高考物理總復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng)同步測試卷 新人教版-新人教版高三物理試題

電磁感應(yīng)同步測試卷時間：90分鐘總分：100分一、選擇題(本大題共12小題，每小題4分，共48分．其中1～7為單項選擇題，8～12題為多項選擇題，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不選的得0分)1．在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，下列說法正確的是(D)A．穿過閉合電路(總電阻不變)的磁通量越大，電路中的感應(yīng)電流也越大B．穿過閉合電路(總電阻不變)的磁通量變化的越多，電路中的感應(yīng)電流也越大C．穿過電路(總電阻不變)的磁通量變化得越快，電路中的感應(yīng)電流也越大D．穿過電路(總電阻不變)的磁通量變化得越快，電路中的感應(yīng)電動勢也越大【解析】E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，感應(yīng)電動勢與磁通量的變化率成正比，只有閉合電路才會產(chǎn)生感應(yīng)電流，D對．2．電磁爐采用感應(yīng)電流(渦流)加熱的原理，通過電子線路產(chǎn)生交變磁場，把鐵鍋放在爐面上時，在鐵鍋底部產(chǎn)生交變的電流．它具有升溫快、效率高、體積小、安全性好等優(yōu)點．下列關(guān)于電磁爐的說法中正確的是(A)A．電磁爐面板可采用陶瓷材料，發(fā)熱部分為鐵鍋底部B．電磁爐面板可采用金屬材料，通過面板發(fā)熱加熱鍋內(nèi)食品C．電磁爐可以用陶瓷器皿作為鍋具對食品加熱D．不可以通過改變電子線路的頻率來改變電磁爐的功率【解析】電磁爐是利用電磁感應(yīng)加熱原理制成的烹飪器具．由高頻感應(yīng)加熱線圈(即勵磁線圈)、高頻電力轉(zhuǎn)換裝置、控制器及鐵磁材料鍋底炊具等部分組成．使用時，線圈中通入交變電流，線圈周圍便產(chǎn)生一交變磁場，交變磁場的磁感線大部分通過金屬鍋體，在鍋底中產(chǎn)生渦流，從而產(chǎn)生烹飪所需的熱．所以電磁爐發(fā)熱部分需要用鐵鍋底部，而不能用陶瓷材料，面板可采用陶瓷材料，A正確，B、C、D錯誤．3．如圖所示，在勻強磁場中放有平行銅導(dǎo)軌，它與大線圈M相連接，要使小線圈N獲得順時針方向的感應(yīng)電流，則放在導(dǎo)軌上的金屬棒ab的運動情況是(兩線圈共面放置)(B)A．向右勻速運動B．向左加速運動C．向左勻速運動D．向右加速運動【解析】若要讓N中產(chǎn)生順時針的電流，M產(chǎn)生的磁場向里減小或向外增大，所以有以下兩種情況：若垂直紙面向里的磁場減小，根據(jù)楞次定律與法拉第電磁感應(yīng)定律，則有導(dǎo)體棒中電流由a到b減小，則導(dǎo)體棒向右減速運動．同理，垂直紙面向外的磁場增大，根據(jù)楞次定律與法拉第電磁感應(yīng)定律，則有導(dǎo)體棒向左加速運動，故B正確．4．如圖所示，R是定值電阻，A、B是兩個完全相同的燈泡，L是一個自感系數(shù)較大的理想電感線圈，關(guān)于A、B亮度情況的說法不正確的是(B)A．S閉合時，A立即亮，然后逐漸熄滅B．S閉合時，B立即亮，然后逐漸熄滅C．S閉合足夠長時間后，B比S剛閉合時更亮，而A不發(fā)光D．S閉合足夠長時間再斷開S后，B立即熄滅5．如圖所示，水平地面的上方有垂直相交的勻強電場和勻強磁場，E的方向豎直向下，B的方向水平向里．水平方向的粗細均勻的直導(dǎo)線ab與B、E的方向都垂直．讓ab由靜止釋放，下列說法正確的是(D)A．a(chǎn)b做自由落體運動，且ab兩端始終保持水平B．a(chǎn)b向下運動加速度小于重力加速度，但ab兩端始終保持水平C．a(chǎn)b下落時發(fā)生了轉(zhuǎn)動，a端先落地D．a(chǎn)b下落時發(fā)生了轉(zhuǎn)動，b端先落地【解析】直導(dǎo)線ab向下運動時做切割磁感線運動，根據(jù)右手定則，感應(yīng)電動勢向右，故b端帶正電、a端帶負電；電場強度向下，故a端受向上的電場力，b端受向下的電場力，故ab下落時發(fā)生了轉(zhuǎn)動，b端先落地；故選D.6．如圖所示，將一半徑為r的金屬圓環(huán)在垂直于環(huán)面的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中用力握中間成“8”字形，并使上、下兩圓半徑相等．如果環(huán)的電阻為R，則此過程中流過環(huán)的電荷量為(B)A.eq\f(πr2B,R)B.eq\f(πr2B,2R)C．