第九章章末达标验收

1、(教师用书独具)(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分，每小题至少有一个选项正确，选对但选不全得3分，有错选或不答的得0分)1如图1所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的是()图1A三者同时落地B甲、乙同时落地，丙后落地C甲、丙同时落地，乙后落地 D乙、丙同时落地，甲后落地解析：选D甲是铜线框，在下落过程中产生感应电流，根据楞次定律可知，感应电流的磁场总阻碍物体间的相对运动，即铜线框受向上的安培力作用，故甲落地所需的时

2、间长；而乙是没有闭合的回路，丙是塑料线框，两者都不会产生感应电流，它们做自由落体运动，同时落地。综上所述，选项D正确。2. (2012·北京高考)物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。图2某同学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动。对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是()A线圈接在了直流电源上B电源电压过高C所选线圈的匝数过多D所用套环的材料与老师的不同解析：选D金属套环跳起的原因是开关S闭

3、合时，套环上产生的感应电流与通电线圈上的电流相互作用而引起的。无论实验用交流电还是直流电，闭合开关S瞬间，金属套环都会跳起。如果套环是塑料材料做的，则不能产生感应电流，也就不会受安培力作用而跳起。所以答案是D。3(2012·河南焦作一模)如图3所示，两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置，间距为l1 m，cd间、de间、cf间分别接着阻值为R10 的电阻。一阻值为R10 的导体棒ab以速度v4 m/s匀速向左运动，导体棒与导轨接触良好；导轨所在平面存在磁感应强度大小B0.5 T，方向竖直向下的匀强磁场。下列说法中正确的是()图3A导体棒ab中电流的流向为由b到aBcd两端的电压为1 V

4、Cde两端的电压为1 VDfe两端的电压为1 V解析：选BD由右手定则可知ab中电流方向为ab，A错误；导体棒ab切割磁感线产生的感应电动势EBlv，ab为电源，cd间电阻R为外电路负载，de和cf间电阻中无电流，de间无电压，因此cd和fe两端电压相等，即U×R1 V，B、D正确，C错误。4.图4中EF、GH为平行的金属导轨，其电阻可不计，R为电阻，C为电容器，AB为可在EF和GH上滑动的导体横杆，有匀强磁场垂直于导轨平面。若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆AB()图4A匀速滑动时，I10，I20B匀速滑动时，I10，I20C加速滑动时，I10，I20D加速滑动时

5、，I10，I20解析：选D当横杆AB匀速滑动时，回路中产生恒定的感应电动势，即回路中I10，I20，A、B错误；当横杆AB加速滑动时，根据法拉第电磁感应定律，回路中产生的感应电动势在持续增大，电容器不断充电，I10，I20，C错误，D正确。5.如图5所示，ab和cd是位于水平面内的平行金属轨道，轨道间距为l，其电阻可忽略不计。ac之间连接一阻值为R的电阻，ef为一垂直于ab和cd的金属杆，它与ab和cd接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动，其电阻可忽略。整个装置处在匀强磁场中，磁场方向垂直于图中纸面向里，磁感应强度为B。当施外力使杆ef以速度v向右匀速运动时，杆ef所受的安培力为()图5A.B.

6、C. D.解析：选A金属杆以速度v运动，电动势EBlv，回路电流I，由FBIl得F，A正确。6.(2012·南京二模)在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图6(a)所示，磁场方向向上为正。当磁感应强度B随时间t按图(b)变化时，下列能正确表示导体环中感应电流变化情况的是()图6图7解析：选D在01 s时间内，原磁场方向向下且在均匀减小，根据楞次定律可判断，导体环中产生的感应电流方向是正方向，且大小恒定，同理可判断在12 s时间内与在01 s时间内情况一致，在24 s时间内与在02 s时间内感应电流大小相同，方向相反。结合上述分析，对照四个选项所给的

7、图象，可知只有D项符合。7.(2011·郑州模拟)光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图8所示，抛物线的方程是yx2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上yb(ba)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是()图8Amgb B.mv2Cmg(ba) Dmg(ba)mv2解析：选D金属块在进出磁场的过程中要产生感应电流，机械能要减少，上升的最大高度不断降低，故由能量守恒可得QEmv2mg(ba)，故选项D正确。8.如图9所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，若合上或断开开关S1和

