2019-2020年高中物理 特色专题训练1 新人教版选修3-2.doc

2019-2020年高中物理 特色专题训练1 新人教版选修3-2一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题意，有的有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分)1如图Z11所示，将一个矩形线圈ABCD放在一个匀强磁场中，线圈平面平行于磁感线，则下列情况中，线圈中有感应电流产生的是()图Z11A当矩形线圈做平行于磁感线的平动时B当矩形线圈做垂直于磁感线的平动时C当矩形线圈绕AB边转动时D当矩形线圈绕BC边转动时2(多选)在如图Z12所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系数较大的线圈开关S原来是断开的，从闭合开关S到电路中电流达到稳定的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况分别是()图Z12AI1开始较大，而后逐渐变小BI1开始很小，而后逐渐变大CI2开始很小，而后逐渐变大DI2开始较大，而后逐渐变小3如图Z13所示，光滑绝缘水平面上有一个矩形线圈沿水平方向进入匀强磁场，线圈全部进入磁场区域时，其动能恰好等于它在磁场外面时的一半，设磁场宽度大于线圈宽度，那么()图Z13A线圈恰好在刚离开磁场的地方停下B线圈在磁场中某位置停下C线圈在未完全离开磁场时即已停下D线圈完全离开磁场以后仍能继续运动，不会停下来4(多选)如图Z14所示，先后以恒定的速度v1和v2把一个正方形线圈水平拉出有界匀强磁场区域，且v12v2，则在先后两种情况下()图Z14A线圈中的感应电动势之比E1E221B线圈中的感应电流之比I1I212C线圈中产生的热量之比Q1Q214D通过线圈某截面的电荷量之比q1q2115(多选)如图Z15所示，在垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个用均匀导线制成的单匝直角三角形线框现用外力使线框以恒定的速度v沿垂直于磁场的方向向右运动，运动中线框的AB边始终与磁场的右边界平行已知ABBCl，线框的总电阻为R.则线框离开磁场的过程中()图Z15A线框中的感应电动势随时间均匀增大B通过线框截面的电荷量为C线框所受外力的最大值为D线框的热功率与时间成正比6(多选)如图Z16所示，竖直平面内的虚线上方有一个匀强磁场，从虚线下方竖直上抛一个正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回原处，运动过程中线圈平面保持在竖直平面内，不计空气阻力，则() 图Z16A上升过程中克服安培力做的功大于下降过程中克服安培力做的功B上升过程中克服安培力做的功等于下降过程中克服安培力做的功C上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力做功的平均功率D上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力做功的平均功率7(多选)如图Z17所示，不计电阻的平行金属导轨ab、cd竖直放置，上端接有电阻R，ef是一根电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好接触，且能沿导轨无摩擦下滑，整个装置放在与导轨垂直的匀强磁场中，当导体棒ef由静止下滑一段时间后闭合开关S，则S闭合后()图Z17A导体棒ef的加速度可能大于gB导体棒ef的加速度一定小于gC导体棒ef最终的速度随S闭合时刻的不同而不同D导体棒ef的机械能与回路内产生的热量之和一定守恒8图Z18中电感线圈L的直流电阻为RL，小灯泡的电阻为R，小量程电流表G1、G2的内阻不计当开关S闭合且电流达到稳定后，电流表G1、G2的指针均偏向右侧(电流表的零刻度在表盘的中央)，则当开关S断开时，下列说法中正确的是()图Z18AG1、G2的指针都立即回到零点BG1缓慢回到零点，G2立即左偏，然后缓慢回到零点CG1立即回到零点，G2缓慢回到零点DG2立即回到零点，G1缓慢回到零点9闭合矩形导线框的质量可以忽略不计，将它从如图Z19所示的位置向右匀速拉出匀强磁场若第一次用0.3 s将其拉出，外力所做的功为W1，通过导线框横截面的电荷量为q1；第二次用0.9 s将其拉出，外力所做的功为W2，通过导线框横截面的电荷量为q2.