【優(yōu)化方案】2020-2021學(xué)年高二下學(xué)期物理3-2(人教版)第四章章末過關(guān)檢測

一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)符合題目要求．)1．下列現(xiàn)象中，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是()A．小磁針在通電導(dǎo)線四周發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)C．因閉合線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流D．磁體在高溫或撞擊時(shí)失去磁性解析：選C.因磁通量的轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象．故選C.2．始終升機(jī)停在南半球的地磁極上空．該處地磁場的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.直升機(jī)螺旋槳葉片的長度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為f，順著地磁場的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)．螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如圖所示．假如忽視a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用E表示每個(gè)葉片中的感應(yīng)電動(dòng)勢，即()A．E＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢B．E＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢C．E＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢D．E＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢解析：選A.由右手定則可知b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)電勢，且感應(yīng)電動(dòng)勢的大小E＝eq\f(1,2)Bl2ω＝πfl2B.故選A.3．如圖所示，一水平放置的通以恒定電流的圓形線圈1固定，另一較小的圓形線圈2從線圈1的正上方下落，在下落過程中兩線圈平面始終保持平行且共軸，則線圈2從線圈1的正上方下落至線圈的正下方的過程中，從上往下看，線圈2中()A．無感應(yīng)電流B．有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流C．有先是順時(shí)針方向、后是逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流D．有先是逆時(shí)針方向、后是順時(shí)針方向的感應(yīng)電流解析：選C.線圈1中恒定電流形成的磁場分布狀況如圖所示．當(dāng)線圈2從線圈1的正上方下落，并處于線圈1的上方時(shí)，磁感線向上，且磁通量增大，依據(jù)楞次定律知，線圈2中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向向下，由右手螺旋定則知，俯視線圈2中感應(yīng)電流應(yīng)為順時(shí)針方向；同理，線圈2落至線圈1的正下方時(shí)，磁通量向上且是減小的，由楞次定律和右手螺旋定則知，俯視線圈2中感應(yīng)電流應(yīng)為逆時(shí)針方向．故選C.4．如圖所示，多匝線圈L的電阻和電池內(nèi)阻不計(jì)，兩個(gè)電阻的阻值都是R，開關(guān)S原來是斷開的，電流I0＝eq\f(E,2R)，今合上開關(guān)S將一電阻短路，于是線圈有自感電動(dòng)勢產(chǎn)生，該電動(dòng)勢()A．有阻礙電流的作用，最終電流由I0減小到零B．有阻礙電流的作用，最終電流總小于I0C．有阻礙電流增大的作用，因而電流將保持I0不變D．有阻礙電流增大的作用，但電流最終還是增大到2I0解析：選D.開關(guān)S由斷開到閉合，回路的電流要增大，因而在L上要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，依據(jù)楞次定律，自感電動(dòng)勢總是要阻礙引起它的電流的變化，這就是由于電流增加引起的自感電動(dòng)勢．因此要阻礙原電流的增加，但阻礙不是阻擋，電流仍要增大，因而達(dá)到穩(wěn)定后，其電流為2I0.選項(xiàng)D正確．5．如圖甲所示，兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場，虛線間的距離為l，磁場方向垂直于紙面對(duì)里，abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈，ad與bc間的距離也為l.t＝0時(shí)刻，bc邊與磁場區(qū)域邊界重合(如圖)．現(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域．取沿a→b→c→d→a的感應(yīng)電流為正，則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線可能是圖乙中的()解析：選B.首先可排解C、D兩選項(xiàng)，由于線圈在進(jìn)入和離開磁場區(qū)域的兩過程中感應(yīng)電流方向確定相反；在進(jìn)入過程中磁通量增大，由楞次定律和右手螺旋定則知，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→a，與規(guī)定的正方向相反，可以排解A，故選B.6.(2022·湖北仙桃高二檢測)如圖所示，一個(gè)邊長為a、電阻為R的等邊三角形線框，在外力作用下，以速度v勻速穿過寬均為a的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場．這兩個(gè)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向相反．線框運(yùn)動(dòng)方向與底邊平行且與磁場邊緣垂直．取逆時(shí)針方向的電流為正．