河北省保定市高阳中学高三物理上学期第十六次周练试卷

2014-2015学年河北省保定市高阳中学高三（上）第十六次周练物理
试卷
一.选择题
1．（3分）（2012•山东）以下叙述正确的是（）A．法拉第发现了电磁感应现象
B．惯性是物体的固有属性，速度大的物体惯性一定大
C．牛顿最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因
D．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果
2．（3分）（2013•宝安区校级模拟）物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图所示，她把一个带铁芯的线圈L开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L 上，且使铁芯穿过套环，闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是（）
A．线圈接在了直流电源上
B．电源电压过高
C．所选线圈的匝数过多
D．所用套环的材料与老师的不同
3．（3分）（2011•上海）如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a 绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a（）
A．顺时针加速旋转B．顺时针减速旋转
C．逆时针加速旋转D．逆时针减速旋转
4．（3分）线圈在长直导线电流的磁场中，做如图所示的运动：A向右平动，B向下平动，C 绕轴转动（ad边向外转动角度θ≤90°），D向上平动（D线圈有个缺口），判断线圈中有感应电流的是（）
A． A B． B C． C D．D
5．（3分）（2015•松江区一模）如图，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（）
A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B．穿过线圈a的磁通量变小
C．线圈a有扩张的趋势
D．线圈a对水平桌面的压力F N将增大
6．（3分）（2013•北京）如图，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E l；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2．则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E l：E2分别为（）
A．c→a， 2：1 B．a→c，2：1 C．a→c，1：2 D．c→a，1：2
7．（3分）（2010•北京）在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2，分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R．闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I．然后，断开S．若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流L1、流过L2的电流l2随时间t变化的图象是（）
A．B．C．D．
8．（3分）（2013•惠州模拟）一环形线罔放在匀强磁场中，设第1s内磁感线垂直线圈平
面向里，如图甲所示．若磁感强度B随时间t变化的关系如图乙所示，那么下列选项正确的是（）
A．第1s内线闺中感应电流的大小逐渐增加
B．第2s内线圈中感应电流的大小恒定
C．第3S内线圈中感应电流的方向为顺时针方向
D．第4S内线罔中感应电流的方向为逆时针方向
9．（3分）如图所示，有一个磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，一半径为r、电阻为2R的金属圆环放置在磁场中，金属圆环所在的平面与磁场垂直．金属杆Oa一端可绕环的圆心O旋转，另一端a搁在环上，电阻值为R；另一金属杆Ob一端固定在O点，另一端b固定在环上，电阻值也是R．已知Oa杆以角速度ω匀速旋转，所有接触点接触良好，Ob不影响Oa的转动，则下列说法正确的是（）
A．流过Oa的电流可能为
B．流过Oa的电流可能为
C．Oa旋转时产生的感应电动势的大小为Bωr2
D．Oa旋转时产生的感应电动势的大小为Bωr2
二.解答题
10．（3分）（2013•重庆）小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验，其装置如图所示．在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的计数为G1，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计．直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R．若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v 在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的计数为G2，铜条在磁场中的长度L．
（1）判断铜条所受安培力的方向，G1和G2哪个大？
（2）求铜条匀速运动时所受安培力的大小和磁感应强度的大小．
11．（3分）如图甲所示，光滑导轨宽0.4m，ab为金属棒，均匀变化的磁场垂直穿过轨道平面，磁场的变化情况如图乙所示，金属棒ab的电阻为1Ω，导轨电阻不计．t=0时刻，ab 棒从导轨最左端，以v=1m/s的速度向右匀速运动，求1s末回路中的感应电流及金属棒ab 受到的安培力．
