高中物理人教版2第六章传感器 章末综合测评

章末综合测评(一)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10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，全都选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．如图1所示，矩形闭合金属框abcd的平面与匀强磁场垂直，若ab边受竖直向上的磁场力作用，则可知金属框的运动情况是()图1A．向左平动进入磁场B．向右平动退出磁场C．沿竖直方向向上平动D．沿竖直方向向下平动【解析】因为ab边受到的安培力的方向竖直向上，所以由左手定则就可以判断出金属框中感应电流的方向是abcda，金属框中的电流是由ad边切割磁感线产生的．所以金属框向左平动进入磁场．【答案】A2．环形线圈放在匀强磁场中，设在第1s内磁场方向垂直于线圈平面向里，如图2甲所示．若磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，那么在第2s内，线圈中感应电流的大小和方向是()甲乙图2A．大小恒定，逆时针方向B．大小恒定，顺时针方向C．大小逐渐增加，顺时针方向D．大小逐渐减小，逆时针方向【解析】由题图乙可知，第2s内eq\f(ΔB,Δt)为定值，由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S知，线圈中感应电动势为定值，所以感应电流大小恒定．第2s内磁场方向向外，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律判断知感应电流为逆时针方向，A项正确．【答案】A3．(2023·重庆高考)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()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】C4．如图4所示，L是自感系数很大的理想线圈，a、b为两只完全相同的小灯泡，R0是一个定值电阻，则下列有关说法中正确的是()图4【导学号：94530054】A．当S闭合瞬间，a灯比b灯亮B．当S闭合待电路稳定后，两灯亮度相同C．当S突然断开瞬间，a灯比b灯亮些D．当S突然断开瞬间，b灯立即熄灭【解析】S闭合瞬间，a、b同时亮，b比a亮；稳定后，a灯不亮；S断开瞬间，a灯比b灯亮．【答案】C5．紧靠在一起的线圈A与B如图5甲所示，当给线圈A通以图乙所示的电流(规定由a进入b流出为电流正方向)时，则线圈cd两端的电势差应为图中的()图5【解析】0～1s内，A线圈中电流均匀增大，产生向左均匀增大的磁场，由楞次定律可知，B线圈中外电路的感应电流方向由c到d，大小不变，c点电势高，所以选项A正确．【答案】A6．如图6所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次bc边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则()图6A．Q1>Q2，q1＝q2 B．Q1>Q2，q1>q2C．Q1＝Q2，q1＝q2 D．Q1＝Q2，q1>q2【解析】根据法拉第电磁感应定律E＝Blv、欧姆定律I＝eq\f(E,R)和焦耳定律Q＝I2Rt，得线圈进入磁场产生的热量Q＝eq\f(B2l2v2,R)·eq\f(l′,v)＝eq\f(B2Slv,R)，因为lab>lbc，所以Q1>Q2.根据eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)，eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R)及q＝eq\x\to(I)Δt得q＝eq\f(BS,R)，故q1＝q2.选项A正确，选项B、C、D错误．【答案】A7．(2023·山东高考)如图7所示，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动．现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速．在圆盘减速过程中，以下说法正确的是()图7A．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B．所加磁场越强越易使圆盘停止转动C．若所加磁场反向，圆盘将加速转动D．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动【解析】根据右手定则可判断靠近圆心处电势高，选项A正确；圆盘处在磁场中的部分转动切割磁感线，相当于电源，其他部分相当于外电路，根据左手定则，圆盘所受安培力与运动方向相反，磁场越强，安培力越大，故所加磁场越强越易使圆盘停止转动，选项B正确；磁场反向，安培力仍阻碍圆盘转动，选项C错误；若所加磁场穿过整个圆盘，整个圆盘相当于电源，不存在外电路，没有电流，所以圆盘不受安培力而匀速转动，选项D正确．【答案】ABD8．如图8所示，线圈内有条形磁铁，将磁铁从线圈中拔出来时()图8A．φa>φbB．φa<φbC．电阻中电流方向由a到bD．电阻中电流方向由b到a【解析】线圈中磁场方向向右，磁铁从线圈中拔出时，磁通量减少，根据楞次定律，线圈中产生感应电动势，右端为正极，左端为负极，所以电阻中电流方向由b到a，故φb>φ、D项正确．【答案】BD9．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转动轴垂直于磁场．若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图9所示，则()【导学号：94530055】图9A．线圈中0时刻感应电动势最小B．线圈中C时刻感应电动势为零C．线圈中C时刻感应电动势最大D．线圈从0至C时间内平均感应电动势为V【解析】感应电动势E＝eq\f(ΔΦ,Δt)，而磁通量变化率是Φ­t图线的切线斜率，当t＝0时Φ＝0，但eq\f(ΔΦ,Δt)≠0.若求平均感应电动势，则用ΔΦ与Δt的比值去求．【答案】BD10．