2016-2017学年高中物理 全一册新人教版选修3-2_12

1 章末质量评估(一) (时间：90 分钟 分值：100 分) 一、单项选择题(本题共 10小题，每小题 3分，共 30分在每小题给出的四个选项中， 只有一项符合题目要求) 1如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路， a、 b、 c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器 的滑片左、右滑动时，能产生感应电流的金属圆环是( ) A a、 b两个环 B b、 c两个环 C a、 c两个环 D a、 b、 c三个环 解析：当滑片左、右滑动时，通过 a、 b的磁通量变化，而通过 c环的合磁通量始终为 零，故 a、 b两环中产生感应电流，而 c环中不产生感应电流 答案：A 2.一金属圆环水平固定放置，现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线从静止 开始释放，在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环( ) A始终相互吸引 B始终相互排斥 C先相互排斥，后相互吸引 D先相互吸引，后相互排斥 解析：因圆环从开始下降到达磁铁中间时，磁通量一直增大；而当从中间向下运动时， 磁通量减小；由楞次定律可知，当条形磁铁靠近圆环时，感应电流阻碍其靠近，是排斥力； 当磁铁穿过圆环远离圆环时，感应电流阻碍其远离，是吸引力，故先相互排斥，后相互吸 引故选 C. 答案：C 3电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物下列相关的说 法中正确的是( ) 2 A电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作 B锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关 C金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物 D电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递、减少热损耗 解析：直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直 流电，故 A错误；锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故 B正确；锅体只能用铁磁 性导体材料，不能使用绝缘材料制作锅体，故 C错误；电磁炉的上表面如果用金属材料制 成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制 作，故 D错误 答案：B 4.如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框 abcd.ab边长大于 bc边长，置于垂直纸面 向里、边界为 MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向 均垂直于 MN.第一次 ab边平行 MN进入磁场，线框上产生的热量为 Q1，通过线框导体横截 面的电荷量为 q1.第二次 bc边平行 MN进入磁场线框上产生的热量为 Q2，通过线框导体 横截面的电荷量为 q2，则( ) A Q1Q2， q1 q2 B Q1Q2， q1q2 C Q1 Q2， q1 q2 D Q1 Q2， q1q2 解析：导线框进入磁场做切割磁感线运动，在回路中形成电流，受到安培力作用，两 种情况下受到的安培力分别为： F 安 1 B Lab ； BLabvR F 安 2 B Lbc . BLbcvR 从而判断出，两次安培力做功： W1 F 安 1Lbc Lbc； W2 F 安 2Lab Lab. 因为 ab边大于 bc边，所以 W1W2，安培力做负功转化成电能，C、D 项错误；线框穿 过磁场过程通过导体横截面的电量为 q It t ，故 q1 q2，A 项对，B 项 tR BSR 错 3 答案：A 5.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正确的是( ) 当磁感应强度增大时，线框中的感应电流可能减小 当磁感应强度增大时，线框 中的感应电流一定增大 当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大 当磁感 应强度减小时，线框中的感应电流可能不变 A只有正确 B只有正确 C只有正确 D只有正确 解析： I ，而由法拉第电磁感应定律 E n 得 E与 B的增大还是减小无关，而与 ER t 磁通量的变化率有关 答案：D 6物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验” 如图，她把一个带铁芯的线圈 L、 开关 S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈 L上，且使铁芯穿过套环，闭合 