2016-2017學(xué)年高中物理第2章楞次定律和自感現(xiàn)象章末綜合測評魯科版選修.docx

第2章 楞次定律和自感現(xiàn)象(時(shí)間：60分鐘分值：100分)一、選擇題(本大題共10個(gè)小題，每小題6分，共60分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第17題只有一項(xiàng)符合題目要求，第810題有多項(xiàng)符合題目要求全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()A感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大C穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大D感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同【解析】由法拉第電磁感應(yīng)定律En知，感應(yīng)電動勢的大小與線圈匝數(shù)有關(guān)，A錯(cuò)感應(yīng)電動勢正比于，與磁通量的大小無直接關(guān)系，B錯(cuò)誤，C正確根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，即“增反減同”，D錯(cuò)誤【答案】C2水平放置的金屬框架cdef處于如圖1所示的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒ab處于粗糙的框架上且接觸良好，從某時(shí)刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，金屬棒ab始終保持靜止，則() 【導(dǎo)學(xué)號：78870045】圖1Aab中電流增大，ab棒所受摩擦力增大Bab中電流不變，ab棒所受摩擦力不變Cab中電流不變，ab棒所受摩擦力增大Dab中電流增大，ab棒所受摩擦力不變【解析】由法拉第電磁感應(yīng)定律ES知，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，則ab中感應(yīng)電動勢和電流不變，由FfF安BIL知摩擦力增大，選項(xiàng)C正確【答案】C3.如圖2所示，平行導(dǎo)軌間有一矩形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，細(xì)金屬棒PQ沿導(dǎo)軌從MN處勻速運(yùn)動到MN的過程中，棒上感應(yīng)電動勢E隨時(shí)間t變化的圖示，可能正確的是()圖2【解析】在金屬棒PQ進(jìn)入磁場區(qū)域之前或出磁場后，棒上均不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，D項(xiàng)錯(cuò)誤在磁場中運(yùn)動時(shí)，感應(yīng)電動勢EBlv，與時(shí)間無關(guān)，保持不變，故A選項(xiàng)正確【答案】A4. (2015重慶高考)如圖3為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為n，面積為S.若在t1到t2時(shí)間內(nèi)，勻強(qiáng)磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2，則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢差ab() 【導(dǎo)學(xué)號：78870046】圖3A恒為B從0均勻變化到C恒為D從0均勻變化到【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動勢Enn，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)電勢，因磁場均勻變化，所以感應(yīng)電動勢恒定，因此a、b兩點(diǎn)電勢差恒為abn，選項(xiàng)C正確【答案】C5美國大眾科學(xué)月刊網(wǎng)站2011年6月22日報(bào)道，美國明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種具有獨(dú)特屬性的新型合金能夠?qū)崮苤苯愚D(zhuǎn)化為電能具體而言，只要略微提高溫度，這種合金會從非磁性合金變成強(qiáng)磁性合金，從而在環(huán)繞它的線圈中產(chǎn)生電流，其簡化模型如圖4所示M為圓柱形合金材料，N為線圈，套在圓柱形合金材料上，線圈的半徑大于合金材料的半徑現(xiàn)對M進(jìn)行加熱，則()圖4AN中將產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流BN中將產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流CN線圈有收縮的趨勢DN線圈有擴(kuò)張的趨勢【解析】當(dāng)對M加熱使其溫度升高時(shí)，M的磁性變強(qiáng)，穿過N內(nèi)的磁通量增加，則N中感應(yīng)電流的磁場阻礙其增加，故N有擴(kuò)張的趨勢，才能使穿過N的磁通量減少，C錯(cuò)，D對，由于不知M的磁場方向，故不能判斷N中的感應(yīng)電流方向，A、B均錯(cuò)【答案】D6如圖5甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直方向的勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定向下為正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力F的作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)規(guī)定ab的方向?yàn)殡娏鞯恼较颍较蛴业姆较驗(yàn)橥饬Φ恼较?