2020届高考物理一轮复习 第9章 电磁感应 6 章末过关检测（九）新人教版

2020届高考物理一轮复习 第9章 电磁感应 6 章末过关检测（九）新人教版

章末过关检测（九）‎ ‎(时间：60分钟　分值：100分)‎ 一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)‎ ‎1．磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈，当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势．其E－t关系如图所示．如果只将刷卡速度改为，线圈中的E－t关系图可能是(　　)‎ 解析：选D．若将刷卡速度改为，线圈切割磁感线运动时产生的感应电动势大小将会减半，周期将会加倍，故D项正确，其他选项错误．‎ ‎2．‎ 如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ．在这个过程中，线圈中感应电流(　　)‎ A．沿abcd流动 B．沿dcba流动 C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动 D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动 解析：选A．由条形磁铁的磁场分布情况可知，线圈在位置Ⅱ时穿过矩形闭合线圈的磁通量最少．线圈从位置Ⅰ到Ⅱ，穿过abcd自下而上的磁通量减少，感应电 9‎ 流的磁场阻碍其减少，则在线框中产生的感应电流的方向为abcd，线圈从位置Ⅱ到Ⅲ，穿过abcd自上而下的磁通量在增加，感应电流的磁场阻碍其增加，由楞次定律可知感应电流的方向仍然是abcd．故本题答案为A．‎ ‎3．(2018·南京模拟)‎ 如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，L1、L2和L3是3个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源．在t＝0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S．规定以电路稳定时流过L1、L2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过L1和L2的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是(　　)‎ 解析：选C．L的直流电阻不计，电路稳定后通过L1的电流是通过L2、L3电流的2倍．闭合开关瞬间，L2立即变亮，由于L的阻碍作用，L1逐渐变亮，即I1逐渐变大，在t1时刻断开开关S，之后电流I会在电路稳定时通过L1的电流大小基础上逐渐变小，I1方向不变，I2反向，故选C．‎ ‎4．(2018·徐州中学高三模拟)1831年，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机(图甲)．它是利用电磁感应原理制成的，是人类历史上第一台发电机．图乙是这个圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘良好接触．使铜盘转动，电阻R中就有电流通过．若所加磁场为匀强磁场，回路的总电阻恒定，从左往右看，铜盘沿顺时针方向匀速转动，CRD平面与铜盘平面垂直，下列说法正确的是(　　)‎ A．电阻R中没有电流流过 B．铜片C的电势高于铜片D的电势 ‎ C．保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则铜盘中有电流产生 ‎ D．保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则CRD回路中有电流产生 ‎ 解析：选C．根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此在圆盘中电流方向为从C向D，由于圆盘在切割磁感线时相当于电源，所以D处的电势比C处高，A 9‎ ‎、B错误；保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则穿过铜盘的磁通量发生变化，故铜盘中有感应电流产生，但是此时不再切割磁感线，所以CD不能当成电源，故CRD回路中没有电流产生，C正确，D错误．‎ ‎5．‎ 如图所示，光滑斜面的倾角为θ，斜面上放置一矩形导体线框abcd，ab边的边长为l1，bc边的边长为l2，线框的质量为m，电阻为R，线框通过绝缘细线绕过光滑的定滑轮与一重物相连，重物质量为M．斜面上ef线(ef平行底边)的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为B，如果线框从静止开始运动，进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的，且线框的ab边始终平行于底边，则下列说法正确的是(　　)‎ A．线框进入磁场前运动的加速度为 B．线框进入磁场时匀速运动的速度为 C．线框做匀速运动的总时间为 D．该匀速运动过程中产生的焦耳热为(Mg－mgsin θ)l2‎ 解析：选D．由牛顿第二定律得，Mg－mgsin θ＝(M＋m)a，解得线框进入磁场前运动的加速度为，A错误；由平衡条件，Mg－mgsin θ－F安＝0，F安＝BIl1，I＝，E＝Bl1v，联立解得线框进入磁场时匀速运动的速度为v＝，B错误；线框做匀速运动的总时间为t＝＝，C错误；由能量守恒定律，该匀速运动过程中产生的焦耳热等于系统重力势能的减小量，为(Mg－mgsin θ)l2，D正确．