2021届高三物理新一轮复习章末检测：电磁感应-Word版含解析.docx

章末检测(九) (时间：60分钟，分值：100分)一、单项选择题(本大题共6小题，每小题6分，共36分，每小题只有一个选项符合题意)1.如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行线框由静止释放，在下落过程中()A穿过线框的磁通量保持不变B线框中感应电流方向保持不变C线框所受安培力的合力为零D线框的机械能不断增大2.如图所示的电路，D1和D2是两个相同的灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相同，由于存在自感现象，在开关S接通和断开时，灯泡D1和D2先后亮暗的次序是()A接通时D1先达最亮，断开时D1后灭B接通时D2先达最亮，断开时D2后灭C接通时D1先达最亮，断开时D1先灭D接通时D2先达最亮，断开时D2先灭3.如图所示，在垂直纸面对里、磁感应强度为B的匀强磁场区域中，有一个均匀导线制成的单匝直角三角形线框，现用外力使线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框的AB边始终与磁场右边界平行已知ABBCl，线框的总电阻为R，则线框离开磁场的过程中()A线框A、B两点间的电压不变B通过线框导线横截面的电荷量为C线框所受外力的最大值为D线框的热功率与时间成正比4.如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置，导轨平面与水平面的夹角为，导轨的下端接有电阻当导轨所在空间没有磁场时，使导体棒ab以平行导轨平面的初速度v0冲上导轨，ab上升的最大高度为H；当导轨所在空间存在方向与导轨平面垂直的匀强磁场时，再次使ab以相同的初速度从同一位置冲上导轨，ab上升的最大高度为h.两次运动中ab始终与两导轨垂直且接触良好关于上述情景，下列说法中正确的是()A比较两次上升的最大高度，有HhB比较两次上升的最大高度，有HhC无磁场时，导轨下端的电阻中有电热产生D有磁场时，导轨下端的电阻中有电热产生5.如图所示，直角坐标系xOy的第一、三象限内有匀强磁场，第一象限内的磁感应强度大小为2B，第三象限内的磁感应强度大小为B，方向均垂直于纸面对里现将半径为l，圆心角为90的扇形导线框OPQ以角速度绕O点在纸面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R，规定与图中导线框的位置相对应的时刻为t0，逆时针的电流方向为正则导线框匀速转动一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象为()6.如图所示，平行金属导轨与水平面成角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F，此时()A电阻R1消耗的热功率为B电阻R2消耗的热功率为C整个装置因摩擦而消耗的热功率为mgvsin D整个装置消耗的机械功率为Fv二、多项选择题(本大题共3小题，每小题6分，共18分，每小题有多个选项符合题意)7.如图所示，正方形线框的边长为L，电容器的电容为C.正方形线框的一半放在垂直纸面对里的匀强磁场中，当磁感应强度以k为变化率均匀减小时，则()A线框产生的感应电动势大小为kL2B电压表没有读数Ca点的电势高于b点的电势D电容器所带的电荷量为零8(原创题)正三角形导线框abc固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示规定垂直纸面对里为磁场的正方向，abca的方向为线框中感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向关于线框中的电流i与ab边所受的安培力F随时间t变化的图象，下列选项正确的是( )9.如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨，相距L0.4 m，导轨所在平面与水平面的夹角为30，其电阻不计把完全相同的两金属棒(长度均为0.4 m)ab、cd分别垂直于导轨放置，并使每棒两端都与导轨良好接触已知两金属棒的质量均为m0.1 kg、电阻均为R0.2 ，整个装置处在垂直于导轨平面对上的匀强磁场中，磁感应强度为B0.5 T，当金属棒ab在平行于导轨向上的力F作用下沿导轨向上匀速运动时，金属棒cd恰好能保持静止(g10 m/s2)，则()AF的大小为0.5 NB金属棒ab产生的感应电动势为1.0 VCab棒两端的电压为1.0 VDab棒的速度为5.0 m/s三、非选择题(本大题共3小题，共46分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)10(14分)如图所示，两光滑金属导轨，间距d0.2 m，在桌面上的部分是水平的，处在磁感应强度B0.1 T、方向竖直向下的有界磁场中，电阻R3 ，桌面高H0.8 m，金属杆ab的质量m0.2 kg，电阻r1 ，在导轨上距桌面h0.2 m的高处由静止释放，落地点距桌面左边缘的水平距离s0.4 m，g10 m/s2.求：(1)金属杆刚进入磁场时，R上的电流大小；(2)整个过程中R上产生的热量11(16分)如图甲所示，两条足够长的光滑平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L1 m，两导轨的上端接有电阻，阻值R2 .