2011《》高三物理一輪復(fù)習(xí) 第12章 電磁感應(yīng)單元評估

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1、2011《》高三物理一輪復(fù)習(xí) 第12章 電磁感應(yīng)單元評估 (本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以活頁形式分冊裝訂！)一、選擇題 1．(2009年北京順義模擬)如右圖所示，條形磁鐵用細(xì)線懸掛在O點(diǎn)．O點(diǎn)正下方固定一個水平放置的鋁線圈．讓磁鐵在豎直面內(nèi)擺動，下列說法中正確的是 (　　) A．在一個周期內(nèi)，線圈內(nèi)感應(yīng)電流的方向改變2次 B．磁鐵始終受到感應(yīng)電流磁場的斥力作用 C．磁鐵所受到的感應(yīng)電流對它的作用力始終是阻力 D．磁鐵所受到的感應(yīng)電流對它的作用力有時是阻力有時是動力 【答案】　C 2．如右圖所示，通電螺線管置于閉合金屬環(huán)a的軸線上，當(dāng)螺線管中電流I減小時

2、(　　) A．環(huán)有縮小的趨勢以阻礙原磁通量的減小 B．環(huán)有擴(kuò)大的趨勢以阻礙原磁通量的減小 C．環(huán)有縮小的趨勢以阻礙原磁通量的增大 D．環(huán)有擴(kuò)大的趨勢以阻礙原磁通量的增大 【解析】　由于電流I減小，閉合金屬環(huán)的磁通量變小，故環(huán)通過減小面積來阻礙磁通量減小，即環(huán)有縮小的趨勢，A正確． 【答案】　A 3．如下圖所示在虛線空間內(nèi)有一對彼此平行的金屬導(dǎo)軌，寬為L，與水平面的夾角為θ，導(dǎo)軌電阻不計，在虛線空間內(nèi)同時分布著垂直導(dǎo)軌平面上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場．導(dǎo)軌的下端接一定值電阻R，上端通過導(dǎo)線與一對豎直放置的平行金屬板相連接，兩板間距為d，其間固定著一光滑絕緣直桿，它與水平面也成θ角，

3、桿上套一帶電小球．當(dāng)一電阻也為R的光滑導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌以速度v勻速下滑時，小球恰好靜止在絕緣直桿上．則由此可以判斷小球的電性并能求出其荷質(zhì)比為 (　　) A．正電荷，2dgtan θ/BLvcos θ　　　　 B．正電荷，2dgtan θ/BLv C．負(fù)電荷，2dgtan θ/BLvcos θ D．負(fù)電荷，2dgtan θ/BLv 【解析】　桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為BLv，所以U＝BLv/2，對球：qU/d＝mgtan θ，聯(lián)立得q/m＝2dgtan θ/BLv，故正確答案為B. 【答案】　B 4．(2010年成都市高三摸底測試)如右圖所示，電阻R＝1 Ω、半徑r1

4、＝0.2 m的單匝圓形導(dǎo)線框P內(nèi)有一個與P共面的圓形磁場區(qū)域Q、P、Q的圓心相同，Q的半徑r2＝0.1 m．t＝0時刻，Q內(nèi)存在著垂直于圓面向里的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系是B＝2－t(T)．若規(guī)定逆時針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，則線框P中感應(yīng)電流I隨時間t變化的關(guān)系圖象應(yīng)該是下圖中的 (　　) 【解析】　由法拉第電磁感應(yīng)定律可得：圓形導(dǎo)線框P中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為ε＝＝·π·r＝－0.01π(V)，再由歐姆定律得：圓形導(dǎo)線框P中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I＝－0.01π(A)，其中負(fù)號表示電流的方向是順時針方向．故C正確． 【答案】　C 5．如右圖所示，電阻為R，其他電阻均可忽略，ef是一

