物理滬科版選修3-2作業(yè)第1章電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活測評B

第1章測評B(高考體驗卷)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個選項中,第1~5題只有一個選項符合題目要求,第6~8題有多個選項符合題目要求。全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有錯選的得0分)1.在法拉第時代,下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實驗中,能觀察到感應(yīng)電流的是()A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路,然后觀察電流表的變化B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈,然后觀察電流表的變化C.將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接,往線圈中插入條形磁鐵后,再到相鄰房間去觀察電流表的變化D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈,分別接電源和電流表,在給線圈通電或斷電的瞬間,觀察電流表的變化解析:A、B選項都不會使電路中的磁通量發(fā)生變化,不滿足產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,故不正確;C選項雖然在插入條形磁鐵瞬間電路中的磁通量發(fā)生變化,但是當人到相鄰房間時,電路已達到穩(wěn)定狀態(tài),電路中的磁通量不再發(fā)生變化,故觀察不到感應(yīng)電流。在給線圈通電、斷電瞬間,會引起閉合電路磁通量的變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,因此選項D正確。答案:D2.英國物理學家麥克斯韋認為,磁場變化時會在空間激發(fā)感生電場。如圖所示,一個半徑為r的絕緣細圓環(huán)水平放置,環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強磁場B,環(huán)上套一帶電荷量為+q的小球。已知磁感應(yīng)強度B隨時間均勻增加,其變化率為k,若小球在環(huán)上運動一周,則感生電場對小球的作用力所做功的大小是() B.12r2πr2qk D.πr2qk解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,沿圓環(huán)一周的感生電動勢E感=ΔΦΔt=ΔBΔt·S=k·πr2,電荷環(huán)繞一周,受環(huán)形電場的加速作用,應(yīng)用動能定理可得W=qE感答案:D3.很多相同的絕緣銅圓環(huán)沿豎直方向疊放,形成一很長的豎直圓筒。一條形磁鐵沿圓筒的中心軸豎直放置,其下端與圓筒上端開口平齊。讓條形磁鐵從靜止開始下落。條形磁鐵在圓筒中的運動速率()A.均勻增大B.先增大,后減小C.逐漸增大,趨于不變D.先增大,再減小,最后不變解析:豎直圓筒相當于閉合電路,磁鐵穿過閉合電路,產(chǎn)生感應(yīng)電流,根據(jù)楞次定律,磁鐵受到向上的阻礙磁鐵運動的安培力,開始時磁鐵的速度小,產(chǎn)生的感應(yīng)電流也小,安培力也小,磁鐵加速運動,隨著速度的增大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大,安培力也增大,直到安培力等于重力的時候,磁鐵勻速運動。所以C正確。答案:C4.如圖所示,上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置,小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放,并落至底部,則小磁塊()A.在P和Q中都做自由落體運動B.在兩個下落過程中的機械能都守恒C.在P中的下落時間比在Q中的長D.落至底部時在P中的速度比在Q中的大解析:磁塊在銅管中運動時,銅管中產(chǎn)生感應(yīng)電流,根據(jù)楞次定律,磁塊會受到向上的磁場力,因此磁塊下落的加速度小于重力加速度,且機械能不守恒,選項A、B錯誤;磁塊在塑料管中運動時,只受重力的作用,做自由落體運動,機械能守恒,磁塊落至底部時,根據(jù)直線運動規(guī)律和功能關(guān)系,磁塊在P中的下落時間比在Q中的長,落至底部時在P中的速度比在Q中的小,選項C正確,選項D錯誤。答案:C5.如圖所示,一正方形線圈的匝數(shù)為n,邊長為a,線圈平面與勻強磁場垂直,且一半處在磁場中。在Δt時間內(nèi),磁感應(yīng)強度的方向不變,大小由B均勻地增大到2B。在此過程中,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為()A.Ba2C.nBa2解析:根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知E=nΔΦΔt=nΔB·SΔt,這里的S指的是線圈在磁場中的有效面積,即S=a答案:B6.