高考物理知能训练（7）

用心 爱心 专心 1 高考物理知能训练高考物理知能训练 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 闭合的金属环处于随时间均匀变化的匀强磁场中 磁场方向垂直于圆环平面 则 A 环中产生的感应电动势均匀变化 B 环中产生的感应电流均匀变化 C 环中产生的感应电动势保持不变 D 环上某一小段导体所受的安培力保持不变 解析 由法拉第电磁感应定律知E n n S 故当磁场均匀变化时 E保持不 t B t 变 故电动势 电流均保持不变 A B 错 C 对 由安培力公式F BIl知 I l不变 B 变化 F变化 故 D 错 答案 C 2 2011 年高考广东理综 将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中 线圈平面与磁 场方向垂直 关于线圈中产生的感应电动势和感应电流 下列表述正确的是 A 感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B 穿过线圈的磁通量越大 感应电动势越大 C 穿过线圈的磁通量变化越快 感应电动势越大 D 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 解析 由法拉第电磁感应定律E n知 感应电动势的大小与线圈匝数有关 A t 错 感应电动势正比于 与磁通量的大小无直接关系 B 错误 C 正确 根据楞次定律 t 知 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 即 增反减同 D 错误 答案 C 3 如图甲所示 在竖直向上的匀强磁场中 水平放置一个不变形的铜圆环 规定从上向 下看 铜环中的感应电流I沿顺时针方向为正方向 图乙表示铜环的感应电动势E随时间t 变化的图象 则磁场B随时间t变化的图象可能是下图中的 解析 由楞次定律可知 若向上的磁感应强度增大 铜环中产生的感应电流为正 对应 的感应电动势为正 若磁感应强度不变 则不产生感应电动势 当向上的磁感应强度减小时 铜环中产生的感应电流为负 对应的感应电动势为负 所以 A D 正确 答案 AD 4 如图所示 导体棒AB长 2R 绕O点以角速度 沿逆时针方向匀速转动 OB为R 且 OBA三点在一直线上 有一匀强磁场磁感应强度为B 充满转动平面且与转动平面垂直 那 么AB两端的电势差大小为 A B R2 B 2B R2 3 2 用心 爱心 专心 2 C 4B R2 D 6B R2 解析 连接OB 则AB产生的感应电动势就等于OA产生的感应电动势EOA与OB产生的感 应电动势EOB之差 因 EOA BLv BLOA OA 3RB B R2 EOB BLOB OB RB B R2 EAB EOA EOB 4B R2 v 3R 2 9 2v R 2 1 2 C 项正确 答案 C 5 2011 年高考安徽理综 如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场 磁感应强度为B 电 阻为R 半径为L 圆心角为 45 的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度 匀速转 动 O轴位于磁场边界 则线框内产生的感应电流的有效值为 A B BL2 2R 2BL2 2R C D 2BL2 4R BL2 4R 解析 导线框进出磁场时产生感应电动势 根据法拉第电磁感应定律知 E BL BL2 导线框转动一周的过程只有 0 和 T时间内有感应电流 设线框内产 v 1 2 T 8 T 2 5 8 生的感应电流的有效值为I 则 I2RT 2 R 解得I 1 2BL2 R T 8 T 8 BL2 4R 答案 D 6 2010 年高考江苏单科 如图所示的电路中 电源的电动势为E 内阻为r 电感L的 电阻不计 电阻R的阻值大于灯泡 D 的阻值 在t 0 时刻闭合开关S 经过一段时间后 在 t t1时刻断开S 下列表示A B两点间电压UAB随时间t变化的图象中 正确的是 解析 由于自感现象 t 0 时刻UAB较大 随时间推移UAB减小 断开S L中的电流方 向不变 大小减小 经过L R D 形成回路 故UAB方向改变 逐渐减小至 0 故 B 正确 答案 B 7 如图所示 在水平桌面上放置两根相距L的光滑平行金属导轨ab与cd 阻值为R的 电阻与导轨的a c端相连 金属滑杆MN垂直于导轨并可在导轨上滑动 整个装置放于匀强 磁场中 磁场的方向竖直向上 磁感应强度的大小为B 金属滑杆与导轨电阻不计 金属滑杆 的中点系一不可伸长的轻绳 绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后 与一质量为m的物块相连 拉金属滑杆的绳处于水平拉直状态 现若从静止开始释放物块 用I表示回路中的感应电流 g表示重力加速度 则在物块下落过程中物块的速度不可能 用心 爱心 专心 3 A 小于 B 等于 mgR B2L2 mgR B2L2 C 小于 D 