0D.eq\f(πr2B,4R)【解析】由題意可知，將半徑為r的金屬圓環(huán)變成上、下半徑相等的兩個圓，則有：πr＝2×πr′解得：r′＝eq\f(r,2)，再由面積公式S＝πr2，可知，面積變化為ΔS＝πr2－2πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r,2)))eq\s\up12(2)＝eq\f(1,2)πr2；由法拉第電磁感應(yīng)定律與閉合電路歐姆定律，結(jié)合電量表達式q＝eq\f(ΔΦ,ΔtR)Δt＝eq\f(Bπr2,2R)，故選B.7．如圖所示，勻強磁場方向豎直向下，磁感應(yīng)強度為B.正方形金屬框abcd可繞光滑軸OO′轉(zhuǎn)動，邊長為L，總電阻為R，ab邊質(zhì)量為m，其他三邊質(zhì)量不計，現(xiàn)將abcd拉至水平位置，并由靜止釋放，經(jīng)時間t到達豎直位置，產(chǎn)生熱量為Q，若重力加速度為g，則ab邊在最低位置所受安培力大小等于(D)A.eq\f(B2L2\r(2gL),R)B．BLeq\r(\f(Q,Rt))C.eq\f(B2L2,Rt)D.eq\f(B2L2,R)eq\r(\f(2（mgL－Q）,m))【解析】ab向下運動的過程中減少的機械能等于線框中產(chǎn)生的焦耳熱，則根據(jù)能量守恒定律得：mgL＝Q＋eq\f(1,2)mv2，則得：v＝eq\r(\f(2（mgL－Q）,m))，ab運動到豎直位置時，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為：E＝BLv，線圈中感應(yīng)電流為I＝eq\f(E,R)，ab邊在最低位置所受安培力大小為F＝BIL，聯(lián)立解得F＝eq\f(B2L2,R)eq\r(\f(2（mgL－Q）,m))，故選項D正確．8．如圖a所示，一閉合線圈固定在垂直于線圈平面的勻強磁場中，設(shè)向里為磁感應(yīng)強度B的正方向，線圈中的箭頭為電流i的正方向．已知線圈中感應(yīng)電流i隨時間變化的圖象如圖b所示，則磁感應(yīng)強度B隨時間而變化的圖象，可能是下列四個圖中的(CD)【解析】由i－t圖象可知，在0～0.5s的時間內(nèi)，閉合線圈內(nèi)的感生電流與圖示正方向相反，為逆時針．那么由楞次定律和右手螺旋定則可知，勻強磁場B有兩種可能：①方向為正且增大；②方向為負且減?。x項B、C、D滿足這一條件．在0.5～1.5s時間段和在2.5～3.5s時間段，電流為正，為順時針方向．那么由楞次定律和右手螺旋定則可知，勻強磁場B也有兩種可能：①方向為正且減??；②方向為負且增大．選項C、D滿足這一條件．在1.5～2.5s時間段和在3.5～4.5s時間段，電流為負，為逆時針方向．那么由楞次定律和右手螺旋定則可知，勻強磁場B也有兩種可能：①方向為正且增大；②方向為負且減?。x項C、D滿足這一條件．綜合得C、D選項正確．9．如圖甲所示，光滑導(dǎo)體框架abcd水平放置，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ平行于bc放在ab、cd上，且正好卡在垂直于軌道平面的四枚光滑小釘之間．回路總電阻為R，整個裝置放在垂直于框架平面的變化的磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化情況如圖乙所示(規(guī)定磁感強度方向向上為正)，則在0～t時間內(nèi)，關(guān)于回路內(nèi)的感應(yīng)電流I及小釘對PQ的彈力FN，的說法正確的是(AD)A．I的大小是恒定的B．I的方向是變化的C．FN的大小是恒定的D．FN的方向是變化的【解析】圖象的斜率沒發(fā)生變化，因此I的方向和大小都不變，A正確，B錯誤，磁感應(yīng)強度在大小均勻變化，則桿受的安培力大小變化，C錯誤；FN先向左再向右，D正確．10．如圖，一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動．現(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強磁場，圓盤開始減速．在圓盤減速過程中，以下說法正確的是(ABD)A．處于磁場中的圓盤部分，靠近圓心處電勢高B．所加磁場越強越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動C．若所加磁場反向，圓盤將加速轉(zhuǎn)動D．若所加磁場穿過整個圓盤，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動【解析】根據(jù)右手定則可判斷靠近圓心處電勢高，選項A正確；圓盤處在磁場中的部分轉(zhuǎn)動切割磁感線，相當于電源，其他部分相當于外電路，根據(jù)左手定則，圓盤所受安培力與運動方向相反，磁場越強，安培力越大，故所加磁場越強越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動，選項B正確；磁場反向，安培力仍阻礙圓盤轉(zhuǎn)動，選項C錯誤；若所加磁場穿過整個圓盤，整個圓盤相當于電源，不存在外電路，沒有電流，所以圓盤不受安培力而勻速轉(zhuǎn)動，選項D正確．