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(高中物理)物理高三单元测试9--第1页
新人教版物理高三单元测试9
《电磁感应》
〔共15题〕
,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一个磁感应强
度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,,一定
能在轨道回路里产生感应电流的是()
,同时使θ减小
,θ角同时也减小
,同时增大磁感应强度B
,同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)
,为早期制作的发电机及电动机的示意图,A盘和B盘分
别是两个可绕固定转轴转动的铜盘,用导线将A盘的中心和B盘的
边缘连接起来,用另一根导线将B盘的中心和A盘的边缘连接起来.
当A盘在外力作用下转动起来时,
误的选项是()
,其原因是将整个铜盘看成
沿径向排列的无数根铜条,它们做切割磁感线运动,产生感应电动势
,B盘也能转动的原因是电流在磁场中受到力的作用,此力对转轴有力矩
,B盘逆时针转动
,B盘也顺时针转动
,L为一自感系数很大的有铁芯的线圈,电压表与线圈并
联接入电路,在以下哪种情况下,有可能使电压表损坏(电压表量程为
3V)()
,穿过方向如下列图的有界匀强磁场区
〔d>L〕.ab边进入磁场时,
进入磁场的过程和从磁场另一侧穿出的过程相比较,正确的选项是
(a)、(b)、(c)中除导体棒ab可动外,其余局部均固定不动,(a)图中的电容器C原
来不带电,设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略,
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中装置均在水平面内,且都处于方向垂直水平面(即纸面)向下的匀强磁场中,导轨足够长,
今给导体棒ab一个向右的初速度v,导体棒的最终运动状态是()
0
,导体棒ab最终都是匀速运动
(a)、(c)中ab棒最终将以不同的速度做匀速运动;图(b)中ab棒最终静止
(a)、(c)中,ab棒最终将以相同的速度做匀速运动
,导体棒ab最终均静止
,在水平面内固定一个“U〞形金属框架,框架上置一金属杆ab,不计它们间
的摩擦,在竖直方向有匀强磁场,那么〔〕
,杆ab将向右移动
,杆ab将向右移动
,杆ab将向右移动
,杆ab将向右移动
7.(·模拟)如图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上
方插入或拔出,
的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中表示正确
的选项是()
、电容器C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如
下列图,现使磁铁开始下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极
板的带电情况是()
,上极板带正电
,下极板带正电
,上极板带正电
,下极板带正电
,一根长导线弯成“n〞形,通以直流电I,正中间用不计长度的一段绝缘线悬
挂一金属环C,环与导线处于同一竖直平面内,在电流I增大的过程中,
以下表达错误的选项是()
,两个线圈套在同一个铁芯上,
着平行导轨M和N,导轨电阻不计,在导轨垂直方向上放着金属棒ab,
金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中,以下说法中正确的选项
是()
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,a点电势高于b点,c点电势高于d点
,b点电势高于a点,c点与d点等电势
,b点电势高于a点,c点电势高于d点
,b点电势高于a点,d点电势高于c点
11.(·皖南八校联考)如下列图,一半圆形铝框处在水平向外的非匀强磁场中,场中各点的
B
磁感应强度为B=0,y为该点到地面的距离,c为常数,
yy+c0
垂直,直径ab水平,(空气阻力不计)铝框由静止释放下落的过程中()
,感应电动势为0
,直径ab两点间电势差为0
,半圆弧ab受安培力向下,铝框下落加速
度大小可能等于g
,铁芯右端与一木质圆柱密接,
木质圆柱上套有一闭合金属环N,
连接在如下列图的电路中,其中R为滑动变阻器,E和E为直流电源,
12
,可观测到N向左运动的是()
,S向a闭合的瞬间
,S向b闭合的瞬间
,将R的滑动头向c端移动时
,将R的滑动头向d端移动时
13.〔·高考物理·T20〕如图,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,水平方
向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于O点,将圆环拉至位置a后无初速释放,在圆环
从a摆向b的过程中
(A)感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针
(B)感应电流方向一直是逆时针
(C)安培力方向始终与速度方向相反
(D)安培力方向始终沿水平方向
,平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动,
经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,导体棒中的感应电动势E与导体棒位置x
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关系的图象是()
,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图10所示位置匀速向右拉出匀
,外力所做的功为W,通过导线横截面的电荷量为q;第
11
,外力所做的功为W,通过导线横截面的电荷量为q,那么()
22
<W,q<<W,q=q
12121212
>W,q=>W,q>q
12121212
〔共7题〕
l
,间距=的平行金属导轨abc和abc分别固定在两个竖直面内,在水平面
111222
37
abba区域内和倾角=的斜面cbbc区
11221122
域内分别有磁感应强度B、方向竖直向上和
1
l
B=1T、质量m=、长为的相同导体杆K、S、
21
Q分别放置在导轨上,S杆的两端固定在b、b
12
点,K、QK杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质滑
轮自然下垂,绳上穿有质量m=a=6m/s2的加速
2
237
度沿绳下滑,K杆保持静止,Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力Fg=10m/s,sin,
37
〔1〕小环所受摩擦力的大小;
〔2〕Q杆所受拉力的瞬时功率.
17.〔·大纲版全国·T24〕如图,两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置,导轨间距离为
L电阻不计。在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡。整个系统置于匀
强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒
MN从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好。某时刻
后两灯泡保持正常发光。重力加速度为g。求:
(1)磁感应强度的大小:
(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率。
,磁感应强度为B=,磁场
方向垂直纸面向里,半径为b的金属圆环与磁场同心地放置,磁场与环
面垂直,其中a=,b=,金属环上分别接有灯L、L,两灯的电阻均为R=2Ω,
120
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一金属棒MN与金属环接触良好,棒与环的电阻均忽略不计.
(1)假设棒以v=5m/s的速率在环上向右匀速滑动,求棒滑动到圆环直径OO′的瞬时(如下
0
列图),MN中的电动势和流过灯L的电流.
1
(2)撤去中间的金属棒MN将右面的半圆环OLO′以OO′为轴向上翻转90°,假设此时磁场随
2
时间均匀变化,其变化率为=T/s,求L的功率.
2
,ab长L=,bd长L=,线框的质
12
量m=,电阻R=,该区域的上、下边界PP′和QQ′
,H>L,磁场的磁感应强度B=,方向与线框平面垂
2
直。如图27所示,令线框的dc边从离磁场区域上边界PP′的距离为h=
框的dc边进入磁场以后,ab边到达边界PP′之前的某一时刻线框的速度已到达这一阶段的
,到dc边刚刚到达磁场区域下边界QQ′的过程中,磁场作用于
线框的安培力所做的总功为多少?(g取10m/s2)
,两根平行金属导轨固定在同一水平面内,间距为l,导轨左端连接一个电
、
个匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向下,、方向
平行于导轨的恒力,使杆从静止开始运动,杆到达磁场区域时速度
为v,,假定导轨
:
(1)导轨对杆ab的阻力大小F;
f
(2)杆ab中通过的电流及其方向;
(3)导轨左端所接电阻R的阻值.
,两足够长的平行金属导轨水平放置,间距为L,左端接有
一阻值为R的电阻;所在空间分布有竖直向上,磁感应强度为B的匀强磁
、d质量均为m,电阻均为R,相隔一定的距离垂直放
置在导轨上与导轨紧密接触,
施加一水平向右的外力,使其从静止开始沿导轨以加速度a做匀加速直线运动.(导体棒c
始终与导轨垂直、紧密接触,导体棒与导轨的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,导轨的电阻忽
略不计,重力加速度为g)
(1)经多长时间,导体棒d开始滑动;
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(2)假设在上述时间内,导体棒d上产生的热量为Q,那么此时间内水平外力做的功为多少?
22〔·〕电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=,两导轨间距L=,导轨倾角为30°,
导轨上端ab接一阻值R=,磁感应强度B=。
阻值r=,质量m=的金属棒与轨道垂直且接触良好,从轨道上端ab处由静止开始下滑
Q10m/s2
至底端,在此过程中金属棒产生的焦耳热r。(取)求:
W
(1)金属棒在此过程中克服安培力的功安;
v2m/sa
(2)金属棒下滑速度时的加速度.
v
(3)为求金属棒下滑的最大速度m,有同学解答如下:由动能定理
1
W-W=mv2
重安2m
,……。由此所得结果是否正确?假设正确,说明理由并完本钱小题;假
设不正确,给出正确的解答。
答案:
1.【答案】选A.
【详解】设此时回路面积为S,据题意,磁通量Φ=BScosθ,对A,S增大,θ减小,cos
θ增大,那么Φ增大,,B减小,θ减小,cosθ增大,Φ可能不变,,
S减小,B增大,Φ可能不变,,S增大,B增大,θ增大,cosθ减小,Φ可能不
变,.
2.【答案】选D.
【详解】将图中铜盘A所在的一组装置作为发电机模型,铜盘B所在的一组装置作为电动机
模型,这样就可以简单地把铜盘等效为由圆心到圆周的一系列“辐条〞,处在磁场中的每一
根“辐条〞都在做切割磁感线运动,产生感应电动势,进而分析可知D错误,A、B、C正确.
3.【答案】选C.
【详解】开关S闭合瞬间,L在电路中相当于断路,电压表两端的电压为3V,所以A错;S
闭合电路稳定时,L在电路中相当于短路,电压表两端的电压几乎为0,所以B错;开关S
断开的瞬间,两端产生很高的电动势,.
:AD
5.【答案】选B.
【详解】图(a)中,ab棒以v向右运动的过程中,电容器开始充电,充电后ab棒就减速,
0
ab棒上的感应电动势减小,当ab棒上的感应电动势与电容器两端电压相等时,ab棒上无电
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流,从而做匀速运动;图(b)中,由于电阻R消耗能量,所以ab棒做减速运动,直至停止;
图(c)中,当ab棒向右运动时,产生的感应电动势与原电动势同向,因此作用在ab棒上的
安培力使ab棒做减速运动,速度减为零后,在安培力作用下向左加速运动,向左加速过程
中,ab棒产生的感应电动势与原电动势反向,当ab棒产生的感应电动势与原电动势大小相
等时,ab棒上无电流,从而向左匀速运动,所以B正确.
:BD
:选C、D.
【详解】先根据楞次定律“来拒去留〞,B中线
圈上端为N极,C中线圈上端为S极,D中线圈上端为S极,再根据安培定那么确定感应电
流的方向,A、B错误,C、D正确.
8.【答案】选D.
【详解】在N极接近线圈上端的过程中,通过线圈的磁感线方向向下,磁通量增大,由楞次
定律可判定流过线圈的电流方向向下,外电路电流由b流向a,同时线圈作为电源,下端应
为正极,那么电容器下极板电势高,带正电.
9.【答案】选A.
【详解】电流I增大的过程中,穿过金属环C的磁通量增大,环中出现逆时针的感应电流,
故A错,B正确;可以将环等效成一个正方形线框,利用“同向电流相互吸引,异向电流相
互排斥〞得出环将受到向下的斥力且无转动,所以悬挂金属环C的竖直拉力变大,环仍能保
持静止状态,C、D正确.
10.【答案】选B、D.
【详解】(1)金属棒匀速向右运动切割磁感线时,产生恒定感应电动势,由右手定那么判
断电流由a→b,b点电势高于a点,c、d端不产生感应电动势,c点与d点等势,故A错、
B正确.
(2)金属棒向右加速运动时,b点电势仍高于a点,感应电流增大,穿过右边线圈的磁通
量增大,所以右线圈中也产生感应电流,由楞次定律可判断电流从d流出,在外电路d点电
势高于c点,故C错,D正确.
11.【答案】C
【详解】由题意知,y越小,B越大,下落过程中,磁通量逐渐增加,A错误;由楞次定
y
律判断,铝框中电流沿顺时针方向,但U≠0,B错误;直径ab受安培力向上,半圆弧ab
ab
受安培力向下,但直径ab处在磁场较强的位置,所受安培力较大,半圆弧ab的等效水平长
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度与直径相等,但处在磁场较弱的位置,所受安培力较小,这样整个铝框受安培力的合力向
上,故C正确D错误.
12.【答案】C
【详解】由楞次定律第二种描述可知:只要线圈中电流增强,即穿过N的磁通量增加,那么
N受排斥而向右运动,只要线圈中电流减弱,即穿过N的磁通量减少,那么N受吸引而向左
运动,应选项C正确.
14.【答案】A
【详解】在x=R左侧,设导体棒与圆的交点和圆心的连线与x轴正方向成θ角,那么导体
棒切割有效长度L=2Rsinθ,电动势与有效长度成正比,故在x=R左侧,电动势与x的关
系为正弦图象关系,由对称性可知在x=.
15.【答案】C
【详解】设线框长为L,宽为L,第一次拉出速度为v,第二次拉出速度为v,那么v=
12121
,外力所做的功恰等于克服安培力所做的功,有
2
W=FL=BILL=B2L2Lv/R,
111121211
同理W=B2L2Lv/R,故W>W;
221212
又由于线框两次拉出过程中,磁通量的变化量相等,即
BLvBLLBLLΔΦ
ΔΦ=ΔΦ,由q=It=1t=12t=12=得:q=q故正确答案为选项C.
12RRtRR12
f2W
16.【答案】〔1〕;〔2〕.
【详解】〔1〕以小环为研究对象,由牛顿第二定律
mgfma
22①
f
代入数据得②
〔2〕设流过杆K的电流为I,由平衡条件得
fBIl
1③
对杆Q,根据并联电路特点以及平衡条件得
B2IlFmgsin
21④
由法拉第电磁感应定律的推论得
EBlv
2⑤
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根据欧姆定律有
E
2I
R
总⑥
R
RR
总2
且⑦
PFv
瞬时功率表达式为⑧
P2W
联立以上各式得⑨
I
17.【详解】⑴设灯泡额定电流为0,有
PI2R
0………………①
灯泡正常发光时,流经MN的电流
I2I
0………………②
速度最大时,重力等于安培力
mgBIL
………………③
mgR
B
2LP
由①②③解得………………④
⑵灯泡正常发光时
EBLv
………………⑤
EIR
0………………⑥
联立①②④⑤⑥得
2P
v
mg
………………⑦
18.【答案】(1)
×10-2W
【详解】(1)棒滑过圆环直径OO′的瞬时,MN中的电动势E=B·2av××5V=(3分)
10
等效电路如下列图,流过灯L的电流I==(3分)
11
19.【答案】-
【详解】此题中重力势能转化为电能和动能,而安培力做的总功使重力势能一局部转化为电
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能,电能的多少等于安培力做的功.
依题意,线框的ab边到达磁场边界PP′之前的某一时刻线框的速度到达这一阶段速度最大
值,以v表示这一最大速度,那么有
0
E=BLv
10
EBLv
线框中电流I==10
RR
B2L2v
作用于线框上的安培力F=BLI=10
1R
速度到达最大值条件是F=mg
mgR
所以v==4m/s.
0B2L2
1
dc边继续向下运动过程中,直至线框的ab边到达磁场的上边界PP′,线框保持速度v不
0
变,故从线框自由下落至ab边进入磁场过程中,由动能定理得:
1
mg(h+L)+W=mv2
2安20
1
W=mv2-mg(h+L)=-
安202
ab边进入磁场后,直到dc边到达磁场区下边界QQ′过程中,作用于整个线框的安培力为零,
安培力做功也为零,线框只在重力作用下做加速运动,故线框从开始下落到dc边刚到达磁
场区域下边界QQ′过程中,安培力做的总功即为线框自由下落至ab边进入磁场过程中安培
力所做的功
W=-
安
负号表示安培力做负功.
mv2mv2B2l2d
20.【答案】(1)F-(2)方向a→b(3)2-r
2d2Bldmv
【详解】(1)杆进入磁场前做匀加速运动,有
F-F=ma①
f
v2=2ad②
解得导轨对杆的阻力
mv2
F=F-.③
f2d
(2)杆进入磁场后做匀速运动,有F=F+F④
fA
杆ab所受的安培力
F=IBl⑤
A
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解得杆ab中通过的电流
mv2
I=⑥
2Bld
杆中的电流方向自a流向b.⑦
(3)杆ab产生的感应电动势
E=Blv⑧
杆中的感应电流
E
I=⑨
R+r
解得导轨左端所接电阻阻值
B2l2d
R=2-r.⑩
mv
3μmgR9μ2m3g2R2μg
21.【答案】(1)(2)1++6Q
B2L2a2B4L4a
【详解】(1)设导体棒d刚要滑动的瞬间,流过d的电流为I,c的瞬时速度为v
电动势E=BLv①
流过d的电流
1E
I=×②
23
R
2
d受到的安培力大小为
F=BIL③
A
对d受力分析后,得
F=μmg④
A
c的运动时间为
v
t=⑤
a
综合①、②、③、④、⑤并代入得
3μmgR
t=⑥
B2L2a
3μmgR
v=.⑦
B2L2
(2)导体棒d上产生的热量为Q,那么整个电路上产生的热量为
Q′=6Q⑧
c发生的位移为
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1
x=at2⑨
2
外力做的功为
1
W=mv2+μmgx+Q′⑩
2
由⑥、⑦、⑧、⑨、⑩并代入得
9μ2m3g2R2μg
W=1++6Q.
2B4L4a
22.【答案】⑴⑵/s2⑶正确,
R3r
【详解】〔1〕下滑过程中安培力的功即为在电阻上产生的焦耳热,由于,因此
W=QQQ(J)
∴安Rr
〔2〕金属棒下滑时受重力和安培力
B2L2
mgsin30vma
Rr
由牛顿第二定律
2
agsin30v10(m/s2)
m(Rr)()
∴
(3)此解法正确。
金属棒下滑时受重力和安培力作用,其运动满足
上式说明,加速度随速度增加而减小,棒作加速度减小的加速运动。无论最终是否到达
匀速,当棒到达斜面底端时速度一定为最大。由动能定理可以得到棒的末速度,因此上述解
法正确。
2Q12
v2gSsin30210(m/s)
∴
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