高三总复习单元综合测试卷电磁感应

1、新课标人教版2013届高三物理总复习单元综合测试卷第九单元电磁感应本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分试卷满分为100分。考试时间为90分钟。第卷(选择题，共40分)一、选择题(本大题包括10小题，每小题4分，共40分。)1.图1为一种早期发电机原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称在磁极绕转轴匀速转动过程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧运动(O是线圈中心)，则()图1A从X到O，电流由E经流向F，先增大再减小B从X到O，电流由F经流向E，先减小再增大C从O到Y，电流由F经流向E，先减小再增大D从O到Y，电流由E经流向F，先

2、增大再减小解析：本题考查楞次定律，意在考查考生对楞次定律的理解和运用从X到O过程中，原磁场方向指向上不断增加，则感应电流的磁场方向应该指向下，再由右手螺旋定则知，感应电流方向应该是由F经到E，又感应电流从零到有再到零，则一定经历先增大再减小的过程同理，当从O到Y的过程中，感应电流的方向应该是由E经到F，大小也是先增大再减小答案：D2电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图2所示现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()图2A从a到b，上极板带正电B从a到b，下极板带正电C从b到a，上极板带正电D从b到a，

3、下极板带正电解析：由楞次定律知线圈中感应电流方向从上向下看为顺时针，线圈下端为电源正极，所以流过R的电流方向为从b向a，电容器下极板带正电，故D正确，A、B、C错误答案：D3如图3所示，A是长直密绕通电螺线管，小线圈B与电流表连接，并沿A的轴线Ox从O点自左向右匀速穿过螺线管A.能正确反映通过电流表中电流I随x变化规律的是()图3解析：通电螺线管产生稳定的磁场，磁场特征为：两极附近最强且不均匀，管内场强近似匀强当小线圈穿越两极时，因磁场不均匀，故穿过小线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，且因磁场的变化方向不同，故在小线圈中感应电流方向相反，小线圈在螺线管内部运动时，因穿越区域的磁感应强度不变，

4、小线圈中没有感应电流产生故C项正确答案：C4如图4所示，在一均匀磁场中有一U形导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动杆ef及线框中导线的电阻都可不计开始时，给ef一个向右的初速度，则()图4Aef将减速向右运动，但不是匀减速Bef将匀减速向右运动，最后停止Cef将匀速向右运动Def将往返运动解析：给ef一个向右的初速度，则ef产生感应电动势，回路形成电流同时，ef受安培力而减速，随着ef减速，回路电流减小，安培力减小因此，ef将减速向右运动，但不是匀减速答案：A5如图5所示是一种延时开关当S1闭合时，电磁铁

5、F将衔铁D吸下，将C线路接通当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放则()图5A由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用B由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用C如果断开B线圈的电键S2，无延时作用D如果断开B线圈的电键S2，延时将变长解析：延时开关的工作原理是：当断开S1使A线圈中电流变小并消失时，铁芯中的磁通量减小，若B线圈闭合则在其中引起感应电流根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场的减小，这样，就使铁芯中磁场减弱得慢些，因此才产生延时释放D的作用可见是由于B线圈的电磁感应作用，起到了延时作用，故B、C选项正确答案：BC6一直升机停在南半球的地磁极上空，

6、该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图6所示如果忽略a到转轴中心线的距离，用表示每个叶片中的感应电动势，则()图6Afl2B，且a点电势低于b点电势B2fl2B，且a点电势低于b点电势Cfl2B，且a点电势高于b点电势D2fl2B，且a点电势高于b点电势解析：螺旋桨叶片围绕着O点转动，产生的感应电动势为BlvBlv0Bl(l)B(2f)l2fl2B，由右手定则判断出b点电势比a点电势高所以选项A正确答案：A7两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图7所示放

7、置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为，导轨电阻不计，回路总电阻为2R.整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动重力加速度为g.以下说法正确的是()图7Aab杆所受拉力F的大小为mgBcd杆所受摩擦力为零C回路中的电流为D与1大小的关系为解析：ab棒切割磁感线产生感应电动势，cd棒不切割磁感线，整个回路中的感应电动势E感BLabv1BLv1，回路中感应电流I，C选项错误ab棒受到的安

8、培力为F安BILBL，ab棒沿导轨匀速运动，受力平衡ab棒受到的拉力为FF摩F安mg，A选项正确cd棒所受摩擦力为fF安，B选项错误cd棒做匀速直线运动，受力平衡，mgf，mg，D选项正确答案：AD8如图8所示，用一根长为L、质量不计的细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点联结并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为2l0.下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且d0L.先将线框拉开到如图8所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦，下列说法正确的是()图8A金属线框进入磁场时感应电流的方向为abcdaB金属线框离开磁场时感应电流的方向为adcbaC金属线框dc边进

9、入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D金属线框最终将在磁场内做简谐运动解析：线框在进入磁场过程中由楞次定律可判得电流的方向为adcba.而摆出磁场过程中同样由楞次定律可判得电流方向为abcda.所以A、B项均错误因为线框在进入和离开磁场过程中安培力做负功，所以速度会逐渐减小，所以C项错误线框最终在磁场中摆动过程中，由于磁通量不再发生变化，回路中不再产生感应电流，没有热能的产生，只有机械能的转化与守恒，所以线框最终会在磁场中做简谐运动，则D项正确答案：D9如图9所示，平行金属导轨与水平面成角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定

