天津市2012届高三物理 9 电磁感应单元测试 新人教版

用心 爱心 专心1 天津市新人教版物理高三单元测试天津市新人教版物理高三单元测试 9 9 电磁感应电磁感应 一 选择题 共 15 题 1 如图所示 一个 U 形金属导轨水平放置 其上放有一个金属导体棒 ab 有一个磁感应 强度为 B 的匀强磁场斜向上穿过轨道平面 且与竖直方向的夹角为 在下列各过程中 一定能在轨道回路里产生感应电流的是 A ab 向右运动 同时使 减小 B 使磁感应强度 B 减小 角同时也减小 C ab 向左运动 同时增大磁感应强度 B D ab 向右运动 同时增大磁感应强度 B 和 角 0 L 已知 ab边进入磁场时 线框的加速度恰好为零 则线框进入磁场的 过程和从磁场另一侧穿出的过程相比较 正确的是 A 金属框中产生的感应电流方向相反 B 金属框所受的安培力方向相反 C 进入磁场过程通过导线横截面的电量少于穿出磁场过程 通过导线横截面的电量 用心 爱心 专心2 D 进入磁场过程的发热量少于穿出磁场过程的发热量 5 在图 a b c 中除导体棒 ab 可动外 其余部分均固定不动 a 图中的电容器 C 原 来不带电 设导体棒 导轨和直流电源的电阻均可忽略 导体棒和导轨间的摩擦也不计 图 中装置均在水平面内 且都处于方向垂直水平面 即纸面 向下的匀强磁场中 导轨足够长 今给导体棒 ab 一个向右的初速度 v0 导体棒的最终运动状态是 A 三种情况下 导体棒 ab 最终都是匀速运动 B 图 a c 中 ab 棒最终将以不同的速度做匀速运动 图 b 中 ab 棒最终静止 C 图 a c 中 ab 棒最终将以相同的速度做匀速运动 D 三种情况下 导体棒 ab 最终均静止 6 如图所示 在水平面内固定一个 U 形金属框架 框架上置一金属杆 ab 不计它们间 的摩擦 在竖直方向有匀强磁场 则 A 若磁场方向竖直向上并增大时 杆 ab 将向右移动 B 若磁场方向竖直向上并减小时 杆 ab 将向右移动 C 若磁场方向竖直向下并增大时 杆 ab 将向右移动 D 若磁场方向竖直向下并减小时 杆 ab 将向右移动 7 2011 韶关模拟 如图是验证楞次定律实验的示意图 竖直放置的线圈固定不动 将磁 铁从线圈上方插入或拔出 线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流 各图中分别 标出了磁铁的极性 磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况 其中表示正确的是 8 电阻 R 电容器 C 与一线圈连成闭合回路 条形磁铁静止于线圈的正上方 N 极朝下 如 图所示 现使磁铁开始下落 在 N 极接近线圈上端的过程中 流过 R 的电流方向和电容器 极板的带电情况是 用心 爱心 专心3 A 从 a 到 b 上极板带正电 B 从 a 到 b 下极板带正电 C 从 b 到 a 上极板带正电 D 从 b 到 a 下极板带正电 9 如图所示 一根长导线弯成 n 形 通以直流电 I 正中间用不计长度的一段绝缘线悬 挂一金属环 C 环与导线处于同一竖直平面内 在电流 I 增大的过程中 下列叙述错误的 是 A 金属环 C 中无感应电流产生 B 金属环 C 中有沿逆时针方向的感应电流产生 C 悬挂金属环 C 的竖直线拉力变大 D 金属环 C 仍能保持静止状态 10 如图所示 两个线圈套在同一个铁芯上 线圈的绕向如图 左线圈连着平行导轨 M 和 N 导轨电阻不计 在导轨垂直方向上放着金属棒 ab 金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁 场中 下列说法中正确的是 A 当金属棒向右匀速运动时 a 点电势高于 b 点 c 点电势高 于 d 点 B 