2011高三物理一轮复习 第12章电磁感应章末高效整合练习题

本栏目内容 在学生用书中以活页形式分册装订 一 选择题 本题共 10 个小题 每小题 4 分 共 40 分 1 2009 年湖北武汉市部分学校 在验证楞次定律实验中 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 下图 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 其中正确的是 解析 对选项 A 由 来者拒之 可判出线圈中产生的感应电流的磁场上端为 N 极 再由安培定则 可判出感应电流的方向与图中标的方向相反 故选项 A 错 同理可 判出 B 错 C D 错 答案 CD 2 如右图所示 光滑的金属导轨置于水平面内 匀强磁场方向垂直于 导轨平面向上 磁场区域足够大 导线 ab cd 平行放置在导轨上 且都能 自由滑动 当导线 ab 在拉力 F 作用下向左运动时 下列判断错误的是 A 导线 cd 也向左运动 B 导线 cd 内有电流 方向为 c d C 磁场对 ab 的作用力方向向右 D 磁场对 ab 和 cd 的作用力方向相同 解析 导线 ab 在拉力 F 作用下向左运动 切割磁感线 由右手定则可判定产生 感应电流的方向为 acdba 对导线 cd 由左手定则 可判定其受安培力的方向为水平向左 从而使得 cd 也向左运动 同理可判断出磁场对 ab 的作用力方向向右 故 D 选项错误 答案 D 3 如右图所示 竖直平面内有一足够长的金属导轨 金属导体棒 ab 在导轨上无摩擦地上下滑动 且导体棒 ab 与金属导轨接触良好 ab 电阻为 R 其它电阻不计 导体棒 ab 由静止开始下落 过一段时间后闭 合电键 S 发现导体棒 ab 立即作变速运动 则在以后导体棒 ab 的运动 过程中 下列说法是正确的是 A 导体棒 ab 作变速运动期间加速度一定减少 B 单位时间内克服安培力做的功全部转化为电能 电能又转化为电热 C 导体棒减少的机械能转化为闭合电路中的电能和电热之和 符合能的转化和守恒 定律 D 导体棒 ab 最后作匀速运动时 速度大小为 v mgR B2l2 解析 如果是加速运动 则运动速度增大 安培力增大 合外力减小 加速度减 少 同理可得减速时加速度也减少 A 对 由能的转化和守恒定律知 B 对 C 错 做匀速运 动时 mg 可解得 v D 对 B2l2v R mgR B2l2 答案 ABD 4 如右图所示 线圈 M 和线圈 P 绕在同一铁芯上 设两个线圈 中的电流方向与图中所标的电流方向相同时为正 当 M 中通入右图中 的哪种电流时 在线圈 P 中能产生正方向的恒定感应电流 解析 据楞次定律 P 中产生正方向的恒定感应电流说明 M 中通入的电流是均匀 变化的 且方向为正方向时应均匀减弱 故 D 正确 答案 D 5 如右图所示 A B 为大小 形状 匝数 粗细均匀相同 但 用不同材料制成的线圈 两线圈平面位于竖直方向且高度相同 匀强 磁场方向位于水平方向并与线圈平面垂直 同时释放 A B 线圈 穿过 匀强磁场后两线圈都落到水平地面 但 A 线圈比 B 线圈先到达地 面 下面对两线圈的描述中可能正确的是 A A 线圈是用塑料制成的 B 线圈是铜制成的 B A 线圈是用铝制成的 B 线圈是胶木制成的 C A 线圈是用铜制成的 B 线圈是塑料制成的 D A 线圈是用胶木制成的 B 线圈是铝制成的 答案 AD 6 如下图甲所示 用裸导体做成 U 形框架 abcd ad 与 bc 相距 L 0 2 m 其平面与 水平面成 30 角 质量为 m 1 kg 的导体棒 PQ 与 ab cd 接触良好 回路的总电阻为 R 1 整个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中 磁场的磁感应强度 B 随时间 t 的变化 情况如图乙所示 设图甲中 B 的方向为正方向 t 0 时 B0 10 T 导体棒 PQ 与 cd 距离 x0 0 5 m 若 PQ 始终静止 关于 PQ 与框架间的摩擦力大小在 0 t1 0 2 s 时间内的变化 情况 g 取 10 m s2 下面判断正确的是 A 一直增大 B 一直减小 C 先减小后增大 D 先增大后减小 解析 由图乙 B0 t1 50 T s t 0 时 回路所围面积 S Lx0 0 1 m2 产生 B t 的感应电动势 E 5 V B S t I E R 5 A 安培力 F B0IL 