【走向高考】2012年高考物理总复习 第9章综合测试题

用心 爱心 专心1 第九章综合测试题第九章综合测试题 本卷分第 卷 选择题 和第 卷 非选择题 两部分 满分 100 分 考试时间 90 分钟 第 卷 选择题 共 40 分 一 选择题 共 10 小题 每小题 4 分 共 40 分 在每小题给出的四个选项中 有的小 题只有一个选项符合题目要求 有些小题有多个选项符合题目要求 全部选对的得 4 分 选不全的得 2 分 有选错或不答的得 0 分 1 如图所示 A为一固定的导体圆环 条形磁铁B从左侧无穷远处沿圆环轴线移向圆 环 穿过后移到右侧无穷远处 如果磁铁的移动是匀速的 则 A 磁铁移近时受到圆环的斥力 离开时受到圆环的引力 B 磁铁在整个运动过程中 圆环中电流方向不变 C 磁铁的中心通过环面时 圆环中电流为零 D 若A为一固定的超导体圆环 磁铁的中心通过超导体环面时 圆环中电流最大 答案 ACD 解析 磁铁与圆环之间发生相对运动时 感应电流产生的磁场力总是阻碍其相对运 动 即 来拒去留 磁铁移近时受到圆环的斥力 离开时受到圆环的引力 A 项正确 磁 铁的整个运动过程中 原磁场方向不变 磁场先变强 后变弱 产生的感应电流方向必定 发生变化 B 项不正确 磁铁的中心通过环面时 磁通量变化是零 圆环中电流为零 C 项 正确 若A为一固定的超导体圆环 在磁铁中心到达环面前 感应电动势的方向不变 产 生的感应电流与原来的感应电流叠加增强 电流不断增强 磁铁的中心通过超导体环面时 圆环中电流最大 D 项正确 2 2011 北京海淀模拟 如图所示 矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一 平面内 直导线中的电流方向由M到N 导线框的ab边与直导线平行 若直导线的电流增 大 导线框中将产生感应电流 导线框会受到安培力的作用 则以下关于导线框受到的安 培力的判断正确的是 A 导线框有两条边所受安培力的方向相同 B 导线框有两条边所受安培力的大小相同 用心 爱心 专心2 C 导线框所受的安培力的合力向左 D 导线框所受的安培力的合力向右 答案 BD 解析 本题考查电磁感应及安培力 导线框abcd处于通电直导线MN电流的磁场中 由右手定则可得导线框abcd处于垂直于纸面向里的磁场中 当电流增加时 导线框中的磁 通量增强 由楞次定律可得感应电流产生的磁场应垂直于平面向外 所以导线框abcd的感 应电流为逆时针方向 bc边与ad边 ab边与cd边电流方向相反 由左手定则可得 ab 边安培力水平向左 大小为Fab cd边安培力水平向左 大小为Fcd 由于ab边离导线MN 较近 磁感应强度大 可得Fab Fcd bc边与ad边上的安培力方向分别竖直向下和竖直向 上 由于这两边磁感线疏密情况相同 这两边的安培力平衡 可得导线框整体所受的合力 方向水平向右 B D 正确 A C 错误 3 2011 温州模拟 如图所示 E为电池 L是直流电阻可忽略不计 自感系数足够 大的线圈 D1 D2是两个完全相同的灯泡 S 是控制电路的开关 对于这个电路 下列说 法正确的是 A 刚闭合 S 的瞬间 灯泡 D1 D2的亮度相同 B 刚闭合 S 的瞬间 灯泡 D2比灯泡 D1亮 C 闭合 S 待电路达到稳定后 D1熄灭 D2比 S 刚闭合时亮 D 闭合 S 待电路达到稳定后 再将 S 断开 D2立即熄灭 D1先更亮后逐渐变暗 答案 ACD 解析 因为是直流电阻可忽略不计 自感系数足够大的线圈 刚闭合 S 的瞬间 灯 泡 D1 D2串联 亮度相同 选项 A 对 B 错 闭合 S 待电路达到稳定后 灯泡 D1被L短路 电路中电流更大 D2比 S 刚闭合时亮 选项 C 正确 而如要闭合 S 待电路达到稳定后 再将 S 断开 D2立即熄灭 由于有L作用 D1先比 S 刚闭合时亮 后逐渐变暗 选项 D 正 确 4 2011 潍坊模拟 如图所示 实线圆环A B是光滑绝缘水平面内两个固定的同心 超导环 两环分别通上大小相等的电流后 在环间环形区域内产生了相同方向的磁场 在 这个磁场的共同 束缚 下 带电离子沿图中虚线做顺时针方向的圆周运动 已知A环中 电流沿顺时针方向 则 用心 爱心 专心3 A B环中电流沿顺时针方向 B B环中电流沿逆时针方向 C 带电离子带正电 D 带电离子带负电 答案 BD 解析 因为在AB环间环形区域内产生了相同方向的磁场 而A环中电流沿顺时针方 向 可以判断B环中电流应为逆时针方向 选项 A 错 B 对 同时可判断AB环间环形区域 内磁场为垂直纸面向里 一带电粒子做顺时针方向的圆周运动 洛伦兹力指向圆心方向 可判断该粒子带负电 选项 C 错 D 正确 5 如图所示 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 内弹簧线圈处于收缩状态 则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是 答案 D 