【优化探究】2012高考物理一轮复习 9-3课时知能评估

用心 爱心 专心 1 一 选择题 本题共 10 小题 每小题 7 分 共 70 分 每小题至少有一个选项正确 把 正确选项前的字母填在题后的括号内 1 用均匀 导线做成的正方形线框边长为 0 2 m 正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中 如图所示 当磁场以 10 T s 的变化率增强时 线框中a b两点间的电势差是 A Uab 0 1 V B Uab 0 1 V C Uab 0 2 V D Uab 0 2 V 解析 题图中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势 从而在线框中有感应电流 把左半部分线框看成电源 其电动势为E 内电阻为 画出等效电路如图所示 r 2 则a b两点间的电势差即为电源的路端电压 设l是边长 且依题意知 10 T s B t 由E 得 t E 10 V 0 2 V BS t B t l2 2 0 22 2 所以U IR R V 0 1 V E r 2 r 2 0 2 r r 2 由于a点电势低于b点电势 故Uab 0 1 V 即 B 选项正确 答案 B 2 如图所示 两块水平放置的金属板间距离为d 用导线与一个n匝线圈连接 线圈置 于方向竖直向上的磁场B中 两板间有一个质量为m 电荷量为 q的油滴恰好处于平衡状 态 则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是 用心 爱心 专心 2 A 正在增强 t dmg q B 正在减弱 t dmg nq C 正在减弱 t dmg q D 正在增强 t dmg nq 解析 油滴平衡有mg q 则UC 电容器上极板必带负电 那么螺线管下端相当 UC d mgd q 于电源正极 由楞次定律知 磁场B正在减弱 又E n UC E 可得 t t mgd nq 答案 B 3 水平放置的光滑导轨MM 和NN 间接有电阻R 导轨左右区域分别处于不同方向的 匀强磁场中 磁场方向如图所示 磁感应强度分别为B1和B2 虚线为两区域的分界线 一根 金属棒ab放在导轨上且与其垂直 金属棒与导轨电阻均不计 金属棒在水平向右的恒力F 作用下 经过左 右两区域 已知金属棒在左面区域中恰好做速度为v的匀速直线运动 则 金属棒进入右边区域中 下列说法错误的是 A 若B2 B1 金属棒所受磁场力方向不变 金属棒仍做匀速运动 B 若B2 B1 金属棒所受磁场力方向改变 金属棒先做加速运动 再做匀速运动 C 若B2B1 恒力F对金属棒做功的功率将先变小后不变 解析 因为电磁感应现象中磁场力总阻碍金属棒发生相对运动 所以磁场力的方向不会 改变 磁场力若小于外力 则金属棒将做加速度逐渐减小的加速运动 最后将做匀速运动 答案 B 4 2010 年高考广东理综卷 如图所示 平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域 细金属棒 PQ沿导轨从MN处匀速运动到M N 的过程中 棒上感应电动势E随时间t变化的图示 可 能正确的是 解析 金属棒在到达匀强磁场之前 闭合回路的磁通量为零 不产生感应电动势 金属 棒在磁场中运动时 匀速切割磁感线 并且切割的有效长度也不变 由公式E BLv知此段 时间内感应电动势为定值 金属棒离开磁场后 闭合回路的磁通量变为零 无感应电动势产 生 选项 A 正确 答案 A 5 如下图所示的甲 乙 丙中 除导体棒ab可动外 其余部分均固定不动 甲图中的 用心 爱心 专心 3 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 导体棒和导轨间的摩擦 也不计 图中装置均在水平面内 且都处于方向垂直于水平面 即纸面 向下的匀强磁场中 导轨足够长 现给导体棒ab一个向右的初速度v0 在甲 乙 丙三种情形下导体棒ab的最 终运动状态是 A 三种情形下导体棒ab最终都做匀速运动 B 图甲 丙中 ab棒最终将做匀速运动 图乙中 ab棒最终静止 C 图甲 丙中 ab棒最终将以相同速度做匀速运动 图乙中 ab棒最终静止 D 三种情形下导体棒ab最终都静止 解析 甲图中ab棒运动后给电容器充电 当充电完成后 棒以一个小于v0的速度向右 匀速运动 乙图中构成了回路 最终棒的动能完全转化为电热 棒停止运动 丙图中棒先向 右减速为零 然后反向加速至匀速 故正确选项为 B 答案 B 6 思维 拓展 如图所示 两根水平放置的相互平行的金属导轨ab cd 表面光滑 处在竖直向 上的匀强磁场中 金属棒PQ垂直于导轨放在上面 以速度v向右匀速运动 欲使棒PQ停下 来 下面的措施可行的是 导轨足够长 棒PQ有电阻 A 在PQ右侧垂直于导轨再放上一根同样的金属棒 B 在PQ右侧垂直于导轨再放上一根质量和电阻均比棒PQ大的金属棒 C 将导轨的a c两端用导线连接起来 D 将导轨的a c两端和b d两端分别用导线连接起来 解析 在PQ棒右侧放金属棒时 回路中会有感应电流 使金属棒加速 PQ棒减速 当 获得共同速度时 回路中感应电流为零 两棒都将匀速运动 A B 项错误 当一端或两端用 导线连接时 PQ的动能将转化为内能而最终静止 C D 两选项正确 答案 CD 7 如图所示 一闭合直角三角形线框以速度v匀速穿过匀强磁场区域 从BC边进入磁场 区开始计时 到A点离开磁场区为止的过程中 线框内感应电流的情况 以逆时针方向为电 流的正方向 是图中的 解析 BC 边刚进入磁场时 产生的感应电动势最大 由右手定则可判定电流方向为逆时 针方向 是正值 随线框进入磁场 有效长度l逐渐减小 由E Blv得电动势均匀减小 用心 爱心 专心 4 