2021高考物理一輪復(fù)習(xí)第十章電磁感應(yīng)綜合檢測含解析魯科版

1、電磁感應(yīng)綜合檢測(時(shí)間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共12小題,每題4分,共48分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第17題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,第812題有多項(xiàng)正確,全部選對得4分,選對但不全得2分,有選錯(cuò)或不選的得0分)1.a,b兩閉合圓形導(dǎo)線環(huán)用相同規(guī)格的導(dǎo)線制成,它們的半徑之比rarb=21,在b環(huán)包圍的空間內(nèi)存在一正方形邊界的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場方向垂直于兩導(dǎo)線環(huán)所在的平面,如圖所示.在磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大的過程中,下列說法正確的是(a)a.兩導(dǎo)線環(huán)內(nèi)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢相等b.a環(huán)內(nèi)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大于b環(huán)內(nèi)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢c.流過a,b兩導(dǎo)線環(huán)的感應(yīng)電流的大小之比為1

2、4d.流過a,b兩導(dǎo)線環(huán)的感應(yīng)電流的大小之比為11解析:某一時(shí)刻穿過a,b兩導(dǎo)線環(huán)的磁通量均為穿過磁場所在區(qū)域面積上的磁通量,設(shè)磁場區(qū)域的面積為s,則=bs,e=s(s為磁場區(qū)域面積),對a,b兩導(dǎo)線環(huán),有=1,所以a項(xiàng)正確,b項(xiàng)錯(cuò)誤;i=,r=(s1為導(dǎo)線的橫截面積),l=2r,所以=,c,d兩項(xiàng)錯(cuò)誤.2.如圖所示,光滑水平面上存在有界勻強(qiáng)磁場,直徑與磁場寬度相同的金屬圓形線框以一定的速度勻速通過磁場.在必要的時(shí)間段內(nèi)施加必要的水平拉力保證其勻速運(yùn)動(dòng),則下列說法錯(cuò)誤的是(c)a.金屬框內(nèi)感應(yīng)電流方向先為逆時(shí)針再為順時(shí)針b.金屬框內(nèi)感應(yīng)電流經(jīng)歷兩次先增大后減小c.水平拉力方向一定與速度同向d.

3、水平拉力方向與速度方向無關(guān)解析:金屬圓形線框的磁通量先增加后減少,由楞次定律可知框內(nèi)感應(yīng)電流方向先為逆時(shí)針再為順時(shí)針,a項(xiàng)正確;由切割有效長度變化規(guī)律,可知金屬線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢經(jīng)歷兩次先增大后減小,b項(xiàng)正確;水平拉力方向與安培力的方向相反,安培力方向始終與磁場邊界垂直,因此水平拉力方向與速度方向無關(guān),c項(xiàng)錯(cuò)誤,d項(xiàng)正確.3.如圖所示,垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的區(qū)域?qū)挾葹?a,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為b0.一邊長為a、電阻為4r的正方形均勻?qū)Ь€框abcd從圖示位置開始以水平向右的速度v勻速穿過磁場區(qū)域,圖中線框a,b兩端電壓uab與線框移動(dòng)距離s的關(guān)系圖象正確的是(d)解析:進(jìn)入磁場時(shí),注意uab是

4、路端電壓,大小應(yīng)該是電動(dòng)勢的四分之三,此時(shí)e=b0av,所以uab=;完全進(jìn)入后,沒有感應(yīng)電流,但有感應(yīng)電動(dòng)勢,大小為b0av,穿出磁場時(shí)電壓大小應(yīng)該是電動(dòng)勢的四分之一,uab=,方向始終是相同的,即ab.4.cd,ef是兩條水平放置的電阻可忽略的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為l,在水平導(dǎo)軌的左側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b,磁場區(qū)域的長度為d,如圖所示.導(dǎo)軌的右端接有一電阻r,左端與一彎曲的光滑軌道平滑連接.將一阻值也為r的導(dǎo)體棒從彎曲軌道上h高處由靜止釋放,導(dǎo)體棒最終恰好停在磁場的右邊界處.已知導(dǎo)體棒與水平導(dǎo)軌接觸良好,且動(dòng)摩擦因數(shù)為,則下列說法中正確的是(d