开关 S的瞬间，套环立刻跳起某同学另找来器材再探究此实验他连接好电路，经重复 实验线圈上的套环均未动对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原 因可能是( ) A线圈接在了直流电源上 B电源电压过高 C所选线圈的匝数过多 D所用套环的材料与老师的不同 解析：金属套环跳起的原因是开关 S闭合时，套环上产生的感应电流与通电螺线管上 的电流相互作用而引起的线圈接在直流电源上，S 闭合时，金属套环也会跳起电压越 高，线圈匝数越多，S 闭合时，金属套环跳起越剧烈若套环是非导体材料，则套环不会 跳起故选项 A、B、C 错误，选项 D正确 答案：D 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 4 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 圈两端的电压信号如图乙所示，则说明火车在做( ) 图甲 图乙 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 答案：B 8如图所示，闭合线圈 abcd从高处自由下落一段时间后垂直于磁场方向进入一有界 磁场从 ab边刚进入磁场到 cd边刚进入磁场的这段时间内，下列说法正确的是( ) A a端的电势高于 b端 B ab边所受安培力方向为水平向左 C线圈可能一直做匀速运动 D线圈可能一直做匀加速直线运动 解析：此过程中 ab边始终切割磁感线， ab边为电源，由右手定则可知电流为逆时针 方向，由 a流向 b，电源内部电流从低电势流向高电势，故 a端的电势低于 b端，选项 A 错误；由左手定则可知 ab边所受安培力方向竖直向上，选项 B错误；如果刚进入磁场时安 培力等于重力，则一直匀速进入，如果安培力不等于重力，则 mg ma，做变加速 B2l2vR 运动，选项 C正确，D 错误 答案：C 9在如图所示的电路中，a、b 为两个完全相同的灯泡， L为自感线圈， E为电源，S 为开关关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是( ) 5 A合上开关，a 先亮，b 逐渐变亮；断开开关，a、b 同时熄灭 B合上开关，b 先亮，a 逐渐变亮；断开开关，a 先熄灭，b 后熄灭 C合上开关，b 先亮，a 逐渐变亮；断开开关，a、b 同时熄灭 D合上开关，a、b 同时亮；断开开关，b 先熄灭，a 后熄灭 解析：合上开关 S后，电流由零突然变大，电感线圈产生较大的感应电动势，阻碍电 流的增大，故 IbIa，随电流逐渐增大至稳定过程，电感的阻碍作用越来越小，故合上开关， b先亮，a 逐渐变亮；开关 S断开后，由于电感 L产生自感电动势，灯 a、b 回路中电流要 延迟一段时间再熄灭，且同时熄灭，故选 C. 答案：C 10.如图所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线 与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积 S和橡皮绳的长度 l将( ) A S增大， l变长 B S减小， l变短 C S增大， l变短 D S减小， l变长 解析：当通电直导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产生感 应电流，根据楞次定律，感应电流要阻碍磁通量的增大：一是用缩小面积的方式进行阻碍； 二是用远离直导线的方法进行阻碍，故 D正确 答案：D 二、多项选择题(本题共 4小题，每小题 6分，共 24分在每小题给出的四个选项中 有多项符合题目要求，全部选对得 6分，漏选得 3分，错选或不选得 0分) 11.如图所示，水平放置的两平行导轨左侧连接电阻 R，其他电阻不计，导体杆 MN放 在导轨上，在水平恒力 F的作用下，沿导轨向右运动，并将穿过方向竖直向下的有界匀强 磁场，磁场边界 PQ与 MN平行，从 MN进入磁场开始计时，通过 MN的感应电流 i随时间 t 变化的图象可能是图中的( ) 6 解析：设 MN刚进入磁场时速度为 v0，此时 MN所受的安培力为： F 安 BIl B l ER ，若 F，则 MN将做匀速直线运动，由 I 知，A 正确；若 F， B2l2v0R B2l2v0R Blv0R B2l2v0R 则 MN将先做加速度减小的减速运动，然后做匀速直线运动，由 I 知，C 正确；若 BlvR F，则 MN将先做加速度减小的加速运动，然后做匀速直线运动，由 I 知，D 正 B2l2v0R BlvR 确 答案：ACD 12如图所示，在闭合铁芯上绕着两个线圈 M和 P，线圈 P与电流表构成闭合回 路若在 t1至 t2这段时间内，观察到通过电流表的电流方向自上向下(即为由 c经电流表 至 d)，则可以判断出线圈 M两端的电势差 Uab随时间 t的变化情况可能是图中的( ) 解析：根据楞次定律可判断出 P线圈中的电流方向，可知穿过 P线圈的磁场应是向上 增加或向下减少的，从而可以判断出 M线圈中的磁场方向应是向下增加或向上减少的，综 合四个选项可知，在 t1至 t2这段时间内输入电压的变化情况为 C、D. 