高中物理第四章章末总结学案新人教选修

第四章电磁感应章末总结
一、对楞次定律的理解与应用
楞次定律反映这样一个物理规律：原磁通量变化时产生感应电流，感应电流的磁场(方向由右手螺旋定则判定)阻碍原磁通量的变化．
1．感应电流的磁场不一定与原磁场方向相反，只在磁通量增大时两者才相反，而在磁通量减少时两者是同向的．
2．“阻碍”并不是“阻止”，而是“延缓”，电路中的磁通量还是在变化，只不过变化得慢了．3．“阻碍”的表现：增反减同、增缩减扩、增离减靠、来拒去留．
例1圆形导体线圈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1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 ( )
图1
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
二、电磁感应中的图象问题
1．图象问题的类型：一是给出电磁感应过程，选出或画出正确图象；二是由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量．
2．应用的规律：(1)利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势大小．(2)利用楞次定律或右手定则判定感应电流的方向．(3)应用公式F＝BIL(和左手定则计算或判断安培力的大小或方向)．
例2将一段导线绕成图2甲所示的闭合电路，并固定在纸面内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中．回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示．用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t 变化的图象是 ( )
图2
三、电磁感应中的电路问题
1．首先要找到哪一部分导体相当于电源，分清内外电路．
处于磁通量变化的磁场中的线圈或切割磁感线的导体相当于电源，该部分导体的电阻相当于内电阻；而其余部分的电路则是外电路．
2．路端电压、感应电动势和某段导体两端的电压三者的区别：
(1)某段导体作为电阻时，它两端的电压等于电流与其电阻的乘积；
(2)某段导体作为电源时，它两端的电压就是路端电压，等于电流与外电阻的乘积，或等于电动势减去内电压；
(3)某段导体作为电源时，电路断路时导体两端的电压等于感应电动势．
例3如图3所示，光滑金属导轨PN与QM相距1 m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6 Ω，R2＝3 Ω，ab导体棒的电阻为2 Ω.垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T．现使ab以恒定速度v＝3 m/s匀速向右移动，求：
图3
(1)导体棒上产生的感应电动势 E.
(2)R1与R2消耗的电功率分别为多少？
(3)拉ab棒的水平向右的外力F为多大？
四、电磁感应中的动力学问题
解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件等．
1．做好受力情况、运动情况的动态分析：导体运动产生感应电动势―→感应电流―→通电导体受安培力―→合外力变化―→加速度变化―→速度变化―→感应电动势变化．周而复始循环，最终加速度等于零，导体达到稳定运动状态．
2．利用好导体达到稳定状态时的平衡方程，往往是解答该类问题的突破口．
例4如图4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 ( )
图4
A ．P ＝2mgvsin θ
B ．P ＝3mgvsin θ
C ．当导体棒速度达到v 2时加速度大小为g 2
sin θ D ．在导体棒速度达到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
五、电磁感应中的能量问题
1．能量观点分析
(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程．
(2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服安培力做功．此过程中，其他形式的能转化为电能．“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能．
2．求解思路
(1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W ＝UIt 或Q ＝I 2Rt 直接进行计算．
(2)若电流变化，则：①利用克服安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能． 例5 如图5所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l ＝0.5 m ，左端接有阻值R ＝0.3 Ω的电阻．一质量m ＝0.1 kg 、电阻r ＝0.1 Ω的金属棒MN 放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B ＝0.4 T ．金属棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a ＝2 m/s 2的加速度做匀加速运动，当金属棒的位移x ＝9 m 时撤去外力，金属棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前、后回路中产生的焦耳热之比Q 1∶Q 2＝2∶1.导轨足够长且电阻不计，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：
图5
(1)金属棒在匀加速运动过程中，通过电阻R 的电荷量q ；
(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q 2；
(3)外力做的功W F .
1．(对楞次定律的理解与应用)如图6所示，竖直放置的螺线管与导线abcd 构成回路，导线所在区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环，导线abcd 所围区域内磁场的
磁感应强度按下列哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场作用力 ( )
图6
2．(电磁感应中的图象问题)如图7所示，磁场垂直于纸面向外，磁场的磁感应强度随x按B＝B0＋kx(x>0，B0、k为常量)的规律均匀增大．位于纸面内的正方形导线框abcd处于磁场中，在外力作用下始终保持dc 边与x轴平行向右匀速运动．若规定电流沿abcda的方向为正方向，则从t＝0到t＝t1的时间间隔内，关于该导线框中产生的电流i随时间t变化的图象正确的是( )
图7
3．(电磁感应中的电路问题)如图8所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的有界匀强磁场，边界如图中虚线所示．当圆环运动到图示位置(∠aOb＝90°)时，a、b 两点的电势差为 ( )
图8
A.2BRv
B.
2
2
BRv
C.24BRv
D.324
BRv 4．(电磁感应中的能量问题)如图9所示，一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成θ角，两轨道上端用一电阻R 相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上．质量为m 的金属杆ab 以初速度v 0从轨道底端向上滑行，滑行到某高度h 后又返回到底端．若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计．则下列说法正确的是 ( )
图9
A ．金属杆ab 上滑过程与下滑过程通过电阻R 的电荷量一样多
B ．金属杆ab 上滑过程中克服重力、安培力与摩擦力所做功之和大于12
mv 20 C ．金属杆ab 上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等
D ．金属杆ab 在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热
5．(电磁感应中的动力学问题)如图10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 之间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B 0＝0.2 T 的匀强磁场中，两金属棒L 1、L 2平行地搁在导轨上，其电阻均为r ＝0.1 Ω，质量分别为M 1＝0.3 kg 和M 2＝0.5 kg.固定棒L 1，使L 2在水平恒力F ＝0.8 N 的作用下，由静止开始运动．试求：
图10
(1)当电压表读数为U ＝0.2 V 时，棒L 2的加速度为多大？
(2)棒L 2能达到的最大速度v m .
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．关于摩擦力的说法正确的是（）
A．受静摩擦力的物体一定处于静止状态
B．受滑动摩擦力的物体一定处于运动状态
C．两个物体间静摩擦力的大小跟它们接触面间的压力成正比
D．滑动摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动方向相反
2．如图所示,绷紧的传送带与水平面的夹角,皮带在电动机
的带动下,始终保持的速率运行。