11．如圖所示，a、b兩個閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成，匝數(shù)均為10匝，邊長la＝3lb，圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感應(yīng)強度隨時間均勻增大，不考慮線圈之間的相互影響，則下列結(jié)論錯誤的是(ACD)A．兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流B．a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電動勢之比為9∶1C．a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電流之比為3∶4D．a(chǎn)、b線圈中電功率之比為3∶1【解析】當磁感應(yīng)強度變大時，由楞次定律知，線圈中感應(yīng)電流的磁場方向垂直紙面向外，由安培定則知，線圈內(nèi)產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，選項A錯誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝Seq\f(ΔB,Δt)及Sa∶Sb＝9∶1知，Ea＝9Eb，選項B正確；由R＝ρeq\f(L,S′)知兩線圈的電阻關(guān)系為Ra＝3Rb，其感應(yīng)電流之比為Ia∶Ib＝3∶1，選項C錯誤；兩線圈的電功率之比為Pa∶Pb＝EaIa∶EbIb＝27∶1，選項D錯誤．12．如圖所示，足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在水平面上，間距為L，空間存在著方向豎直向上的磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場．在導(dǎo)軌上放有兩根質(zhì)量分別為m和2m的金屬棒ab、cd，兩棒和導(dǎo)軌垂直且接觸良好，有效電阻均為R，導(dǎo)軌電阻不計．現(xiàn)給金屬棒ab水平向左的瞬時沖量I0，同時給cd棒水平向右的瞬時沖量2I0，則在以后的運動過程中(BD)A．通過ab棒的最大電流為eq\f(BLI0,2mR)B．cd棒的最大加速度為eq\f(B2L2I0,2m2R)C．最終兩金屬棒將靜止在導(dǎo)軌上D．整個過程中該系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(4Ieq\o\al(2,0),3m)【解析】設(shè)兩金屬棒的初速度大小為v0，則v0＝eq\f(I0,m)＝eq\f(2I0,2m)，兩棒剛開始運動時都會切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，此時回路中的電流最大，Im＝eq\f(2BLv0,2R)＝eq\f(BLv0,R)＝eq\f(BLI0,mR)，A錯；cd棒受到的安培力最大Fm＝BImL＝eq\f(B2L2I0,mR)，加速度最大am＝eq\f(Fm,2m)＝eq\f(B2L2I0,2m2R)，B對；此后兩棒均做減速運動，由于兩棒構(gòu)成的系統(tǒng)在水平方向上不受外力，系統(tǒng)動量守恒，取向右為正方向，設(shè)兩棒最終共同的速度為v，則有2I0－I0＝3mv，解得v＝eq\f(I0,3m)，即最終兩棒以共同速度eq\f(I0,3m)向右勻速運動，此時回路中的磁通量不變，回路中無感應(yīng)電流，C錯誤；由能的轉(zhuǎn)化與守恒定律知，該系統(tǒng)產(chǎn)生熱量Q＝eq\f(1,2)×2mveq\o\al(2,0)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)×3mv2＝eq\f(4Ieq\o\al(2,0),3m)，D正確．二、計算題(本大題共4個小題，共52分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)13．(10分)如圖所示，OACO為置于水平面內(nèi)的光滑閉合金屬導(dǎo)軌，O、C處分別接有短電阻絲(圖中未畫出)，R1＝4Ω、R2＝8Ω(導(dǎo)軌其他部分電阻不計)．導(dǎo)軌OACO的形狀滿足y＝2sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3)x))(單位：m)．磁感應(yīng)強度B＝0.2T的勻強磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面．