物理选修3-1人教新课标恒定电流综合练习题

1、单元过关检测单元过关检测(时间：时间：90 分钟分钟满分：满分：100 分分)一一、单项选择题单项选择题(本题共本题共 7 小题小题，每小题每小题 5 分分，共计共计 35 分分，在每小题给出的四个选项中在每小题给出的四个选项中，只只有一个选项符合题意有一个选项符合题意)1(2012 年扬州模拟年扬州模拟)如图所示，每米电阻为如图所示，每米电阻为 1 的一段导线被弯成半径的一段导线被弯成半径 r1 m 的三段圆弧组成闭合回路每段圆弧都是的三段圆弧组成闭合回路每段圆弧都是14圆周，位于空间直角圆周，位于空间直角坐标系的不同平面内；坐标系的不同平面内；ab 段位于段位于 xOy 平面内，平面内，b

2、c 段位于段位于 yOz 平面内平面内，ca 段位于段位于 zOx 平面内平面内空间内存在着一个沿空间内存在着一个沿x 轴方向的磁场轴方向的磁场，其磁感应强度随时间变其磁感应强度随时间变化的关系式为化的关系式为 Bt0.70.6t(T)则则()A导线中的感应电流大小是导线中的感应电流大小是 0.1A，方向是，方向是 acbaB导线中的感应电流大小是导线中的感应电流大小是 0.1A，方向是，方向是 abcaC导线中的感应电流大小是导线中的感应电流大小是20A，方向是，方向是 acbaD导线中的感应电流大小是导线中的感应电流大小是20A，方向是，方向是 abca解析解析：由于空间存在一个沿由于空间

3、存在一个沿x 轴方向的磁场轴方向的磁场，因此产生磁通量的有效面积为因此产生磁通量的有效面积为14圆圆 bOc，根据楞次定律可判定导线中的感应电流方向是根据楞次定律可判定导线中的感应电流方向是 acba，B、D 两项错误两项错误；再由法拉再由法拉第电磁感应定第电磁感应定律律 Ent和闭合电路的欧姆定和闭合电路的欧姆定律律 IE/R 可求得导线中的感应电流大小可求得导线中的感应电流大小是是 0.1A，A 项正确、项正确、C 项错误项错误答案：答案：A2如图，一磁铁用细线悬挂，一个很长的铜管固定在磁铁的正下方，开如图，一磁铁用细线悬挂，一个很长的铜管固定在磁铁的正下方，开始时磁铁上端与铜管上端相平烧

4、断细线，磁铁落入铜管的过程中，始时磁铁上端与铜管上端相平烧断细线，磁铁落入铜管的过程中，下列说法正确的是下列说法正确的是()磁铁下落的加速度先增大，后减小磁铁下落的加速度先增大，后减小磁铁下落的加速度恒定磁铁下落的加速度恒定磁铁下落的速度先增大后减小磁铁下落的速度先增大后减小磁铁下落的加速度一直减小最后为零磁铁下落的加速度一直减小最后为零磁铁下落的速度逐渐增大，最后匀速运动磁铁下落的速度逐渐增大，最后匀速运动A只有只有正确正确B只有只有正确正确C只有只有正确正确D只有只有正确正确解析：解析：刚烧断细线时，磁铁只受重力，向下加速运动，铜管中产生感应电流，对磁铁刚烧断细线时，磁铁只受重力，向下加速

5、运动，铜管中产生感应电流，对磁铁的下落产生阻力，故磁铁速度增大，加速度减小，当阻力和重力相等时，磁铁加速度的下落产生阻力，故磁铁速度增大，加速度减小，当阻力和重力相等时，磁铁加速度为零，速度达到最大，可见为零，速度达到最大，可见 D 正确正确答案：答案：D3如图所示，如图所示，Q 是单匝金属线圈，是单匝金属线圈，MN 是一个螺线管，它的绕线方法没有是一个螺线管，它的绕线方法没有画出，画出，Q 的输出端的输出端 a、b 和和 MN 的输入端的输入端 c、d 之间用导线相连，之间用导线相连，P 是是在在MN 的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈若在的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈若

6、在 Q 所处的空所处的空间加上与环面垂直的变化磁场，发现在间加上与环面垂直的变化磁场，发现在 t1至至 t2时间段内弹簧线圈处于收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缩状态，则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是()解析：解析：在在 t1至至 t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态，说明此段时间内穿过弹簧线圈的磁时间段内弹簧线圈处于收缩状态，说明此段时间内穿过弹簧线圈的磁通量变大，即穿过弹簧线圈的磁场的磁感应强度变大，则螺线管中电流变大，单匝金通量变大，即穿过弹簧线圈的磁场的磁感应强度变大，则螺线管中电流变大，单匝金属线圈属线圈 Q 产生的感应电动势变大产生的感应电动

