2019年高中物理阶段质量检测（一）电磁感应（含解析）鲁科版 9页

电磁感应一、单项选择题(本大题共6个小题，每小题6分，共36分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的)1．在理解法拉第电磁感应定律E＝n及其改写式E＝nS、E＝nB的基础上，下列叙述错误的是(　　)A．对给定的线圈，感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比B．对给定的线圈，感应电动势的大小跟磁感应强度的变化量ΔB成正比C．对给定的磁场，感应电动势的大小跟面积的变化率成正比D．三个计算式计算出的感应电动势都是Δt时间内的平均值2．如图所示的条形磁铁的上方，放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁铁平行，则线框在由N端匀速平移到S端的过程中，线框中的感应电流的情况是(　　)A．线框中始终无感应电流B．线框中始终有感应电流C．线框中开始有感应电流，当线框运动到磁铁中部上方时无感应电流，以后又有了感应电流D．线框中开始无电流，当线框运动到磁铁中部的上方时有感应电流，后来又没有感应电流3．如图甲所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到M′N′的过程中，则图乙中棒上感应电动势E随时间t变化的图象，可能正确的是(　　)甲乙4．(广东高考)如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块(　　)nA．在P和Q中都做自由落体运动B．在两个下落过程中的机械能都守恒C．在P中的下落时间比在Q中的长D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大5.如图所示，闭合矩形线框abcd位于磁感应强度为B的匀强磁场中，ad边位于磁场边缘，线框平面与磁场垂直，ab、ad边长分别用L1、L2表示。若把线圈沿v方向匀速拉出磁场所用时间为Δt，则通过线框导线横截面的电荷量是(　　)A.　　B.　　C.　　D．BL1L26.半径为R的圆形线圈，两端A、D接有一个平行板电容器，线圈垂直放在随时间均匀变化的匀强磁场中，如图所示，则要使电容器所带电荷量Q增大，可以采取的措施是(　　)A．增大电容器两极板间的距离B．增大磁感应强度的变化率C．减小线圈的半径D．改变线圈所在平面与磁场方向间的夹角二、多项选择题(本大题共3小题，每小题6分，共18分，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)7.如图所示，L为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，L过M的圆心与圆面垂直，且通以向上的电流I，则(　　)nA．当L中的电流I发生变化时，环中有感应电流B．当M向右平移时，环中有感应电流C．当M保持水平在竖直方向上上下移动时，环中无感应电流D．L静止不动，M水平向右移动，环中无感应电流8．如图所示，电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平面。现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点，使其向上运动。若b始终保持静止，则它所受的摩擦力可能(　　)A．变为零B．先减小后不变C．等于FD．先增大后减小9.如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B。将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g。下列选项正确的是(　　)A．P＝2mgvsinθB．P＝3mgvsinθC．当导体棒速度达到时加速度大小为sinθD．在速度达到2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力与重力所做的总功三、非选择题(本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)10．(10分)某同学在探究感应电流产生的条件时，做了如下实验：n探究Ⅰ：如图甲所示，先将水平导轨、导体棒AB放置在磁场中，并与电流表组成一闭合回路。然后进行如下操作：①AB与磁场保持相对静止；②让导轨与AB一起平行于磁感线(上、下)运动；③让AB在水平方向上运动(切割磁感线)。探究Ⅱ：如图乙所示，将螺线管与电流表组成闭合回路。然后进行如下操作：①把条形磁铁放在螺线管内不动；②把条形磁铁插入螺线管；③把条形磁铁拔出螺线管。探究Ⅲ：如图丙所示，螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成一个回路；A放在螺线管B内，B与电流表组成一个闭合回路。然后进行如下操作：①闭合和断开开关瞬时；②闭合开关，A中电流稳定后；③闭合开关，A中电流稳定后，再快速改变滑动变阻器的阻值。可以观察到：(请在(1)(2)(3)中填写探究中的序号)(1)在探究Ⅰ中，________闭合回路会产生感应电流。(2)在探究Ⅱ中，________闭合回路会产生感应电流。(3)在探究Ⅲ中，________闭合回路会产生感应电流。(4)从以上探究中可以得到的结论是：当________________________________________________________________________________________________________________________________________________时，闭合回路中就会产生感应电流。