一足夠長的金屬棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v＝5.0m/s水平向右在導(dǎo)軌上從O點滑動到C點，棒與導(dǎo)軌接觸良好且始終保持與OC導(dǎo)軌垂直，不計棒的電阻．求：(1)外力F的最大值；(2)金屬棒在導(dǎo)軌上運動時電阻絲R1上消耗的最大功率．【解析】(1)金屬棒切割磁感線的有效長度最大值為2m，此時安培力最大．當金屬棒在O、C間運動時，R1、R2是并聯(lián)在電路中的，其等效電路如圖所示．其并聯(lián)電阻R并＝eq\f(R1R2,R1＋R2)＝eq\f(8,3)Ω.Em＝Bymv＝2VIm＝eq\f(Em,R并)＝0.75AFm＝BImym＝0.3N(2)R1兩端電壓最大時，其功率最大．Pm＝eq\f(Eeq\o\al(2,m),R1)＝1W14．(12分)如圖甲所示，邊長L＝2.5m、質(zhì)量m＝0.5kg的正方形金屬線框，放在光滑絕緣的水平面上，整個裝置處在方向豎直向上、磁感應(yīng)強度為B＝0.8T的勻強磁場中，它的一邊與磁場的邊界MN重合．在水平力F的作用下，線框由靜止開始向左運動，經(jīng)過5s被拉出磁場區(qū)域，此過程中利用電流傳感器測得線框中的電流強度I隨時間t變化的圖象如圖乙所示．則在這過程中：(1)求通過線框?qū)Ь€截面的電荷q和I與t的關(guān)系式；(2)求出線框的電阻R.【解析】(1)I－t圖線與橫軸所圍的面積 在數(shù)值上等于通過線框截面的電荷量q，即有：q＝eq\f(1,2)×0.5×5C＝1.25C由I－t圖象可知，感應(yīng)電流I與時間t成正比，有：I＝kt＝0.1t(A)(2)由eq\o(I,\s\up6(－))＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R)，eq\o(E,\s\up6(－))＝eq\f(ΔΦ,Δt)，ΔΦ＝BL2，q＝eq\o(I,\s\up6(－))Δt聯(lián)立得：q＝eq\f(BL2,R)則電阻：R＝eq\f(BL2,q)＝eq\f(0.8×2.52,1.25)Ω＝4Ω.15．(14分)如圖所示，半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B＝0.2T，磁場方向垂直紙面向里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同圓心地放置，磁場與環(huán)面垂直，其中a＝0.4m，b＝0.6m，金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R＝20Ω，一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒的電阻為R′＝10Ω，環(huán)的電阻忽略不計．那么：(1)若棒以v0＝5m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動，求棒滑過圓環(huán)直徑OO′的瞬時MN中的電動勢和流過燈L1的電流；(2)撤去中間的金屬棒MN，若此時磁場隨時間均勻變化，其變化率為eq\f(ΔB,Δt)＝4T/s，求燈L1的功率．【解析】(1)棒滑過圓環(huán)直徑OO′的瞬時，MN中的電動勢為E1＝B·2av0＝0.2×0.8×5V＝0.8V，等效電路如圖甲所示，由閉合電路歐姆定律可知回路總電流為I＝eq\f(E1,\f(R,2)＋R′)＝eq\f(0.8,20)A＝0.04A流過燈L1的電流為I1＝eq\f(I,2)＝0.02A.(2)撤去中間的金屬棒MN，圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，相當于電源，燈L1、L2為外電路，等效電路如圖乙所示，感應(yīng)電動勢為E2＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝πa2·eq\f(ΔB,Δt)＝2V，由閉合電路歐姆定律可知回路電流為I＝eq\f(E2,2R)＝eq\f(2,40)A＝0.05A則燈L1的功率P1＝I2R＝5×10－2W.16．(16分)如圖所示，兩根正對的平行金屬直軌道MN、M′N′位于同一水平面上，兩軌道之間的距離l＝0.50m．軌道的MM′端接一阻值為R＝0.50Ω的定值電阻，直軌道的右端處于豎直向下、磁感應(yīng)強度大小為B＝0.60T的勻強磁場中，磁場區(qū)域右邊界為NN′、寬度d＝0.80m；水平軌道的最右端與兩條位于豎直面內(nèi)的半圓形光滑金屬軌道NP、N′P′平滑連接，兩半圓形軌道的半徑均為R0＝0.50m．現(xiàn)有一導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場的左邊界s＝2.0