《创新设计》2016年高考物理一轮复习教师word文档 活页作业 章末质量检测9.doc

章末质量检测(九) (时间：60 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 7 小题，每小题 6 分，共 42 分。在每小题给出的四个选项中，第 15 题只有一项符合题目要求，第 67 题有多项符合题目要求。) 1. (2014安徽卷，20) 英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如 图 1 所示，一个半径为 r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场 B，环 上套一带电荷量为q 的小球。已知磁感应强度 B 随时间均匀增加，其变化率为 k，若 小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是 ( ) 图 1 A0 B. r2qk C2r 2qk D r2qk 12 解析 由法拉第电磁感应定律得：E r2kr 2，小球运动一圈，电场力做的 t Bt 功为 WEq r2qk，选项 D 正确。 答案 D 2如图 2 所示，足够长的 U 形光滑金属导轨所在平面与水平面成 角(090) ，其中 MN 与 PQ 平行且间距为 L，磁感应强度大小为 B 的匀强磁场方向垂直导轨所在平面斜 向上，导轨电阻不计，金属棒 ab 由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且 接触良好，棒 ab 接入电路的电阻为 R，当流过棒 ab 某一横截面的电荷量为 q 时，棒的 速度大小为 v，则金属棒 ab 在此下滑过程中 ( ) 图 2 A运动的加速度大小为 v22L B下滑位移大小为 qRBL C产生的焦耳热为 qBLv D受到的最大安培力大小为 sin B2L2vR 解析 由牛顿第二定律可知 mgsin ma，有 agsin ，可知金属棒 B2L2vR B2L2vmR 做变加速直线运动，选项 A 错；由 qI t t 得，位移 x ，选项 tR R BLxR qRBL B 对；由动能定理可知 mgxsin Q mv2，把 x 代入式中得到 Q mv2， 12 mgqRsin BL 12 选项 C 错；当速度为 v 时，所受安培力最大为 ，选项 D 错。 B2L2vR 答案 B 3如图 3 所示的电路中，电源的电动势为 E，内阻为 r，电感 L 的电阻不计，电阻 R 的阻 值大于灯泡 D 的阻值。在 t0 时刻闭合开关 S，经过一段时间后，在 tt 1 时刻断开 S。下列表示 A、B 两点间电压 UAB随时间 t 变化的图象中，正确的是 ( ) 图 3 解析 S 闭合时，由于电感 L 有感抗，经过一段时间电流稳定时 L 电阻不计，可见电 路的外阻是从大变小的过程。由 U 外 E 可知 U 外 也是从大变小的过程，所以 R外R外 r A、C 错；t 1 时刻断开 S，由于自感在 L、R、D 构成的回路中，电流从 B 经 D 流向 A， 以后逐渐变小直到零，所以 t1 时刻 UAB反向，B 正确。 答案 B 4如图 4 所示，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用 t1、t 2 分别 表示线框 ab 边和 cd 边刚进入磁场的时刻。线框下落过程形状不变，ab 边始终保持与 磁场水平边界线 OO平行，线框平面与磁场方向垂直。设 OO下方磁场区域足够大，不 计空气的影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度 v 随时间 t 变化的规 律 ( ) 图 4 解析 线框在 0t 1 这段时间内做自由落体运动， vt 图象为过原点的倾斜直线， t2 之 后线框完全进入磁场区域中，无感应电流，线框不受安培力，只受重力，线框做匀加 速直线运动，vt 图象为倾斜直线。t 1t 2 这段时间线框受到安培力作用，线框的运动 类型只有三种，即可能为匀速直线运动、也可能为加速度逐渐减小的加速直线运动， 还可能为加速度逐渐减小的减速直线运动，而 A 选项中，线框做加速度逐渐增大的减 速直线运动是不可能的，故不可能的 vt 图象为 A 选项中的图象。 