物理選修3-2人教新課標(biāo)第四章電磁感應(yīng)同步練習(xí)

1、(時間60分鐘，滿分100分)一、選擇題(本題共9小題，每小題7分，共63分。每小題至少有一個選項符合題意，選對但不全的得3分，有錯選的得0分)1(2011·廣東高考)將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()A感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大C穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大D感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律知：En，可見感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)有關(guān)，A錯誤；感應(yīng)電動勢的大小取決于磁通量的變化快慢，而與磁通量的變化大小

2、無關(guān)，B錯誤，C正確；感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙原磁場的變化，當(dāng)原磁場增大時，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與其相反，D錯誤。答案：C2.如圖1所示，當(dāng)直導(dǎo)線中電流不斷增加時，A、B兩輕導(dǎo)線圈的運(yùn)動情況是()AA向左，B向右BA向右，B向左 圖1C均向左D均向右解析：當(dāng)電流I不斷增加時，它的磁場不斷增強(qiáng)，穿過A、B線圈的磁通量不斷增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流受到的力將使導(dǎo)線圈向阻礙磁通量增加的方向運(yùn)動，即導(dǎo)線圈要遠(yuǎn)離直導(dǎo)線，A向左、B向右運(yùn)動。答案：A3.如圖2所示，虛線上方空間有垂直線框平面的勻強(qiáng)磁場，直角扇形導(dǎo)線框繞垂直于線框平面的軸O以角速度勻速轉(zhuǎn)動。設(shè)線框中感應(yīng)電流方向以逆時針為正，那么在圖中能正確描

3、述線框從圖中所示位置開始轉(zhuǎn)動一周的過程中線框內(nèi)感應(yīng)電流隨時間變化情況的是() 圖2圖3解析：直角扇形導(dǎo)線框繞垂直于線框平面的軸O以角速度勻速轉(zhuǎn)動，進(jìn)入磁場的過程中，穿過閉合回路的磁通量均勻增加，故產(chǎn)生的感應(yīng)電流恒定，完全進(jìn)入磁場后沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，由此就可判斷A對。答案：A4如圖4所示，要使圖中ab段直導(dǎo)線中有向右的電流，則導(dǎo)線cd應(yīng)()圖4A向右加速運(yùn)動B向右減速運(yùn)動C向左加速運(yùn)動 D向左減速運(yùn)動解析：由右手定則知當(dāng)cd向右運(yùn)動時，與cd相連的線圈中產(chǎn)生與ab方向相反的電流，當(dāng) cd向左運(yùn)動時，與cd相連的線圈中產(chǎn)生與ab中方向相同的電流，且由Icd知，v增加，Icd變大，結(jié)合楞次定律可知當(dāng)

4、 cd向右加速或向左減速時，ab中電流方向向右，A、D對，B、C錯。答案：AD5.如圖5所示，A、B、C為三只相同的燈泡，且燈泡的額定電壓均大于電源電動勢，電源內(nèi)阻不計，L是一個直流電阻不計、自感系數(shù)較大的線圈，先將K1、K2合上，穩(wěn)定后突然斷開K2。已知在此后過程中各燈均無損壞，則以下說法中正確的是()AC燈亮度保持不變 圖5BC燈閃亮一下后逐漸恢復(fù)到原來的亮度CB燈亮度保持不變D. B燈后來的功率是原來的一半解析：K1、K2均閉合，穩(wěn)定后A燈不亮，通過線圈的電流是B、C兩燈的和。突然斷開K2，通過線圈的電流減小，線圈中產(chǎn)生的自感電動勢與原電流的方向相同，C燈閃亮一下后逐漸恢復(fù)到原來的亮度，

5、選項A錯誤，B正確。穩(wěn)定后通過B燈的電流是原來的一半，故B燈后來的功率是原來的1/4，選項C、D錯誤。答案：B6.(2011·江蘇高考)如圖6所示，水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌光滑且電阻不計。勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直。阻值為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好。t0時，將開關(guān)S由1擲到2。q、i、v和a分別表示電容器所帶的電荷 圖6量、棒中的電流、棒的速度和加速度。下列圖像正確的是()圖7解析：當(dāng)開關(guān)由1擲到2，電容器放電，導(dǎo)體棒因受安培力而向右加速，導(dǎo)體棒向右運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，最終達(dá)到電容器兩端電壓和導(dǎo)體棒兩端電壓相等，電容器的帶電量保持不變，導(dǎo)體棒的速度不變，但不等于

6、零，A、C錯，最終導(dǎo)體棒加速度以及棒中電流為零，B錯，D對。答案：D7在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，水平放置一個不變形的單匝金屬圓形線圈，線圈所圍的面積為0.1 m2，線圈電阻為1 。規(guī)定線圈中感應(yīng)電流I的正方向從上往下看是順時針方向，如圖8甲所示。 磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化規(guī)律如圖8乙所示。則以下說法正確的是()圖8A在時間05 s內(nèi)，I的最大值為0.1 AB在第4 s時刻，I的方向為逆時針C前2 s內(nèi)，通過線圈某截面的總電荷量為0.01 CD第3 s內(nèi)，線圈的發(fā)熱功率最大解析：由Bt圖線可知，t0時最大，由E·S，I可得：Im0.01 A，A錯誤；第4 s時，B正均勻減小，由楞