5、電阻可不計的水平放置的導(dǎo)體棒，質(zhì)量為m，棒的兩端分別與ab、cd保持良好的接觸，又能沿框架無摩擦下滑，整個裝置放在與框架垂直的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)導(dǎo)體棒ef從靜止下滑經(jīng)一段時間后閉合開關(guān)S，則S閉合后 (　　) A．導(dǎo)體棒ef的加速度可能大于g B．導(dǎo)體棒ef的加速度一定小于g C．導(dǎo)體棒ef最終速度隨S閉合時刻的不同而不同 D．導(dǎo)體棒ef的機(jī)械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定守恒 【解析】　開關(guān)閉合前，導(dǎo)體棒只受重力而加速下滑．閉合開關(guān)時有一定的初速度v0，若此時F安>mg，則F安－mg＝ma.若F安

6、的安培力和重力平衡，故C錯誤．再根據(jù)能量守恒定律，D正確． 【答案】　AD 6．如右圖所示，兩個相鄰的勻強(qiáng)磁場，寬度均為L，方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B、2B.邊長為L的正方形線框從位置甲勻速穿過兩個磁場到位置乙，規(guī)定感應(yīng)電流逆時針方向?yàn)檎?，則感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖象是 (　　) 【答案】　D 7．如右圖所示，AB、CD為兩個平行的水平光滑金屬導(dǎo)軌，處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中. AB、CD的間距為L，左右兩端均接有阻值為R的電阻．質(zhì)量為m長為L且不計電阻的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，并與輕質(zhì)彈簧組成彈簧振動系統(tǒng)．開始時，彈簧處于自然長度

7、，導(dǎo)體棒MN具有水平向左的初速度v0，經(jīng)過一段時間，導(dǎo)體棒MN第一次運(yùn)動到最右端，這一過程中AC間的電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則 (　　) A．初始時刻導(dǎo)體棒所受的安培力大小為 B．從初始時刻至導(dǎo)體棒第一次到達(dá)最左端的過程中，整個回路產(chǎn)生的焦耳熱為 C．當(dāng)導(dǎo)體棒第一次到達(dá)最右端時，彈簧具有的彈性勢能為 mv－2Q D．當(dāng)導(dǎo)體棒再次回到初始位置時，AC間電阻R的熱功率為 【解析】　初始時刻由E＝BLv0、I＝及F＝BIL可解得F＝，A正確；由于導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動過程中機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為焦耳熱，故從開始到第一次到達(dá)最左端過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q′大于從左端運(yùn)動到平衡位置產(chǎn)生的焦耳熱，即Q′>×

8、2Q，B錯誤；由能量守恒可知C正確；當(dāng)導(dǎo)體棒再次回到平衡位置時，其速度v

9、磁場時的初速度也不知，故進(jìn)入磁場時，線圈在安培力和重力的作用下可能加速，也可能勻速或減速．B過程中，線圈內(nèi)不產(chǎn)生感應(yīng)電流，只受重力作用，所以做勻加速運(yùn)動，且機(jī)械能守恒．由楞次定律知，A、C過程中電流方向相反，A過程為逆時針，C過程為順時針．由公式q＝t＝·Δt＝，A和C過程線圈磁通量的變化量相同，故通過線圈某截面的電荷量相同．故正確選項為B、D. 【答案】　BD 9．如右圖所示，水平面內(nèi)兩個足夠長光滑平行的金屬導(dǎo)軌間距為d，置于垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.質(zhì)量均為m，電阻均為R的金屬棒ab和cd垂直于導(dǎo)軌放置處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)給ab棒一個水平向左的瞬時沖量I.下列說法正

10、確的是 (　　) A．兩棒組成的系統(tǒng)動量守恒、機(jī)械能守恒 B．電路在整個過程中產(chǎn)生的電能為 C．最終穩(wěn)定后兩棒之間距離將減小 D．電路在整個過程中產(chǎn)生的電熱為 【解析】　兩棒組成的系統(tǒng)所受合外力為零，動量守恒，ab棒開始運(yùn)動后，由于安培力的作用，ab棒做減速運(yùn)動，cd棒做加速運(yùn)動，兩棒的加速度大小相等并不斷減小，直到兩棒速度相等，兩棒加速度減為零，以后兩棒就保持相同速度勻速運(yùn)動，由于在二者速度達(dá)到相等前ab棒速度始終大于cd棒速度，二者距離應(yīng)該增大，C錯；由于存在機(jī)械能和電能之間的轉(zhuǎn)化，機(jī)械能不守恒，A錯；在這個過程中，克服安培力做多少功，就產(chǎn)生多少電能，只有棒ab在二者達(dá)到共同速