如圖所示,勻強磁場垂直于軟導(dǎo)線回路平面,由于磁場發(fā)生變化,回路變?yōu)閳A形。則磁場()A.逐漸增強,方向向外B.逐漸增強,方向向里C.逐漸減弱,方向向外D.逐漸減弱,方向向里解析:回路變?yōu)閳A形,面積是增加了,說明磁場是在逐漸減弱。因不知回路中電流方向,故無法判定磁場方向,故選項C、D都有可能。答案:CD7.如圖所示,一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi),通有恒定電流的長直絕緣導(dǎo)線垂直并緊靠軌道固定,導(dǎo)體棒與軌道垂直且接觸良好,在向右勻速通過M、N兩區(qū)的過程中,導(dǎo)體棒所受安培力分別用FM、FN表示。不計軌道電阻。以下敘述正確的是()A.FM向右 B.FN向左C.FM逐漸增大 D.FN逐漸減小解析:根據(jù)安培定則可判斷出,通電導(dǎo)線在M區(qū)產(chǎn)生豎直向上的磁場,在N區(qū)產(chǎn)生豎直向下的磁場。當導(dǎo)體棒勻速通過M區(qū)時,由楞次定律可知導(dǎo)體棒受到的安培力向左,選項A錯誤。當導(dǎo)體棒勻速通過N區(qū)時,由楞次定律可知導(dǎo)體棒受到的安培力也向左,選項B正確。設(shè)導(dǎo)體棒的電阻為r,軌道的寬度為L,導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I',則導(dǎo)體棒受到的安培力F安=BI'L=BBLvR+rL=B2L2vR+r,在導(dǎo)體棒從左到右勻速通過M區(qū)時,磁場由弱到強,所以FM逐漸增大;在導(dǎo)體棒從左到右勻速通過N區(qū)時,答案:BCD8.如圖所示電路中,A、B、C為三個相同的燈泡,線圈L的自感系數(shù)很大,電阻不計,電源E內(nèi)阻不計,則下列判斷正確的是()A.S閉合后,B燈開始時亮,然后熄滅B.S閉合后待電路穩(wěn)定時,只有A燈是亮的C.S斷開的瞬間,A、C兩燈立即熄滅D.S斷開后,B燈閃亮,然后逐漸熄滅解析:S閉合瞬間,L中的電流為0,電路的結(jié)構(gòu)為B與C串聯(lián)后與A并聯(lián),所以A、B、C燈都亮,當電路逐漸穩(wěn)定時,線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電流,B被短路,A與C并聯(lián),此時B熄滅,故A正確,B錯誤;電路穩(wěn)定后將S斷開,此時線圈L產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,相當于電源,電路的結(jié)構(gòu)是A與C串聯(lián)后與B并聯(lián),所以A、C兩燈逐漸熄滅,B燈閃亮,然后逐漸熄滅,故C錯誤,D正確。答案:AD二、填空題(本題共2小題,共16分。把答案填在題中的橫線上)9.(8分)(1)圖示為研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗所需要的儀器,請你根據(jù)實驗原理,用實線完成實驗電路圖的連接。(2)將實驗電路連接好以后,在開關(guān)閉合、線圈A放在線圈B中的情況下,某同學發(fā)現(xiàn)當他將滑動變阻器的滑片P向左滑動時,靈敏電流表的指針向右偏轉(zhuǎn),則下列說法正確的是。

A.線圈A向上移動或滑動變阻器的滑片P向右加速滑動,都能引起靈敏電流表的指針向左偏轉(zhuǎn)B.線圈A中鐵心向上拔出或斷開開關(guān),都能引起靈敏電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)C.滑動變阻器的滑片P勻速向左或勻速向右滑動,都能使靈敏電流表的指針靜止在中央D.因為線圈A、線圈B的繞線方向未知,故無法判斷靈敏電流表的指針偏轉(zhuǎn)的方向答案:(1)電路圖如圖所示(2)B10.(8分)如圖所示,足夠長平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置,傾斜角為37°,寬度為0.5m,電阻忽略不計,其上端接一小燈泡,電阻為1Ω。一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置,質(zhì)量為0.2kg,接入電路的電阻為1Ω,兩端與導(dǎo)軌接觸良好,與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為0.5。在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為0.8T。將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放,運動一段時間后,小燈泡穩(wěn)定發(fā)光,此后導(dǎo)體棒MN的運動速度是,小燈泡消耗的電功率為(重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6)。

