2019届高三物理一轮复习单元质检十电磁感应 Word版含解析

单元质检十电磁感应
(时间:45分钟满分:100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。

在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求。

全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分) 1.如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框,在下列四种情况下,线框中会产生感应电流的是()
A.如图甲,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动
B.如图乙,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动
C.如图丙,线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
D.如图丁,线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动
,线框在磁场中左右运动,磁通量一直为零,故磁通量不变,无感应电流,选项A错误;保持线框平面始终
与磁感线平行,线框在磁场中上下运动,磁通量一直为零,故磁通量不变,无感应电流,选项B错误;线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动,磁通量改变,故有感应电流,选项C正确;线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动,磁通量一直为零,故磁通量不变,无感应电流,选项D错误。

2.
(2017·河南许昌三模)如图所示,一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内,其下方(略靠前)固定一根与线框平面平行的水平直导线,导线中通以图示方向的恒定电流。

释放线框,它由实线位置下落到虚线位置未发生转动,在此过程中()
A.线框中感应电流方向依次为ACBA→ABCA
B.线框的磁通量为零时,感应电流却不为零
C.线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上
D.线框做自由落体运动
,通电直导线的磁场在上方垂直纸面向外,下方垂直纸面向里;离导线近的地方磁感应强度大,离导线远的地方磁感应强度小。

线框从上向下靠近导线的过程,垂直纸面向外的磁通量增加,根据楞次定律,线框中产生顺时针方向的电流;穿越导线时,上方垂直纸面
向外的磁场和下方垂直纸面向里的磁场叠加,先是垂直纸面向外的磁通量减小,之后变成垂直纸面向里的磁通量增大,直至最大;根据楞次定律,线框中产生逆时针方向的电流。

垂直纸面向里的磁通量变成最大后,线框继续向下运动,垂直纸面向里的磁通量减小,这时的电流方向又变成了顺时针,即感应电流方向依次为ACBA→ABCA→ACBA,故A错误;根据A中的分析,线框穿越导线时,始终有感应电流存在,故B 正确;根据楞次定律,安培力始终阻碍线框相对磁场的运动,故安培力的方向始终向上,线框不可能做自由落体运动,故C、D错误。

3.(2017·黑龙江大庆质检)如图甲为磁感应强度B随时间t的变化规律,磁场方向垂直纸面,规定向里的方向为正。

在磁场中有一细金属圆环,平面位于纸面内,如图乙所示。

令I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流,F1、F2、F3分别表示金属环上很小一段导体受到的安培力。

下列说法不正确的是()
A.I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向
B.I2沿顺时针方向,I3沿顺时针方向
C.F1方向指向圆心,F2方向指向圆心
D.F2方向背离圆心向外,F3方向指向圆心
,Oa段,磁场垂直于纸面向里,穿过圆环的磁通
量增加,由楞次定律可知,感应电流I1沿逆时针方向,在ab段磁场向里,穿过圆环的磁通量减少,由楞次定律可知,感应电流I2沿顺时针方向,故A正确;由图甲所示可知,在bc段,磁场向外,磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流I3沿顺时针方向,故B正确;由左手定则可知,Oa段电流受到的安培力F1方向指向圆心,ab段安培力F2方向背离圆心向外,故C错误;由左手定则可知,ab段安培力F2方向背离圆心向外,bc段,安培力F3方向指向圆心,故D正确;此题选择错误选项,故选C。

4.(2017·北京海淀重点中学月考)如图甲所示,水平面上的平行导轨MN、PQ上放着两根导体棒ab、cd,两棒间用绝缘丝线系住。

开始匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示,图线与t轴的交点为t0。

I和F T分别表示通过导体棒中的电流和丝线的拉力(不计电流间的相互作用)。

则在t0时刻()
A.I=0,F T=0
B.I=0,F T≠0
C.I≠0,F T=0
D.I≠0,F T≠0
,磁感应强度B随时间t做均匀变化,则穿过回路的磁通量随时间也做均匀变化,根据法拉第电磁感应定律可知回路中将产生恒定的感应电流,所以I≠0。

