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111 2013-2014學(xué)年高中物理 第四章 電磁感應(yīng)章末過關(guān)檢測 新人教版選修3-2 (時間：60分鐘，分值：100分) 一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有錯選或不答的得0分) 1．(多選)下列現(xiàn)象中，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是(　　) A．小磁針在通電導(dǎo)線附近發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動 C．因閉合線圈在磁場中轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生感應(yīng)電流 D．接通電路時，與線圈串聯(lián)的燈泡逐漸亮起來 解析：選CD.因磁通量的改變而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象．故選CD. 2．(單選)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，如圖所示．如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用E表示每個葉片中的感應(yīng)電動勢，即(　　) A．E＝πfl2B，且a點電勢低于b點電勢 B．E＝2πfl2B，且a點電勢低于b點電勢 C．E＝πfl2B，且a點電勢高于b點電勢 D．E＝2πfl2B，且a點電勢高于b點電勢 解析：選A.由右手定則可知b點電勢高于a點電勢，且感應(yīng)電動勢的大小E＝Bl2ω＝πfl2B.故選A. 3．(單選)如圖所示，一水平放置的通以恒定電流的圓形線圈1固定，另一較小的圓形線圈2從線圈1的正上方下落，在下落過程中兩線圈平面始終保持平行且共軸，則線圈2從線圈1的正上方下落至線圈的正下方的過程中，從上往下看，線圈2中(　　) A．無感應(yīng)電流 B．有順時針方向的感應(yīng)電流 C．有先是順時針方向、后是逆時針方向的感應(yīng)電流 D．有先是逆時針方向、后是順時針方向的感應(yīng)電流 解析：選C.線圈1中恒定電流形成的磁場分布情況如圖所示．當(dāng)線圈2從線圈1的正上方下落，并處于線圈1的上方時，磁感線向上，且磁通量增大，根據(jù)楞次定律知，線圈2中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向向下，由右手螺旋定則知，俯視線圈2中感應(yīng)電流應(yīng)為順時針方向；同理，線圈2落至線圈1的正下方時，磁通量向上且是減小的，由楞次定律和右手螺旋定則知，俯視線圈2中感應(yīng)電流應(yīng)為逆時針方向．故選C. 4．(單選)如圖所示，A和B是兩個相同的小燈泡，L是一個自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈，其電阻值與R相同．由于存在自感現(xiàn)象，在開關(guān)S閉合和斷開時，燈A和B先后亮暗的順序是(　　) A．閉合時，A先達(dá)最亮；斷開時，A后暗 B．閉合時，B先達(dá)最亮；斷開時，B后暗 C．閉合時，A先達(dá)最亮；斷開時，A先暗 D．閉合時，B先達(dá)最亮；斷開時，B先暗 解析：選A.開關(guān)S閉合時，由于自感作用，線圈L中自感電動勢較大，電流幾乎全部從A中通過，而該電流又同時分路通過B和R，所以A先達(dá)最亮，經(jīng)過一段時間穩(wěn)定后A和B達(dá)到同樣亮；開關(guān)S斷開時，電源電流立即為零，B立即熄滅，由于L的自感作用，A要慢慢熄滅．故選A. 5．(多選)(2013中山一中高二檢測)位于光滑水平面上的小車上放置一螺線管，一個比螺線管長的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過，如圖所示，在 此過程中(　　) A．磁鐵做勻速直線運(yùn)動 B．磁鐵做減速運(yùn)動 C．小車向右做加速運(yùn)動 D．小車先加速后減速 解析：選BC.磁鐵水平穿入螺線管時，管中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律的擴(kuò)展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運(yùn)動．同理，磁鐵穿出時，由楞次定律的擴(kuò)展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運(yùn)動，故整個過程中，磁鐵做減速運(yùn)動，選項B是正確的． 而對于小車上的螺線管來說，在此過程中，螺線管受到的安培力都是水平向右，這個安培力使小車向右運(yùn)動，且一直做加速運(yùn)動，C正確．故選BC. 6. (多選)一個閉合的金屬環(huán)穿在一根光滑的絕緣桿上，如圖所示，當(dāng)條形磁鐵的S極自右向左插向圓環(huán)時，環(huán)的運(yùn)動情況是(　　)　　　　　　　　 A．