解析:導(dǎo)體棒MN勻速下滑時受力如圖所示,由平衡條件可得F安+μmgcosθ=mgsinθ,所以F安=mg(sinθμcosθ)=0.4N,由F安=BIL得I=F安BL=1A,所以E=I(R燈+RMN)=2V,導(dǎo)體棒的運動速度v=EBL=5m/s,小燈泡消耗的電功率為P燈=I2R燈答案:5m/s1W三、計算題(本題共3小題,共36分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)11.(10分)如圖所示,勻強磁場中有一矩形閉合線圈abcd,線圈平面與磁場垂直。已知線圈的匝數(shù)N=100,邊長ab=1.0m,bc=0.5m,電阻r=2Ω。磁感應(yīng)強度B在0~1s內(nèi)從零均勻變化到0.2T。在1~5s內(nèi)從0.2T均勻變化到0.2T,取垂直紙面向里為磁場的正方向。求:(1)0.5s時線圈內(nèi)感應(yīng)電動勢的大小E和感應(yīng)電流的方向;(2)在1~5s內(nèi)通過線圈的電荷量q;(3)在0~5s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q。解析:(1)感應(yīng)電動勢E1=NΔΦ1Δt1,磁通量的變化ΔΦ1解得E1=NΔ代入數(shù)據(jù)得E1=10V感應(yīng)電流的方向為a→d→c→b→a。(2)同理可得E2=NΔ感應(yīng)電流I2=E電荷量q=I2Δt2解得q=NΔ代入數(shù)據(jù)得q=10C。(3)0~1s內(nèi)的焦耳熱Q1=I12rΔ且I1=E1~5s內(nèi)的焦耳熱Q2=I22rΔ由Q=Q1+Q2,代入數(shù)據(jù)得Q=100J。答案:(1)10Va→d→c→b→a(2)10C(3)100J12.(12分)某同學設(shè)計一個發(fā)電測速裝置,工作原理如圖所示。一個半徑為R=0.1m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上,一根長為R的金屬棒OA,A端與導(dǎo)軌接觸良好,O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸的左端有一個半徑為r=R3的圓盤,圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動。圓盤上繞有不可伸長的細線,下端掛著一個質(zhì)量為m=0.5kg的鋁塊。在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向右的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=0.5T。a點與導(dǎo)軌相連,b點通過電刷與O端相連。測量a、b兩點間的電勢差U可算得鋁塊速度。鋁塊由靜止釋放,下落h=0.3m時,測得U=0.15V。(細線與圓盤間沒有滑動,金屬棒、導(dǎo)軌、導(dǎo)線及電刷的電阻均不計,重力加速度g取10m/s2(1)測U時,與a點相接的是電壓表的“正極”還是“負極”?(2)求此時鋁塊的速度大小;(3)求此下落過程中鋁塊機械能的損失。解析:(1)由右手定則知,金屬棒電流背離圓心,圓周為正極,故與a點相接的是電壓表的正極。(2)由電磁感應(yīng)定律得U=E=ΔΔΦ=12BR2Δθ,U=12Bωv=rω=13ω所以v=2U3BR(3)ΔE=mgh12mv2=0.5J答案:(1)正極(2)2m/s(3)0.5J13.(14分)如圖所示,兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角θ=30°的斜面上,導(dǎo)軌電阻不計,間距L=0.4m。導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域Ⅰ和Ⅱ,兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN,Ⅰ中的勻強磁場方向垂直斜面向下,Ⅱ中的勻強磁場方向垂直斜面向上,兩磁場的磁場感應(yīng)度大小均為B=0.5T。在區(qū)域Ⅰ中,將質(zhì)量m1=0.1kg,電阻R1=0.1Ω的金屬條ab放在導(dǎo)軌上,ab剛好不下滑。然后,在區(qū)域Ⅱ中將質(zhì)量m2=0.4kg,電阻R2=0.1Ω的光滑導(dǎo)體棒cd置于導(dǎo)軌上,由靜止開始下滑。cd在滑動過程中始終處于區(qū)域Ⅱ的磁場中,ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸,取g=10m/s2,問(1)cd下滑的過程中,ab中的電流方向;(2)ab剛要向上滑動時,cd的速度v多大;(3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中,cd滑動的距離x=3.8m,此過程中ab上產(chǎn)生的熱量Q是多少?解析:(1)由右手定則可以直接判斷出電流是由a流向b。(2)開始放置ab剛好不下滑時,ab所受摩擦力為最大靜摩擦力,設(shè)其為fmax,有fmax=m1gsinθ①設(shè)ab剛好要上滑