(2023·宜昌高二检测)如图10所示，固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻，但表面粗糙，导轨左端连接一个电阻R，质量为m的金属棒(电阻也不计)放在导轨上，并与导轨垂直，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直．用水平恒力F把ab棒从静止起向右拉动的过程中，下列说法正确的是()图10A．恒力F做的功等于电路产生的电能B．恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能C．克服安培力做的功等于电路中产生的电能D．恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和【解析】沿水平方向，ab棒受向右的恒力F、向左的摩擦力Ff和安培力F安，随棒速度的增大，安培力增大，合力F－Ff－F安减小，但速度在增大，最终可能达到最大速度．从功能关系来看，棒克服安培力做功等于其他形式的能转化成的电能，故A、B错误，C正确；由动能定理知，恒力F、安培力和摩擦力三者的合力做的功等于金属棒动能的增加量，D正确；也可从能量守恒角度进行判定，即恒力F做的功等于电路中产生的电能、因摩擦而产生的内能及棒动能的增加之和．【答案】CD二、计算题(本题共3小题，共40分)11．(12分)如图11所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动．此时adeb构成一个边长为l的正方形，棒的电阻为r，其余部分电阻不计．开始时磁感应强度为B0.图11(1)若从t＝0时刻起，磁感应强度均匀增大，每秒增量为k，同时保持棒静止．求棒中的感应电流．在图上标出感应电流的方向；(2)在上述(1)情况中，棒始终保持静止，当t＝t1s末时需加的垂直于棒的水平拉力为多少？(3)若从t＝0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化？(写出B与t的关系式)【解析】(1)据题意eq\f(ΔB,Δt)＝k，在磁场均匀变化时，回路中产生的电动势为E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·S＝kl2，由闭合电路欧姆定律知，感应电流为I＝eq\f(E,r)＝eq\f(kl2,r).由楞次定律，判定感应电流为逆时针方向，图略．(2)t＝t1s末棒静止，水平方向受拉力F外和安培力F安，F外＝F安＝BIl，又B＝B0＋kt1，故F外＝(B0＋kt1)eq\f(kl3,r).(3)因为不产生感应电流，由法拉第电磁感应定律E＝eq\f(ΔΦ,Δt)，知ΔΦ＝0也就是回路内总磁通量不变，即B0l2＝Bl(l＋vt)，解得B＝eq\f(B0l,l＋vt).【答案】(1)eq\f(kl2,r)电流为逆时针方向(2)(B0＋kt1)eq\f(kl3,r)(3)B＝eq\f(B0l,l＋vt)12．(14分)某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图12所示．一个半径为R＝0.1m的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R的金属棒OA，A端与导轨接触良好，O端固定在圆心处的转轴上．转轴的左端有一个半径为r＝eq\f(R,3)的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动．圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m＝0.5kg的铝块．在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B＝T．a点与导轨相连，b点通过电刷与O端相连．测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度．铝块由静止释放，下落h＝0.3m时，测得U＝V．(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g取10m/s2)【导学号：94530056】图12(1)测U时，与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？(2)求此时铝块的速度大小；(3)求此下落过程中铝块机械能的损失．【解析】(1)正极．(2)由电磁感应定律得U＝E＝eq\f(ΔΦ,Δt)ΔΦ＝eq\f(1,2)BR2ΔθU＝eq\f(1,2)BωR2v＝rω＝eq\f(1,3)ωR所以v＝eq\f(2U,3BR)＝2m/s.(3)ΔE＝mgh－eq\f(1,2)mv2ΔE＝J.【答案】(1)正极(2)2m/s(3)J13．(14分)(2023·浙江高考)小明设计的电磁健身器的简化装置如图13所示，两根平行金属导轨相距l＝0.50m，倾角θ＝53°，导轨上端串接一个R＝Ω的电阻．在导轨间长d＝0.56m的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B＝T．质量m＝4.0kg的金属棒CD水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连．CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s＝0.24m．一位健身者用恒力F＝80N拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直．当CD棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g＝10m/s2，sin53°＝，不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)．求：图13(1)CD棒进入磁场时速度v的大小；(2)CD棒进入磁场时所受的安培力FA的大小；(3)在拉升CD棒的过程中，健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q.【解析】(1)由牛顿第二定律a＝eq\f(F－mgsinθ