高三物理(鲁科版)一轮复习单元质检九 电磁感应

单元质检九电磁感应
(时间:60分钟满分:110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.(2013·课标全国Ⅱ,19改编)在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。

下列叙述不符合史实的是()
A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系
B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说
C.法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应电流
D.楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
解析:电流能产生磁场,说明电和磁之间存在联系,A项正确;为解释磁现象的电本质,安培根据螺线管和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说,B项正确;恒定电流附近的固定导线框,不会产生感应电流,C项错误;楞次通过实验,得出了楞次定律,D项正确。

答案:C
2.(2013·北京丰台一模)如图所示,一块绝缘薄圆盘可绕其中心的光滑轴自由转动,圆盘的四周固定着一圈带电的金属小球,在圆盘的中部有一个圆形线圈。

实验时圆盘沿顺时针方向绕中心转动时,发现线圈中产生逆时针方向(由上向下看)的电流,则下列关于可能出现的现象的描述正确的是()
A.圆盘上金属小球带负电,且转速减小
B.圆盘上金属小球带负电,且转速增加
C.圆盘上金属小球带正电,且转速不变
D.圆盘上金属小球带正电,且转速减小
解析:线圈中产生逆时针方向(由上向下看)的感应电流,由右手定则可知感应电流的磁场方向向上,由楞次定律可知可能是线圈中向上的磁场减弱或向下的磁场增强的结果,若圆盘上金属小球带负电,顺时针旋转产生逆时针方向的电流,磁场方向向上,转速减小时,向上的磁场减弱,选项A正确、B错误;同理可知若圆盘上金属小球带正电,产生顺时针方向的电流,磁场方向向下,转速增加时,向下的磁场增强,选项C、D错误。

答案:A
3.(2013·湖北八校第二次联考)如图甲所示,正三角形导线框abc固定在磁场中,磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示。

t=0时刻磁场方向垂直纸面向里,在0~4 s时间内,线框ab边所受安培力F随时间t变化的关系(规定水平向左为力的正方向)可能是下图中的()
解析:由法拉第电磁感应定律有E==S、I=和F=IBl可知F=··Bl,其中等于B t
图线的斜率,则据图乙可知0~2s时为定值,线框ab边所受安培力与磁感应强度B成正比;2~3 s时=0,则线框ab边所受安培力等于零;3~4 s时为定值,线框ab边所受安培力与磁感应强度B成正比,根据楞次定律可以判断各段时间内安培力F的方向,本题只有选项A正确。

答案:A
4.
如图所示,水平放置的两光滑导轨MN、PQ位于竖直向上的匀强磁场中,导轨电阻不计,质量和电阻阻值完全相同的两根金属棒a和b静止地横放在水平导轨上。

现将一水平向右的恒力F作用在棒a上,使两金属棒运动起来,则下列说法中正确的是()
A.棒a先做加速度减小的加速运动,而棒b先做加速度增大的加速运动,最终两者一起匀速向前运动
B.棒a先做加速度减小的加速运动,而棒b先做加速度增大的加速运动,最终两者以相同的加速度向前加速运动
C.两棒最终以相同的速度运动,且回路的电流不为零
D.两棒最终以相同的加速度共同运动,此后力F所做的功等于两棒动能的增加
解析:当F作用后,对棒a根据牛顿第二定律和法拉第电磁感应定律有F-=m a a a,可知:a棒速度增加,a a逐渐减小;对于棒b有=m b a b,则a b逐渐增大。

对于整体,根据牛顿第二定律,最终两棒会以相同的加速度向右运动。

由于最终两棒的速度大小不同,所以棒中有电流,F做的功一部分要转化为内能。

综上所述,选项A、C、D错误,B正确。

答案:B
5.
如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端接有定值电
阻R,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B。

将质量为m的导体棒由静止释放,当速度达到v时开始匀速运动,此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力,并保持拉力的功率恒为P,导体棒最终以2v的速度匀速运动。

导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻,重力加速度为g。

下列选项正确的是()
A.P=2mgv sinθ
B.P=3mgv sinθ
C.当导体棒速度达到时加速度大小为sinθ
D.在速度达到2v以后匀速运动的过程中,R上产生的焦耳热等于拉力所做的功
解析:当导体棒以速度v匀速运动时,沿斜面方向有mg sinθ=;当导体棒以2v匀速运动时,
沿斜面方向F+mg sinθ=,故F=mg sinθ,此时拉力F的功率P=F·2v=2mgv sinθ,选项A正
确,B错误;当导体棒的速度达到时,沿斜面方向mg sinθ-=ma,解得:a=g sinθ,选项C错误;导体棒的速度达到2v以后,拉力与重力的合力做的功等于R上产生的焦耳热,选项D错误。

