2011屆狀元之路物理選修3-2九章

1、第九章電磁感應(yīng)一、選擇題(每小題4分，共40分)1如圖91所示，電路穩(wěn)定后，小燈泡有一定的亮度現(xiàn)將一與螺線管等長的軟鐵棒沿管的軸線迅速插入螺線管內(nèi)，判斷在插入過程中燈泡的亮度的變化情況是()A.變暗B變亮C不變 D無法判斷解析：由電源極性知通電螺線管中的電流方向如題圖所示，左端相當(dāng)于條形磁鐵的N極，右端是S極，內(nèi)部磁場方向由右向左軟鐵棒插入過程中被磁化，左端為N極，右端是S極，所以插入過程是螺線管中磁通量增加的過程，由楞次定律判斷出感應(yīng)電流的方向與原來電流的方向相反，故小燈泡應(yīng)變暗正確答案應(yīng)為A.答案：A2.如圖92所示，銅質(zhì)金屬環(huán)從條形磁鐵的正上方由靜止開始下落，在下落過程中，下列判斷中正確

2、的是()A金屬環(huán)在下落過程中機(jī)械能守恒B金屬環(huán)在下落過程中動能的增加量小于其重力勢能的減少量C金屬環(huán)的機(jī)械能先減小后增大D磁鐵對桌面的壓力始終大于其自身的重力解析：金屬環(huán)在下落過程中，其中的磁通量發(fā)生變化，閉合金屬環(huán)中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，金屬環(huán)要受到磁場力的作用，機(jī)械能不守恒，A錯由能量守恒，金屬環(huán)重力勢能的減少量等于其動能的增加量和在金屬環(huán)中產(chǎn)生的電能之和，B對在下落過程中機(jī)械能變?yōu)殡娔?，機(jī)械能減小，C錯當(dāng)金屬環(huán)下落到磁鐵中央位置時，金屬環(huán)中的磁通量不變，其中無感應(yīng)電流，和磁鐵間無磁場力的作用，磁鐵所受重力等于桌面對它的支持力，由牛頓第三定律，磁鐵對桌面的壓力等于桌面對磁鐵的支持力等于磁鐵的重力

3、，D錯答案：B3在勻強(qiáng)磁場中，有一個接有電容器的單匝導(dǎo)線回路，如圖93所示，已知C30 F，L15 cm，L28 cm，磁場以5×102 T/s的速率增加，則()圖93A.電容器上極板帶正電，帶電荷量為6×105 CB電容器上極板帶負(fù)電，帶電荷量為6×105 CC電容器上極板帶正電，帶電荷量為6×109 CD電容器上極板帶負(fù)電，帶電荷量為6×109 C解析：電容器兩極板間的電勢差U等于感應(yīng)電動勢E，由法拉第電磁感應(yīng)定律，可得E·L1L22×104 V，電容器的帶電荷量QCUCE6×109 C，再由楞次定律可知上極板

4、的電勢高，帶正電，C項(xiàng)正確答案：C4.如圖94所示，虛線上方空間有勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，直角扇形導(dǎo)線框繞垂直于紙面的軸O以角速度勻速逆時針轉(zhuǎn)動設(shè)線框中感應(yīng)電流的方向以逆時針為正，線框處于圖示位置時為時間零點(diǎn)那么，在圖95中能正確表明線框轉(zhuǎn)動一周感應(yīng)電流變化情況的是()解析：先經(jīng)過個周期，導(dǎo)線框才進(jìn)入磁場，故在0內(nèi)，線框中并無電流，排除C、D選項(xiàng)；再經(jīng)過個周期，由楞次定律，垂直紙面向里的磁通量增加，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向，且扇形的半徑切割磁感線的速度恒定，產(chǎn)生恒定的電流，排除B選項(xiàng)，A正確答案：A5照明電路中，為了安全，一般在電能表后面電路中安裝一個漏電保護(hù)器，如圖96所示，當(dāng)漏電保