5、)a.電阻r的最大電流為b.流過電阻r的電荷量為c.整個(gè)電路中產(chǎn)生的焦耳熱為mghd.電阻r中產(chǎn)生的焦耳熱為mg(h-d)解析:由題圖可知,導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場的瞬間速度最大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大,由機(jī)械能守恒mgh=mv2,所以i=,a錯(cuò)誤;流過r的電荷量q=t=,b錯(cuò)誤;由能量守恒定律可知整個(gè)電路中產(chǎn)生的焦耳熱為q=mgh-mgd,c錯(cuò)誤;由于導(dǎo)體棒的電阻也為r,則電阻r中產(chǎn)生的焦耳熱為q=mg(h-d),d正確.5.如圖(甲)所示,一固定的矩形導(dǎo)體線圈abcd豎直放置,線圈的兩端m,n接一理想電壓表,線圈內(nèi)有一垂直紙面向外的均勻分布的磁場,線圈中的磁通量按圖(乙)所示規(guī)律變化.下列說法正確的是

6、(d)a.測電壓時(shí)電壓表“+”接線柱應(yīng)接m端b.m端的電勢高于n端的電勢c.在00.4 s時(shí)間內(nèi)磁通量的變化量為0.3 wbd.電壓表示數(shù)為0.25 v解析:由楞次定律判定,感應(yīng)電流的方向沿順時(shí)針方向,線圈相當(dāng)于電源,而電源中電流由低電勢流向高電勢,故n端的電勢高于m端電勢,n端應(yīng)該與電壓表的“+”接線柱連接,a,b兩項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖(乙)可知,00.4 s內(nèi)磁通量的變化量為0.1 wb,c項(xiàng)錯(cuò)誤;磁通量的變化率=0.25 wb/s=0.25 v,則電壓表示數(shù)為0.25 v,d項(xiàng)正確.6.如圖所示,用細(xì)導(dǎo)線圍成一個(gè)有缺口的雙環(huán)形回路,環(huán)所在的廣闊空間有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小的過程

7、中,下列各圖感應(yīng)電流方向正確的是(d)解析:如題圖所示的模型,其細(xì)導(dǎo)線的閉合回路是長條弧形,根據(jù)楞次定律可得d選項(xiàng)中感應(yīng)電流方向正確.7.如圖所示,在水平木制桌面上平放一個(gè)銅制的圓環(huán),在它上方近處有一個(gè)n極朝下的條形磁鐵,銅環(huán)始終靜止.關(guān)于銅環(huán)對桌面的壓力f和銅環(huán)重力g的大小關(guān)系,下列說法中正確的是(b)a.當(dāng)條形磁鐵靠近銅環(huán)時(shí),fgb.當(dāng)條形磁鐵遠(yuǎn)離銅環(huán)時(shí),fg解析:由楞次定律可知,條形磁鐵靠近時(shí),相互排斥,遠(yuǎn)離時(shí)相互吸引,b正確.8.如圖所示電路中,燈泡a,b的規(guī)格相同,電感線圈l的自感系數(shù)足夠大且電阻可忽略,電容器的電容為c,電源電動(dòng)勢為e,內(nèi)阻為r.下列關(guān)于此電路的說法中正確的是(cd