7、势变大，所加磁场的磁感应强度的变化率变大所加磁场的磁感应强度的变化率变大，即即 Bt 图线图线的斜率变大，选项的斜率变大，选项 D 正确正确答案：答案：D4(2011 年上海单科年上海单科)如图如图，均匀带正电的绝缘圆环均匀带正电的绝缘圆环 a 与金属圆环与金属圆环 b 同心共同心共面放置面放置， 当当 a 绕绕 O 点在其所在平面内旋转时点在其所在平面内旋转时， b 中产生顺时针方向的感中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环 a()A顺时针加速旋转顺时针加速旋转B顺时针减速旋转顺时针减速旋转C逆时针加速旋转逆时针加速旋转D逆时针减速旋

8、转逆时针减速旋转解析解析：由楞次定律由楞次定律，欲使欲使 b 中产生顺时针电流中产生顺时针电流，则则 a 环内磁场应向里减弱或向外增强环内磁场应向里减弱或向外增强，a 环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速，由于由于 b 环又有收缩趋势环又有收缩趋势，说明说明 a 环外环外部磁场向外，内部向里，故选部磁场向外，内部向里，故选 B.答案：答案：B5如图所示如图所示，矩形线框矩形线框 abcd 通过导体杆搭接在金属导轨通过导体杆搭接在金属导轨 EF 和和 MN 上上，整个装置放在如图所示的匀强磁场中整个装置放在如图所示的匀强磁场中当线框向右运动时当线框向右

9、运动时，下面说法下面说法正确的是正确的是()AR 中无电流中无电流BR 中有电流，方向为中有电流，方向为 EMCab 中无电流中无电流Dab 中有电流，方向为中有电流，方向为 ab解析：解析：由于线框向右运动，所以由于线框向右运动，所以 ab 两端和两端和 cd 两端存在着相同大小的电动势，两端存在着相同大小的电动势，ab 中有中有电流，方向为电流，方向为 ba，cd 中也有电流，方向为中也有电流，方向为 cd.同样同样 R 的回路内有电流，电流方向的回路内有电流，电流方向为为 EM.答案：答案：B6两块水平放置的金属板间的距离为两块水平放置的金属板间的距离为 d，用导线与一个，用导线与一个

10、n 匝线圈相连，线圈电阻为匝线圈相连，线圈电阻为 r，线，线圈中有竖直方向的磁场，电阻圈中有竖直方向的磁场，电阻 R 与金属板连接，如图所示，两板间有与金属板连接，如图所示，两板间有一个质量为一个质量为 m、电量电量q 的油滴恰好处于静止的油滴恰好处于静止，则线圈中的磁感应强则线圈中的磁感应强度度B 的变化情况和磁通量的变化率分别是的变化情况和磁通量的变化率分别是()A磁感应强度磁感应强度 B 竖直向上且正增强，竖直向上且正增强，tdmgnqB磁感应强度磁感应强度 B 竖直向下且正增强，竖直向下且正增强，tdmgnqC磁感应强度磁感应强度 B 竖直向上且正减弱，竖直向上且正减弱，tdmg Rr

11、 nRqD磁感应强度磁感应强度 B 竖直向下且正减弱，竖直向下且正减弱，tdmgr Rr nRq解析：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，竖直向上且正减弱或竖直向下且正增强，A、D 错误；因错误；因 mgqUd，UERrR，Ent，联立可求得，联立可求得tdmg Rr nqR，故只有，故只有 C 项正确项正确答案：答案：C7 如图所示如图所示， 一闭合直角三角形框以速度一闭合直角三角形框以速度 v 匀速穿过匀强磁场区域匀

12、速穿过匀强磁场区域 从从BC 边进入磁场区开始计时，到边进入磁场区开始计时，到 A 点离开磁场区为止的过程中，线点离开磁场区为止的过程中，线框内感应电流的情况框内感应电流的情况(以逆时针方向为电流的正方向以逆时针方向为电流的正方向)是图中的是图中的()解析解析：BC 边刚进入磁场时边刚进入磁场时，产生的感应电动势最大产生的感应电动势最大，由右手定则可判定电流方向为逆由右手定则可判定电流方向为逆时针方向时针方向，是正值是正值，随线框进入磁场随线框进入磁场，有效长度有效长度 L 逐渐减小逐渐减小，由由 EBlv 得电动势均匀得电动势均匀减小减小，即电流均匀减小即电流均匀减小；当线框刚出磁场时当线框

