高三物理练习 电磁感应章末质量检测 新人教版

高三物理练习电磁感应章末质量检测新人教版(时间90分钟，满分100分)命题设计难度题号目标较易中等稍难电磁感应现象1、2、3、4法拉第电磁感应定律5、812电磁感应中的综合问题6、79、10、11、1314、15、16一、选择题(本大题共12个小题，共60分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．如图1所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略．R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系数较大的线圈．开关S原来是断开的．从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是 ( )A．I1开始较大而后逐渐变小B．I1开始很小而后逐渐变大C．I2开始很小而后逐渐变大D．I2开始较大而后逐渐变小解析：闭合开关S时，由于L是一个自感系数较大的线圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以开始时I2很小而I较大，随着电流达到稳定，线圈的自感作用减小，I2开始逐渐变大，由于分流导致稳定电路中R1中的电流减小．故选A、C.答案：AC2．(2008·重庆高考)如图2所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈．当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力F N及在水平方向运动趋势的正确判断是( ) A．F N先小于mg后大于mg，运动趋势向左B．F N先大于mg后小于mg，运动趋势向左C．F N先小于mg后大于mg，运动趋势向右D．F N先大于mg后小于mg，运动趋势向右解析：当磁铁沿矩形线圈中线AB正上方通过时，线圈中向下的磁通量先增加后减小，由楞次定律可知，线圈中感应电流的方向(从上向下看)先逆时针再顺时针，则线圈先上方为N极下方为S极，后改为上方为S极下方为N极，根据同名磁极相斥、异名磁极相吸，则线圈受到的支持力先大于mg后小于mg，线圈受到向右的安培力，则水平方向的运动趋势向右．D项正确．答案：D3．一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3甲所示．若磁感应强度B随时间t变化的关系如图3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 ( )图3A．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．B项正确．答案：B4．如图4所示，光滑绝缘水平面上有一矩形线圈冲入一匀强磁场，线圈全部进入磁场区域时，其动能恰好等于它在磁场外面时的一半，设磁场宽度大于线圈宽度，那么( )A．线圈恰好在刚离开磁场的地方停下B．线圈在磁场中某位置停下C ．线圈在未完全离开磁场时即已停下D ．线圈完全离开磁场以后仍能继续运动，不会停下来解析：线圈冲入匀强磁场时，产生感应电流，线圈受安培力作用做减速运动，动能 减少．同理，线圈冲出匀强磁场时，动能也减少，进、出时减少的动能都等于安培 力做的功．由于进入时的速度大，故感应电流大，安培力大，安培力做的功也多， 减少的动能也多，线圈离开磁场过程中，损失的动能少于它在磁场外面时动能的一 半，因此线圈离开磁场仍继续运动．D 项正确．答案：D5．两块水平放置的金属板间的距离为d ，用导线与一个n 匝线圈相连，线圈电阻为r ，线圈中有竖直方向的磁场，电阻R与金属板连接，如图5所示，两板间有一个质量为m 、电荷量＋q 的油滴恰好处于静止，则线圈中的磁感应强度B 的变化情况和磁通量的变化率分别是 ( )A ．磁感应强度B 竖直向上且正增强，ΔΦΔt ＝dmg nq B ．磁感应强度B 竖直向下且正增强，ΔΦΔt ＝dmg nqC ．磁感应强度B 竖直向上且正减弱，ΔΦΔt ＝dmg R ＋r nqRD ．磁感应强度B 竖直向下且正减弱，ΔΦΔt ＝dmgr R ＋r nqR解析：由平衡条件知，下金属板带正电，故电流应从线圈下端流出，由楞次定律可 以判定磁感应强度B 竖直向上且正减弱或竖直向下且正增强，A 、D 错误；因mg ＝ q U d ，U ＝E R ＋r R ，E ＝n ΔΦΔt ，联立可求得ΔΦΔt ＝dmg R ＋r nqR，故只有C 项正确． 