，則在02t0時(shí)間內(nèi)，能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流與時(shí)間或外力與時(shí)間關(guān)系的圖線是() 【導(dǎo)學(xué)號：78870047】圖5【解析】在0t0時(shí)間內(nèi)磁通量為向上減少，t02t0時(shí)間內(nèi)磁通量為向下增加，兩者等效，且根據(jù)Bt圖線可知，兩段時(shí)間內(nèi)磁通量的變化率相等，根據(jù)楞次定律可判斷02t0時(shí)間內(nèi)均產(chǎn)生由b到a的大小不變的感應(yīng)電流，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；在0t0可判斷所受安培力的方向水平向右，則所受水平外力方向向左，大小FBIL隨B的減小呈線性減??；在t02t0時(shí)間內(nèi)，可判斷所受安培力的方向水平向左，則所受水平外力方向向右，大小FBIL隨B的增加呈線性增加，選項(xiàng)D正確【答案】D7.如圖6所示，邊長為L的正方形導(dǎo)線框質(zhì)量為m，由距磁場H高處自由下落，其下邊ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場后，線圈開始做減速運(yùn)動，直到其上邊cd剛剛穿出磁場時(shí)，速度減為ab邊進(jìn)入磁場時(shí)的一半，磁場的寬度也為L，則線框穿越勻強(qiáng)磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為() 【導(dǎo)學(xué)號：78870048】圖6A2mgLB2mgLmgHC2mgLmgHD2mgLmgH【解析】正方形導(dǎo)線框由距磁場H高處自由下落到磁場上邊緣時(shí)速度為v，進(jìn)入磁場后，磁通量變化有感應(yīng)電流產(chǎn)生，受到磁場對電流向上的安培力作用，安培力對線框做負(fù)功，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，從而產(chǎn)生焦耳熱，據(jù)QE機(jī)mg(H2L)m()22mgLmgH，故選C.【答案】C8如圖7所示，在空間存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一水平放置的長度為L的金屬桿ab與圓弧形金屬導(dǎo)軌P、Q緊密接觸，P、Q之間接有電容為C的電容器若ab桿繞a點(diǎn)以角速度沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動，則下列說法正確的是()圖7A電容器與a相連的極板帶正電B電容器與b相連的極板帶正電C電容器的帶電量是D電容器的帶電量是【解析】若ab桿繞a點(diǎn)以角速度沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為EBL2/2.由CQ/E解得電容器的帶電量是Q，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確右手定則可判斷出感應(yīng)電動勢方向b指向a，電容器與a相連的極板帶正電，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤【答案】AD9如圖8所示，兩端與定值電阻相連的光滑平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，其中R1R22R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，導(dǎo)軌寬度為L，勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.