合肥八中3-2经典例题-教师版.docx

高二物理限时训练3一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分。16题在给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，78题在给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是（ ）A合上开关，a先亮，b逐渐变亮；断开开关，a、b同时熄灭B合上开关，b先亮，a逐渐变亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭C合上开关，b先亮，a逐渐变亮；断开开关，a、b同时熄灭D合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭答案C解析合上开关S后，电流由零突然变大，电感线圈产生较大的感应电动势，阻碍电流的增大，故IbIa，随电流逐渐增大至稳定过程，电感的阻碍作用越来越小，故合上开关，b先亮，a逐渐变亮；开关S断开后，虽然由于电感L产生自感电动势的作用，灯a、b回路中电流要延迟一段时间熄灭，且同时熄灭，故选C.2一根直导线长0.1m，在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中以10m/s的速度匀速运动，则导线中产生的感应电动势的说法错误的是（ ）A一定为0.1V B可能为零 C可能为0.01V D最大值为0.1V答案A解析当公式EBlv中B、l、v互相垂直而导体切割磁感线运动时感应电动势最大：EmBlv0.10.110V0.1V，考虑到它们三者的空间位置关系，B、C、D正确，A错3如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉至某一位置并释放，圆环摆动过程中（环平面与磁场始终保持垂直）经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则（ ）A圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流C圆环最终将静止在最低点D圆环进入磁场后，离最低点越近速度越大，感应电流也越大答案B解析在圆环进入和穿出磁场的过程中环中磁通量发生变化，有感应电流产生，即圆环的机械能向电能转化，其机械能越来越小，上升的高度越来越低，选项A错误，B正确；但在环完全进入磁场后，不再产生感应电流，选项C错误；最终圆环将不能摆出磁场，从此再无机械能向电能转化，其摆动的幅度不再变化，选项D错误4两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，B磁感应强度B竖直向下且正增强，C磁感应强度B竖直向上且正减弱，D磁感应强度B竖直向下且正减弱，答案C解析油滴静止说明电容器下极板带正电，线圈中电流自上而下(电源内部)，由楞次定律可以判断，线圈中的磁感应强度B为向上的减弱或向下的增强又EnUREmg由式可解得：5如图所示，在空间中存在两个相邻的、磁感应强度大小相等、方向相反的有界匀强磁场，其宽度均为L.现将宽度也为L的矩形闭合线圈，从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域，则在该过程中，能正确反映线圈中所产生的感应电流或其所受的安培力随时间变化的图象是（ ）答案D解析由楞次定律可知，当矩形导线框进入磁场和出磁场时，磁场力总是阻碍物体的运动，方向始终向左，所以外力F始终水平向右，因安培力的大小不同，故选项D是正确的，选项C是错误的当矩形导线框进入磁场时，由法拉第电磁感应定律判断，感应电流的大小在中间时是最大的，所以选项A、B是错误的6如下图所示，在匀强磁场中，MN和PQ是两条平行的金属导轨，ab和cd为串有电压表和电流表的两根金属棒，当两棒以相同速度向右运动时，正确的有（ ） A电压表有读数，电流表有读数B电压表无读数，电流表无读数C电压表有读数，电流表无读数D电压表无读数，电流表有读数7如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨间距为l，之间接有定值电阻R，质量为m的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒的电阻为r，导轨电阻不计。整个装置放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下先加速上升的一段时间，再达到稳定状态。则下列说法中正确的是（ ）A棒达到稳定状态时，通过它的电流为B棒达到稳定状态时 ，其速度为C棒达到稳定状态前，其加速度一直在减小D整个过程中，棒所受安培力做功在数值上等于棒上产生的焦耳热8如图所示，相距为d的两条水平虚线L1、L2之间是方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B，正方形线圈abcd边长为L（L 、或)答案10把一线框从一匀强磁场中匀速拉出，如图所示第一次拉出的速率是v，第二次拉出速率是2v，其它条件不变，则前后两次线框产生的热量之比是_，通过导线截面的电量之比是_答案：1:2,1:1三、计算题（20分）11如图所示，足够长的粗糙绝缘斜面与水平面成=37角，在斜面上虚线aa和bb与斜面底边平行，在aa、bb围成的区域有垂直斜面向上的有界匀强磁场，磁感应强度为B=1T；现有一质量为m=10g、总电阻为R=1 、边长为d=0.1 m的正方形金属线圈MNPQ，让PQ边与斜面底边平行，从斜面上端静止释放，线圈刚好匀速穿过磁场。已知线圈与斜面间的动摩擦因数为0.5，(取g=10 m/s2，sin 37=0.6，cos 37=0.8)求：(1)线圈进入磁场前的加速度大小；(2)线圈进入磁场区域时，受到的安培力大小；(3)线圈释放时，PQ边到bb的距离；(4)整个线圈穿过磁场的过程中，线圈上产生的焦耳热。