高中物理選修：第章 階段質(zhì)量檢測

PAGEPAGE1(時間60分鐘滿分100分)一、選擇題(本題共9小題，每小題6分，共54分。每小題至少有一個選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi))1.如圖1所示，閉合金屬導(dǎo)線框放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時間變化。下列說法正確的是 ()A．應(yīng)電流可能減小圖1B．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時，線框中的感應(yīng)電流一定增大C．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時，線框中的感應(yīng)電流一定增大D．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時，線框中的感應(yīng)電流可能不變解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢的大小由磁通量的變化率來決定，磁感應(yīng)強(qiáng)度增加或減小時，磁通量的變化率均可能增加、減小或者不變，所以線框中的感應(yīng)電流可能增加，可能減小，可能不變，A、D正確。答案：AD2．如圖2所示，豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abcd構(gòu)成回路，導(dǎo)線所圍區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的變化的磁場，螺線管下方水平桌面上有一導(dǎo)體環(huán)，導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖3中的哪一圖線所示的方式隨時間變化時，導(dǎo)體環(huán)將受到向上的磁場作用力 ()圖2圖3解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S，又根據(jù)楞次定律可得，當(dāng)導(dǎo)體環(huán)受到向上的磁場力時，說明穿過線圈的磁通量正在減小，所以導(dǎo)線abcd中的電流正在減小，由I＝eq\f(E,R)＝eq\f(ΔBS,ΔtR)可知，eq\f(ΔB,Δt)正在減小，即B－t圖像上各點(diǎn)切線的斜率隨時間減小，應(yīng)選A。答案：A3.一直升機(jī)停在南半球的地磁極上空。該處地磁場的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。直升機(jī)螺旋槳葉片的長度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動的頻率為f，順著地磁場的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時針方向轉(zhuǎn)動。螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如圖4所示。如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中 圖4心線的距離，用E表示每個葉片中的感應(yīng)電動勢，即 ()A．E＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢B．E＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢C．E＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢D．E＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢解析：由右手定則可知b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)電勢，且感應(yīng)電動勢的大小E＝eq\f(1,2)Bl2ω＝πfl2B。答案：A4．用相同導(dǎo)線繞制的邊長為L或2L的四個閉合導(dǎo)體線框，以相同的速度進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場，如圖5所示，在每個線框進(jìn)入磁場的過程中，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud圖5A．Ua<Ub<Uc<Ud B．Ua<Ub<Ud<UcC．Ua＝Ub＝Uc＝Ud D．Ub<Ua<Ud<Uc解析：由歐姆定律可得閉合電路的路端電壓U＝eq\f(ER,R＋r)＝E－eq\f(Er,R＋r)，即路端電壓取決于電源內(nèi)阻r與總電阻的比值，故a、b比較，b圖中eq\f(r,R＋r)較小，則Ua<Ub，同理Uc>Ud。對于b、d兩圖，Ub<BLv，而Ud>eq\f(1,2)(B·2L·v)＝BLv，所以Ub<Ud，故B正確。答案：B5.如圖6所示，兩塊水平放置的金屬板間距離為d，用導(dǎo)線與一個n匝線圈連接，線圈置于方向豎直向上的磁場B中。兩板間有一個質(zhì)量為m，電荷量為＋q的油滴恰好處于平衡狀態(tài)，則線圈中的磁場B的變化情況和磁通量變化率分別是 ()圖6A．正在增強(qiáng)；eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(dmg,q)B．正在減弱；eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(dmg,nq)C．正在減弱；eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(dmg,q)D．正在增強(qiáng)；eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(dmg,nq)解析：油滴平衡有mg＝qeq\f(Uc,d)，Uc＝eq\f(mgd,q)，電容器上極板必帶負(fù)電，那么螺線管下端相當(dāng)于電源正極，由楞次定律知，磁場B正在減弱，又E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，Uc＝E，可得eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)。答案：B6．矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直。規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的規(guī)律如圖7所示。