高考核动力2016届高考物理一轮复习 第九章 电磁感应章末综合检测

1、【高考核动力】2016届高考物理一轮复习 第九章 电磁感应章末综合检测考试时间：60分钟第卷(选择题)评卷人得分一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分)1(2014·全国大纲卷，20)很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐让条形磁铁从静止开始下落条形磁铁在圆筒中的运动速率()A均匀增大B先增大，后减小C逐渐增大，趋于不变D先增大， 再减小，最后不变【解析】开始时，条形磁铁以加速度g竖直下落，则穿过铜环的磁通量发生变化，铜环中产生感应电流，感应电流的磁场阻碍条形磁铁的下落开始时的感应电流比较小，条形磁铁向下

2、做加速运动，且随下落速度增大，其加速度变小当条形磁铁的速度达到一定值后，相应铜环对条形磁铁的作用力趋近于条形磁铁的重力故条形磁铁先加速运动，但加速度变小，最后的速度趋近于某个定值选项C正确【答案】C2如图所示，正方形线框的左半侧处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，线框的对称轴MN恰与磁场边缘平齐若第一次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出，第二次让线框绕轴MN以线速度v2匀速转过90°，若两次操作过程中线框产生的平均感应电动势相等，则()Av1v22 Bv1v22Cv1v212 Dv1v221【解析】将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出，时间t1L/2&#

3、247;v1L/(2v1)；让线框绕轴MN以线速度v2匀速转过90°，角速度2v1/L，时间t2÷L/(4v2)，两次过程中线框产生的平均感应电动势相等，t2t1，解得v1v22，选项A正确【答案】A3如图所示，两磁感应强度大小相等、方向相反的有界磁场，磁场区域宽度均为d，一底边长为2d的三角形金属线框以一定的速度匀速通过两磁场的过程中，三角形线框中的感应电流i随时间t的变化图象正确的是(取逆时针方向为正)()【解析】整个过程分为4个小过程，且由线框有效切割长度和几何关系可知，电流随时间线性变化：由1到2位置，产生逆时针方向的电流且均匀减小，设开始时电流大小为2I0，则由2

4、I0减小到I0；由2到3位置，产生顺时针方向的电流，开始时电流大小为3I0，且均匀减小，一直减小到2I0；由3到4位置，产生逆时针方向的电流且由零均匀增大到I0；由4位置到最后全部出磁场，为逆时针方向的电流且由I0均匀减小到零；综上所述选项D正确【答案】D4如图所示，在一固定水平放置的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁，从离地面高h处，由静止开始下落，最后落在水平地面上磁铁下落过程中始终保持竖直方向，并从圆环中心穿过圆环，而不与圆环接触若不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法中正确的是()A在磁铁下落的整个过程中，圆环中的感应电流方向先逆时针后顺时针(从上向下看圆环)B磁铁在整个下落过程中，所受线

5、圈对它的作用力先竖直向上后竖直向下C磁铁在整个下落过程中，它的机械能不变D磁铁落地时的速率一定等于【解析】当条形磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量增加，根据楞次定律可判断圆环中感应电流的方向为逆时针，当条形磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量减小，根据楞次定律可判断圆环中感应电流的方向为顺时针，A正确；根据楞次定律的推论“来拒去留”原则，可判断磁铁在整个下落过程中，所受圆环对它的作用力始终竖直向上，B错误；磁铁在整个下落过程中，由于受到磁场力的作用，磁铁的机械能不守恒，C错误；若磁铁从高度h处做自由落体运动，其落地时的速度为v，但磁铁穿过圆环的过程中要产生一部分电热，根据能量守恒定律可知，其落地速度

6、一定小于，D错误【答案】A5如图所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角(0<<90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，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良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒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在这一过程中()A运动的平均速度大小为vB下滑的位移大小为C产生的焦耳热为qBLvD受到的最大安培力大小为sin 【解析】对棒受力分析如图所示F安BIL，故D错；F安随棒的速度的增大而增大，故棒做的不是匀加速直线运动因此运动的平均速度v，A

7、错；由qn可得：q，故棒下滑的位移x，B正确；求焦耳热应该用有效值，故C错【答案】B6在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，线圈所围的面积为0.1 m2，线圈电阻为1 .规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示则下列说法正确的是()A在时间05 s内，I的最大值为0.1 AB在第4 s时刻，I的方向为逆时针C前2 s内，通过线圈某截面的总电荷量为0.01 CD第3 s内，线圈的发热功率最大【解析】根据Bt图象的斜率表示，由EnSk，因此刚开始时，图象的斜率为0.1，代入得电源的电动势为0.01 V，电流为

