2011高考物理一轮复习成套课时练习 第九章电磁感应章末质量检测 选修3-2

选修选修 3 23 2 第九章第九章 电磁感应电磁感应 时间 90 分钟 满分 120 分 命 题 设 计 难度 题号 目标 较易中等稍难 电磁感应现象 1 2 3 6 法拉第电磁感应定律4 9 12 电磁感应中的综合问题7 8 5 10 11 13 14 15 1 6 一 选择题 本大题共 12 个小题 每小题 5 分 共 60 分 每小题给出的四个选项中 只有一项是符合题目要求的 1 如图 1 所示的电路中 电源电动势为E 内阻r不能忽 略 R1 和R2是两个定值电阻 L是一个自感系数较大的线圈 开 关 S 原来是断开的 从闭合开关 S 到电路中电流达到稳定 为止的时间内 通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变 化情况是 A I1开始较大而后不再变化 B I1开始很小而后逐渐变大 C I2开始很小而后逐渐变大 D I2开始较大而后逐渐变小 解析 闭合开关 S 时 由于L是一个自感系数较大的线圈 产生反向的自感电动势阻 碍电流的变化 所以开始时I2很小而I1较大 随着电流达到稳定 线圈的自感作用 减小 I2开始逐渐变大 由于分流导致稳定电路中R1中的电流减小 故选 C 答案 C 2 2008 重庆高考 如图 2 所示 粗糙水平桌面上有一质量为m的 铜 质矩形线圈 当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等 高快速经过时 若线圈始终不动 则关于线圈受到的支持力FN 及在水平方向运动趋势的正确判断是 A FN先小于mg后大于mg 运动趋势向左 B FN先大于mg后小于mg 运动趋势向左 C FN先小于mg后大于mg 运动趋势向右 D FN先大于mg后小于mg 运动趋势向右 解析 当磁铁沿矩形线圈中线AB正上方通过时 线圈中向下的磁通量先增加后减小 由楞次定律可知 线圈中感应电流的方向 从上向下看 先逆时针再顺时针 则线圈先 上方为 N 极下方为 S 极 后改为上方为 S 极下方为 N 极 根据同名磁极相斥 异名磁 极相吸 则线圈受到的支持力先大于mg后小于mg 线圈受到向右的安培力 则水平 方向的运动趋势向右 D 项正确 答案 D 3 一环形线圈放在匀强磁场中 设第 1 s 内磁感线垂直线圈平面 即垂直于纸面 向里 如图 3 甲所示 若磁感应强度B随时间t变化的关系如图 3 乙所示 那么第 3 s 内线 圈中感应电流的大小与其各处所受安培力的方向是 A 大小恒定 沿顺时针方向与圆相切 B 大小恒定 沿着圆半径指向圆心 C 逐渐增加 沿着圆半径离开圆心 D 逐渐增加 沿逆时针方向与圆相切 解析 由图乙知 第 3 s 内磁感应强度B逐渐增大 变化率恒定 故感应电流的大 小恒定 再由楞次定律 线圈各处受安培力的方向都使线圈面积有缩小的趋势 故 沿半径指向圆心 B 项正确 答案 B 4 如图 4 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 解析 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 线圈离开磁场仍继续运动 D 项正确 答案 D 5 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 5 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 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 dmg nq B 磁感应强度B竖直向下且正增强 t dmg nq C 磁感应强度B竖直向上且正减弱 t dmg R r nqR D 磁感应强度B竖直向下且正减弱 t dmgr R r nqR 解析 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 q U R E n 联立可求得 故只有 C 项正确 U d E R r t t dmg R r nqR 答案 C 6 如图 6 所示 竖直平面内的虚线上方是一匀强磁场B 从虚线下 方竖直上抛一正方形线圈 线圈越过虚线进入磁场 最后又落回 原处 运动过程中线圈平面保持在竖直平面内 不计空气阻力 则 A 上升过程克服磁场力做的功小于下降过程克服磁场力做的功 B 上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功 C 