2019-2020学年高中物理 第2章 楞次定律和自感现象章末过关检测（二） 鲁科版选修3-2

1 章末过关检测章末过关检测 二二 学生用书 p85 单独成册 时间 60 分钟 满分 100 分 一 单项选择题 本题共 6 小题 每小题 6 分 共 36 分 在每小题给出的四个选项中 只有一个选项正确 1 下列实验或器件应用自感现象的是 解析 选 b 电磁感应实验应用了法拉第电磁感应现象 a 错误 日光灯是利用镇流器 的自感现象产生瞬间高压进行启动以及启动后利用镇流器产生的自感电动势进行降压限流 来正常工作的 b 正确 电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的 c 错误 电磁灶是利用电磁感应原理制成的 d 错误 2 如图所示 教室正南面的钢窗原来是关着的 现在将其中一扇钢窗迅速朝外推开 则钢窗中 a 不会产生感应电流 b 会产生感应电流 电流方向为顺时针方向 c 会产生感应电流 电流方向为逆时针方向 d 会产生感应电流 但是电流方向无法判定 解析 选 c 地理南极为地磁场的 n 极 磁感线分布如图所示 打开窗子的磁通量减少 由楞次定律可知产生的感应电流方向为逆时针方向 3 如图 在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一 u 形金属导轨 导轨平面与磁场垂 直 金属杆pq置于导轨上并与导轨形成闭合回路pqrs 一圆环形金属线框t位于回路围 成的区域内 线框与导轨共面 现让金属杆pq突然向右运动 在运动开始的瞬间 关于感 2 应电流的方向 下列说法正确的是 a pqrs中沿顺时针方向 t中沿逆时针方向 b pqrs中沿顺时针方向 t中沿顺时针方向 c pqrs中沿逆时针方向 t中沿逆时针方向 d pqrs中沿逆时针方向 t中沿顺时针方向 解析 选 d 金属杆pq向右切割磁感线 根据右手定则可知pqrs中感应电流沿逆时针 方向 原来t中的磁场方向垂直于纸面向里 金属杆pq中的感应电流产生的磁场方向垂直 于纸面向外 使得穿过t的磁通量减小 根据楞次定律可知t中产生顺时针方向的感应电 流 综上所述 可知 a b c 项错误 d 项正确 4 图 1 和图 2 是教材中演示自感现象的两个电路图 l1和l2为电感线圈 实验时 断开开关 s1瞬间 灯 a1突然闪亮 随后逐渐变暗 闭合开关 s2 灯 a2逐渐变亮 而另一 个相同的灯 a3立即变亮 最终 a2与 a3的亮度相同 下列说法正确的是 a 图 1 中 a1与l1的电阻值相同 b 图 1 中 闭合 s1 电路稳定后 a1中电流大于l1中电流 c 图 2 中 变阻器r与l2的电阻值相同 d 图 2 中 闭合 s2瞬间 l2中电流与变阻器r中电流相等 解析 选 c 题图 1 中 稳定时通过 a1的电流记为i1 通过l1的电流记为il s1断开瞬 间 a1突然变亮 可知il i1 因此 a1和l1电阻不相等 所以 a b 错误 题图 2 中 闭合 s2时 由于自感作用 通过l2与 a2的电流i2会逐渐增大 而通过r与 a3的电流i3立即变 大 因此电流不相等 所以 d 错误 由于最终 a2与 a3亮度相同 所以两支路电流i相同 根据部分电路欧姆定律 两支路电压u与电流i均相同 所以两支路电阻相同 由于 a2 a3完全相同 故变阻器r与l2的电阻值相同 所以 c 正确 5 一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能 具体而言 只要略微提 3 高温度 这种合金会从非磁性合金变成强磁性合金 从而在环绕它的线圈中产生电流 其 简化模型如图所示 m为圆柱形合金材料 n为线圈 套在圆柱形合金材料上 线圈的半径 大于合金材料的半径 现对m进行加热 假设m变为强磁性合金时 磁感线在m内沿轴线 方向 则 a n中将产生逆时针方向的电流 b n中将产生顺时针方向的电流 c n线圈有收缩的趋势 d n线圈有扩张的趋势 解析 选 d 当对m加热使其温度升高时 m从非磁性合金变为强磁性合金 穿过n的 磁通量增加 根据楞次定律可知 n有扩张的趋势才能使穿过n的磁通量减少 选项 c 错 误 选项 d 正确 由于不知m的磁场方向 故不能判断n中感应电流的方向 选项 a b 错 误 6 如图甲所示 矩形导线框abcd固定在匀强磁场中 磁感线的方向与导线框所在平 面垂直 规定磁场的正方向垂直纸面向里 