13、刚出磁场时，切割磁感线的有效长度切割磁感线的有效长度 l 最大最大，故电流最故电流最大，且为顺时针方向，是负值，此后电流均匀减小，故只有大，且为顺时针方向，是负值，此后电流均匀减小，故只有 A 图象符合要求图象符合要求答案：答案：A二二、多项选择题多项选择题(本题共本题共 5 小题小题，每小题每小题 5 分分，共计共计 25 分分，每小题有多个选项符合题意每小题有多个选项符合题意，全全部选对的得部选对的得 7 分，选对但不全的得分，选对但不全的得 4 分，错选或不答的得分，错选或不答的得 0 分分)8(2011 年山东理综年山东理综)了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌

14、了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要以下符合史实的是握知识本身更重要以下符合史实的是()A焦耳发现了电流热效应的规律焦耳发现了电流热效应的规律B库仑总结出了点电荷间相互作用的规律库仑总结出了点电荷间相互作用的规律C楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕D牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动解析：解析：焦耳发现了电流的热效应，通常称此为焦耳热，焦耳发现了电流的热效应，通常称此为焦耳热，A

15、正确库仑研究电荷间作用正确库仑研究电荷间作用的规律，得出库仑定律，的规律，得出库仑定律，B 正确奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了磁场产正确奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了磁场产生电流，打开电气时代的大门，生电流，打开电气时代的大门，C 错误伽利略做斜面实验，研究自由落体运动，错误伽利略做斜面实验，研究自由落体运动，D错误错误答案：答案：AB9如图所示如图所示，在边长为在边长为 a 的等边三角形区域内有匀强磁场的等边三角形区域内有匀强磁场 B，其方向垂直其方向垂直纸面向外纸面向外，一个边长也为一个边长也为 a 的等边三角形导线框架的等边三角形导线框架 EFG 正好与上述磁正好与上述磁

16、场区域的边界重合现使导线框以周期场区域的边界重合现使导线框以周期 T 绕其中心绕其中心 O 点在纸面内匀速点在纸面内匀速转动，经过转动，经过T6导线框转到图中虚线位置，则在这导线框转到图中虚线位置，则在这T6时间内时间内()A平均感应电动势大小等于平均感应电动势大小等于3a2B2TB平均感应电动势大小等于平均感应电动势大小等于3a2BTC逆时针方向转动时感应电流方向为逆时针方向转动时感应电流方向为 EGFED顺时针方向转动时感应电流方向为顺时针方向转动时感应电流方向为 EFGE解析：解析：由由 EtBStB312a3a3sin 60T/63a2B2T，A 正确、正确、B 错误；错误；T6时间内

17、时间内磁通量减少，由楞次定律知：感应电流为逆时针方向，磁通量减少，由楞次定律知：感应电流为逆时针方向，C 错误、错误、D 正确正确答案：答案：AD10 (2010 年全国年全国)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下， 大小为大小为 4.5105T 一一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽 100 m，该河段涨潮和落潮时有海水，该河段涨潮和落潮时有海水(视视为导体为导体)流过设落潮时，海水自西向东流，流速为流过设落潮时，海水自西向东流，流速为 2 m/s.下列说法正确的是下列说法正确的是()A电压表记录的电压

18、为电压表记录的电压为 5 mVB电压表记录的电压为电压表记录的电压为 9 mVC河南岸的电势较高河南岸的电势较高D河北岸的电势较高河北岸的电势较高解析：解析：由由 EBLv4.510510029103V 可知可知 A 项错误、项错误、B 项正确再由右项正确再由右手定则可判断河北岸电势高，故手定则可判断河北岸电势高，故 C 项错误、项错误、D 项正确项正确答案：答案：BD11(2012 年泰州模拟年泰州模拟)如图所示如图所示，在水平桌面上放置两条相距在水平桌面上放置两条相距 l 的平行的平行粗糙且无限长的金属导轨粗糙且无限长的金属导轨 ab 与与 cd，阻值为，阻值为 R 的电阻与导轨的的电阻与

19、导轨的 a、c 端相连端相连金属滑杆金属滑杆 MN 垂直于导轨并可在导轨上滑动垂直于导轨并可在导轨上滑动，且与导轨始终接触良好且与导轨始终接触良好整个整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为装置处于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为 B.滑杆与导轨电阻滑杆与导轨电阻不计，滑杆的中点系一根不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一不计，滑杆的中点系一根不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一质量为质量为 m 的物块相连，拉滑杆的绳处于水平拉直状态现若由静止开始释放物块，的物块相连，拉滑杆的绳处于水平拉直状态现若由静止开始释放物块，用用I

