2020高考物理 第9章 章末强化训练 新人教版 精品

章末强化训练
一、选择题(每小题5分，共40分)
1．如图是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M 向右运动，则可能是 （ ）
A.电键S 闭合瞬间
B.电键S 由闭合到断开的瞬间
C.电键S 已经是闭合的，变阻器滑片P 向左迅速滑动
D.电键S 已经是闭合的，变阻器滑片P 向右迅速滑动
【解析】当电键突然闭合时，左线圈上有了电流，产生磁场，而对于右线圈来说，磁通量增加，由楞次定律可知，为了阻碍磁通量的增加，钻头M 向右运动远离左边线圈，故A 正确；当电键由闭合到断开瞬间，穿过右线圈的磁通量要减少，为了阻碍磁通量的减少，钻头M 要向左运动靠近左边线圈，故B 项错误；电键闭合时，当变阻器滑片P 突然向左滑动时，回路的电阻减小，回路电流增大，产生的磁场增强，穿过右线圈的磁通量增大，为了阻碍磁通量的增加，钻头M 向右运动远离左边线圈，故C 项正确；当变阻器滑片P 突然向右滑动时，回路的电阻增大，回路电流减小，产生的磁场减弱，穿过右线圈的磁通量减少，为了阻碍磁通量的减少，钻头M 向左运动靠近左边线圈，故D 项错误.
【答案】A 、C
2．下列说法中正确的是( )
A ．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势就一定越大
B ．线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势就一定越大
C ．线圈所处位置磁场越强，线圈中产生的感应电动势就一定越大
D ．线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势就越大
【解析】 由E ＝n ΔΦ
Δt
知，A 、B 两项中因Δt 未知，故无法判断感应电动势的大小，故
A 、
B 错；对
C 项，磁场强的地方，线圈中磁通量变化得不一定快，即ΔΦ
Δt
不一定大，故C 错
误；对D 项，磁通量变化得快，即ΔΦΔt 大，由E ＝n ΔΦ
Δt
可知D 正确．
【答案】 D 3．带电圆环绕圆心旋转，在环的圆心处有一闭合小线圈，小线圈和圆环在同一平面内，则（ ） A.只要圆环在转动，小线圈内就一定有感应电流 B.不管圆环怎样转动，小线圈内都没有感应电流 C.圆环在做变速转动时，小线圈内一定有感应电流 D.圆环做匀速转动时，小线圈内没有感应电流
【解析】带电圆环旋转时，产生环形电流，若匀速转动，会产生恒定电流，周围磁场不变，穿过小线圈的磁通量不变，没有感应电流产生，故A 错，D 对；若变速转动，会产生变化的电流，周围产生变化的磁场，穿过小线圈的磁通量变化，产生感应电流，C 对，B 错.
【答案】C 、D
4. MN 、GH 为光滑的水平平行金属导轨，ab 、cd 为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过MN 、GH 所在的平面，如图所示，则( )
A．若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由a→b→d→c
B．若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由c→d→b→a C．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为零
D．若ab、cd都向右运动，且两棒速度v cd＞v ab，则abdc回路有电流，电流方向由c→d→b→a 【解析】由右手定则可判断出A应产生顺时针的电流，故A错．若ab、cd同向且速度大小相同，ab、cd所围的线圈面积不变，磁通量不变，故不产生感应电流，故B错．若ab 向左，cd向右，则abdc中有顺时针电流，故C错．若ab、cd向右运动，但v cd＞v ab，则abdc 所围面积发生变化，磁通量也发生变化，故由楞次定律可判断出产生由c到d的电流，故D 正确．
【答案】 D
5．一环形线圈放在匀强磁场中，设第1 s内磁感线垂直线圈平面(即垂直于纸面)向里，如图甲所示．若磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，那么第3 s内线圈中感应电流的大小与其各处所受安培力的方向是( )
A．大小恒定，沿顺时针方向与圆相切
B．大小恒定，沿着圆半径指向圆心
C．逐渐增加，沿着圆半径离开圆心
D．逐渐增加，沿逆时针方向与圆相切
【解析】由题图乙知，第3 s内磁感应强度B逐渐增大，变化率恒定，故感应电流的大小恒定．再由楞次定律，线圈各处受安培力的方向都使线圈面积有缩小的趋势，故沿半径指向圆心．
【答案】 B
6.照明电路中，为了安全，一般在电能表后面电路上安接一漏电保护器，如图所示，当漏电保护器的ef两端没有电压时，脱扣开关K能始终保持接通，当ef两端有电压时，脱扣开关K立即断开，下列说法正确的是（）
A.连接火线的线圈匝数和连接零线的线圈匝数相等
B.当输入电压过低或用户电流超过一定值时，脱扣开关会自动断开，即有低压或过流保护
作用
C.当站在绝缘物上的带电工作的人两手分别触到b线和d线时（双线触电）脱扣开关会自
动断开，即有触电保护作用
D.“脱扣开关控制器”的线圈匝数越少，触电保护越灵敏
【答案】A
7．如图所示是测定自感系数很大的线圈L 直流电阻的电路，L 两端并联一只电压表，用来测自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路拆开时应先( )
A ．断开S 1
B ．断开S 2
C ．拆除电流表
D ．拆除电阻R
【解析】 当S 1、S 2均闭合时，电压表与线圈L 并联；当S 2闭合而S 1断开时，电压表与线圈L 串联．所以在干路断开前后自感线圈L 中电流方向相同而电压表中电流方向相反．只要不断开S 2，线圈L 与电压表就会组成回路，在断开干路时，L 中产生与原来电流同方向的自感电流，使电压表中指针反向转动而可能损坏电压表．正确答案为B.
