（江苏专用）高考物理总复习 阶段验收评估（九）电磁感应.doc

阶段验收评估(九)电 磁 感 应(时间：60分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分，每小题只有一个选项正确)1(2014广东高考)如图1所示，上下开口、内壁光滑的铜管p和塑料管q竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部。则小磁块()图1a在p和q中都做自由落体运动b在两个下落过程中的机械能都守恒c在p中的下落时间比在q中的长d落至底部时在p中的速度比在q中的大2.如图2所示，在磁感应强度大小为b、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为r的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在o点，并可绕o点摆动。金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是()图2aabcdabdcbadc先是dcbad，后是abcdad先是abcda，后是dcbad3. (2014宿迁二模)如图3电路中，a1、a2是两个指示灯，l是自感系数很大的线圈，电阻r阻值较小，开关s1断开、s2闭合。现闭合s1，一段时间后电路稳定。下列说法中正确的是()图3a闭合s1，通过电阻r的电流先增大后减小b闭合s1，a1亮后逐渐变暗c闭合s1，a2逐渐变亮，然后亮度不变d断开电路时，为保护负载，应先断开s2，再断开s14.如图4所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为r，边长是l，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域，t1时刻线框全部进入磁场。规定顺时针方向为感应电流i的正方向。外力大小为f，线框中电功率的瞬时值为p，通过导体横截面的电荷量为q，则这些量随时间变化的关系正确的是()图4图55(2014河南三市联考)矩形导线框固定在匀强磁场中， 如图6甲所示。磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向为垂直纸面向里，磁感应强度b随时间t变化的规律如图乙所示，则()图6a从0到t1时间内，导线框中电流的方向为abcdab从0到t1时间内，导线框中电流越来越小c从0到t2时间内，导线框中电流的方向始终为adcbad从0到t2时间内，导线框ab边受到的安培力越来越大二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分，每小题有多个选项正确，全选对得6分，选对但不全得3分，选错或不选得0分)6(2014成都模拟)如图7所示，甲为某闭合线圈内磁通量随时间t变化的函数图像，乙为某特殊电阻r的伏安特性曲线。已知两图像具有相似性，即oa段为曲线，ab段为平行于横轴的直线。则下列说法不正确的是()图7a甲图oa段表示线圈的感应电动势在ot1时间内随时间推移而逐渐增大b乙图oa段表示电阻r的阻值在oi1范围内随电流的增大而逐渐增大c甲图ab段表示线圈的感应电动势为零d乙图ab段表示电阻r的阻值为零7.如图8所示，两足够长平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动，两金属棒ab、cd的质量之比为21。用一沿导轨方向的恒力f水平向右拉金属棒cd，经过足够长时间以后()图8a金属棒ab、cd都做匀速运动b金属棒ab上的电流方向是由b向ac金属棒cd所受安培力的大小等于2f/3d两金属棒间距离保持不变8. (2014江都检测)如图9所示，水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m的金属棒ab。导轨的一端连接电阻r，其它电阻均不计，磁感应强度为b的匀强磁场垂直于导轨平面向下，金属棒ab在一水平恒力f作用下由静止开始向右运动。则()图9a随着ab运动速度的增大，其加速度也增大b外力f对ab做的功等于电路中产生的电能c当ab做匀速运动时，外力f做功的功率等于电路中的电功率d无论ab做何种运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能三、非选择题(本题共3小题，共52分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤)9(12分)(2014黄山七校联考)如图10所示，m、n为纸面内两平行光滑导轨，间距为l。轻质金属杆ab可在导轨上左右无摩擦滑动，杆与导轨接触良好，导轨右端与定值电阻连接。p、q为平行板器件，两板间距为d，上下两板分别与定值电阻两端相接。两板正中左端边缘有一粒子源始终都有速度为v0的带正电粒子沿平行于极板的方向进入两板之间。整个装置处于垂直于纸面向外的匀强磁场中。已知轻杆和定值电阻的阻值分别为r和r，其余电阻不计，带电粒子的重力不计，为使粒子沿原入射方向从板间右端射出，则轻杆应沿什么方向运动？速度多大？图1010(20分)(2014长宁区一模)如图11所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l0.20 m，电阻r1 ，有一质量为m1 kg的金属棒mn平放在轨道上，与两轨道垂直，金属棒及轨道的电阻可忽略不计，整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中，磁感应强度b5 t，现用拉力f平行轨道方向拉金属棒，使棒做初速为零的匀加速直线运动，加速度a1 m/s2，试求：图11(1)第2 s末安培力fa的大小；(2)在虚线方框内画出拉力f随时间t变化的图线(要标出坐标值)；(3)当拉力f4 n时，电路消耗的电功率；(4)若拉力f的最大值为5 n，流过电阻r的最大电流为多大？