高考物理一輪復(fù)習(xí)第十三單元電磁感應(yīng)單元檢測(含詳解)

PAGEPAGE8電磁感應(yīng)一、選擇題1.(2018湖北荊州二模)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()。A.測電壓時電壓表“+”接線柱應(yīng)接M端B.M端的電勢高于N端的電勢C.在0~0.4s時間內(nèi)磁通量的變化量為0.3WbD.電壓表示數(shù)為0.25V【解析】由楞次定律判定,感應(yīng)電流的方向沿順時針方向,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兩項錯誤;由圖乙可知,0~0.4s內(nèi)磁通量的變化量為0.1Wb,C項錯誤;磁通量的變化率ΔΦΔt=0.25Wb/s=0.【答案】D2.(2018湖北武漢二模)(多選)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,電源電動勢為E,內(nèi)阻為r。下列關(guān)于此電路的說法中正確的是()。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,電容器與燈泡并聯(lián),其電壓低于電源電動勢E,因此電容器的電荷量小于CE,A項錯誤。閉合S時,電源的電壓同時加到兩燈上,A、B同時亮,隨著L中電流增大,由于線圈L的直流電阻可忽略不計,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項錯誤。斷開S的瞬間,線圈中電流要減小,則出現(xiàn)自感電動勢,通過燈泡A的電流方向向下,C項正確。斷開S的瞬間,電容器也要放電,則燈泡B慢慢熄滅,D項正確?！敬鸢浮緾D甲3.(2019江西上饒監(jiān)測)如圖甲所示,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。取沿順時針方向的感應(yīng)電流方向為正,則下列表示線框中電流i隨bc邊的位置坐標(biāo)x變化的圖象正確的是()。乙【解析】當(dāng)bc邊進(jìn)入左邊磁場區(qū)域切割磁感線時,根據(jù)右手定則,線框中產(chǎn)生沿順時針方向的感應(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,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)生沿逆時針方向的感應(yīng)電流,此時電動勢E=B(de+cf)v,由幾何知識可知,線框運動時,切割磁感線的有效長度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項正確?！敬鸢浮緿4.(2018廣西桂林10月考試)(多選)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θ,且置于垂直斜面向上的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為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,滑動過程與導(dǎo)軌保持良好接觸,重力加速度為g)。不計一切摩擦阻力,導(dǎo)體棒接入回路的電阻為r,則整個下滑過程中()。A.導(dǎo)體棒勻速運動的速度大小為mgB.勻速運動時導(dǎo)體棒兩端的電壓為mgC.導(dǎo)體棒下滑距離為s時,通過R的總電荷量為BsdD.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)體棒勻速運動時,有mgsinθ=BId,根據(jù)歐姆定律可得I=ER+r,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得E=Bdv,聯(lián)立解得v=mg(R+r)B2d2sinθ,E=Bdv=mg(R+r)Bdsinθ,故導(dǎo)體棒兩端的電壓U=REr+【答案】AC甲5.(2018陜西延安9月月考)(多選)如圖甲所示,水平地面上豎直固定著一個光滑的圓環(huán),一個質(zhì)量為m的小球套在環(huán)上,圓環(huán)最高點有一小孔,細(xì)線一端被人牽著,另一端穿過小孔與小球相連,使球靜止于A處,此時細(xì)線與豎直方向成θ角,重力加速度為g,則下列說法正確的是()。A.球在A處時,球?qū)?xì)線的拉力大小為2mgsinθB.球在A處時,球?qū)A環(huán)的壓力大小為mgC.將球由A處緩慢地拉至B處的過程中,球?qū)?xì)線的拉力變小D.將球由A處緩慢地拉至B處的過程中,球?qū)A環(huán)的壓力不變【解析】如圖乙所示,根據(jù)平衡條件,小球受到的重力G與環(huán)對球的支持力FN的合力F和細(xì)線對球的拉力T等大、反向、共線,根據(jù)幾何知識可知△POA與△AGF相似,所以POG=OAFN=PAT,由于PO=OA且不變,所以FN=G,根據(jù)牛頓第三定律可知B、D兩項正確;由余弦定理得T=G2+FN-2GF乙【答案】BCD6.(2018吉林長春11月監(jiān)測)如圖所示電路中,電源E內(nèi)阻為r,R3為定值電阻,R1、R2為滑動變阻器,A、B為電容器兩個水平放置的極板。當(dāng)滑動變阻器R1、R2的滑片處于圖示位置時,A、B兩板間的帶電油滴靜止不動。下列說法中正確的是()。A.把R2的滑片向右緩慢移動時,油滴向下運動B.把R1的滑片向右緩慢移動時,油滴向上運動C.緩慢增大極板A、B間的距離,油滴靜止不動D.緩慢減小極板A、B的正對面積,油滴向上運動【解析】當(dāng)僅把R2的滑片向右緩慢移動時,兩極板間的電壓不變,由E電=Ud可知,電場強度不變,即油滴靜止不動,故A項錯誤;R1的滑片向右緩慢移動時R1的阻值變大,R1與R3串聯(lián)的總電阻變大,故電路中的總電流變小,路端電壓變大,電容器兩板間電壓增大,由E電=Ud可知,極板間的電場強度增大,所以油滴受到的電場力增大,故油滴會向上運動,B項正確;當(dāng)緩慢增大極板A、B間的距離時,因為板間電壓不變,由E電=Ud可知,極板間的電場強度減小,油滴向下運動,故C項錯誤;當(dāng)兩極板A、B間的正對面積緩慢減小時,由C=εrS4π【答案】B二、非選擇題7.(2018四川綿陽一模)某實驗小組分析了下面兩個問題后,在實驗室進(jìn)行了驗證。(1)如圖甲所示,當(dāng)交變電源的電壓有效值為220V,頻率為50Hz時,三只電燈的亮度相同;當(dāng)僅將交流電源的頻率改為100Hz時,各燈亮度變化情況是:a燈,b燈,c燈。