【答案】 B
8．如图所示，竖直平面内有平行放置的光滑导轨，导轨间距为l =0.2 m ，电阻不计，导轨间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B=2 T ，方向如图所示，有两根质量均为m=0.1 kg ，长度均为l =0.2 m ，电阻均为R=0.4 Ω的导体棒ab 和cd 与导轨接触良好，当用竖直向
上的力F 使ab 棒向上做匀速运动时，cd 棒刚好能静止不动，则下列说法正确的是(取g=10 m/s 2
) （ ）
A.ab 棒运动的速度是5 m/s
B.力F 的大小为1 N
C.在1 s 内，力F 做的功为5 J
D.在1 s 内，cd 棒产生的电热为2.5 J 【解析】考查电磁感应问题.对导体棒cd 由2Blv
B
l R
=mg ，得到v=5 m/s ，选项A 正确.再由F=mg+F 安=2 N 知选项B 错.在1 s 内由W=Fvt=10 J,选项C 错.Q=(Blv 2R
)2
Rt=2.5 J ，选项D 正确.
【答案】A 、D
二、非选择题(共60分)
9. (10分)如图所示，长为L 的金属棒ab ，绕b 端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动，磁感应强度为B ，则a 、b 两端的电势差为________．
【解析】 解法1：棒上各处速率不等，故不能直接用公式E ＝BLv 求．由v ＝ωr 可知，棒上各点线速度跟半径成正比，故可用棒的中点的速度作为平均切割速度代入公式计算．
由v ＝
ωr
2有E ＝BL v ＝12
BL 2
ω. 解法2：设经过Δt 时间ab 棒扫过的扇形面积为ΔS ，
则ΔS ＝12LωΔtL ＝12
L 2
ωΔt ，
变化的磁通量为ΔΦ＝B ΔS ＝12
BL 2
ωΔt ，
所以E ＝n ΔΦΔt ＝B ΔS Δt ＝12
BL 2
ω(n ＝1)．
所以，a 、b 两端的电势差为12
BL 2
ω.
【答案】 12
BL 2
ω
10．(15分)如图所示，两根足够长的光滑金属导轨，相距为L ＝10 cm ，竖直放置，导轨上端连接着电阻R 1＝1 Ω，质量为m ＝0.01 kg 、电阻为R 2＝0.2 Ω的金属杆ab 与导轨垂直并接触良好，导轨电阻不计，整个装置处于与导轨平面垂直的磁感应强度为B ＝1 T 的匀强磁
场中．ab 杆由静止释放，经过一段时间后达到最大速率，取g ＝10 m/s 2
，求此时：
(1)杆的速率； (2)ab 间的电压；
(3)电阻R 1消耗的电功率．
【解析】 (1)对ab 杆受力分析知，当杆达到最大速度时，a ＝0.即mg ＝BIL . 又I ＝
E
R 1＋R 2
，
E ＝BLv .
解以上三式得：v ＝12 m/s. (2)U ab ＝IR 1＝1 V.
(3)P 1＝I 2
R 1＝1 W.
【答案】 (1)12 m/s (2)1 V (3)1 W
11.(17分）如图所示，两个同心金属环，大环半径为a,小环半径为b,两环间的半径方向均匀连接n 根相同的直导线，每根直导线上都接一个阻值恒为R 的相同小灯泡，在两环间存在一个固定的、形状和面积都与相邻两直导线间隔相同的匀强磁场，磁感应强度为B.环在外力作用下绕垂直两环中心的轴匀速转动，设转动周期为T ，且每个小灯泡都能发光.除了灯泡电阻外其他电阻均不计.
（1）求产生的感应电动势的大小； （2）求所有小灯泡的总功率. 【解析】（1）金属环转动的角速度ω=
2T
π
,每个时刻一定有一直导线在做切割磁感线运动，等效电路图如图所示.产生的感应电动势为：
E=
221122Ba Bb ωω-=22()B a b T
π-. (2)灯泡、导线组成的闭合回路的总电阻为： R 总=R+
1R n - =1
n
n - R. 故所有灯泡的总功率
P 总=E 2
/R 总=22222
2
(1)()n B a b nRT
π--. 【答案】（1）22
()B a b T
π- (2) 222222
(1)()n B a b nRT π-- 12．(18分) 如图所示，在方向竖直向上的磁感应强度为B 的匀强磁场中，有两条光滑的
平行金属导轨，其电阻不计，间距为L ，导轨平面与磁场方向垂直，ab 、cd 为两根垂直导轨放置的、电阻都为R 、质量都为m 的金属棒．棒cd 用能承受最大拉力为f 的水平细线拉住，棒ab 在水平拉力F 的作用下以加速度a 由静止开始向右做匀加速运动，求：
(1)F 随时间t 的变化规律； (2)经多长时间细线将被拉断；
(3)从ab 棒开始运动到cd 棒刚要运动过程中，流过cd 棒的电量． 【解析】 (1)时刻t ，棒的速度v ＝at . 此时棒中感应电动势为E ＝BLv ＝BLat . 此时棒中的感应电流为I ＝E
2R
.。