8、)a.s閉合電路穩(wěn)定后,電容器的帶電荷量為ceb.s閉合后的瞬間,b先亮,a逐漸變亮,最后a,b一樣亮c.s斷開后的瞬間,通過燈泡a的電流方向向下d.s斷開后的瞬間,燈泡b慢慢熄滅解析:當(dāng)電路穩(wěn)定后,電容器與燈泡b并聯(lián),其電壓低于電源電動(dòng)勢e,因此電容器的電荷量小于ce,a項(xiàng)錯(cuò)誤.閉合s時(shí),電源的電壓同時(shí)加到兩燈上,a,b同時(shí)亮,隨著l中電流增大,由于線圈l的直流電阻可忽略不計(jì),分流作用增大,a逐漸被短路直到熄滅,外電路總電阻減小,總電流增大,b變亮,b項(xiàng)錯(cuò)誤.斷開s的瞬間,線圈中電流要減小,則出現(xiàn)自感電動(dòng)勢,通過燈泡a的電流方向向下,c項(xiàng)正確.斷開s的瞬間,電容器也要放電,則燈泡b慢慢熄滅,

9、d項(xiàng)正確.9.兩根足夠長的固定平行金屬光滑導(dǎo)軌位于同一水平面,導(dǎo)軌上橫放著兩根相同的導(dǎo)體棒ab,cd與導(dǎo)軌構(gòu)成矩形回路.導(dǎo)體棒的兩端連接著處于壓縮狀態(tài)的兩根輕質(zhì)彈簧,兩棒的中間用細(xì)線綁住,它們的電阻均為r,回路上其余部分的電阻不計(jì).在導(dǎo)軌平面內(nèi)兩導(dǎo)軌間有一豎直向下的勻強(qiáng)磁場.開始時(shí),導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài),剪斷細(xì)線后,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中(ad)a.回路中有感應(yīng)電動(dòng)勢b.兩根導(dǎo)體棒所受安培力的方向相同c.兩根導(dǎo)體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒d.兩根導(dǎo)體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒解析:剪斷細(xì)線后,兩導(dǎo)體棒在彈簧的作用下會(huì)分開,兩個(gè)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)時(shí)切割磁感線的方向相反,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢也相反,故回路中會(huì)有

10、感應(yīng)電動(dòng)勢,a正確;也可以這樣考慮這個(gè)問題,當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)體棒向相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過回路的磁通量在增大,故回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向向外,回路中有感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生;這樣兩個(gè)導(dǎo)體棒中的電流方向相反,產(chǎn)生的磁場力方向也相反,故b錯(cuò)誤;兩根導(dǎo)體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒,因?yàn)閷?dǎo)體棒有電阻,感應(yīng)電流通過時(shí)會(huì)有熱量產(chǎn)生,故機(jī)械能不守恒,c錯(cuò)誤,d正確.10.如圖所示,相距為l的兩條足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為,上端接有定值電阻r,勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b.將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放,當(dāng)速度達(dá)到v時(shí)開始勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)對導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力,并保持拉力的功率恒為p,

11、導(dǎo)體棒最終以2v的速度勻速運(yùn)動(dòng).導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻,重力加速度為g.下列選項(xiàng)正確的是(ac)a.p=2mgvsin b.p=3mgvsin c.當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到0.5v時(shí)加速度大小為0.5gsin d.在導(dǎo)體棒速度達(dá)到2v以后勻速運(yùn)動(dòng)的過程中,r上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功解析:當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到v時(shí),對導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖(甲)所示.mgsin =bil,i=,所以mgsin =,當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到2v時(shí),對導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖(乙)所示.mgsin +f=,聯(lián)立可得f=mgsin 功率p=f2v=2mgvsin ,故a正確.當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到時(shí),對導(dǎo)

12、體棒受力分析如圖(丙)所示.a=,聯(lián)立可得a=gsin ,故c正確.當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到2v時(shí),安培力等于拉力和mgsin 之和,所以以后勻速運(yùn)動(dòng)的過程中,r上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力和重力做功之和,故d錯(cuò)誤.11.如圖所示,平行金屬軌道寬度為d,一部分軌道水平,左端接電阻r,傾斜部分與水平面的夾角為,且置于垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為b.現(xiàn)將一質(zhì)量為m、長度也為d的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌頂端由靜止釋放,直至滑到水平部分(導(dǎo)體棒下滑到水平部分之前已經(jīng)勻速,滑動(dòng)過程與導(dǎo)軌保持良好接觸,重力加速度為g).不計(jì)一切摩擦阻力,導(dǎo)體棒接入回路的電阻為r,則整個(gè)下滑過程中(ac)a.導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為b

