2011《》高三物理一轮复习 第12章 电磁感应单元评估

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1、2011《》高三物理一轮复习 第12章 电磁感应单元评估 (本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)一、选择题 1．(2009年北京顺义模拟)如右图所示，条形磁铁用细线悬挂在O点．O点正下方固定一个水平放置的铝线圈．让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是 (　　) A．在一个周期内，线圈内感应电流的方向改变2次 B．磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用 C．磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力 D．磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力 【答案】　C 2．如右图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上，当螺线管中电流I减小时

2、(　　) A．环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小 B．环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小 C．环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大 D．环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大 【解析】　由于电流I减小，闭合金属环的磁通量变小，故环通过减小面积来阻碍磁通量减小，即环有缩小的趋势，A正确． 【答案】　A 3．如下图所示在虚线空间内有一对彼此平行的金属导轨，宽为L，与水平面的夹角为θ，导轨电阻不计，在虚线空间内同时分布着垂直导轨平面上的磁感应强度为B的匀强磁场．导轨的下端接一定值电阻R，上端通过导线与一对竖直放置的平行金属板相连接，两板间距为d，其间固定着一光滑绝缘直杆，它与水平面也成θ角，

3、杆上套一带电小球．当一电阻也为R的光滑导体棒ab沿导轨以速度v匀速下滑时，小球恰好静止在绝缘直杆上．则由此可以判断小球的电性并能求出其荷质比为 (　　) A．正电荷，2dgtan θ/BLvcos θ　　　　 B．正电荷，2dgtan θ/BLv C．负电荷，2dgtan θ/BLvcos θ D．负电荷，2dgtan θ/BLv 【解析】　杆切割磁感线产生的感应电动势为BLv，所以U＝BLv/2，对球：qU/d＝mgtan θ，联立得q/m＝2dgtan θ/BLv，故正确答案为B. 【答案】　B 4．(2010年成都市高三摸底测试)如右图所示，电阻R＝1 Ω、半径r1

4、＝0.2 m的单匝圆形导线框P内有一个与P共面的圆形磁场区域Q、P、Q的圆心相同，Q的半径r2＝0.1 m．t＝0时刻，Q内存在着垂直于圆面向里的磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系是B＝2－t(T)．若规定逆时针方向为电流的正方向，则线框P中感应电流I随时间t变化的关系图象应该是下图中的 (　　) 【解析】　由法拉第电磁感应定律可得：圆形导线框P中产生的感应电动势为ε＝＝·π·r＝－0.01π(V)，再由欧姆定律得：圆形导线框P中产生的感应电流I＝－0.01π(A)，其中负号表示电流的方向是顺时针方向．故C正确． 【答案】　C 5．如右图所示，电阻为R，其他电阻均可忽略，ef是一

5、电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好的接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，当导体棒ef从静止下滑经一段时间后闭合开关S，则S闭合后 (　　) A．导体棒ef的加速度可能大于g B．导体棒ef的加速度一定小于g C．导体棒ef最终速度随S闭合时刻的不同而不同 D．导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒 【解析】　开关闭合前，导体棒只受重力而加速下滑．闭合开关时有一定的初速度v0，若此时F安>mg，则F安－mg＝ma.若F安

6、的安培力和重力平衡，故C错误．再根据能量守恒定律，D正确． 【答案】　AD 6．如右图所示，两个相邻的匀强磁场，宽度均为L，方向垂直纸面向外，磁感应强度大小分别为B、2B.边长为L的正方形线框从位置甲匀速穿过两个磁场到位置乙，规定感应电流逆时针方向为正，则感应电流i随时间t变化的图象是 (　　) 【答案】　D 7．如右图所示，AB、CD为两个平行的水平光滑金属导轨，处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中. AB、CD的间距为L，左右两端均接有阻值为R的电阻．质量为m长为L且不计电阻的导体棒MN放在导轨上，与导轨接触良好，并与轻质弹簧组成弹簧振动系统．开始时，弹簧处于自然长度