10 N 方向沿斜面向上 而重力沿斜面方向的分力 mgsin 30 5 N 小于安培力 故刚开始摩擦力沿斜面向下 随着安培力减小 沿斜面向下 的摩擦力也减小 当安培力等于重力沿斜面方向的分力时 摩擦力为零 安培力再减小 摩擦力变为沿斜面向上且增大 故选项 C 对 答案 C 7 如右图所示是穿过某闭合回路的磁通量 随时间 t 变化的规律图象 t1时刻磁通量 1最大 t3时刻磁通量 3 0 时间 t1 t2 t1和 t2 t3 t2相等 在 t1和 t2时间内闭 合线圈中感应电动势的平均值分别为 1和2 在 t2时刻感应电动势的瞬时值为 E 则 EE A 1 2 B 1E 2 D 2 E 1 EEEE 解析 t 图象中 某两点连线的斜率表示该段时间内的 某点的斜率表示 t 该时刻的 t 答案 BD 8 如右图所示 在竖直向下的匀强磁场中 将一水平放置金属棒 ab 以水平的初速 v0抛出 设整个运动过程中金属棒的取向保持不变且不 计空气阻力 则在金属棒运动过程中 产生的感生电动势大小变化情况 是 A 越来越大 B 越来越小 C 保持不变 D 无法判断 解析 金属棒做平抛运动 在水平方向上的运动是匀速直线运动 故产生的感生 电动势的大小保持不变 错误的原因是只考虑到金属棒是加速运动 则没有考虑到在水平 方向 垂直于 B 方向 的情况 答案 C 9 如右图所示 Q 是单匝金属线圈 MN 是一个螺线管 它的绕 线方法没有画出 Q 的输出端 a b 和 MN 的输入端 c d 之间用导线 相连 P 是在 MN 的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线 圈 若在 Q 所处的空间加上与环面垂直的变化磁场 发现在 t1 至 t2 时 间段内弹簧线圈处在收缩状态 则所加磁场的磁感应强度的变化情况 可能是 解析 在 t1至 t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态 说明此段时间内穿过线圈的磁 通量变大 即穿过线圈的磁场的磁感应强度变大 则螺线管中电流变大 单匝金属线圈 Q 产生的感应电动势变大 所加磁场的磁感应强度的变化率变大 即 B t 图线的斜率变大 选项 D 正确 答案 D 10 2009 年高考宁夏理综 医生做某些特殊手术时 利用电磁 血流计来监测通过动脉的血流速度 电磁血流计由一对电极 a 和 b 以及一对磁极 N 和 S 构成 磁极间的磁场是均匀的 使用时 两 电极 a b 均与血管壁接触 两触点的连线 磁场方向和血流速度 方向两两垂直 如图所示 由于血液中的正负离子随血流一起在磁 场中运动 电极 a b 之间会有微小电势差 在达到平衡时 血管 内部的电场可看作是匀强电场 血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零 在某次 监测中 两触点的距离为 3 0 mm 血管壁的厚度可忽略 两触点间的电势差为 160 V 磁 感应强度的大小为 0 040 T 则血流速度的近似值和电极 a b 的正负为 A 1 3 m s a 正 b 负 B 2 7 m s a 正 b 负 C 1 3 m s a 负 b 正 D 2 7 m s a 负 b 正 解析 由于正负离子在匀强磁场中 垂直于磁场方向运动 利用左手定则可以判 断 a 电极带正电 b 电极带负电 血液流动速度可根据离子所受的电场力和洛伦兹力的合 力为 0 即 qvB qE 得 v 1 3 m s E B U Bd 答案 A 二 非选择题 本题共 6 个小题 共 60 分 11 8 分 如下图所示为某校操场上 两同学相距 L 为 10 m 左右 在东偏北 西偏南 11 的沿垂直于地磁场方向的两个位置上 面对面将一并联铜芯双绞线 像甩跳绳一样摇动 并将线的两端分别接在灵敏电流计上 双绞线并联后的电阻 R 约为 2 绳摇动的频率配 合节拍器的节奏 保持在频率 f 为 2 Hz 左右 如果同学摇动绳子的最大圆半径 h 约为 1 m 电流计读数的最大值 I 约为 3 mA 1 试估算地磁场的磁感应强度的数量级为 数学表达式 B 由 R I L f h 等已知量表示 2 将两人站立的位置 改为与刚才方向垂直的两点上 那么电流计读数约为 解析 1 在摇动绳子的过程中 绳切割地磁场 当摆动速度与地磁场垂直时 感 应电动势最大 电流最大 由 E BLv v R 2 fh 及 E IR 得 地磁场的磁感应强度的 数学表达式为 B 