高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元質(zhì)檢十 電磁感應(yīng)（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題

單元質(zhì)檢十電磁感應(yīng)(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共7小題,每小題7分,共49分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~4題只有一項(xiàng)符合題目要求,第5~7題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得7分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)1.如圖所示,將兩端刮掉絕緣漆的導(dǎo)線繞在一把銼刀上,一端接上電池(電池另一極與銼刀接觸),手執(zhí)導(dǎo)線的另一端,在銼刀上來(lái)回劃動(dòng),由于銼刀表面凹凸不平,就會(huì)產(chǎn)生電火花。下列說(shuō)法正確的是()A.產(chǎn)生電火花的回路只由導(dǎo)線與電池組成B.導(dǎo)線端只向一個(gè)方向劃動(dòng)也能產(chǎn)生電火花C.銼刀采用什么材料制成對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響D.導(dǎo)線端劃動(dòng)的方向決定了自感電動(dòng)勢(shì)的方向答案:B解析:由題圖可知,產(chǎn)生電火花的回路由導(dǎo)線、銼刀與電池組成,A錯(cuò)誤;手執(zhí)導(dǎo)線的另一端,在銼刀上來(lái)回劃動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電火花,是由于電路時(shí)通時(shí)斷,在回路中會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),與導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)的方向無(wú)關(guān),因此導(dǎo)線端只向一個(gè)方向劃動(dòng)也能產(chǎn)生電火花,B正確;產(chǎn)生電火花的回路由導(dǎo)線、銼刀與電池組成,如果銼刀是絕緣體,則實(shí)驗(yàn)不能完成,C錯(cuò)誤;自感電動(dòng)勢(shì)的方向與電流接通或電流斷開有關(guān),與導(dǎo)線端劃動(dòng)的方向無(wú)關(guān),D錯(cuò)誤。2.(2019·山東青島模擬)下圖為地磁場(chǎng)磁感線的示意圖。一架民航飛機(jī)在赤道上空勻速飛行,機(jī)翼保持水平,由于遇到強(qiáng)氣流作用使飛機(jī)豎直下墜,在地磁場(chǎng)的作用下,金屬機(jī)翼上有電勢(shì)差。設(shè)飛行員左方機(jī)翼末端處的電勢(shì)為φ1,右方機(jī)翼末端處的電勢(shì)為φ2,忽略磁偏角的影響,則()A.若飛機(jī)從西往東飛,φ2比φ1高B.若飛機(jī)從東往西飛,φ2比φ1高C.若飛機(jī)從南往北飛,φ2比φ1高D.若飛機(jī)從北往南飛,φ2比φ1高答案:C解析:在赤道上空由于地磁場(chǎng)的方向是由南到北的,若飛機(jī)從西往東飛或者從東往西飛,豎直下墜,機(jī)翼方向與地磁場(chǎng)方向平行,不切割磁感線,不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),所以機(jī)翼兩端不存在電勢(shì)差,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;若飛機(jī)從南往北飛,豎直下墜,機(jī)翼方向與地磁場(chǎng)方向垂直,由右手定則可判定,飛機(jī)的右方機(jī)翼末端的電勢(shì)比左方機(jī)翼末端的電勢(shì)高,即φ2比φ1高,同理可知,若飛機(jī)從北往南飛,φ2比φ1低,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。3.如圖所示,質(zhì)量為m的銅質(zhì)閉合線圈靜置于粗糙水平桌面上。當(dāng)一個(gè)豎直放置的條形磁鐵貼近線圈,沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、勻速經(jīng)過(guò)時(shí),線圈始終保持不動(dòng)。則關(guān)于線圈在此過(guò)程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情況,以下判斷正確的是()A.FN先大于mg,后小于mgB.FN一直大于mgC.Ff先向左,后向右D.線圈中的電流方向始終不變答案:A解析:根據(jù)楞次定律,線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流總是阻礙它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí),由于相互作用,二者會(huì)相互排斥,線圈會(huì)受到向左的摩擦力,且受到桌面的支持力大于重力;同理,磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí),二者會(huì)相互吸引,線圈仍然受到向左的摩擦力,但桌面對(duì)它的支持力小于重力。綜上所述,選項(xiàng)A正確,B、C錯(cuò)誤。當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量向下增加,根據(jù)楞次定律,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向從上向下看是逆時(shí)針?lè)较?同理,當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量向下減小,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向從上向下看是順時(shí)針?lè)较?D錯(cuò)誤。4.(2019·北京海淀區(qū)月考)如圖所示,水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)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。t=0時(shí),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量、棒中的電流、棒的速度和棒的加速度。