8、S2时，可能发生的情况是()图9A只闭合S1的瞬间，L1灯逐渐亮起来B再合上S2稳定后，L2灯是暗的C只断开S1的瞬间，L1灯立即熄灭，L2灯亮一下再熄灭D只断开S1瞬间，L2和L1灯过一会儿才熄灭解析：选ABC只闭合S1时，由于线圈自感作用，流过L1灯的电流将逐渐增大，L1灯逐渐亮起来，而L2灯是立即变亮；再合上S2稳定后，由于RL很小，L2灯几乎被短路，故L2灯是暗的。断开S1时，由于S2闭合，电感线圈L与L2构成回路，由于自感的作用，电流将由稳定时L中的值逐渐减小，由ILIL2，所以L2灯将闪亮一下再熄灭；而灯L1与电阻R串联后被S2短路，故灯L1立即熄灭。9(2012·长春四

9、校联考)如图10甲所示，固定在水平面内的光滑金属框架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，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，使金属杆在框架上由静止开始向右滑动，运动中杆ab始终垂直于框架。图乙为一段时间内金属杆受到的安培力f随时间t的变化关系，则图11中可以表示此段时间内外力F随时间t变化关系的图象是()图10图11解析：选B安培力fBIL，安培力线性增大，金属杆的速度也线性增加，金属杆做匀加速直线运动，所以Ff定值，B正确。10(2012·江苏南通中学联考)如图12所示，相距为d的两条

10、水平虚线L1、L2之间是方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B，正方形线圈abcd边长为L(Ld)，质量为m，电阻为R，将线圈在磁场上方高h处静止释放，cd边刚进入磁场时速度为v0，cd边刚离开磁场时速度也为v0，则下列说法正确的是()图12A线圈进入磁场的过程中，感应电流为逆时针方向B线圈进入磁场的过程中，可能做加速运动C线圈穿越磁场的过程中，线圈的最小速度可能为D线圈从ab边进入磁场到ab边离开磁场的过程，感应电流做的功为mgd解析：选ACD线圈进入磁场的过程中，由右手定则可判断出感应电流为逆时针方向，选项A正确；由于cd边刚离开磁场时速度也为v0，所以线圈进入磁场的过程，只能是减速运动，

11、选项B错误；在线圈进入磁场的减速过程中，BILmg，而I，EBLv，代入上式得v，选项C正确；因为cd边离开磁场时的速度与刚进入磁场时的速度大小相同，所以线框离开磁场的过程与进入磁场的过程完全相同，当ab边离开磁场时的速度大小等于线圈从ab边进入磁场时的速度大小，对线框运用动能定理可知，该过程中感应电流做的功等于线框重力做的功，即为mgd，选项D正确。11.如图13所示，xOy平面内有一半径为R的圆形区域，区域内有磁感应强度大小为B的匀强磁场，左半圆磁场方向垂直于xOy平面向里，右半圆磁场方向垂直于xOy平面向外。一平行于y轴的长导体棒ab以速度v沿x轴正方向做匀速运动，则导体棒ab两端的感应

12、电动势E(取ab为电动势的正方向)与导体棒位置x关系的图象是()图13图14解析：选A根据右手定则，导体棒ab 在左半圆磁场中运动时，产生了ab方向的电动势，且导体切割磁感线的有效长度逐渐增大，但增加的幅度逐渐减小；导体棒ab在右半圆磁场中运动时，情况则和刚才恰好相反，故本题正确选项为A。12(2012·武汉起点考试)两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图15所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为，导轨电阻不计，回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强

13、磁场中，当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动。重力加速度为g。以下说法正确的是()图15Aab杆所受拉力F的大小为mgBcd杆所受摩擦力为零C回路中的电流强度为D与v1大小的关系为解析：选AD由于两根金属细杆处于匀强磁场中，ab杆的运动方向与磁场方向垂直，会产生感应电动势，cd杆的运动方向与磁场方向平行，不产生感应电动势，ab杆的感应电动势为EBLv1，整个回路中的感应电流为I，C错；由左手定则判断，ab杆所受安培力方向向左，大小为FBIL，cd杆受到的安培力方向向右，大小也为，cd杆与金属导轨之间存在压力，故存在摩擦力，故B错；

