2019_2020学年高中物理第四章电磁感应章末优化总结练习含解析新人教版选修3.doc

章末过关检测(时间：60分钟，满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分，16小题为单项选择题，710小题为多项选择题)1如图所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与螺线管截面平行，当开关S接通一瞬间，两铜环的运动情况是()A同时向两侧推开B同时向螺线管靠拢C一个被推开，一个被吸引，但因电源正负极未知，无法具体判断D同时被推开或同时向螺线管靠拢，但因电源正负极未知，无法具体判断解析：通电前，穿过两个铜环的磁通量均为零，通电时，穿过两个铜环的磁通量突然增大，根据楞次定律，两铜环向两侧推开答案：A2.如图所示，两根平行的水平光滑长直金属导轨，其电阻不计，导体棒ab、cd跨在导轨上，ab的电阻R大于cd的电阻r，当cd在大小为F1的水平外力作用下匀速向右滑动时，ab在大小为F2的水平外力作用下保持静止，那么以下说法中正确的是()AUabUcd，F1F2BUabUcd，F1Ucd，F1F2 DUabUcd，F1F2解析：cd导体棒在F1的作用下，做切割磁感线运动，成为电源Uab为电路外电阻上的电压，等效电路如图所示由于导轨的电阻不计，UabUcd.另外，由于cd棒与ab棒中电流大小相等，导体棒有效长度相同，所处磁场相同，故两棒分别受到的安培力大小相等、方向相反ab、cd两棒均为平衡态，故导体棒分别受到的外力F1、F2与所受到的安培力平衡，故F1F2，故选项D正确答案：D3半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面水平固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图甲所示有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图乙所示在t0时刻从两平板中心处由静止释放一重力不计、电荷量为q的微粒则以下说法正确的是()A第2 s内上极板为正极B第3 s内上极板为负极C第2 s末微粒回到了原来位置D第2 s末两极板之间的电场强度大小为解析：根据楞次定律，结合图象可以判断：在01 s内，下极板为正极，上极板为负极；第2 s内上极板为正极，下极板为负极；第3 s内上极板为正极，下极板为负极；第4 s内上极板为负极，下极板为正极，故A选项正确，B选项错误由于磁感应强度均匀变化，故产生的感应电动势大小是恒定的，感应电动势大小ES0.1r2，第2 s末两极板间的电场强度为，D选项错误在第1 s内微粒从静止沿向上或向下的方向开始做匀加速运动，第2 s内电场反向，电荷沿该方向做匀减速运动，第2 s末速度为0，第3 s内电荷做反向匀加速运动，第4 s内电荷沿反向做匀减速运动，第4 s末回到原来位置，故C选项错误答案：A4.如图所示，竖直平面内有一金属圆环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为()A. B.C. DBav解析：摆到竖直位置时，AB切割磁感线的瞬时感应电动势EB2a(v)Bav.由闭合电路欧姆定律有UABBav，故选A.答案：A5.如图所示，xOy坐标系第一象限有垂直纸面向外的匀强磁场，第三象限有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，第二、四象限内没有磁场一个围成四分之一圆弧形的导体环Oab，其圆心在原点O，开始时导体环在第四象限，从t0时刻起绕O点在xOy坐标平面内逆时针匀速转动若以逆时针方向的电流为正，下列表示环内感应电流i随时间t变化的图象中，正确的是()解析：在0内，Oa切割磁感线运动，根据右手定则判断可知，线框中感应电流的方向为顺时针方向，为负值；内，Ob切割磁感线运动，根据右手定则判断可知，线框中感应电流的方向为逆时针方向，为正值；TT内，Oa切割磁感线运动，根据右手定则判断可知，线框中感应电流的方向为逆时针方向，为正值；TT内，Ob切割磁感线运动，根据右手定则判断可知，线框中感应电流的方向为顺时针方向，为负值无论哪个半径切割磁感线，所产生的感应电动势大小都相同，设角速度为，由感应电动势公式EBL2和欧姆定律可知感应电流的大小是不发生变化的，由此可得知A、B、C错误，D正确答案：D6.如图所示，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线框开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为()A2mgL B2mgLmgHC2mgLmgH D2mgLmgH解析：设线框刚进入磁场时的速度为v1，刚穿出磁场时的速度v2线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L.由题意得mgHmv由能量守恒定律得mvmg2LmvQ由得Q2mgLmgH.选项C正确答案：C7电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音下列说法正确的有()A选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B取走磁体，电吉他将不能正常工作C增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化解析：按照题意，磁体附近的金属弦被磁化，铜质弦不具备这种“本领”，所以A项错误；取走磁体，导体不能切割磁感线，所以电吉他将不能正常工作，B项正确；根据法拉第电磁感应定律判断C项正确；弦振动过程中，靠近或远离，由楞次定律知，线圈中的电流方向不断变化，D项正确答案：BCD8.