现把一质量为4kg的工件(可看为质点)轻轻放在皮带的底端,经一段时间后工件被传送到h=8m的高处。

已知工件与传送带间的动摩
因数为,取g=l0m/s2,在这段时间,工件的速度v,位移x,加速度a,所受合外力F随时间t变化的图象正确的是
A．A B．B C．C D．D
3．某质点做匀加速直线运动，经过时间t速度由v0变为（k>l），位移大小为x。

则在随后的4t内，质点的位移大小为A．B．
C．
D．
4．某质点做匀加速直线运动，在速度由v0变为kv0(k>1)的过程中，质点的位移大小为x，则在速度由v0变为(k+1) v0的过程中，质点的位移大小为( )
A． B．
C． D．
5．放射性同位素钍 Th经一系列α、β衰变后生成氡
Rn，以下说法正确的是（）
A．每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个
B．每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1个
C．放射性元素钍Th的原子核比氡
Rn原子核的中子数少4个
D．钍Th衰变成氡
Rn一共经过2次α衰变和3次β衰变
6．一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物,当重物的速度为
时,起重机的有用功率达到最大值P之后,起重机保持该功率不变,继续提升重物.直到以最大速度匀速上升为止,则整个过程中,下列说法错误的是( )
A．钢绳的最大拉力为P/
B．钢绳的最大拉力为P/
C．重物的最大速度为P/mg
D．重物做匀加速运动的时间为
二、多项选择题
7．关于分子动理论，下列说法正确的是_____________ A．扩散现象说明物质分子永不停息做无规则运动
B．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故
C．布朗运动是指悬浮在液体里的微小颗粒的运动
D．两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量叫做内能
E．已知某种气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为N A，则该气体分子之间的平均距离可以
表示为
8．恒温环境中，在导热良好的注射器内，用活塞封闭了一定质量的理想气体。

用力缓慢向外拉活塞，此过程中
A．封闭气体分子间的平均距离增大
B．封闭气体分子的平均速率减小
C．活塞对封闭气体做正功
D．封闭气体的内能不变
E. 封闭气体从外界吸热
9．如图所示，在水平地面的O点正上方不同高度的A、B两点分别水平抛出一小球，不计一切阻力，如果两球均落在同一点C上，则两小球（）
A．在空中飞行时间可能相等 B．抛出时的初速度可能相同
C．落地的速率可能相等 D．落地的速度方向不同
10．如图所示P、Q为固定的等量正点电荷，在连线的中垂线上某处B静止释放一带负电的粒子，重力不计，则下列说法正确的是
A．中垂线为等势线
B．粒子由B运动到O点时，速度最大
C．粒子由B运动至O点过程，电势能减小
D．粒子由B运动至O点过程，电场力增大
三、实验题
11．A、B两车在同一直线上向右匀速运动，B车在A车前，A车的速度大小为v1＝8 m/s，B车的速度大小为v2＝20 m/s，如图所示。

