（江蘇專用）高考物理一輪復習 章末質量檢測 第9章 電磁感應（含解析）-人教版高三物理試題

章末質量檢測(九)電磁感應（含解析）(時間：60分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分。在每小題給出的四個選項中只有一項是符合題目要求的。)1．(2016·廣東華附、廣雅、省實、深中四校聯考)如圖1所示的勻強磁場中有一個矩形閉合導線框。在下列四種情況下，線框中會產生感應電流的是()圖1A．如圖甲所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中左右運動B．如圖乙所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中上下運動C．如圖丙所示，線框繞位于線框平面內且與磁感線垂直的軸線AB轉動D．如圖丁所示，線框繞位于線框平面內且與磁感線平行的軸線CD轉動解析保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中左右運動，磁通量一直為零，故磁通量不變，無感應電流，選項A錯誤；保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中上下運動，磁通量一直為零，故磁通量不變，無感應電流，選項B錯誤；線框繞位于線框平面內且與磁感線垂直的軸線AB轉動，磁通量周期性地改變，故一定有感應電流，故選項C正確；線框繞位于線框平面內且與磁感線平行的軸線CD轉動，磁通量一直為零，故磁通量不變，無感應電流，選項D錯誤。答案C2．小明在研究性學習中設計了一種可測量磁感應強度的實驗，其裝置如圖2所示。在該實驗中，磁鐵固定在水平放置的電子測力計上，此時電子測力計的讀數為G1，磁鐵兩極之間的磁場可視為水平勻強磁場，其余區(qū)域磁場不計，直銅條AB的兩端通過導線與一電阻連接成閉合回路，總阻值為R。若讓銅條水平且垂直于磁場，以恒定的速率v在磁場中豎直向下運動，這時電子測力計的讀數為G2，銅條在磁場中的長度為L。根據本次實驗情況，以下說法不正確的是()圖2A．當銅條AB向下運動時，銅條中電流由B端流向A端，它的安培力的方向豎直向下B．兩次電子測力計的讀數大小關系是G2＞G1C．銅條勻速運動時所受安培力的大小為G2－G1D．磁感應強度大小B＝eq\f(1,L)eq\r(\f(（G2－G1）R,v))解析由右手定則和左手定則可知，AB向下運動時，AB所受安培力方向豎直向上，A錯誤；由牛頓第三定律可知，磁鐵受豎直向上的作用力，大小等于AB所受安培力，即FA＝G2－G1，則G2＞G1，B、C正確；由eq\f(B2L2v,R)＝FA＝G2－G1，可知D正確。答案A3．某同學為了驗證斷電自感現象，自己找來帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關S和電池組E，用導線將它們連接成如圖3所示的電路。檢查電路后，閉合開關S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關S，小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現象。雖經多次重復，仍未見老師演示時出現的小燈泡閃亮現象，他冥思苦想找不出原因。你認為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是()圖3A．電源的內阻較大B．小燈泡電阻偏大C．線圈電阻偏大D．線圈的自感系數較大解析由自感規(guī)律可知在開關斷開的瞬間造成燈泡閃亮以及延時的原因是在線圈中產生了與原電流同向的自感電流且大于穩(wěn)定時通過燈泡的原電流。由題圖可知燈泡和線圈構成閉合的自感回路，與電源無關，故A錯誤；造成不閃亮的原因是自感電流不大于穩(wěn)定時通過燈泡的原電流，當線圈電阻小于燈泡電阻時才會出現閃亮現象，故B錯誤，C正確；自感系數越大，阻礙作用越強延遲現象越明顯，故D錯誤。答案C4．(2016·江蘇泰州期末)如圖4甲所示，一個圓形線圈的匝數n＝100，線圈面積S＝200cm2，線圈的電阻r＝1Ω，線圈外接一個阻值R＝4Ω的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強磁場中，磁感應強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示。下列說法中正確的是()圖4A．線圈中的感應電流方向為順時針方向B．電阻R兩端的電壓隨時間均勻增大C．線圈電阻r消耗的功率為4×10－4WD．