8、0.01 A，故A项错误；在第4 s时，根据楞次定律，电流为逆时针，故B项正确；由q，代入得C项正确；第3 s内，B不变，故不产生感应电流，因此发热功率为零，D项错误【答案】BC7.如图所示，是研究自感通电实验的电路图，L1、L2是两个规格相同的小灯泡，闭合电键调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开电键S.重新闭合电键S，则()A闭合瞬间，L1立刻变亮，L2逐渐变亮B闭合瞬间，L2立刻变亮，L1逐渐变亮C稳定后，L和R两端电势差一定相同D稳定后，L1和L2两端电势差不相同【解析】根据题设条件可知，闭合电键调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，说明此时电阻R的

9、阻值与线圈L的电阻一样大，断开电键再重新闭合电键的瞬间，根据自感原理，可判断L2立刻变亮，而L1逐渐变亮，A项错误，B项正确；稳定后，自感现象消失，根据题设条件可判断线圈L和R两端的电势差一定相同，L1和L2两端电势差也相同，所以C项正确，D项错误【答案】BC8.(2015·黄冈高三模拟)如图所示，两竖直放置的足够长的平行光滑导轨与电阻R连接后处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，金属杆ab与导轨接触良好并可沿导轨滑动，金属杆的电阻恒定，导轨的电阻忽略不计，最初开关S断开，让ab杆由静止开始下滑，经一段时间后闭合S.则从S闭合开始计时，金属杆ab的速度v、加速度a、杆中的电流I、金属杆所受

10、安培力F随时间t变化的关系图象如图所示，其中可能发生的是()【解析】最初S断开，ab杆做自由落体运动，获得的速度设为v，产生的感应电动势EBLv，此时闭合S，则感应电流为IBLv/R总，安培力为F，若速度v较小，满足<G，由牛顿第二定律得Gma，金属杆将做加速度减小的加速运动，直到最后做匀速运动；若速度v正好使G，则金属杆做匀速运动；若速度v较大，满足G<，则有Gma，金属杆将做加速度减小的减速运动，直到最后做匀速运动由以上分析可知A、C、D图象都有可能【答案】ACD第卷(综合应用)评卷人得分二、综合应用(共4小题，共52分)9.(9分)2010年上海世博会某国家馆内，有一“发电”

11、地板，利用游人走过此处，踩踏地板发电其原因是地板下有一发电装置，如图甲所示，装置的主要结构是一个截面半径为r、匝数为n的线圈，紧固在与地板相连的塑料圆筒P上磁场的磁感线沿半径方向均匀分布，图乙为横截面俯视图轻质地板四角各连接有一个劲度系数为k的复位弹簧(图中只画出其中的两个)当地板上下往返运动时，便能发电若线圈所在位置磁感应强度大小为B，线圈的总电阻为R0，现用它向一个电阻为R的小灯泡供电为了便于研究，将某人走过时地板发生的位移时间变化的规律简化为图丙所示(取地板初始位置x0，竖直向下为位移的正方向，且弹簧始终处在弹性限度内) 甲乙 丙丁(1)取图乙中逆时针方向电流为正方向，请在图丁所示坐标系

12、中画出线圈中感应电流i随时间t变化的图线，并标明相应纵坐标要求写出相关的计算和判断过程；(2)tt0/2时地板受到的压力；(3)求人踩踏一次地板所做的功【解析】(1)0t0时间，地板向下做匀速运动，其速度vx0/t0，线圈切割磁感线产生的感应电动势enB·2rv2nBrx0/t0，感应电流ie/R2nBrx0/Rt0；t02t0时间，地板向上做匀速运动，其速度vx0/t0，线圈切割磁感线产生的感应电动势enB·2rv2nBrx0/t0，感应电流ie/R2nBrx0/Rt0；(2)tt0/2时，地板向下位移x0/2，弹簧弹力kx0/2，安培力F安nBi2r2nBir，由平衡条