大于 I2R mg I2R mg 解析 MN的最大速度就是安培力等于重力时对应的速度 即 BIL mg B2L2v R mg v 故 A B 正确 又I v C 正确 D 错误 mgR B2L2 BLv R I2R mg 答案 D 8 在磁感应强度为B的匀强磁场中 有一与磁场方向垂直长度为L的金属杆aO 已知 ab bc cO L 3 a c与磁场中以O为圆心的同心圆金属轨道始终接触良好 一电容为C 的电容器接在轨道上 如图所示 当金属杆在与磁场垂直的平面内以O为轴 以角速度 顺时针匀速转动时 A Uac 2Uab B Uac 2UbO C 电容器带电荷量Q BL2 C 4 9 D 若在eO间连接一个理想电压表 则电压表示数为零 解析 导体棒在匀强磁场中绕一端的平行于磁感线的轴转动时 产生的感应电动势大小 为E BL v1 v2为导体棒有效长度L两端的线速度 则Uac B B v1 v2 2 2L 3 va vc 2 2L 3 B L2 同理可求得Uab B L2 UbO B L2 因此 A 错 B 对 电容器两端 L L 3 2 4 9 5 18 2 9 电压UC Uac 则电容器带电荷量Q B L2C C 项正确 eO间理想电压表示数等于cO间电 4 9 势差 D 错 答案 BC 9 如图所示 空间存在两个磁场 磁感应强度大小均为B 方向相反且垂直纸面 MN PQ为其边界 OO 为其对称轴 一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd 回路在 纸面内以恒定速度v0向右运动 当运动到关于OO 对称的位置时 A 穿过回路的磁通量为零 B 回路中感应电动势大小为 2Blv0 用心 爱心 专心 4 C 回路中感应电流的方向为顺时针方向 D 回路中ab边与cd边所受安培力方向相同 解析 穿过闭合回路的磁通量 0 故选项 A 正确 回路中的感应电动势为ab cd两 边产生电动势之和E Bla bv0 Blc dv0 2Blv0 故选项 B 正确 由右手定则可知感应电流的 方向为逆时针方向 故选项 C 错误 由左手定则可知ab边与cd边所受的安培力方向均向左 故选项 D 正确 答案 ABD 10 如图所示 线圈L的电阻不计 则 A S刚闭合时 灯立即正常发光 B 当灯正常发光时 电容器不带电 C S断开瞬间 灯熄灭 电容器不带电 D S断开瞬间 灯熄灭 电容器的A板带负电 解析 S刚闭合时 电路中电流变大 L产生自感电动势 阻碍电流变大 灯逐渐发光 A 错误 当电流稳定时 L不产生感应电动势 两端电压为零 电容器两端电压为零 这时 灯正常发光 电容器不带电 B 正确 S断开瞬间 灯与电源断开 熄灭 由于电容器充电 需要一个过程 故S断开瞬间电容器不带电 C 对 D 错 答案 BC 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 15 分 2012 年郑州模拟 如图甲所示 一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域 内 线框的右边紧贴着边界 t 0 时刻对线框施加一水平向右的外力F 让线框从静止开始 做匀加速直线运动 经过时间t0穿出磁场 图乙为外力F随时间t变化的图象 若线框质量 m 电阻R及图象中F0 t0均为已知量 则根据上述条件 请你推出 1 磁感应强度B的计算表达式 2 线框左边刚离开磁场前瞬间的感应电动势E的计算表达式 解析 1 线框运动的加速度 a F0 m 线框边长 l at 1 22 0 线框离开磁场前瞬间速度 v at0 由牛顿第二定律知 3F0 ma B2l2v R 解 式得 B 8m3R F2 0t5 0 2 线框离开磁场前瞬间感应电动势 E Blv 用心 爱心 专心 5 解 式得 E 2Rt0F2 0 m 答案 1 B 2 E 8m3R F2 0t5 0 2Rt0F2 0 m 12 15 分 2011 年高考四川理综 如图所示 间距l 0 3 m 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 1 T 方向垂直于斜面向上 的匀强磁场 电阻R 0 3 质量m1 0 1 kg 长为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定滑轮自然下垂 绳上穿有质量m2 0 05 kg 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 解析 1 以小环为研究对象 在环沿绳下滑过程中 受重力m2g和绳向上的摩擦力f 由牛顿第二定律知m2g f m2a 代入数据解得f m2 g a 0 05 10 6 N 0 2 N 2 根据牛顿第二定律知 小环下滑过程中对绳的反作用力大小f f 0 2 N 所以绳 上的张力T 0 2 N 设导体棒K中的电流为IK 则它所受安培力FK B1IKl 对导体棒K 由 平衡条件知 T FK 所以电流IK A 5 3 因为导体棒Q运动切割磁感线而产生电动势 相当于电源 等效