若規(guī)定順時針方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向，圖8中的i－t圖正確的是 ()圖7圖8解析：磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化，產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，A錯。第1s內(nèi)，磁通量垂直于紙面向里均勻增強(qiáng)，由楞次定律可以判定感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針，為負(fù)，C錯。同理可判定，第4s內(nèi)感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針，為負(fù)，故B錯，D正確。答案：D7.如圖9所示，由均勻?qū)Ь€制成的半徑為R的圓環(huán)，以速度v勻速進(jìn)入一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動到圖示位置(∠aOb＝90°)時，a、b兩點(diǎn)的電勢差為 ()A.eq\r(2)BRv B.eq\f(\r(2),2)BRv 圖9C.eq\f(\r(2),4)BRv D.eq\f(3\r(2),4)BRv解析：設(shè)整個圓環(huán)電阻是R，其外電阻是圓環(huán)總電阻的3/4，即磁場外的部分，而在磁場內(nèi)切割磁感線有效長度是eq\r(2)R，其相當(dāng)于電源，E＝B·eq\r(2)R·v，根據(jù)歐姆定律可得U＝eq\f(\f(3,4)R,R)E＝eq\f(3\r(2),4)BRv，D正確。答案：D8．如圖10所示的電路中，電源電動勢為E，線圈L的電阻不計(jì)。以下判斷正確的是 ()A．閉合S穩(wěn)定后，電容器兩端電壓為EB．閉合S穩(wěn)定后，電容器的a極板帶正電 圖10C．?dāng)嚅_S的瞬間，電容器的a極板將帶正電D．?dāng)嚅_S的瞬間，電容器的a極板將帶負(fù)電解析：閉合S穩(wěn)定后，電容器被線圈L短路，兩端電壓為0，電容器不帶電。穩(wěn)定時流過L的電流方向是由右向左，斷開S時，由楞次定律可知電容器的a極板將帶正電。答案：C9.一個閉合金屬線框的兩邊接有電阻R1、R2，線框上垂直放置一根金屬棒ab，棒與線框接觸良好，整個裝置放在勻強(qiáng)磁場中，如圖11所示。當(dāng)用外力使ab棒右移時，下列判斷中正確的是 ()圖11A．穿過線框的磁通量不變，框內(nèi)沒有感應(yīng)電流B．框內(nèi)有感應(yīng)電流，電流方向沿順時針方向繞行C．框內(nèi)有感應(yīng)電流，電流方向沿逆時針方向繞行D．框內(nèi)有感應(yīng)電流，左半邊逆時針方向繞行，右半邊順時針方向繞行解析：ab棒右移時，切割磁感線。根據(jù)右手定則，ab棒中的感應(yīng)電流方向從a流向b。此時ab棒起著電源的作用，分別對兩邊電阻供電，如圖所示，所以流過R1、R2的電流都由上而下地繞行。答案：D二、非選擇題(本題共3小題，共46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(jì)算的要注明單位)10．(14分)如圖12所示，有一夾角為θ的金屬角架，角架所圍區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感強(qiáng)度為B，方向與角架所在平面垂直，一段直導(dǎo)線ab，從頂角c貼著角架以速度v向右勻速運(yùn)動。求： 圖12(1)t時刻角架的瞬時感應(yīng)電動勢；(2)t時間內(nèi)角架的平均感應(yīng)電動勢。解析：(1)ab桿向右運(yùn)動的過程中切割磁感線，構(gòu)成回路的長度不斷變大，感應(yīng)電動勢的大小不斷變化。在t時間內(nèi)設(shè)位移為x，則x＝vt ①切割長度L＝xtanθ ②E＝BLv ③聯(lián)立①②③得E＝Bv2ttanθ ④(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt) ⑤ΔΦ＝S·B＝eq\f(1,2)xeq\r()·L·B ⑥聯(lián)立①②⑤⑥得eq\x\to(E)＝eq\f(1,2)Bv2ttanθ。答案：(1)Bv2ttanθ(2)eq\f(1,2)Bv2ttanθ11．(16分)如圖13甲所示，水平放置的線圈匝數(shù)n＝200匝，直徑d1＝40cm，電阻r＝2Ω，線圈與阻值R＝6Ω的電阻相連。在線圈的中心有一個直徑d2＝20cm的有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示規(guī)律變化，試求：圖13(1)電壓表的示數(shù)；(2)若撤去原磁場，在圖中豎直虛線的右側(cè)空間加磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向里，試證明將線圈向左拉出磁場的過程中，通過電阻R上的電荷量為定值，并求出其值。解析：(1)由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可得E＝neq\f(πd\o\al(2,2)ΔB,4Δt)E＝I(R＋r)U＝IR解得U＝1.5πV＝4.71V。(2)設(shè)線圈拉出磁場經(jīng)歷時間Δt。eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(πd\o\al(2,1)B,4Δt)，eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)電荷量q＝eq\x\to(I)Δt解得q＝neq\f(πd\o\al(2,1)B,4(R＋r))，與線圈運(yùn)動的時間無關(guān)，即與運(yùn)動的速度無關(guān)。代入數(shù)據(jù)即得q＝0.5πC＝1.57C。答案：(1)4.71V(2)見解析12．(16分)如圖14所示，在豎直平面內(nèi)有一個“日”字形線框，線框總質(zhì)量為m，每條短邊長度均為l。線框橫邊的電阻均為r，豎直邊的電阻不計(jì)。在線框的下部有一個垂直“日”字平面方向向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場的高度也為l。讓線框自空中一定高處自由落下，當(dāng)線框下邊剛進(jìn)入磁場時立即做勻速運(yùn)動。重力加速度為g。求：(1)“日”字形線框做勻速運(yùn)動的速度v的大小。 圖14(2)“日”字形線框從開始下落起，至線框上邊離開磁場的過程中所經(jīng)歷的時間t。解析：(1)進(jìn)入磁場時的速度為v，據(jù)題意有：IBl＝mg，I＝eq\f(Blv,\f(3r,2))＝eq\f(2Blv,3r)，解得：v＝eq\f(3gmr,2B2l2)。(2)線框下邊進(jìn)入磁場區(qū)域前做自由下落運(yùn)動，設(shè)下落的時間為t1，從線框下邊進(jìn)