上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率 D 上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率 解析 线圈上升过程中 加速度增大且在减速 下降过程中 运动情况比较复杂 有 加速 减速或匀速等 把上升过程看做反向的加速 可以比较当运动到同一位置时 线圈速度都比下降过程中相应的速度要大 可以得到结论 上升过程中克服安培力做 功多 上升过程时间短 故正确选项为 C 答案 C 7 如图 7 所示 在平行于水平地面的匀强磁场上方有三个线圈 从相同的高度由静止 开始同时释放 三个线圈都是用相同的金属材料制成的边长一样的正方形 A线圈 有一个缺口 B C线圈闭合 但B线圈的导线比C线圈的粗 则 A 三个线圈同时落地 B A线圈最先落地 C A线圈最后落地 D B线圈比C线圈先落地 解析 由于A线圈上有缺口 A中不产生感应电流 不受安培力的阻碍作用 所 以A线圈先落地 B 正确 B C线圈在进入磁场的过程中 受安培力与重力作用 满足 mg ma m 密 4L S R 电 B2L2v R 4L S 所以 4 密LSg 4 密LSa B2LSv 4 电 4 密g 4 密a B2v 4 电 a g 由于B C线圈起始下落高度相同 材料相同 所以a相同 B2v 16 密 电 进入相同的磁场 B C线圈同时落地 D 选项错误 答案 B 8 某输电线路横穿公路时 要在地下埋线通过 为了保护线路不至于被压坏 预先铺 设结实的过路钢管 再让输电线从钢管中穿过 电线穿管的方案有两种 甲方案是 铺设两根钢管 两条输电线分别从两根钢管中穿过 乙方案是只铺设一根钢管 两 条输电线都从这一根钢管中穿过 如图 8 所示 如果输电导线输送的电流很大 那 么 以下说法正确的是 A 无论输送的电流是恒定电流还是交变电流 甲 乙两方案都是可行的 B 若输送的电流是恒定电流 甲方案是可行的 乙方案是不可行的 C 若输送的电流是交变电流 乙方案是可行的 甲方案是不可行的 D 若输送的电流是交变电流 甲方案是可行的 乙方案是不可行的 解析 若输送的电流是恒定电流 甲 乙两方案都是可行的 A B 错误 输电线周 围存在磁场 交变电流产生变化的磁场 因此在输电过程中输电线因电流变化引起 自感现象 当输电线上电流很大时 强大的自感电流有可能将钢管融化 造成事故 所以甲方案是不可行的 在乙方案中 两条输电线中的电流方向相反 产生的磁场 互相抵消 使自感现象的影响减弱到可以忽略不计的程度 是可行的 C 正确 D 错 误 此题类似于课本中提到的 双线并绕 答案 C 9 2010 淮北模拟 如图 9 所示 水平光滑的平行金属导轨 左端接有电阻R 匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的 空间内 质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置 今使棒以一 定的初速度v0向右运动 当其通过位置a b时 速率分 别为va vb 到位置c时棒刚好静止 设导轨与棒的电阻 均不计 a到b与b到c的间距相等 则金属棒在由a到b和 由b到c的两个过程中 A 回路中产生的内能相等 B 棒运动的加速度相等 C 安培力做功相等 D 通过棒横截面积的电荷量相等 解析 棒由a到b再到c的过程中 速度逐渐减小 根据E Blv E减小 故I减 小 再根据F BIl 安培力减小 根据F ma 加速度减小 B 错误 由于a与 b b与c间距相等 故从a到b安培力做的功大于从b到c安培力做功 故 A C 错 误 再根据平均感应电动势 q t得q 故 D 正确 E t B S tI E RI B S R 答案 D 10 如图 10 所示 闭合导线框的质量可以忽略不计 将它从如图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 W1 W2 q1 q2 C W1 W2 q1 q2 D W1 W2 q1 q2 解析 设线框长为L1 宽为L2 其电阻为R 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 B2L22L1v1 R 同理W2 B2L22L1v2 R 故W1 W2 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 BL2v R BL1L2 Rt BL1L2 R R 答案 C 11 如图 11 所示 两根水平放置的相互平行的金属导轨 ab cd 表面光滑 处在竖直向上的匀强磁场中 金属棒 