如图所示，A是用毛皮摩擦过的橡胶圆形环，由于它的转动，使得金属环B中产生了如图所示方向的感应电流，则A环的转动情况为()A顺时针匀速转动B逆时针加速转动C逆时针减速转动D顺时针减速转动解析：本题考查安培定则和楞次定律的应用B环中感应电流为逆时针，根据安培定则判断可知，感应电流的磁场为垂直纸面向外，根据楞次定律知能产生这样的磁场，是由于A环旋转时A环上负电荷定向运动产生一个垂直纸面向外减弱的磁场或者产生一个垂直纸面向里增强的磁场的结果，负电荷的运动方向与电流方向相反，根据安培定则可得出，A环逆时针加速转动时产生方向垂直纸面向里的增强的磁场，或A环顺时针减速转动时产生垂直纸面向外的减弱的磁场故正确答案为B、D.答案：BD9如图所示，电阻R13 ，R26 ，线圈的直流电阻不计电源电动势E5 V，内阻r1 ，开始时开关S闭合，则()A断开S前，电容器带电荷量为零B断开S前，电容器电压为 VC断开S的瞬间，电容器a板上带正电D断开S的瞬间，电容器b板上带正电解析：流过电感线圈的电流不变时，电容器相当于短路S断开的瞬间，电感线圈又相当于电源向外供电断开S前，L相当于无电阻的导线，则Uab0，从而电容器的电荷量为零，A项正确；断开S瞬间，由于L的自感作用，L中仍然存在向左的电流，L与C构成了回路，则L中的电流要向C充电，使a极板带正电，b极板带负电，故C项正确答案：AC10两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧的下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示，除电阻R外其余电阻不计现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则()A释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gB金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为abC金属棒的速度为v时，所受安培力FD电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量解析：释放瞬间导体棒的速度为零，故仅受重力，其加速度为重力加速度，故A选项正确；当导体棒向下运动切割磁感线时，由右手定则，可知流过电阻R的电流方向是由ba，故B选项错误；当导体棒速度为v时，感应电动势EBLv，感应电流I，则安培力FBIL，故C选项正确；导体棒的重力势能的减少量等于R上产生的焦耳热和导体棒增加的动能与弹簧弹性势能之和，故D选项错误答案：AC二、非选择题(本题共3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)11(12分)如图所示，正方形闭合线圈边长为0.2 m，质量为0.1 kg，电阻为0.1 ，在倾角为30的斜面上的砝码质量为0.4 kg，匀强磁场磁感应强度为0.5 T，不计一切摩擦，砝码沿斜面下滑线圈开始进入磁场时，它恰好做匀速运动(g取10 m/s2)(1)求线圈匀速上升的速度；(2)在线圈匀速进入磁场的过程中，绳子对线圈做了多少功？(3)线圈进入磁场的过程中产生多少焦耳热？解析：(1)设绳子的拉力大小为F，对砝码：Fm1gsin 302 N.对线框：Fm2gF安则F安，代入数据得v10 m/s.(2)WFl20.2 J0.4 J.(3)由能量转化守恒定律得QWm2gl0.4 J0.1100.2 J0.2 J.答案：(1)10 m/s(2)0.4 J(3)0.2 J12(12分)如图，两个倾角均为 37的绝缘斜面，顶端相同，斜面上分别固定着一个光滑的不计电阻的U形导轨，导轨宽度都是L1.0 m，底边分别与开关S1、S2连接，导轨上分别放置一根和底边平行的金属棒a和b，a的电阻R110.0 、质量m12.0 kg，b的电阻R28.0 、质量m21.0 kg.U形导轨所在空间分别存在着垂直斜面向上的匀强磁场，大小分别为B11.0 T，B22.0 T，轻细绝缘线绕过斜面顶端很小的光滑定滑轮连接两金属棒的中点，细线与斜面平行，两导轨足够长，sin 370.6，cos 370.8，g取10.0 m/s2.开始时，开关S1、S2都断开，轻细绝缘线绷紧，金属棒a和b在外力作用下处于静止状态求：(1)撤去外力，两金属棒的加速度(2)同时闭合开关S1、S2，当金属棒a和b通过的距离s40 m时，速度达到最大，求在这个过程中，两金属棒产生的焦耳热之和解析：(1)设撤去外力，线拉力为FT，两金属棒的加速度大小相等，设为是a，则m1gsin FTm1a，FTm2gsin m2a，解得a2 m/s2.(2)a、b达到速度最大时，速度相等，设为v，此时线拉力为FT1，a中感应电动势为E1，电流为I1，b中感应电动势为E2，电流为I2，则E1B1Lv、I1，E2B2Lv、I2，m1gsin FT1B1I1L0，FT1m2gsin B2I2L0，解得v10 m/s.设两金属棒产生的焦耳热之和为Q，由能量守恒有Qm1gssin m2gssin (m1m2)v2，解得Q90 J.答案：(1)2 m/s2(2)90 J13(16分)电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C.两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距离为l，电阻不计炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触，首先开关S接1，使电容器完全充电然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出)MN开始向右加速运动当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨问：(1)磁场的方向；(2)MN刚开始运动时加速度a的大小；(3)MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少解析：(1)垂直于导轨平面向下(2)