下列圖像正確的是()答案:D解析:當(dāng)開關(guān)S由1擲到2時(shí),電容器開始放電,此時(shí)電流最大,棒受到的安培力最大,加速度最大;此后棒開始運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),棒相當(dāng)于電源,利用右手定則可判斷棒上端為正極,下端為負(fù)極,與電容器的極性相同;隨著速度增大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大,電路中的電流逐漸減小,當(dāng)電容器極板電壓與棒兩端電動(dòng)勢(shì)相等時(shí),電容器不再放電,電路電流等于零,棒做勻速運(yùn)動(dòng),加速度減為零,所以選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤,D正確。因電容器最終兩極板間有穩(wěn)定電壓,q=CU不等于零,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤。5.在如圖甲所示的電路中,螺線管匝數(shù)n=1500,橫截面積S=20cm2。螺線管導(dǎo)線電阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω,C=30μF。在一段時(shí)間內(nèi),穿過(guò)螺線管的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化。則下列說(shuō)法正確的是()A.螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1VB.閉合S,電路中的電流穩(wěn)定后,電阻R1的電功率為1.4×10-2WC.電路中的電流穩(wěn)定后電容器下極板帶正電D.S斷開后,流經(jīng)R2的電荷量為1.8×10-5C答案:CD解析:E=nΔBSΔt=1500×0.4×20×10-4V=1.2V,故A錯(cuò)誤;I=ER1+R2+r=1.24.0+5.0+1.0A=0.12A,R1的電功率為P1=I2·R1=0.122×4W=5.76×10-2W,故B錯(cuò)誤;由楞次定律可知C正確;電容器的電荷量q=CUR2=C·IR2=30×6.如圖所示,一導(dǎo)線彎成閉合線圈,以速度v向左勻速進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直平面向外,線圈總電阻為R。從線圈進(jìn)入磁場(chǎng)開始到完全進(jìn)入磁場(chǎng)為止,下列結(jié)論正確的是()A.感應(yīng)電流一直沿順時(shí)針?lè)较駼.線圈受到的安培力先增大,后減小C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值E=BrvD.穿過(guò)線圈某個(gè)橫截面的電荷量為B答案:AB解析:在閉合線圈進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)閉合線圈的磁通量逐漸增大,根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向一直為順時(shí)針?lè)较?A正確;線圈切割磁感線的有效長(zhǎng)度先變大后變小,感應(yīng)電流先變大后變小,安培力也先變大后變小,B正確;線圈切割磁感線的有效長(zhǎng)度的最大值為2r,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大為E=2Brv,C錯(cuò)誤;穿過(guò)線圈某個(gè)橫截面的電荷量為q=IΔt=ΔΦ7.如圖甲所示,abcd是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框,金屬線框的質(zhì)量為m,電阻為R。在金屬線框的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,MN和PQ是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界,并與線框的bc邊平行,磁場(chǎng)方向垂直于線框平面向里?，F(xiàn)使金屬線框從MN上方某一高度處由靜止開始下落,圖乙是金屬線框由開始下落到完全穿出勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域瞬間的v-t圖像。圖像中的物理量均為已知量。重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是()A.金屬線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流沿adcba方向B.金屬線框的邊長(zhǎng)為v1(t2-t1)C.磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1D.金屬線框在0~t4的時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量為mgv1(t2-t1)+12m(v答案:BC解析:金屬線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)由右手定則可知感應(yīng)電流方向沿abcda方向,故A錯(cuò)誤;由題圖可知線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng),直到完全進(jìn)入,運(yùn)動(dòng)位移等于金屬線框的邊長(zhǎng),即金屬線框的邊長(zhǎng)為l=v1(t2-t1),故B正確;線框勻速運(yùn)動(dòng),則mg=l2B2v1R,解得B=1v1(t2-t1)mgRv1,故C正確;由能量守恒可知金屬線框在0~t二、計(jì)算題(本題共3小題,共51分)8.(16分)如圖所示,粗糙斜面的傾角θ=37°,半徑r=0.5m的圓形區(qū)域內(nèi)存在著垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)匝數(shù)n=10的剛性正方形線框abcd通過(guò)松弛的柔軟導(dǎo)線與一個(gè)額定功率P=1.25W的小燈泡L相連,圓形磁場(chǎng)的一條直徑恰好過(guò)線框bc邊。已知線框質(zhì)量m=2kg,總電阻R0=1.25Ω,邊長(zhǎng)l>2r,與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5。從t=0時(shí)起,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按B=2-2πt(T)的規(guī)律變化。