答案 A 5有一磁场方向竖直向下，磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系如图 5 甲所示的匀强磁场。 现有如图乙所示的直角三角形导线框 abc 水平放置，放在匀强磁场中保持静止不动， t0 时刻，磁感应强度 B 的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流 i 顺时针方向为正、 竖直边 ab 所受安培力 F 的方向水平向左为正。则下面关于 F 和 i 随时间 t 变化的图象 正确的是 ( ) 图 5 解析 03 s 时间内，磁感应强度随时间线性变化，由法拉第电磁感应定律可知，感 应电动势恒定，回路中感应电流恒定，所以 D 错误；同时由 FBIL 知道，电流恒定， 安培力与磁感应强度成正比，又由楞次定律判断出回路中感应电流的方向应为顺时针 方向，即正方向，34 s 时间内，磁感应强度恒定，感应电动势等于零，感应电流为 零，安培力等于零，B、C 错误，A 正确。 答案 A 6如图 6，倾角为 的斜面上放置着光滑导轨，金属棒 KN 置于导轨上，在以 ab 和 cd 为 边界的区域内存在磁感应强度为 B 的匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面向上。在 cd 左 侧的无磁场区域 cdPM 内有一半径很小的金属圆环 L，圆环与导轨在同一平面内。当金 属棒 KN 在重力作用下从磁场右边界 ab 处由静止开始向下运动后，则下列说法正确的 是 ( ) 图 6 A圆环 L 有收缩趋势 B圆环 L 有扩张趋势 C圆环内产生的感应电流变小 D圆环内产生的感应电流不变 解析 由于金属棒 KN 在重力的作用下向下运动，则 KNMP 回路中产生逆时针方向的 感应电流，则在圆环处产生垂直于轨道平面向上的磁场，随着金属棒向下加速运动， 圆环的磁通量将增加，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环磁通量的 增加；又由于金属棒向下运动的加速度 agsin 减小，单位时间内磁通量的变 B2l2vmR总 化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小。 答案 AC 7(2014北京海淀区期末试题) 如图 7 所示，固定在水平面上的光滑平行金属导轨，间距为 L，右端接有阻值为 R 的电阻，空间存在方向竖直向上、磁感应强度为 B 的匀强磁场。 质量为 m、电阻为 r 的导体棒 ab 与固定弹簧相连，放在导轨上。初始时刻，弹簧恰处 于自然长度。给导体棒水平向右的初速度 v0，导体棒开始沿导轨往复运动，在此过程中， 导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。已知导体棒的电阻 r 与定值电阻 R 的阻值相等， 不计导轨电阻，则下列说法中正确的是 ( ) 图 7 A导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力向左 B导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压 UBLv 0 C导体棒开始运动后速度第一次为零时，系统的弹性势能 Ep mv 12 20 D金属棒最终会停在初始位置，在金属棒整个运动过程中，电阻 R 上产生的焦耳热 Q mv 14 20 解析 根据楞次定律，导体棒向右运动，感应电流的方向为 a 到 b，再根据左手定则， 导体棒受到的安培力方向水平向左，选项 A 正确；导体棒开始运动的初始时刻，导体 棒产生的感应电动势为 BLv0，而导体棒两端的电压为路端电压，大小为 ，选项 B 错误；根据动能定理，W 安 W 弹 mv ，所以 W 弹 mv ，而 BLv0RR r BLv02 12 20 12 20 W 弹 等于弹簧的弹性势能，故 Ep mv ，选项 C 错误；最终机械能全部转化为电阻的内 12 20 能，导体棒 r 和电阻 R 产生的内能都是 mv ，选项 D 正确。 14 20 答案 AD 二、非选择题(本题共 3 小题，共 58 分) 8(16 分) 如图 8 所示，一与水平面成 37角的倾斜导轨下半部分有足够长的一部分 (cd、ef 虚线之间) 处在垂直轨道平面的匀强磁场中，轨道下边缘与一高为 h0.2 m 光滑 平台平滑连接，平台处在磁场外。