第九章 電磁感應(yīng) 章末質(zhì)量檢測

1、必考部分 選修3-2 第九章 電磁感應(yīng) (時間90分鐘，滿分100分)命 題 設(shè) 計 難度題號目標(biāo) 較易中等稍難電磁感應(yīng)現(xiàn)象1、2、3、4法拉第電磁感應(yīng)定律5、812電磁感應(yīng)中的綜合問題6、79、10、11、1314、15、16一、選擇題(本大題共12個小題，共60分，每小題至少有一個選項正確，全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1如圖1所示的電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻r不能忽略R1和R2是兩個定值電阻，L是一個自感系數(shù)較大的線圈開關(guān)S原來是斷開的從閉合開關(guān)S到電路中電流達(dá)到穩(wěn)定為止的時間內(nèi)，通過R1的電流I1和通過R2的電流I2的變化情況是 ()AI1開始較大而后逐漸變小

2、BI1開始很小而后逐漸變大CI2開始很小而后逐漸變大DI2開始較大而后逐漸變小解析：閉合開關(guān)S時，由于L是一個自感系數(shù)較大的線圈，產(chǎn)生反向的自感電動勢阻礙電流的變化，所以開始時I2很小而I較大，隨著電流達(dá)到穩(wěn)定，線圈的自感作用減小，I2開始逐漸變大，由于分流導(dǎo)致穩(wěn)定電路中R1中的電流減小故選A、C. 答案：AC2(2008·重慶高考)如圖2所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量 為m的銅質(zhì)矩形線圈當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈 中線AB正上方等高快速經(jīng)過時，若線圈始終不動，則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向運動趨勢的正確判斷是()AFN先小于mg后大于mg，運動趨勢向左BFN先大于mg后小于

3、mg，運動趨勢向左CFN先小于mg后大于mg，運動趨勢向右DFN先大于mg后小于mg，運動趨勢向右解析：當(dāng)磁鐵沿矩形線圈中線AB正上方通過時，線圈中向下的磁通量先增加后減小，由楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流的方向(從上向下看)先逆時針再順時針，則線圈先上方為N極下方為S極，后改為上方為S極下方為N極，根據(jù)同名磁極相斥、異名磁極相吸，則線圈受到的支持力先大于mg后小于mg，線圈受到向右的安培力，則水平方向的運動趨勢向右D項正確答案：D3一環(huán)形線圈放在勻強磁場中，設(shè)第1 s內(nèi)磁感線垂直線圈平面(即垂直于紙面)向里，如圖3甲所示若磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系如圖3乙所示，那么第3 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流

4、的大小與其各處所受安培力的方向是 ()圖3A大小恒定，沿順時針方向與圓相切B大小恒定，沿著圓半徑指向圓心C逐漸增加，沿著圓半徑離開圓心D逐漸增加，沿逆時針方向與圓相切解析：由圖乙知，第3 s內(nèi)磁感應(yīng)強度B逐漸增大，變化率恒定，故感應(yīng)電流的大小恒定再由楞次定律，線圈各處受安培力的方向都使線圈面積有縮小的趨勢，故沿半徑指向圓心B項正確答案：B4如圖4所示，光滑絕緣水平面上有一矩形線圈沖入一勻強磁 場，線圈全部進(jìn)入磁場區(qū)域時，其動能恰好等于它在磁場外 面時的一半，設(shè)磁場寬度大于線圈寬度，那么 ()A線圈恰好在剛離開磁場的地方停下B線圈在磁場中某位置停下C線圈在未完全離開磁場時即已停下D線圈完全離開磁

