高中物理鲁科版2第二章楞次定律和自感现象单元测试 2023版章末综合测评2

章末综合测评(二)(时间：60分钟分值：100分)一、选择题(本大题共10个小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1．将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同【解析】由法拉第电磁感应定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)知，感应电动势的大小与线圈匝数有关，A错误．感应电动势正比于eq\f(ΔΦ,Δt)，与磁通量的大小无直接关系，B错误，C正确．根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”，D错误．【答案】C2．水平放置的金属框架cdef处于如图1所示的匀强磁场中，金属棒ab处于粗糙的框架上且接触良好，从某时刻开始，磁感应强度均匀增大，金属棒ab始终保持静止，则()【导学号：05002051】图1A．ab中电流增大，ab棒所受摩擦力增大B．ab中电流不变，ab棒所受摩擦力不变C．ab中电流不变，ab棒所受摩擦力增大D．ab中电流增大，ab棒所受摩擦力不变【解析】由法拉第电磁感应定律E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·S知，磁感应强度均匀增大，则ab中感应电动势和电流不变，由Ff＝F安＝BIL知摩擦力增大，选项C正确．【答案】C3.如图2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()图2【解析】在金属棒PQ进入磁场区域之前或出磁场后，棒上均不会产生感应电动势，D项错误．在磁场中运动时，感应电动势E＝Blv，与时间无关，保持不变，故A选项正确．【答案】A4.如图3为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差φa－φb()【导学号：05002052】图3A．恒为eq\f(nSB2－B1,t2－t1)B．从0均匀变化到eq\f(nSB2－B1,t2－t1)C．恒为－eq\f(nSB2－B1,t2－t1)D．从0均匀变化到－eq\f(nSB2－B1,t2－t1)【解析】根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(B2－B1S,t2－t1)，由楞次定律和右手螺旋定则可判断b点电势高于a点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a、b两点电势差恒为φa－φb＝－neq\f(B2－B1S,t2－t1)，选项C正确．【答案】C5.美国《大众科学》月刊网站2011年6月22日报道，美国明尼苏达大学的研究人员发现，一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能．具体而言，只要略微提高温度，这种合金会从非磁性合金变成强磁性合金，从而在环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图4所示．M为圆柱形合金材料，N为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径．现对M进行加热，则()图4A．N中将产生逆时针方向的电流B．N中将产生顺时针方向的电流C．N线圈有收缩的趋势D．N线圈有扩张的趋势【解析】当对M加热使其温度升高时，M的磁性变强，穿过N内的磁通量增加，则N中感应电流的磁场阻碍其增加，故N有扩张的趋势，才能使穿过N的磁通量减少，C错，D对，由于不知M的磁场方向，故不能判断N中的感应电流方向，A、B均错．【答案】D6．如图5甲所示，光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示(规定向下为正方向)，导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F的作用下始终处于静止状态．规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0～2t0时间内，能正确反映流过导体棒ab的电流与时间或外力与时间关系的图线是()【导学号：05002053】图5【解析】在0～t0时间内磁通量为向上减少，t0～2t0时间内磁通量为向下增加，两者等效，且根据B－t图线可知，两段时间内磁通量的变化率相等，根据楞次定律可判断0～2t0时间内均产生由b到a的大小不变的感应电流，选项A、B均错误；在0～t0可判断所受安培力的方向水平向右，则所受水平外力方向向左，大小F＝BIL随B的减小呈线性减小；在t0～2t0时间内，可判断所受安培力的方向水平向左，则所受水平外力方向向右，大小F＝BIL随B的增加呈线性增加，选项D正确．【答案】D7.电吉他中电拾音器的基本结构如图6所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音．下列说法正确的有()图6A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B．取走磁体，电吉他将不能正常工作C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化【解析】铜不能被磁化，铜质弦不能使电吉他正常工作，选项A错误；取走磁体后，弦的振动无法通过电磁感应转化为电信号，音箱不能发声，选项B正确；增加线圈匝数，根据法拉第电磁感应定律E＝Neq\f(ΔΦ,Δt)知，线圈的感应电动势变大，选项C正确；弦振动过程中，线圈中感应电流的磁场方向发生变化，则感应电流的方向不断变化，选项D正确．【答案】BCD8．