2019届高考-物理(人教版~)第一轮预习复习课时作业章-末质量检测9电磁感应.doc

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1、-_章末质量检测(九) (时间：60 分钟 满分：100 分)一、选择题(本题共 7 小题，每小题 6 分，共 42 分。在每小题给出的四个选项中，第 15 题只有一项符合题目要求，第 67 题有多项符合题目要求。) 1. (2014安徽卷，20)英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图 1 所示，一个半径为 r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场 B，环上套一带电荷量为q 的小球。已知磁感应强度 B 随时间均匀增加，其变化率为 k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( )图 1A0 B. r2qk C2r2qk Dr2qk12解析

2、 由法拉第电磁感应定律得：Er2kr2，小球运动一圈，电tBt场力做的功为 WEqr2qk，选项 D 正确。答案 D2如图 2 所示，足够长的 U 形光滑金属导轨所在平面与水平面成 角(090)，其中 MN 与 PQ 平行且间距为 L，磁感应强度大小为 B 的匀强磁场方向垂直导轨所在平面斜向上，导轨电阻不计，金属棒 ab 由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，棒 ab 接入电路的电阻为 R，当流过棒 ab 某一横截面的电荷量为 q 时，棒的速度大小为 v，则金属棒 ab 在此下滑过程中( )-_图 2A运动的加速度大小为v22LB下滑位移大小为qRBLC产生的焦耳热为 qBL

3、vD受到的最大安培力大小为sin B2L2vR解析 由牛顿第二定律可知 mgsin ma，有 agsin ，可B2L2vRB2L2vmR知金属棒做变加速直线运动，选项 A 错；由 qItt得，tRRBLxR位移 x，选项 B 对；由动能定理可知 mgxsin Q mv2，把 x 代入式中qRBL12得到 Q mv2，选项 C 错；当速度为 v 时，所受安培力最大为mgqRsin BL12，选项 D 错。B2L2vR答案 B3如图 3 所示的电路中，电源的电动势为 E，内阻为 r，电感 L 的电阻不计，电阻 R 的阻值大于灯泡 D 的阻值。在 t0 时刻闭合开关 S，经过一段时间后，在 tt1时

4、刻断开 S。下列表示 A、B 两点间电压 UAB随时间 t 变化的图象中，正确的是( )-_图 3解析 S 闭合时，由于电感 L 有感抗，经过一段时间电流稳定时 L 电阻不计，可见电路的外阻是从大变小的过程。由 U外E 可知 U外也是从大变小R外R外r的过程，所以 A、C 错；t1时刻断开 S，由于自感在 L、R、D 构成的回路中，电流从 B 经 D 流向 A，以后逐渐变小直到零，所以 t1时刻 UAB反向，B 正确。答案 B4如图 4 所示，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框 ab 边和 cd 边刚进入磁场的时刻。线框下落过程形状不变，ab 边始终保

5、持与磁场水平边界线 OO平行，线框平面与磁场方向垂直。设OO下方磁场区域足够大，不计空气的影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度 v 随时间 t 变化的规律( )图 4-_解析 线框在 0t1这段时间内做自由落体运动，vt 图象为过原点的倾斜直线，t2之后线框完全进入磁场区域中，无感应电流，线框不受安培力，只受重力，线框做匀加速直线运动，vt 图象为倾斜直线。t1t2这段时间线框受到安培力作用，线框的运动类型只有三种，即可能为匀速直线运动、也可能为加速度逐渐减小的加速直线运动，还可能为加速度逐渐减小的减速直线运动，而 A 选项中，线框做加速度逐渐增大的减速直线运动是不可能的，故不可

6、能的 vt 图象为 A 选项中的图象。答案 A5有一磁场方向竖直向下，磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系如图 5 甲所示的匀强磁场。现有如图乙所示的直角三角形导线框 abc 水平放置，放在匀强磁场中保持静止不动，t0 时刻，磁感应强度 B 的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流 i 顺时针方向为正、竖直边 ab 所受安培力 F 的方向水平向左为正。则下面关于 F 和 i 随时间 t 变化的图象正确的是( )图 5-_解析 03 s 时间内，磁感应强度随时间线性变化，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势恒定，回路中感应电流恒定，所以 D 错误；同时由 FBIL 知道，电流恒定，安培力与磁感应强

