2019-2020年高三物理一轮复习第九章电磁感应章末检测提升.doc

2019-2020年高三物理一轮复习第九章电磁感应章末检测提升一、选择题(本大题共10小题，共40分在每小题给出的四个选项中，有一个或一个以上选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有错选或不答的得0分)1如图所示，光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中，磁场方向与轨道所在平面垂直，导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动，当ab由图示位置释放，直到滑到右侧虚线位置的过程中，关于ab棒中的感应电流情况，正确的是()A先有从a到b的电流，后有从b到a的电流B先有从b到a的电流，后有从a到b的电流C始终有从b到a的电流D始终没有电流产生答案：D解析：ab与被其分割开的每个圆环构成的回路，在ab棒运动过程中，磁通量都保持不变，无感应电流产生2法拉第发明了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机如图所示，用紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动，电流表的指针发生偏转下列说法正确的是()A回路中电流的大小变化，方向不变B回路中电流的大小不变，方向变化C回路中电流的大小和方向都周期性变化D回路中电流的方向不变，从b导线流进电流表答案：D解析：圆盘辐向垂直切割磁感线，由EBr2可得，电动势的大小一定，则电流的大小一定；由右手定则可知，电流方向从圆盘边缘流向圆心，电流从b导线流进电流表，选项D正确3(多选)闭合回路由两部分组成，如图所示，右侧是电阻为r的圆形导线，置于竖直方向均匀变化的磁场B1中；左侧是光滑的倾角为的平行导轨，宽度为d，其电阻不计磁感应强度为B2的匀强磁场垂直导轨平面向上，且只分布在左侧，一个质量为m、连入电路中电阻为R的导体棒此时恰好能静上在导轨上，分析下述判断正确的是 ()A圆形导线中的磁场，可以方向向上均匀增强，也可以方向向下均匀减弱B导体棒ab受到的安培力大小为mgsin C回路中的感应电流为D圆形导线中的电热功率为(rR)答案：ABC解析：由导体棒静止和左手定则可知，导体棒上的电流从b到a，根据电磁感应定律可得，A项正确；根据共点力平衡知识，导体棒ab受到的安培力大小等于重力沿导轨向下的分力，即mgsin ，B项正确；根据mgsin B2Id，解得I，C项正确；圆形导线的电热功率等于I2rrr，D项错误4两块水平放置的金属板间的距离为d，用导线与一个n匝线圈相连，线圈电阻为r，线圈中有竖直方向的磁场，电阻R与金属板连接，如图所示，两板间有一个质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止，则线圈中的磁感应强度B的变化情况和磁通量的变化率分别是()A磁感应强度B竖直向上且正增强，B磁感应强度B竖直向下且正增强，C磁感应强度B竖直向上且正减弱，D磁感应强度B竖直向下且正减弱，答案：C解析：由平衡条件知，下金属板带正电，故电流应从线圈下端流出，等效电路如图所示，由楞次定律可以判定磁感应强度B为竖直向上且正减弱或竖直向下且正增强，故A、D两项错误；因mgq，UR，En，联立可求得，故只有C项正确5(多选)在如图所示的虚线框内有匀强磁场，磁感应强度随时间变化，半径为r、匝数为n的圆形线圈有一半处在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，此时线圈的发热功率恒为P.下列说法正确的是 ()A若只将线圈全部置于磁场中，则线圈的发热功率变为2PB若只将线圈的半径增大到原来的2倍，仍保持线圈有一半面积在磁场中，则线圈的发热功率变为2PC若只将线圈的匝数增大到原来的2倍，则线圈的发热功率变为2PD若将线圈全部置于磁场中，同时将线圈的半径减小到原来的，则线圈的发热功率变为答案：CD解析：设线圈在磁场中的面积为SB，导线的横截面积为S，则感应电动势EnSB，线圈的发热功率P，其中R，联立得P，若只将线圈全部置于磁场中，则SB24S，P4P，A项错误；若只将线圈的半径增大到原来的2倍，则SB216S，r2r，则P8P，B项错误；若n2n，则P2P，C项正确；若将线圈全部置于磁场中，同时将线圈的半径减小到原来的，则SB24()22S，rr，而同时线圈全部放入磁场中，则PP，D项正确6(多选)如图所示，粗糙的平行金属导轨倾斜放置，导轨电阻不计，顶端QQ之间连接一个阻值为R的电阻和开关S，底端PP处与一小段水平轨道相连，有匀强磁场垂直于导轨平面断开开关S，将一根质量为m、长为l的金属棒从AA处由静止开始滑下，落在水平面上的FF处；闭合开关S，将金属棒仍从AA处由静止开始滑下，落在水平面上的EE处；开关S仍闭合，金属棒从CC处(图中没画出)由静止开始滑下，仍落在水平面上的EE处(忽略金属棒经过PP处的能量损失)测得相关数据如图所示，重力加速度为g，下列说法正确的是 ()AS断开时，金属棒沿导轨下滑的加速度为BS闭合时，金属棒刚离开轨道时的速度为x2C电阻R上产生的热量Q(xx)DCC一定在AA的上方答案：BC解析：由平抛运动知识可知，S断开时，由hgt2，x1v1t，v2a1s可得v1x1，a1，A项错误；同理得闭合开关S，v2x2，B项正确；故电阻R上产生的热量Qmvmv(xx)，C项正确；因为金属棒有一部分机械能转化为电阻R上的内能，故不能判断CC与AA位置的关系，D项错误(1)7边长为a的闭合金属正三角形框架，完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中，现把框架匀速拉出磁场，如图(1)所示，则图(2)中图象规律与这一过程相符合的是()(1)(2)答案：B解析：在框架被匀速拉出磁场的过程中，由几何关系得，切割磁感线的有效长度Lx，感应电动势EBLvx，B项正确；框架在匀速运动中受到拉力F与安培力相等，而安培力FBIL为变力，C项错误；根据PFv判断，D项错误8(多选)(xx山东卷)如图所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示不计轨道电阻以下叙述正确的是()AFM向右 BFN向左CFM逐渐增大 DFN逐渐减小答案：BCD解析：根据安培定则可判断出，通电导线在M区产生竖直向上的磁场，在N区产生竖直向下的磁场当导体棒匀速通过M区时，由楞次定律可知导体棒受到的安培力向左当导体棒匀速通过N区时，由楞次定律可知导体棒受到的安培力也向左选项B正确；设导体棒的电阻为r，轨道的宽度为L，导体棒产生的感应电流为I，则导体棒受到的安培力F安BILBL，在导体棒从左到右匀速通过M区时，磁场由弱到强，所以FM逐渐增大；在导体棒从左到右匀速通过N区时，磁场由强到弱，所以FN逐渐减小，选项C、D正确9(多选)如图所示，光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L，在MP之间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面向上、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒ab垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距d0.现用一个水平向右的力F拉棒ab，使它由静止开始运动，棒ab离开磁场前已做匀速直线运动，棒ab与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，F随ab与初始位置的距离x变化的情况如图所示，F0已知下列判断正确的是()A棒ab在ac之间的运动是匀加速直线运动B棒ab在ce之间可能先做加速度减小的运动，再做匀速运动C棒ab在ce之间不可能一直做匀速运动D棒ab经过磁场的过程中，通过电阻R的电荷量为答案：AB解析：棒ab在ac之间运动时，水平方向只受到恒定拉力F0作用，做匀加速直线运动，A项正确；棒ab进入磁场后立即受到安培阻力的作用，若水平拉力大于安培力，则棒ab加速运动，但加速度随着速度的增大而减小，直到匀速运动，B项正确；若棒ab进入磁场后安培阻力与水平拉力恰好平衡，则棒ab在磁场中可能一直做匀速运动，C项错误；棒ab经过磁场的过程中，通过电阻R的电荷量为qt，D项错误10(多选)如图所示，在光滑绝缘斜面上放置一矩形铝框abcd，铝框的质量为m、电阻为R，斜面上ef线与gh线间有垂直斜面向上的匀强磁场，efghpqab，ehbc.如果铝框从磁场上方的某一位置由静止开始运动，则从铝框开始运动到ab边到达gh线之前的速度(v)时间(t)图象可能正确的有()答案：AD解析：由题意可知，若铝框刚进磁场时受到安培力和重力沿斜面向下的分力平衡，则匀速进入，出磁场时，做加速度减小的减速运动(速度可能一直大于匀速运动的速度)，A项正确；若铝框刚进磁场时受到安培力小于重力沿斜面向下的分力，则铝框将继续做加速度逐渐减小的加速运动，完全进入磁场后，做匀加速运动，出磁场时开始减速，D项正确二、填空与实验题(本大题共2小题，共10分把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答)11(6分)(xx上海卷)如图所示，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为0.02 kg，在该平面上以v02 m/s、与导线成60角的初速度运动，其最终的运动状态是_，环中最多能产生_J的电能答案：匀速直线运动0.03解析：电流周围产生非匀强磁场，金属环在其中运动时产生感应电流，受到垂直环面向外的安培力作用，平行于导线方向的安培力相互抵消，由此可知安培力的合力方向水平向左，金属环将做曲线运动，当速度方向与导线平行时，环内磁通量不变，不产生感应电流，金属环也不再受安培力，将做匀速直线运动；在此期间，在安培力的作用下，垂直导线方向的速度由vsin 60减小到零，减少的这部分动能全部转化为电能，环中产生m(vsin 60)20.03 J的电能12(4分)超导磁悬浮列车(图甲)推进原理可以简化为图乙所示的模型：在水平面上相距为L的两根平行直导轨间有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1和B2，且B1B2B，每个磁场的宽度都是l，相间排列金属框abcd(悬浮在导轨上方)跨在两导轨间，其长和宽分别为L、l.当所有这些磁场都以速度v向右匀速运动时，金属框abcd在磁场力作用下将向_(填“左”或“右”)运动若金属框电阻为R，运动中所受阻力恒为Ff，则金属框的最大速度为_.答案：右v解析：磁场向右匀速运动，金属框中产生的感应电流所受安培力向右，金属框向右加速运动，当金属框匀速运动时速度设为vm，感应电动势为E2BL(vvm)，感应电流为I，安培力F2BIL，安培力与阻力平衡，FFf，解得vmv.三、计算题(本大题共4小题，共50分解答应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)13(10分)如图甲所示，一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计求0至t1时间内，(1)通过电阻R1上的电流大小和方向；(2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量.答案：(1)方向从b到a(2)解析：(1)穿过闭合线圈的磁场的面积为Sr由题图乙可知，磁感应强度B的变化率的大小为根据法拉第电磁感应定律得：EnnS.由闭合电路欧姆定律可知流过电阻R1的电流为I.再根据楞次定律可以判断，流过电阻R1的电流方向由b到a.(2)0至t1时间内通过电阻R1的电荷量为qIt1.电阻R1上产生的热量为QI2R1t1.14(12分)(xx上海卷)如图(a)，两相距L0.5 m的平行金属导轨固定于水平面上，导轨左端与阻值R2 的电阻连接，导轨间虚线右侧存在垂直导轨平面的匀强磁场质量m0.2 kg的金属杆垂直置于导轨上，与导轨接触良好，导轨与金属杆的电阻可忽略杆在水平向右的恒定拉力作用下由静止开始运动，并始终与导轨垂直，其vt图象如图(b)所示在15 s时撤去拉力，同时使磁场随时间变化，从而保持杆中电流为0.求：(1)金属杆所受拉力的大小F；(2)015 s内匀强磁场的磁感应强度大小B0；(3)1520 s内磁感应强度随时间的变化规律答案：(1)0.24 N(2)0.4 T(3)见解析解析：(1)由vt关系图可知在010 s时间段杆尚未进入磁场，因此Fmgma1由图可知a10.4 m/s2同理可知在1520 s时间段杆仅在摩擦力作用下运动mgma2由图可得a20.8 m/s2解得F0.24 N(2)在1015 s时间段杆在磁场中做匀速运动，因此有Fmg以F0.24 N，mg0.16 N代入解得B00.4 T(3)由题意可知在1520 s时间段通过回路的磁通量不变，设杆在1015 s内运动距离为d，15 s后运动距离为xB(t)L(dx)B0Ld其中d20 mx4(t15)0.4(t15)2由此可得B(t)T15.(12分)如图甲所示，电阻不计，间距为l的光滑平行长金属导轨置于水平面内，阻值为R的导体棒ab固定连接在导轨左端，另一阻值也为R的导体棒ef垂直放置到导轨上，ef与导轨接触良好现有一根轻杆一端固定在ef中点，另一端固定于墙上，轻杆与导轨保持平行，ef、ab两棒间距为d.若整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，且从某一时刻开始，磁感应强度B随时间t按图乙所示的方式变化(1)求在0t0时间内流过导体棒ef的电流的大小与方向；(2)求在t02t0时间内导体棒ef产生的热量；(3)1.5t0时刻杆对导体棒ef的作用力的大小和方向答案：(1)ef(2)(3)，方向水平向右解析：(1)在0t0时间内，磁感应强度的变化率，产生感应电动势的大小E1Sld，流过导体棒ef的电流大小I1，由楞次定律可判断电流方向为ef.(2)在t02t0时间内，磁感应强度的变化率，产生感应电动势的大小E2Sld，流过导体棒ef的电流大小I2，导体棒ef产生的热量QIRt0.(3)在t1.5t0时，磁感应强度BB0ef棒受安培力：FB0I2l，方向水平向左，根据导体棒受力平衡，杆对导体棒的作用力大小为FF，方向水平向右16(16分)如图所示，两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为，导轨间距为l，所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上如图所示，将甲、乙两阻值相同，质量均为m的相同金属杆放置在导轨上，甲金属杆处在磁场的上边界，甲、乙相距l.从静止释放两金属杆的同时，在甲金属杆上施加一个沿着导轨的外力，使甲金属杆在运动过程中始终沿导轨向下做匀加速直线运动，且加速度大小为agsin ，乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动(1)求每根金属杆的电阻R为多少？(2)从刚释放金属杆时开始计时，写出从计时开始到甲金属杆离开磁场的过程中外力F随时间t的变化关系式，并说明F的方向(3)若从开始释放两杆到乙金属杆离开磁场，乙金属杆共产生热量Q，试求此过程中外力F对甲做的功.答案：(1)均为(2)t方向沿导轨向下(3)2Qmglsin 解析：(1)因为甲、乙加速度相同，所以，当乙进入磁场时，甲刚出磁场，乙进入磁场时的速度v乙根据平衡条件有mgsin 解得：R(2)甲在磁场中运动时，外力F始终等于安培力Fvgsin t解得：Ft，方向沿导轨向下(3)乙进入磁场前，甲、乙发出相同热量，设为Q1，则有F安l2Q1又FF安故外力F对甲做的功WFFl2Q1甲出磁场以后，外力F为零乙在磁场中，甲、乙发出相同热量，设为Q2，则有F安l2Q2又F安mgsin QQ1Q2解得：WF2Qmglsin