答案：C6．如图6所示，竖直平面内的虚线上方是一匀强磁场B ，从虚线下方竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回原处，运动过程中线圈平面保持在竖直平面内，不计空气阻力，则 ( )A ．上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功B ．上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功C ．上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率D ．上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率解析：线圈上升过程中，加速度增大且在减速，下降过程中，运动情况比较复杂， 有加速、减速或匀速等，把上升过程看做反向的加速，可以比较当运动到同一位置 时，线圈速度都比下降过程中相应的速度要大，可以得到结论：上升过程中克服安 培力做功多；上升过程时间短，故正确选项为A 、C.答案：AC7．如图7所示，在平行于水平地面的匀强磁场上方有三个线圈，从相同的高度由静止 开始同时释放，三个线圈都是用相同的金属材料制成的边长一样的正方形，A 线圈 有一个缺口，B 、C 线圈闭合，但B 线圈的导线比C 线圈的粗，则( )图7A ．三个线圈同时落地B ．A 线圈最先落地C ．A 线圈最后落地D ．B 、C 线圈同时落地解析：由于A 线圈上有缺口，A 中不产生感应电流，不受安培力的阻碍作用，所以A 线圈先落地，B 正确．B 、C 线圈在进入磁场的过程中，受安培力与重力作用，满足：mg －B 2L 2v R ＝ma m ＝ρ密·4L ·S R ＝ρ电4L S所以4ρ密LSg －B 2LSv 4ρ电＝4ρ密LSa 4ρ密g －B 2v 4ρ电＝4ρ密a a ＝g －B 2v 16ρ密ρ电，由于B 、C 线圈起始下落高度相同，材料相同，所以a 相同，进入相 同的磁场，B 、C 线圈同时落地，D 选项正确．答案：BD8．某输电线路横穿公路时，要在地下埋线通过，为了保护线路不至于被压坏，预先铺 设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过．电线穿管的方案有两种：甲方案是 铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过；乙方案是只铺设一根钢管，两 条输电线都从这一根钢管中穿过，如图8所示．如果输电导线输送的电流很大，那 么，以下说法正确的是 ( )图8A．无论输送的电流是恒定电流还是交变电流，甲、乙两方案都是可行的B．若输送的电流是恒定电流，甲、乙两方案都是可行的C．若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的D．若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的解析：若输送的电流是恒定电流，甲、乙两方案都是可行的，B正确．输电线周围存在磁场，交变电流产生变化的磁场，因此在输电过程中输电线因电流变化引起自感现象，当输电线上电流很大时，强大的自感电流有可能将钢管融化，造成事故，所以甲方案是不可行的．在乙方案中，两条输电线中的电流方向相反，产生的磁场互相抵消，使自感现象的影响减弱到可以忽略不计的程度，是可行的，C正确．此题类似于课本中提到的“双线并绕”．答案：BC9．(2010·宁波模拟)如图9所示，水平光滑的平行金属导轨，左端接有电阻R，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置．今使棒以一定的初速度v0向右运动，当其通过位置a、b时，速率分别为v a、v b，到位置c时棒刚好静止，设导轨与棒的电阻均不计，a到b与b到c 的间距相等，则金属棒在由a到b和由b到c的两个过程中 ( ) A．回路中产生的内能不相等B．棒运动的加速度相等C．安培力做功相等D．通过棒横截面积的电荷量相等解析：棒由a到b再到c的过程中，速度逐渐减小．根据E＝Blv，E减小，故I减小．