11、度之前克服安培力做功，設(shè)棒ab的初速度為v1，二棒達(dá)到的共同速度為v2，則有I＝mv1，mv1＝2mv2，產(chǎn)生的電能等于ab棒動能的減少，即E＝mv－mv，依以上3個式子可得E＝，可見B正確；電路在整個過程產(chǎn)生的電熱等于系統(tǒng)動能的減少，則Q＝mv－·2mv＝，可見D錯． 【答案】　B 10．兩根相距為L的足夠長的金屬直角導(dǎo)軌水平向下如圖所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面．質(zhì)量均為m的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，桿與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)均為μ，導(dǎo)軌電阻不計，回路總電阻為2R.整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向水平向右的勻強(qiáng)磁場中．當(dāng)ab桿在平行于水平

12、導(dǎo)軌的拉力F作用下以速度v沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動時，cd桿也正好以某一速度向下勻速運(yùn)動．重力加速度為g.以下說法正確的是 (　　) A．a(chǎn)b桿所受拉力F的大小為μmg＋ B．cd桿所受摩擦力為零 C．cd桿向下勻速運(yùn)動的速度為 D．a(chǎn)b桿所受摩擦力為2μmg 【解析】　ab桿的速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向平行，只有cd桿運(yùn)動切割磁感線，設(shè)cd桿向下運(yùn)動的速度為v1，根據(jù)閉合電路的歐姆定律及法拉第電磁感應(yīng)定律有： I＝，E＝Blv1 cd桿只受到豎直向下的重力mg和豎直向上的安培力作用(因?yàn)閏d桿與導(dǎo)軌間沒有正壓力，所以摩擦力為零)．由平衡條件得： mg＝BLI＝ 解得cd桿向下勻

13、速運(yùn)動的速度為 ab桿的受力如上圖所示，根據(jù)平衡條件可得： FN＝2mg，F(xiàn)＝Ff＝2μmg 綜上所述，選項B、C、D正確． 【答案】　BCD 二、非選擇題 11．如右圖所示，半徑為a的圓環(huán)電阻不計，放置在垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，環(huán)內(nèi)有一導(dǎo)體棒電阻為r，可以繞環(huán)勻速轉(zhuǎn)動．將電阻R，開關(guān)S連接在環(huán)和棒的O端，將電容器極板水平放置，并聯(lián)在R和開關(guān)S兩端．如右圖 (1)開關(guān)S斷開，極板間有一帶正電q，質(zhì)量為m的粒子恰好靜止，試判斷OM的轉(zhuǎn)動方向和角速度的大小． (2)當(dāng)S閉合時，該帶電粒子以g的加速度向下運(yùn)動，則R是r的幾倍？ 【解析】　(1)由于粒子帶正電，故

14、電容器上極板為負(fù)極，根據(jù)右手定則，OM應(yīng)繞O點(diǎn)逆時針方向轉(zhuǎn)動． 粒子受力平衡，mg＝q E＝Ba2ω 當(dāng)S斷開時，U＝E. 解得ω＝. (2)當(dāng)S閉合時，根據(jù)牛頓第二定律 mg－q＝m·g U′＝·R 解得＝3. 【答案】　(1)OM應(yīng)繞O點(diǎn)逆時針轉(zhuǎn)動　　(2)3 12．如右圖所示，電阻忽略不計的、兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，其上端接一阻值為3 Ω的定值電阻R.在水平虛線L1、L2間有一與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場B，磁場區(qū)域的高度為d＝0.5 m．導(dǎo)體棒a的質(zhì)量ma＝0.2 kg、電阻Ra＝3 Ω；導(dǎo)體棒b的質(zhì)量mb＝0.1 kg、電阻Rb＝6 Ω，它們分別從圖中M、