当金属棒向右匀速运动时 b 点电势高于 a 点 c 点与 d 点 等电势 C 当金属棒向右加速运动时 b 点电势高于 a 点 c 点电势高于 d 点 D 当金属棒向右加速运动时 b 点电势高于 a 点 d 点电势高于 c 点 11 2011 皖南八校联考 如图所示 一半圆形铝框处在水平向外的非匀强磁场中 场中 各点的磁感应强度为By y为该点到地面的距离 c为常数 B0为一定值 铝框平 B0 y c 面与磁场垂直 直径ab水平 空气阻力不计 铝框由静止释放下落的过程中 A 铝框回路磁通量不变 感应电动势为 0 B 回路中感应电流沿顺时针方向 直径ab两点间电势差为 0 C 铝框下落的加速度大小一定小于重力加速度g D 直径ab受安培力向上 半圆弧ab受安培力向下 铝框下落加速度大小可能等于g 12 一长直铁芯上绕有一固定线圈M 铁芯右端与一木质圆柱密接 木质圆柱上套有一闭合金属环N N可在木质圆柱上无摩擦移动 M 用心 爱心 专心4 连接在如图所示的电路中 其中R为滑动变阻器 E1和E2为直流电源 S 为单刀双掷开 关 下列情况中 可观测到N向左运动的是 A 在 S 断开的情况下 S 向a闭合的瞬间 B 在 S 断开的情况下 S 向b闭合的瞬间 C 在 S 已向a闭合的情况下 将 R 的滑动头向c端移动时 D 在 S 已向a闭合的情况下 将 R 的滑动头向d端移动时 13 2011 上海高考物理 T20 如图 磁场垂直于纸面 磁感应强度在竖直方向均匀分 布 水平方向非均匀分布 一铜制圆环用丝线悬挂于O点 将圆环拉至位置a后无初速释 放 在圆环从a摆向b的过程中 A 感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 B 感应电流方向一直是逆时针 C 安培力方向始终与速度方向相反 D 安培力方向始终沿水平方向 14 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关系的图象是 15 如图所示 闭合导线框的质量可以忽略不计 将它从如图 10 所示位置匀速向右拉出匀 强磁场 若第一次用 0 3 s 拉出 外力所做的功为W1 通过导线横截面的电荷量为q1 第 二次用 0 9 s 拉出 外力所做的功为W2 通过导线横截面的电荷量为q2 则 A W1 W2 q1 q2 B W1W2 q1 q2 D W1 W2 q1 q2 二 计算题 共 7 题 16 如图所示 间距l 0 3m 的平行金属导轨 a1b1c1和 a2b2c2分别固定在两个竖直面内 在 水平面 a1b1b2a2区域内和倾角 37 的斜面 c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度 B1 0 4T 方 向竖直向上和 B2 1T 方向垂直于斜面向上的匀强磁场 电阻 R 0 3 质量 m1 0 1kg 长 用心 爱心 专心5 为l 的相同导体杆 K S Q 分别放置在导轨上 S 杆的两端固定在 b1 b2点 K Q 杆可沿 导轨无摩擦滑动且始终接触良好 一端系于 K 杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质滑轮自然下 垂 绳上穿有质量 m2 0 05kg 的小环 已知小环 以 a 6 m s2的加速度沿绳下滑 K 杆保持静止 Q 杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力 F 作用下 匀速运动 不计导轨电阻和滑轮摩擦 绳不可伸 长 取 g 10 m s2 sin 37 0 6 cos 37 0 8 求 1 小环所受摩擦力的大小 2 Q 杆所受拉力的瞬时功率 17 2011 大纲版全国 T24 如图 两根足够长的金属导轨 