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 6 如图所示 垂直纸面向外的正方形匀强磁场区域内 有一位于纸面内 电阻均匀的 正方形导体框abcd 现将导体框分别朝两个方向以v0 3v0速度匀速拉出磁场 则导体框 从两个方向移出磁场的过程中 用心 爱心 专心4 A 导体框中产生的感应电流方向相同 B 导体框中产生的焦耳热相同 C 导体框ab边两端电势差相同 D 通过导体框截面的电量相同 答案 AD 解析 由楞次定律可知导体框中产生的感应电流方向相同 A 正 确 由电磁感应定 律可得Q 因此导体框中产生的焦耳热不同 故 B 错误 两种情况下 BLv 2L 4Rv B2L3v 4R 电源的电动势不相同 导体框ab边两端电势差不同 C 错误 由q 知 通过导体框 4R 截面的电量与速度无关 D 正确 7 如图所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图 将铜盘放在磁场中 让磁感线垂直穿过铜盘 图中a b导线与铜盘的中轴线处在同一平面内 转动铜盘 就可 以使闭合电路获得电流 若图中铜盘半径为L 匀强磁场的磁感应强度为B 回路总电阻为 R 从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为 则下列说法正确的是 A 回路中有大小和方向做周期性变化的电流 B 回路中电流大小恒定 且等于 BL2 2R C 回路中电流方向不变 且从b导线流进灯泡 再从a导线流向旋转的铜盘 D 若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正弦规律变化的磁场 不转动铜盘 灯泡 中也会有电流流过 答案 BC 解析 铜盘在转动的过程中产生恒定的电流I A 项错 B 项对 由右手定则 BL2 2R 可知铜盘在转动的过程中产生恒定的电流从b导线流进灯泡 再从a流向旋转的铜盘 C 项正确 若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正规律变化的磁场 不转动铜盘时闭合 回路磁通量不发生变化 灯泡中没有电流流过 D 项错误 8 如图所示 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 用心 爱心 专心5 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 回路中产生的内能不相等 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量相等 答案 AD 解析 棒由a到b再到c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ab bc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 正确 C 错误 再根据平均 感应电动势 t得q 故 D 正确 E t B S tI E RI B S R 9 2011 济南模拟 电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器 如图甲所示为电吉 他拾音器的原理图 在金属弦的下方有一个连接到放大器的螺线管 一条形磁铁固定在管 内 当拨动金属弦后 螺线管内就会产生感应电流 经一系列转化后可将电信号转为声信 号 若由于金属弦的振动 螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示 则对应感应电流 的变化为 答案 B 解析 由法拉第电磁感应定律可知 E n 即磁通量变化率越大 感应电动势 t 感应电流也就越大 分析螺线管内的磁通量随时间的变化关系图线可知 图线斜率越大产 生的感应电流越大 斜率为零 感应电流也为零 对比各选项可知 选项 B 正确 用心 爱心 专心6 10 如图所示 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 C线圈同时落地 答案 BD 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 进入 B2v 16 密 电 相同的磁场 B C线圈同时落地 D 选项正确 第 卷 非选择题 共 60 分 二 填空题 共 3 小题 每小题 6 分 共 18 分 把答案直接填在横线上 11 6 分 一个面积S 4 10 2m2 匝数n 100 匝的线圈 放在匀强磁场中 磁场方 向垂直平面 磁感应强度的大小随时间变化规律如图所示 在开始 2 秒内穿过线圈的磁通 量的变化率等于 在第 3 秒末感应电动势大小为 答案 0 08Wb s 8V 解析 由图象可得 在开始 2 秒内 2T s 则 0 08Wb s 在第 3 秒 B t t BS t 用心 爱心 专心7 末E n 8V