5、場以后仍能繼續(xù)運動，不會停下來解析：線圈沖入勻強磁場時，產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈受安培力作用做減速運動，動能減少同理，線圈沖出勻強磁場時，動能也減少，進(jìn)、出時減少的動能都等于安培力做的功由于進(jìn)入時的速度大，故感應(yīng)電流大，安培力大，安培力做的功也多，減少的動能也多，線圈離開磁場過程中，損失的動能少于它在磁場外面時動能的一半，因此線圈離開磁場仍繼續(xù)運動D項正確答案：D5兩塊水平放置的金屬板間的距離為d，用導(dǎo)線與一個n匝線圈相連，線圈電阻為r，線圈中有豎直方向的磁場，電阻R與金屬板連接，如圖5所示，兩板間有一個質(zhì)量為m、電荷量q的油滴恰好處于靜止，則線圈中的磁感應(yīng)強度B的變化情況和磁通量的變化率分別是 (

6、)A磁感應(yīng)強度B豎直向上且正增強，B磁感應(yīng)強度B豎直向下且正增強，C磁感應(yīng)強度B豎直向上且正減弱，D磁感應(yīng)強度B豎直向下且正減弱，解析：由平衡條件知，下金屬板帶正電，故電流應(yīng)從線圈下端流出，由楞次定律可以判定磁感應(yīng)強度B豎直向上且正減弱或豎直向下且正增強，A、D錯誤；因mgq，UR，En，聯(lián)立可求得，故只有C項正確答案：C6如圖6所示，豎直平面內(nèi)的虛線上方是一勻強磁場B，從虛線下方豎直上拋一正方形線圈，線圈越過虛線進(jìn)入磁場，最后又落回原處，運動過程中線圈平面保持在豎直平面內(nèi)，不計空氣阻力，則 ()A上升過程克服磁場力做的功大于下降過程克服磁場力 做的功B上升過程克服磁場力做的功等于下降過程克服

7、磁場力做的功C上升過程克服重力做功的平均功率大于下降過程中重力的平均功率D上升過程克服重力做功的平均功率等于下降過程中重力的平均功率解析：線圈上升過程中，加速度增大且在減速，下降過程中，運動情況比較復(fù)雜，有加速、減速或勻速等，把上升過程看做反向的加速，可以比較當(dāng)運動到同一位置時，線圈速度都比下降過程中相應(yīng)的速度要大，可以得到結(jié)論：上升過程中克服安培力做功多；上升過程時間短，故正確選項為A、C. 答案：AC7如圖7所示，在平行于水平地面的勻強磁場上方有三個線圈，從相同的高度由靜止開始同時釋放，三個線圈都是用相同的金屬材料制成的邊長一樣的正方形，A線圈有一個缺口，B、C線圈閉合，但B線圈的導(dǎo)線比C

8、線圈的粗，則()圖7A三個線圈同時落地BA線圈最先落地CA線圈最后落地 DB、C線圈同時落地解析：由于A線圈上有缺口，A中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，不受安培力的阻礙作用，所以A線圈先落地，B正確B、C線圈在進(jìn)入磁場的過程中，受安培力與重力作用，滿足：mgmam密·4L·SR電所以4密LSg4密LSa4密g4密aag，由于B、C線圈起始下落高度相同，材料相同，所以a相同，進(jìn)入相同的磁場，B、C線圈同時落地，D選項正確答案：BD8某輸電線路橫穿公路時，要在地下埋線通過，為了保護(hù)線路不至于被壓壞，預(yù)先鋪設(shè)結(jié)實的過路鋼管，再讓輸電線從鋼管中穿過電線穿管的方案有兩種：甲方案是鋪設(shè)兩根鋼管，兩條

9、輸電線分別從兩根鋼管中穿過；乙方案是只鋪設(shè)一根鋼管，兩條輸電線都從這一根鋼管中穿過，如圖8所示如果輸電導(dǎo)線輸送的電流很大，那么，以下說法正確的是()圖8A無論輸送的電流是恒定電流還是交變電流，甲、乙兩方案都是可行的B若輸送的電流是恒定電流，甲、乙兩方案都是可行的C若輸送的電流是交變電流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的D若輸送的電流是交變電流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的解析：若輸送的電流是恒定電流，甲、乙兩方案都是可行的，B正確輸電線周圍存在磁場，交變電流產(chǎn)生變化的磁場，因此在輸電過程中輸電線因電流變化引起自感現(xiàn)象，當(dāng)輸電線上電流很大時，強大的自感電流有可能將鋼管融化，造成事故，所以甲方