2014-2015学年河北省保定市高阳中学高三（上）第十六次周练物理试卷
参考答案与试题解析
一.选择题
1．（3分）（2012•山东）以下叙述正确的是（）A．法拉第发现了电磁感应现象
B．惯性是物体的固有属性，速度大的物体惯性一定大
C．牛顿最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因
D．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果
考点：物理学史．
分析：解答本题应掌握：法拉第发现了电磁感应现象；惯性是物体的固有属性，质量是惯性大小的量度．伽利略最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因；感应电流遵从楞次定律所描述的方向，符合能量守恒定律．
解答：解：A、1831年英国科学家法拉第发现了电磁感应现象．故A正确．
B、惯性是物体的固有属性，质量是惯性大小的量度，与速度大小无关．故B错误．
C、伽利略最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因．故C错误．
D、感应电流遵从楞次定律所描述的方向，由于在电磁感应现象中，安培力是阻力，外界通过克服安培力做功，将机械能转化为电能，故楞次定律所描述的感应电流方向，这是能量守恒定律的必然结果．故D正确．
故选AD
点评：本题考查了物理学史、惯性、楞次定律等等，要抓住惯性由物体的质量来量度，与速度无关，楞次定律符合能量守恒定律．
2．（3分）（2013•宝安区校级模拟）物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图所示，她把一个带铁芯的线圈L开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L 上，且使铁芯穿过套环，闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是（）
A．线圈接在了直流电源上
B．电源电压过高
C．所选线圈的匝数过多
D．所用套环的材料与老师的不同
考点：研究电磁感应现象．
专题：实验题．
分析：闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量发生变化，产生感应电流，从而受到安培力，会向上跳起．根据套环跳起的原理判断导致套环未动的原因．
解答：解：A、线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动．故A错误．
B、电源电压过高，在套环中产生的感应电流更大，更容易跳起．故B错误．
C、线圈匝数过多，在套环中产生的感应电流越大，套环更容易跳起．故C错误．
D、所用的套环材料是塑料，不可能产生感应电流，则不会受到安培力，不会跳起．故D正确．
故选：D．
点评：理解套环跳起的原因，即产生感应电流的效果阻碍引起感应电流磁通量的变化．
3．（3分）（2011•上海）如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a 绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a（）
A．顺时针加速旋转B．顺时针减速旋转
C．逆时针加速旋转D．逆时针减速旋转
考点：楞次定律；安培定则；磁通量．
分析：本题中是由于a的转动而形成了感应电流，而只有a中的感应电流的变化可以在b 中产生磁通量的变化，才使b中产生了感应电流；因此本题应采用逆向思维法分析判断．解答：解：分析A选项，当带正电的绝缘圆环a顺时针加速旋转时，相当于顺时针方向电流，并且在增大，根据右手定则，其内（金属圆环a内）有垂直纸面向里的磁场，其外（金属圆环b处）有垂直纸面向外的磁场，并且磁场的磁感应强度在增大，金属圆环b包围的面积内的磁场的总磁感应强度是垂直纸面向里（因为向里的比向外的磁通量多，向里的是全部，向外的是部分）而且增大，根据楞次定律，b中产生的感应电流的磁场垂直纸面向外，磁场对电流的作用力向外，所以b中产生逆时针方向的感应电流，根据左手定则，磁场对电流的作用力向外，所以具有扩张趋势，所以A错误；
同样的方法可判断B选项正确，而C选项，b中产生顺时针方向的感应电流，但具有扩张趋势；而D选项，b中产生逆时针方向的感应电流，但具有收缩趋势，所以C、D都不正确．所以本题选B．
故选B．
点评：本题综合考查电流的磁场（安培定则），磁通量，电磁感应，楞次定律，磁场对电流的作用力，左手定则等．本题的每一选项都有两个判断，有的同学习惯用否定之否定法，如A错误，就理所当然的认为B和C都正确，因为二者相反：顺时针减速旋转和逆时针加速旋转，但本题是单选题，甚至陷入矛盾．他们忽略了本题有两个判断，一个是电流方向，另一个是收缩趋势还是扩张趋势．如果只有一个判断，如b中产生的感应电流的方向，可用此法．所以解题经验不能做定律或定理用．
4．（3分）线圈在长直导线电流的磁场中，做如图所示的运动：A向右平动，B向下平动，C 绕轴转动（ad边向外转动角度θ≤90°），D向上平动（D线圈有个缺口），判断线圈中有感应电流的是（）
A． A B． B C． C D．D
考点：感应电流的产生条件．
分析：本题考查了感应电流产生的条件：闭合回路中的磁通量发生变化．据此可正确解答本题．
解答：解：A、线框向右运动时，虽然切割磁场感应线运动，穿过线框的磁通量没有变化，不会产生感应电流，故A错误；
B、线框向下运动时，垂直于磁感线运动做切割磁感线，穿过的磁通量减小，因此也会产生感应电流，故B正确；
C、线框绕轴转动，穿过的磁通量发生变化，因此会产生感应电流，故C正确；