磁感应强度b随时间变化的规律如图乙所示 若规定顺时针方向为感应电流的正方向 下列各图中正确的是 解析 选 d 0 1 s 内 磁感应强度b均匀增大 由法拉第电磁感应定律可知 产生的 4 感应电动势e 恒定 电流i 恒定 由楞次定律可知 电流方向为逆时针方向 即 t e r 负方向 在i t图象上 是一段平行于t轴的直线 且方向为负 可见 a c 不正 确 在 1 2 s 内 b d 中电流情况相同 在 2 3 s 内 负向的磁感应强度均匀增大 由法 拉第电磁感应定律知 产生的感应电动势e 恒定 电流i 恒定 由楞次定律知 t e r 电流方向为顺时针方向 即正方向 在i t图象上 是一段平行于t轴的直线 且方向为 正 只有 d 符合 选 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 有多个选项正确 全部选对的得 6 分 选对但不全的得 3 分 有选错或不答的得 0 分 7 如图所示 正方形线框的边长为l 电容器的电容为c 正方形线框的一半放在垂直 纸面向里的匀强磁场中 当磁场以k的变化率均匀增强时 则 a 线圈产生的感应电动势大小为kl2 b 电压表示数为零 c b点的电势高于a点的电势 d 电容器所带的电荷量为零 解析 选 bc 根据法拉第电磁感应定律 线圈产生的感应电动势大小为e kl2 选项 1 2 a 错误 由于回路中产生的感应电动势是恒定的 且串联了电容器 回路中没有电流 电 压表示数为零 选项 b 正确 根据楞次定律和安培定则可知 感应电动势方向为逆时针 对电容器充电 b点的电势高于a点的电势 电容器所带的电荷量为q ce kl2c 选项 1 2 c 正确 选项 d 错误 8 北京时间 2015 年 5 月 9 日 俄罗斯在莫斯科红场举行纪念卫国战争胜利 70 周年阅 兵式 若其中一战机以 4 5 102 km h 的速度自东向西飞行 该战机的翼展 两翼尖之间的 距离 为 50 m 莫斯科地区地磁场的竖直分量向下 大小为 4 7 10 5 t 则 a 两翼尖之间的电势差约为 0 29 v b 两翼尖之间的电势差约为 1 1 v c 飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高 5 d 飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低 解析 选 ac 战机的飞行速度为 4 5 102 km h 125 m s 战机两翼间的电动势 blv 4 7 10 5 50 125 v 0 293 75 v 选项 a 正确 b 错误 战机的飞行方向从东向 西 磁场竖直向下 根据右手定则可知飞行员左方翼尖电势高于右方翼尖的电势 选项 c 正确 选项 d 错误 9 如图所示 不计电阻的光滑 u 形金属框水平放置 光滑 竖直玻璃挡板h p固定在 框上 h p的间距很小 质量为 0 2 kg 的细金属杆cd恰好无挤压地放在两挡板之间 与 金属框接触良好并围成边长为 1 m 的正方形 其有效电阻为 0 1 此时在整个空间加方 向与水平面成 30 角且与金属杆垂直的匀强磁场 磁感应强度随时间变化规律是 b 0 4 0 2t t 图示磁场方向为正方向 框 挡板和杆不计形变 则 a t 1 s 时 金属杆中感应电流方向从c到d b t 3 s 时 金属杆中感应电流方向从d到c c t 1 s 时 金属杆对挡板p的压力大小为 0 1 n d t 3 s 时 金属杆对挡板h的压力大小为 0 2 n 解析 选 ac 根据楞次定律可判断感应电流的方向总是从c到d 故 a 正确 b 错误 由法拉第电磁感应定律可知 e sin 30 0 2 12 v 0 1 t b s t bl2 t 1 2 v 故感应电流为i 1 a 金属杆受到的安培力fa bil t 1 s 时 fa 0 2 1 1 e r n 0 2 n 方向如图甲 此时金属杆受力分析如图甲 由平衡条件可知f1 facos 60 0 1 n f1为挡板p对金属杆施加的力 t 3 s 时 磁场反向 此时金属杆受力分析如 图乙 此时挡板h对金属杆施加的力向右 大小f3 bilcos 60 0 2 1 1 n 0 1 1 2 n 据牛顿第三定律可判断 c 正确 d 错误 10 如图甲所示矩形导线框abcd放在匀强磁场中 磁感线方向与线圈平面垂直 磁感 6 应强度b随时间t变化的图象如图乙所示 