13、件可知，地板受到的压力F2kx0.(3)由功能关系可得人踩踏一次地板所做的功W2i2Rt08n2B22r2x/Rt0.【答案】(1)见解析(2)2kx0(3)10(13分)如图是一种电磁驱动电梯的原理图，竖直平面上有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B1和B2，B1B21 T且B1和B2的方向相反，两磁场始终竖直向上做匀速运动电梯桥厢(未在图中画出)固定在一个用超导材料制成的金属框abdc内，并且与之绝缘电梯载人时的总质量为5×103 kg，所受阻力f500 N，金属框垂直轨道的边长Lcd2 m，两磁场沿轨道的宽度均与金属框的竖直边长Lac相同，金属框整个回路的电

14、阻R9.5×104 ，若设计要求电梯以v110 m/s的速度向上匀速运动，取g10 m/s2，那么(1)磁场向上运动速度v0应该为多大？(2)在电梯向上做匀速运动时，为维持它的运动，外界对系统提供的总功率为多少？(保留三位有效数字)【解析】(1)当电梯向上做匀速运动时，安培力等于重力和阻力之和，所以FAmgf50 500 N(2分)金属框中感应电流大小为I(2分)金属框所受安培力FA2B1ILcd(2分)解得v013 m/s(1分)(2)当电梯向上做匀速运动时，由第(1)问中的I，求出金属框中感应电流I1.263×104 A(2分)金属框中的焦耳热功率P1I2R1.51&#

15、215;105 W(1分)有用功率为克服电梯重力的功率P2mgv15×105 W(1分)阻力的功率为P3fv15×103 W(1分)电梯向上运动时，外界提供的能量，一部分转变为金属框内的焦耳热，另一部分克服电梯的重力和阻力做功因而外界对系统提供的总功率P总P1P2P36.56×105 W(1分)【答案】(1)13 m/s(2)6.56×105 W11(15分)如图所示，MN和PQ是平行、光滑、间距L0.1 m、足够长且不计电阻的两根竖直固定金属杆，其最上端通过电阻R相连接，R0.5 .R两端通过导线与平行板电容器连接，电容器上下两板距离d1 m在R下方一

16、定距离有方向相反、无缝对接的两个沿水平方向的匀强磁场区域和，磁感应强度均为B2 T，其中区域的高度差h13 m，区域的高度差h21 m现将一阻值r0.5 、长L0.1 m的金属棒a紧贴MN和PQ，从距离区域上边缘h5 m处由静止释放；a进入区域后即刻做匀速直线运动，在a进入区域的同时，从紧贴电容器下板中心处由静止释放一带正电微粒A.微粒的比荷20 C/kg，重力加速度g10 m/s2.求：(1)金属棒a的质量M；(2)在a穿越磁场的整个过程中，微粒发生的位移大小x.(不考虑电容器充、放电对电路的影响及充、放电时间)【解析】(1)a下滑h的过程中，由运动学规律有v22gh代入数据解得v10 m/

17、sa进入磁场后，由平衡条件有BILMg感应电动势为EBLv2 V感应电流I2 A，解得M0.04 kg(2)因磁场、的磁感应强度大小相同，故a在磁场中也做匀速运动，a匀速穿过磁场的整个过程中，电容器两板间的电压为U1 V，场强为E1 V/ma穿越磁场的过程中经历时间为t10.3 s，此过程中下板电势高，加速度为a110 m/s2，方向竖直向上末速度为v1a1t13 m/s(1分)，向上位移为x1a1t0.45 ma穿越磁场的过程中经历时间为t20.1 s此过程中上板电势高，加速度为a230 m/s2，方向竖直向下末速度v2v1a2t20，故微粒运动方向始终未变向上位移为x2v1t2a2t0.1

18、5 m，得xx1x20.450.150.60 m【答案】(1)0.04 kg(2)0.60 m12(15分)如图所示，两条平行的金属导轨相距L1 m，水平部分处在竖直向下的匀强磁场B1中，倾斜部分与水平方向的夹角为37°，处于垂直于斜面的匀强磁场B2中，B1B20.5 T金属棒MN和PQ的质量均为m0.2 kg，电阻RMN0.5 、RPQ1.5 .MN置于水平导轨上，PQ放倾斜导轨上，刚好不下滑两根金属棒均与导轨垂直且接触良好从t0时刻起，MN棒在水平外力F的作用下由静止开始向右运动，MN棒的速度v与位移x满足关系v0.4x.不计导轨的电阻，MN始终在水平导轨上运动，MN与水平导轨间的动摩擦因数0.5.(1)问当MN棒运动的位移为多少时PQ刚要滑动？(2)求从t0到PQ刚要滑动的过程中通过PQ