即电流均匀减小 当线框刚出磁场时 切割磁感线的有效长度l最大 故电流最大 且为顺 时针方向 是负值 此后电流均匀减小 故只有 A 图象符合要求 答案 A 8 如图所示 阻值为R的金属棒从图示位置ab分别以v1 v2的速度沿光滑导轨 电阻 不计 匀速滑到a b 位置 若v1 v2 1 2 则在这两次过程中 A 回路电流I1 I2 1 2 B 产生的热量Q1 Q2 1 4 C 通过任一截面的电荷量q1 q2 1 2 D 外力的功率P1 P2 1 2 解析 感应电动势为Blv 感应电流I 大小与速度成正比 A 正确 产生的热 E R Blv R 量Q I2Rt v B l l R是一样的 两次产生的热量比就是运动 B2l2v2 R l v B2l2l R 速度比 为 1 2 B 错 通过任一截面的电荷量q I t 与速度无关 所 Blv R l v Bll R 以应为 1 1 C 错误 金属棒运动中受磁场力的作用 为使棒匀速运动 外力大小要与磁场 力相同 则外力的功率P Fv BIl v 其中B l R相同 外力的功率与速度的 B2l2v2 R 平方成正比 应为 1 4 D 错 答案 A 9 2010 年高考安徽理综卷 如图所示 水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的 匀强磁场 两个边长相等的单匝闭合正方形线圈 和 分别用相同材料 不同粗细的导线 绕制 为细导线 两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落 再进入磁场 最后 落到地面 运动过程中 线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界 设线 圈 落地时的速度大小分别为v1 v2 在磁场中运动时产生的热量分别为Q1 Q2 不计空 气阻力 则 A v1 v2 Q1 Q2 B v1 v2 Q1 Q2 C v1Q2 D v1 v2 Q1Q1 故 D 项正确 答案 D 用心 爱心 专心 5 10 探究创新 如图甲所示 固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向 下的匀强磁场中 金属杆ab与金属框架接触良好 在两根导轨的端点d e之间连接一电阻 R 其他部分电阻忽略不计 现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上 使金属杆由静止 开始向右在框架上滑动 运动中杆ab始终垂直于框架 图乙为一段时间内金属杆中的电流 I随时间t的变化关系图象 则下列选项中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是 解析 金属杆由静止开始向右在框架上滑动 金属杆切割磁感线产生感应电动势 E BLv 在回路内产生感应电流I E R BLv R 由题图乙金属杆中的电流I随时间t均匀增 大可知金属杆做初速度为零的匀加速运动 I BLat R 由安培力公式可知金属杆所受安培力 F安 BIL 根据牛顿第二定律F F安 ma可得外力F ma F安 ma BIL ma B2L2at R 所以正确选项是 B 答案 B 二 非选择题 本题共 2 小题 共 30 分 解答时应写出必要的文字说明 方程式和演算 步骤 有数值计算的要注明单位 11 15 分 2011 年南充模拟 如图所示 足够长的两光滑平行导电轨道MN PQ水平放置在匀强磁 场中 间距为L 磁感应强度为B的磁场与导电轨道所在水平面垂直 质量为m的金属棒ab 垂直于导电轨道且可沿导电轨道自由移动 导电轨道左端M P间接一定值电阻 阻值为R 金属棒ab和导电轨道的电阻均不计 现将金属棒ab沿导电轨道由静止向右拉使之水平运动 并与导电轨道接触良好 保持拉力F的功率恒定 金属棒ab最终以速度 3v做匀速直线运动 求 1 金属棒做匀速直线运动时 拉力F的大小 2 拉力F的功率 解析 1 ab以速度 3v做匀速直线运动时 有 F F安 F安 BIL I E R E 3BLv 由上面四式得 金属棒做匀速直线运动时 拉力的大小为 F 3B2L2v R 2 拉力的功率P 3Fv 解得 P 9B2L2v2 R 答案 1 2 3B2L2v R 9B2L2v2 R 12 15 分 综合提升 如图甲所示 空间存在竖直向上磁感应强度B 1 T 的匀强磁场 ab cd是相互平行间距L 1 m 的长直导轨 它们处在同一水平面内 左边通过金属杆ac相 连 质量m 1 kg 的导体棒MN水平放置在导轨上 已知MN与ac的总电阻R 0 2 其他 用心 爱心 专心 6 电阻不计 导体棒MN通过不可伸长细线经光滑定滑轮与质量也为m的重物相连 现将重物 由图甲所示的静止状态释放后与导体棒MN一起运动 并始终保持导体棒与导轨接触良 好 已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为 0 5 其他摩擦不计 导轨足够长 重物离地 面足够高 重力加速度g取 10 m s2 1 请定性说明 导体棒MN在达到匀速运动前 速度和加速度是如何变化的 到达匀速 运动时MN受到的哪些力合力为零 并在图乙中定性画出棒从静止至匀速的过程中所受的安 培力大小随时间变化的图象 不需说明理由及计算达到匀速的时间 2 若已知重物下降高度h 2 m 时 导体棒恰好开始做匀速运动 在此过程中ac边产 生的焦耳热Q 3 J 求导体棒MN的电阻值r 解析 1 当MN棒匀速运动时 悬挂重物的细线的拉力与安培力及摩擦力三力合力为零 在达到稳定速度前 导体棒的加速度逐渐减小 速度逐渐增大 匀速运动时 由平衡条件 mg F安 mg 得F安 5 N 2 导体棒MN匀速运动时