11．(10分)如图甲所示的螺线管的匝数n＝1500，横截面积S＝20cm2，电阻r＝1.5Ω，与螺线管串联的外电阻R1＝10Ω，R2＝3.5Ω。若穿过螺线管的磁场的磁感应强度按图乙所示的规律变化。求：n(1)螺线管两端M、N间的电压；(2)R1上消耗的电功率。12．(12分)如图所示，电阻不计的金属导轨MN和OP放置在水平面内，MO间接有阻值为R＝3Ω的电阻，导轨相距d＝1m，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5T，质量m＝0.1kg、电阻r＝1Ω的导体棒CD垂直于导轨放置，并接触良好。现用平行于MN的恒力F＝1N向右拉动CD，CD所受摩擦力f恒为0.5N，求：(1)CD运动的最大速度是多少？(2)当CD的速度为最大速度一半时，CD的加速度是多少？13．(14分)如图所示，ab、cd是两根固定的竖直光滑的足够长金属导轨，导轨上套有一根可滑动的金属棒，整个装置放在磁感应强度B＝0.5T的水平匀强磁场中。已知棒长L＝10cm，电阻R＝0.2Ω，质量m＝20g，开始时处于静止状态。电池电动势E＝1.5V，内阻r＝0.1Ω，导轨的电阻、空气阻力均不计，取g＝10m/s2。当电键K闭合后，试求：(1)金属棒的最大加速度；(2)金属棒的最大速度；(3)金属棒达到最大速度后，金属棒发热消耗的功率与整个电路消耗的功率之比；(4)若金属棒从静止到速度达到最大过程中上升了s＝10m，则在此过程中，安培力对金属棒所做的功是多少？n参考答案1．解析：选B　电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，利用法拉第电磁感应定律便可，A、C、D正确，B错误。2．解析：选B　匀速平移过程中，穿过线框的磁通量先减小为零，后反向增加，穿过线框的磁通量始终变化，线框中始终有感应电流，B正确。3．解析：选A　导线做匀速直线运动切割磁感线时，E＝Blv，是常数，金属棒只有进入磁场中才切割磁感线，一开始没有切割，最后一段也没有切割，没有电动势，只有中间过程切割磁感线，才有感应电动势，而且由于是匀速切割，故产生的感应电动势为定值，A正确。4．解析：选C　小磁块从铜管P中下落时，P中的磁通量发生变化，P中产生感应电流，给小磁块一个向上的磁场力，阻碍小磁块向下运动，因此小磁块在P中不是做自由落体运动，而塑料管Q中不会产生电磁感应现象，因此在Q中小磁块做自由落体运动，A错误；P中的小磁块受到的磁场力对小磁块做负功，机械能不守恒，B错误；由于在P中小磁块下落的加速度小于g，而在Q中小磁块做自由落体运动，因此从静止开始下落相同高度，在P中下落的时间比在Q中下落的时间长，C正确；根据动能定理可知，落到底部时在P中的速度比在Q中的速度小，D错误。5．解析：选B　q＝Δt＝Δt＝Δt＝＝，B正确。6．解析：选B　Q＝CU，由C＝知，增大极板距离d，电容C减小，因此Q也减小，A错误；由U＝E＝n＝nS，分析可得增大磁感应强度变化率或增大线圈在垂直磁场方向的投影面积可增大A、D间电压，从而使Q增大，B正确，C、D错误。7．解析：选CD　金属环与长直导线产生的磁场平行，穿过圆环的磁通量为零，在四个选项中穿过圆环的磁通量均不发生变化，无感应电流，C、D正确。8．解析：选AB　对b棒，由平衡条件可得，未施加恒力F时，有mgsinθ＝Ffbn；施加恒力F时，有F安＋Ffb＝mgsinθ；对a棒，所受合力为Fa＝F－Ff－mgsinθ－Blv，说明a做加速度减小的加速运动，当加速度为零后匀速运动，所以b所受安培力先增大后不变，则所受摩擦力先减小后不变，B正确，D错误；如果F安＝mgsinθ，则b所受摩擦力为零，A正确；如果F＝Ffb，则对a、b系统，所受的合力将沿斜面向下，与题意中的运动状态不符，C错误。9．解析：选ACD　当导体棒第一次匀速运动时，沿导轨方向mgsinθ＝；当导体棒第二次达到最大速度时，沿导轨方向F＋mgsinθ＝，即F＝mgsinθ，此时拉力F的功率P＝F×2v＝2mgvsinθ，A正确，B错误；当导体棒的速度达到v/2时，沿导轨方向mgsinθ－＝ma，解得a＝gsinθ，C正确；导体棒的速度达到2v以后，拉力与重力的合力做功全部转化为R上产生的焦耳热，D正确。10．解析：在探究Ⅰ中，③会产生感应电流；在探究Ⅱ中，②③会产生感应电流；在探究Ⅲ中，①③会产生感应电流。由以上可知，穿过闭合回路的磁通量发生变化是产生感应电流的条件。答案：(1)③　(2)②③　(3)①③(4)穿过闭合回路的磁通量发生变化11．解析：(1)由法拉第电磁感应定律E＝n＝nS＝6V由串联电路的分压规律，可知UMN＝E＝5.4V(2)由串联电路的分压规律，可知U1＝E＝4V由公式P＝＝1.6W答案：(1)5.4V　(2)1.6W12．解析：(1)对于导体棒CD，所受安培力为F0＝BId根据法拉第电磁感应定律有E＝Bdv在回路CDOM中，由闭合电路欧姆定律得I＝当v＝vm时，有F＝F0＋fn所以vm＝＝8m/s(2)当CD的速度为最大速度的一半时，E′＝Bd·回路中电流I′＝CD所受安培力大小F′＝BI′d由牛顿第二定律得F－F′－f＝ma可得a＝2.5m/s2答案：(1)8m/s　(2)2.5m/s213．解析：(1)R总＝R＋r＝0.3Ω取金属棒为研究对象，由牛顿第二定律得a＝－g＝－g当v＝0时，加速度最大，为am＝－g＝2.5m/s2，竖直向上。(2)由(1)知棒向上做加速度逐渐减小的加速运动，当a＝0时速度最大，以后以vm匀速运动，即－g＝0故vm＝＝6m/s(3)电路中电流I＝＝4A＝＝(4)取棒为研究对象，由能量关系得W安＋WG＝mv－0WG＝－mgs故W安＝mv＋mgs＝2.36J答案：(1)2.5m/s2，竖直向上　(2)6m/s，竖直向上　(3)　(4)2.36Jn