t 0 时刻 磁感应强度的方向垂直纸面向 里 在 0 4 s 时间内 下列图象中描述的关于线框内产生的感应电流i随时间t变化的图 象和线框的ab边所受安培力f随时间t变化的图象 正确的是 规定线框内沿逆时针方向 为i的正方向 ab边受安培力的方向向上为f的正方向 解析 选 bc 由图可知 0 2 s 内线圈中磁通量的变化率相同 故 0 2 s 内电流的大 小一定 由楞次定律可知 0 2 s 内电路中电流方向为顺时针 即电流为负值 同理可知 2 4 s 内电路中的电流为逆时针 即为正值 且两段时间内电流强度大小相等 a 错误 b 正确 电路中电流大小恒定不变时 由f bil可知 f与b成正比 c 正确 d 错误 三 非选择题 本题共 3 小题 共 40 分 解答应写出必要的文字说明 方程式和重要 的演算步骤 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 11 12 分 在探究电磁感应现象的实验中 1 首先要确定电流表指针偏转方向与电流方向间的关系 实验中所用电流表量程为 0 100 a 电源电动势为 1 5 v 待选的保护电阻有三种 r1 100 k r2 1 k r3 10 应选用 2 已测得电流表指针向右偏时 电流是由 接线柱流入 由于某种原因 螺线管 线圈绕线标记已没有了 通过实验查找绕线方向 如图所示 当磁铁 n 极插入线圈时 电 流表指针向左偏 在图中画出线圈的绕线方向 3 在图示装置中 若将条形磁铁 s 极在下端 从螺线管中拔出 这时电流表的指针应 向 偏 7 解析 1 r 15 103 r1 r 不会使电流表超过量程 起 e ig 1 5 100 10 6 到保护电表的作用 故选r1 2 当磁铁 n 极插入螺线管时 根据楞次定律 感应电流的磁场阻碍磁通量的增加 螺 线管上端就为 n 极 下端为 s 极 又电流表指针向左偏 可知电流方向是由电流表 接线柱流入 从而经过电流表到达螺线管上端接线柱 由安培定则可判断螺线管的绕线方 向 如图所示 3 将条形磁铁 s 极在下端 从螺线管中拔出时 感应电流磁场为阻碍原磁通量的减少 螺线管上端应为 n 极 下端应为 s 极 由螺线管的绕线方向可以判断电流是从电流表的 接线柱流入 故指针向左偏 答案 1 r1 2 见解析图 3 左 12 13 分 如图所示 mn pq为水平放置的足够长的平行光滑导轨 导轨间距 l 0 5 m 导轨左端连接一个r 0 2 的电阻和一个理想电流表 a 导轨的电阻不计 整个装置放在磁感应强度b 1 t 的有界匀强磁场中 磁场方向垂直于导轨平面向下 一根 质量m 0 4 kg 电阻r 0 05 的金属棒与磁场的左边界cd重合 现对金属棒施加一 水平向右 f 0 4 n 的恒定拉力 使棒从静止开始向右运动 已知在金属棒离开磁场右边 界ef前电流表的示数已保持稳定 1 求金属棒离开磁场右边界ef时的速度大小 2 当拉力f的功率为 0 08 w 时 求金属棒的加速度 解析 1 由题意可知 当金属棒离开右边界ef时已达到最大速度 vmax e blvmax i f安 bil f安 f e r r 代入数据解得vmax 0 4 m s 2 当力f的功率为 0 08 w 时 金属棒的速度 v 0 2 m s p f 8 f f 安 ma 即f ma b2l2v r r 代入数据得a 0 5 m s2 方向向右 答案 1 0 4 m s 2 0 5 m s2 方向向右 13 15 分 如图甲所示 一电阻不计且足够长的固定光滑平行金属导轨mn pq间距 l 0 8 m 下端接有阻值r 3 的电阻 导轨平面与水平面间的夹角 30 整个装 置处于方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中 一质量m 0 1 kg 阻值r 0 15 的金属 棒垂直导轨放置并用绝缘细线通过光滑的定滑轮与质量m 0 9 kg 的重物相连 左端细线 沿nm方向 棒由静止释放后 沿nm方向位移x与时间t之间的关系如图乙所示 其中ab 为直线 已知棒在 0 0 3 s 内通过的电荷量是 0 3 0 4 s 内通过电荷量的 2 倍 取 g 10 m s2 求 1 0 0 3 s 内棒通过的位移x1大小 2 电阻r在 0 0 4 s 内产生的热量q1 解析 1 棒在 0 0 3 s 内通过的电荷量q1 t1 i 平均感应电流 i e r r 回路中平