14、接下来可由力学知识分别对两杆的受力平衡状态进行分析，ab杆受拉力、摩擦力、安培力作用，合力为0，FFfFmg，A正确；对cd杆，受到重力和摩擦力，有GFf，即：mg，所以，D项正确。二、非选择题(本题共4小题，共40分，按题目要求作答，解答题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)13(8分)如图16甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L1 m，上端接有电阻R3 ，虚线OO下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m0.1 kg、电阻r1 的金属杆ab从OO上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的vt图象如图乙所示。(取

15、g10 m/s2)求：图16(1)磁感应强度B；(2)杆在磁场中下落0.1 s过程中电阻R产生的热量。解析：(1)由图象知，杆自由下落0.1 s进入磁场后以v1.0 m/s做匀速运动。产生的电动势EBLv杆中的电流I杆所受安培力F安BIL由平衡条件得mgF安解得B2 T(2)电阻R产生的热量QI2Rt0.075 J答案：(1)2 T(2)0.075 J14. (10分)如图17所示，abcd为静止于水平面上宽度为L而长度很长的平行金属滑轨，bc边接有电阻R，其他部分电阻不计。ef为一可在滑轨平面上滑动、质量为m的均匀金属棒。今金属棒以一水平细绳跨过定滑轮，连接一质量为M的重物。一匀强磁场B垂直

16、滑轨面。重物从静止开始下落，不考虑滑轮的质量，且金属棒在运动中均保持与bc边平行。忽略所有摩擦力。图17(1)当金属棒做匀速运动时，其速率是多少？(忽略bc边对金属棒的作用力)(2)若重物从静止开始至匀速运动时下落的总高度为h，求这一过程中电阻R上产生的热量。解析：(1)系统的运动情况分析可用简图表示如下：棒的速度v棒中产生的感应电动势E通过棒的感应电流I棒所受安培力F安棒所受合力F合棒的加速度a，当a0时，有：MgF安0，解得：v。(2)由能量守恒定律有：MghQ解得：QMgh。答案：(1)(2)Mgh15(10分)如图18(a)所示，平行金属导轨MN、PQ光滑且足够长，固定在同一水平面上，

17、两导轨间距L0.25 m，电阻R0.5 ，导轨上停放一质量m0.1 kg、电阻r0.1 的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B0.4 T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，现用一外力F沿水平方向拉杆，使其由静止开始运动，理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图(b)所示。图18(1)分析证明金属杆做匀加速直线运动；(2)求金属杆运动的加速度；(3)写出外力F随时间变化的表达式；(4)求第2.5 s末外力F的瞬时功率。解析：(1)UE·，Uv，因U随时间均匀增大，故v也随时间均匀增大，金属杆做匀加速直线运动。(2)由图象知k·a·则金属杆运动的加速度a

18、m/s22.4 m/s2。(3)由牛顿第二定律得：FF安maBILmama(0.04t0.24) N。(4)第2.5 s末外力F的瞬时功率PFv(0.04 t0.24)at2.04 W。答案：(1)见解析(2)2.4 m/s2(3)F(0.04t0.24) N(4)2.04 W16(12分)(2012·苏锡常镇四市一调)如图19所示，两根足够长的平行金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为30°，导轨光滑且电阻不计，导轨处在垂直导轨平面向上的有界匀强磁场中。两根电阻都为R2 、质量都为m0.2 kg的完全相同的细金属棒ab和cd垂直导轨并排靠紧的放置在导轨上，与磁场上边界距离为x1.6 m，有界匀强磁场宽度为3x4.8 m。先将金属棒ab由静止释放，金属棒ab刚进入磁场就恰好做匀速运动，此时立即由静止释放金属棒cd，金属棒cd在出磁场前已做匀速运动。两金属棒在下滑过程中与导轨接触始终良好(取重力加速度g10 m/s2)