高中物理教科版2本册总复习总复习 2023版重点强化卷1

重点强化卷(一)电磁感应现象及综合应用(建议用时：45分钟)一、选择题1．如图1虚线所示的范围内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，矩形线框abcd沿水平方向并自左向右匀速通过磁场．当线框通过图中①、②、③位置时，线框内的感应电流分别为i1、i2、i3，则()【导学号：46042045】图1A．i1>i3，i2＝0 B．i1<i3，i2＝0C．i1＝i3<i2 D．i1＝i3，i2＝0【解析】根据感应电流产生条件：穿过线圈的磁通量发生变化，所以当线圈完全进入时，线圈中没有感应电流．因此i2＝0.而线圈正在进入磁场与正在离开磁场时，导致磁通量发生变化，所以i1、i3都不等于零．再根据切割磁感线产生电动势E＝BLv与I＝eq\f(E,R)可得：i1＝i3.故选D.【答案】D2．穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如图2所示，在下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是()图2A．0～2s B．2～4sC．4～5s D．5～10s【解析】图像斜率的绝对值越小，表明磁通量的变化率越小，感应电动势也就越小．D正确．【答案】D3.(多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图3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()【导学号：46042046】图3A．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不断发生变化，则感应电流的方向不断变化，选项D正确．【答案】BCD4．如图4所示，一有限范围的匀强磁场宽度为d，若将一个边长为L的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域，已知d>L，则导线框中无感应电流的时间等于()图4\f(d,L) \f(L,v)\f(d－L,v) \f(d－2L,v)【解析】根据产生感应电流的条件可知：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电流，因此线框在进入和穿出磁场的过程中有感应电流．当线框全部处于磁场中时，穿过线框的磁通量不发生变化，没有感应电流产生．根据几何关系易知C选项正确．【答案】C5．MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，如图5所示，则()【导学号：46042047】图5A．若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由a到b到d到cB．若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到aC．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为零D．若ab、cd都向右运动，且两棒速度vcd>vab，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到a【解析】若固定ab，使cd向右滑动，由右手定则知，应产生顺时针方向的电流，故选项A错；若ab、cd同向运动且速度大小相同，ab、cd所围的面积不变，磁通量不变，故不产生感应电流，故选项B错误；若ab向左、cd向右同时运动，则abdc中有顺时针方向的电流，故选项C错误；若ab、cd向右运动，且vcd>vab，则ab、cd所围的面积发生变化，磁通量也发生变化，故由楞次定律可判断出产生由c到d到b到a的电流，故选项D正确．【答案】D6．(多选)水平放置的平行板电容器与线圈连接如图6，线圈内有垂直纸面(设向里为正方向)的匀强磁场，为使带负电微粒静止在板间，磁感应强度B随时间t变化的图像应该是下列选项中的()图6【解析】要使带负电的微粒静止在板间，电容器上极板应带正电．线圈中感应电流的方向应沿逆时针方向，根据楞次定律可以判断，选项B、C正确．【答案】BC7．如图7(a)，线圈ab，cd绕在同一软铁芯上．在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示．已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是()【导学号：46042048】(a)(b)图7【解析】由题图(b)可知在cd间不同时间段内产生的电压是恒定的，所以在该时间段内线圈ab中的磁场是均匀变化的，则线圈ab中的电流是均匀变化的，故选项A，B，D错误，选项C正确．【答案】C8．(多选)如图8所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好．在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示．不计轨道电阻．以下叙述正确的是()图8A．FM向右 B．FN向左C．FM逐渐增大 D．