但t0时刻B=0,两棒都不受安培力,故丝线的拉力F T=0。

所以C正确。

5.有一方向竖直向下、磁感应强度B随时间t的变化关系如图甲所示
的匀强磁场,现有如图乙所示的直角三角形导线框abc水平放置,放在匀强磁场中保持静止不动,t=0时刻,磁感应强度B的方向竖直向下,设产生的感应电流i顺时针方向为正、竖直边ab所受安培力F的方向水平向左为正。

则下面关于F和i随时间t变化的图象正确的是()
~3 s时间内,磁感应强度随时间线性变化,由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势恒定,回路中感应电流恒定,所以D错误;同时由F=BIL可知,电流恒定,安培力与磁感应强度成正比,又由楞次定律判断出回路中感应电流的方向应为顺时针方向,即正方向,3~4 s时间内,磁感应强度恒定,感应电动势等于零,感应电流为零,安培力等于零,由以上分析可知B、C错误,A正确。

6.(2017·广东中山一中等七校联考)如图甲所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同的线圈Q,P和Q共轴,Q中通有变化的电流,电流变化的规律如图乙所示,P所受的重力为G,桌面对P的支持
力为N,则()
A.t1时刻,N>G
B.t2时刻,N>G
C.t3时刻,N<G
D.t4时刻,N<G
时刻Q电流增强,其磁场增强,则穿过P的磁通量变大,由楞次1
定律可知P将阻碍磁通量的变大,则P有向下运动的趋势,对桌面的压力增大,故N>G,A正确;t2时刻Q电流减小,其磁场减弱,则穿过P的磁通量变小,由楞次定律可知P将阻碍磁通量的变小,则P有向上运动的趋势,对桌面的压力减小,N<G,故B错误;t3时刻电流增大,故N>G,C错误;t4时刻电流减小,故N<G,D正确。

7.
(2017·广东深圳南山期末)如图,A、B是相同的白炽灯,L是自感系数很
大、电阻可忽略的自感线圈。

下面说法正确的是()
A.闭合开关S时,A、B灯同时亮,且达到正常
B.闭合开关S时,B灯比A灯先亮,最后一样亮
C.闭合开关S时,A灯比B灯先亮,最后一样亮
D.断开开关S时,A灯与B灯同时慢慢熄灭
,闭合开关S时,B灯比A灯先亮,最后一样亮,选项A、C错误,B正确;断开开关S时,L中产生自感电动势,A灯与B灯同时慢慢熄灭,选项D正确。

8.(2017·贵州遵义航天中学模拟)如图甲所示,水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R,导体棒MN放在导轨上且接触良好,整个装置放于垂直导轨平面的磁场中,磁感应强度B的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正),MN始终保持静止,则0~t2时间内()
A.电容器C的电荷量大小始终不变
B.电容器C的a板先带正电后带负电
C.MN所受安培力的大小始终不变
D.MN所受安培力的方向先向右后向左
,产生恒定电动势,电容器C的电荷量大小始终没变,选项A正确,B错误;由于磁感应强度变化,根据楞次定律和左手定则可知,MN所受安培力的方向先向右后向左,大小先减小后增大,选项C错误,D正确。

二、计算题(本题共3小题,共52分)
9.(16分)据报道,一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬
间。

照片中,“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见。

如图所示,假设“天宫一号”正以速度v=7.7 km/s绕地球做匀速圆周运动,运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直,M、N间的距离L=20 m,地磁场的磁感应强度垂直于v、MN所在平面的分量B=1.0×10-5 T。

将太阳帆板视为导体。

(1)求M、N间感应电动势的大小E;
(2)在太阳帆板上将一只“1.5 V0.3 W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路,不计太阳帆板和导线的电阻,试判断小灯泡能否发光,并说明理由;
(3)取地球半径R=6.4×103 km,地球表面的重力加速度g取9.8 m/s2,试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h(计算结果保留一位有效数字)。