7、，导体棒MN具有水平向左的初速度v0，经过一段时间，导体棒MN第一次运动到最右端，这一过程中AC间的电阻R上产生的焦耳热为Q，则 (　　) A．初始时刻导体棒所受的安培力大小为 B．从初始时刻至导体棒第一次到达最左端的过程中，整个回路产生的焦耳热为 C．当导体棒第一次到达最右端时，弹簧具有的弹性势能为 mv－2Q D．当导体棒再次回到初始位置时，AC间电阻R的热功率为 【解析】　初始时刻由E＝BLv0、I＝及F＝BIL可解得F＝，A正确；由于导体棒往复运动过程中机械能逐渐转化为焦耳热，故从开始到第一次到达最左端过程中产生的焦耳热Q′大于从左端运动到平衡位置产生的焦耳热，即Q′>×

8、2Q，B错误；由能量守恒可知C正确；当导体棒再次回到平衡位置时，其速度v

9、磁场时的初速度也不知，故进入磁场时，线圈在安培力和重力的作用下可能加速，也可能匀速或减速．B过程中，线圈内不产生感应电流，只受重力作用，所以做匀加速运动，且机械能守恒．由楞次定律知，A、C过程中电流方向相反，A过程为逆时针，C过程为顺时针．由公式q＝t＝·Δt＝，A和C过程线圈磁通量的变化量相同，故通过线圈某截面的电荷量相同．故正确选项为B、D. 【答案】　BD 9．如右图所示，水平面内两个足够长光滑平行的金属导轨间距为d，置于垂直于导轨平面的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B.质量均为m，电阻均为R的金属棒ab和cd垂直于导轨放置处于静止状态，现给ab棒一个水平向左的瞬时冲量I.下列说法正

10、确的是 (　　) A．两棒组成的系统动量守恒、机械能守恒 B．电路在整个过程中产生的电能为 C．最终稳定后两棒之间距离将减小 D．电路在整个过程中产生的电热为 【解析】　两棒组成的系统所受合外力为零，动量守恒，ab棒开始运动后，由于安培力的作用，ab棒做减速运动，cd棒做加速运动，两棒的加速度大小相等并不断减小，直到两棒速度相等，两棒加速度减为零，以后两棒就保持相同速度匀速运动，由于在二者速度达到相等前ab棒速度始终大于cd棒速度，二者距离应该增大，C错；由于存在机械能和电能之间的转化，机械能不守恒，A错；在这个过程中，克服安培力做多少功，就产生多少电能，只有棒ab在二者达到共同速

11、度之前克服安培力做功，设棒ab的初速度为v1，二棒达到的共同速度为v2，则有I＝mv1，mv1＝2mv2，产生的电能等于ab棒动能的减少，即E＝mv－mv，依以上3个式子可得E＝，可见B正确；电路在整个过程产生的电热等于系统动能的减少，则Q＝mv－·2mv＝，可见D错． 【答案】　B 10．两根相距为L的足够长的金属直角导轨水平向下如图所示放置，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μ，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、方向水平向右的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平

12、导轨的拉力F作用下以速度v沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以某一速度向下匀速运动．重力加速度为g.以下说法正确的是 (　　) A．ab杆所受拉力F的大小为μmg＋ B．cd杆所受摩擦力为零 C．cd杆向下匀速运动的速度为 D．ab杆所受摩擦力为2μmg 【解析】　ab杆的速度方向与磁感应强度的方向平行，只有cd杆运动切割磁感线，设cd杆向下运动的速度为v1，根据闭合电路的欧姆定律及法拉第电磁感应定律有： I＝，E＝Blv1 cd杆只受到竖直向下的重力mg和竖直向上的安培力作用(因为cd杆与导轨间没有正压力，所以摩擦力为零)．由平衡条件得： mg＝BLI＝ 解得cd杆向下匀

13、速运动的速度为 ab杆的受力如上图所示，根据平衡条件可得： FN＝2mg，F＝Ff＝2μmg 综上所述，选项B、C、D正确． 【答案】　BCD 二、非选择题 11．如右图所示，半径为a的圆环电阻不计，放置在垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中，环内有一导体棒电阻为r，可以绕环匀速转动．将电阻R，开关S连接在环和棒的O端，将电容器极板水平放置，并联在R和开关S两端．如右图 (1)开关S断开，极板间有一带正电q，质量为m的粒子恰好静止，试判断OM的转动方向和角速度的大小． (2)当S闭合时，该带电粒子以g的加速度向下运动，则R是r的几倍？ 【解析】　(1)由于粒子带正电，故