ab cd 竖直放置 导轨间距 离为 L 电阻不计 在导轨上端并接两个额定功率均为 P 电阻均为 R 的小灯泡 整个系统 置于匀强磁场中 磁感应强度方向与导轨所在平面垂直 现将一质量为 m 电阻可以忽略 的金属棒 MN 从图示位置由静止开始释放 金属棒下落过程中保持水平 且与导轨接触良好 已知某时刻后两灯泡保持正常发光 重力加速度为 g 求 1 磁感应强度的大小 2 灯泡正常发光时导体棒的运动速率 18 半径为 a 的圆形区域内有均匀磁场 磁感应强度为 B 0 2 T 磁场方向垂直纸面向里 半径为 b 的金属圆环与磁场同心地放置 磁场与环面垂直 其中 a 0 4 m b 0 6 m 金 属环上分别接有灯 L1 L2 两灯的电阻均为 R0 2 一金属棒 MN 与金属环接触良好 棒与环的电阻均忽略不计 用心 爱心 专心6 1 若棒以 v0 5 m s 的速率在环上向右匀速滑动 求棒滑动到圆环直径 OO 的瞬时 如图 所示 MN 中的电动势和流过灯 L1的电流 2 撤去中间的金属棒 MN 将右面的半圆环 OL2O 以 OO 为轴向上翻转 90 若此时磁场随 时间均匀变化 其变化率为 T s 求 L2的功率 19 位于竖直平面内的矩形平面导线框abdc ab长L1 1 0 m bd长L2 0 5 m 线框的 质量m 0 2 kg 电阻R 2 其下方有一匀强磁场区域 该区域的上 下边界PP 和 QQ 均与ab平行 两边界间距离为H H L2 磁场的磁感应强度B 1 0 T 方向与线框平 面垂直 如图 27 所示 令线框的dc边从离磁场区域上边界PP 的距离为h 0 7 m 处自 由下落 已知线框的dc边进入磁场以后 ab边到达边界PP 之前的某一时刻线框的速度 已达到这一阶段的最大值 问从线框开始下落 到dc边刚刚到达磁场区域下边界QQ 的 过程中 磁场作用于线框的安培力所做的总功为多少 g取 10 m s2 用心 爱心 专心7 20 如右图所示 两根平行金属导轨固定在同一水平面内 间距为l 导轨左端连接一个 电阻R 一根质量为m 电阻为r的金属杆ab垂直放置在导轨上 在杆的右方距杆为d处有 一个匀强磁场 磁场方向垂直于轨道平面向下 磁感应强度为B 对杆施加一个大小为F 方向平行于导轨的恒力 使杆从静止开始运动 已知杆到达磁场 区域时速度为v 之后进入磁场恰好做匀速运动 不计导轨的电 阻 假定导轨与杆之间存在恒定的阻力 求 1 导轨对杆ab的阻力大小Ff 2 杆ab中通过的电流及其方向 3 导轨左端所接电阻R的阻值 21 如右图所示 两足够长的平行金属导轨水平放置 间距为L 左端接 有一阻值为R的电阻 所在空间分布有竖直向上 磁感应强度为B的匀 强磁场 有两根导体棒c d质量均为m 电阻均为R 相隔一定的距离 垂直放置在导轨上与导轨紧密接触 它们与导轨间的动摩擦因数均为 现对c施加一水平向右的外力 使其从静止开始沿导轨以加速度a做匀加速直线运动 已 知导体棒c始终与导轨垂直 紧密接触 导体棒与导轨的最大静摩擦力等于滑动摩擦力 导轨的电阻忽略不计 重力加速度为g 1 经多长时间 导体棒d开始滑动 2 若在上述时间内 导体棒d上产生的热量为Q 则此时间内水平外力做的功为多少 22 2011 上海 电阻可忽略的光滑平行金属导轨长 S 1 15m 两导轨间距L 0 75 m 导 轨倾角为 30 导轨上端 ab 接一阻值 R 1 5 的电阻 磁感应强度 B 0 8T 的匀强磁场垂 直轨道平面向上 阻值 r 0 5 质量 m 0 2kg 的金属棒与轨道垂直且接触良好 从轨道 上端 ab 处由静止开始下滑至底端 在此过程中金属棒产生的焦耳热 0 1 r QJ 取 用心 爱心 专心8 2 10 gm s 求 1 金属棒在此过程中克服安培力的功W安 2 金属棒下滑速度 2 vm s 时的加速度a 3 