‎ ‎6．‎ 两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，顶端接阻值为R的电阻．质量为m、电阻为r的金属棒在距磁场上边界某处由静止释放，金属棒和导轨接触良好，‎ 9‎ 导轨所在平面与磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场垂直，如图所示，不计导轨的电阻，重力加速度为g，则下列说法错误的是(　　)‎ A．金属棒在磁场中运动时，流过电阻R的电流方向为b→a B．金属棒的速度为v时，金属棒所受的安培力大小为 C．金属棒的最大速度为 D．金属棒以稳定的速度下滑时，电阻R的热功率为R 解析：选C．金属棒在磁场中向下运动时，由楞次定律知，流过电阻R的电流方向为b→a，选项A正确；金属棒的速度为v时，金属棒中感应电动势E＝BLv，感应电流I＝，所受的安培力大小为F＝BIL＝，选项B正确；当安培力F＝mg时，金属棒下滑速度最大，金属棒的最大速度为v＝，选项C错误；金属棒以稳定的速度下滑时，电阻R和r的总热功率为P＝mgv＝(R＋r)，电阻R的热功率为R，选项D正确．‎ 二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)‎ ‎7．(2018·南京实验中学模拟)转笔(Pen Spinning)是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动．转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及的物理知识的叙述正确的是(　　)‎ A．笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越小 B．笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由万有引力提供的 C．若该同学使用中性笔，笔尖上的小钢珠有可能因快速的转动做离心运动被甩走 D．若该同学使用的是金属笔杆，且考虑地磁场的影响，由于笔杆中不会产生感应电流，因此金属笔杆两端一定不会形成电势差 解析：选AC．笔杆上各点的角速度相同，根据a＝ω2r可知，笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越小，选项A正确；笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由笔杆对该点的作用力提供的，选项B错误；若该同学使用中性笔，且转动过快，则笔尖上的小钢珠有可能因快速的转动做离心运动被甩走，选项C正确；若考虑地磁场的影响，由于笔杆转动时可能要切割磁感线而使金属笔杆两端形成电势差，选项D错误．‎ ‎8．‎ 9‎ 如图所示，水平放置的粗糙U形框架上接一个阻值为R0的电阻，放在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个半径为L、质量为m的半圆形硬导体AC在水平向右的恒定拉力F作用下，由静止开始运动距离d后速度达到v，半圆形硬导体AC的电阻为r，其余电阻不计．下列说法正确的是(　　)‎ A．此时AC两端电压为UAC＝2BLv B．此时AC两端电压为UAC＝ C．此过程中电路产生的电热为Q＝Fd－mv2‎ D．此过程中通过电阻R0的电荷量为q＝ 解析：选BD．AC的感应电动势为E＝2BLv，两端电压为UAC＝＝，A错误，B正确；由功能关系得Fd＝mv2＋Q＋Qf，C错误；此过程中平均感应电流为＝，通过电阻R0的电荷量为q＝Δt＝，D正确．‎ ‎9．(2018·宿迁市高三调研测试)如图甲所示，一个刚性圆形线圈与电阻R构成闭合回路，线圈平面与所在处的匀强磁场方向垂直，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示．关于线圈中产生的感应电动势e、电阻R消耗的功率P随时间t变化的图象，可能正确的有(　　)‎ 解析：选BD．根据题图，结合法拉第电磁感应定律可得E＝n＝nS，可得线圈在0～0．5T和0．5T～T时间内产生大小相等、方向相反的电动势，则选项A错误，B正确；由电功率公式P＝可得电阻的电功率与电动势方向无关，则大小保持不变，选项C错误，D正确．‎ ‎10．‎ 9‎ 在倾角为θ足够长的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小相等的匀强磁场，磁场方向一个垂直斜面向上，另一个垂直斜面向下，宽度均为L，如图所示．一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形线框在t＝0时刻以速度v0进入磁场，恰好做匀速直线运动，若经过时间t0，线框ab边到达gg′与ff′中间位置时，线框又恰好做匀速运动，则下列说法正确的是(　　)‎ A．当ab边刚越过ff′时，线框加速度的大小为gsin θ B．t0时刻线框匀速运动的速度为 C．t0时间内线框中产生的焦耳热为mgLsin θ＋mv D．离开磁场的过程中线框将做匀速直线运动 解析：选BC．当ab边进入磁场时，有E＝BLv0，I＝，mgsin θ＝BIL，有＝mgsin θ．当ab边刚越过ff′时，线框的感应电动势和电流均加倍，则线框做减速运动，有＝4mgsin θ，加速度方向沿斜面向上且大小为3gsin θ，A错误；t0时刻线框匀速运动的速度为v，则有＝mgsin θ，解得v＝，B正确；线框从进入磁场到再次做匀速运动的过程，沿斜面向下运动距离为L，则由功能关系得线框中产生的焦耳热为Q＝＋＝＋，C正确；线框离开磁场时做加速运动，D错误．