前4s內通過R的電荷量為4×10－4解析由楞次定律可判斷線圈中的感應電流方向為逆時針方向，選項A錯誤；由法拉第電磁感應定律可知產生的感應電動勢為E＝eq\f(nSΔB,Δt)＝0.1V，電阻R兩端的電壓不隨時間變化，選項B錯誤；回路中電流I＝eq\f(E,R＋r)＝0.02A，線圈電阻r消耗的功率為P＝I2r＝4×10－4W，選項C正確；前4s內通過R的電荷量為q＝It＝0.08C，選項D錯誤。答案C5．CD、EF是兩條水平放置的電阻可忽略的平行金屬導軌，導軌間距為L，在水平導軌的左側存在磁感應強度方向垂直導軌平面向上的勻強磁場，磁感應強度大小為B，磁場區(qū)域的長度為d，如圖5所示。導軌的右端接有一電阻R，左端與一彎曲的光滑軌道平滑連接。將一阻值也為R的導體棒從彎曲軌道上h高處由靜止釋放，導體棒最終恰好停在磁場的右邊界處。已知導體棒與水平導軌接觸良好，且動摩擦因數為μ，則下列說法中正確的是()圖5A．電阻R的最大電流為eq\f(Bd\r(2gh),R)B．流過電阻R的電荷量為eq\f(BdL,R)C．整個電路中產生的焦耳熱為mghD．電阻R中產生的焦耳熱為eq\f(1,2)mg(h－μd)解析由題圖可知，導體棒剛進入磁場的瞬間速度最大，產生的感應電流最大，由機械能守恒有mgh＝eq\f(1,2)mv2，所以I＝eq\f(E,2R)＝eq\f(BLv,2R)＝eq\f(BL\r(2gh),2R)，A錯誤；流過R的電荷量為q＝eq\o(I,\s\up6(－))t＝eq\f(ΔΦ,2R)＝eq\f(BLd,2R)，B錯誤；由能量守恒定律可知整個電路中產生的焦耳熱為Q＝mgh－μmgd，C錯誤；由于導體棒的電阻也為R，則電阻R中產生的焦耳熱為eq\f(1,2)Q＝eq\f(1,2)mg(h－μd)，D正確。答案D二、多項選擇題(本題共4小題，每小題8分，共計32分。每小題有多個選項符合題意。全部選對的得8分，選對但不全的得4分，錯選或不選的得0分。)6．(2016·河北唐山摸底)如圖6甲所示，水平放置的平行金屬導軌連接一個平行板電容器C和電阻R，導體棒MN放在導軌上且接觸良好，整個裝置放于垂直導軌平面的磁場中，磁感應強度B的變化情況如圖乙所示(圖示磁感應強度方向為正)，MN始終保持靜止，則0～t2時間內()圖6A．電容器C的電荷量大小始終不變B．電容器C的a板先帶正電后帶負電C．MN所受安培力的大小始終不變D．MN所受安培力的方向先向右后向左解析磁感應強度均勻變化，產生恒定電動勢，電容器C的電荷量大小始終沒變，選項A正確，B錯誤；由于磁感應強度變化，根據楞次定律和左手定則可知，MN所受安培力的方向先向右后向左，選項C錯誤，D正確。答案AD7.如圖7所示為一圓環(huán)發(fā)電裝置，用電阻R＝4Ω的導體棒彎成半徑L＝0.2m的閉合圓環(huán)，圓心為O，COD是一條直徑，在O、D間接有負載電阻R1＝1Ω。整個圓環(huán)中均有B＝0.5T的勻強磁場垂直環(huán)面穿過。電阻r＝1Ω的導體棒OA貼著圓環(huán)做勻速運動，角速度ω＝300rad/s，則()圖7A．當OA到達OC處時，圓環(huán)的電功率為1WB．當OA到達OC處時，圓環(huán)的電功率為2WC．全電路最大功率為3WD．全電路最大功率為4.5W解析當OA到達OC處時，圓環(huán)的電阻為1Ω，與R1串聯接入電源，外電阻為2Ω，棒轉動過程中產生的感應電動勢E＝eq\f(1,2)BL2ω＝3V，圓環(huán)上分壓為1V，所以圓環(huán)上的電功率為1W，A正確，B錯誤；當OA到達OD處時，圓環(huán)中的電阻為零，此時電路中總電阻最小，而電動勢不變，所以電功率最大為P＝eq\f(E2,R1＋r)＝4.5W，C錯誤，D正確。答案AD8．(2016·陜西渭南質檢)如圖8所示，變化的磁場中放置一固定的導體圓形閉合線圈，圖甲中所示的磁感應強度和電流的方向為設定的正方向，已知線圈中感應電流i隨時間t變化的圖象如圖乙所示。則在下圖中可能是磁感應強度B隨時間t變化的圖象是()圖8解析在0～0.5s，電流為負值，可推得磁感應強度向內增加或向外減少，選項A錯誤；在0.5～1.5s內，電流為正值，在這段時間內，磁感應強度向內減少或向外增加，當然也可以先是向內減少，然后是向外增加，選項C錯誤；在1.5～2.5s，電流為負值，可知磁感強度向內增加或向外減少，在以后的變化過程中，磁場都做周期性的變化，選項B、D都正確。答案BD9．(2016·江蘇南通模擬)如圖9甲所示，abcd是位于豎直平面內的正方形閉合金屬線框，金屬線框的質量為m，電阻為R，在金屬線框的下方有一勻強磁場區(qū)域，MN和PQ是勻強磁場區(qū)域的水平邊界，并與線框的bc邊平行，磁場方向垂直于線框平面向里?