D、线框向纸上平动的过程中，导致磁通量发生变化，因此线框产生感应电动势；由于D框中有一个缺口，所以不能产生感应电流，故D错误；
故选：BC
点评：本题考查感应电流产生的条件，首先要明确是哪一个线圈，然后根据磁通量的公式：Φ=BS找出变化的物理量，从而确定磁通量是否发生变化．基础题目．
5．（3分）（2015•松江区一模）如图，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（）
A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B．穿过线圈a的磁通量变小
C．线圈a有扩张的趋势
D．线圈a对水平桌面的压力F N将增大
考点：楞次定律．
专题：电磁感应与电路结合．
分析：此题的关键首先明确滑动触头向下滑动时通过判断出线圈b中的电流增大，然后根据楞次定律判断出线圈a中感应电流的方向．本题利用“楞次定律的第二描述”求解将更为简便．
解答：解：A、B：当滑动触头P向下移动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大，从而判断出穿过线圈a的磁通量增加方向向下，所以B错误；根据楞次定律即可判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针，A错误．
C、再根据微元法将线圈a无线分割根据左手定则不难判断出线圈a应有收缩的趋势，或直接根据楞次定律的第二描述“感应电流产生的效果总是阻碍引起感应电流的原因”，因为滑动触头向下滑动导致穿过线圈a的磁通量增加，故只有线圈面积减少时才能阻碍磁通量的增加，故线圈a应有收缩的趋势，C错误；
D、开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力，当滑动触头向下滑动时，可以用“等效法”，即将线圈a和b看做两个条形磁铁，不难判断此时两磁铁的N极相对，互相排斥，故线圈a对水平桌面的压力将增大，所以D正确．
故选D．
点评：首先应掌握楞次定律的基本应用，楞次定律的第二描述是能量守恒定律在电磁感应现象中得出的必然结果．一般在解决有关相对运动类问题时用楞次定律的第二描述将会非常简便．
6．（3分）（2013•北京）如图，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E l；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2．则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E l：E2分别为（）
A．c→a，2：1 B．a→c，2：1 C．a→c，1：2 D．c→a，1：2
考点：导体切割磁感线时的感应电动势．
专题：电磁感应——功能问题．
分析：本题是电磁感应问题，由楞次定律判断MN中产生的感应电流方向，即可知道通过电阻R的电流方向．MN产生的感应电动势公式为E=BLv，E与B成正比．
解答：解：由楞次定律判断可知，MN中产生的感应电流方向为N→M，则通过电阻R的电流方向为a→c．
MN产生的感应电动势公式为E=BLv，其他条件不变，E与B成正比，则得E l：E2=1：2．
故选：C
点评：本题关键要掌握楞次定律和切割感应电动势公式E=BLv，并能正确使用，属于基础题．
7．（3分）（2010•北京）在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2，分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R．闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I．然后，断开S．若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流L1、流过L2的电流l2随时间t变化的图象是（）
A．B．C．D．
考点：电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用．
专题：压轴题．
分析：当电流变化时，电感线圈对电流有阻碍作用，电流增大，线圈阻碍其增大，电流减小，阻碍其减小．
解答：解：
A、B、由于小灯泡L1与电感线圈串联，断开S后再闭合，流过L1的电流从无到有（即增大），电感线圈对电流有阻碍作用，所以流过灯泡L1的电流从0开始逐渐增大，最终达到I．故A 错误，B正确．
C、D、由于小灯泡L2与滑动变阻器串联，断开S后再闭合，立即有电流通过L2，当I1电流逐渐增大时，流过L2的电流逐渐减小，最终减到I．故C、D错误．
故选：B．
点评：解决本题的关键掌握电感线圈对电流有阻碍作用，电流增大，线圈阻碍其增大，电流减小，阻碍其减小．
8．（3分）（2013•惠州模拟）一环形线罔放在匀强磁场中，设第1s内磁感线垂直线圈平
面向里，如图甲所示．若磁感强度B随时间t变化的关系如图乙所示，那么下列选项正确的是（）
A．第1s内线闺中感应电流的大小逐渐增加
B．第2s内线圈中感应电流的大小恒定
C．第3S内线圈中感应电流的方向为顺时针方向
D．第4S内线罔中感应电流的方向为逆时针方向
考点：法拉第电磁感应定律；闭合电路的欧姆定律；楞次定律．
专题：电磁感应与电路结合．
分析：在B﹣t图中同一条直线磁通量的变化率是相同的；由法拉第电磁感应定律可得出感应电动势大小恒定；由楞次定律可得出电流的方向．
解答：解：根据B﹣t图中同一条直线磁通量的变化率是相同的，由法拉第电磁感应定律：各段时间内的电流为定值，且大小相等．
由题意可知，第1s内磁感线垂直线圈平面向里，则有
A、在第1s内，由楞次定律知，感应电流的方向为逆时针方向；感应电流是恒定的，故A 错误；