.54 V(2)见解析(3)4×105 m
法拉第电磁感应定律E=BLv,代入数据得E=1.54 V;
(2)不能,因为穿过闭合回路的磁通量不变,不产生感应电流;
(3)在地球表面有G=mg
匀速圆周运动G=m
解得h=-R,代入数据得h≈4×105 m(数量级正确都算对)
10.(16分)如图甲所示,在一倾角为37°的粗糙绝缘斜面上,静止地放置着一个匝数n=10的圆形线圈,其电阻R=3.14 Ω、质量m=0.4 kg、半径r=0.4 m。

如果向下轻推一下此线圈,则它刚好可沿斜面匀速下滑。

现在将线圈静止放在斜面上后,在线圈的水平直径以下的区域中,加上垂直斜面方向的、磁感应强度大小按如图乙所示规律变化的磁场(提示:通电半圆导线受的安培力与长为半圆直径的直导线通同样大小的电流时受的安培力相等,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2)。

求:
(1)刚加上磁场时线圈中的感应电流大小I;
(2)从加上磁场开始到线圈刚要运动,线圈中产生的热量Q。

.4 A(2)0.5 J
由闭合电路的欧姆定律I=
由法拉第电磁感应定律得E=n,S=πr2
由题图知,=0.5 T/s
联立解得I=0.4 A。

(2)设线圈开始能匀速滑动时受的滑动摩擦力为F f,由题给条件可知F f=mg sin 37°,
通过分析可知,无论磁感应强度方向如何,线圈受到的安培力总是沿斜面向上,且磁感应强度均匀变化,线圈产生的感应电流始终为0.4 A,加变化磁场后线圈刚要运动时
有nBIl=mg sin 37°+F f,其中l=2r,解得B=1.5 T
由题图乙知,B=B0+kt=1.0 T+0.5t
得t=1 s
由焦耳定律Q=I2Rt
联立解得Q=0.5 J。

11.
(20分)如图,两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为B1=kt,式中k为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界MN(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为B0,方向也垂直于纸面向里。

某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在t0时刻恰好以速度v0越过MN,此后向右做匀速运动。

金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计。

求:
(1)在t=0到t=t0时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值;
(2)在时刻t(t>t0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。

(2)B0lv0(t-t0)+ktS(B0lv0+kS)
在金属棒未越过MN之前,t时刻穿过回路的磁通量为Φ=ktS ①
设在从t时刻到t+Δt的时间间隔内,回路磁通量的变化量为ΔΦ,流过电阻R的电荷量为Δq。

由法拉第电磁感应定律有
ε=-②
由欧姆定律有i=③
由电流的定义有i=④
联立①②③④式得|Δq|=Δt⑤
由⑤式得,在t=0到t=t0的时间间隔内,流过电阻R的电荷量q的
绝对值为|q|=⑥
(2)当t>t0时,金属棒已越过MN。

由于金属棒在MN右侧做匀速运动,有f=F⑦
式中,f是外加水平恒力,F是匀强磁场施加的安培力。

设此时回路中的电流为I,F的大小为F=B0lI⑧
此时金属棒与MN之间的距离为s=v0(t-t0) ⑨
ls
匀强磁场穿过回路的磁通量为Φ'=B
回路的总磁通量为Φ
=Φ+Φ'
)穿过回路的
式中,Φ仍如①式所示。

由①⑨式得,在时刻t(t>t
=B0lv0(t-t0)+ktS
总磁通量为Φ
在t到t+Δt的时间间隔内,总磁通量的改变ΔΦt为
ΔΦ
=(B0lv0+kS)Δt
由法拉第电磁感应定律得,回路感应电动势的大小为
ε
=||
由欧姆定律有I=
lv0+kS)。

联立⑦⑧式得f=(B。