11(20分)(2014绵阳模拟)如图12甲，电阻不计的足够长的平行光滑金属导轨px、qy相距l0.5 m，底端连接的电阻r2 ，导轨平面倾斜角30，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度b1 t。质量m40 g、电阻r0.5 的金属棒mn放在导轨上，金属棒通过绝缘细线在电动机牵引下从静止开始运动，经过时间t12 s通过距离x1.5 m，速度达到最大，这个过程中电压表示数u00.8 v，电流表示数i00.6 a，示数稳定，运动过程中金属棒始终与导轨垂直，细线始终与导轨平行且在同一平面内，电动机线圈内阻r00.5 ，g10 m/s2。求：图12(1)细线对金属棒拉力的功率p多大？(2)从静止开始运动的t12 s时间内，电阻r上产生的热量qr是多大？(3)用外力f代替电动机沿细线方向拉金属棒mn，使金属棒保持静止状态，金属棒到导轨下端距离为d1 m。若磁场按照图乙规律变化，求外力f随着时间t的变化关系式？答 案1选c小磁块从铜管p中下落时，p中的磁通量发生变化，p中产生感应电流，给小磁块一个向上的磁场力，阻碍小磁块向下运动，因此小磁块在p中不是做自由落体运动，而塑料管q中不会产生电磁感应现象，因此q中小磁块做自由落体运动，a项错误；p中的小磁块受到的磁场力对小磁块做负功，机械能不守恒，b项错误；由于在p中小磁块下落的加速度小于g，而q中小磁块做自由落体运动，因此从静止开始下落相同高度，在p中下落的时间比在q中下落的时间长，c项正确；根据动能定理可知，落到底部时在p中的速度比在q中的速度小，d项错误。2选b线框从右侧摆到最低点的过程中，穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可判断感应电流的方向为dcbad，从最低点摆到左侧最高点的过程中，穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可判断感应电流的方向为dcbad，所以选b。3选d闭合开关s1的瞬间，由于线圈中自感电动势的阻碍，通过电阻r的电流只能慢慢增加，电路稳定后达到最大值，故a错误；闭合开关s1，刚开始a1、a2、负载串联，之后阻值较小的r并入电路，再与a1串联，总电阻变小，干路电流变大，支路电压变小，导致a1逐渐变亮，a2逐渐变暗，故b、c错误；断开电路时，为保护负载，由于线圈l产生自感电动势，应先断开s2，再断开s1，故d正确。4选c线框速度vat，产生的感应电动势随时间均匀增大，感应电流均匀增大，安培力随时间均匀增大，外力f随时间变化关系是一次函数，但不是成正比，功率pei随时间变化关系是二次函数，其图像是抛物线，所以c正确a、b错误。导体横截面的电荷量qit随时间变化关系是二次函数，其图像是抛物线，选项d错误。5选c由楞次定律，知从0到t2时间内，导线框中电流的方向始终为adcba，选项a错误c正确；由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，从0到t1时间内，导线框中电流恒定，选项b错误；由安培力公式，从0到t2时间内，导线框ab边受到的安培力先减小后增大，选项d错误。6选abd根据法拉第电磁感应定律，则有：磁通量随时间t变化的函数图像的斜率表示感应电动势的大小，甲图oa段表示线圈的感应电动势在ot1时间内随时间推移而逐渐减小，故a错误；电阻r的伏安特性曲线的斜率不表示电阻的大小，但根据r，可知，电阻r的阻值一直随电流的增大而逐渐减小，但不为零，故b、d错误。甲图ab段磁通量的变化率为零，则线圈的感应电动势为零，故c正确。7选bc对两金属棒ab、cd进行受力和运动分析可知，两金属棒最终将做加速度相同的匀加速直线运动，且金属棒ab速度小于金属棒cd速度，所以两金属棒间距离是变大的，由楞次定律判断金属棒ab上的电流方向是由b到a，a、d错误，b正确；以两金属棒整体为研究对象有：f3ma，隔离金属棒cd分析：ff安ma，可求得金属棒cd所受安培力的大小f安f，c正确。8选cd金属棒ab在一水平恒力f作用下由静止开始向右运动，随着ab运动速度的增大，产生的感应电流增大，所受与f方向相反的安培力增大，其加速度减小，选项a错误；外力f对ab做的功等于电路中产生的电能和导体棒增加的动能之和，选项b错误；由能量守恒定律可知，当ab做匀速运动时，外力f做功的功率等于电路中的电功率，选项c正确；无论ab做何种运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能，选项d正确。9解析：粒子在电场中运动，电场力fqu/d粒子在磁场中运动，磁场力fqv0b因为粒子沿原入射方向从板间右端射出，所以粒子所受的电场力和洛伦兹力相互平衡，得qu/d qv0b轻质金属杆ab切割磁感线产生的感应电动势eblvr中电流ie/(rr)pq之间电压uir联立解得v(rr) v0由右手定则得杆应向右运动。答案：向右运动(rr)v010解析：(1)棒做初速为零的匀加速直线运动，第2 s末的瞬时速度为：vat12 m/s2 m/sfabil n2 n。(2)由安培力公式得：fabilvvatt，由牛顿第二定律得ffama，即ft1。故图象为(3)棒做初速为零的匀加速直线运动，当拉力f4 n时，可得此时安培力的大小为：fafma4 n11 n3 n由安培力表达式可得瞬时电流的大小：i3 a电路消耗的电功率：pi2r321 w9 w。(4)当金属棒做匀速直线运动时，流过电阻r的电流最大，此时外力大小等于安培力大小，故由：fafbil5 n解得：i5 a。答案：(1)2 n(2)见解析图(3)9 w(4)5 a11解析：(1)细线对金属棒拉力的功率p等于电动机的输出功率，根据能量转化和守恒，有：pi0u0i02r00.60.80.620.50.3 w。(2)当从静止开始运动经过t12 s时间，金属棒速度达到最大，设最大速度为vm，电流为i1，则f安bi1l又 pf拉vm金属棒速度最大时做匀速运动