5、護(hù)器的e、f兩端未接有電壓時，脫扣開關(guān)S能始終保持接通，當(dāng)e、f兩端有一電壓時，脫扣開關(guān)S立即斷開，下列說法正確的有()A.站在地面上的人觸及b線時(單線觸電)，脫扣開關(guān)會自動斷開，即有觸電保護(hù)作用B當(dāng)用戶家的電流超過一定值時，脫扣開關(guān)自動斷開，即有過流保護(hù)作用C當(dāng)火線和零線間電壓太高時，脫扣開關(guān)會自動斷開，即有過壓保護(hù)作用D當(dāng)站在絕緣物上帶電工作的人兩手分別觸到b線和d線時(雙線觸電)，脫扣開關(guān)會自動斷開，即有觸電保護(hù)作用解析：用戶正常用電時，e、f之間沒有電壓，因?yàn)殡p線繞成的原線圈兩根導(dǎo)線中的電流總是大小相等而方向相反的，穿過鐵芯的磁通量總為零，副線圈中不會有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生B、C、D這三種

6、情況雙線中的電流同時變化，變化量相同，穿過鐵芯的磁通量還總為零，e、f之間沒有感應(yīng)電動勢，脫扣開關(guān)不會自動斷開，所以B、C、D錯對A這種情況，人站在地面上手誤觸火線，電流通過火線和人體而流向大地，不通過零線，這樣變壓器的鐵芯中就會有磁通量的變化，從而使副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，e、f間有電壓，脫扣開關(guān)就會斷開，所以A對答案：A6.如圖97所示，M1N1與M2N2是位于同一水平面內(nèi)的兩條平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌所在平面垂直，ab與ef為兩根金屬桿，與導(dǎo)軌垂直且可在導(dǎo)軌上滑動，金屬桿ab上有一電壓表，除電壓表外，其他部分電阻可以不計(jì)，則下列說法正確的是()A若ab固

7、定，ef以速度v滑動時，電壓表讀數(shù)為BLvB若ab固定，ef以速度v滑動時，ef兩點(diǎn)間電壓為零C當(dāng)兩桿以相同的速度v同向滑動時，電壓表讀數(shù)為零D當(dāng)兩桿以相同的速度v同向滑動時，電壓表讀數(shù)為2BLv答案：AC7如圖98所示是測定自感系數(shù)很大的線圈L直流電阻的電路，L兩端并聯(lián)一只電壓表，用來測自感線圈的直流電壓，在測量完畢后，將電路拆開時應(yīng)先()圖98A.斷開S1 B斷開S2C拆除電流表 D拆除電阻R解析：當(dāng)S1、S2均閉合時，電壓表與線圈L并聯(lián)；當(dāng)S2閉合而S1斷開時，電壓表與線圈L串聯(lián)所以在干路斷開前后自感線圈L中電流方向相同而電壓表中電流方向相反只要不斷開S2，線圈L與電壓表就會組成回路，在

8、斷開干路時，L中產(chǎn)生與原來電流同方向的自感電流，使電壓表中指針反向轉(zhuǎn)動而可能損壞電壓表正確答案為B.答案：B8.如圖99所示是高頻焊接原理示意圖線圈中通以高頻變化的電流時，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過焊縫產(chǎn)生大量熱，將金屬熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少以下說法正確的是()A電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高得越快B電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高得越快C工件上只有焊縫處溫度升得很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小D工件上只有焊縫處溫度升得很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大解析：在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的互感電動勢的大小與電流的變化率成正比，電流變化的頻率越高，感應(yīng)電動勢越大，由歐姆定

9、律I知產(chǎn)生的渦流越大，又PI2R，R越大P越大，焊縫處的溫度升高得越快答案：AD9.(2009·寧波模擬)如圖910所示，水平光滑的平行金屬導(dǎo)軌，左端接有電阻R，勻強(qiáng)磁場B豎直向下分布在導(dǎo)軌所在的空間內(nèi)，質(zhì)量一定的金屬棒PQ垂直導(dǎo)軌放置今使棒以一定的初速度v0向右運(yùn)動，當(dāng)其通過位置a、b時，速率分別為va、vb，到位置c時棒剛好靜止設(shè)導(dǎo)軌與棒的電阻均不計(jì)，a到b與b到c的間距相等，則金屬棒在由a到b和由b到c的兩個過程中()A回路中產(chǎn)生的內(nèi)能不相等B棒運(yùn)動的加速度相等C安培力做功相等D通過棒橫截面積的電荷量相等解析：棒由a到b再到c過程中，速度逐漸減小根據(jù)EBlv，E減小，故I減小再