解析(1) 线圈进入磁场前做匀加速运动mgsin -mgcos ma agsin gcos 2 m/s2(2)对线圈受力分析有：F安mgcos mgsin 代入数据得：F安2102 N(3)F安BId，EBvd，I解得：F安代入数据得：v2 m/s线圈释放时，PQ边到bb的距离x1 m(4)由于线圈刚好匀速穿过磁场，则磁场宽度等于d0.1 m，由功能关系得QW安F安2d解得：Q4103 J答案(1) 2 m/s2 (2)2102 N(3)1 m(4)4103 J万朋在线高二物理空课31如图所示，两光滑平行金属导轨MN、PQ相距l，且与水平面成角，处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨的M端和P端接到小型直流电风扇的两接线柱上，小风扇电机的线圈电阻为R，金属杆ab垂直于导轨放置，金属杆的质量为m，电阻为r，当在平行于导轨的拉力F作用下金属杆以速度v匀速下滑时，电风扇消耗电能的功率为P0，下列说法正确的是()A金属杆中的电流为IB金属杆克服安培力做功的功率为(Fmgsin )vC金属杆克服安培力做功的功率为，等于整个电路的发热功率D电风扇的发热功率为P2R解析金属杆ab匀速下滑，由平衡条件，有Fmgsin BIl，可得I，A选项正确；克服安培力做功的功率为BIlv(Fmgsin )v，故B选项正确；电路为非纯电阻电路，克服安培力做功的功率等于电路的发热功率与电风扇的机械功率之和，故C选项错误；电风扇的发热功率为PI2R2R，D选项正确。答案ABD2如图所示，粗细均匀的电阻丝绕制的矩形导线框abcd处于匀强磁场中，另一种材料的导体棒MN可与导线框保持良好接触并做无摩擦滑动当导体棒MN在外力作用下从导线框左端开始做切割磁感线的匀速运动一直滑到右端的过程中，导线框上消耗的电功率的变化情况可能为()A逐渐增大B先增大后减小C先减小后增大D先增大后减小，再增大，接着再减小答案BCD解析导体棒MN在框架上做切割磁感线的匀速运动，相当于电源，其产生的感应电动势相当于电源的电动势E，其电阻相当于电源的内阻r，线框abcd相当于外电路，等效电路如下图所示由于MN的运动，外电路的电阻是变化的，设MN左侧电阻为R1，右侧电阻为R2，导线框的总电阻为RR1R2，所以外电路的并联总电阻：R外R1R2/(R1R2)R1R2/R由于R1R2R为定值，故当R1R2时，R外最大在闭合电路中，外电路上消耗的电功率P外是与外电阻R外有关的P外2R外可见，当R外r时，P外有最大值，P外随R外的变化图象如右图所示下面根据题意，结合图象讨论P外变化的情况有：(1)若R外的最大值Rmaxr，且R外的最小值Rminr，则导线框上消耗的电功率是先减小后增大综上所述，B、C、D均可选3如图所示，足够长的两根相距为0.5m的平行光滑导轨竖直放置，导轨电阻不计，磁感应强度B为0.8T的匀强磁场的方向垂直于导轨平面两根质量均为0.04kg的可动金属棒ab和cd都与导轨接触良好，金属棒ab和cd的电阻分别为1和0.5，导轨最下端连接阻值为1的电阻R，金属棒ab用一根细绳拉住，细绳允许承受的最大拉力为0.64N现让cd棒从静止开始落下，直至细绳刚被拉断，此过程中电阻R上产生的热量为0.2J(g取10m/s2)求：(1)此过程中ab棒和cd棒产生的热量Qab和Qcd；(2)细绳被拉断瞬间，cd棒的速度v；(3)细绳刚要被拉断时，cd棒下落的高度h.答案(1)0.2J0.4J(2)3m/s(3)2.45m解析(1)QabQR0.2J，由QI2Rt，Icd2Iab.所以QcdQab40.2J0.4J.(2)绳被拉断时BIabLmgFT，EBLv,2Iab解上述三式并代入数据得v3m/s(3)由能的转化和守恒定律有mghmv2QcdQabQR代入数据得h2.45m4如图所示，a、b是两根平行直导轨，MN和OP是垂直跨在a、b上并可左右滑动的两根平行直导线，每根长为l，导轨上接入阻值分别为R和2R的两个电阻和一个板长为L、间距为d的平行板电容器整个装置放在磁感应强度为B、垂直导轨平面的匀强磁场中当用外力使MN以速率2v向右匀速滑动、OP以速率v向左匀速滑动时，两板间正好能平衡一个质量为m的带电微粒，试问：(1)微粒带何种电荷？电荷量是多少？(2)外力的功率和电路中的电功率各是多少？答案(1)负电(2)解析(1)当MN向右滑动时，切割磁感线产生的感应电动势E12Blv，方向由N指向M.OP向左滑动时产生的感应电动势E2Blv，方向由O指向P.两者同时滑动时，MN和OP可以看成两个顺向串联的电源，电路中总的电动势：EE1E23Blv，方向沿NMOPN.由全电路欧姆定律得电路中的电流强度I，方向沿NMOPN.电容器两端的电压相当于把电阻R看做电源NM的内阻时的路端电压，即UE1IR2BlvRBlv由于上板电势比下板高，故在两板间形成的匀强电场的方向竖直向下，可见悬浮于两板间的微粒必带负电设微粒的电荷量为q，由平衡条件mgEqq，得q(2)NM和OP两导线所受安培力均为FBIlBl，其方向都与它们的运动方向相反两导线都匀速滑动，由平衡条件可知所加外力应满足条件F外F因此，外力做功的机械功率P外F2vFv3Fv.电路中产生感应电流总的电功率P电IE3Blv可见，P外P电，这正是能量转化和守恒的必然结果5如图所示，P、Q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨，间距为L1，处在竖直向下、磁感应强度大小为B1的匀强磁场中一导体杆ef垂直于P、Q放在导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动质量为m、每边电阻均为r、边长为L2的正方形金属框abcd置于竖直平面内，两顶点a、b通过细导线与导轨相连，磁感应强度大小为B2的匀强磁场垂直金属框向里，金属框恰好处于静