t 12 6 分 如图所示 在磁感应强度为B的匀强磁场中 有半径为r的光滑圆形导体框 架 OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒 Oa之间连一个电阻R 导体框架与导体电阻均 不计 若要使OC能以角速度 匀速转动 则外力做功的功率是 答案 B2L4 2 4R 解析 由E BL L及P外 P电 可解得 P外 1 2 E2 R B2L4 2 4R 13 6 分 2011 北京东城模拟 如图所示 某空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场 分布在半径为a的圆柱形区域内 两个材料 粗细 远小于线圈半径 均相同的单匝线圈 半径分别为r1和r2 且r1 a r2 线圈的圆心都处于磁场的中心轴线上 若磁场的磁感应 强度B随时间均匀减弱 已知 k 则在任一时刻两个线圈中的感应电动势之比为 B t 磁场由B均匀减到零的过程中 通过两个线圈导线横截面的电荷量之比为 答案 a2 r2 2 a2 r1 r2 解析 由法拉第电磁感应定律E S 半径分别为r1和r2的两线圈中感 t B t 应电动势之比为 由q I t t t 通过线圈r1的电荷 E1 E2 S1 S2 a2 r2 2 E R t R R 量q1 a2 通过线圈r2的电荷量q2 r 又根据电阻定律 1 R1 B R1 2 R2 B R22 2 知线圈r1和r2的电阻比 磁场由B均匀减到零的过程中 通过两个线圈导线横 R1 R2 l1 l2 r1 r2 截面的电荷量之比为 q1 q2 a2 r1 r2 三 论述计算题 共 4 小题 共 42 分 解答应写出必要的文字说明 方程式和重要演 用心 爱心 专心8 算步骤 只写出最后答案不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值和单位 14 10 分 如图甲所示 用粗细均匀的导线制成的一只圆形金属圈 现被一根绝缘丝 线悬挂在竖直平面内处于静止状态 已知金属圈的质量为m 半径为r 导线的电阻率为 截面积为S 金属圈的上半部分处在一方向垂直圈面向里的有界匀强磁场中 磁感应强 度B随时间t的变化满足B kt k为常量 如图乙所示 金属圈下半部分在磁场外 若丝 线所能承受最大拉力FTm 2mg 求 从t 0 时刻起 经过多长时间丝线会被拉断 答案 2mg k2Sr2 解析 设金属圈受重力mg 拉力FT和安培力F的作用处于静止状态 则 FT mg F 又F 2BIr 金属圈中的感应电流I E R 由法拉第电磁感应定律得 E t t B t r2 2 金属圈的电阻R 2 r S 又B kt FTm 2mg 由以上各式求得t 2mg k2Sr2 15 10 分 如图所示 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 答案 1 BLv0 2 mv BLv0 2R 1 2 99 4002 0 用心 爱心 专心9 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 闭合电路在此过程产生的焦耳热 Q总 mv m v0 2 1 22 0 1 2 1 10 mv 99 2002 0 棒中产生的焦耳热为 Q Q总 mv 1 2 99 4002 0 16 11 分 如图所示 为某一装置的俯视图 PQ MN为竖直放置的很长的平行金属薄 板 两板间有匀强磁场 磁感应强度大小为B 方向竖直向下 金属棒AB搁置在两板上缘 并与两板垂直良好接触 现有质量为m 带电荷量为q 其重力不计的粒子 以初速度v0 水平向左射入两板间 问 1 金属棒AB应朝什么方向运动 以多大的速度运动 可以使带电粒子做匀速直线运 动 2 若金属棒运动突然停止 带电粒子在磁场中继续运动 从这时刻开始位移第一次达 到时的时间间隔是多少 磁场区域足够大 mv0 qB 答案 1 左 v0 2 m 3qB 解析 1 设电荷为正电荷 电荷做匀速直线运动 则两板间的电场力和洛伦兹力平 衡 则AB应向左匀速运动 设其速度为v 则有 U BLv L为两板间距 依题意 qE qv0B E 解得 U L v v0 若为负电荷 上述结论不变 2 AB突然停止运动 两板间电场消失 电荷在B中匀速圆周运动 依题意 由几何 关系可知 电荷轨迹圆弧所对圆心角为 60 则 t T 6 m 3qB 用心 爱心 专心10 17 11 分 2011 郑州模拟 相距L 1 5m 的足够长金属导轨竖直放置 质量为 m1 1kg 的金属棒ab和质量为m2 0 27kg 的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金 属导轨上 如图 a 所示 虚线上方磁场方向垂直纸面向里 虚线下方磁场方向竖直向下 两处磁场磁感应强度大小相同 ab棒光滑 cd棒与导轨间的动摩擦因数为 0 75 两 棒总电阻为 1 8 导轨电