B、在第2s内，由楞次定律知，感应电流的方向为逆时针方向；感应电流是恒定的，故B 正确；
C、在第3s内，由楞次定律知，感应电流的方向为逆时针方向；感应电流是恒定的，故C 错误；
D、在第4s内，由楞次定律知，感应电流的方向为逆时针方向；感应电流是恒定的，故D 正确；
故选：BD
点评：解决本题的关键熟练掌握楞次定律和法拉第电磁感应定律，以及安培力的大小和方向的判定．
9．（3分）如图所示，有一个磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，一半径为r、电阻为2R的金属圆环放置在磁场中，金属圆环所在的平面与磁场垂直．金属杆Oa一端可绕环的圆心O旋转，另一端a搁在环上，电阻值为R；另一金属杆Ob一端固定在O点，另一端b固定在环上，电阻值也是R．已知Oa杆以角速度ω匀速旋转，所有接触点接触良好，Ob不影响Oa的转动，则下列说法正确的是（）
A．流过Oa的电流可能为
B．流过Oa的电流可能为
C． Oa旋转时产生的感应电动势的大小为Bωr2
D． Oa旋转时产生的感应电动势的大小为Bωr2
考点：导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．
专题：电磁感应——功能问题．
分析：oa杆以角速度匀速旋转，切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，其余部分为外电路．当oa转到最高点时，外电路总电阻最大，通过oa的电流最小；当oa与ob重合时，环的电阻为0，外电路总电阻最小，通过oa的电流最大．根据E=BLv和欧姆定律求解，其中v是速度的平均值．
解答：解：oa杆切割磁感线产生感应电动势为 E=Br=Br=Br=；当oa转到最高点时，外电路总电阻最大，为：R+R+0.5R．通过oa的电流最小，最小电流为： I min=；
当oa与ob重合时，环的电阻为0，外电路总电阻最小，通过oa的电流最大，最大电流为： I max==
故流过oa的电流的范围为．故ABD正确，C错误
故选：ABD
点评：本题一要会求解感应电动势，由于oa杆上各点切割速度不同，要用平均速度求解；二要知道最大值与最小值的条件，运用欧姆定律求解．
二.解答题
10．（3分）（2013•重庆）小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验，其装置如图所示．在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的计数为G1，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计．直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R．若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v 在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的计数为G2，铜条在磁场中的长度L．
（1）判断铜条所受安培力的方向，G1和G2哪个大？
（2）求铜条匀速运动时所受安培力的大小和磁感应强度的大小．
考点：安培力；磁感应强度．
专题：电磁感应中的力学问题．
分析：安培力公式为：F=BIL，注意公式的适用条件是：匀强磁场，电流和磁场方向垂直．根据平衡可知安培力大小，由法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律可求出电流大小，再
由B=从而可得出磁感应强度的大小．
解答：解：（1）根据棒向下运动，切割磁感线，产生感应电流，由右手定则可得感应电流方向为B到A，再由左手定则可得，安培力方向竖直向上；因此当棒不动时，棒不受安培力作用，所以G2＞G1；
（2）由于铜条匀速运动，则有安培力等于重力，即有：安培力F=G2﹣G1
根据法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律可求出电流大小为，
而由B=从而可得出，磁感应强度大小．
答：（1）则铜条所受安培力的方向竖直向上，G2＞G1；
（2）则铜条匀速运动时所受安培力的大小为G2﹣G1；磁感应强度的大小为
．
点评：本题比较简单，考查了安培力的大小计算，应用公式F=BIL时注意公式适用条件和公式中各个物理量的含义．并考查法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律．
11．（3分）如图甲所示，光滑导轨宽0.4m，ab为金属棒，均匀变化的磁场垂直穿过轨道平面，磁场的变化情况如图乙所示，金属棒ab的电阻为1Ω，导轨电阻不计．t=0时刻，ab 棒从导轨最左端，以v=1m/s的速度向右匀速运动，求1s末回路中的感应电流及金属棒ab 受到的安培力．
考点：导体切割磁感线时的感应电动势；安培力．
分析：由图读出1s末磁感应强度B，由E=BLv求动生电动势，由法拉第电磁感应定律求出感生电动势，得到回路中总的电动势，再由欧姆定律求出感应电流，由F=BIL求出安培力．解答：解：由图乙知，1s末磁感应强度 B=2T
ab棒产生的动生电动势为 E动=BLv=2×0.4×1V=0.8V
回路中产生的感生电动势为 E感=Lvt=2×0.4×1×1V=0.8
根据楞次定律知两个电动势串联，则总电动势为 E=E动+E感=1.6V；
回路中感应电流为：I==A=1.6A
1s末ab棒所受安培力为：F=BIL=2×1.6×0.4N=1.28N，方向向左．
答：1s末回路中的感应电流为1.6A，ab棒所受的安培力大小为1.28N，方向向左．
点评：本题是动生电动势与感生电动势并存问题，关键要掌握感应电动势公式、楞次定律，明确两个电动势的关系，再由欧姆定律和安培力公式求解．。