状元桥·2016高考物理一轮课时训练：第09章检测

1、一、选择题(本大题共10小题,共40分.在每小题给出的四个选项中,有一个或一个以上选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有错选或不答的得0分)1.多年来物理学家一直设想用实验证实自然界中存在“磁单极子”.磁单极子是指只有S极或只有N极的磁性物质,其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布.如图所示的实验就是用于检测磁单极子的实验之一,abcd为用超导材料围成的闭合回路.设想有一个N极磁单极子沿abcd轴线从左向右穿过超导回路,那么在回路中可能发生的现象是()A.回路中无感应电流B.回路中形成持续的abcda流向的感应电流C.回路中形成持续的adcba流向的感应电流D.回路中形成先abc

2、da流向后adcba的感应电流2.(2014·石家庄二检)法拉第发明了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机.如图所示，用紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路.转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动，电流表的指针发生偏转.下列说法正确的是（ ）A.回路中电流的大小变化，方向不变B.回路中电流的大小不变，方向变化C.回路中电流的大小和方向都周期性变化D.回路中电流的方向不变，从b导线流进电流表3. 如图所示，宽度为d的有界匀强磁场竖直向下穿过光滑的水平桌面，一质量为m的椭圆形导体框平放在桌面上，椭

3、圆的长轴平行磁场边界，短轴小于d.现给导体框一个初速度v0(v0垂直磁场边界)，已知导体框全部在磁场中的速度为v，导体框全部出磁场后的速度为v1；导体框进入磁场过程中产生的焦耳热为Q1，导体框离开磁场过程中产生的焦耳热为Q2.下列说法正确的是（ ）A.导体框离开磁场过程中，感应电流的方向为顺时针方向B.导体框进出磁场都是做匀变速直线运动CQ1>Q2D.Q1Q24.两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、电荷量为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

4、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，5.如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动.金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面.则线框中感应电流的方向是()A.abcdaB.dcbadC.先是dcbad,后是abcdaD.先是abcda,后是dcbad6.如图所示,正方形闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示

5、的位置匀速拉出匀强磁场.若第一次用0.3s时间拉出,外力所做的功为W1;第二次用0.9s时间拉出,外力所做的功为W2,则()A.W1=W2B.W1=W2C.W1=3W2D.W1=9W27.边长为a的闭合金属正三角形框架,完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中,现把框架匀速拉出磁场,如图(1)所示,则图(2)中图象规律与这一过程相符合的是()(1)(2)8.(2014·山东卷)如图所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好.在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示.不计轨道电阻.

6、以下叙述正确的是（ ）A.FM向右 B.FN向左C.FM逐渐增大 D.FN逐渐减小9.如图所示,光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L,在MP之间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面向上、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距d0.现用一个水平向右的力F拉棒ab,使它由静止开始运动,棒ab离开磁场前已做匀速直线运动,棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,F随ab与初始位置的距离x变化的情况如图所示,F0已知.下列判断正确的是()A.棒ab在ac之间的运动是匀加速直线运动B.棒ab在ce

7、之间可能先做加速度减小的运动,再做匀速运动C.棒ab在ce之间不可能一直做匀速运动D.棒ab经过磁场的过程中,通过电阻R的电荷量为10.(2014·河南郑州第二次质检)如图所示,在光滑绝缘斜面上放置一矩形铝框abcd,铝框的质量为m、电阻为R,斜面上ef线与gh线间有垂直斜面向上的匀强磁场,efghpqab,eh>bc.如果铝框从磁场上方的某一位置由静止开始运动,则从铝框开始运动到ab边到达gh线之前的速度(v)时间(t)图象可能正确的有()二、填空与实验题(本大题共2小题,共10分.把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答)11.(6分)如图所示,直导线ab与固定的电阻器R连