‎ 三、非选择题(本题共3小题，共40分．按题目要求作答，计算题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．‎ ‎(12分)(2018·宿迁市高三调研测试)如图所示，边长为L、电阻为R、质量为m的正方形线框abcd放在光滑水平面上，其右边有一磁感应强度大小为B、方向竖直向上的有界匀强磁场，磁场宽度为L，左边界与线框的ab边相距为L．线框在水平恒力F作用下由静止向右运动，cd边进入磁场前已做匀速运动．求：‎ 9‎ ‎(1)线框匀速运动时的速度大小v；‎ ‎(2)线框进入磁场过程中通过线框横截面的电荷量q；‎ ‎(3)线框通过磁场区域的过程中产生的焦耳热Q．‎ 解析：(1)匀速过程中E＝BLv 对线框I＝ 对ab边F安＝BIL F安＝F解得v＝．‎ ‎(2)线框进入磁场过程中＝ ＝ 电量q＝Δt＝Δt＝＝．‎ ‎(3)线框通过磁场过程，由能量守恒定律得 ‎3FL＝Q＋mv2‎ 线框中产生的焦耳热Q＝3FL－．‎ 答案：见解析 ‎12．(14分)‎ 如图所示，将质量m1＝0．‎1 kg、电阻R1＝0．3 Ω、长度l＝0．‎4 m的导体棒ab横放在U形金属框架上，框架质量m2＝0．‎2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ＝0．2，相距0．‎4 m的MM′、NN′相互平行，电阻不计且足够长．电阻R2＝0．1 Ω的MN垂直于MM′．整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0．5 T．垂直于ab施加F＝2 N的水平恒力，使ab从静止开始无摩擦地运动，且始终与MM′、NN′保持良好接触，当ab运动到某处时，框架开始运动．设框架与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取‎10 m/s2．‎ ‎(1)求框架开始运动时ab速度v的大小；‎ ‎(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q＝0．1 J，求该过程中ab位移x的大小．‎ 解析：(1)ab对框架的压力F1＝m‎1g 框架受水平面的支持力FN＝m‎2g＋F1‎ 9‎ 依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到的最大静摩擦力F2＝μFN ab中的感应电动势E＝Blv MN中的电流I＝ MN受到的安培力F安＝IlB 框架开始运动时F安＝F2‎ 由上述各式代入数据解得v＝‎6 m/s．‎ ‎(2)闭合回路中产生的总热量 Q总＝Q 由能量守恒定律，得 Fx＝m1v2＋Q总 代入数据解得x＝1．‎1 m．‎ 答案：(1)‎6 m/s　(2)1．‎‎1 m ‎13．(14分)如图所示，半径为L1＝‎2 m的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B1＝ T．长度也为L1、电阻为R的金属杆ab，一端处于圆环中心，另一端恰好搭接在金属环上，绕着a端沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω＝ rad/s．通过导线将金属杆的a端和金属环连接到图示的电路中(连接a端的导线与圆环不接触，图中的定值电阻R1＝R，滑片P位于R2的正中央，R2的总阻值为4R)，图中的平行板长度为L2＝‎2 m，宽度为d＝‎2 m．图示位置为计时起点，在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v0＝0．‎5 m/s向右运动，并恰好能从平行板的右边缘飞出，之后进入到有界匀强磁场中，其磁感应强度大小为B2，左边界为图中的虚线位置，右侧及上下范围均足够大．(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻，忽略电容器的充放电时间，忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响，不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力)求：‎ ‎(1)在0～4 s内，平行板间的电势差UMN；‎ ‎(2)带电粒子飞出电场时的速度；‎ ‎(3)在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场，则磁感应强度B2应满足的条件．‎ 9‎ 解析：(1)金属杆产生的感应电动势恒为 E＝B‎1Lω＝2 V 由电路的连接特点知：E＝I·4R U0＝I·2R＝＝1 V T1＝＝20 s 由右手定则知：在0～4 s时间内，金属杆ab中的电流方向为b →a，则φa>φb 则在0～4 s时间内，φM<φN，UMN＝－1 V．‎ ‎(2)粒子在平行板电容器内做类平抛运动，在0～时间内水平方向L2＝v0·t1‎ t1＝＝4 s< 竖直方向＝at a＝，E＝，vy＝at1‎ 得＝0．‎25 C/kg，vy＝0．‎5 m/s 则粒子飞出电场时的速度 v＝＝ m/s tan θ＝＝1，所以该速度与水平方向的夹角θ＝45°．‎ ‎(3)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由B2qv＝m得r＝ 由几何关系及粒子在磁场中运动的对称性可知，r>d时离开磁场后不会第二次进入电场，即B2<＝2 T．‎ 答案：(1)－1 V　(2) m/s　与水平方向成45°夹角 ‎(3)B2<2 T 9‎