则() 图Z19AW1W2，q1q2 BW1W2，q1q2 DW1W2，q1q210如图Z110所示，在虚线空间内有一对彼此平行的金属导轨，间距为L，与水平面的夹角为，导轨电阻不计，在虚线空间内同时分布着垂直于导轨平面向上的磁感应强度为B的匀强磁场导轨的下端接定值电阻R，上端通过导线与一对竖直放置的平行金属板相连接，两板间距为d，其间固定着一根光滑绝缘直杆，它与水平面的夹角也为，杆上套着一个带电小球当一根电阻也为R的光滑导体棒ab沿导轨以速度v匀速下滑时，小球恰好静止在绝缘直杆上则小球的电性及其比荷分别为()图Z110A带正电， B带正电，C带负电， D带负电，第卷(非选择题共60分)二、实验题(本题共15分)11图Z111是探究法拉第电磁感应定律的实验装置，在传送带上固定一块条形磁铁，让传送带匀速运动图Z111实验器材：可成倍数控制速度的同步电动机；同步带(上表面固定一块条形磁铁)；线圈(连接到微电压传感器上)；处理数据的计算机(已连接传感器)等实验方案：用同一个线圈进行实验(即匝数n一定、线圈面积一定)，使同步电动机的速度成倍数地变化；每次磁铁穿过线圈时，传感器将采集的数据传送至计算机进行图像处理(1)使同步电动机的速度成倍数地变化，目的是成倍数地改变_A磁通量的变化量B磁铁穿过线圈的时间t(2)若传送带以速度v匀速运动时，计算机上显示的电压波形如图Z112甲所示，则计算机上显示的电压波形为图乙时，传送带的速度为_；计算机上显示的电压波形为丙图时，传送带的速度为_甲乙丙图Z112 (3)本实验直接得到的结论是：感应电动势的大小跟磁铁穿过线圈的时间t_考虑到线圈的匝数n、线圈面积以及磁铁的磁性不变，由此得到更一般的结论是_三、计算题(本题共4小题，12题10分，13题11分，14题11分，15题13分，共45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)12面积S0.2 m2、匝数n100匝的圆形线圈，处在如图Z113所示的匀强磁场内，磁感应强度B随时间t变化的规律是B0.02t (T)电阻R与电容器并联后接在线圈两端，电阻R3 ，电容C30 F，线圈电阻r1 .求：(1)通过R的电流的大小和方向；(2)电容器所带的电荷量图Z11313如图Z114所示，水平放置的长直平行金属导轨PQ、MN相距l0.4 m，导轨左边接有阻值为R 3 的定值电阻，在导轨上放置一根金属棒ab，其质量为0.01 kg，电阻为0.2 ，导轨电阻不计整个装置处于磁感应强度B 0.5 T的竖直向上的匀强磁场中，不计摩擦，当金属棒在外力作用下以v4 m/s的速度匀速向右运动时，求：(1)金属棒ab中感应电流的大小和方向；(2)外力的功率；(3)撤去外力后，金属棒最终会停下来，求此过程中电阻R上产生的热量图Z11414如图Z115所示，两条平行的光滑固定金属轨道MN、PQ与水平面的夹角为，间距为d.空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B，P、M间所接电阻的阻值为R.质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其接入电路的电阻为r.现将ab由静止释放，当它沿轨道下滑距离x时，达到最大速度若轨道足够长且电阻不计，重力加速度为g.求：(1)金属杆ab运动的最大速度；(2)金属杆ab运动的加速度为gsin 时，电阻R上的电功率；(3)金属杆ab从静止到具有最大速度的过程中，克服安培力所做的功图Z11515如图Z116甲所示，在光滑、绝缘的水平面上，虚线MN的右侧存在磁感应强度大小为B2 T、方向竖直向下的匀强磁场，MN的左侧有一个质量m0.1 kg、bc边的长度L10.2 m、总电阻R2 的矩形线圈abcd.t0时，用恒定拉力F拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速直线运动，经过1 s，线圈的bc边到达磁场边界MN，此时立即将拉力F改为变力，又经过1 s，线圈恰好完全进入磁场整个运动的过程中，线圈中的感应电流I随时间t变化的图像如图乙所示求：(1)线圈bc边刚进入磁场时的速度v0和线圈在第1 s内运动的距离x；(2)线圈ab边的长度L2；(3)线圈ad边刚进入磁场时拉力的功率图Z116参考答案特色专题训练(一)1C解析 当线圈平行于磁感线或垂直于磁感线平移时，线圈中的磁通量为零且无变化，没有感应电流产生；当线圈绕BC边转动时，通过线圈的磁通量没有发生变化，没有感应电流产生；只有当线圈绕AB边转动时，通过线圈的磁通量才会发生变化，线圈中才会有感应电流产生所以，只有选项C正确2AC解析 闭合开关S时，由于L是一个自感系数较大的线圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以开始时I2很小而I1较大，随着电流逐渐达到稳定，I2开始逐渐变大，I1逐渐减小故选项A、C正确3D解析 