金屬環(huán)向左移動 B．金屬環(huán)向右移動 C．金屬環(huán)有收縮的趨勢 D．金屬環(huán)有擴(kuò)張的趨勢 解析：選AC.由楞次定律可知，金屬環(huán)將向左運(yùn)動，來阻礙穿過它的磁通量的增加，同時，金屬環(huán)有收縮的趨勢． 7．(單選)(2013福州一中高二檢測)如圖所示，豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，半徑為a，總電阻為R(指拉直時兩端的電阻)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直穿過環(huán)平面，在環(huán)的最高點A用鉸鏈連接長度為2a、電阻為的導(dǎo)體棒AB，AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時，B點的線速度為v，則這時AB兩端的電壓大小為(　　) A. B. C. D．Bav 解析：選A.由題意可得：E＝B2av，UAB＝R＝，故選A. 8．(單選)如圖甲所示，兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場，虛線間的距離為l，磁場方向垂直于紙面向里，abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈，ad與bc間的距離也為l.t＝0時刻，bc邊與磁場區(qū)域邊界重合(如圖)．現(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域．取沿a→b→c→d→a的感應(yīng)電流為正，則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線可能是圖乙中的(　　) 解析：選B.首先可排除C、D兩選項，因為線圈在進(jìn)入和離開磁場區(qū)域的兩過程中感應(yīng)電流方向一定相反；在進(jìn)入過程中磁通量增大，由楞次定律和右手螺旋定則知，感應(yīng)電流方向為a→d→c→b→a，與規(guī)定的正方向相反，可以排除A，故選B. 9．(多選)(2013江西重點中學(xué)聯(lián)考)如圖所示，垂直紙面的正方形勻強(qiáng)磁場區(qū)域內(nèi)，有一位于紙面的、電阻均勻的正方形導(dǎo)體框abcd，現(xiàn)將導(dǎo)體框分別朝兩個方向以3v、v速度勻速拉出磁場，則導(dǎo)體框從兩個方向移出磁場的兩過程中(　　) A．導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同 B．導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱相同 C．導(dǎo)體框ad邊兩端電勢差相同 D．通過導(dǎo)體框截面的電荷量相同 解析：選AD.如題圖所示，導(dǎo)體框分別朝兩個方向以3v、v的速度勻速拉出磁場，磁通量皆減少，由楞次定律知，導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同，A正確；設(shè)導(dǎo)體框邊長為L，每邊電阻均為R，則產(chǎn)生的電動勢E＝BLv0，感應(yīng)電流為I＝＝，導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I24Rt＝()24R＝，因拉出磁場的速度不相同，故產(chǎn)生的焦耳熱不相同，B錯誤；當(dāng)導(dǎo)體框以3v的速度勻速拉出磁場時，則產(chǎn)生的電動勢E1＝3BLv，感應(yīng)電流為I1＝＝，ad邊兩端電勢差U1＝I1R；當(dāng)導(dǎo)體框以v的速度勻速拉出磁場時，則產(chǎn)生的電動勢E2＝BLv，感應(yīng)電流為I2＝＝，ad邊兩端電勢差U2＝I2R，故導(dǎo)體框ad邊兩端電勢差不相同，C錯誤；當(dāng)導(dǎo)體框分別從兩個方向移出磁場的過程中，通過導(dǎo)體框截面的電荷量q＝相同，故D正確．故選AD. 10．(單選)兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電阻．將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直，如圖所示．除電阻R外其余電阻均不計．現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放．則(　　) A．金屬棒將做往復(fù)運(yùn)動，動能、彈性勢能與重力勢能的總和保持不變 B．金屬棒最后將靜止，靜止時彈簧的伸長量為mg/k C．金屬棒最后將靜止，電阻R上產(chǎn)生的總熱量為mg D．當(dāng)金屬棒第一次達(dá)到最大速度時，彈簧的伸長量為mg/k 解析：選B.