【全程复习方略】（安徽专用）高中物理 第十章 电磁感应单元评估检测 新人教版.doc

第十章 电磁感应 单元评估检测 (60分钟 100分)一、选择题(本大题共12小题,每小题6分,共72分。每小题只有一个答案正确)1.(2013宁德模拟)有一种高速磁悬浮列车的设计方案是在每节车厢底部安装强磁铁(磁场方向向下),并且在沿途两条铁轨之间平放一系列线圈。下列说法中不正确的是()a.列车运动时,通过线圈的磁通量会发生变化b.列车速度越快,通过线圈的磁通量变化越快c.列车运动时,线圈中会产生感应电动势d.线圈中的感应电动势的大小与列车速度无关2.(2013宣城模拟)如图所示,在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨a、b,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两个可自由滑动的导体ab和cd。当载流直导线中的电流i逐渐增强时,导体ab和cd的运动情况是()a.一起向左运动b.一起向右运动c.ab和cd相向运动,相互靠近d.ab和cd相背运动,相互远离3.用相同导线绕制的边长为l或2l的四个闭合导体线框a、b、c、d,以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场,如图所示。在每个线框进入磁场的过程中,m、n两点间的电压分别为ua、ub、uc和ud。下列判断正确的是()a.uaubucud b.uaubuducc.ua=ubuc=ud d.ubuauduc4.(2013铜陵模拟)如图所示,线圈l的自感系数很大,且其电阻可以忽略不计,l1、l2是两个完全相同的小灯泡,随着开关s闭合和断开的过程中,灯l1、l2的亮度变化情况是(灯丝不会断)()a.s闭合,l1亮度不变,l2亮度逐渐变亮,最后两灯一样亮;s断开,l2立即不亮,l1逐渐变亮b.s闭合,l1不亮,l2很亮;s断开,l1、l2立即不亮c.s闭合,l1、l2同时亮,而后l1逐渐熄灭,l2亮度不变;s断开,l2立即不亮,l1亮一下才熄灭d.s闭合,l1、l2同时亮,而后l1逐渐熄灭,l2则逐渐变得更亮;s断开,l2立即不亮,l1亮一下才熄灭5.(2013淮北模拟)如图所示,两个完全相同的矩形导线框a、b在靠得很近的竖直平面内,线框的对应边相互平行。线框a固定且通有电流i,线框b从图示位置由静止释放,在运动到a下方的过程中()a.穿过线框b的磁通量先变小后变大b.线框b中感应电流的方向先顺时针后逆时针c.线框b所受安培力的合力为零d.线框b的机械能一直减小6.如图所示,光滑绝缘水平面上有一矩形线圈冲入一匀强磁场,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()a.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7.两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+q的油滴恰好处于静止状态,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,t=dmgnqb.磁感应强度b竖直向下且正增强,t=dmgnqc.磁感应强度b竖直向上且正减弱,t=dmg(r+r)nqrd.磁感应强度b竖直向下且正减弱,t=dmgr(r+r)nqr8.(2013南开区模拟)如图所示,平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动,经过半径为r、磁感应强度为b的圆形匀强磁场区域,导体棒中的感应电动势e与导体棒位置x关系的图像是()9.(2013巢湖模拟)两根足够长的平行光滑导轨竖直固定放置,顶端接一电阻r,导轨所在平面与匀强磁场垂直。将一金属棒与下端固定的轻弹簧的上端拴接,金属棒和导轨接触良好,重力加速度为g,如图所示。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则()a.金属棒在最低点的加速度等于gb.回路中产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量c.当弹簧弹力等于金属棒的重力时,金属棒下落速度最大d.金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度10.如图甲所示,在pq、qr区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面。一导线框abcdef位于纸面内,框的邻边都相互垂直,bc边与磁场的边界p重合。