若從圖示位置開頭，作出線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流i與沿運(yùn)動(dòng)方向的位移x之間的函數(shù)圖象，則下面四個(gè)圖中正確的是()解析：選B.依據(jù)楞次定律可得，開頭時(shí)感應(yīng)電流應(yīng)為逆時(shí)針，故C錯(cuò)．當(dāng)線框兩個(gè)邊同時(shí)在磁場中切割磁感線時(shí)，形成同向電流，為順時(shí)針電流，所以電流的峰值應(yīng)為一個(gè)邊切割的峰值的2倍，故A錯(cuò)．依據(jù)公式E＝BL有效vsinθ可知E與L有效成正比，由于L有效在分段線性變化，可得圖象應(yīng)為分段線性函數(shù)，故B正確D錯(cuò)誤．7．圖中半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強(qiáng)磁場中，繞O軸以角速度ω沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，電阻兩端分別接盤心O和盤邊緣，則通過電阻R的電流強(qiáng)度的大小和方向是()A．由c到d，I＝eq\f(Br2ω,R)B．由d到c，I＝eq\f(Br2ω,R)C．由c到d，I＝eq\f(Br2ω,2R)D．由d到c，I＝eq\f(Br2ω,2R)解析：選C.由右手定則可推斷出R中電流由c到d，電動(dòng)勢eq\x\to(E)＝Breq\f(v,2)＝eq\f(1,2)Br2ω，電路中電流I＝eq\f(Br2ω,2R).二、多項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分．)8．(2022·山東省試驗(yàn)中學(xué)高二質(zhì)檢)如圖所示，在光滑水平面上用恒力F拉質(zhì)量為m、邊長為a、總電阻為R的單匝均勻正方形銅線框，線框從位置1開頭以速度v0進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，到達(dá)位置2時(shí)線框剛好全部進(jìn)入磁場，在位置3時(shí)線框開頭離開勻強(qiáng)磁場，到達(dá)位置4時(shí)線框剛好全部離開磁場．則下列說法正確的是()A．在位置1時(shí)，線框右側(cè)邊MN兩端的電壓為Bav0B．線框從位置1到位置2的過程與從位置3到位置4的過程產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反C．線框從位置1到位置2的過程與從位置3到位置4的過程所受的安培力方向相同D．從位置1到位置2的過程中流過線框某一截面的電荷量等于eq\f(Ba2,R)解析：選BCD.在位置1時(shí)，線框右側(cè)邊MN兩端的電壓為eq\f(3,4)Bav0，故A錯(cuò)誤．由右手定則可得B正確．由左手定則可判得C正確．從位置1到位置2過程中流過線框某一截面的電荷量q＝eq\f(nΔΦ,R)＝eq\f(Ba2,R)，故D正確．9．(2022·江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖所示，垂直紙面的正方形勻強(qiáng)磁場區(qū)域內(nèi)，有一位于紙面的、電阻均勻的正方形導(dǎo)體框abcd，現(xiàn)將導(dǎo)體框分別朝兩個(gè)方向以3v、v速度勻速拉出磁場，則導(dǎo)體框從兩個(gè)方向移出磁場的兩過程中()A．導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同B．導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱相同C．導(dǎo)體框ad邊兩端電勢差大小相同D．通過導(dǎo)體框截面的電荷量相同解析：選ACD.如題圖所示，導(dǎo)體框分別朝兩個(gè)方向以3v、v的速度勻速拉出磁場，磁通量皆削減，由楞次定律知，導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同，A正確；設(shè)導(dǎo)體框邊長為L，每邊電阻均為R，則產(chǎn)生的電動(dòng)勢E＝BLv0，感應(yīng)電流為I＝eq\f(E,4R)＝eq\f(BLv0,4R)，導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I2·4Rt＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(BLv0,4R)))2·4Req\f(L,v0)＝eq\f(B2L3v0,4R)，因拉出磁場的速度不相同，故產(chǎn)生的焦耳熱不相同，B錯(cuò)誤；當(dāng)導(dǎo)體框以3v的速度勻速拉出磁場時(shí)，則產(chǎn)生的電動(dòng)勢E1＝3BLv，感應(yīng)電流為I1＝eq\f(E1,4R)＝eq\f(3BLv,4R)，ad邊兩端電勢差U1＝I1R＝eq\f(3,4)BLv；當(dāng)導(dǎo)體框以v的速度勻速拉出磁場時(shí)，則產(chǎn)生的電動(dòng)勢E2＝BLv，感應(yīng)電流為I2＝eq\f(E2,4R)＝eq\f(BLv,4R)，ad邊兩端電勢差U2＝－I2·3R＝－eq\f(3,4)BLv，故導(dǎo)體框ad邊兩端電勢差大小相同，C正確；當(dāng)導(dǎo)體框分別從兩個(gè)方向移出磁場的過程中，通過導(dǎo)體框截面的電荷量q＝eq\f(ΔΦ,4R)相同，故D正確．故選ACD.10．(2022·長沙一中高二月考)如圖所示，要使Q線圈產(chǎn)生圖示方向的電流，可接受的方法有()A．閉合電鍵SB．閉合電鍵S后，把R的滑片右移C．閉合電鍵S后，把P中的鐵芯從左邊抽出D．閉合電鍵S后，把Q靠近P解析：選AD.依據(jù)安培定則可得：Q線圈中心軸線上感應(yīng)電流磁場方向向左，與原磁場在該處方向相反，故線圈P中電流應(yīng)增大，Q線圈中磁通量增大，所以正確選項(xiàng)為AD.11．如圖所示，固定于水平絕緣面上的很長的金屬導(dǎo)軌，表面粗糙、電阻不計(jì)，導(dǎo)軌左端與一個(gè)定值電阻R相連，金屬棒ab的質(zhì)量為m，電阻不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面，則當(dāng)棒ab在水平恒力F的作用下從靜止向右滑動(dòng)的過程中()A．恒力F做的功等于電路中產(chǎn)生的電能B．恒力F與摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能C．克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能D．