10、案是不可行的在乙方案中，兩條輸電線中的電流方向相反，產(chǎn)生的磁場互相抵消，使自感現(xiàn)象的影響減弱到可以忽略不計的程度，是可行的，C正確此題類似于課本中提到的“雙線并繞”答案：BC9(2010·寧波模擬)如圖9所示，水平光滑的平行金屬導(dǎo)軌，左端接有電阻R，勻強磁場B豎直向下分布在導(dǎo)軌所在的空間內(nèi)，質(zhì)量一定的金屬棒PQ垂直導(dǎo)軌放置今使棒以一定的初速度v0向右運動，當(dāng)其通過位置a、b時，速率分別為va、vb，到位置c時棒剛好靜止，設(shè)導(dǎo)軌與棒的電阻均不計，a到b與b到c的間距相等，則金屬棒在由a到b和由b到c的兩個過程中 ()A回路中產(chǎn)生的內(nèi)能不相等B棒運動的加速度相等C安培力做功相等D通過棒橫

11、截面積的電荷量相等解析：棒由a到b再到c的過程中，速度逐漸減小根據(jù)EBlv，E減小，故I減小再根據(jù)FBIl，安培力減小，根據(jù)Fma，加速度減小，B錯誤由于a與b、b與c間距相等，故從a到b安培力做的功大于從b到c安培力做功，故A正確，C錯誤再根據(jù)平均感應(yīng)電動勢，qt得q，故D正確答案：AD10如圖10所示，閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計，將它從如圖所示位置勻速向右拉出勻強磁場若第一次用0.3 s拉出，外力所做的功為W1，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為q1；第二次用0.9 s拉出，外力所做的功為W2，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為q2，則 ()AW1W2，q1q2 BW1W2，q1q2CW1W2，q1q2 D

12、W1W2，q1q2解析：設(shè)線框長為L1，寬為L2，其電阻為R.第一次拉出速度為v1，第二次拉出速度為v2，則v13v2.勻速拉出磁場時，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有W1F1L1BI1L2L1B2L22L1v1/R，同理W2B2L22L1v2/R，故W1W2；又由于線框兩次拉出過程中，磁通量的變化量相等，即12，由qIttt，得：q1q2.故正確答案為選項C.答案：C11如圖11所示，兩根水平放置的相互平行的金屬導(dǎo)軌ab、cd，表面光滑，處在豎直向上的勻強磁場中，金屬棒PQ垂直于導(dǎo)軌放在上面，以速度v向右勻速運動，欲使棒PQ停下來，下面的措施可行的是(導(dǎo)軌足夠長，棒PQ有電阻)()A

13、在棒PQ右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根同樣的金屬棒B在棒PQ棒右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根質(zhì)量和電阻均比棒PQ大的金屬棒C將導(dǎo)軌的a、c兩端用導(dǎo)線連接起來D將導(dǎo)軌的a、c兩端和b、d兩端分別用導(dǎo)線連接起來解析：在棒PQ右側(cè)放金屬棒時，回路中會有感應(yīng)電流，使金屬棒加速，棒PQ減速，當(dāng)兩者獲得共同速度時，回路中感應(yīng)電流為零，兩棒都將做勻速運動，A、B項錯誤當(dāng)一端或兩端用導(dǎo)線連接時，棒PQ的動能將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而最終靜止，C、D兩選項正確答案：CD12如圖12所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反的勻強磁場，磁場方向均垂直于紙面一導(dǎo)線框abcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場

14、的邊界P重合導(dǎo)線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所示從t0時刻開始，線框勻速橫穿兩個磁場區(qū)域以abcdef為線框中的電動勢E的正方向，則如圖13所示的四個Et關(guān)系示意圖中正確的是()圖12圖13解析：由右手定則和EBlv判定水平位移從0l時EBlv；從l2l時，E0；從2l3l時，E3Blv；從3l4l時，E2Blv，可知圖C正確 答案：C二、計算題(本大題共4個小題，共40分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)13(9分)(2010·宣武模擬)如圖14所示，光滑的U形金屬導(dǎo)軌MNNM水平的固定在豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)軌的寬度為L，其長度足