导线框与磁场区域的尺寸如图所示。从t=0时刻开始,线框匀速横穿两个磁场区域。以abcdefa为线框中的电动势e的正方向,则如图乙所示的四个e-t关系示意图中正确的是()11.(2013深圳模拟)如图所示,平行金属导轨与水平面成角,导轨与固定电阻r1和r2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面,有一导体棒ab,质量为m,导体棒的电阻与固定电阻r1和r2的阻值均相等,与导轨之间的动摩擦因数为,导体棒ab沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v时,受到安培力的大小为f,此时()a.电阻r1消耗的热功率为fv3b.电阻r2消耗的热功率为fv6c.整个装置因摩擦而消耗的热功率为mgvsind.整个装置消耗的机械功率为fv12.如图甲所示,竖直向上的匀强磁场的磁感应强度b0=0.5t,并且以bt=0.1t/s的变化率均匀增加。图像如图乙所示,水平放置的导轨不计电阻,不计摩擦阻力,宽度l=0.5m,在导轨上放着一金属棒mn,电阻r0=0.1,并且水平细线通过定滑轮悬吊着质量m=0.2kg的重物。导轨上的定值电阻r=0.4,与p、q端点相连组成回路。又知pn长d=0.8m。在重物被拉起的过程中,下列说法中正确的是()a.电流的方向由q到pb.电流的大小为0.1ac.从磁感应强度为b0开始计时,经过495s的时间,金属棒mn恰能将重物拉起d.电阻r上产生的热量约为16j二、计算题(本大题共2小题,共28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)13.(13分)如图甲所示,两条足够长的光滑平行金属导轨竖直放置,导轨间距为l=1m,两导轨的上端接有电阻,阻值r=2。虚线oo下方是垂直于导轨平面向里的匀强磁场,磁场磁感应强度为2t。现将质量m=0.1kg、电阻不计的金属杆ab,从oo上方某处由静止释放,金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触,且始终保持水平,不计导轨的电阻。已知金属杆下落0.3m的过程中加速度a与下落距离h的关系图像如图乙所示。(g取10m/s2)求:(1)金属杆刚进入磁场时速度多大?下落了0.3m时速度多大?(2)金属杆下落0.3m的过程中,在电阻r上产生多少热量?14.(15分)边长l=0.1m的正方形金属线框abcd,质量m= 0.1kg,总电阻r=0.02,从高为h=0.2m处自由下落(abcd始终在竖直平面内且ab水平),线框下有一水平的有界匀强磁场,竖直宽度l=0.1m,磁感应强度b=1.0t,方向如图所示(g=10m/s2)。求:(1)线框穿越磁场过程中产生的热。(2)全程通过线框横截面的电荷量。(3)在坐标系中画出线框从开始下落到dc边穿出磁场的速度与时间的图像。答案解析1.【解析】选d。列车运动时,安装在每节车厢底部的强磁铁产生的磁场使通过线圈的磁通量发生变化;列车速度越快,通过线圈的磁通量变化越快,根据法拉第电磁感应定律可知,由于通过线圈的磁通量发生变化,线圈中会产生感应电动势,感应电动势的大小与通过线圈的磁通量的变化率成正比,与列车的速度有关。由以上分析可知,选项a、b、c正确,选项d不正确。2.【解析】选c。电流增强时,电流在abcd回路中产生的垂直向里的磁场增强,回路磁通量增大,根据楞次定律推论,可知回路要减小面积以阻碍磁通量的增加,因此,两导体要相向运动,相互靠近。故c正确。3.【解析】选b。当线框进入磁场时,边mn切割磁感线,相当于电源,因此mn两端的电压为路端电压,根据闭合电路欧姆定律可正确解答。线框进入磁场的过程中切割磁感线,a、b产生的感应电动势是c、d电动势的一半,而不同的线框的电阻不同,设a线框电阻为4r,b、c、d线框的电阻分别为6r、8r、6r,则有ua=blv3r4r=,ub=blv5r6r=uc=b2lv6r8r=,ud=b2lv4r6r=故a、c、d错误,b正确。【变式备选】(2013马鞍山模拟)如图所示,正方形闭合导线框处于磁感应强度恒定的匀强磁场中,c、e、d、f为线框的四个顶点,图甲中的线框绕e点转动,图乙中的线框向右平动,磁场足够大。下列判断正确的是()a.图甲线框中有感应电流产生,c点电势比d点低b.图甲线框中无感应电流产生,c、d两点电势相等c.图乙线框中有感应电流产生,c点电势比d点低d.图乙线框中无感应电流产生,c、d两点电势相等【解析】选b。不论线框绕e点转动,还是向右平动,穿过闭合线框的磁通量均不发生变化,故线框中均无感应电流产生;当线框绕e点转动时,相当于ec、ed绕e点转动切割磁感线,由e=12bl2可知,c、d两点电势相等;当线框向右平动时,由e=blv可知,ce和fd产生的感应电动势大小相等,由右手定则可知,c点电势高于d点电势。