答案:A
6.(2013·河南郑州第二次质检)如图所示,在光滑绝缘斜面上放置一矩形铝框abcd,铝框的质量为m、电阻为R,斜面上ef线与gh线间有垂直斜面向上的匀强磁场,ef∥gh∥pq∥ab,eh>bc。

如果铝框从磁场上方的某一位置由静止开始运动,则从铝框开始运动到ab边到达gh线之前的速度(v)—时间(t)图象可能正确的有()
解析:由题意可知,若铝框刚进磁场时受到安培力和重力沿斜面向下的分力平衡,则匀速进入,出磁场时,做加速度减小的减速运动(速度可能一直大于匀速运动的速度),选项A正确;若铝框刚进磁场时受到安培力小于重力沿斜面向下的分力,则铝框将继续做加速度逐渐减小的加速运动,完全进入磁场后,做匀加速运动,出磁场时开始减速,选项D正确。

答案:AD
7.如图甲所示,等离子气流(由高温高压的等电荷量的正、负离子组成)由左方连续不断地以速度v0射入P1和P2两极板间的匀强磁场中,ab直导线与P1、P2相连接,线圈A与直导线cd相连接。

线圈A内存在如图乙所示的变化磁场,且磁感应强度B的正方向规定为向右,则下列叙述正确的是()
A.0~1 s内,ab、cd导线互相排斥
B.1~2 s内,ab、cd导线互相吸引
C.2~3 s内,ab、cd导线互相吸引
D.3~4 s内,ab、cd导线互相排斥
解析:由左手定则知,极板P1带正电,电流由a流向b。

由楞次定律知,0~1 s内和1~2 s内,线圈A内产生的感应电流由d流向c,再由左手定则知,ab、cd导线互相排斥,A正确,B错误;同理分析,2~3 s内和3~4 s内,线圈A内产生的感应电流均为由c流向d,由左手定则知,ab、cd导线互相吸引,C正确,D错误。

答案:AC
8.(2013·山西四校联考)如图,固定在同一水平面内的两根长直金属导轨的间距为L,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。

现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动,当杆运动的距离为d时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。

设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度为g。

则求此过程中()
A.杆的最大速度为
B.通过电阻R上的电荷量为
C.克服安培力做的功为(F-μmg)d
D.感应电流在电阻R上产生的热量是金属杆上的倍
解析:设杆的速度最大值为v,则电路中的最大感应电动势为E=BLv,对应的电流为I=,此时
金属棒处于平衡状态,故有:F-μmg-BIL=0。

解得:v=,选项A错误;电路中的感应电荷量,即通过电阻R的电荷量为:q=,选项B正确;在金属杆从开始运动到最大速度的过程中,根据动能定理有:W F+W f+W安=ΔE k,则克服安培力做的功应等于(F-μmg)d与金属棒最大动能之差,选项C错误;由于R、r串联,焦耳热与电阻成正比,选项D正确。

答案:BD
二、实验题(共15分)
9.(7分)(2013·云南昆明调研)某同学要测量一新材料制成的圆柱体的电阻率ρ,部分步骤如下:
(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示,由图可知其长度为cm;
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,由图可知其直径为mm;
(3)用多用电表欧姆挡的“×10”倍率,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图丙所示,则该电阻的阻值约为Ω。

丙
解析:由游标卡尺、螺旋测微器以及多用电表读数规律可知长度为1.340 cm,直径为3.700 mm,电阻的阻值约为220 Ω。

答案:(1)1.340(2)3.700(3)220
10.(8分)(2013·河南五校质检)某研究性学习小组做“探究橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验,实验开始前,他们提出了以下几种猜想:①W∝,②W∝v,③W∝v2。

实验装置如图甲所示,图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形,这时橡皮筋对小车做的功记为W。

当我们用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放。

小车在实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。

(1)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动,应采取的措施是。

(2)每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的,为了计算出小车获得的速度,应选用纸带的部分进行测量。