线圈进入匀强磁场时，产生感应电流，线圈受安培力作用做减速运动，动能减少同理，线圈离开匀强磁场时，动能也减少，进、出时减少的动能都等于克服安培力做的功由于进入磁场时线圈的速度大，故感应电流大，安培力大，克服安培力做的功也多，减少的动能也多线圈离开磁场的过程中，损失的动能少于它未进入磁场时动能的一半，因此线圈离开磁场后仍能继续运动选项D正确4AD解析 根据EBLvv以及v12v2可知，选项A正确；因为IE，所以I1I221，选项B错误；线圈中产生的热量QI2Rttv，所以Q1Q221，选项C错误；根据q可知，选项D正确5AB解析 三角形线框向外匀速运动的过程中，由于切割磁感线的有效长度Lvt，所以线框中感应电动势的大小EBLvBv2t，故选项A正确；线框离开磁场的过程中，通过线框的电荷量QItt，选项B正确；当线框恰好刚要完全离开磁场时，线框切割磁感线的有效长度最大，为l，则FBIl，选项C错误；线框的热功率为PFvBIvtv，选项D错误6AC解析 线圈上升过程中在减速，下降过程中，运动情况比较复杂，有加速、减速或匀速等，把上升过程看作反向的加速，可以发现当运动到同一位置时，线圈的速度都比下降过程中相应的速度要大，可以得出结论：上升过程中克服安培力做功多，选项A正确；上升过程时间短，故克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力做功的平均功率，选项C正确7AD解析 开关S闭合前，导体棒只受重力而加速下滑闭合开关时有一定的初速度v0，若此时F安mg，则F安mgma.若F安W2；又由于导线框两次被拉出的过程中，磁通量的变化量相等，即12，由qIttt得q1q2.故选项C正确10B解析 导体棒切割磁感线产生的感应电动势为BLv，所以UBLv，对小球由平衡条件有mgtan ，联立解得，由右手定则可知，通过导体棒的电流方向为ba，故左侧金属板带正电，小球带正电，选项B正确11(1)B(2)2v4v(3)成反比感应电动势的大小跟磁铁穿过线圈的磁通量的变化率成正比解析 (1)传送带的速度越大，磁铁穿过线圈的时间越短，所以改变电动机的速度就改变了磁铁穿过线圈的时间t；由于线圈面积不变，条形磁铁的磁感应强度不变，所以磁通量的改变量不变(2)从图中可以看出，甲的最高电压是0.5 V，乙的最高电压是1.0 V，丙的最高电压是2.0 V，所以，传送带的速度应该分别是v、2v和4v.(3)本实验通过控制电动机的速度，直接改变的是磁铁穿过线圈的时间t，所以直接的结论是感应电动势的大小跟磁铁穿过线圈的时间t成反比由于线圈面积不变，条形磁铁的磁感应强度不变，即不变，所以可得出感应电动势E的大小跟磁铁穿过线圈的磁通量的变化率成正比的结论12(1)0.1 A方向为ba(2)9106 C解析 (1)通过圆形线圈的磁通量变大，由楞次定律和安培定则知，线圈中感应电流的方向为逆时针方向，所以通过R的电流方向为由b到a.由法拉第电磁感应定律可知，线圈产生的感应电动势为E1000.20.02 V0.4 V，由闭合电路的欧姆定律可知，通过R的电流为I A0.1 A.(2)电容器两端的电压等于电阻R两端的电压，即UCURIR0.13 V0.3 V，电容器所带的电荷量为QCUC301060.3 C9106 C.13(1)0.25 A方向为ab(2)0.2 W(3)0.075 J解析 (1)由右手定则可知，金属棒中的电流方向为ab感应电动势EBlv0.50.44 V0.8 V由闭合电路的欧姆定律得I A0.25 A.(2)匀速运动时金属棒受到的安培力 F安BIl 0.50.250.4 N0.05 N，则 F外F安0.05 N，功率 PF外v0.054 W0.2 W.(3)由能量守恒定律可知，金属棒的动能全部转化为电路中产生的热量，即QEkmv20.08 J，故电阻R上产生的热量为QRQ0.075 J.14(1)(2)R(3)mgxsin 解析 (1)当杆达到最大速度时安培力Fmgsin ，安培力FBId，其中感应电流I，感应电动势EBdvm，联立解得最大速度vm.(2)当ab运动的加速度为gsin 时，根据牛顿第二定律，有mgsin BIdmgsin ，电阻R上的电功率PI2R，解得PR.(3)金属杆从静止到具有最大速度的过程中根据动能定理得mgxsin WFmv0，解得WFmgxsin .15(1)0.5 m/s0.25 m(2)1 m(3)0.33 W解析 (1)t11 s时，线圈的bc边刚进入磁场，感应电动势E1BL1v0感应电流I1由图中可读出I10.1 A联立解得v00.5 m/s故线圈在第1 s内的位移xt10.25 m.(2)线圈在磁场中运动时，感应电流I，由图乙可知，电流随时间均匀增大，故线圈在磁场中做匀加速运动t22 s时，感应电流I20.3 A解得线圈的速度v21.5 m/s故线圈ab边的长度L2(t2t1)1 m.(3)线圈在磁场中运动的加速度a1 m/s2线圈ad边刚进入磁场时，有FBI2L1ma解得拉力F0.22 N故拉力的功率PFv20.33 W.