7、度成正比，又由楞次定律判断出回路中感应电流的方向应为顺时针方向，即正方向，34 s 时间内，磁感应强度恒定，感应电动势等于零，感应电流为零，安培力等于零，B、C 错误，A 正确。答案 A6如图 6，倾角为 的斜面上放置着光滑导轨，金属棒 KN 置于导轨上，在以 ab和 cd 为边界的区域内存在磁感应强度为 B 的匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面向上。在 cd 左侧的无磁场区域 cdPM 内有一半径很小的金属圆环 L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒 KN 在重力作用下从磁场右边界 ab 处由静止开始向下运动后，则下列说法正确的是( )图 6A圆环 L 有收缩趋势B圆环 L 有扩张趋势C圆环内产生

8、的感应电流变小-_D圆环内产生的感应电流不变解析 由于金属棒 KN 在重力的作用下向下运动，则 KNMP 回路中产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于轨道平面向上的磁场，随着金属棒向下加速运动，圆环的磁通量将增加，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环磁通量的增加；又由于金属棒向下运动的加速度 agsin 减小，单位时间内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电B2l2vmR总流不断减小。答案 AC7(2014北京海淀区期末试题)如图 7 所示，固定在水平面上的光滑平行金属导轨，间距为 L，右端接有阻值为 R 的电阻，空间存在方向竖直向上、磁感应强度为 B 的匀强磁场。质量

9、为 m、电阻为 r 的导体棒 ab 与固定弹簧相连，放在导轨上。初始时刻，弹簧恰处于自然长度。给导体棒水平向右的初速度 v0，导体棒开始沿导轨往复运动，在此过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。已知导体棒的电阻 r 与定值电阻 R 的阻值相等，不计导轨电阻，则下列说法中正确的是( )图 7A导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力向左B导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压 UBLv0C导体棒开始运动后速度第一次为零时，系统的弹性势能 Ep mv122 0D金属棒最终会停在初始位置，在金属棒整个运动过程中，电阻 R 上产生的焦耳热 Q mv142 0解析 根据楞次定律，导体棒向右运动，感应

10、电流的方向为 a 到 b，再根据左-_手定则，导体棒受到的安培力方向水平向左，选项 A 正确；导体棒开始运动的初始时刻，导体棒产生的感应电动势为 BLv0，而导体棒两端的电压为路端电压，大小为，选项 B 错误；根据动能定理，W安W弹BLv0RRrBLv02 mv ，所以 W弹 mv ，而 W弹等于弹簧的弹性势能，故 Ep mv ，选项122 0122 0122 0C 错误；最终机械能全部转化为电阻的内能，导体棒 r 和电阻 R 产生的内能都是 mv ，选项 D 正确。142 0答案 AD二、非选择题(本题共 3 小题，共 58 分)8(16 分)如图 8 所示，一与水平面成 37角的倾斜导轨下

11、半部分有足够长的一部分(cd、ef 虚线之间)处在垂直轨道平面的匀强磁场中，轨道下边缘与一高为 h0.2 m 光滑平台平滑连接，平台处在磁场外。轨道宽度 L1 m，轨道顶部连接一阻值为 R1 的电阻，现使一质量 m0.3 kg、电阻为 r0.2 的导体棒 PQ 从距磁场上边界 l3 m 处自由下滑，导体棒始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，导体棒离开磁场前恰好达到匀速运动。导体棒离开平台后做平抛运动，落至水平面时的速度方向与水平方向成 53角。不计一切摩擦，g 取 10 m/s2。图 8(1)求磁场的磁感应强度的大小；(2)PQ 从距磁场上边界 l3 m 处自由下滑，请分析进入磁场后的运动情况，