FN逐渐减小【解析】由题意可知，根据安培定则，在轨道内的M区、N区通电长直导线产生的磁场分别垂直轨道平面向外和向里，由此可知，当导体棒运动到M区时，根据右手定则可以判定，在导体棒内产生的感应电流与长直绝缘导线中的电流方向相反，再根据左手定则可知，金属棒在M区时受到的安培力方向向左，因此A选项不正确；同理可以判定B选项正确；再根据导体棒在M区匀速靠近长直绝缘导线时对应的磁场越来越强，因此产生的感应电动势越来越大，根据闭合电路的欧姆定律和安培力的公式可知，导体棒所受的安培力FM也逐渐增大，故C选项正确；同理D选项正确．【答案】BCD9．在半径为r、电阻为R的圆形导线框内，以直径为界，左、右两侧分别存在着方向如图9甲所示的匀强磁场．以垂直纸面向外的磁场为正，两部分磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律分别如图乙所示．则0～t0时间内，导线框中()【导学号：46042049】甲乙图9A．没有感应电流B．感应电流方向为逆时针C．感应电流大小为πr2B0/(t0R)D．感应电流大小为2πr2B0/(t0R)【解析】圆形导线框左侧磁通量向外增大，右侧磁通量向里减小，总磁通量由向里减小变为向外增大，由楞次定律可知，感应电流方向为顺时针，A、B均错误；ΔΦ＝B0·eq\f(πr2,2)－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－B0·\f(πr2,2)))＝B0·πr2，由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)，I＝eq\f(E,R)可得：感应电流大小为I＝eq\f(B0·πr2,t0R)，C正确，D错误．【答案】C二、计算题10．把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图10所示，一长度为2a，电阻等于R，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒以恒定速度v向右运动经过环心O(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN；(2)圆环消耗的热功率和在圆环及金属棒上消耗的总热功率．图10【解析】(1)金属棒MN切割磁感线产生的感应电动势为E＝BLv＝2Bav外电路的总电阻为R外＝eq\f(R·R,R＋R)＝eq\f(1,2)R金属棒上电流的大小为I＝eq\f(E,R外＋R)＝eq\f(2Bav,\f(1,2)R＋R)＝eq\f(4Bav,3R)电流方向从N到M.金属棒两端的电压为电源的路端电压UMN＝IR外＝eq\f(2,3)Bav.(2)圆环消耗的热功率为外电路的总功率P外＝I2eq\f(R,2)＝eq\f(8Bav2,9R)圆环和金属棒上消耗的总热功率为电路的总功率P总＝IE＝eq\f(8Bav2,3R).【答案】(1)eq\f(4Bav,3R)由N→Meq\f(2,3)Bav(2)eq\f(8Bav2,9R)eq\f(8Bav2,3R)11．如图11所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上．导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．左侧是水平放置、间距为d的平行金属板．R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻.【导学号：46042050】图11(1)调节Rx＝R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v.(2)改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量为＋q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx.【解析】(1)导体棒匀速下滑时，Mgsinθ＝BIl ①I＝eq\f(Mgsinθ,Bl) ②设导体棒产生的感应电动势为E0E0＝Blv ③由闭合电路欧姆定律得I＝eq\f(E0,R＋Rx) ④联立②③④，得v＝eq\f(2MgRsinθ,B2l2).(2)改变Rx，由②式可知电流不变．设带电微粒在金属板间匀速通过时，板间电压为U，电场强度大小为EU＝IRx ⑤E＝eq\f(U,d) ⑥mg＝qE ⑦联立②⑤⑥⑦，得Rx＝eq\f(mBld,qMsinθ).【答案】(1)eq\f(Mgsinθ,Bl)eq\f(2MgRsinθ,B2l2)(2)eq\f(mBld,qMsinθ)12．如图12所示，两平行导轨间距L＝0.1m，足够长的光滑的倾斜部分和粗糙的水平部分圆滑连接，倾斜部分与水平面的夹角θ＝30°，方向垂直斜面向上的磁场的磁感应强度B＝T，水平部分没有磁场．金属棒ab的质量m＝0.005kg，电阻r＝Ω，运动中与导轨有良好接触，并且垂直于导轨，导轨上接一定值电阻R＝Ω，其余电阻不计，当金属棒ab从斜面上离地高h＝1.0m以上的任何地方由静止释放后，在水平面上滑行的最大距离x都是1.25m．(g取10m/s2)求：(1)金属棒在斜面上的最大速度；(2)水平面的动摩擦因数；(3)从高度h＝1.0m处滑下后电阻R上产生的热量．图12【解析】(1)金属棒从离地高h＝1.0m以上任何地方由静止释放后，在到达水平面之前已经开始做匀速运动设最大速度为v，则感应电动势E＝BLv，感应电流I＝eq\f(E,R＋r)，安培力F安＝BIL匀速运动时，有mgsin