10、电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F，此时()图9A电阻R1消耗的热功率为Fv/3B电阻R2消耗的热功率为Fv/6C整个装置因摩擦而消耗的热功率为mgvcosD整个装置消耗的机械功率为(Fmgcos)v解析：上滑速度为v时，导体棒受力如图10所示则F所以PR1()2RFv，故A错误，B正确因fN，Nmgcos所以Pffvmgvcos，故C正确此时，整个装置消耗的机械功率为PPFPfFvmgvcos，故D正确图10答案：BCD10.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度电磁血流计由一对电极a

11、和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图11所示由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零在某次监测中，两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 V，磁感应强度的大小为0.040 T则血流速度的近似值和电极a、b的正负为()图11A1.3 m/s，a正、b负B2.7 m/s，a正、b负C1.3 m/s，a负、b正 D2.7 m/s，a负、b正解析：本题

12、考查带电粒子在复合场中的运动、磁流体发电机、左手定则等知识点，意在考查考生对带电粒子在复合场中的运动、力的平衡、左手定则的综合运用能力根据左手定则，可知a正b负，所以CD错；因为离子在场中所受合力为零，Bqvq，所以v1.3 m/s，A对B错答案：A第卷(非选择题，共60分)二、填空题(共12分)11如图12所示，半径为r的金属圆环绕通过直径的轴OO以角速度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，以金属环的平面与磁场方向重合时开始计时，求在转动30°角的过程中，环中产生的感应电动势为_图12解析：21BSsin30°0Br2.又t/(6)所以E3Br2.答案：3Br212一个边

13、长为10 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框匝数n100，线框平面与磁场垂直，电阻为20 .磁感应强度随时间变化的图象如图13所示则在一个周期内线框产生的热量为_ J.图13解析：由题图可知，线框中穿过均匀变化的磁场，变化周期T4 s根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，线框中产生的感应电动势EnS，感应电流I A5×102 A，在一个周期内产生的热量QI2RT(5×102)2×20×4 J0.2 J.答案：0.2三、计算题(每小题12分，共48分)13如图14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

14、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，金属框恰好处于静止状态不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力图14(1)通过ab边的电流Iab是多大？(2)导体杆ef的运动速度v是多大？解析：(1)设通过正方形金属框的总电流为I，ab边的电流为Iab，dc边的电流为Idc，有IabIIdcI金属框受重力和安培力，处于静止状态，有mgB2IabL2B2IdcL2由，解得Iab.(2)由(1)可得I设导体

15、杆切割磁感线产生的电动势为E，有EB1L1v设ad、dc、cb三边电阻串联后与ab边电阻并联的总电阻为R，则Rr根据闭合电路欧姆定律，有I由，解得v.答案：(1)(2)14如图15所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0.在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触图15(1)求初始时刻导体棒受到的安培力(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则这一过程中安培力

16、做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少？(3)导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？解析：(1)初始时刻棒中感应电动势ELv0B棒中感应电流I作用于棒上的安培力FILB联立得F，安培力方向：水平向左(2)由功和能的关系，得安培力做功W1EPmv电阻R上产生的焦耳热Q1mvEp.(3)由能量转化及平衡条件等，可判断：棒最终静止于初始位置，Qmv.答案：(1)F，方向水平向左(2)W1EpmvQ1mvEp(3)Qmv15如图16所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1 m，导轨平面与水平面成37°

17、角，下端连接阻值为R的电阻，匀强磁场方向与导轨平面垂直质量为0.2 kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25.图16(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8 W，求该速度的大小(3)在上问中，若R2 ，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向(g取10 m/s2，sin37°0.6，cos37°0.8) 解析：(1)金属棒开始下落的初速为零，根据牛顿第二定律mgsinmgcosma由式解得a10×(0.60.25×0.8) m

18、/s24 m/s2.(2)设金属棒运动达到稳定时，速度为v，所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡mgsinmgcosF0此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率FvP由两式解得v m/s10 m/s.(3)设电路中电流为I，两导轨间金属棒的长为l，磁场的磁感应强度为BIPI2R由两式解得B T0.4 T磁场方向垂直导轨平面向上答案：(1)4 m/s2(2)10 m/s(3)0.4 T方向垂直导轨平面向上16.单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量(以下简称流量)有一种利用电磁原理测量非磁性导电液体(如自来水、啤酒等)流量的装置，称为电磁流量计它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成传感器的结构如图17所示，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极a和c，a、c间的距离等于测量管内径D，测量管的轴线与a、c的连线方向以及通电线圈产生的磁场方向三者相互垂直当导电液体流过测量管时，在电极a、c间出现感应电动势E，并通过与电极连接的仪表显示出液体的流量Q.设磁场均匀恒定，磁感应强度为B.图17(1)已知D0.40 m，B2.5×103 T，Q0.12 m3/s，设液体在测量管内