20、 表示稳定后回路中的感应电流，表示稳定后回路中的感应电流，g 表示重力加速度，设滑杆在运动中所受的摩擦阻力表示重力加速度，设滑杆在运动中所受的摩擦阻力恒为恒为 Ff，则在物块下落过程中，则在物块下落过程中()A物块的最终速度为物块的最终速度为 mgFf RB2l2B物块的最终速度为物块的最终速度为I2RmgFfC稳定后物块重力的功率为稳定后物块重力的功率为 I2RD物块重力的最大功率可能大于物块重力的最大功率可能大于mg mgFf RB2l2解析：解析：由题意分析可知，由静止释放物块，它将带动金属滑杆由题意分析可知，由静止释放物块，它将带动金属滑杆 MN 一起运动，当它们一起运动，当它们稳定时

21、最终将以某一速度做匀速运动而处于平衡状态稳定时最终将以某一速度做匀速运动而处于平衡状态，设设 MN 的最终速度为的最终速度为 v，对对 MN列平衡方程列平衡方程：B2l2vRFfmg，所以所以 v mgFf RB2l2，所以所以 A 项正确项正确；从能量守恒角度进从能量守恒角度进行分析，物块的重力的功率转化为因克服安培力做功而产生的电热功率和克服摩擦力行分析，物块的重力的功率转化为因克服安培力做功而产生的电热功率和克服摩擦力做功产生的热功率做功产生的热功率，所以有所以有：I2RFfvmgv，所以所以 vI2RmgFf，所以所以 B 项正确项正确、C 项项错误；物块重力的最大功率为错误；物块重力

22、的最大功率为 Pmmgvmg mgFf RB2l2，所以，所以 D 错误错误答案：答案：AB12在光滑的水平地面上方，有两个磁感应强度大小均为在光滑的水平地面上方，有两个磁感应强度大小均为 B，方向相，方向相反的水平匀强磁场反的水平匀强磁场，如图所示如图所示，PQ 为两个磁场的边界为两个磁场的边界，磁场范围磁场范围足够大一个半径为足够大一个半径为 d，质量为，质量为 m，电阻为，电阻为 R 的金属圆环垂直磁的金属圆环垂直磁场方向，以速度场方向，以速度 v 从如图位置运动，当圆环运动到直径刚好与边从如图位置运动，当圆环运动到直径刚好与边界线界线 PQ 重合时，圆环的速度为重合时，圆环的速度为v2

23、，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是()A此时圆环中的电功率为此时圆环中的电功率为4B2d2v2RB此时圆环的加速度为此时圆环的加速度为4B2d2vmRC此过程中通过圆环截面的电荷量为此过程中通过圆环截面的电荷量为Bd2RD此过程中回路产生的电能为此过程中回路产生的电能为 0.75mv2解析解析： 当圆环运动到直径刚好与边界线当圆环运动到直径刚好与边界线 PQ 重合时重合时， 圆环左右两半环均产生感应电动势圆环左右两半环均产生感应电动势，根据右手定则可知根据右手定则可知，其感应电动势大小相等其感应电动势大小相等，方向相反方向相反，而整个回路组成串联电动势而整个回路组成串联电动势，则总电动势

24、为则总电动势为 E2B2dv22Bdv，此时回路中的电流为，此时回路中的电流为 IER2BdvR，圆环中的电，圆环中的电功率为功率为 PIE4B2d2v2R，即选项，即选项 A 正确根据左手定则可判断，圆环左右两半环均受正确根据左手定则可判断，圆环左右两半环均受到大小相等、方向向左的安培力作用，合力为到大小相等、方向向左的安培力作用，合力为 F2BI2d8B2d2vR，因此，此时圆环，因此，此时圆环的加速度的加速度为为 aFm8B2d2vmR， 故选故选项项 B 错误错误 在这一过程中在这一过程中， 线圈向里的磁通量减少线圈向里的磁通量减少Bd22，而线圈向外的磁通量增加而线圈向外的磁通量增加

25、Bd22，则通过线圈的磁通量的变化量为则通过线圈的磁通量的变化量为Bd2，此过程中此过程中通过圆环截面的电荷量为通过圆环截面的电荷量为 qRBd2R，故选项，故选项 C 正确根据能量守恒定律可知，在正确根据能量守恒定律可知，在这一过程中，线圈中产生的热量为这一过程中，线圈中产生的热量为 Q12mv212mv220.375mv2，则选项，则选项 D 错误错误答案：答案：AC三三、 计算题计算题(本题共本题共 4 小题小题， 共计共计 40 分分， 解答时应写出必要的文字说明解答时应写出必要的文字说明、 方程式和演算步骤方程式和演算步骤 只只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出