如图7所示，在空间存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.一水平放置的长度为L的金属杆ab与圆弧形金属导轨P、Q紧密接触，P、Q之间接有电容为C的电容器．若ab杆绕a点以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，则下列说法正确的是()【导学号：05002054】图7A．电容器与a相连的极板带正电B．电容器与b相连的极板带正电C．电容器的带电量是eq\f(CBω2L,2)D．电容器的带电量是eq\f(CBωL2,2)【解析】若ab杆绕a点以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，产生的感应电动势为E＝BL2ω/2.由C＝Q/E解得电容器的带电量是Q＝eq\f(CBωL2,2)，选项C错误，D正确．右手定则可判断出感应电动势方向b指向a，电容器与a相连的极板带正电，选项A正确，B错误．【答案】AD9．如图8所示，两端与定值电阻相连的光滑平行金属导轨倾斜放置，其中R1＝R2＝2R，导轨电阻不计，导轨宽度为L，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为B.导体棒ab的电阻为R，垂直导轨放置，与导轨接触良好．释放后，导体棒ab沿导轨向下滑动，某时刻流过R2的电流为I，在此时刻()【导学号：05002055】图8A．重力的功率为6I2RB．导体棒ab消耗的热功率为4I2RC．导体棒受到的安培力的大小为2BILD．导体棒的速度大小为eq\f(2IR,BL)【解析】导体棒ab向下滑动切割磁感线产生感应电动势，R1与R2并联接在ab两端，R1＝R2＝2R，设当ab棒速度为v时，流过R2的电流为I，由闭合电路欧姆定律知2I＝eq\f(BLv,R＋R并)，解得v＝eq\f(4RI,BL)，此时ab棒重力的功率为P＝mgvsinθ＝mgsinθ·eq\f(4RI,BL)，ab棒消耗的热功率为P＝(2I)2R＝4I2R，ab棒受到的安培力大小为F＝B·2I·L＝2BIL，综上知B、C正确，A、D错误．【答案】BC10．如图9所示，闭合矩形线框abcd从高处自由下落一段时间后进入有界匀强磁场，在ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内，线框运动的速度图象可能是选项中的()图9ABCD【解析】线框的ab边刚进入磁场时F＝eq\f(B2L2v,R)，由于线框下落时的高度不确定，则线框进入磁场时的速度大小不知，线框所受的安培力大小不确定，安培力与重力的大小关系不确定，所以线框可能做匀速运动，可能先做加速运动再做匀速运动，也可能先做减速运动再做匀速运动．故选A、C、D.【答案】ACD二、非选择题(本题共3个小题，共40分，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)11．(10分)固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为L，其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，现有一段与ab完全相同的电阻丝PQ架在导线框上，如图10所示，以恒定的速度v从ad滑向bc，当PQ滑过eq\f(1,3)的距离时，通过aP段电阻丝的电流是多大？方向如何？【导学号：05002056】图10【解析】当PQ滑过eq\f(1,3)的距离时，其等效电路图如图所示．PQ切割磁感线产生的感应电动势为E＝BLv感应电流为I＝eq\f(E,R总)，R总＝R＋eq\f(2,9)R＝eq\f(11,9)R，IaP＝eq\f(2,3)I＝eq\f(6BLv,11R)电流方向为从P到a.【答案】eq\f(6BLv,11R)从P到a12．(14分)如图11所示，在相距L＝0.5m的两条水平放置的足够长的光滑平行金属导轨，不计电阻，广阔的匀强磁场垂直向上穿过导轨平面，磁感应强度B＝1T，垂直导轨放置两金属棒ab和cd，电阻r均为1Ω，质量m都是0.1kg，两金属棒与金属导轨接触良好．从0时刻起，用一水平向右的拉力F以恒定功率P＝2W作用在ab棒上，使ab棒从静止开始运动，经过一段时间后，回路达到稳定状态．求：(1)若将cd固定不动，达到稳定时回路abcd中的电流方向如何？此时ab棒稳定速度为多大？(2)当t＝s时ab棒已达到稳定速度，求此过程中cd棒产生的热量Q?图11【解析】(1)电流方向为a→b→c→d→a当稳定时，F＝FAFA＝BIL，I＝BLv/R总，P＝Fv，R总＝2rv＝eq\r(\f(2Pr,B2L2))v＝4m/s.(2)由Pt＝eq\f(1,2)mv2＋Q总可得Q总＝J因为两棒电阻一样，通过电流又时刻相同，所以产生热量一样，Q＝Qcd＝Q总/2＝J.【答案】(1)电流方向abcda4m/s(2)J13.(16分)如图12所示，水平的平行虚线间距为d，其间有磁感应强度为B的匀强磁场．一个长方形线圈的边长分别为L1、L2，且L2<d，线圈质量m，电阻为R.现将线圈由其下边缘离磁场的距离为h处静止释放，其下边缘刚进入磁场和下边缘刚穿出磁场时的速度恰好相等．求：图12(1)线圈刚进入磁场时的感应电流的大小；(2)线圈从下边缘刚进磁场到下边缘刚出磁场(图中两虚线框所示位置)的过程做何种运动？求出该过程最小速度v；(3)线圈进出磁场的全过程中产生的总焦耳热Q总.【导学号：05002057】【解析】(1)mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，v0＝eq\r(2gh)，E＝BL1v0，I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BL1\r(2gh),R).(2)先做加速度减小的减速运动，后做加速度为g的匀加速运动，3位置时线圈速度最