15、夠長，M、M之間接有一個阻值為R的電阻，其余部分電阻不計一質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒ab恰能放在導(dǎo)軌之上，并與導(dǎo)軌接觸良好給棒施加一個水平向右的瞬間作用力，棒就沿軌道以初速度v0開始向右滑行求：(1)開始運動時，棒中的瞬時電流i和棒兩端的瞬時電壓u分別為多大？(2)當(dāng)棒的速度由v0減小到v0/10的過程中，棒中產(chǎn)生的焦耳熱Q是多少？解析：(1)開始運動時，棒中的感應(yīng)電動勢：EBLv0棒中的瞬時電流：i棒兩端的瞬時電壓：uEBLv0.(2)由能量守恒定律知，閉合電路在此過程中產(chǎn)生的焦耳熱：Q總mv02m(v0)2mv02棒中產(chǎn)生的焦耳熱為：QQ總mv02. 答案：(1)BLv0(2)mv021

16、4(9分)一根電阻R0.6 的導(dǎo)線彎成一個圓形線圈，圓半徑r1 m，圓形線圈質(zhì)量m1 kg，此線圈放在絕緣光滑的水平面上，在y軸右側(cè)有垂直線圈平面的磁感應(yīng)強度B0.5 T的勻強磁場，如圖15所示若線圈以初動能E05 J沿x軸方向滑進(jìn)磁場，當(dāng)進(jìn)入磁場0.5 m時，線圈中產(chǎn)生的電能為E3 J求：圖15(1)此時線圈的運動速度的大??；(2)此時線圈與磁場左邊緣兩交接點間的電壓；(3)此時線圈加速度的大小解析：(1)設(shè)線圈的速度為v，由能量守恒定律得E0Emv2.解得：v2 m/s.(2)線圈切割磁感線的有效長度L2 m，電動勢EBLv V，電流I A，兩交接點間的電壓UIR1×0.6

17、15; V V.(3)FmaBIL，所以a2.5 m/s2.答案：(1)2 m/s(2) V(3)2.5 m/s215(10分)如圖16所示，豎直放置的等距離金屬導(dǎo)軌寬0.5 m，垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B4 T，軌道光滑、電阻不計，ab、cd為兩根完全相同的金屬棒，套在導(dǎo)軌上可上下自由滑動，每根金屬棒的電阻為1 .今在ab棒上施加一個豎直向上的恒力F，這時ab、cd恰能分別以0.1 m/s的速度向上和向下做勻速滑行(g取10 m/s2)試求：圖 16(1)兩棒的質(zhì)量；(2)外力F的大小解析：(1)根據(jù)右手定則，可以判定電路中電流方向是沿acdba流動的設(shè)ab棒的質(zhì)量為m1，

18、cd棒的質(zhì)量為m2.取cd棒為研究對象，受力分析，根據(jù)平衡條件可得BILm2g其中I，得m20.04 kg，根據(jù)題意判斷可知m10.04 kg.(2)取兩根棒整體為研究對象，根據(jù)平衡條件可得Fm1gm2g0.8 N.答案：(1)0.04 kg0.04 kg(2)0.8 N16(12分)(2009·上海高考)如圖17所示，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，電阻不計，導(dǎo)軌間距為l，左側(cè)接一阻值為R的電阻區(qū)域cdef內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強磁場，磁場寬度為s.一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，受到F0.5v0.4(N)(v為金屬棒速度)的水平外力作用，從磁場的左邊界由靜止開始運動，測得電阻兩端電壓隨時間均勻增大(已知：l1 m，m1 kg，R0.3 ，r0.2 ，s1 m)圖17(1)分析并說明該金屬棒在磁場中做何種運動；(2)求磁感應(yīng)強度B的大小；(3)若撤去外力后棒的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足vv0x，且棒在運動到ef處時恰好靜止，則外力F作