恒力F與摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能與棒ab獲得的動(dòng)能之和解析：選CD.由動(dòng)能定理可得：恒力、安培力與摩擦力的合力做的功等于棒獲得的動(dòng)能，而安培力做功導(dǎo)致電路中消耗電能，產(chǎn)生內(nèi)能，故A、B錯(cuò)誤，C、D正確．12．在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈，線圈所圍的面積為0.1m2，線圈電阻為1Ω.規(guī)定線圈中感應(yīng)電流I的正方向從上往下看是順時(shí)針方向，如圖甲所示．磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示．以下說法正確的是()A．在時(shí)間0～5s內(nèi)，I的最大值為0.1AB．在4s時(shí)，I的方向?yàn)槟鏁r(shí)針C．前2s內(nèi)，通過線圈某截面的總電荷量為0.01CD．第3s內(nèi)，線圈的發(fā)熱功率最大解析：選BC.0～5s時(shí)間內(nèi)，eq\f(ΔB,Δt)在0時(shí)刻時(shí)最大為0.1T/s，依據(jù)I＝eq\f(E,R)＝eq\f(ΔB·S,ΔtR)，此時(shí)的I最大為0.01A，A錯(cuò)誤；4s時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，依據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，B正確；前2秒，通過線圈某截面的總電荷量依據(jù)I＝eq\f(E,R)和q＝It可得為0.01C，C正確；第3s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，線圈中沒有感應(yīng)電流，D錯(cuò)誤．三、非選擇題(本題共4小題，共42分．解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最終答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位．)13．(8分)如圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場中有正方形線框abcd，線框的總電阻為R，邊長為L，每邊質(zhì)量為m，磁場方向水平向右，開頭時(shí)線框處于水平位置且bc邊與磁場垂直，把線框由靜止釋放使它以bc為軸在t秒內(nèi)由水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置剛好停下來，則在該過程中線框中產(chǎn)生的熱量為多大？線框中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢為多少？解析：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BL2,t)(4分)由能量關(guān)系知轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量等于重力勢能的削減量，Q＝mgL＋2mg·eq\f(L,2)＝2mgL(4分)答案：2mgLeq\f(BL2,t)14．(10分)如圖所示，電阻為R、質(zhì)量為m的矩形導(dǎo)線框ABCD自某一高度自由落下，通過一有界的勻強(qiáng)磁場．若線框恰好以恒定速度通過磁場，在不計(jì)空氣阻力的狀況下，線框中產(chǎn)生的焦耳熱是多少？已知AB、CD邊長均為l，AD、BC邊長均為h，磁場區(qū)域?qū)挾葹閔.解析：法一：以矩形導(dǎo)線框?yàn)闋庌q對(duì)象．設(shè)線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v，則線框穿過磁場的時(shí)間t＝eq\f(2h,v).(2分)由平衡條件可知，線框勻速穿過磁場時(shí)，所受重力與安培力大小相等．設(shè)線框中的電流為I，則有BIl＝mg.(2分)由閉合電路歐姆定律，有I＝eq\f(E,R)＝eq\f(Blv,R)(2分)由焦耳定律，可知線框中產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt＝eq\f(B2l2v2,R2)·R·eq\f(2h,v)＝2·B·eq\f(Blv,R)lh＝2BIlh＝2mgh.(4分)法二：由能量轉(zhuǎn)化與守恒定律可知，線框勻速通過磁場時(shí)，重力做的功全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱，因線框重心下降的距離是2h，所以Q＝mg·2h.(10分)答案：2mgh15．(12分)如圖甲所示，不計(jì)電阻的平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距為L＝1m，上端接有電阻R＝3Ω，虛線OO′下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，現(xiàn)將質(zhì)量m＝0.1kg、電阻r＝1Ω的金屬桿ab，從OO′上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放，桿下落過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸，桿下落過程中的v-t圖象如圖乙所示(取g＝10m/s2)．求：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；(2)桿在磁場中下落0.1s的過程中電阻R產(chǎn)生的熱量．解析：(1)由圖象知，桿自由下落0.1s進(jìn)入磁場以v＝1.0m/s做勻速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢E＝BLv①(1分)桿中的電流I＝eq\f(E,R＋r)②(1分)桿所受安培力F安＝BIL③(1分)由平衡條件得mg＝F安④(1分)聯(lián)立①②③④，并代入數(shù)據(jù)得B＝2T．⑤(3分)(2)由①②⑤可知電阻R產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(BLv,R＋r)))2Rt＝0.075J．(5分)答案：(1)2T(2)0.075J16．(2022·高考廣東卷)(12分)如圖所示，質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