2020学年高中物理（课堂同步系列二）每日一题 每周一测3（含解析）新人教版选修3-1 12页

每周一测 ‎ ‎ 电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，电磁“火力”强劲，安全可靠。如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是 A．当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好 B．电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作 C．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因这些材料的导热性能较差 D．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用 如图所示，A1、A2为两只相同灯泡，A1与一理想二极管D连接，线圈L的直流电阻不计。下列说法正确的是 A．闭合开关S后，A1会逐渐变亮 B．闭合开关S稳定后，A1、A2亮度相同 C．断开S的瞬间，A1会逐渐熄灭 D．断开S的瞬间，a点的电势比b点低 如图所示，边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域，其磁感应强度B随时间t的变化关系为B=kt（常量k>0）。回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1=R0、R2=0.5R0‎ ‎，闭合开关S，电压表的示数为U，不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势，则 A．R2两端的电压为U∕7‎ B．电容器的a极板带正电 C．滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍 D．正方形导线框中的感应电动势为kL2‎ ‎ 如图，电阻R和自感线圈L的电阻均比电灯D的小。接通S，使电路达到稳定，电灯D发光，则 A．在电路甲中，断开S，电灯D将马上变暗 B．在电路甲中，断开S，电灯D将先变得更亮，然后渐渐变暗 C．在电路乙中，断开S，电灯D将渐渐变暗 D．在电路乙中，断开S，电灯D将先变得更亮，然后渐渐变暗 ‎ 如图所示，相距为L的两条足够长的平行金属导轨右端连接有一定值电阻R，整个装置被固定在水平地面上，整个空间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两根质量均为m，电阻都为R，与导轨间的动摩擦因数都为μ的相同金属棒MN、EF垂直放在导轨上。现在给金属棒MN施加一水平向左的作用力F，使金属棒MN从静止开始以加速度a做匀加速直线运动，若重力加速度为g，导轨电阻不计，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。则下列说法正确的是 A．从金属棒MN开始运动到金属棒EF开始运动经历的时间为t=‎ B．若从金属棒MN开始运动到金属棒EF开始运动经历的时间为T，则此过程中流过电阻R的电荷量为 C．若从金属棒MN开始运动到金属棒EF开始运动经历的时间为T，则金属棒EF开始运动时，水平拉力F 的瞬时功率为P=(ma+μmg)aT D．从金属棒MN开始运动到金属棒EF开始运动的过程中，两金属棒的发热量相等 ‎ 如图所示，铁芯右边绕有一个线圈，线圈两端与滑动变阻器、电池组连成回路。左边的铁芯上套有一个环面积为‎0.02 m2‎、电阻为0.1 Ω的金属环。铁芯的横截面积为‎0.01 m2‎，且假设磁场全部集中在铁芯中，金属环与铁芯截面垂直。调节滑动变阻器的滑动头，使铁芯中的磁感应强度每秒均匀增加0.2 T，则从上向下看 A．金属环中感应电流方向是逆时针方向，感应电动势大小为4.0×10–3 V B．金属环中感应电流方向是顺时针方向，感应电动势大小为4.0×10–3 V C．金属环中感应电流方向是逆时针方向，感应电动势大小为2.0×10–3 V D．金属环中感应电流方向是顺时针方向，感应电动势大小为2.0×10–3 V ‎ 矩形导线框abcd如图甲所示放在匀强磁场中，磁感线方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示。t=0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里。若规定导线框中感应电流逆时针方向为正，则在0~4 s 时间内，线框中的感应电流I以及线框的ab边所受安培力F（取向上为正方向）随时间t变化的图象正确的是 两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动。重力加速度为g。以下说法正确的是 A．回路中的电流强度为 B．ab杆所受拉力F的大小为 C．cd杆所受摩擦力为零 D．μ与v1大小的关系为 一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框平面与磁场垂直，线框的右边紧贴着磁场边界，如图甲所示。t=0时刻对线框施加一水平向右的外力F，让线框从静止开始做匀加速直线运动穿过磁场。外力F随时间t变化的图线如图乙所示。已知线框质量m=‎1 kg、电阻R=1 Ω。以下说法不正确的是 A．做匀加速直线运动的加速度为‎1 m/s2‎ B．匀强磁场的磁感应强度为T C．线框穿过磁场过程中，通过线框的电荷量为C D．线框穿过磁场的过程中，线框上产生的焦耳热为1.5 J ‎ 如图所示，以MN为下边界的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，MN上方有一单匝矩形导线框abcd，其质量为m，电阻为R，ab边长为l1，bc边长为l2，cd边离MN的高度为h。