高中物理 第四章過關(guān)檢測(cè) 新人教版選修3-2

1、第四章過關(guān)檢測(cè)(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。每小題至少一個(gè)選項(xiàng)符號(hào)題意,選對(duì)得6分,漏選得4分,錯(cuò)選得0分)1.如圖所示,長為a、寬為b的矩形線圈,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的OO軸以恒定的角速度旋轉(zhuǎn),設(shè)t=0時(shí),線圈平面與磁場方向平行,則此時(shí)的磁通量和磁通量的變化率分別是()。A.0,0B.0,BabC.0,D.Bab,Bad答案:B解析:當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí),=0,而上、下兩邊正好垂直切割磁感線,故此時(shí)線圈中E最大,而E=,故此時(shí)磁通量的變化率=Bab最大,B對(duì)。2.(2011廣東理綜,15)將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化

2、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(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,下列表述正確的是()。A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)越大C.穿過線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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答案:C解析:根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比,即磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大,選項(xiàng)C正確;根據(jù)楞次定律可知,當(dāng)原磁場減小時(shí),感應(yīng)電流的磁場才與其方向相同,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.如圖所示,一水平放置的圓形通電線圈a固定,另一較小的圓形線圈b從a的正上方下落,在下落過程中兩線圈始終保持平行且共軸,則線圈b從線圈a

3、的正上方下落過程中,從上往下看線圈b應(yīng)是()。A.有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流C.先有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,后有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流D.先有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,后有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流答案:C解析:向下穿過的過程中,穿過b環(huán)的磁通量先增大后減少,在a環(huán)上方時(shí),穿過b環(huán)的磁通量增大,由楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場阻礙增大,所以與原磁場方向相反,根據(jù)安培定則得感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針;同理可得b穿過a后,磁通量減少,感應(yīng)電流的方向應(yīng)該是逆時(shí)針,選C。4.如圖所示,ab是一個(gè)可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)線框,當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片自左向右滑行時(shí),線框ab的運(yùn)動(dòng)情況是()。A.保

4、持靜止不動(dòng)B.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D.發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),但電源極性不明,無法確定轉(zhuǎn)動(dòng)的方向答案:C解析:根據(jù)圖示電路,線框ab所處位置的磁場為水平方向的,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí),電路中電阻增大,電流減弱,則穿過閉合導(dǎo)線框ab的磁通量將減少。=BSsin ,為線圈平面與磁場方向的夾角,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場將阻礙原來磁場的變化,則線框ab只有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)使角有增大的趨勢(shì),而使穿過線圈的磁通量增加,則C正確。注意此題并不需要明確電源的極性。5.(2011北京理綜,19)某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象,自己找來帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E,用導(dǎo)線將它們連接成如圖所示的電路。檢查電路后

5、,閉合開關(guān)S,小燈泡發(fā)光;再斷開開關(guān)S,小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象。雖經(jīng)多次重復(fù),仍未見老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象,他冥思苦想找不出原因。你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是()。A.電源的內(nèi)阻較大B.小燈泡電阻偏大C.線圈電阻偏大D.線圈的自感系數(shù)較大答案:C6.兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置,間距為L,底端接阻值為R的電阻。將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個(gè)固定的輕彈簧下端,金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直,如圖所示。除電阻R外其余電阻不計(jì)?，F(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放,則()。A.釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度gB.金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí),流過電阻

6、R的電流方向?yàn)閍bC.金屬棒的速度為v時(shí),所受的安培力大小為D.電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢(shì)能的減少答案:AC解析:剛開始時(shí)金屬棒只受重力,則釋放瞬間金屬棒的加速度為g,根據(jù)右手定則可判定通過R的電流方向?yàn)閎a,當(dāng)金屬棒的速度為v時(shí),E=BLv,I=,安培力F=ILB=,重力勢(shì)能的減少量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈簧的彈性勢(shì)能、金屬棒的動(dòng)能。所以正確選項(xiàng)為A、C。7.如圖所示,一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,方向垂直于回路所在的平面,回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場,直徑CD始終與MN垂直。從D點(diǎn)到達(dá)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場為止,下列結(jié)論正確的是()。A.感應(yīng)電

7、流大小不變B.CD段直導(dǎo)線始終受安培力C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em=BavD.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值=Bav答案:BC解析:半圓形閉合回路進(jìn)入磁場的過程中磁通量不斷增加,始終存在感應(yīng)電流,由左手定則可知CD邊始終受到安培力作用,B對(duì)。有效切割長度如圖所示,所以進(jìn)入過程中l(wèi)先逐漸增大到a,然后再逐漸減小為0,由E=Blv可知最大值Em=Bav最小值為0,A錯(cuò),C對(duì)。平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)=Bav,D錯(cuò)。8.如圖甲所示,固定在水平桌面上的光滑金屬框架cdeg處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,金屬桿ab與金屬框架接觸良好。在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)d、e之間連接一電阻,其他部分電阻忽略不計(jì)?，F(xiàn)用一水平向右的外力F作用在金屬桿ab上