7、次定律可知，I為逆時針方向，B正確；由q可得，前2 s內(nèi)，通過線圈某截面的總電荷量q0.01 C，C正確；第3 s內(nèi)，B不變，I0，故線圈發(fā)熱功率為0，D錯誤。答案：BC8.如圖9所示，勻強(qiáng)磁場的方向垂直于電路所在的平面，導(dǎo)體棒ab與電路接觸良好。當(dāng)ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運(yùn)動時，若不計摩擦和導(dǎo)線的電阻，整個過程中，燈泡L未被燒壞，電容器C未被擊穿，則該過程中()A電容器C的上極板帶負(fù)電 圖9B感應(yīng)電動勢變大C燈泡L的亮度變大D. 電容器兩極板間的電場強(qiáng)度減小解析：根據(jù)電路的連接方式知電容器兩端的電壓等于燈泡兩端的電壓，當(dāng)導(dǎo)體棒向右做勻加速運(yùn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢增大，燈泡的亮度變

8、大，電容器兩極板間的電場強(qiáng)度增大，選項B、C正確，D錯誤。根據(jù)右手定則可知電容器的上極板帶正電，選項A錯誤。答案：BC9.如圖10所示，連接兩個定值電阻的平行金屬導(dǎo)軌與水平面成角，R1R22R，勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面。有一導(dǎo)體棒ab，質(zhì)量為m，棒的電阻為2R，棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為。導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向上滑動，當(dāng)上滑的速度為v時，定值電阻R2消耗的電功率為P，下列說法正確的是()A此時重力的功率為mgvcos 圖10B此裝置消耗的機(jī)械功率為mgvcos C導(dǎo)體棒受到安培力的大小為D導(dǎo)體棒受到安培力的大小為解析：根據(jù)功率計算公式，此時重力的功率為mgvsin ，A錯；摩擦力Ffmgcos ，

9、因摩擦而消耗的熱功率為mgvcos ，由法拉第電磁感應(yīng)定律得EBLv，回路中的總電流I，導(dǎo)體棒滑動時受到安培力FBIL，整個裝置消耗的機(jī)械功率為(mgcos )v，B錯；由于R1R22R，棒的電阻也為2R，當(dāng)上滑的速度為v時，定值電阻R2消耗的電功率為P，則定值電阻R1消耗的電功率也為P，此時導(dǎo)體棒ab消耗的電功率應(yīng)該為4P，整個電路消耗的電功率為6P，即安培力做功的功率為6P，所以導(dǎo)體棒受到的安培力的大小為F，C對、D錯。答案：C二、計算題(本題共3小題，共37分。解答過程應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟)10(10分)(2012·天津高考)如圖11所示，一對光滑的平行

10、金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)0.5 m，左端接有阻值R0.3 的電阻，一質(zhì)量m0.1 kg，電阻r0.1 的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 圖11 T。棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動，當(dāng)棒的位移x9 m時撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動一段距離后停下來，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱比Q1Q221。導(dǎo)軌足夠長且電阻不計，棒在運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸。求：(1)棒在勻加速運(yùn)動過程中，通過電阻R的電荷量q；(2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2。解析：(1)設(shè)棒勻加速運(yùn)動的時間為

11、t，回路的磁通量變化量為，回路中的平均感應(yīng)電動勢為，由法拉第電磁感應(yīng)定律得其中Blx設(shè)回路中的平均電流為，由閉合電路的歐姆定律得則通過電阻R的電荷量為qt聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得q4.5 C(2)設(shè)撤去外力時棒的速度為v，對棒的勻加速運(yùn)動過程，由運(yùn)動學(xué)公式得v22ax設(shè)棒在撤去外力后的運(yùn)動過程中安培力做功為W，由動能定理得W0mv2撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2W聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得Q21.8 J答案：(1)4.5 C(2)1.8 J11(13分)如圖12所示，面積為0.2 m2的100匝線圈A處在磁場中，磁場方向垂直于線圈平面。磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律是B(60.2t) T，已知電路中的R14

12、，R26 ，電容C30 F，線圈A的電阻不計。求圖12(1)閉合S后，通過R2的電流大小和方向；(2)閉合S一段時間后，斷開S，S斷開后通過R2的電荷量是多少？解析：(1)由于磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻變化，根據(jù)B(60.2t) T，可知0.2 T/s, 所以線圈中感應(yīng)電動勢的大小為EnnS100×0.2×0.2 V4 V，通過R2的電流為I A0.4 A，由楞次定律可知電流的方向由上向下。(2)閉合S 一段時間后，電容器被充上一定的電荷量，此時其電壓UIR20.4×6 V2.4 V，斷開S，電容器將放電，通過R2的電荷量就是C原來所帶的電荷量，QCU30×106×2.4 C7.2×105 C。答案：(1)0.4 A由上向下(2)7.2×105 C12(14分)如圖13甲所示，一對平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距l(xiāng)0.20 m，電阻R1.0 ；有一導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直軌道向下?，F(xiàn)用一外力F沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運(yùn)動，測得力F與時間t的關(guān)系如圖13乙所示