制成，导体棒与导轨接触良好在外力作用下，导体棒以恒定速度v向右运动，以导体棒在图中所示位置的时刻作为计时起点，则回路中感应电动势E、感应电流I、导体棒所受外力的功率P和回路中产生的焦耳热Q随时间t变化的图象中，正确的是()图93188如图9318所示，固定在水平面上的正方形导线框abdc边长为L，其中ab边是电阻为R的均匀电阻丝，其余三边的电阻可忽略导体棒PQ，长度也为L，质量为m，电阻不计，与导线框间的动摩擦因数为.匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里对导体棒PQ施加水平外力，让它以恒定速度v从ac边滑向bd边，则()A电路中产生的感应电动势恒定，大小为BLvB所需外力始终向右，大小为mgvC整个装置中消耗的电热功率的最小值为D整个装置中消耗的机械功率的最小值为图93199(2020盐城模拟)在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一与磁场方向垂直、长度为L的金属杆aO，已知abbccOL/3，a、c与磁场中以O为圆心的同心圆(都为部分圆弧)金属轨道始终接触良好一电容为C的电容器接在轨道上，如图9319所示，当金属杆在与磁场垂直的平面内以O为轴，以角速度顺时针匀速转动时()AUac2UbOB. Uac2UabC电容器带电量QBL2CD若在eO间连接一个电压表，则电压表示数为零三、非选择题(本题共3小题，共47分要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)10(14分)有一面积为S100 cm2的金属环如图9320甲所示，电阻为R0.1 ，环中磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内图9320(1)环中感应电流的方向如何？(2)通过金属环的电荷量为多少？图932111(16分)两根光滑的长直金属导轨MN、MN平行置于同一水平面内，导轨间距为l，电阻不计，M、M处接有如图9321所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C.长度也为l、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为x的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q.求：(1)ab运动速度v的大小；(2)电容器所带的电荷量q.12(2020常州检测)(17分)在小车上竖直固定着一个高h0.05 m、总电阻R10 、n100匝的闭合矩形线圈，且小车与线圈的水平长度l相同现线圈和小车一起在光滑的水平面上运动，速度为v11.0 m/s，随后穿过与线圈平面垂直，磁感应强度B1.0 T的水平有界匀强磁场，方向垂直纸面向里，如图9322甲所示已知小车运动(包括线圈)的速度v随车的位移x变化的vx图象如图9322乙所示求：图9322(1)小车的水平长度l和磁场的宽度d；(2)小车的位移x10 cm时线圈中的电流大小I；(3)小车的位移x35 cm时线圈所受的安培力大小及方向如何？答案及解析1.【解析】在第一阶段原电流减少，线圈B中的磁场减弱，感应电流产生磁场与A中电流产生磁场方向相同；在第二阶段，A中电流反向增大，线圈B中的磁场增强，感应电流磁场与A中电流产生磁场方向相反【答案】D2.【解析】当摆到竖直位置时，AB棒产生的电动势EB2aBav.等效电路如图所示则U.【答案】A3.【解析】MN从左向右移动的过程中，外电路的电阻先增加后减小，自而MN中的电流先减小后增大【答案】C4.【解析】通过两导线电流强度一样，两导线都处于平衡状态，则F1BIL，F2BIL，所以F1F2，A、B错误；UabIRab，这里cd导线相当于电源，所以Ucd是路端电压，UcdIRab即UabUcd.【答案】D5.【解析】由楞次定律可判定回路中的电流方向始终为ba，由法拉第电磁感应定律可判定回路中电流大小恒定，故A、B错；由F安BIL可得F安随B的变化而变化，在0t0时间内，F安方向向右，故外力F与F安等值反向，方向向左为负值；在t0t1时间内，F安方向改变，故外力F方向也改变为正值，故C错误，D正确【答案】D6.【解析】当导线MN匀速向右运动时，导线MN产生的感应电动势恒定，稳定后，电容器不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端无电压，电容器两极板间电压UEBLv，所带电荷量QCUCBLv，故B、C对；MN匀速运动时，因无电流而不受安培力，故拉力为零，D错【答案】BC7.【解析】EBlvBvvttan t，A正确；I，而R与三角形回路的周长成正比，可把R表示为Rkc(式中c为周长)代入I的表达式中I，而为一定值，所以I是一定值，B错误；PIE，I不变，E与t成正比，所以Pt，C正确；QPtt2，D错误【答案】AC8.【解析】导体棒向右匀速运动时，电路中产生的感应电动势恒定，大小为BLv，A正确；由于外电路的总电阻发生变化，故导体棒所受的安培力变化，所需的外力也将发生变化，B错误；当外电路的总电阻最大时，即ab边左右两部分的电阻相等，此时整个装置中消耗的电热功率最小，且最小值为，C正确因为摩擦力做功仍消耗机械能，所以消耗的机械功率的最小值大于，D错【答案】AC9.【解析】金属杆转动切割磁感线，UaOBL2，UbOB(L)2BL2，UcOB(L)2BL2；则UacUaOUcOBL2，得Uac2UbO，A对；UabUaOUbOBL2，B项错误；电容器两端的电压为Uac，故QCUacBL2C，C正确；当把电压表接在eO间时，表与Oce组成回路，电压表有示数，测量cO间的电压，故D错【答案】AC10.【解析】(1)由楞次定律，可以判断出金属环中感应电流的方向为逆时针方向(2)由图乙可知：磁感应强度的变化率金属环中的磁通量的变化率SS环中形成的感应电流I通过金属环的电荷量QIt由式解得Q C0.01 C.【答案】(1)逆时针方向(2)0.01 C11.【解析】(1)设ab上产生的感应电动势为E，回路中的电流为I，ab运动距离x所用时间为t，三个电阻R与电源串联，总电阻为4R，则EBlv由闭合电路欧姆定律有It由焦耳定律有QI2(4R)t联立上述各式解得v.(2)设电容器两极板间的电势差为U，则有UIR电容器所带电荷量qCU解得q.【答案】(1)4QR/(B2l2x)(2)CQR/(Blx)12.【解析】(1)由题图乙可知，从x5 cm开始，线圈进入磁场，线圈中有感应电流，受安培力作用，小车做减速运动，速度v随位移x减小，当x15 cm时，线圈完全进入磁场，线圈中无感应电流，小车做匀速运动因此小车的水平长度l10 cm.当x30 cm时，线圈开始离开磁场，则d(305) cm25 cm.(2)当x10 cm时，由图象可知线圈右边切割磁感线的速度v20.8 m/s由闭合电路欧姆定律得线圈中的电流I解得I A0.4 A.(3)当x35 cm时，切割磁感线的速度v30.4 m/s.线圈中的电流I则安培力FnBIh代入数据得F1 N由左手定则得安培力方向水平向左【答案】(1)10 cm25 cm(2)0.4 A