導(dǎo)體棒ab的電阻為R，垂直導(dǎo)軌放置，與導(dǎo)軌接觸良好釋放后，導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向下滑動，某時(shí)刻流過R2的電流為I，在此時(shí)刻() 【導(dǎo)學(xué)號：78870049】圖8A重力的功率為6I2RB導(dǎo)體棒ab消耗的熱功率為4I2RC導(dǎo)體棒受到的安培力的大小為2BILD導(dǎo)體棒的速度大小為【解析】導(dǎo)體棒ab向下滑動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，R1與R2并聯(lián)接在ab兩端，R1R22R，設(shè)當(dāng)ab棒速度為v時(shí)，流過R2的電流為I，由閉合電路歐姆定律知2I，解得v，此時(shí)ab棒重力的功率為Pmgv sin mg sin ，ab棒消耗的熱功率為P(2I)2R4I2R，ab棒受到的安培力大小為FB2IL2BIL，綜上知B、C正確，A、D錯(cuò)誤【答案】BC10如圖9所示，兩根等高光滑的圓弧軌道，半徑為r、間距為L，軌道電阻不計(jì)在軌道頂端連有一阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)有一根長度稍大于L、電阻不計(jì)的金屬棒從軌道最低位置cd開始，在拉力作用下以初速度v0向右沿軌道做勻速圓周運(yùn)動至ab處，則該過程中()圖9A通過R的電流方向由外向內(nèi)B通過R的電流方向由內(nèi)向外CR上產(chǎn)生的熱量為D流過R的電荷量為【解析】cd棒運(yùn)動至ab處的過程中，閉合回路中的磁通量減小，再由楞次定律及安培定則可知，回路中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向(從上向下看)，則通過R的電流為由外向內(nèi)，故A對，B錯(cuò)通過R的電荷量為q，D錯(cuò)將棒的瞬時(shí)速度v0分解，水平方向的分速度對產(chǎn)生感應(yīng)電動勢有貢獻(xiàn)，求出電流的有效值，即可求出棒中產(chǎn)生的熱量，金屬棒在運(yùn)動過程中水平方向的分速度vxv0cos ，金屬棒切割磁感線產(chǎn)生正弦交變電流Icos ，其有效值為I，金屬棒的運(yùn)動時(shí)間為t，R上產(chǎn)生的熱量為Qt，C對【答案】AC二、非選擇題(本題共3個(gè)小題，共40分，計(jì)算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11(10分)固定在勻強(qiáng)磁場中的正方形導(dǎo)線框abcd邊長為L，其中ab是一段電阻為R的均勻電阻絲，其余三邊均為電阻可忽略的銅線，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里，現(xiàn)有一段與ab完全相同的電阻絲PQ架在導(dǎo)線框上，如圖10所示，以恒定的速度v從ad滑向bc，當(dāng)PQ滑過的距離時(shí)，通過aP段電阻絲的電流是多大？方向如何？ 【導(dǎo)學(xué)號：78870050】圖10【解析】當(dāng)PQ滑過的距離時(shí)，其等效電路圖如圖所示PQ切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為EBLv感應(yīng)電流為I，R總RRR，IaPI電流方向?yàn)閺腜到a.【答案】從P到a12(14分)如圖11所示，在相距L0.5 m的兩條水平放置的足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌，不計(jì)電阻，廣闊的勻強(qiáng)磁場垂直向上穿過導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 T，垂直導(dǎo)軌放置兩金屬棒ab和cd，電阻r均為1 ，質(zhì)量m都是0.1 kg，兩金屬棒與金屬導(dǎo)軌接觸良好從0時(shí)刻起，用一水平向右的拉力F以恒定功率P2 W作用在ab棒上，使ab棒從靜止開始運(yùn)動，經(jīng)過一段時(shí)間后，回路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)求：(1)若將cd固定不動，達(dá)到穩(wěn)定時(shí)回路abcd中的電流方向如何？此時(shí)ab棒穩(wěn)定速度為多大？(2)當(dāng)t2.2 s時(shí)ab棒已達(dá)到穩(wěn)定速度，求此過程中cd棒產(chǎn)生的熱量Q?圖11【解析】(1)電流方向?yàn)閍bcda當(dāng)穩(wěn)定時(shí)，F(xiàn)FAFABIL，IBLv/R總，PFv，R總2rv v4 m/s.(2)由Ptmv2Q總可得Q總3.6 J因?yàn)閮砂綦娮枰粯?，通過電流又時(shí)刻相同，所以產(chǎn)生熱量一樣，QQcdQ總/21.8 J.【答案】(1)電流方向abcda4 m/s(2)1.8 J13(16分)如圖12所示，將邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形導(dǎo)線框豎直向上拋出，穿過寬度為b、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場的方向垂直紙面向里，線框向上離開磁場時(shí)的速度剛好是進(jìn)入磁場時(shí)速度的一半，線框離開磁場后繼續(xù)上升一段高度，然后落下并勻速進(jìn)入磁場整個(gè)運(yùn)動過程中始終存在著大小恒定的空氣阻力Ff且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動求：圖12(1)線框在下落階段勻速進(jìn)入磁場時(shí)的速度v2；(2)線框在上升階段剛離開磁場時(shí)的速