8、,使金屬桿由靜止開始向右在框架上滑動(dòng),運(yùn)動(dòng)中桿ab始終垂直于框架。圖乙為一段時(shí)間內(nèi)金屬桿受到的安培力F安隨時(shí)間t的變化關(guān)系,則圖中可以表示外力F隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖象是()。答案:D解析:ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv,感應(yīng)電流為I=,安培力F安=,所以vF安,F安t,vt,金屬桿的加速度為定值。又由牛頓第二定律F-F安=ma,即F=F安+ma,可知D項(xiàng)正確。二、填空題(共22分)9.(12分)如圖所示,在一個(gè)光滑金屬框架上垂直放置一根長l=0.4 m的金屬棒ab,其電阻r=0.1 ,框架左端的電阻R=0.4 。垂直框面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1 T。當(dāng)用外力使棒ab以速度v=5

9、 m/s右移時(shí),ab棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=,通過ab棒的電流I=,ab棒兩端的電勢(shì)差Uab=,在電阻R上消耗的功率PR=,在ab棒上消耗的發(fā)熱功率Pr=,切割磁感線運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的電功率P=。答案:0.2 V0.4 A0.16 V0.064 W0.016 W0.08 W解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律,有E=Blv=0.10.45 V=0.2 V由閉合電路歐姆定律,有I= A=0.4 A由U=E-Ir,有Uab=(0.2-0.40.1) V=0.16 V由P=UI,有PR=0.40.16 W=0.064 W由Pr=I2r,得Pr=0.420.1 W=0.016 W由P=IE,得P=0.40.2 W=0

10、.08 W。10.(10分)電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂器。如圖所示為電吉他的拾音器的原理圖,在金屬弦的下方放置有一個(gè)連接到放大器的螺線管。一條形磁鐵固定在管內(nèi),當(dāng)撥動(dòng)金屬弦后,螺線管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號(hào)轉(zhuǎn)為聲音信號(hào)。(1)金屬弦的作用類似“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中鐵芯的作用,則被撥動(dòng)后靠近螺線管的過程中,通過放大器的電流方向?yàn)?以圖象為準(zhǔn),選填“向上”或“向下”)。(2)下列說法正確的是()。A.金屬弦上下振動(dòng)的周期越大,螺線管內(nèi)感應(yīng)電流的方向變化也越快B.金屬弦上下振動(dòng)過程中,經(jīng)過相同位置時(shí)速度越大,螺線管中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也越大C.電吉他通過擴(kuò)音器發(fā)出的聲音隨感

11、應(yīng)電流強(qiáng)度增大而變響,增減螺線管匝數(shù)會(huì)起到調(diào)節(jié)音量的作用D.電吉他通過擴(kuò)音器發(fā)出的聲音頻率和金屬弦振動(dòng)頻率相同(3)若由于金屬弦的振動(dòng),螺線管內(nèi)的磁通量隨時(shí)間的變化如圖所示,則對(duì)應(yīng)感應(yīng)電流的變化為()。答案:(1)向下(2)BCD(3)D解析:(1)金屬弦靠近螺線管時(shí),線圈中磁場變強(qiáng),根據(jù)楞次定律可得通過放大器的電流方向?yàn)橄蛳隆?2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率有關(guān),與線圈匝數(shù)有關(guān),所以選項(xiàng)B、C正確;電吉他通過擴(kuò)音器發(fā)出的聲音頻率與感應(yīng)電流的頻率相同,即與金屬弦振動(dòng)頻率相同,A錯(cuò),D對(duì)。(3)感應(yīng)電流的大小取決于磁通量的變化率,所以選項(xiàng)D正確。三、計(jì)算題(本題共2小題,共30分。計(jì)算必須

12、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.(15分)橫截面積S=0.2 m2,n=100匝的圓形線圈A,處在如圖所示的磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律是B=0.6-0.02t(T),開始時(shí)S未閉合,R1=4 ,R2=6 ,C=30 F,線圈內(nèi)阻不計(jì)。求:(1)閉合開關(guān)S后,通過R2的電流大小和方向;(2)閉合開關(guān)S后一段時(shí)間又?jǐn)嚅_,問切斷后通過R2的電荷量又是多少?答案:(1)見解析(2)7.210-6 C解析:(1)根據(jù)B=0.6-0.02t(T),可知=-0.02 T/s,B是不斷減弱的。E=n=1000.20.02 V=0.4 V,(取絕對(duì)值)I= A=0.04 A。由

13、于磁感應(yīng)強(qiáng)度不斷減弱,根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針的,即電流從R1流向R2,方向是從上而下流過R2的。(2)R2兩端的電壓為U2=IR2=0.046 V=0.24 V。切斷S后,C與R2形成回路,C放電。解得Q=CU2=3010-60.24 C=7.210-6 C。12.(15分)用質(zhì)量為m、總電阻為R的導(dǎo)線做成邊長為l的正方形線框MNPQ,并將其放在傾角為的平行絕緣導(dǎo)軌上,平行導(dǎo)軌的間距也為l,如圖所示。線框與導(dǎo)軌之間是光滑的,在導(dǎo)軌的下端有一寬度為l(即ab=l)、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場,磁場的邊界aa、bb垂直于導(dǎo)軌,磁場的方向與線框平面垂直。如果把線框從靜止?fàn)顟B(tài)釋放,則線框恰好能夠勻速地穿過磁場區(qū)域。若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,求:(1)線框通過磁場時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度大小;(2)開始釋放時(shí),MN與bb之間的距離;(3)線框在通過磁場的過程中所產(chǎn)生的熱量。答案:(1)(2)(3)mg2lsin 解析: