(江蘇專用)2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng)章末過關(guān)檢測

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1、第十章 電磁感應(yīng) 章末過關(guān)檢測(十) (時間:45分鐘 分值:100分) 一、單項選擇題(本題共6小題,每小題6分,共36分.在每小題給出的四個選項中,只有一個選項正確) 1.磁卡的磁條中有用于存儲信息的磁極方向不同的磁化區(qū),刷卡器中有檢測線圈,當(dāng)以速度v0刷卡時,在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.其E-t關(guān)系如圖所示.如果只將刷卡速度改為,線圈中的E-t關(guān)系圖可能是(  ) 解析:選D.若將刷卡速度改為,線圈切割磁感線運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小將會減半,周期將會加倍,故D項正確,其他選項錯誤. 2. 如圖所示,一水平放置的矩形閉合線圈abcd,在細(xì)長磁鐵的N極附近豎直下落,保

2、持bc邊在紙外,ad邊在紙內(nèi),從圖中位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到達位置Ⅲ,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在這個過程中,線圈中感應(yīng)電流(  ) A.沿abcd流動 B.沿dcba流動 C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流動,由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流動 D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流動,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流動 解析:選A.由條形磁鐵的磁場分布情況可知,線圈在位置Ⅱ時穿過矩形閉合線圈的磁通量最少.線圈從位置Ⅰ到Ⅱ,穿過abcd自下而上的磁通量減少,感應(yīng)電流的磁場阻礙其減少,則在線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向為abcd,線圈從位置Ⅱ到Ⅲ,穿過abcd自上而下的磁通量在增加,感應(yīng)電流的磁場阻礙其增加,由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向

3、仍然是abcd.故本題答案為A. 3.(2019·長興中學(xué)高三模擬)1831年,法拉第在一次會議上展示了他發(fā)明的圓盤發(fā)電機(圖甲).它是利用電磁感應(yīng)原理制成的,是人類歷史上第一臺發(fā)電機.圖乙是這個圓盤發(fā)電機的示意圖:銅盤安裝在水平的銅軸上,它的邊緣正好在兩磁極之間,兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣良好接觸.使銅盤轉(zhuǎn)動,電阻R中就有電流通過.若所加磁場為勻強磁場,回路的總電阻恒定,從左往右看,銅盤沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動,CRD平面與銅盤平面垂直,下列說法正確的是(  ) A.電阻R中沒有電流流過 B.銅片C的電勢高于銅片D的電勢 C.保持銅盤不動,磁場變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤的交變磁

4、場,則銅盤中有電流產(chǎn)生 D.保持銅盤不動,磁場變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤的交變磁場,則CRD回路中有電流產(chǎn)生 解析:選C.根據(jù)右手定則可知,電流從D點流出,流向C點,因此在圓盤中電流方向為從C向D,由于圓盤在切割磁感線時相當(dāng)于電源,所以D處的電勢比C處高,A、B錯誤;保持銅盤不動,磁場變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤的交變磁場,則穿過銅盤的磁通量發(fā)生變化,故銅盤中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,但是此時不再切割磁感線,所以CD不能當(dāng)成電源,故CRD回路中沒有電流產(chǎn)生,C正確,D錯誤. 4.如圖所示,A、B、C是三個完全相同的燈泡,L是一自感系數(shù)較大的線圈(直流電阻可忽略不計).則(  ) A.S閉合時,A燈立即亮,

5、然后逐漸熄滅 B.S閉合時,B燈立即亮,然后逐漸熄滅 C.電路接通穩(wěn)定后,三個燈亮度相同 D.電路接通穩(wěn)定后,S斷開時,C燈立即熄滅 解析:選A.電路中A燈與線圈并聯(lián)后與B燈串聯(lián),再與C燈并聯(lián).S閉合時,三個燈同時立即發(fā)光,由于線圈的電阻由大變小,逐漸將A燈短路,A燈逐漸熄滅,A燈的電壓逐漸降低,B燈的電壓逐漸增大,B燈逐漸變亮,故選項A正確,B錯誤;電路接通穩(wěn)定后,A燈被線圈短路,完全熄滅.B、C并聯(lián),電壓相同,亮度相同,故選項C錯誤;電路接通穩(wěn)定后,S斷開時,C燈中原來的電流立即減至零,由于線圈中電流要減小,產(chǎn)生自感電動勢,阻礙電流的減小,線圈中電流不會立即消失,這個自感電流通過C

6、燈,所以C燈過一會兒熄滅,故選項D錯誤. 5.(2019·南京模擬)如圖所示,一個閉合三角形導(dǎo)線框ABC位于豎直平面內(nèi),其下方(略靠前)固定一根與導(dǎo)線框平面平行的水平直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通以圖示方向的恒定電流.釋放導(dǎo)線框,它由實線位置下落到虛線位置未發(fā)生轉(zhuǎn)動,在此過程中(  ) A.導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向依次為  ACBA→ABCA→ACBA B.導(dǎo)線框的磁通量為零時,感應(yīng)電流為零 C.導(dǎo)線框所受安培力的合力方向依次為向上→向下→向上 D.導(dǎo)線框所受安培力的合力為零,做自由落體運動 解析:選A.根據(jù)右手螺旋定則可知導(dǎo)線上方的磁場方向垂直于紙面向外,下方的磁場方向垂直于紙面向里,而且

7、越靠近導(dǎo)線磁場越強,所以閉合導(dǎo)線框ABC在下降過程中,導(dǎo)線框內(nèi)垂直于紙面向外的磁通量先增大,當(dāng)增大到BC邊與導(dǎo)線重合時,達到最大,再向下運動,導(dǎo)線框內(nèi)垂直于紙面向外的磁通量逐漸減小至零,然后隨導(dǎo)線框的下降,導(dǎo)線框內(nèi)垂直于紙面向里的磁通量增大,當(dāng)增大到A點與導(dǎo)線重合時,達到最大,繼續(xù)下降時由于導(dǎo)線框逐漸遠(yuǎn)離導(dǎo)線,使導(dǎo)線框內(nèi)垂直于紙面向里的磁通量再逐漸減小,所以根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場總是阻礙內(nèi)部磁通量的變化,所以感應(yīng)電流的磁場先向里,再向外,最后向里,所以導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向依次為ACBA→ABCA→ACBA,A正確;當(dāng)導(dǎo)線框內(nèi)的磁通量為零時,內(nèi)部的磁通量仍然在變化,有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生,

8、所以感應(yīng)電流不為零,B錯誤;根據(jù)對楞次定律的理解,感應(yīng)電流的效果總是阻礙導(dǎo)體間的相對運動,由于導(dǎo)線框一直向下運動,所以導(dǎo)線框所受安培力的合力方向一直向上,不為零,C、D錯誤. 6.如圖所示,光滑斜面的傾角為θ,斜面上放置一矩形導(dǎo)體線框abcd,ab邊的邊長為l1,bc邊的邊長為l2,線框的質(zhì)量為m,電阻為R,線框通過絕緣細(xì)線繞過光滑的定滑輪與一重物相連,重物質(zhì)量為M.斜面上ef線(ef平行底邊)的右方有垂直斜面向上的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,如果線框從靜止開始運動,進入磁場的最初一段時間是做勻速運動的,且線框的ab邊始終平行于底邊,則下列說法正確的是(  ) A.線框進入磁場前運動的加

9、速度為 B.線框進入磁場時勻速運動的速度為 C.線框做勻速運動的總時間為 D.該勻速運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱為(Mg-mgsin θ)l2 解析:選D.由牛頓第二定律得,Mg-mgsin θ=(M+m)a,解得線框進入磁場前運動的加速度為,A錯誤;由平衡條件,Mg-mgsin θ-F安=0,F(xiàn)安=BIl1,I=,E=Bl1v,聯(lián)立解得線框進入磁場時勻速運動的速度為v=,B錯誤;線框做勻速運動的總時間為t==,C錯誤;由能量守恒定律,該勻速運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱等于系統(tǒng)重力勢能的減小量,為(Mg-mgsin θ)l2,D正確. 二、多項選擇題(本題共4小題,每小題6分,共24分.在每小題

10、給出的四個選項中,有多個選項符合題目要求,全選對的得6分,選對但不全的得3分,有錯選或不答的得0分) 7.(2019·吉林實驗中學(xué)模擬)轉(zhuǎn)筆(Pen Spinning)是一項用不同的方法與技巧、以手指來轉(zhuǎn)動筆的休閑活動.轉(zhuǎn)筆深受廣大中學(xué)生的喜愛,其中也包含了許多的物理知識,假設(shè)某轉(zhuǎn)筆高手能讓筆繞其上的某一點O做勻速圓周運動,下列有關(guān)該同學(xué)轉(zhuǎn)筆中涉及的物理知識的敘述正確的是(  ) A.筆桿上的點離O點越近的,做圓周運動的向心加速度越小 B.筆桿上的各點做圓周運動的向心力是由萬有引力提供的 C.若該同學(xué)使用中性筆,筆尖上的小鋼珠有可能因快速的轉(zhuǎn)動做離心運動被甩走 D.若該同學(xué)使用的是金

11、屬筆桿,且考慮地磁場的影響,由于筆桿中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,因此金屬筆桿兩端一定不會形成電勢差 解析:選AC.筆桿上各點的角速度相同,根據(jù)a=ω2r可知,筆桿上的點離O點越近的,做圓周運動的向心加速度越小,選項A正確;筆桿上的各點做圓周運動的向心力是由筆桿對該點的作用力提供的,選項B錯誤;若該同學(xué)使用中性筆,且轉(zhuǎn)動過快,則筆尖上的小鋼珠有可能因快速的轉(zhuǎn)動做離心運動被甩走,選項C正確;若考慮地磁場的影響,由于筆桿轉(zhuǎn)動時可能要切割磁感線而使金屬筆桿兩端形成電勢差,選項D錯誤. 8.如圖所示,水平放置的粗糙U形框架上接一個阻值為R0的電阻,放在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中,一個半徑為

12、L、質(zhì)量為m的半圓形硬導(dǎo)體AC在水平向右的恒定拉力F作用下,由靜止開始運動距離d后速度達到v,半圓形硬導(dǎo)體AC的電阻為r,其余電阻不計.下列說法正確的是(  ) A.此時AC兩端電壓為UAC=2BLv B.此時AC兩端電壓為UAC= C.此過程中電路產(chǎn)生的電熱為Q=Fd-mv2 D.此過程中通過電阻R0的電荷量為q= 解析:選BD.AC的感應(yīng)電動勢為E=2BLv,兩端電壓為UAC==,A錯誤,B正確;由功能關(guān)系得Fd=mv2+Q+Qf,C錯誤;此過程中平均感應(yīng)電流為=,通過電阻R0的電荷量為q=Δt=,D正確. 9.如圖,在水平桌面上放置兩條相距l(xiāng)的平行光滑導(dǎo)軌ab與cd,阻值

13、為R的電阻與導(dǎo)軌的a、c端相連.質(zhì)量為m、電阻不計的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌放置并可沿導(dǎo)軌自由滑動.整個裝置放于勻強磁場中,磁場的方向豎直向上(圖中未畫出),磁感應(yīng)強度的大小為B.導(dǎo)體棒的中點系一個不可伸長的輕繩,繩繞過固定在桌邊的光滑輕滑輪后,與一個質(zhì)量也為m的物塊相連,繩處于拉直狀態(tài).現(xiàn)若從靜止開始釋放物塊,用h表示物塊下落的高度(物塊不會觸地),g表示重力加速度,其他電阻不計,則 (  ) A.電阻R中的感應(yīng)電流方向由c到a B.物塊下落的最大加速度為g C.若h足夠大,物塊下落的最大速度為 D.通過電阻R的電荷量為 解析:選ACD.題中導(dǎo)體棒向右運動切割磁感線,由右手定則可

14、得回路中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流,則電阻R中的電流方向由c到a,A正確;對導(dǎo)體棒應(yīng)用牛頓第二定律有FT-F安=ma,又F安=Bl,再對物塊應(yīng)用牛頓第二定律有mg-FT=ma,則聯(lián)立可得:a=-,則物塊下落的最大加速度am=,B錯誤;當(dāng)a=0時,速度最大為vm=,C正確;下落h的過程,回路中的面積變化量ΔS=lh,則通過電阻R的電荷量q===,D正確. 10.在傾角為θ足夠長的光滑斜面上,存在著兩個磁感應(yīng)強度大小相等的勻強磁場,磁場方向一個垂直斜面向上,另一個垂直斜面向下,寬度均為L,如圖所示.一個質(zhì)量為m、電阻為R、邊長也為L的正方形線框在t=0時刻以速度v0進入磁場,恰好做勻速直線運動,若

15、經(jīng)過時間t0,線框ab邊到達gg′與ff′中間位置時,線框又恰好做勻速運動,則下列說法正確的是(  ) A.當(dāng)ab邊剛越過ff′時,線框加速度的大小為3gsin θ B.t0時刻線框勻速運動的速度為 C.t0時間內(nèi)線框中產(chǎn)生的焦耳熱為mgLsin θ+mv D.離開磁場的過程中線框?qū)⒆鰟蛩僦本€運動 解析:選ABC.當(dāng)ab邊進入磁場時,有E=BLv0,I=,mgsin θ=BIL,有=mgsin θ.當(dāng)ab邊剛越過ff′時,線框的感應(yīng)電動勢和電流均加倍,則線框做減速運動,有=4mgsin θ,加速度方向沿斜面向上且大小為3gsin θ,A正確;t0時刻線框勻速運動的速度為v,則有=

16、mgsin θ,解得v=,B正確;線框從進入磁場到再次做勻速運動的過程,沿斜面向下運動距離為L,則由功能關(guān)系得線框中產(chǎn)生的焦耳熱為Q=+=+,C正確;線框離開磁場時做加速運動,D錯誤. 三、非選擇題(本題共3小題,共40分.按題目要求作答,計算題要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位) 11.(12分)小明同學(xué)設(shè)計了一個“電磁天平”,如圖甲所示,等臂天平的左臂為掛盤,右臂掛有矩形線圈,兩臂平衡.線圈的水平邊長L=0.1 m,豎直邊長H=0.3 m,匝數(shù)為N1.線圈的下邊處于勻強磁場內(nèi),磁感應(yīng)強度B0=1.0 T,方向垂直線圈平面向里.線圈中通有可在0~2.0 A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電

17、流I.掛盤放上待測物體后,調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡,測出電流即可測得物體的質(zhì)量.(重力加速度取g=10 m/s2) (1)為使電磁天平的量程達到0.5 kg,線圈的匝數(shù)N1至少為多少? (2)進一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象,另選N2=100匝、形狀相同的線圈,總電阻R=10 Ω.不接外電流,兩臂平衡.如圖乙所示,保持B0不變,在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強磁場,且磁感應(yīng)強度B隨時間均勻變大,磁場區(qū)域?qū)挾萪=0.1 m.當(dāng)掛盤中放質(zhì)量為0.01 kg的物體時,天平平衡,求此時磁感應(yīng)強度的變化率. 解析:(1)線圈受到安培力F=N1B0IL 天平平衡mg=N1B0IL 代入數(shù)據(jù)得N1=25

18、匝. (2)由電磁感應(yīng)定律得E=N2 即E=N2Ld 由歐姆定律得I′= 線圈受到的安培力F′=N2B0I′L 天平平衡m′g=NB0· 代入數(shù)據(jù)可得 =0.1 T/s. 答案:(1)25 匝 (2)0.1 T/s 12.(14分)(2018·高考江蘇卷)如圖所示,兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角為θ,間距為d.導(dǎo)軌處于勻強磁場中,磁感應(yīng)強度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直.質(zhì)量為m的金屬棒被固定在導(dǎo)軌上,距底端的距離為s,導(dǎo)軌與外接電源相連,使金屬棒通有電流.金屬棒被松開后,以加速度a沿導(dǎo)軌勻加速下滑,金屬棒中的電流始終保持恒定,重力加速度為g.求下滑到底端的過程中

19、,金屬棒 (1)末速度的大小v; (2)通過的電流大小I; (3)通過的電荷量Q. 解析:(1)勻加速直線運動v2=2as 解得v=. (2)安培力F安=IdB 金屬棒所受合力F=mgsin θ-F安 牛頓運動定律F=ma 解得I=. (3)運動時間t= 電荷量Q=It 解得Q=. 答案:(1) (2) (3) 13.(14分)如圖所示,半徑為L1=2 m的金屬圓環(huán)內(nèi)上、下半圓各有垂直圓環(huán)平面的有界勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小均為B1= T.長度也為L1、電阻為R的金屬桿ab,一端處于圓環(huán)中心,另一端恰好搭接在金屬環(huán)上,繞著a端沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,角速度為ω=

20、rad/s.通過導(dǎo)線將金屬桿的a端和金屬環(huán)連接到圖示的電路中(連接a端的導(dǎo)線與圓環(huán)不接觸,圖中的定值電阻R1=R,滑片P位于R2的正中央,R2的總阻值為4R),圖中的平行板長度為L2=2 m,寬度為d=2 m.圖示位置為計時起點,在平行板左邊緣中央處剛好有一帶電粒子以初速度v0=0.5 m/s向右運動,并恰好能從平行板的右邊緣飛出,之后進入到有界勻強磁場中,其磁感應(yīng)強度大小為B2,左邊界為圖中的虛線位置,右側(cè)及上下范圍均足夠大.(忽略金屬桿與圓環(huán)的接觸電阻、圓環(huán)電阻及導(dǎo)線電阻,忽略電容器的充放電時間,忽略帶電粒子在磁場中運動時的電磁輻射的影響,不計平行金屬板兩端的邊緣效應(yīng)及帶電粒子的重力和空氣

21、阻力)求: (1)在0~4 s內(nèi),平行板間的電勢差UMN; (2)帶電粒子飛出電場時的速度; (3)在上述前提下若粒子離開磁場后不會第二次進入電場,則磁感應(yīng)強度B2應(yīng)滿足的條件. 解析:(1)金屬桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒為 E=B1Lω=2 V 由電路的連接特點知:E=I·4R U0=I·2R==1 V T1==20 s 由右手定則知:在0~4 s時間內(nèi),金屬桿ab中的電流方向為b →a,則φa>φb 則在0~4 s時間內(nèi), φM<φN,UMN=-1 V. (2)粒子在平行板電容器內(nèi)做類平拋運動,在0~時間內(nèi)水平方向L2=v0·t1 t1==4 s< 豎直方向=at a=,E=,vy=at1 得=0.25 C/kg,vy=0.5 m/s 則粒子飛出電場時的速度 v== m/s tan θ==1, 所以該速度與水平方向的夾角θ=45°. (3)粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動,由B2qv=m得r= 由幾何關(guān)系及粒子在磁場中運動的對稱性可知,r>d時離開磁場后不會第二次進入電場,即B2<=2 T. 答案:(1)-1 V (2) m/s,與水平方向成45°夾角 (3)B2<2 T 10

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