为求金属棒下滑的最大速度 m v 有同学解答如下 由动能定理 2 1 2 m WWmv 重安 由此所得结果是否正确 若正确 说明理由并完成本小题 若不正确 给出正确的 解答 答案 1 答案 选 A 详解 设此时回路面积为 S 据题意 磁通量 BScos 对 A S 增大 减小 cos 增大 则 增大 A 正确 对 B B 减小 减小 cos 增大 可能不变 B 错 对 C S 减小 B 增大 可能不变 C 错 对 D S 增大 B 增大 增大 cos 减小 可能不变 D 错 故只有 A 正确 2 答案 选 D 详解 将图中铜盘 A 所在的一组装置作为发电机模型 铜盘 B 所在的一组装置作为电动 机模型 这样就可以简单地把铜盘等效为由圆心到圆周的一系列 辐条 处在磁场中的每 一根 辐条 都在做切割磁感线运动 产生感应电动势 进而分析可知 D 错误 A B C 正 确 用心 爱心 专心9 3 答案 选 C 详解 开关 S 闭合瞬间 L 在电路中相当于断路 电压表两端的电压为 3 V 所以 A 错 S 闭合电路稳定时 L 在电路中相当于短路 电压表两端的电压几乎为 0 所以 B 错 开关 S 断开的瞬间 两端产生很高的电动势 可能损坏电压表 所以 C 正确 4 答案 AD 5 答案 选 B 详解 图 a 中 ab 棒以 v0向右运动的过程中 电容器开始充电 充电后 ab 棒就减速 ab 棒上的感应电动势减小 当 ab 棒上的感应电动势与电容器两端电压相等时 ab 棒上无 电流 从而做匀速运动 图 b 中 由于电阻 R 消耗能量 所以 ab 棒做减速运动 直至停 止 图 c 中 当 ab 棒向右运动时 产生的感应电动势与原电动势同向 因此作用在 ab 棒 上的安培力使 ab 棒做减速运动 速度减为零后 在安培力作用下向左加速运动 向左加速 过程中 ab 棒产生的感应电动势与原电动势反向 当 ab 棒产生的感应电动势与原电动势 大小相等时 ab 棒上无电流 从而向左匀速运动 所以 B 正确 6 答案 BD 7 答案 选 C D 详解 先根据楞次定律 来拒去留 判断线圈的 N 极和 S 极 A 中线圈上端为 N 极 B 中 线圈上端为 N 极 C 中线圈上端为 S 极 D 中线圈上端为 S 极 再根据安培定则确定感应电 流的方向 A B 错误 C D 正确 8 答案 选 D 详解 在 N 极接近线圈上端的过程中 通过线圈的磁感线方向向下 磁通量增大 由楞次 定律可判定流过线圈的电流方向向下 外电路电流由 b 流向 a 同时线圈作为电源 下端 应为正极 则电容器下极板电势高 带正电 9 答案 选 A 详解 电流 I 增大的过程中 穿过金属环 C 的磁通量增大 环中出现逆时针的感应电流 故 A 错 B 正确 可以将环等效成一个正方形线框 利用 同向电流相互吸引 异向电流 相互排斥 得出环将受到向下的斥力且无转动 所以悬挂金属环 C 的竖直拉力变大 环仍 能保持静止状态 C D 正确 10 答案 选 B D 详解 1 金属棒匀速向右运动切割磁感线时 产生恒定感应电动势 由右手定则判断 电流由 a b b 点电势高于 a 点 c d 端不产生感应电动势 c 点与 d 点等势 故 A 错 用心 爱心 专心10 B 正确 2 金属棒向右加速运动时 b 点电势仍高于 a 点 感应电流增大 穿过右边线圈的磁通 量增大 所以右线圈中也产生感应电流 由楞次定律可判断电流从 d 流出 在外电路 d 点 电势高于 c 点 故 C 错 D 正确 11 答案 C 详解 由题意知 y越小 By越大 下落过程中 磁通量逐渐增加 A 错误 由楞次定 律判断 铝框中电流沿顺时针方向 但Uab 0 B 错误 直径ab受安培力向上 半圆弧ab 受安培力向下 但直径ab处在磁场较强的位置 所受安培力较大 半圆弧ab的等效水平 