8、成闭合电路,ab长0.40m,在磁感强度是0.60T的匀强磁场中以5.0m/s的速度向右做切割磁感线的运动,运动方向跟ab导线垂直.这时直导线ab产生的感应电动势的大小是V,直导线ab中感应电流的方向是(填“ab”或“ba”);若电阻R=5,导线ab电阻r=1,则ab两端的电势差大小为V. 12.(4分)超导磁悬浮列车(图甲)推进原理可以简化为图乙所示的模型:在水平面上相距为L的两根平行直导轨间有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1和B2,且B1=B2=B,每个磁场的宽度都是l,相间排列.金属框abcd(悬浮在导轨上方)跨在两导轨间,其长和宽分别为L、l.当所有这些磁场都以速度v向右匀速

9、运动时,金属框abcd在磁场力作用下将向(填“左”或“右”)运动.若金属框电阻为R,运动中所受阻力恒为Ff,则金属框的最大速度为. 三、计算题(本大题共4小题,共50分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.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数值和单位)13.(10分)如图甲所示,一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路.线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示.图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0,导线的电阻不计.求0至t1时间

10、内,(1)通过电阻R1上的电流大小和方向.(2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量.14.（12分）(2014·天津卷)如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L0.4 m.导轨所在空间被分成区域和，两区域的边界与斜面的交线为MN，中的匀强磁场方向垂直斜面向下，中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B0.5 T.在区域中，将质量m10.1 kg，电阻R10.1 的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑.然后，在区域中将质量m20.4 kg，电阻R20.1 的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑.cd在滑动

11、过程中始终处于区域的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g10 m/s2.问：(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x3.8 m，此过程中ab上产生的热量Q是多少.15.(12分)如图,ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨,MN和M'N'是两根用细线连接的金属杆,其质量分别为m和2m.竖直向上的外力F作用在杆MN上,使两杆水平静止,并刚好与导轨接触,两杆的总电阻为R,导轨间距为l.整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨所在平

12、面垂直.导轨电阻可忽略,重力加速度为g.在t=0时刻将细线烧断,保持F不变,金属杆和导轨始终接触良好.求:(1)细线烧断后,任意时刻两杆运动的速度之比.(2)两杆分别达到的最大速度.16.(16分)如图所示,一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内,导轨间距l=0.5m,左端接有阻值R=0.3的电阻.一质量m=0.1kg,电阻r=0.1的金属棒MN放置在导轨上,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.4T.棒在水平向右的外力作用下,由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动,当棒的位移x=9m时撤去外力,棒继续运动一段距离后停下来,已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q

13、1Q2=21.导轨足够长且电阻不计,棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.求 (1)棒在匀加速运动过程中,通过电阻R的电荷量q;(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2;(3)外力做的功WF.参考答案1.解析:N极磁单极子的磁感线分布类似于正点电荷的电场线分布,由楞次定律知,回路中形成方向沿adcba流向的感应电流,由于回路由超导材料做成,电阻为零,故感应电流不会消失.C项正确.答案:C2.解析：圆盘辐向垂直切割磁感线，由可得，电动势的大小一定，则电流的大小一定；由右手定则可知，电流方向从圆盘边缘流向圆心，电流从b导线流进电流表，选项D正确.答案：D3.解析：由楞次定律可以判断，

14、导体框离开磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向，选项A正确；导体框进出磁场时受到的安培力是变力，做非匀变速直线运动，选项B错误；安培力一直是阻力，故导体框做减速运动，进入磁场时的速度大于离开磁场时的速度，进入磁场时产生的焦耳热Q1大于离开磁场时产生的焦耳热Q2，选项C正确；由能量守恒得Q1Q2，选项D正确.答案：ACD4.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，等效电路如图所示，由楞次定律可以判定磁感应强度B为竖直向上且正减弱或竖直向下且正增强，故A、D错误；因mgq，UR，En，联立可求得，故只有C项正确.答案：C5.解析:研究对象是线框,外加磁场B原的方向向上.当线

