第九章 第3单元 课下提知能.doc

(时间：45分钟，满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1如图1所示，正方形金属框四条边电阻相等，匀强磁场垂直线框平面且刚好充满整个线框，现以相同的速率分别沿甲、乙、丙、丁四个方向将线框拉出磁场欲使a、b两点间的电势差最大，则拉力应沿 ()A甲方向B乙方向 图1C丙方向 D丁方向解析：以相同的速率分别沿甲、乙、丙、丁四个方向将线框拉出磁场，回路中产生的电动势E大小相同，电流I大小相同；当沿丁方向将线框拉出磁场时，ab边切割磁感线，ab相当于电源，由电路的知识可知此时ab间电势差为I3R(R为每边的电阻)，这也是a、b两点间电势差的最大值，即D项正确答案：D2如图2所示，在一匀强磁场中有一U形导体框bacd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可以在ab、cd上无摩擦地滑动，杆ef及线框中导体的电阻都可不计开始时，给ef一个向右的初速度，则() 图2Aef将减速向右运动，但不是匀减速Bef将匀速向右运动，最后停止Cef将匀速向右运动Def将做往复运动解析：杆ef向右运动，所受安培力FBIlBl，方向向左，故杆做减速运动；v减小，F减小，杆做加速度逐渐减小的减速运动，A正确答案：A3如图3所示，有两根和水平方向成角的光滑平行金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B.一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，下列说法错误的是 图3 ()A如果B增大，vm将变大B如果变大，vm将变大C如果R变大，vm将变大D如果m变大，vm将变大解析：金属杆从轨道上由静止滑下，经足够长时间后，速度达最大值vm，此后金属杆做匀速运动，杆受重力、轨道的支持力和安培力作用，如图所示安培力FLB，对金属杆列平衡方程mgsin，则vm，由此式可知，B增大，vm减小；增大，vm增大；R变大， vm变大；m变大，vm变大因此B、C、D选项正确，A错误，选A.答案：A4光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图4所示，抛物线的方程是yx2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上yb(ba)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是()Amgb B.mv2 图4Cmg(ba) Dmg(ba)mv2解析：金属块在进出磁场过程中要产生感应电流，机械能要减少，上升的最大高度不断降低，最后刚好飞不出磁场后就往复运动永不停止，由能量守恒可得QEmv2mg(ba)答案：D5如图5所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能，若外力对环做的功分别为Wa、Wb，则WaWb为()A14 B12C11 D不能确定 图5解析：根据能量守恒可知，外力做的功等于产生的电能，而产生的电能又全部转化为焦耳热WaQaWbQb由电阻定律知Rb2Ra，故WaWb14.A项正确答案：A6如图6所示，有两根相距为l的平行直导轨ab、cd，bd间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R，整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)现对MN施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动令U表示MN两端电压的大小，则 图6 ()AUvBl，流过固定电阻R的感应电流由b到dBUvBl，流过固定电阻R的感应电流由d到bCUvBl，流过固定电阻R的感应电流由b到dDUvBl，流过固定电阻R的感应电流由d到b解析：导体杆向右匀速运动切割磁感线产生的电动势EBlv，R和导体杆形成一串联电路，由于MN两端电压为路端电压，故URBlv，由右手定则可知电流方向为NMbd.选项A正确答案：A7如图7所示，图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l.t0时刻，bc边与磁场区域边界重合(如图)现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域取沿abcda的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变 图7化的图线可能是图8中的()图8解析：当线圈进入磁场的过程中，由楞次定律可判断感应电流的方向为adcba，与规定的电流正方向相反，所以电流值为负值，当线圈出磁场的过程中，由楞次定律可判断感应电流的方向为abcda，与规定的电流方向相同，所以电流值为正值，又两种情况下有效切割磁感线的长度均不断增加，则感应电动势逐渐增大，感应电流逐渐增大，所以B选项正确答案：B8如图9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9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，图10中能正确反映流过导体棒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9图10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：D9如图11所示，在水平桌面上放置两条相距l、电阻不计的平行光滑金属导轨ab、cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连质量为m、电阻不计的滑杆MN垂直于导轨并可在导轨上滑动整个装置放置于竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B.滑杆的中点系一不 图11可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与另一质量也为m的物块相连，绳处于拉直状态现从静止开始释放物块，若当物块下落高度h时恰好达到最大速度，用g表示重力加速度，则()A物块最大速度为B物块最大速度为C在此过程中电阻R放出的热量为D物块达到最大速度时刻，电阻R消耗的功率为解析：当绳上的拉力与物块的重力相等时，物块的速度最大，此时MN杆受到的安培力等于物块的重力，即mg，所以vm，此时R消耗的功率PF安vmmgvm，选项B、D正确；根据能的转化与守恒定律得mghQ2mvm2，则Q，选项C也正确答案：BCD10(2010浙江高考)半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图12甲所示有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图12乙所示在t0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q的静止微粒则以下说法正确的是()图12A第2秒内上极板为正极B第3秒内上极板为负极C第2秒末微粒回到了原来位置D第2秒末两极板之间的电场强度大小为0.2 r2/d解析：根据楞次定律，结合图象可以判断：在01 s内，下极板为正极，上极板为负极；第2秒内上极板为正极，下极板为负极；第3秒内上极板为正极，下极板为负极；第4秒内上极板为负极，下极板为正极，故A选项正确，B选项错误由于磁感应强度均匀变化，故产生的感应电动势大小是恒定的，感应电动势大小ES0.1r2，第2秒末两极板间的电场强度为，D选项错误在第1秒内微粒从静止沿向上或向下的方向开始做匀加速运动，第2秒内电场反向，电荷沿该方向做匀减速运动，第2秒末速度为0，第3秒内电荷做反向匀加速运动，第4秒内电荷沿反向做匀减速运动，第4秒末回到原来位置，故C选项错误答案：A二、非选择题(本题共2小题，共30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)11(14分)如图13所示，两平行长直金属导轨置于竖直平面内，间距为L，导轨上端有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨放在导轨上，并搁在支架上，导轨和导体棒电阻不计，接触良好，且无摩擦在导轨平面内有一矩形区域的匀强磁场，方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B.开始时导体棒静止，当磁场以速度v匀速向上运动时， 图13导体棒也随之开始运动，并很快达到恒定的速度，此时导体棒仍处在磁场区域内，试求：(1)导体棒的恒定速度；(2)导体棒以恒定速度运动时，电路中消耗的电功率解析：(1)设棒速为v，有EBL(vv)F安BIL棒受力平衡有：mgF安联立得：vv 方向向上(2)P联立得：P.答案：(1)v向上(2)12(16分)如图14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的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强 图14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？从导体棒开始运动到最终静止的过程中，电阻R