，F使金屬線框從MN上方某一高度處由靜止開始下落，如圖乙是金屬線框由開始下落到bc剛好運動到勻強磁場PQ邊界的v－t圖象，圖中數據均為已知量。重力加速度為g，不計空氣阻力。下列說法正確的是()圖9A．金屬線框剛進入磁場時感應電流方向沿adcba方向B．磁場的磁感應強度為eq\f(1,v1（t2－t1）)eq\r(\f(mgR,v1))C．金屬線框在0～t3時間內所產生的熱量為mgv1(t2－t1)D．MN和PQ之間的距離為v1(t2－t1)解析根據楞次定律可知，線框剛進入磁場時，感應電流的方向為abcda方向，選項A錯誤；由于bc邊進入磁場時線框勻速運動，mg＝eq\f(B2l2v1,R)，而線框邊長l＝v1(t2－t1)，聯立可得B＝eq\f(1,v1（t2－t1）)eq\r(\f(mgR,v1))，選項B正確；金屬線框在0～t3時間內，只有在t1～t2時間內才產生熱量，此過程中安培力與重力大小相等，因此所產生的熱量為mgv1(t2－t1)，選項C正確；MN和PQ之間的距離為v1(t2－t1)＋eq\f(v1＋v2,2)(t3－t2)，選項D錯誤。答案BC三、非選擇題(共2小題，共38分。計算題解答時請寫出必要的文字說明，方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不得分。)10．(18分)如圖10甲所示，勻強磁場中有一矩形閉合線圈abcd，線圈平面與磁場方向垂直。已知線圈的匝數N＝100，邊長ab＝1.0m、bc＝0.5m，電阻r＝2Ω。磁感應強度B隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，取垂直紙面向里為磁場的正方向。求：圖10(1)3s時線圈內感應電動勢的大小和感應電流的方向；(2)在1～5s內通過線圈的電荷量q；(3)在0～5s內線圈產生的焦耳熱Q。解析(1)3s時感應電動勢E1＝Neq\f(ΔΦ1,Δt1)磁通量的變化量ΔΦ1＝ΔB1S解得E1＝Neq\f(ΔB1S,Δt1)，代入數據解得E1＝5V感應電流方向為a→b→c→d→a。(2)在1～5s內線圈中的感應電動勢E2＝eq\f(NΔΦ2,Δt2)＝Neq\f(ΔB2S,Δt2)感應電流I2＝eq\f(E2,r)，電荷量q＝I2Δt2解得q＝Neq\f(ΔB2S,r)，代入數據解得q＝10C。(3)0～1s內線圈中的感應電動勢E3＝Neq\f(ΔΦ3,Δt3)＝Neq\f(ΔB3S,Δt3)＝10V0～1s內線圈中的感應電流I3＝eq\f(E3,r)＝5A0～1s內線圈產生的焦耳熱Q1＝Ieq\o\al(2,3)rΔt3＝50J1～5s內線圈產生的焦耳熱Q2＝Ieq\o\al(2,2)rΔt2＝50JQ＝Q1＋Q2＝100J。答案(1)5Va→b→c→d→a(2)10C(3)100J11．(20分)如圖11所示，相互平行的光滑金屬導軌固定在傾角為θ＝30°的絕緣斜面上，相距為L，導軌下端連接一個定值電阻R1，上端通過開關S(S是閉合的)也連接一個定值電阻R2。導體棒ab放在導軌上靠近下端的位置，與導軌垂直并良好接觸。在斜面上虛線MN以下的區(qū)域內，存在著垂直穿過斜面向上的勻強磁場，磁感應強度為B?，F對ab棒施以平行導軌斜向上的恒定拉力F，使它沿導軌先向上加速運動，在到達虛線MN之前，導體棒ab已經開始做勻速運動。當導體棒到達MN時，立即撤去拉力，導體棒向上運動一段后又向下滑動，進入磁場后又做勻速運動。已知R1＝R2＝R，導體棒ab的阻值為r＝eq\f(R,2)，質量為m，重力加速度為g，拉力做的功為W，導軌電阻不計。圖11(1)求拉力F的大小和導體棒ab勻速運動時的速度v；(2)當導體棒ab勻速運動時，電阻R1的發(fā)熱功率P1多大？從導體棒ab開始運動到回到初始位置的過程中電阻R1產生了多少熱量Q1?(3)若在導體棒ab再次進入磁場時斷開開關S，則導體棒ab將如何運動？解析(1)導體棒運動時受力如圖甲所示，由牛頓第二定律可得F－FA－mgsinθ＝ma①其中，導體棒受到的安培力FA＝BIL＝eq\f(B2L2v,R)②當導體棒加速度a＝0時開始做勻速運動，因此聯立①②有F－eq\f(B2L2v,R)－mgsinθ＝0③甲乙導體棒在MN上方運動時只受重力，機械能守恒，因此當導體棒再次進入磁場時速度也為v，勻速運動時受力如乙所示，有mgsinθ－eq\f(B2L2v,R)＝0④由④解得v＝eq\f(mgR,2B2L2)⑤由③④得F＝mg⑥(2)由于R1與R2并聯后電阻值等于eq\f(R,2)，因此Pr＝2P1，有P1＝eq\f(1,4)P總＝eq\f(1,4)FAv⑦由②⑤⑦聯立得P1＝eq\f(m2g2R,16B2L2)⑧從導體棒ab開始運動到回到初始位置，重力做功為0，由功能