将对应数值代入 有 B 5 10 5 T 故地磁场的磁感应强度的 IR 2 fLh 数量级为 10 5 T 2 当站立方向改为与 1 中方向垂直时 绳子没有切割磁感线 故电流计示数为零 答案 1 10 5T B 2 零 IR 2 fLh 12 8 分 如右图所示 磁场的方向垂直于 xy 平面向里 磁感 强度 B 沿 y 方向没有变化 沿 x 方向均匀增加 每经过 1 cm 增加 量为 1 0 10 4 T 即 1 0 10 4 T cm 有一个长 L 20 cm B x 宽 h 10 cm 的不变形的矩形金属线圈 以 v 20 cm s 的速度沿 x 方向运动 则线圈中感应电动势 E 为 若线圈电阻 R 0 02 为保持线圈的匀速运动 需要外力大小为 答案 4 10 5V 4 10 7 N 13 10 分 如下图所示 固定在匀强磁场中的水平导轨 abcd 的间距 L1 0 5 m 金属 棒 ad 与导轨左端 bc 的距离 L2 0 8 m 整个闭合回路的电阻为 R 0 2 磁感应强度为 B0 1 T 的匀强磁场竖直向下穿过整个回路 ad 杆通过滑轮和细绳接一个质量 m 0 04 kg 的物体 不计一切摩擦 现使磁场以 0 2 T s 的变化率均匀地增大 求经过多少时间物 B t 体刚好离开地面 g 取 10 m s2 解析 物体刚要离开地面时 其受到的拉力 F 等于它的重力 mg 而拉力 F 等于 棒所受的安培力 即 mg IL1 B0 B t t 其中为 t 时刻的磁感应强度 I 为感应电流 B0 B t 感应电动势 E L1L2 t B t 感应电流 I E R 由上述两式可得 5 s mgR L2 1L2 t B B0 t B 答案 5 s 14 10 分 如右图所示 一根电阻为 R 12 的电阻丝做成一个半径为 r 1 m 的圆形 导线框 竖直放置在水平匀强磁场中 线框平面与磁场方向垂直 磁感强度为 B 0 2 T 现有一根质量为 m 0 1 kg 电阻不计的导体棒 自圆形线框最高点静止起沿线框下落 在 下落过程中始终与线框良好接触 已知下落距离为 时 棒的速度大小为 v1 m s 下落 r 2 8 3 到经过圆心时棒的速度大小为 v2 m s 试求 10 3 1 下落距离为 时棒的加速度 r 2 2 从开始下落到经过圆心的过程中线框中产生的热量 解析 1 金属棒下落距离为 时 金属棒中产生感应电动势 由法拉第电磁感应 r 2 定律得 感应电动势 E B r v1 3 此时 金属圆环为外电路 等效电阻为 R1 R 3 2R 3 R 2R 9 8 3 金属棒中的电流为 I E R1 金属棒受的安培力为 F BIL 0 12 N B2 r 3 r 2v1 R1 由 mg F ma 得 a g 10 10 1 2 8 8 m s2 F m 0 12 0 1 2 由能量守恒电功率得 mgr Q mv 0 1 22 2 所以 从开始下落到经过圆心的过程中线框中产生的热量为 Q mgr mv 0 1 10 1 J 0 1 2 J 0 44 J 1 22 2 1 2 10 3 答案 1 8 8 m s2 2 0 44 J 15 12 分 如右图所示 半径为 a 的圆环电阻不计 放置在垂直于纸面向里 磁感应 强度为 B 的匀强磁场中 环内有一导体棒电阻为 r 可以绕环匀速转动 将电阻 R 开关 S 连接在环和棒的 O 端 将电容器极板水平放置 并联在 R 和开关 S 两端 1 开关 S 断开 极板间有一带正电 q 质量为 m 的粒子恰好静止 试判断 OM 的转动 方向和角速度的大小 2 当 S 闭合时 该带电粒子以 g 的加速度向下运动 则 R 是 r 的几倍 1 4 解析 1 由于粒子带正电 故电容器上极板为负极 根据右手定则 OM 应绕 O 点逆时针方向转动 粒子受力平衡 mg q U d E Ba2 1 2 当 S 断开时 U E 解得 2mgd qBa2 2 当 S 闭合时 根据牛顿第二定律 mg q m g U d 1 4 U R E R r 解得 3 R r 答案 1 OM 应绕 O 点逆时针转动 2 3 2mgd qBa2 16 12 分 2010 年南通测试 如图甲所示 ABCD 为一足够长的光滑绝缘斜面 EFGH 范围内存在方向垂直斜面的匀强磁场 磁场边界 EF HG 与斜面底边 AB 平行 一正方向 金属框 abcd 放在斜面上 ab 边平行于磁场边界 现使金属框从斜面上某处由静止释放 金属框从开始运动到 cd 边离开磁场的过程中 其运动