长度与直径相等 但处在磁场较弱的位置 所受安培力较小 这样整个铝框受安培力的合 力向上 故 C 正确 D 错误 12 答案 C 详解 由楞次定律第二种描述可知 只要线圈中电流增强 即穿过N的磁通量增加 则 N受排斥而向右运动 只要线圈中电流减弱 即穿过N的磁通量减少 则N受吸引而向左 运动 故选项 C 正确 14 答案 A 详解 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 电动势与有效长度成正比 故在x R左侧 电动势与x的 关系为正弦图象关系 由对称性可知在x R右侧与左侧的图象对称 故选 A 15 答案 C 详解 设线框长为L1 宽为L2 第一次拉出速度为v1 第二次拉出速度为v2 则 v1 3v2 匀速拉出磁场时 外力所做的功恰等于克服安培力所做的功 有 W1 F1L1 BI1L2L1 B2L L1v1 R 2 2 同理W2 B2L L1v2 R 故W1 W2 2 2 又由于线框两次拉出过程中 磁通量的变化量相等 即 1 2 由q It t t 得 q1 q2故正确答案为选项 C BL1v R BL1L2 Rt BL1L2 R R 16 答案 1 Nf2 0 2 WP2 详解 1 以小环为研究对象 由牛顿第二定律 amfgm 22 用心 爱心 专心11 代入数据得 Nf2 0 2 设流过杆 K 的电流为I 由平衡条件得 IlBf 1 对杆 Q 根据并联电路特点以及平衡条件得 sin2 12 gmFIlB 由法拉第电磁感应定律的推论得 lvBE 2 根据欧姆定律有 总 R E I 2 且 R R R 2 总 瞬时功率表达式为 FvP 联立以上各式得 WP2 17 详解 设灯泡额定电流为 0 I 有 RIP 2 0 灯泡正常发光时 流经 MN 的电流 0 2II 速度最大时 重力等于安培力 BILmg 由 解得 P R L mg B 2 灯泡正常发光时 BLvE RIE 0 联立 得 用心 爱心 专心12 mg P v 2 18 答案 1 0 8 V 0 4A 2 1 28 10 2W 详解 1 棒滑过圆环直径 OO 的瞬时 MN 中的电动势 E1 B 2av0 0 2 0 8 5 V 0 8 V 3 分 等效电路如图所示 流过灯 L1的电流 I1 0 4A 3 分 19 答案 0 8 J 详解 本题中重力势能转化为电能和动能 而安培力做的总功使重力势能一部分转化为 电能 电能的多少等于安培力做的功 依题意 线框的ab边到达磁场边界PP 之前的某一时刻线框的速度达到这一阶段速度最 大值 以v0表示这一最大速度 则有 E BL1v0 线框中电流 I E R BL1v0 R 作用于线框上的安培力 F BL1I B2L2 1v0 R 速度达到最大值条件是 F mg 所以v0 4 m s mgR B2L2 1 dc边继续向下运动过程中 直至线框的ab边达到磁场的上边界PP 线框保持速度v0不 变 故从线框自由下落至ab边进入磁场过程中 由动能定理得 mg h L2 W安 mv 1 22 0 用心 爱心 专心13 W安 mv mg h L2 0 8 J 1 22 0 ab边进入磁场后 直到dc边到达磁场区下边界QQ 过程中 作用于整个线框的安培力为 零 安培力做功也为零 线框只在重力作用下做加速运动 故线框从开始下落到dc边刚到 达磁场区域下边界QQ 过程中 安培力做的总功即为线框自由下落至ab边进入磁场过程 中安培力所做的功 W安 0 8 J 负号表示安培力做负功 20 答案 1 F 2 方向 a b 3 2 r mv2 2d mv2 2Bld B2l2d mv 详解 1 杆进入磁场前做匀加速运动 有 F Ff ma v2 2ad 解得导轨对杆的阻力 Ff F mv2 2d 2 杆进入磁场后做匀速运动 有F Ff