15、圈从右侧位置运动到最低位置过程中,穿过线圈的磁通量原减小,线圈中产生的感应电流的磁场B感的方向与B原方向相同,B感方向向上;再根据环形电流的安培定则,知线框中的感应电流方向为dcbad;当线圈从最低位置运动到左侧最高位置过程中,穿过线圈的磁通量原增加,线圈中感应电流产生的磁场B感的方向与B原方向相反,B感方向向下;根据环形电流的安培定则,知线框中感应电流方向为dcbad.答案:B6.解析:设线框边长为L,则线框被匀速拉出的过程中感应电动势为E=BLv,而v=,外力所做的功为W=t,即W=,可见,外力所做的功与时间成反比,C项正确.答案:C7.解析:在框架被匀速拉出磁场的过程中,由几何关系得,切

16、割磁感线的有效长度Lx,感应电动势E=BLvx,B项正确;框架在匀速运动中受到拉力F与安培力相等,而安培力F'=BIL=为变力,C项错误;根据P=Fv判断,D项错误.答案:B8.解析：根据安培定则可判断出，通电导线在M区产生竖直向上的磁场，在N区产生竖直向下的磁场.当导体棒匀速通过M区时，由楞次定律可知导体棒受到的安培力向左.当导体棒匀速通过N区时，由楞次定律可知导体棒受到的安培力也向左.选项B正确.设导体棒的电阻为r，轨道的宽度为L，导体棒产生的感应电流为I，则导体棒受到的安培力F安BIL，在导体棒从左到右匀速通过M区时，磁场由弱到强，所以FM逐渐增大；在导体棒从左到右匀速通过N区时

17、，磁场由强到弱，所以FN逐渐减小.选项C、D正确.答案：BCD9.解析:棒ab在ac之间运动时,水平方向只受到恒定拉力F0作用,做匀加速直线运动,A项正确;棒ab进入磁场后立即受到安培阻力的作用,若水平拉力大于安培力,则棒ab加速运动,但加速度随着速度的增大而减小,直到匀速运动,B项正确;若棒ab进入磁场后安培阻力与水平拉力恰好平衡,则棒ab在磁场中可能一直做匀速运动,C项错误;棒ab经过磁场的过程中,通过电阻R的电荷量为,D项错误.答案:AB10.解析:由题意可知,若铝框刚进磁场时受到安培力和重力沿斜面向下的分力平衡,则匀速进入,出磁场时,做加速度减小的减速运动(速度可能一直大于匀速运动的速

18、度),A项正确;若铝框刚进磁场时受到安培力小于重力沿斜面向下的分力,则铝框将继续做加速度逐渐减小的加速运动,完全进入磁场后,做匀加速运动,出磁场时开始减速,D项正确.答案:AD11.解析:ab导线切割磁感线,感应电动势E=BLv=1.2V,由右手定则知,ab中电流方向是“ba”;ab两端的电势差U=R=1.0V.答案:1.2ba1.012.解析:磁场向右匀速运动,金属框中产生的感应电流所受安培力向右,金属框向右加速运动,当金属框匀速运动时速度设为vm,感应电动势为E=2BL(v-vm),感应电流为I=,安培力F=2BLI,安培力与阻力平衡,F=Ff,解得vm=v-.答案:右v-13.解析:(1

19、)穿过闭合线圈的磁场的面积为S=ð由题图乙可知,磁感应强度B的变化率的大小为根据法拉第电磁感应定律得:E=n=nS=由闭合电路欧姆定律可知流过电阻R1的电流为I=再根据楞次定律可以判断,流过电阻R1的电流方向由b到a.(2)0至t1时间内通过电阻R1的电荷量为q=It1=电阻R1上产生的热量为Q=I2R1t1=答案:(1) 方向从b到a (2) 14.解析：(1)由右手定则可以直接判断出电流是由a流向b.(2)开始放置ab刚好不下滑时，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为Fmax，有Fmaxm1g sin .设ab刚好要上滑时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律有EBLv.设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有I.设ab所受安培力为F安，有F安ILB.此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有F安m1g sin Fmax.综合式，代入数据解得:v5 m/s.(3)设cd棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒有m2gx sin Q总.又QQ总.解得Q1.3 J.答