金屬棒在往復(fù)運(yùn)動的過程中不斷克服安培力做功產(chǎn)生電能，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成焦耳熱，機(jī)械能不斷減少，最終靜止，靜止時彈力等于金屬棒的重力，故A錯誤、B正確；由能量守恒定律可得mg＝Q＋E彈，故C錯誤；當(dāng)金屬棒第一次達(dá)到最大速度時，加速度為零，則mg＝kx＋F安，故D錯誤．故選B. 二、非選擇題(本題共3小題，共40分．解答時應(yīng)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能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 11．(12分)(2013杭州高二檢測)如圖，面積為0.2 m2的100匝線圈A處在磁場中，磁場方向垂直于線圈平面．磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律是B＝(6－0.2t) T，已知R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，電容C＝30 μF.線圈A的電阻不計．求： (1)閉合S后，通過R2的電流強(qiáng)度大?。? (2)閉合S一段時間后再斷開S，S斷開后通過R2的電量是多少？ 解析：(1)等效電路如圖所示． E＝N＝NS＝1000.20.2 V＝4 V(2分) I＝＝ A＝0.4 A．(3分) (2)閉合開關(guān)S時，電容器兩端的電壓 U＝U2＝IR2＝0.46 V＝2.4 V(2分) 電容器所帶電荷量 Q＝CU＝3010－62.4 C＝7.210－5 C(3分) 當(dāng)斷開開關(guān)S后，電容器所帶正、負(fù)電荷中和，即通過R2的電量為7.210－5 C．(2分) 答案：(1)0.4 A　(2)7.210－5 C 12．(12分)如圖甲所示，不計電阻的平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距為L＝1 m，上端接有電阻R＝3 Ω，虛線OO′下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，現(xiàn)將質(zhì)量m＝0.1 kg、電阻r＝1 Ω的金屬桿ab，從OO′上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放，桿下落過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸，桿下落過程中的v t圖象如圖乙所示(取g＝10 m/s2)．求： (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小． (2)桿在磁場中下落0.1 s的過程中電阻R產(chǎn)生的熱量． 解析：(1)由圖象知，桿自由下落0.1 s進(jìn)入磁場以v＝1.0 m/s做勻速運(yùn)動 產(chǎn)生的電動勢E＝BLv①(2分) 桿中的電流I＝②(2分) 桿所受安培力F安＝BIL③(2分) 由平衡條件得mg＝F安④(2分) 聯(lián)立①②③④，并代入數(shù)據(jù)得 B＝2 T．⑤(1分) (2)由①②⑤可知電阻R產(chǎn)生的熱量 Q＝I2Rt＝Rt＝0.075 J．(3分) 答案：(1)2 T　(2)0.075 J 13．(16分)(2013河北省衡水中學(xué)調(diào)研)如圖甲所示，平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ光滑且足夠長，固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L＝0.25 m，電阻R＝0.5 Ω，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m＝0.1 kg、電阻r＝0.1 Ω的金屬桿，導(dǎo)軌電阻可忽略不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下，現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使其由靜止開始運(yùn)動，理想電壓表的示數(shù)U隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示． (1)分析證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動； (2)求金屬桿運(yùn)動的加速度大小； (3)寫出外力F隨時間變化的表達(dá)式； (4)求第2.5 s末外力F的瞬時功率． 解析：(1)U＝E＝，U∝v，因U隨時間均勻變化，故v也隨時間均勻變化，金屬桿做勻加速直線運(yùn)動．(4分) (2)由圖象k＝＝＝a(2分) 則金屬桿運(yùn)動的加速度 a＝＝ m/s2＝2.4 m/s2.(2分) (3)由牛頓第二定律得 F＝F安＋ma＝BIL＋ma＝＋ma ＝0.04t＋0.24(N)．(4分) (4)第2.5 s末外力F的瞬時功率 P＝Fv＝(0.04t＋0.24)at＝2.04 W．(4分) 答案：(1)見解析　(2)2.4 m/s2 (3)F＝0.04t＋0.24(N)　(4)2.04 W 111