(3)同学们设计了以下表格来记录数据。

其中W1、W2、W3、W4……表示橡皮筋对小车做的功,v1、v2、v3、v4……
他们根据实验数据绘制了如图乙所示的W v图象,由图象形状得出结论W∝v2。

他们的做法是否合适?请说明理由:。

解析:(1)因为小车要受到摩擦阻力作用,若把木板的末端垫起适当高度,使mg sin θ=μmg cos θ,这样小车所受的合外力就等于橡皮筋的弹力。

(2)橡皮筋恢复原长以后,小车将做匀速运动,所以应选用纸带的点距均匀部分进行测量。

(3)在物理实验中改变实验条件测得若干组数据,往往可以用图象法来处理数据。

但物理量之间的关系,并不都是线性关系,需要经过适当的代换转化为线性关系,求出所需要的物理量。

答案:(1)把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力(2)点距均匀(3)不合适。

由曲线不能直接确定函数关系,应进一步绘制W v2图象
三、计算题(本题共3小题,共47分。

解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)
11.(15分)(2012·广东理综,35)如图所示,质量为M的导体棒ab,垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上,导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,左侧是水平放置、间距为d的平行金属板,R和R x分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻。

(1)调节R x=R,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v。

(2)改变R x,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m、带电荷量为+q的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的R x。

解析:(1)当R x=R,棒沿导轨匀速下滑时,由平衡条件得
Mg sin θ=F
安培力F=BIl
解得I=
感应电动势E=Blv
电流I=
解得v=
(2)微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,由平衡条件得mg=q
棒沿导轨匀速下滑,由平衡条件得Mg sin θ=BI1l
金属板间电压U=I1R x
解得R x=
答案:(1)I=v=(2)
12.(16分)(2014·江西红色六校高三第一次联考)
如图所示,固定于水平桌面上足够长的两平行光滑导轨PQ、MN,其电阻不计,间距d=0.5 m,P、M两端接有一只理想电压表,整个装置处于竖直向下的磁感应强度B0=0.2 T的匀强磁场中,两金属棒L1、L2平行地搁在导轨上,其电阻均为r=0.1 Ω,质量分别为M1=0.3 kg和M2=0.5 kg。

固定棒L1,使L2在水平恒力F=0.8 N的作用下,由静止开始运动。

试求:
(1)当电压表读数为U=0.2 V时,棒L2的加速度为多大。

(2)棒L2能达到的最大速度v m。

解析:(1)流过L2的电流I=A=2 A
L2所受的安培力F'=B0Id=0.2 N
对L2得F-F'=m2a
所以L2的加速度a=1.2 m/s2
(2)当安培力F安与恒力F平衡时,棒L2速度达到最大,此时电路电流为I m,则
F安=BI m d
I m=
F安=F
得到,v m==16 m/s。

答案:(1)1.2 m/s2(2)16 m/s
13.(16分)(2014·江西师大附中高三年级开学考试物理试卷)如图甲所示,一足够长阻值不计的光滑平行金属导轨MN、PQ之间的距离L=1.0 m,NQ两端连接阻值R=1.0 Ω的电阻,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面向上,导轨平面与水平面间的夹角θ=30°。

一质量m=0.20 kg,阻值r=0.50 Ω的金属棒垂直于导轨放置并用绝缘细线通过光滑的定滑轮与质量
M=0.60 kg的重物相连。

细线与金属导轨平行。

金属棒沿导轨向上滑行的速度v与时间t之间的关系如图乙所示,已知金属棒在0~0.3 s内通过的电荷量是0.3~0.6s内通过电荷量的,g 取10 m/s2,求:
(1)0~0.3 s内棒通过的位移。

(2)金属棒在0~0.6 s内产生的热量。

解析:(1)金属棒在0.3~0.6 s内通过的电荷量是
q1=I1t1=
金属棒在0~0.3 s内通过的电荷量
q2=
由题中的电荷量关系得
代入解得:s2=0.3 m
(2)金属棒在0~0.6 s内通过的总位移为s=s1+s2=vt1+s2,代入解得s=0.75 m
根据能量守恒定律
Mgs-mgs sin θ-Q=(M+m)v2
代入解得Q=2.85 J
由于金属棒与电阻R串联,电流相等,根据焦耳定律Q=I2Rt,得到它们产生的热量与电阻成正比,所以金属棒在0~0.6 s内产生的热量Q r=Q=0.95 J
答案:(1)0.3 m(2)0.95 J。