2013版高中物理全程复习方略（江苏）：单元评估检测(九)

第页温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。单元评估检测(九)第九章(40分钟100分)一、单项选择题(本大题共5小题，每小题5分，共25分，每小题只有一个选项符合题意)1.(2019·漳州模拟)如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是()A.一起向左运动B.一起向右运动C.ab和cd相向运动，相互靠近D.ab和cd相背运动，相互远离2.(2019·无锡模拟)图中L是绕在铁芯上的线圈，它与电阻R、R0、开关和电池E构成闭合回路.开关S1和S2开始都处在断开状态.设在t＝0时刻，接通开关S1，经过一段时间，在t＝t1时刻，再接通开关S2，则能较准确表示电阻R两端的电势差Uab随时间t变化的图线是()3.(2019·杭州模拟)如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图乙所示的变化电流，t＝0时电流方向为顺时针(如图甲箭头所示).在t1～t2时间内，对于线圈B，下列说法中正确的是()A.线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势B.线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势C.线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势D.线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势4.(预测题)如图所示为几个有理想边界的磁场区域，相邻区域的磁感应强度B大小相等、方向相反，区域的宽度均为L.现有一边长为L的正方形导线框由图示位置开始，沿垂直于区域边界的直线匀速穿过磁场区域，速度大小为v.设逆时针方向为电流的正方向，下列各图能正确反映线框中感应电流的是()5.(易错题)如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是()A.ab向右运动，同时使θ减小B.使磁感应强度B减小，θ角同时也减小C.ab向左运动，同时增大磁感应强度BD.ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)二、多项选择题(本大题共5小题，每小题7分，共35分，每小题有多个选项符合题意)6.(2019·泰州模拟)如图所示，电阻为R，导线电阻均可忽略，ef是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好接触，又能沿足够长的框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，当导体棒ef从静止下滑一段时间后闭合开关S，则S闭合后()A.导体棒ef的加速度可能大于gB.导体棒ef的加速度一定小于gC.导体棒ef最终速度随S闭合时刻的不同而不同D.导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒7.(2019·苏州模拟)用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径.如图所示，在ab的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率eq\f(ΔB,Δt)＝k(k<0).则()A.圆环中产生逆时针方向的感应电流B.圆环具有扩张的趋势C.圆环中感应电流的大小为|eq\f(krS,2ρ)|D.图中a、b两点间的电势差大小为Uab＝|eq\f(1,4)kπr2|8.(2019·苏州模拟)如图所示为用导线做成的圆形回路与一直导线构成的几种位置组合(A、B、C中直导线都与圆形线圈在同一平面内，O点为线圈的圆心，D中直导线与圆形线圈垂直，并与中心轴重合)，其中当切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是()9.(易错题)如图所示，一直导体棒质量为m、长为l、电阻为r，其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上，并与之接触良好，棒左侧两导轨之间连接一可控的负载电阻(图中未画出)，导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨所在平面，开始时，给导体棒一个平行于导轨的初速度v0，在棒的运动速度由v0减小至v1的过程中，通过控制负载电阻使棒中的电流强度I保持不变，导体棒一直在磁场中运动，若不计导轨电阻，则下述判断和计算结果正确的是()A.导体棒做匀减速运动B.在此过程中导体棒上感应电动势的平均值为eq\x\to(E)＝eq\f(1,2)Bl(v0＋v1)C.在此过程中负载电阻上消耗的平均功率为eq\x\to(P)＝eq\f(1,2)Bl(v0＋v1)ID.因为负载电阻的值不能确定，所以上述结论都不对10.(创新题)如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨弯成“∠”形，底部导轨面水平，倾斜部分与水平面成θ角，导轨与固定电阻相连，整个装置处于竖直向上的大小为B的匀强磁场中.