再根据F＝BIl，安培力减小，根据F＝ma，加速度减小，B错误．由于a与b、b与c间距相等，故从a到b安培力做的功大于从b到c安培力做功，故A正确，C错误．再根据平均感应电动势E＝ΔΦΔt＝BΔSΔt，I＝ER，q＝IΔt得q＝BΔSR，故D正确．答案：AD10．如图10所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示位置匀速向右拉出匀强磁场．若第一次用0.3 s拉出，外力所做的功为W 1，通过导线横截面的电荷量为q 1；第二次用0.9 s 拉出，外力所做的功为W 2，通过导线横截面的电荷量为q 2，则( ) A ．W 1＜W 2，q 1＜q 2B ．W 1＜W 2，q 1＝q 2C ．W 1＞W 2，q 1＝q 2D ．W 1＞W 2，q 1＞q 2解析：设线框长为L 1，宽为L 2，其电阻为R .第一次拉出速度为v 1，第二次拉出速度 为v 2，则v 1＝3v 2.匀速拉出磁场时，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有 W 1＝F 1L 1＝BI 1L 2L 1＝B 2L 22L 1v 1/R ，同理W 2＝B 2L 22L 1v 2/R ，故W 1＞W 2；又由于线框两次拉出过程中，磁通量的变化量相等，即ΔΦ1＝ΔΦ2，由q ＝It ＝BL 2v R t ＝BL 1L 2Rt t ＝BL 1L 2R ＝ΔΦR，得：q 1＝q 2.故正确答案为选项C. 答案：C11．如图11所示，两根水平放置的相互平行的金属导轨ab 、cd ，表面光滑，处在竖直向上的匀强磁场中，金属棒PQ垂直于导轨放在上面，以速度v 向右匀速运动，欲使棒PQ 停下来，下面的措施可行的是(导轨足够长，棒PQ 有电阻) ( )A ．在棒PQ 右侧垂直于导轨再放上一根同样的金属棒B ．在棒PQ 棒右侧垂直于导轨再放上一根质量和电阻均比棒PQ 大的金属棒C ．将导轨的a 、c 两端用导线连接起来D ．将导轨的a 、c 两端和b 、d 两端分别用导线连接起来解析：在棒PQ 右侧放金属棒时，回路中会有感应电流，使金属棒加速，棒PQ 减速， 当两者获得共同速度时，回路中感应电流为零，两棒都将做匀速运动，A 、B 项错误．当 一端或两端用导线连接时，棒PQ 的动能将转化为内能而最终静止，C 、D 两选项 正确．答案：CD12．如图12所示，在PQ 、QR 区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁 场，磁场方向均垂直于纸面．一导线框abcdefa 位于纸面内，框的邻边都相互垂直， bc 边与磁场的边界P 重合．导线框与磁场区域的尺寸如图所示．从t ＝0时刻开始， 线框匀速横穿两个磁场区域．以a →b →c →d →e →f 为线框中的电动势E 的正方向， 则如图13所示的四个E －t 关系示意图中正确的是( )图12图13解析：由右手定则和E＝Blv判定水平位移从0～l时E＝Blv；从l～2l时，E＝0；从2l～3l时，E＝3Blv；从3l～4l时，E＝－2Blv，可知图C正确．答案：C二、计算题(本大题共4个小题，共40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)13．(9分)(2010·宣武模拟)如图14所示，光滑的U形金属导轨MNN′M′水平的固定在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨的宽度为L，其长度足够长，M′、M之间接有一个阻值为R的电阻，其余部分电阻不计．一质量为m、电阻也为R的金属棒ab恰能放在导轨之上，并与导轨接触良好．给棒施加一个水平向右的瞬间作用力，棒就沿轨道以初速度v0开始向右滑行．求：(1)开始运动时，棒中的瞬时电流i和棒两端的瞬时电压u分别为多大？(2)当棒的速度由v0减小到v0/10的过程中，棒中产生的焦耳热Q是多少？解析：(1)开始运动时，棒中的感应电动势：E＝BLv0棒中的瞬时电流：i ＝E 2R ＝BLv 02R 棒两端的瞬时电压：u ＝R R ＋R E ＝12BLv 0. (2)由能量守恒定律知，闭合电路在此过程中产生的焦耳热：Q 总＝12mv 02－12m (110v 0)2 ＝99200mv 02 棒中产生的焦耳热为：Q ＝12Q 总＝99400mv 02. 