2024-2025学年高中物理重难强化训练一含解析粤教版选修3-2

PAGE7-重难强化训练(一)(时间：40分钟分值：100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．(多选)无线电力传输目前取得重大突破，在日本展出了一种非接触式电源供应系统．这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力．两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示．下列说法正确的是()A．若A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势B．只有A线圈中输入改变的电流，B线圈中才会产生感应电动势C．A中电流越大，B中感应电动势越大D．A中电流改变越快，B中感应电动势越大BD[依据产生感应电动势的条件，只有处于改变的磁场中，B线圈才能产生感应电动势，A错，B对；依据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于磁通量改变率，所以C错，D对．]2．如图所示，单匝圆形金属线圈电阻恒定不变，在线圈的圆形区域内有垂直向里的匀强磁场，在时间t1内要使线圈中产生大小、方向恒定不变的电流，匀强磁场的磁感应强度应按下列哪种状况改变()ABCDA[磁感应强度随时间匀称减小，线圈中产生恒定电流，由B­t图象的斜率读出磁感应强度的改变率eq\f(ΔB,Δt)，由法拉第电磁感应定律求出线圈中产生的感应电动势，由欧姆定律求出感应电流的大小，由楞次定律推断出感应电流的方向．]3.如图所示，将一个闭合金属圆环从有界磁场中匀速拉出，第一次速度为v，通过金属圆环某一截面的电荷量为q1，其次次速度为2v，通过金属圆环某一截面的电荷量为q2，则()A．q1∶q2＝1∶2 B．q1∶q2＝1∶4C．q1∶q2＝1∶1 D．q1∶q2＝2∶1C[由q＝eq\o(I,\s\up6(－))·Δt＝eq\f(ΔΦ,Δt·R)·Δt得q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(B·S,R)，S为圆环面积，故q1＝q2.]4．如图甲所示，矩形导线框abcd固定在改变的磁场中，产生了如图乙所示的电流(电流方向abcda为正方向)．若规定垂直纸面对里的方向为磁场正方向，能够产生如图乙所示电流的磁场为()甲乙ABCDD[由题图乙可知，0～t1内，线框中的电流的大小与方向都不变，依据法拉第电磁感应定律可知，线框中的磁通量的改变率相同，故0～t1内磁感应强度与时间的关系是一条斜线，A、B错．又由于0～t1时间内电流的方向为正，即沿abcda方向，由楞次定律可知，电路中感应电流的磁场方向向里，故0～t1内原磁场方向向里减小或向外增大，因此D项符合题意．]5．(多选)如图所示，现有一匝数为n，面积为S，总电阻为R的闭合线圈，垂直放置于一匀强磁场中，磁场的磁感应强度B随时间匀称增大，改变率eq\f(ΔB,Δt)＝k，则()A．线圈中产生逆时针方向的感应电流B．线圈面积具有扩张的趋势C．线圈中产生的感应电动势为kSD．线圈中感应电流的大小为eq\f(nkS,R)AD[依据楞次定律可得线圈中产生逆时针方向的感应电流，故A正确；线圈面积的改变总是阻碍磁通量的改变，所以磁场的磁感应强度B随时间匀称增大，线圈面积具有收缩的趋势，故B错误；依据法拉第电磁感应定律可得线圈中产生的感应电动势为E＝neq\f(ΔB,Δt)S＝nkS，故C错误；线圈中感应电流的大小为I＝eq\f(E,R)＝eq\f(nkS,R)，故D正确．]6．(多选)如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈水平拉出有界匀强磁场区域，且v1＝2v2，则在先后两种状况下()A．线圈中的感应电动势之比为E1∶E2＝2∶1B．线圈中的感应电流之比为I1∶I2＝1∶2C．线圈中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝1∶4D．通过线圈某截面的电荷量之比q1∶q2＝1∶1AD[v1＝2v2，依据E＝BLv，知感应电动势之比2∶1，感应电流I＝eq\f(E,R)，则感应电流之比为2∶1，故A正确，B错误；v1＝2v2，知时间比为1∶2，依据Q＝I2Rt，知热量之比为2∶1，故C错误；依据q＝It＝neq\f(ΔΦ,R)，知通过某截面的电荷量之比为1∶1，故D正确。]二、非选择题(14分)7．如图所示，边长为a的正方形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动，磁感应强度为B，初始时刻线框所在平面与磁感线垂直，经过t时刻转过120°角，求：(1)线框内感应电动势在t时间段内的平均值；(2)转过120°角时感应电动势的瞬时值．[解析](1)设初始时刻磁感线从线框反面穿入，此时磁通量Φ1＝－Ba2，t时刻后Φ2＝eq\f(1,2)Ba2，磁感线从正面穿入，磁通量的改变量为ΔΦ＝eq\f(3Ba2,2)则eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(3Ba2,2t).(2)计算感应电动势的瞬时值要用公式E＝Blvsinθv＝eq\f(2πa,3t)，θ＝120°，所以E＝eq\f(\r(3)πBa2,3t).[答案](1)eq\f(3Ba2,2t)(2)eq\f(\r(3)πBa2,3t)[实力提升练]一、选择题(本题共4小题，每小题6分)1．