轨道宽度 L1 m，轨道顶部连接一阻值为 R1 的 电阻，现使一质量 m0.3 kg、电阻为 r0.2 的导体棒 PQ 从距磁场上边界 l3 m 处 自由下滑，导体棒始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，导体棒离开磁场前恰好达到匀 速运动。导体棒离开平台后做平抛运动，落至水平面时的速度方向与水平方向成 53角。不计一切摩擦，g 取 10 m/s2。 图 8 (1)求磁场的磁感应强度的大小； (2)PQ 从距磁场上边界 l3 m 处自由下滑，请分析进入磁场后的运动情况，并求刚进 入磁场时通过电阻 R 的电流。 解析 (1)设导体棒离开磁场前恰好达到匀速运动时的速度为 v1，由题意知离开平台的 水平速度也为 v1。则根据平抛运动的特点：v ygt，h gt2，tan 。 12 vyv1 所以 v11.5 m/s 导体棒离开磁场时满足：mg sin BIL，又 EBLv 1 I ，解得 B1.2 T 。 ER r (2)设导体棒进入磁场时的速度为 v，则由机械能守恒定律得 mglsin 37 mv2 12 所以 v 6 m/s2glsin 37 这时通过 R 的电流为 I 6 A ，而这时安培力 FBIL 7.2 N BLvR r 重力的分力 mgsin 371.8 N ，因此导体棒进入磁场后先做加速度越来越小的减速运动， 最终匀速运动，滑上平台后仍匀速运动，离开平台后做平抛运动。 答案 (1)1.2 T (2) 见解析 9(20 分) 如图 9，匀强磁场垂直铜环所在的平面，导体棒 a 的一端固定在铜环的圆心 O 处， 另一端紧贴铜环、可绕 O 匀速转动。通过电刷把铜环、环心与两竖直平行金属板 P、Q 连接成如图所示的电路，R 1、R 2 是定值电阻。带正电的小球通过绝缘细线挂在两 板间 M 点，被拉起到水平位置；合上开关 K，无初速度释放小球，小球沿圆弧经过 M 点正下方的 N 点的另一侧。 已知：磁感应强度为 B；a 的角速度大小为 ，长度为 l，电阻为 r；R 1R 22r，铜环 电阻不计；P、Q 两板间距为 d；带电小球的质量为 m、电量为 q；重力加速度为 g。求： 图 9 (1)a 匀速转动的方向； (2)P、Q 间电场强度 E 的大小； (3)小球通过 N 点时对细线拉力 FT 的大小。 解析 (1)依题意，小球从水平位置释放后，能沿圆弧向下摆动，故小球受到电场力的 方向水平向右，P 板带正电，Q 板带负电。由右手定则可知，导体棒 a 顺时针方向转动。 (2)导体棒 a 转动切割磁感线，由法拉第电磁感应定律得电动势大小 E0 Bl2 t 12Bl2tt 12 由闭合电路欧姆定律得 I E0R1 R2 r 由欧姆定律可知，PQ 的电压为 UPQIR 2 故 PQ 间匀强电场的电场强度大小 E UPQd 联立，代入 R1R 22r，可得 E Bl25d (3)设细线长度为 L，小球到达 N 点时速度为 v，由动能定理可得 mgLEqL mv2 12 又 FT mg mv2L 由得 FT3mg 2Bql25d 答案 (1)顺时针转动 (2) (3)3mg Bl25d 2Bql25d 10(22 分)(2014新课标全国卷，25)半径分别为 r 和 2r 的同心圆形导轨固定在同一水平 面内，一长为 r、质量为 m 且质量分布均匀的直导体棒 AB 置于圆导轨上面，BA 的延 长线通过圆导轨中心 O，装置的俯视图如图 10 所示。整个装置位于一匀强磁场中，磁 感应强度的大小为 B，方向竖直向下。在内圆导轨的 C 点和外圆导轨的 D 点之间接有 一阻值为 R 的电阻( 图中未画出) 。直导体棒在水平外力作用下以角速度 绕 O 逆时针 匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨之间的动摩擦因数 为 ，导体棒和导轨的电阻均可忽略。重力加速度大小为 g。求 图 10 (1) 通过电阻 R 的感应电流的方向和大小； (2) 外力的功率。 解析 (1)在 t 时间内，导体棒扫过的面积为： S t(2r)2r 2 12 根据法拉第电磁感应定律，导体棒产生的感应电动势大小为：E BSt 根据右手定则，感应电流的方向是从 B 端流向 A 端，因此流过导体 R 的电流方向是从 C 端流向 D 端； 由欧姆定律流过导体 R 的电流满足：I ER 联立可得：I 3Br22R (2)在竖直方向有：mg2F N0 式中，由于