12、并求刚进入磁场时通过电阻 R 的电流。解析 (1)设导体棒离开磁场前恰好达到匀速运动时的速度为 v1，由题意知离-_开平台的水平速度也为 v1。则根据平抛运动的特点：vygt，h gt2，tan 12。vyv1 所以 v11.5 m/s导体棒离开磁场时满足：mgsin BIL，又 EBLv1I，解得 B1.2 T。ERr(2)设导体棒进入磁场时的速度为 v，则由机械能守恒定律得 mglsin 37 mv212所以 v6 m/s2glsin 37这时通过 R 的电流为 I6 A，而这时安培力 FBIL7.2 NBLvRr重力的分力 mgsin 371.8 N，因此导体棒进入磁场后先做加速度越来越

13、小的减速运动，最终匀速运动，滑上平台后仍匀速运动，离开平台后做平抛运动。答案 (1)1.2 T (2)见解析9(20 分)如图 9，匀强磁场垂直铜环所在的平面，导体棒 a 的一端固定在铜环的圆心 O 处，另一端紧贴铜环、可绕 O 匀速转动。通过电刷把铜环、环心与两竖直平行金属板 P、Q 连接成如图所示的电路，R1、R2是定值电阻。带正电的小球通过绝缘细线挂在两板间 M 点，被拉起到水平位置；合上开关 K，无初速度释放小球，小球沿圆弧经过 M 点正下方的 N 点的另一侧。已知：磁感应强度为 B；a 的角速度大小为 ，长度为 l，电阻为r；R1R22r，铜环电阻不计；P、Q 两板间距为 d；带电小

14、球的质量为 m、电量为 q；重力加速度为 g。求：-_图 9(1)a 匀速转动的方向；(2)P、Q 间电场强度 E 的大小；(3)小球通过 N 点时对细线拉力 FT的大小。解析 (1)依题意，小球从水平位置释放后，能沿圆弧向下摆动，故小球受到电场力的方向水平向右，P 板带正电，Q 板带负电。由右手定则可知，导体棒a 顺时针方向转动。(2)导体棒 a 转动切割磁感线，由法拉第电磁感应定律得电动势大小 E0t Bl212Bl2tt12由闭合电路欧姆定律得 IE0R1R2r由欧姆定律可知，PQ 的电压为 UPQIR2故 PQ 间匀强电场的电场强度大小 EUPQd联立，代入 R1R22r，可得 EBl

15、25d(3)设细线长度为 L，小球到达 N 点时速度为 v，由动能定理可得 mgLEqLmv212又 FTmgmv2L-_由得 FT3mg2Bql25d答案 (1)顺时针转动 (2) (3)3mgBl25d2Bql25d10(22 分)(2014新课标全国卷，25)半径分别为 r 和 2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为 r、质量为 m 且质量分布均匀的直导体棒 AB 置于圆导轨上面，BA 的延长线通过圆导轨中心 O，装置的俯视图如图 10 所示。整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为 B，方向竖直向下。在内圆导轨的 C 点和外圆导轨的 D 点之间接有一阻值为 R 的电阻(图中

16、未画出)。直导体棒在水平外力作用下以角速度 绕 O 逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为 ，导体棒和导轨的电阻均可忽略。重力加速度大小为 g。求图 10(1) 通过电阻 R 的感应电流的方向和大小；(2) 外力的功率。解析 (1)在 t 时间内，导体棒扫过的面积为：S t(2r)2r212根据法拉第电磁感应定律，导体棒产生的感应电动势大小为：EBSt根据右手定则，感应电流的方向是从 B 端流向 A 端，因此流过导体 R 的电流方向是从 C 端流向 D 端；由欧姆定律流过导体 R 的电流满足：I ER联立可得：I3Br22R-_(2)在竖直方向有：mg2FN0式中，由于质量分布均匀，内外圆导轨对导体棒的正压力相等，其值为 FN，两导轨对运动的导体棒的滑动摩擦力均为：FfFN在 t 时间内，导体棒在内外圆导轨上扫过的弧长分别为：l1rt和 l22rt克服摩擦力做的总功为：WfFf(l1l2)在 t 时间内，消耗在电阻 R 上的功为：WRI2Rt根据能量转化和守恒定律，外力在 t 时间内做的功为：WWfWR外力的功率为：PWt由至式可得：P mgr3292B2r44R答案 (1) 方向由 CD (2) mgr3Br22R3292B2r44R