水平放置的金属框架cdef处于如图所示的匀强磁场中，金属棒ab处于粗糙的框架上且与框架接触良好，从某时刻起先，磁感应强度匀称增大，金属棒ab始终保持静止，则()A．ab中电流增大，ab棒所受摩擦力也增大B．ab中电流不变，ab棒所受摩擦力也不变C．ab中电流不变，ab棒所受摩擦力增大D．ab中电流增大，ab棒所受摩擦力不变C[磁感应强度匀称增大时，磁通量的改变率eq\f(ΔΦ,Δt)恒定，故回路中的感应电动势和感应电流都是恒定的；又棒ab所受的摩擦力等于安培力，即f＝F安＝BIL，故当B增加时，摩擦力增大，选项C正确．]2．(多选)线圈所围的面积为0.1m2，线圈电阻为1Ω.规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示．磁场的磁感应强度B随时间t甲乙A．在时间0～5s内，I的最大值为0.01AB．在第4s时刻，I的方向为逆时针C．前2s内，通过线圈某截面的总电量为0.01CD．第3s内，线圈的发热功率最大ABC[由图看出，在时间0～5s内，是0～1s内图线的斜率最大，B的改变率最大，线圈中产生的感应电动势最大，感应电流也最大，即为：I＝eq\f(E,R)＝eq\f(\f(ΔB,Δt)·S,R)＝eq\f(\f(0.1,1)×0.1,1)A＝0.01A．故A正确．在第4s时刻，穿过线圈的磁场方向向上，磁通量减小，则依据楞次定律推断得知，I的方向为逆时针方向．故B正确．前2s内，通过线圈某截面的总电量为：q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(ΔB·S,R)＝eq\f(0.1×0.1,1)C＝0.01C．故C正确．第3s内，B没有改变，线圈中没有感应电流产生，则线圈的发热功率最小．故D错误．]3．(多选)如图所示是测量通电螺线管内部磁感应强度的一种装置：把一个很小的测量线圈放在待测处(测量线圈平面与螺线管轴线垂直)，将线圈与可以测量电荷量的冲击电流计G串联，当将双刀双掷开关K由位置1拨到位置2时，测得通过测量线圈的电荷量为q.已知测量线圈的匝数为n，面积为S，测量线圈和G串联回路的总电阻为R.下列推断正确的是()A．在此过程中，穿过测量线圈的磁通量的改变量ΔΦ＝qRB．在此过程中，穿过测量线圈的磁通量的改变量ΔΦ＝eq\f(qR,n)C．待测处的磁感应强度的大小为B＝eq\f(qR,nS)D．待测处的磁感应强度的大小为B＝eq\f(qR,2nS)BD[由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，E＝IR，q＝IΔt，得q＝eq\f(nΔΦ,R)，得ΔΦ＝eq\f(qR,n)，B正确；ΔΦ＝2BS，得B＝eq\f(qR,2nS)，D正确．]4．图甲为列车运行的俯视图，列车首节车厢下面安装一块电磁铁，电磁铁产生垂直于地面的匀强磁场，列车经过放在铁轨间的线圈时，线圈产生的电脉冲信号传到限制中心，如图乙所示．则列车的运动状况可能是()甲乙A．匀速运动 B．匀加速运动C．匀减速运动 D．变加速运动C[当列车通过线圈时，线圈的左边或右边切割磁感线，由E＝BLv可得电动势的大小由速度v确定，由题图可得线圈产生的感应电动势匀称减小，则列车做匀减速运动，选项C正确．]二、非选择题(本题共2小题，共26分)5．(13分)在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B＝0.2T，有一水平放置的光滑框架，宽度为L＝0.4m，如图所示，框架上放置一质量为0.05kg、电阻为1Ω的金属杆cd，框架电阻不计．若cd杆以恒定加速度a＝2m/s2，由静止起先做匀变速直线运动，则：(1)在5s内平均感应电动势是多少？(2)第5s末，回路中的电流多大？(3)第5s末，作用在cd杆上的水平外力多大？[解析](1)方法一：5s内的位移s＝eq\f(1,2)at2①E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BLs,t)②由①②得E＝0.4V.方法二：(1)5s内的平均速度v＝eq\f(s,t)＝eq\f(\f(1,2)at2,t)＝eq\f(1,2)at＝5m/s(也可用v＝eq\f(0＋2×5,2)m/s＝5m/s求解)故平均感应电动势E＝BLv＝0.4V.(2)第5s末：v′＝at＝10m/s此时感应电动势：E′＝BLv′则回路中的电流为I＝eq\f(E′,R)＝eq\f(BLv′,R)＝eq\f(0.2×0.4×10,1)A＝0.8A.(3)杆做匀加速运动，则F－F安＝ma即F＝BIL＋ma＝0.164N.[答案](1)0.4V(2)0.8A(3)0.164N6．(13分)如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d＝0.5m．右端接一阻值为4Ω的小灯泡L，在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B按如图乙规律改变．CF长为2m．在t＝0时，金属棒ab从图示位置由静止在恒力F作用下向右运动到EF位置，整个过程中小灯泡亮度始终不变．已知ab金属棒电阻为1Ω，求：甲乙(1)通过小灯泡的电流；(2)恒力F的大小；(3)金属棒的质量．[解析](1)金属棒未进入磁场时，电路总电阻R总＝RL＋Rab＝5Ω回路中感应电动势为E1＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S＝0.5V灯泡中的电流为IL＝eq\f(E1,R总)＝0.1A.(2)因灯泡亮度不变，故在