14、电容器上极板为负极，根据右手定则，OM应绕O点逆时针方向转动． 粒子受力平衡，mg＝q E＝Ba2ω 当S断开时，U＝E. 解得ω＝. (2)当S闭合时，根据牛顿第二定律 mg－q＝m·g U′＝·R 解得＝3. 【答案】　(1)OM应绕O点逆时针转动　　(2)3 12．如右图所示，电阻忽略不计的、两根平行的光滑金属导轨竖直放置，其上端接一阻值为3 Ω的定值电阻R.在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B，磁场区域的高度为d＝0.5 m．导体棒a的质量ma＝0.2 kg、电阻Ra＝3 Ω；导体棒b的质量mb＝0.1 kg、电阻Rb＝6 Ω，它们分别从图中M、

15、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当b刚穿出磁场时a正好进入磁场．取重力加速度g＝10 m/s2.(不计a、b之间的作用)求： (1)导体棒a、b刚进入磁场时的速度大小有何关系？ (2)导体棒所在释放位置M处和N处距L1的高度分别为多少？ (3)在整个过程中，电路中产生的焦耳热是多少？ 【解析】　(1)b在磁场中匀速运动时设其运动速度为vb，电阻R与导体棒电阻Ra并联，电路总电阻R1＝＋Rb ① 导体棒

16、b中的电流Ib＝ ② 由导体棒b在磁场中匀速运动有：BIbL＝mbg ③ 由以上各式得＝mbg ④ 导体棒a在磁场中匀速运动时，设其运动速度为va，总电阻R2＝＋Ra 同理得：＝mag ⑤ 由以上各式得：＝.

17、 ⑥ (2)由运动学公式v2＝2gh和关系式⑥得：＝ ⑦ 设导体棒b通过磁场所用的时间为t，则有： va＝vb＋gt ⑧ d＝vbt ⑨ 联立⑥⑦⑧⑨解得：ha＝m，hb＝ m. (3)因a、b

18、在磁场中做匀速运动，由能量关系知： Wa＝magd＝1.0 J Wb＝mbgd＝0.5 J 在整个过程中，电路中产生的焦耳热Q＝Wa＋Wb＝1.5 J. 【答案】　(1)＝　(2) m　 m　(3)1.5 J 13．如右图所示，平行光滑U形导轨倾斜放置，倾角为θ＝37°，导轨间的距离L＝1.0 m，电阻R＝0.8 Ω，导轨电阻不计．匀强磁场的方向垂直于导轨平面，磁感强度B＝1.0 T，质量m＝0.5 kg、电阻r＝0.2 Ω的金属棒ab垂直置于导轨上．现用沿轨道平面且垂直于金属棒的大小为F＝5.0 N的恒力，使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行．当ab棒滑行0.8 m后速度不变，求：(

19、sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2) (1)金属棒匀速运动时的速度大小； (2)金属棒匀速运动时电阻R上的功率； (3)金属棒从静止起到刚开始匀速运动的过程中，电阻R上产生的热量为多少？ 【解析】　(1)当金属棒匀速运动时，由力的平衡条件得： F＝mgsin 37°＋BIL 由闭合电路欧姆定律得： I＝＝ 联立以上方程解得金属棒匀速运动的速度大小为： v＝2.0 m/s. (2)当金属棒匀速运动时，金属棒产生的感应电动势为： E＝BLv 回路中的电流强度I＝ 电阻R上的电功率为：P＝I2R 解得： P＝3.2 W. (3)在金属棒滑行s＝0.8 m的过程中，由动能定理得： Fs－mgssin 37°＋W安＝mv2－0 回路所产生的总热量Q＝－W安 联立以上方程得：Q＝0.6 J 电阻R上产生的热量为： QR＝Q＝0.48 J 【答案】　(1)2.0 m/s　(2)3.2 W　(3)0.48 J