(2)如圖乙所示,A、B、C為三個相同的燈泡,a、b、c為與之串聯(lián)的三個元件,E1為直流電源,E2為交流電源。當(dāng)開關(guān)S接“1”時,A、B兩燈均正常發(fā)光,C燈不亮;當(dāng)開關(guān)S接“2”時,A燈仍正常發(fā)光,B燈變暗,C燈正常發(fā)光。由此可知,a元件是,b元件是,c元件是。

(3)“研究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”的實驗電路如圖丙所示。實驗表明:當(dāng)穿過閉合電路的發(fā)生變化時,閉合電路中就會有電流產(chǎn)生。在閉合開關(guān)S前,滑動變阻器滑片P應(yīng)置于(選填“a”或“b”)端。開關(guān)S閉合后還有多種方法能使線圈C中產(chǎn)生感應(yīng)電流,寫出其中的一種方法:。

【解析】(1)當(dāng)頻率升高時,電容器的容抗變小,線圈的感抗變大,電阻器的電阻不變,故a燈變亮,b燈變暗,c燈不變。(2)接“1”通直流時,燈C不亮,說明c處為電容器,直流不能通過;接“2”通交流時,B燈變暗,說明b處為電感,電感對交流有阻礙作用;接“1”“2”時,A燈均正常發(fā)光,說明a處為電阻,電阻大小與交流電頻率無關(guān)。(3)只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流?！敬鸢浮?1)變亮變暗不變(2)電阻電感電容器(3)磁通量a移動滑動變阻器的滑片(線圈A在線圈C中拔出或插入、斷開開關(guān)等)8.(2018江西景德鎮(zhèn)9月月考)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,小明同學(xué)利用傳感器設(shè)計實驗:如圖甲所示,將質(zhì)量為m、直徑為d的金屬小球在一定高度h由靜止釋放,小球正下方固定一臺紅外線計時器,能自動記錄小球擋住紅外線的時間t,改變小球下落高度h,進(jìn)行多次重復(fù)實驗。(1)用螺旋測微器測小球的直徑如圖乙所示,則小球的直徑d=mm。