现将线框由静止释放，线框下落过程中ab边始终保持水平，且ab边离开磁场前已做匀速直线运动，求线框从静止释放到完全离开磁场的过程中 ‎（1）ab边离开磁场时的速度v；‎ ‎（2）通过导线横截面的电荷量q；‎ ‎（3）导线框中产生的热量Q。‎ 如图所示，MN、PQ为足够长的光滑平行导轨，间距L=‎0.5 m.‎ 导轨平面与水平面间的夹角θ=30°。NQ⊥MN，NQ间连接有一个R=3 Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B0=1 T。将一根质量为m=‎0.02 kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻r=2 Ω，其余部分电阻不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行.当金属棒滑行至cd处时速度大小开始保持不变，cd距离NQ为s=‎0.5 m，g=‎10 m/s2.‎ ‎（1）求金属棒达到稳定时的速度是多大；‎ ‎（2）金属棒从静止开始到稳定速度的过程中，电阻R上产生的热量是多少?‎ ‎（3）若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，则t=1 s时磁感应强度应为多大?‎ 如图所示，两根一端带有挡柱的金属导轨MN和PQ与水平面成=37°角放置在磁感应强度B=2 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上，两导轨间距L=‎1m。现有两根完全相同的金属棒ab和cd，长度均为L，质量均为m=‎1 kg，电阻均为R=1 ，两金属棒与导轨始终垂直且保持良好接触，导轨自身电阻不计。现让金属棒ab在沿斜面向上的外力F作用下从轨道上某处由静止开始做加速度a=‎2.5 m/s2的匀加速直线运动，到金属棒cd刚要滑动时撤去外力F，此后金属棒ab继续向上运动0.3 s后减速为0，当金属棒ab刚好返回到初始出发点时金属棒cd对挡柱的压力是金属棒ab静止时压力的2倍。已知两金属棒与导轨间的动摩擦因数均为0.5，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g为‎10m／S2。求：‎ ‎（1）外力F的冲量大小。‎ ‎（2）金属棒ab从减速为0到返回出发点过程中所产生的焦耳热。‎ ‎【参考答案】‎ D 由于二极管所加的是正向电压，故闭合开关S后，A1会立刻变亮，选项A错误；闭合开关S稳定后，由于线圈L的直流电阻不计，故A1将熄灭，故A2变得更亮，故A1、A2亮度不相同，选项B错误；断开S的瞬间，由于L中的电流不能流过D，故A2、A1都将熄灭，此时b点电势高于a点，选项C错误，D正确。‎ AC 滑片在中间位置时，滑动变阻器右半部分与R2并联，根据电路结构可知并联部分占外电路电阻的，所以电阻R2两端的电压为，故A对；由于磁场强度B随时间增大，根据楞次定律，知b板应该带正电荷，故B项错误。滑动变阻器上的电功率由左右两部分构成，左电流是右的两倍，也是R2的两倍，功率表示为，而，所以滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍，故C对；产生电磁感应的磁场实际面积小于L2，故D项错误。‎ D 在这两个电路中，断开开关S后，线圈L、灯泡D和电阻R 都会组成一个回路，而此时线圈充当 电源，故电灯D不会马上变暗，所以AC错误；在甲中，由于灯泡D和线圈L串联，在乙中，灯泡D与电阻串联，所以电路稳定时，灯泡D的发光亮度差不多；但在甲电路中通过线圈的电流小于乙，所以在开关断开时，乙中线圈的电流变化量大于甲，故它产生的感应电动势大于甲，所以在开关断开时，由线圈L、灯泡D和电阻R组成的回路中，乙中的电灯D将先变得更亮，然后再渐渐变暗，选项D正确。‎ C 铁芯内的磁通量的变化情况处处相同，金属环的有效面积即铁芯的横截面积，根据电磁感应定律有E==1×0.2×0.01 V=2×10–3 V，又根据楞次定律，知金属环中电流方向为逆时针方向，C正确。‎ C 由图可知，0~2 s内，线圈中磁通量的变化率相同，故0~2 s 内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为顺时针，即电流为负方向；同理可知，2~4 s内电路中的电流为逆时针，且两段时间内电流强度大小时等，故AB错误；由可知，电路中电流大小时恒定不变，故由可知，F与B成正比，且ab中电流一直为由至，则由左手定律可知，电流方向0时刻为向上，为正，故C正确，D错误。‎ BD 电路的感应电动势为E=BLv1，则感应电流，选项A错误；对ab杆：，选项B正确；cd杆向下匀速运动，故所受摩擦力为mg，选项C错误；‎ 对cd而言，，而，解得，选项D正确。‎ ‎（1） （2） （3）‎ ‎（1）线框匀速运动时，①，②，③，④‎ 由①②③④联立：‎ ‎（2）导线框穿过磁场的过程中 ‎⑤，⑥，⑦，‎ ‎（3）导线框穿过磁场的过程中，利用能量守恒定律 ‎（1）‎2 m/s （2）0.006 J （3）0.1 T ‎（1）在达到稳定速度前，金属棒的加速度逐渐减小，速度逐渐增大，达到稳定速度时，有 mgsin θ=FA FA=BIL E=BLv 由以上四式代入数据解得v=‎2 m/s ‎（2）根据能量关系有：‎ 电阻R上产生的热量QR=Q 解得QR=0.006 J ‎【点睛】本题考查滑轨问题，关键是结合切割公式、欧姆定律公式、安培力公式列式分析，同时要结合牛顿第二定律、平衡条件进行考虑，第三问要注意最后导体棒做匀加速直线运动。‎ ‎（1）35 N·s （2）3.75 J ‎（1）设金属棒ab的速度为v时金属棒cd刚要滑动 由 解得v=‎5 m/s 由v=at知t=2 s 匀加速时段内金属棒ab的位移为x1=at2=‎‎5 m 对金属棒ab：‎ 故 带入数据可知F随t线性变化，且最大值为F1=22.5N；最小值F2=12.5N 因此外力F的冲量为 解得I=35 N∙s ‎ ‎