答案：(1)BLv 02R 12BLv 0 (2)99400mv 02 14．(9分)一根电阻R ＝0.6 Ω的导线弯成一个圆形线圈，圆半径r ＝1 m ，圆形线圈质 量m ＝1 kg ，此线圈放在绝缘光滑的水平面上，在y 轴右侧有垂直线圈平面的磁感应 强度B ＝0.5 T 的匀强磁场，如图15所示．若线圈以初动能E 0＝5 J 沿x 轴方向滑进 磁场，当进入磁场0.5 m 时，线圈中产生的电能为E ＝3 J ．求：图15(1)此时线圈的运动速度的大小；(2)此时线圈与磁场左边缘两交接点间的电压；(3)此时线圈加速度的大小．解析：(1)设线圈的速度为v ，由能量守恒定律得E 0＝E ＋12mv 2.解得：v ＝2 m/s.(2)线圈切割磁感线的有效长度 L ＝2 r 2－14r 2＝ 3 m ， 电动势E ＝BLv ＝ 3 V ，电流I ＝E R ＝30.6A ， 两交接点间的电压U ＝IR 1＝30.6×0.6×23 V ＝233 V.(3)F ＝ma ＝BIL ，所以a ＝2.5 m/s 2.答案：(1)2 m/s (2)233V (3)2.5 m/s 2 15．(10分)如图16所示，竖直放置的等距离金属导轨宽0.5 m ，垂直于导轨平面向里 的匀强磁场的磁感应强度为B ＝4 T ，轨道光滑、电阻不计，ab 、cd 为两根完全相同 的金属棒，套在导轨上可上下自由滑动，每根金属棒的电阻为1 Ω.今在ab 棒上施加 一个竖直向上的恒力F ，这时ab 、cd 恰能分别以0.1 m/s 的速度向上和向下做匀速滑 行．(g 取10 m/s 2)试求：图 16(1)两棒的质量；(2)外力F 的大小．解析：(1)根据右手定则，可以判定电路中电流方向是沿acdba 流动的．设ab 棒的质 量为m 1，cd 棒的质量为m 2.取cd 棒为研究对象，受力分析，根据平衡条件可得BIL ＝m 2g其中I ＝E 2R ＝2BLv 2R ，得m 2＝B 2L 2v gR＝0.04 kg ， 根据题意判断可知m 1＝0.04 kg.(2)取两根棒整体为研究对象，根据平衡条件可得F ＝m 1g ＋m 2g ＝0.8 N.答案：(1)0.04 kg 0.04 kg (2)0.8 N16．(12分)(2009·上海高考)如图17所示，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计， 导轨间距为l ，左侧接一阻值为R 的电阻．区域cdef 内存在垂直轨道平面向下的有 界匀强磁场，磁场宽度为s .一质量为m 、电阻为r 的金属棒MN 置于导轨上，与导 轨垂直且接触良好，受到F ＝0.5v ＋0.4(N)(v 为金属棒速度)的水平外力作用，从磁场 的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大．(已知：l ＝1 m ，m ＝1 kg ，R ＝0.3 Ω，r ＝0.2 Ω，s ＝1 m)图17(1)分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动；(2)求磁感应强度B 的大小；(3)若撤去外力后棒的速度v 随位移x 的变化规律满足v ＝v 0－B 2l 2m R ＋rx ，且棒在运动 到ef 处时恰好静止，则外力F 作用的时间为多少？(4)若在棒未出磁场区域时撤出外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移变化所对 应的各种可能的图线．解析：(1)金属棒做匀加速直线运动R 两端电压U ∝I ∝E ∝v ，U 随时间均匀增大，即v 随时间均匀增大．所以加速度为恒量．(2)F －B 2l 2R ＋rv ＝ma ，将F ＝0.5v ＋0.4代入 得：(0.5－B 2l 2R ＋r)v ＋0.4＝a 因为加速度为恒量，与v 无关，所以a ＝0.4 m/s 20．5－B 2l 2R ＋r＝0 代入数据得：B ＝0.5 T.(3)设外力F 作用时间为t .x 1＝12at 2 v 0＝B 2l 2m R ＋rx 2＝at x 1＋x 2＝s ，所以12at 2＋m R ＋r B 2l 2at ＝s 代入数据得0.2t 2＋0.8t －1＝0，解方程得t ＝1 s 或t ＝－5 s(舍去)．(4)可能图线如下：用心 爱心 专心- 11 -答案：(1)见解析 (2)0.5 T (3)1 s (4)见解析。