13、.勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)體棒兩端的電壓為c.導(dǎo)體棒下滑距離為s時(shí),通過r的總電荷量為d.重力和安培力對導(dǎo)體棒所做的功大于導(dǎo)體棒獲得的動(dòng)能解析:導(dǎo)體棒下滑過程中受到重力沿斜面向下的分力和沿斜面向上的安培力,當(dāng)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),有mgsin =bid,根據(jù)歐姆定律可得i=,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得e=bdv,聯(lián)立解得v=sin ,e=bdv=sin ,故導(dǎo)體棒兩端的電壓u=sin ,a正確,b錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有=,故q=t=t=,根據(jù)動(dòng)能定理可得重力和安培力對導(dǎo)體棒所做的功等于導(dǎo)體棒獲得的動(dòng)能,故c項(xiàng)正確,d項(xiàng)錯(cuò)誤.12.如圖所示,有一等腰直角三角形的區(qū)域,其斜邊長為2l,高為l.在該區(qū)域內(nèi)分

14、布著如圖所示的磁場,左側(cè)磁場方向垂直紙面向外,右側(cè)磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為b.一邊長為l、總電阻為r的正方形導(dǎo)線框abcd,從圖示位置開始沿x軸正方向以速度v勻速穿過磁場區(qū)域.取沿順時(shí)針方向的感應(yīng)電流方向?yàn)檎?則下列表示線框中電流i隨bc邊的位置坐標(biāo)x變化的圖象不正確的是(abc)解析:當(dāng)bc邊進(jìn)入左邊磁場區(qū)域切割磁感線時(shí),根據(jù)右手定則,線框中產(chǎn)生沿順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,其切割磁感線的有效長度從零逐漸增大至l;當(dāng)bc邊進(jìn)入右邊磁場區(qū)域時(shí),ad邊開始進(jìn)入左邊磁場區(qū)域,根據(jù)右手定則,線框中產(chǎn)生沿逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,此時(shí)電動(dòng)勢e=b(de+cf)v,由幾何知識可知,線框運(yùn)動(dòng)時(shí),切割

15、磁感線的有效長度de與cf之和等于l,是恒定的,因此這段時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電流也是定值,當(dāng)bc邊出磁場區(qū)域后ad邊開始進(jìn)入右邊磁場區(qū)域切割磁感線,根據(jù)右手定則,線框中產(chǎn)生沿順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,且有效長度從l開始逐漸減小至零,綜上所述,d項(xiàng)正確.二、非選擇題(共52分)13.(6分)如圖為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)裝置,部分導(dǎo)線已連接.(1)請用筆畫線代替導(dǎo)線將圖中未完成的電路連接好.(2)閉合開關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流表的指針向左偏了一下.將原線圈a迅速拔出副線圈b,發(fā)現(xiàn)電流計(jì)的指針向偏;原線圈插入副線圈不動(dòng),將滑動(dòng)變阻器滑片迅速向右移動(dòng),發(fā)現(xiàn)電流計(jì)的指針向偏.解析:(1)連線如圖(2)閉合開關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電

16、流計(jì)的指針向左偏了一下.可知磁通量增加時(shí)指針左偏;將原線圈a迅速拔出副線圈b,則磁通量減小,故電流計(jì)的指針向右偏;原線圈插入副線圈不動(dòng),將滑動(dòng)變阻器滑片迅速向右移動(dòng),則a線圈中電流減小,則磁通量減小,故電流計(jì)的指針向右偏.答案:(1)見解析圖(2)右右評分標(biāo)準(zhǔn):(1)問2分,(2)問每空2分.14.(6分)一根導(dǎo)體棒oa長度為l、電阻不計(jì),繞o點(diǎn)在垂直于勻強(qiáng)磁場b的平面內(nèi)以角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng),求其產(chǎn)生的電動(dòng)勢.解析:由于桿上各點(diǎn)的線速度都不相同,并且各點(diǎn)的線速度大小正比于該點(diǎn)到o點(diǎn)的距離,o點(diǎn)速度為零,a點(diǎn)速度最大,為l,則整個(gè)棒的平均速度為,(3分)相當(dāng)于棒中點(diǎn)瞬時(shí)速度的大小,產(chǎn)生的電動(dòng)勢