(2)為直觀判斷小球下落過程中機械能是否守恒,應(yīng)作下列哪一個圖象?。

A.h-t圖象B.h-1tC.h-t2圖象 D.h-1t(3)經(jīng)正確的實驗操作,小明發(fā)現(xiàn)小球動能的增加量12mv2總是稍小于重力勢能的減少量mgh,你認(rèn)為增加釋放高度h后,兩者的差值會增大【解析】(1)用螺旋測微器測小球的直徑d=18.0mm+0.01mm×30.5=18.305mm。(2)要驗證的關(guān)系式是mgh=12mv2=12mdt2,即h=d22(3)由于下落過程中受空氣阻力的作用,小球動能的增加量總是稍小于重力勢能的減小量,則增加釋放的高度后,空氣阻力做功會增加,兩者的差值會增大?！敬鸢浮?1)18.305(2)D(3)增大9.(2018安徽阜陽一模)如圖所示,一無限長的光滑金屬平行導(dǎo)軌置于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直導(dǎo)軌平面,導(dǎo)軌平面豎直且與地面絕緣,導(dǎo)軌上M、N間接一電阻R,P、Q端接一對沿水平方向的平行金屬板,導(dǎo)體棒ab置于導(dǎo)軌上,始終與導(dǎo)軌接觸良好,其電阻為3R,導(dǎo)軌電阻不計,棒長為L,平行金屬板間距為d。導(dǎo)體棒通過定滑輪在一物塊拉動下開始運動,穩(wěn)定后棒做勻速運動,不計一切摩擦阻力。此時有一帶電荷量為q的液滴恰能在兩板間做半徑為r的勻速圓周運動,且速率為v。求:(1)導(dǎo)體棒勻速運動的速度v棒。(2)物塊的質(zhì)量m?！窘馕觥?1)設(shè)平行金屬板間電壓為U,液滴質(zhì)量為m',在平行金屬板間做勻速圓周運動,重力與電場力必定平衡,則有qUd帶電粒子由洛倫茲力提供向心力,有qvB=m'v根據(jù)電路知識有U=RR又E=BLv棒聯(lián)立解得v棒=4gdr(2)棒中電流I=U導(dǎo)體棒勻速運動,細(xì)線拉力與安培力平衡,則有F=BIL而細(xì)線拉力大小等于物塊的重力,即F=mg聯(lián)立解得m=drLB【答案】(1)4gdrvL10.(2018山東五校聯(lián)考)如圖所示,質(zhì)量M=4kg的滑板B靜止放在光滑水平面上,滑板右端固定一根輕質(zhì)彈簧,彈簧的自由端C到滑板左端的距離L=0.5m,可視為質(zhì)點的小木塊A的質(zhì)量m=1kg,原來靜止于滑板的左端,滑板與木塊A間的動摩擦因數(shù)μ=0.2?；錌受水平向左的恒力F=14N作用時間t后撤去F,這時木塊A恰好到達(dá)彈簧自由端C處,此后運動過程中彈簧的最大壓縮量s=5cm。重力加速度g取10m/s2。求:(1)水平恒力F的作用時間t。(2)木塊A壓縮彈簧過程中彈簧的最大彈性勢能。(3)當(dāng)木塊A脫離彈簧且系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定后,整個運動過程中系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量。【解析】(1)木塊A和滑板B均向左做勻加速直線運動,由牛頓第二定律可得aA=μmgaB=F根據(jù)題意有sB-sA=L即12aBt2-12aAt聯(lián)立解得t=1s。(2)1s末木塊A和滑板B的速度分別為vA=aAtvB=aBt當(dāng)木塊A和滑板B的速度相同時,彈簧壓縮量最大,具有最大彈性勢