当A、B两车相距时，B车因前
方突发情况紧急刹车(已知刹车过程的运动可视为匀减速直线运动)，加速度大小为a＝2 m/s2，从此时开始计时，求：
(1)A车追上B车之前，两者相距的最大距离；
(2)A车追上B车所用的时间；
(3)从安全行驶的角度考虑，为避免两车相撞，在题设条件下，A车在B车刹车的同时也应刹车的最小加速度。

12．足球以的速度飞来，运动员把它以
的速度反向踢出，踢球时间为
，设球飞来的方向为正方向，则足球在这段时间内的加速度为多少？
四、解答题
13．一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠C=30°，AB边长度为d．在此截面所在的平面内，一束单色光线从AB边中点O垂直AB边射入棱镜，已知棱镜对该单色光的折射率
，光在真空中传播的速度为c，求：
①光线第一次从BC边射出时的方向与BC边的夹角；
②光线从AB边射入到第一次从BC边射出的过程中在棱镜中传播的时间t．
14．静止在水平面上的小车固定在刚性水平轻杆的一端，杆的另一端通过小圆环套在竖直光滑的立柱上。

每当小车停止运动时，车上的弹簧枪就会沿垂直于轻杆的水平方向自动发射一粒弹丸，然后自动压缩弹簧
并装好一粒弹丸等待下次发射，直至射出所有弹丸。

下图为该装置的俯视图。

已知未装弹丸的小车质量为M，每粒弹丸的质量为m，每次发射弹丸释放的弹性势能为E，发射过程时间极短：小车运动时受到一个与运动方向相反、大小为小车对地面压力λ倍的作用力；忽略所有摩擦阻力，重力加速度为g。

(1)若小车上只装一粒弹丸，求弹丸被射出时小车的速度大小；
(2)若(l)问中发射弹丸后小车恰能运动一周，求射出弹丸时，杆对小车的拉力大小；
【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．ACE
8．ADE
9．CD
10．BC
三、实验题
11．（1）64m（2）16s（3）0.4m/s2
12．足球在这段时间内的加速度为；方向与初速度方向相反。

四、解答题
13．（1）（2）
14．(1) ；(2) F=4πλMg
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2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示,A、B两端电压恒为U,接入内阻为R 的电动机 M 恰好能正常工作,流过电动机的电流为I1,如果把电动机换成阻值为R 的定值电阻,此时电流为I2,下列说法正确的是
A．I1=I2
B．I2>I1
C．电动机消耗的功率大于定值电阻消耗的功率
D．电动机消耗的功率等于定值电阻消耗的功率
2．如图甲所示为一“凸型”线框，其中ab= be=de=ah= gf=l，ef =3l。

线框在外力作用下以恒定速度垂直磁场通过一宽为Z的有界匀强磁场。

取逆时针方向电流方向为正，图示时刻t=0，则线框中产生的电流i随时间t变化的图像中，正确的是
A．B．C．
D．
3．阿联酋迪拜哈利法塔，原名迪拜塔，塔高828m，也被称为世界第一高楼。

楼层总数162层，配备56部电梯，最高速可达17.4m/s。

游客乘坐观光电梯大约1min就可以到达观光平台。

若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，其加速度a与时间t的关系如图所示。

下列相关说法正确的是（）
A．t＝6s时，电梯处于失重状态
B．7s～53s时间内，绳索拉力最小
C．t＝59s时，电梯处于超重状态
D．t＝60s时，电梯速度恰好为0
4．如图所示，边长为L的菱形由两个等边三角形abd和bcd构成，在三角形abd内存在垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场，在三角形bcd内存在垂直纸面向里的磁感应强度也为B的匀强磁场．一个边长为L的等边三角形导线框efg在纸面内向右匀速穿过磁场，顶点e始终在直线ab上，底边gf始终与直线dc重合．规定逆时针方向为电流的正方向，在导线框通过磁场的过程中，感应电流随位移变化的图象是（）
A． B．
C． D．
5．在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0 A和1.0 V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V．则当这台电动机正常运转时( )
A．电动机的内阻为7.5 Ω
B．电动机的内阻为2.0 Ω
C．电动机的输出功率为30.0 W
D．电动机的输出功率为26.0 W
6．在同一条笔直的公路上行驶的三辆汽车a，b，c，它们的x-t图象如图所示汽车a对应的图象是条抛物线，其顶点坐标为（0，10），下列说法正确的是（）
A．b和c两汽车做匀速直线运动，两汽车的速度相同
B．在内，a，b两汽车间的距离均匀增大
C．汽车c的速度逐渐增大
D．汽车a在5s末的速度为
二、多项选择题
7．图示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，M、N两点的坐标分别为(-2，0)和(-7，0)，已知r=0.6s时，M点第一次出现波峰。