答案：CD 13单匝线圈所围的面积为 0.1 m2，线圈电阻为 1 .规定线圈中感应电流 I的正方 向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示磁场的磁感应强度 B随时间 t的变化规律如图 乙所示则以下说法正确的是( ) 7 图甲 图乙 A在时间 05 s 内， I的最大值为 0.01 A B在第 4 s时刻， I的方向为逆时针 C前 2 s内，通过线圈某截面的总电荷量为 0.01 C D第 3 s内，线圈的发热功率最大 解析： E n n S，由题图乙知，在 05 s内，0 时刻 最大，此时 t B t B t E0.01 V，所以 I 0.01 A，A 正确；在第 4 s时刻， B处于减少过程中，由楞次定律 ER 得 I的方向为逆时针， B正确；前 2 s内， q I t t t n 0.01 ER n tR R C，C 正确；第 3 s内， B不变， I0，D 错误 答案：ABC 14.如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈 M相连接，要使小线圈 N获 得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒 ab的运动情况是(两线圈共面放置) ( ) A向右匀速运动 B向左加速运动 C向右减速运动 D向右加速运动 解析：欲使 N产生顺时针方向的感应电流，感应电流的磁场方向为垂直纸面向里，由 楞次定律可知有两种情况：一是 M中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在 N中的磁场方 向向里，且磁通量在减小；二是 M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在 N中的磁场方 向向外，且磁通量在增大因此，对于前者，应使 ab减速向右运动；对于后者，则应使 ab加速向左运动，故应选 B、C.(注意：匀速运动只能产生恒定电流；匀变速运动产生均匀 变化的电流) 答案：BC 三、实验题(10 分) 15下图是做“探究电磁感应的产生条件”实验的器材示意图 8 (1)在图中用实线代替导线把它们连成实验电路 (2)哪些操作可以使电流表的指针发生偏转？ _. _. (3)假设在开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管 A向上拔出的过 程中，灵敏电流计的指针向_偏转(填“左”或“右”) 答案：(1)如图所示 (2)将开关 K闭合(或者断开) 将螺线管 A插入(或拔出)螺线管 B (3)右 四、计算题(本题共 3小题，共 36分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算 步骤，有数值计算的要注明单位) 16(10 分)如图所示，匀强磁场竖直向上穿过水平放置的金属框架，框架宽为 L，右 端接有电阻 R，磁感应强度为 B，一根质量为 m、电阻不计的金属棒以 v0的初速度沿框架向 左运动，棒与框架的动摩擦因数为 ，测得棒在整个运动过程中，通过任一截面的电荷量 为 q，求： (1)棒运动的距离； (2)R上产生的热量 解析：(1)设在整个过程中，棒运动的距离为 l.磁通量的变化量 BLl，通过棒的 任一截面的电荷量 q I t ，解得 l . R qRBL (2)根据能量守恒定律，金属棒的动能一部分用来克服摩擦力做功，一部分转化为电能， 电能又转化为热能 Q，即有 mv mgl Q，解得 Q mv mgl mv . 12 20 12 20 12 20 mgqRBL 17(12 分)如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为 L，左端接有阻值为 R的电 9 阻，处在方向竖直向下、磁感应强度为 B的匀强磁场中，质量为 m的导体棒与固定弹簧相 连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体 棒具有水平向右的初速度 v0，在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持 良好接触 (1)求初始时刻导体棒受到的安培力 (2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为 Ep，则这一过程中 安培力所做的功 W1和电阻 R上产生的焦耳热 Q1分别为多少？ (3)导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动直到最终静止的过程中， 电阻 R上产生的焦耳热 Q为多少？ 解析：导体棒做阻尼振动，其阻尼来自安培力克服安培力做功不但全部将棒与弹簧 系统的机械能转化为电能，而且在电阻 R处又通过电流做功进一步将电能转化为焦耳热 (1)初始时刻棒中感应电动势： E BLv0， 棒中感应电流 I ， ER 作用于棒上的安培力 F BIL， 联立式得： F ，方向水平向左 B2L2v0R (2)由功和能的关系得，安培力做的功为： W1 Ep mv ；