综上所述,正确选项为b。4.【解析】选d。当s闭合时,l的自感系数很大,对电流的阻碍作用较大,l1和l2串接后与电源相连,l1和l2同时亮,随着l中电流的增大,l的直流电阻不计,l的分流作用增大,l1中的电流逐渐减小为零,由于总电阻变小,总电流变大,l2中的电流增大,l2灯变得更亮;当s断开时,l2中无电流,立即熄灭,而线圈l将要维持本身的电流不变,l与l1组成闭合电路,l1灯要亮一下后再熄灭。综上所述,选项d正确。5.【解析】选d。在运动到a下方的过程中,穿过线框b的磁通量先向外增大,后减小,然后再向里增大,后减小,最后又向外增大,后减小,a项错误;根据安培定则可知,线框b中感应电流的方向为顺时针逆时针逆时针顺时针顺时针逆时针,b项错误;安培力对线框有阻碍作用,安培力的合力不为零,且做负功,线框b的机械能减小,c项错误,d项正确。6.【解析】选d。线圈冲入匀强磁场时,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,线圈冲出匀强磁场时,动能也减少,进、出时减少的动能都等于安培力做的功。由于进入时的速度大,故感应电流大,安培力大,安培力做的功也多,减少的动能也多,线圈离开磁场过程中,损失的动能少于它在磁场外面时动能的一半,因此线圈离开磁场后仍继续运动。故d项正确。7.【解析】选c。由平衡条件知,下金属板带正电,故电流应从线圈下端流出,由楞次定律可以判定磁感应强度b竖直向上且正减弱或竖直向下且正增强,a、d错误;因mg=qud,u=er+rr,e=nt,联立可求得t=dmg(r+r)nqr,故只有c项正确。【总结提升】电磁感应电路问题五点注意(1)产生感应电动势的导体相当于一个电源,感应电动势等效于电源电动势,产生感应电动势的导体的电阻等效于电源的内阻。(2)电源内部电流的方向是从负极流向正极,即从低电势流向高电势。(3)产生感应电动势的导体跟用电器连接,可以对用电器供电,由闭合电路欧姆定律求解各种问题。(4)产生感应电动势的导体跟电容器连接,可对电容器充电,稳定后,电容器相当于断路,其所带电量可用公式q=cu来计算。(5)解决电磁感应中的电路问题,必须按题意画出等效电路,其余问题为电路分析和闭合电路欧姆定律的应用。8.【解析】选a。在x=r左侧,设导体棒与圆的交点和圆心的连线与x轴正方向成角,则导体棒切割有效长度l=2rsin,导体棒切割磁感线产生的感应电动势e=blv=b2rsinv=2brvsin,与sin成正比,故在x=r左侧,电动势与x的关系为正弦图像关系,由对称性可知在x=r右侧与左侧的图像对称,选项a正确。9.【解析】选d。如果不受安培力,棒和弹簧组成了一个弹簧振子,由简谐运动的对称性可知其在最低点的加速度大小为g,但由于金属棒在运动过程中受到与速度方向相反的安培力作用,金属棒在最低点时的弹性势能一定比没有安培力做功时小,弹性形变量一定变小,故加速度小于g,选项a错误;回路中产生的总热量等于金属棒机械能的减少量,选项b错误;当弹簧弹力与安培力之和等于金属棒的重力时,金属棒下落速度最大,选项c错误;由于金属棒运动过程中产生电能,金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度,选项d正确。10.【解析】选c。由右手定则和e=blv判定水平位移从0l时e=-blv;从l2l时,e=0;从2l3l时,e=3blv;从3l4l时,e=-2blv,可知图c正确。11.【解析】选b。上滑速度为v时,导体棒受力如图所示,则b2l2vr+r2=f,所以pr1=pr2=(blv232r)2r=16fv,故选项a错误,b正确;因为ff=fn,fn=mgcos,所以pff=ffv=mgvcos,选项c错误;此时,整个装置消耗的机械功率为p=pf+pff=fv+mgvcos,选项d错误。12.【解析】选c。根据楞次定律可知电流方向从mnpqm,故a错;电流大小i=bst(r0+r)=0.10.80.50.1+0.4a=0.08a,故b错;要恰好把质量m=0.2kg的重物拉起,则f安=ft=mg=2n,b=mgil=20.080.5t=50t。b=b0+btt=0.5+0.1t,解得t=495s,故c对;电阻r上产生的热量q=i2rt,故q=(0.08)20.4495j=1.27j,故d错。13.【解析】(1)刚进入磁场时,a0=10m/s2方向竖直向上由牛顿第二定律有bi0l-mg=ma0 (2分)若进入磁场时的速度为v0,有i0=e0r,e0=blv0 (2分)得v0=m(g+a0)rb2l2代入数值有:v0=0.1(10