下列说法正确的是_______(填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分)
A．该波的周期为0.8s
B．该波的传播速度为10m/s
C．t=0.9s时N点第一次出现波谷
D．N点刚开始振动时，M点已通过的路程为25cm
E.N点振动后，M、N两点的振动情况始终相反
8．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。

已知输电线的总电阻为R=10Ω，降压变压器T2原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电
压u＝220sin100πt V，降压变压器的副线圈与滑动变阻
器组成闭合电路。

若将变压器视为理想变压器，当负载R0=11Ω时
A．通过R电流的有效值是20A
B．升压变压器的输入功率为4650W
C．当负载R0增大时，发电机的输出功率减小
D．发电机中电流变化的频率为100Hz
9．如图所示为某静电场中x轴上各点电势分布图，一个带电粒子在坐标原点O由静止释放，仅在电场力作用下沿x轴正向运动，则下列说法正确的是
A．粒子一定带正电
B．粒子运动到坐标轴上x2处速度最大
C．粒子从坐标轴上x1处运动到x3处，电场力的冲量为零
D．粒子从坐标轴上x1处运动到x2处，加速度先增大后减小
10．如图所示，点L1和点L2称为地月连线上的拉格朗日点。

在L1点处的物体可与月球同步绕地球转动。

在L2点处附近的飞行器无法保持静止平衡，但可在地球引力和月球引力共同作用下围绕L2点绕行。

我国中继星鹊桥就是绕L2点转动的卫星，嫦娥四号在月球背面工作时所发出的信号通过鹊桥卫星传回地面，若鹊桥卫星与月球、地球两天体中心距离分别为R1、R2，信号传播速度为c。

则（）
A．鹊桥卫星在地球上发射时的发射速度大于地球的逃逸速度
B．处于L1点的绕地球运转的卫星周期接近28天
C．嫦娥四号发出信号到传回地面的时间为
D．处于L1点绕地球运转的卫星其向心加速度a1小于地球同步卫星的加速度a2三、实验题
11．如图所示为“研究平抛物体的运动”实验，
（1）在该实验中，下列说法正确的是___________
A．斜槽轨道必须光滑
B．斜槽轨道末端可以不水平
C．应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止释放
D．为更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
（2）如图所示为实验中用方格纸记录了小球的运动轨迹，a、b、c为轨迹上的三点，小方格的边长为L，重力加速度为g，则小球作平抛运动的初速度大小v0=_______，经b点时速度大小v b=_______。

12．“验证力的平行四边形定则”实验中，部分实验步骤如下，其中有错误或者不完整的是（）
A．将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端拴上两根细线
B．其中一根细线挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录钩码个数和细绳方向C．将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙所示，处于静止状态
D．小心调整B、C的位置，使橡皮筋的下端伸到O点，记录钩码个数和细绳方向
四、解答题
13．如图所示，体积为V的汽缸由导热性良好的材料制成，面积为S的活塞将汽缸的空气分成体积相等的
上下两部分，汽缸上部通过单向阀门K(气体只能进入汽缸，不能流出汽缸)与一打气筒相连。

开始时汽缸内上部分空气的压强为p0，现用打气筒向容器内打气。

已知打气筒每次能打入压强为p0、体积为的
空气，当打气n次后，稳定时汽缸上下两部分的空气体积之比为9：1，活塞重力G=p0s，空气视为理想气体，外界温度恒定，不计活塞与汽缸间的摩擦。

求：
①当打气n次活塞稳定后，下部分空气的压强；②打气筒向容器内打气次数n。

14．如图所示，在长度足够长、宽度d=5cm的区域MNPQ内，有垂直纸面向里的水平匀强磁场，磁感应强度B=0.33T．水平边界MN上方存在范围足够大的竖直向上的匀强电场，电场强度E=200N/C．现有大量质量m=6.6×10﹣27kg、电荷量q=3.2×10﹣19C的带负电的粒子，同时从边界PQ上的O点沿纸面向各个方向射入磁场，射入时的速度大小均为V=1.6×106m/s，不计粒子的重力和粒子间的相互作用．求：
(1)求带电粒子在磁场中运动的半径r；
(2)求与x轴负方向成60°角射入的粒子在电场中运动的时间t；
(3)当从MN边界上最左边射出的粒子离开磁场时，求仍在磁场中的粒子的初速度方向与x轴正方向的夹角范围，并写出此时这些粒子所在位置构成的图形的曲线方程．
【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．BCD
8．BC
9．BC
10．BD
三、实验题
11．CD
12．B
四、解答题
13．①②次
14．（1）r=0.1m （2）（3）
曲线方程为
()。