导体棒ab和cd均垂直于导轨放置，且与导轨间接触良好，两导体棒的电阻皆与阻值为R的固定电阻相等，其余部分电阻不计.当导体棒cd沿底部导轨向右以速度v匀速滑动时，导体棒ab恰好在倾斜导轨上处于静止状态，导体棒ab的重力为mg，则()A.导体棒cd两端电压为BLvB.t时间内通过导体棒cd横截面的电荷量为eq\f(2BLvt,3R)C.cd棒克服安培力做功的功率为eq\f(B2L2v2,R)D.导体棒ab所受安培力为mgtanθ三、计算题(本大题共2小题，共40分，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.(2019·盐城模拟)(20分)如图所示，一轻绳绕过两轻质滑轮，两端分别连接着矩形导线框A1和石块A2，线框A1的ab边长l1＝1m，bc边长l2＝0.6m，电阻R＝0.1Ω，质量m＝0.5kg，石块A2的质量M＝2kg，两水平平行虚线ef、gh之间存在着垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5T，如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef和gh的距离s＞l2(取g＝10m/s2).问：(1)线框进入磁场前石块A2的加速度a为多大？(2)线框进入磁场时匀速运动的速度v为多大？(3)线框完全进入磁场后，ab边继续运动到gh线的过程中，其运动性质如何？12.(2019·四川高考)(20分)如图所示，间距l＝0.3m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内，在水平面a1b1b2a2区域内和倾角θ＝37°的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1＝0.4T、方向竖直向上和B2＝1T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场.电阻R＝0.3Ω、质量m1＝0.1kg、长为l的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在b1、b2点，K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好.一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质滑轮自然下垂，绳上穿有质量m2＝0.05kg的小环.已知小环以a＝6m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动.不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长.取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)小环所受摩擦力的大小；(2)Q杆所受拉力的瞬时功率.答案解析1.【解析】选C.电流增强时，电流在abcd回路中产生的垂直向里的磁场增强，回路磁通量增大，根据运动阻变法，可知回路要减小面积以阻碍磁通量的增加，因此，两导体要相向运动，相互靠拢.故C正确.2.【解析】选A.在t＝0时刻，接通开关S1，由于线圈的自感作用，流过R的电流逐渐增大到某一固定值I0，在t＝t1时刻，再接通开关S2，电源与电阻R0被短路，线圈与R、S1、S2组成闭合回路，由于线圈的自感作用，流过R的电流沿原方向从I0逐渐减小到零.故只有A正确.3.【解析】选A.在t1～t2时间内，通入线圈A中的电流是正向增大的，即逆时针方向增大的，其内部会产生增大的向外的磁场，穿过B的磁通量增大，由楞次定律可判定线圈B中会产生顺时针方向的感应电流.线圈B中电流为顺时针方向，与A中的电流方向相反，有排斥作用，故线圈B将有扩张的趋势.综上所述，A项正确.4.【解析】选D.导线框进入磁场中0至L的过程中，由右手定则知，感应电流的方向为顺时针，即负方向，感应电流I＝eq\f(BLv,R)，大小恒定，A、B不正确；导线框进入磁场中L至2L的过程中，磁场方向反向，导线框左右两侧均切割磁感线，由右手定则，可判断感应电流的方向为逆时针，即为正方向，感应电流I＝eq\f(2BLv,R)，之后重复前面的过程，C错误，D正确.5.【解析】选A.设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BScosθ，对A，S增大，θ减小，cosθ增大，则Φ增大，A正确.对B，B减小，θ减小，cosθ增大，Φ可能不变，B错.对C，S减小，B增大，Φ可能不变，C错.对D，S增大，B增大，θ增大，cosθ减小，Φ可能不变，D错.故选A.6.【解析】选A、D.开关闭合前，导体棒只受重力而加速下滑，闭合开关时有一定的初速度v0，若此时F安＞mg，则F安－mg＝ma；若F安＜mg，则mg－F安＝ma，因为F安的大小不确定，所以导体棒ef的加速度可能大于g、小于g或等于g(竖直向上)，故A正确，B错误；无论闭合开关时初速度多大，导体棒最终的安培力应和重力平衡，故C错误；根据能量守恒定律知，D正确.7.【解析】选B、D.