10、根據(jù)FBIl，安培力減小，根據(jù)Fma，加速度減小，B錯誤由于ab、bc間距相等，故從a到b安培力做的功大于從b到c安培力做功，故A正確，C錯誤再根據(jù)平均感應(yīng)電動勢，qt得q，故D正確答案：AD10.如圖911所示，兩塊水平放置的金屬板間距離為d，用導(dǎo)線與一個n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的變化磁場B中，兩板間有一個質(zhì)量為m、電荷量為q的油滴恰好處于平衡狀態(tài)，則線圈中的磁場的變化情況和磁通量變化率分別是()A正在增強(qiáng)；/tdmg/qB正在減弱；/tC正在減弱；/tdmg/qD正在增強(qiáng)；/t解析：油滴平衡則有mgq，UC.電容器上極板必帶負(fù)電，那么螺線管下端相當(dāng)于電源的正極，由楞次定律可知，

11、磁場B正在減弱，又En，UCE，可得.答案：B二、實(shí)驗(yàn)題(共16分)11(6分)電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流入方向的關(guān)系如圖912(a)所示，現(xiàn)將此電流表與豎直放置的線圈連成圖(b)電路，并將磁鐵從上方插入線圈，請?jiān)趫D912(b)的表頭內(nèi)畫出磁鐵插入線圈過程中指針的大體位置答案：如圖913所示12.(10分)一般情況下，金屬都有電阻電阻是導(dǎo)體的屬性之一當(dāng)條件發(fā)生改變時，其屬性也會發(fā)生改變(1)實(shí)驗(yàn)表明，某些金屬當(dāng)溫度降低到某一定值時，其電阻突然降為零，這種現(xiàn)象叫做_現(xiàn)象(2)圖914所示為磁懸浮現(xiàn)象，將某種液態(tài)物質(zhì)倒入金屬盤后，能使金屬盤達(dá)到轉(zhuǎn)變溫度，在金屬盤上方釋放一永磁體，當(dāng)它下落到盤上方某

12、一位置時即產(chǎn)生磁懸浮現(xiàn)象試根據(jù)下表列出的幾種金屬的轉(zhuǎn)變溫度和幾種液態(tài)物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)，判斷所倒入的液態(tài)物質(zhì)應(yīng)是_，金屬盤的材料應(yīng)是_金屬轉(zhuǎn)變溫度/K液態(tài)物質(zhì)沸點(diǎn)/K銥0.14液氦4.1鋅0.75液氮77.0鋁1.20液氧90.0錫3.72液態(tài)甲烷111.5鉛7.20液態(tài)二氧化碳194.5(3)試分析說明磁懸浮現(xiàn)象的原因(4)利用上述現(xiàn)象，人們已設(shè)計(jì)出磁懸浮高速列車列車車廂下部裝有電磁鐵，運(yùn)行所需槽形導(dǎo)軌底部和側(cè)壁裝有線圈，用以提供_這種列車是一般列車運(yùn)行速度的34倍，能達(dá)到這樣高速的原因是_答案：(1)超導(dǎo)(2)液氦鉛(3)金屬盤上方下落的永磁體，在金屬盤中感應(yīng)出電流，由于金屬盤是超導(dǎo)體，所以該