17、e=bl=bl=bl2.(3分)答案:bl215.(8分)如圖所示,l是用絕緣導(dǎo)線繞制的螺線管,匝數(shù)為100,由于截面積不大,可以認(rèn)為穿過各匝線圈的磁通量是相等的,設(shè)在0.5 s內(nèi)把磁鐵的一極插入螺線管,這段時(shí)間里穿過每匝線圈的磁通量由0增至1.510-5 wb.這個(gè)過程中螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢多大?如果線圈和電流表總電阻是3 ,感應(yīng)電流多大?解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律得e=n=100 v=310-3 v(4分)由歐姆定律可得:i= a=110-3 a.(4分)答案:310-3 v110-3 a16.(8分)如圖(甲)所示,平行導(dǎo)軌mn,pq水平放置,電阻不計(jì),兩導(dǎo)軌間距d=10 cm,導(dǎo)體棒

18、ab,cd放在導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直.每根棒在導(dǎo)軌間的部分,電阻均為r=1.0 ,用長為l=20 cm的絕緣絲線將兩棒系住.整個(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場中,t=0的時(shí)刻,磁場方向豎直向下,絲線剛好處于未被拉伸的自然狀態(tài).此后,磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間t的變化如圖(乙)所示.不計(jì)感應(yīng)電流磁場的影響,整個(gè)過程絲線未被拉斷.求:(1)02.0 s的時(shí)間內(nèi),電路中感應(yīng)電流的大小與方向;(2)t=1.0 s時(shí),絲線的拉力大小.解析:(1)由題圖(乙)可知=0.1 t/s(1分)由法拉第電磁感應(yīng)定律有e=s=2.010-3 v,(2分)則i=1.010-3 a,(2分)由楞次定律可知電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向.(1分)(2)導(dǎo)

19、體棒在水平方向上受絲線拉力和安培力平衡由題圖(乙)可知t=1.0 s時(shí)b=0.1 t則ft=fa=bid=1.010-5 n.(2分)答案:(1)1.010-3 a順時(shí)針方向(2)1.010-5 n17.(12分)如圖所示,處于勻強(qiáng)磁場中的兩根足夠長、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距1 m,導(dǎo)軌平面與水平面成=37角,下端連接阻值為r的電阻.勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直,質(zhì)量為0.2 kg、電阻不計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上,棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25.(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時(shí)的加速度大小;(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí),電阻r消耗的功率為8 w,求此時(shí)該棒速度

20、的大小;(3)在上問中,若r=2 ,金屬棒中的電流方向由a到b,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向.(g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8)解析:(1)金屬棒開始下滑的初速度為零,根據(jù)牛頓第二定律得mgsin -mgcos =ma,(2分)解得a=10(0.6-0.250.8)m/s2=4 m/s2.(2分)(2)設(shè)金屬棒速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí),速度為v,所受安培力為f安,棒在沿導(dǎo)軌方向受力平衡,則mgsin -mgcos -f安=0,(2分)此時(shí)金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻r消耗的電功率,即f安v=p(1分)解得v= m/s=10 m/s.(1分)(3)設(shè)電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為i,兩導(dǎo)軌間金屬棒的長為l,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b,則i=(1分)p=i2r(1分)聯(lián)立解得b= t=0.4 t,方向垂直導(dǎo)軌平面向上.(2分)答案:(1)4 m/s2(2)10 m/s(3)0.4 t