開始時(shí)線框靜止在斜面上,在線框運(yùn)動(dòng)前,燈泡始終正常發(fā)光。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.(1)線框不動(dòng)時(shí),回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E;(2)小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R;(3)線框保持不動(dòng)的時(shí)間內(nèi),小燈泡產(chǎn)生的熱量Q。答案:(1)2.5V(2)1.25Ω(3)3.14J解析:(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律有E=nΔΦΔt=nΔBΔt×12πr2=10×2(2)小燈泡正常發(fā)光,有P=I2R由閉合電路歐姆定律有E=I(R0+R)即P=ER代入數(shù)據(jù)解得R=1.25Ω。(3)當(dāng)線框恰好要運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B',對(duì)線框bc邊在磁場(chǎng)中的部分受力分析。安培力F安=nB'I×2r=nB'ER0+由共點(diǎn)力的平衡條件有mgsinθ=F安+Ff=2nB'r·ER0+R+解得線框剛要運(yùn)動(dòng)時(shí),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B'=0.4T得線框在斜面上可保持靜止的時(shí)間t=4π小燈泡產(chǎn)生的熱量Q=Pt=1.25×4π5J≈39.(17分)如圖甲所示,在水平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系的第一象限有磁場(chǎng)分布,方向垂直于水平面向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度沿y軸方向沒(méi)有變化,沿x軸方向B與x成反比,如圖乙所示。頂角θ=45°的光滑金屬長(zhǎng)導(dǎo)軌MON固定在水平面內(nèi),ON與x軸重合,一根與ON垂直的長(zhǎng)導(dǎo)體棒在水平向右的外力作用下沿導(dǎo)軌向右滑動(dòng),導(dǎo)體棒在滑動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌接觸,且與x軸垂直。已知t=0時(shí),導(dǎo)體棒位于頂點(diǎn)O處,導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m=1kg,回路接觸點(diǎn)總電阻恒為R=0.5Ω,其余電阻不計(jì)?；芈冯娏鱅與時(shí)間t的關(guān)系如圖丙所示,圖線是過(guò)原點(diǎn)的直線。求:(1)t=2s時(shí)回路的電動(dòng)勢(shì)E;(2)0~2s時(shí)間內(nèi)流過(guò)回路的電荷量q和導(dǎo)體棒的位移x1;(3)導(dǎo)體棒滑動(dòng)過(guò)程中水平外力F的瞬時(shí)功率P(單位:W)與橫坐標(biāo)x(單位:m)的關(guān)系式。答案:(1)2V(2)4C2m(3)P=4x+2x解析:(1)根據(jù)I-t圖像可知,I=k1t(k1=2A/s)則當(dāng)t=2s時(shí),回路電流I1=4A根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E=I1R=2V。(2)流過(guò)回路的電荷量q=It由I-t圖像可知,0~2s內(nèi)的平均電流I=2A,得q=4C由歐姆定律得I=BlvR,l=x根據(jù)B-x圖像可知,B=k2x(k2=1T聯(lián)立解得v=k1Rk2t(k1=2A由于k1Rk2=1m/s2,再根據(jù)v=v0+at則導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)所以0~2s時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒的位移x1=12at2=(3)導(dǎo)體棒受到的安培力F安=BIl根據(jù)牛頓第二定律有F-F安=ma又2ax=v2P=Fv解得P=B2x2vR10.(18分)間距為l的兩平行金屬導(dǎo)軌由水平部分和傾斜部分平滑連接而成,如圖所示,傾角為θ的導(dǎo)軌處于大小為B1、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)間Ⅰ中,水平導(dǎo)軌上的無(wú)磁場(chǎng)區(qū)間靜止放置一質(zhì)量為3m的“聯(lián)動(dòng)雙桿”(由兩根長(zhǎng)為l的金屬桿cd和ef,用長(zhǎng)度為l'的剛性絕緣桿連接而成),在“聯(lián)動(dòng)雙桿”右側(cè)存在大小為B2、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)間Ⅱ,其長(zhǎng)度大于l',質(zhì)量為m、長(zhǎng)為l的金屬桿ab,從傾斜導(dǎo)軌上端釋放,達(dá)到勻速后進(jìn)入水平導(dǎo)軌(無(wú)能量損失),桿ab與“聯(lián)動(dòng)雙桿”發(fā)生碰撞后桿ab和cd合在一起形成“聯(lián)動(dòng)三桿”,“聯(lián)動(dòng)三桿”繼續(xù)沿水平導(dǎo)軌進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)間Ⅱ并從中滑出,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,桿ab、cd和ef與導(dǎo)軌始終接觸良好,且保持與導(dǎo)軌垂直。已知桿ab、cd和ef電阻均為R=0.02Ω,m=0.1kg,l=0.5m,l'=0.3m,θ=30°,B1=0.1T,B2=0.2T,g取10m/s2,不計(jì)摩擦阻力和導(dǎo)軌電阻,忽略磁場(chǎng)邊界效應(yīng)。求:(1)桿ab在傾斜導(dǎo)軌上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小v0;(2)“聯(lián)動(dòng)三桿”進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)間Ⅱ前的速度大小v;(3)“聯(lián)動(dòng)三桿”滑過(guò)磁場(chǎng)區(qū)間Ⅱ過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱Q。答案:(1)6m/s(2)1.5m/s(3)0.25J解析:(1)對(duì)桿ab受力分