26、数值和单位写出最后答案的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)13(9 分分)如图所示，在磁感应强度为如图所示，在磁感应强度为 0.4 T 的匀强磁场中，让长的匀强磁场中，让长为为0.5 m、电阻为、电阻为 0.1 的导体棒的导体棒 ab 在金属框上以在金属框上以 10 m/s 的速度的速度向右匀速滑动向右匀速滑动，电阻电阻 R16 ，R24 ，其他导线上的电阻可其他导线上的电阻可忽略不计求：忽略不计求：(1)ab 棒中的电流大小与方向；棒中的电流大小与方向；(2)为使为使 ab 棒匀速运动，外力的机械功率；棒匀速运动，外力的机械功率；(3)ab 棒中转化成电能的功率，并比较机

27、械功率与转化成电能的功率是否相等棒中转化成电能的功率，并比较机械功率与转化成电能的功率是否相等解析：解析：(1)由右手定则可以判定，电流方向由右手定则可以判定，电流方向 baEBlv2 VR总总R1R2R1R2r2.5 IER总总0.8A(2)PFvBIlv1.6 W(3)PI2R总总1.6 W，P机机P电电答案：答案：(1)0.8Aba(2)1.6 W(3)1.6 W相等相等14(9 分分)如图如图(甲甲)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边界t0 时刻对线框施加一水平向右的外力时刻对线框施加一水平

28、向右的外力 F，让线框从静止开始做匀加速直线运，让线框从静止开始做匀加速直线运动经过时间动经过时间 t0穿出磁场图穿出磁场图(乙乙)所示为外力所示为外力 F 随时间随时间 t 变化的图象若线框质量变化的图象若线框质量 m、电阻电阻 R 及图象中的及图象中的 F0、t0均为已知量，则根据上述条件，请你推出：均为已知量，则根据上述条件，请你推出：(1)磁感应强度磁感应强度 B 的表达式；的表达式；(2)线框左边刚离开磁场前瞬间的感应电动势线框左边刚离开磁场前瞬间的感应电动势 E 的表示式的表示式解析：解析：(1)线框运动的加速度大小为：线框运动的加速度大小为：aF0m线框边长：线框边长：l12at

29、20线框离开磁场前瞬间速度：线框离开磁场前瞬间速度：vat0由牛顿第二定律知：由牛顿第二定律知：3F0B2l2vRma解解式得，式得，B8m3RF20t50(2)线框离开磁场前瞬间感应电动势线框离开磁场前瞬间感应电动势EBlv解解式得：式得：E2Rt0F20m.答案：答案：(1)B8m3RF20t50(2)E2Rt0F20m15(10 分分)一个质量为一个质量为 m、直径为、直径为 d、电阻为、电阻为 R 的金属圆环，在范围足的金属圆环，在范围足够大的磁场中竖直向下下落，磁场的分布情况如图所示已知磁感够大的磁场中竖直向下下落，磁场的分布情况如图所示已知磁感应强度竖直方向分量应强度竖直方向分量

30、By的大小只随高度的大小只随高度 y 变化变化，其随高度其随高度 y 变化关变化关系为系为 ByB0(1ky)(此处此处 k 为比例常数为比例常数，且且 k0)，其中沿圆环轴线其中沿圆环轴线的磁场方向始终竖直向上金属圆环在下落过程中的环面始终保持的磁场方向始终竖直向上金属圆环在下落过程中的环面始终保持水平，速度越来越大，最终稳定为某一数值，称为收尾速度求：水平，速度越来越大，最终稳定为某一数值，称为收尾速度求：(1)圆环中感应电流的方向；圆环中感应电流的方向；(2)圆环收尾速度的大小圆环收尾速度的大小解析：解析：(1)根据楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针根据楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针(俯视观察俯视观察)(2)圆环下落高度为圆环下落高度为 y 时的磁通量为时的磁通量为BSBd24B0(1ky)d24设收尾速度为设收尾速度为 vm，以此速度运动，以此速度运动t 时间内磁通量的变化为时间内磁通量的变化为BSB0kd24vmt根据法拉第电磁感应定律有根据法拉第电磁感应定律有EtB0kd24vm圆环中感应电流的电功率为圆环中感应电流的电功率为 PEE2R重力做功的功率为重力做功的功率为 PGmgvm根据能量守恒定律有根据能量守恒定律有 PEPG解得解得 vm16mgR2k2B20d4.答