13、電流很大，產(chǎn)生強(qiáng)大磁場，與上方下落的永磁體互相排斥當(dāng)永磁體受到的這個強(qiáng)磁力平衡了自身的重力時，就會處于懸浮狀態(tài)(4)強(qiáng)磁場消除了摩擦三、計(jì)算題(共44分)圖91513.(10分)如圖915所示，一根電阻為R0.6 的導(dǎo)線彎成一個圓形線圈，圓半徑r1 m，圓形線圈質(zhì)量m1 kg，此線圈放在絕緣光滑的水平面上，在y軸右側(cè)有垂直于線圈平面B0.5 T的勻強(qiáng)磁場若線圈以初動能E05 J沿x軸正方向滑進(jìn)磁場，當(dāng)進(jìn)入磁場0.5 m時，線圈中產(chǎn)生的電能為Ee3 J，求：圖9-15(1)此時線圈的運(yùn)動速度；(2)此時線圈與磁場左邊緣兩交接點(diǎn)間的電壓；(3)此時線圈加速度的大小解析：(1)由能量守恒mv2E0E

14、e，解得v2 m/s.(2)進(jìn)入磁場0.5 m時切割磁感線的有效長度Lrm.感應(yīng)電動勢EBLv0.5××2 V V.在磁場內(nèi)的圓弧長度為線圈總長的，則內(nèi)電阻r0.2 ，外電路電阻R外0.4 ，所以I A.UabIR外 V.(3)F安BIL，a2.5 m/s2.答案：(1)2 m/s(2) V(3)2.5 m/s214.(10分)如圖916所示，MN、PQ為相距L0.2 m的光滑平行導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為30°，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1 T、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，在兩導(dǎo)軌的M、P兩端接有一R2 的定值電阻，回路其余電阻不計(jì)一質(zhì)量為m0.2 kg的

15、導(dǎo)體棒垂直導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好今平行于導(dǎo)軌向?qū)w棒施加一作用力F，使導(dǎo)體棒從ab位置由靜止開始沿導(dǎo)軌向下勻加速滑到底端，滑動過程中導(dǎo)體棒始終垂直于導(dǎo)軌，加速度大小為a4 m/s2，經(jīng)時間t1 s滑到cd位置，從ab到cd過程中電阻發(fā)熱為Q0.1 J，g取10 m/s2.求：(1)到達(dá)cd位置時，向?qū)w棒施加的作用力；(2)導(dǎo)體棒從ab滑到cd過程中作用力F所做的功解析：(1)導(dǎo)體棒在cd處速度為：vat4 m/s切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為EBLv0.8 V，回路感應(yīng)電流為I0.4 A，導(dǎo)體棒在cd處受安培力F安BIL0.08 N.令平行導(dǎo)軌向下為正方向：mgsinFF安ma，解得：F0.12

16、 N.對導(dǎo)體棒施加的作用力大小為0.12 N，方向平行斜面向上(2)ab到cd的距離xat22 m.根據(jù)功能關(guān)系：mgxsinWFQmv20，解得：WF0.3 J.答案：(1)0.12 N方向平行斜面向上(2)0.3 J15(12分)(2009·高考廣東卷)如圖917(a)所示，一個電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路線圈的半徑為r1.在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖917(b)所示圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導(dǎo)線的電阻不計(jì)求0至t1時間內(nèi)圖917(1)通過電阻R1上的電

17、流大小和方向；(2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量解析：(1)由圖象分析可知，0至t1時間內(nèi)，由法拉第電磁感應(yīng)定律有Enn×S，且Sr，由閉合電路歐姆定律有I1，聯(lián)立以上各式解得通過電阻R1上的電流大小I1.由楞次定律可判斷通過電阻R1上的電流方向?yàn)閺腷到a.(2)通過電阻R1的電荷量qI1t1.電阻R1產(chǎn)生的熱量QIR1t1答案：(1)，方向由 b到a(2)，16(12分)如圖918所示，將邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形導(dǎo)線框豎直向上拋出，穿過寬度為b、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場的方向垂直紙面向里，線框向上離開磁場時的速度剛好是進(jìn)入磁場時速度的一半，線框離開磁場后繼續(xù)上升一段高度，然后落下并勻速進(jìn)入磁場整個運(yùn)動過程中始終存在著大小恒定的空氣阻力F阻且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動求：圖918(1)線框在下落階段勻速進(jìn)入磁場時的速度v2；(