由题意可知磁感应强度均匀减小，穿过闭合线圈的磁通量在减小，根据楞次定律可以判断，圆环中产生顺时针方向的感应电流，圆环具有扩张的趋势，故A错误，B正确；圆环中产生的感应电动势为E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S＝|eq\f(1,2)πr2k|，圆环的电阻为R＝ρeq\f(l,S)＝eq\f(ρ2πr,S)，所以圆环中感应电流的大小为I＝eq\f(E,R)＝|eq\f(krS,4ρ)|，故C错误；图中a、b两点间的电势差Uab＝I·eq\f(1,2)R＝|eq\f(1,4)kπr2|，故D正确.【变式备选】用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示.当磁场以10T/s的变化率增强时，线框中a、b两点间的电势差是()A.Uab＝0.1VB.Uab＝－0.1VC.Uab＝0.2VD.Uab＝－0.2V【解析】选B.题图中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势，从而在线框中有感应电流，把左半部分线框看成电源，其电动势为E，内电阻为eq\f(r,2)，画出等效电路如图所示.则a、b两点间的电势差即为电源的路端电压，设l是边长，且依题意知eq\f(ΔB,Δt)＝10T/s.由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)得E＝eq\f(ΔBS,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)eq\f(l2,2)＝10×eq\f(0.22,2)V＝0.2V所以U＝Ieq\f(r,2)＝eq\f(E,\f(r,2)＋\f(r,2))·eq\f(r,2)＝eq\f(0.2,r)×eq\f(r,2)V＝0.1V由于a点电势低于b点电势，故Uab＝－0.1V，即B选项正确.8.【解析】选B、C.在B、C图中，穿过圆形回路的磁通量不为零，当切断导线中的电流时，磁通量减少，所以有感应电流产生；而A、D图中穿过圆形回路的磁通量为零且无变化，所以没有感应电流产生.故B、C正确.9.【解析】选A、B.因为通过控制负载电阻使棒中的电流强度I保持不变，则F安＝BIl恒定，又由于导体棒在水平方向不受其他力的作用，所以导体棒做匀减速运动，选项A正确；在导体棒的速度从v0减小至v1的过程中，平均速度为eq\x\to(v)＝eq\f(1,2)(v0＋v1)，导体棒中的平均感应电动势为eq\x\to(E)＝Bleq\x\to(v)＝eq\f(1,2)Bl(v0＋v1)，故选项B正确；导体棒中消耗的功率为P1＝I2r，所以负载电阻上消耗的平均功率为eq\x\to(P2)＝eq\x\to(E)I－P1＝eq\f(1,2)Bl(v0＋v1)I－I2r，故选项C、D都错误.10.【解析】选B、D.导体棒cd匀速运动，产生的电动势E＝BLv，由串联电路电压关系Ucd＝eq\f(R并,R并＋R)E＝eq\f(1,3)BLv，则A错.R总＝R并＋R＝eq\f(3,2)R，I＝eq\f(BLv,R总)，Q＝It，则：Q＝eq\f(2BLvt,3R)，则B正确.cd棒克服安培力做功的功率Pcd＝BIL·v＝eq\f(2B2L2v2,3R)，则C错.对棒ab：mgsinθ＝F安·cosθ得F安＝mgtanθ，则D正确.11.【解析】(1)线框进入磁场前，线框A1仅受到绳的拉力FT和重力mg，石块A2受到重力Mg和拉力FT.由牛顿第二定律，对线框：FT－mg＝ma.(2分)对石块：Mg－FT＝Ma(2分)联立解得：a＝eq\f(Mg－mg,M＋m)＝6m/s2(2分)(2)因为线框进入磁场的最初一段时间做匀速运动，所以石块受力平衡Mg＝F′T(2分)线框abcd受力平衡F′T＝mg＋FA(2分)ab边进入磁场切割磁感线，产生的电动势E＝Bl1v(1分)形成的感应电流I＝eq\f(E,R)(1分)受到的安培力FA＝BIl1(1分)联立上述各式得：Mg＝mg＋eq\f(B2l12v,R)(1分)代入数据解得v＝6m/s.(2分)(3)线框完全进入磁场后到ab边运动至gh线，线框中无感应电流，受力情况同进入磁场前，所以该阶段仍做匀加速直线运动，加速度仍为a＝6m/s2，方向向上.(4分)答案：(1)6m/s2(2)6m/s(3)匀加速直线运动，加速度为6m/s2，方向向上【总结提升】电磁感应现象力、电综合问题的思维顺序此类问题中力现象和电磁现象相互联系，相互制约，解决问题时应建立“动—电—动”的思维顺序，可概括为：(1)找准主动运动的导体，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解电动势的大小和方向.(2)画出等效电路图，求回路中电流的大小和方向.(3)分析导体棒或线框的受力情况及导体棒或线框运动后由于受到安培力作用，对其加速度、速度的影响，进而推理得出对电路中的电流的影响.12.【解题指南】解答本题应注意以下两点：(1)对小环应用牛顿第二定律求摩擦力的大小；(2)由P＝Fv计算功率，其中拉力F从杆Q的平衡条件入手，速度v从杆的平衡条件，结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律求解.【解析】(1)以小环为研究对象，由牛顿第二定律m2g－Ff＝m2a(2分)代入数据得Ff＝0.2N