15、N處同時由靜止開始在導(dǎo)軌上無摩擦向下滑動，且都能勻速穿過磁場區(qū)域，當(dāng)b剛穿出磁場時a正好進(jìn)入磁場．取重力加速度g＝10 m/s2.(不計a、b之間的作用)求： (1)導(dǎo)體棒a、b剛進(jìn)入磁場時的速度大小有何關(guān)系？ (2)導(dǎo)體棒所在釋放位置M處和N處距L1的高度分別為多少？ (3)在整個過程中，電路中產(chǎn)生的焦耳熱是多少？ 【解析】　(1)b在磁場中勻速運(yùn)動時設(shè)其運(yùn)動速度為vb，電阻R與導(dǎo)體棒電阻Ra并聯(lián)，電路總電阻R1＝＋Rb ① 導(dǎo)體棒

16、b中的電流Ib＝ ② 由導(dǎo)體棒b在磁場中勻速運(yùn)動有：BIbL＝mbg ③ 由以上各式得＝mbg ④ 導(dǎo)體棒a在磁場中勻速運(yùn)動時，設(shè)其運(yùn)動速度為va，總電阻R2＝＋Ra 同理得：＝mag ⑤ 由以上各式得：＝.

17、 ⑥ (2)由運(yùn)動學(xué)公式v2＝2gh和關(guān)系式⑥得：＝ ⑦ 設(shè)導(dǎo)體棒b通過磁場所用的時間為t，則有： va＝vb＋gt ⑧ d＝vbt ⑨ 聯(lián)立⑥⑦⑧⑨解得：ha＝m，hb＝ m. (3)因a、b

18、在磁場中做勻速運(yùn)動，由能量關(guān)系知： Wa＝magd＝1.0 J Wb＝mbgd＝0.5 J 在整個過程中，電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝Wa＋Wb＝1.5 J. 【答案】　(1)＝　(2) m　 m　(3)1.5 J 13．如右圖所示，平行光滑U形導(dǎo)軌傾斜放置，傾角為θ＝37°，導(dǎo)軌間的距離L＝1.0 m，電阻R＝0.8 Ω，導(dǎo)軌電阻不計．勻強(qiáng)磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面，磁感強(qiáng)度B＝1.0 T，質(zhì)量m＝0.5 kg、電阻r＝0.2 Ω的金屬棒ab垂直置于導(dǎo)軌上．現(xiàn)用沿軌道平面且垂直于金屬棒的大小為F＝5.0 N的恒力，使金屬棒ab從靜止起沿導(dǎo)軌向上滑行．當(dāng)ab棒滑行0.8 m后速度不變，求：(

19、sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2) (1)金屬棒勻速運(yùn)動時的速度大?。? (2)金屬棒勻速運(yùn)動時電阻R上的功率； (3)金屬棒從靜止起到剛開始勻速運(yùn)動的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為多少？ 【解析】　(1)當(dāng)金屬棒勻速運(yùn)動時，由力的平衡條件得： F＝mgsin 37°＋BIL 由閉合電路歐姆定律得： I＝＝ 聯(lián)立以上方程解得金屬棒勻速運(yùn)動的速度大小為： v＝2.0 m/s. (2)當(dāng)金屬棒勻速運(yùn)動時，金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為： E＝BLv 回路中的電流強(qiáng)度I＝ 電阻R上的電功率為：P＝I2R 解得： P＝3.2 W. (3)在金屬棒滑行s＝0.8 m的過程中，由動能定理得： Fs－mgssin 37°＋W安＝mv2－0 回路所產(chǎn)生的總熱量Q＝－W安 聯(lián)立以上方程得：Q＝0.6 J 電阻R上產(chǎn)生的熱量為： QR＝Q＝0.48 J 【答案】　(1)2.0 m/s　(2)3.2 W　(3)0.48 J