PQ垂直于导轨放在上面 以速度v向右匀速运动 欲使棒 PQ停下来 下面的措施可行的是 导轨足够长 棒PQ有电 阻 A 在棒PQ右侧垂直于导轨再放上一根同样的金属棒 B 在棒PQ棒右侧垂直于导轨再放上一根质量和电阻均比棒PQ大的金属棒 C 将导轨的a b两端用导线连接起来 D 将导轨的a c两端和b d两端分别用导线连接起来 解析 在棒PQ右侧放金属棒时 回路中会有感应电流 使金属棒加速 棒PQ减 速 当两者获得共同速度时 回路中感应电流为零 两棒都将做匀速运动 A B 项错误 当一端或两端用导线连接时 棒PQ的动能将转化为内能而最终静止 C 项错 D 项正确 答案 D 12 如图 12 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abcdefa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a b c d e f为线框中的电动势E的正方向 则 如图 13 所示的四个E t关系示意图中正确的是 解析 由右手定则和E Blv判定水平位移从 0 l时E Blv 从l 2l时 E 0 从 2l 3l时 E 3Blv 从 3l 4l时 E 2Blv 可知图 C 正确 答案 C 二 计算题 本大题共 4 个小题 共 40 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 13 9 分 2010 池州模拟 如图 14 所示 光滑的 U 形金属 导轨MNN M 水平的固定在竖直向上的匀强磁场中 磁 感应强度为B 导轨的宽度为L 其长度足够长 M M 之间接有一个阻值为R的电阻 其余部分电阻不计 一质 量为m 电阻也为R的金属棒ab恰能放在导轨之上 并 与导轨接触良好 给棒施加一个水平向右的瞬间作用力 棒就沿轨道以初速度v0开 始向右滑行 求 1 开始运动时 棒中的瞬时电流i和棒两端的瞬时电压u分别为多大 2 当棒的速度由v0减小到v0 10 的过程中 棒中产生的焦耳热Q是多少 解析 1 开始运动时 棒中的感应电动势 E BLv0 棒中的瞬时电流 i E 2R BLv0 2R 棒两端的瞬时电压 u E BLv0 R R R 1 2 2 由能量守恒定律知 闭合电路在此过程中产生的焦耳热 Q总 mv02 m v0 1 2 1 2 1 10 2 mv02 99 200 棒中产生的焦耳热为 Q Q总 mv02 1 2 99 400 答案 1 BLv0 2 mv02 BLv0 2R 1 2 99 400 14 9 分 一根电阻R 0 6 的导线弯成一个圆形线圈 圆半径r 1 m 圆形线圈质 量m 1 kg 此线圈放在绝缘光滑的水平面上 在y轴右侧有垂直线圈平面的磁感 应强度B 0 5 T 的匀强磁场 如图 15 所示 若线圈以初动能E0 5 J 沿x轴方向 滑进磁场 当进入磁场 0 5 m 时 线圈中产生的电能为E 3 J 求 1 此时线圈的运动速度的大小 2 此时线圈与磁场左边缘两交接点间的电压 3 此时线圈加速度的大小 解析 1 设线圈的速度为v 由能量守恒定律得 E0 E mv2 1 2 解得 v 2 m s 2 线圈切割磁感线的有效长度 L 2 m r2 1 4r23 电动势E BLv V 3 电流I A E R 3 0 6 两交接点间的电压 U IR1 0 6 V V 3 0 6 2 3 2 3 3 3 F ma BIL 所以a 2 5 m s2 答案 1 2 m s 2 V 3 2 5 m s2 2 3 3 15 10 分 如图 16 所示 竖直放置的等距离金属导轨宽 0 5 m 垂直于导轨平面向里 的匀强磁场的磁感应强度为B 4 T 轨道光滑 电阻不计 ab cd为两根完全相同 的金属棒 套在导轨上可上下自由滑动 每根金属棒的电阻为 1 今在ab棒上施 加一个竖直向上的恒力F 这时ab cd恰能分别以 0 1 m s 的速度向上和向下做匀 速滑行 g取 10 m s2 试求 1 两棒的质量 2 外力F的大小 解析 1 根据右手定则 可以判定电路中电流方向是沿acdba流动的 设ab棒的 质量为m1 cd棒的质量为m2 取cd棒为研究对象 受力分析 根据平衡条件可得 BIL m2g 其中I 得m2 0 04 kg E 2R 2BLv 2R B2L2v gR 根据题意判断可知m1 0 04 kg 2 取两根棒整体为研究对象 根据平衡条件可得 F m1g m2g 0 8 N 答案 1 0 04 kg 0 04 kg 2 0 8 N 16 12 分 2009 上海高考 如图 17 所示 光滑的平行金属导轨水平放置 电阻不计 导轨