虚线OO下方是垂直于导轨平面对里的匀强磁场，磁场磁感应强度为2 T现将质量m0.1 kg、电阻不计的金属杆ab，从OO上方某处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触，且始终保持水平，不计导轨的电阻已知金属杆下落0.3 m的过程中加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示(g取10 m/s2)求：(1)金属杆刚进入磁场时速度多大？下落了0.3 m时速度多大？(2)金属杆下落0.3 m的过程中，在电阻R上产生多少热量？12.(16分)如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l0.5 m，左端接有阻值R0.3 的电阻一质量m0.1 kg，电阻r0.1 的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B0.4 T金属棒在水平向右的外力作用下，由静止开头以a2 m/s2的加速度做匀加速运动，当金属棒的位移x9 m时撤去外力，棒连续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1Q221.导轨足够长且电阻不计，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求(1)金属棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；(3)外力做的功WF.章末检测(九)1解析选B.当线框由静止向下运动时，穿过线框的磁通量渐渐减小，依据楞次定律可得，产生的感应电流的方向为顺时针方向，且方向不发生变化，A错误，B正确；因线框上下两边所在处的磁感应强度不同，线框所受的安培力的合力肯定不为零，C错误；整个线框所受的安培力的合力竖直向上，对线框做负功，线框的机械能减小，D错误2A3解析选B.在线框离开磁场的过程中有效切割长度渐渐变大，因此产生的感应电动势变大，线框A、B两点间的电压变大，A错误；通过线框导线横截面的电荷量为Q，B正确；当感应电流最大时，线框所受安培力最大，此时线框所受外力最大，FIlBlB，C错误；线框的热功率PFv，D错误4解析选D.没有磁场时，只有重力做功，机械能守恒，没有电热产生，C错误；有磁场时，ab切割磁感线产生感应电流，重力和安培力均做负功，机械能减小，有电热产生，故ab上升的最大高度变小，A、B错误，D正确5解析选C.导线框从题图位置开头(t0)转过90的过程中，产生的感应电动势为E12Bl2，由闭合电路欧姆定律得，回路中的电流为I1，联立以上各式解得I1，同理可求得导线框进入第三象限的过程中，回路中的电流为I2.经分析可知0时间内，感应电流为I1；时间内，感应电流为I1；时间内，感应电流为I2；时间内，感应电流为I2，结合已知可得C正确6.解析选B.上滑速度为v时，导体棒受力如图所示，则F，所以PR1PR22RFv，故选项A错误，B正确；由于FfFN，FNmgcos ，所以PFfFfvmgvcos ，选项C错误；此时，整个装置消耗的机械功率为PPFPFfFvmgvcos ，选项D错误7解析选BC.由于线框的一半放在磁场中，因此线框产生的感应电动势大小为kL2/2，A错误；由于线框所产生的感应电动势是恒定的，且线框连接了一个电容器，相当于电路断路，外电压等于电动势，内电压为零，而接电压表的这部分相当于回路的内部，因此，电压表两端无电压，电压表没有读数，B正确；依据楞次定律可以推断，a点的电势高于b点的电势，C正确；电容器所带电荷量为QC，D错误8解析选AD.依据欧姆定律及法拉第电磁感应定律可得，ik，又由楞次定律可知，在01 s和3 s4 s 时间段，感应电流均取正值，所以选项A正确，选项B错误；ab边所受的安培力FBiLBLk，在01 s时间段内，通过ab边的感应电流从a到b，依据左手定则可知，安培力水平向右，又Bt图象的斜率k不变，所以FB，明显选项C错误，选项D正确9解析选BD.对于cd棒有mgsin BIL，解得回路中的电流I2.5 A，所以回路中的感应电动势E2IR1.0 V，B正确；UabIR0.5 V，C错误；对于ab棒有FBILmgsin ，解得F1.0 N，A错误；依据法拉第电磁感应定律有EBLv，解得v5.0 m/s，D正确10解析(1)设金属杆ab刚进入磁场时的速度为v1，刚离开磁场时的速度为v2，则有mghmv(2分)EBdv1，I0.01 A(3分)(2)金属杆飞出桌面后做平抛运动，Hgt2(2分)sv2t(2分)整个过程回路中产生的总热量Qmvmv0.3 J(3分)整个过程中R上产生的热量QRQ0.225 J(2分)答案(1)0.01 A(2)0.225 J11解析(1)刚进入磁场时，a010 m/s2，方向竖直向上(1分)由牛顿其次定律有BI0Lmgma0(2分)若进入磁场时的速度为v0，有I0，E0BLv0(2分)得v0代入数值有：v0m/s1 m/s(2分)下落0.3 m时，通过ah图象知a0，表明金属杆受到的重力与安培力平衡有mgBIL(2分)其中I，EBLv，可得下落0.3 m时金属杆的速度v(2分)代入数值有：vm/s0.5 m/s.(1分)(2)从开头到下落0.3 m的过程中，由能的转化和守恒定律有mghQmv2(2分)代入数值有Q0.29 J(2分)答案(1)1 m/s0.5 m/s(2)0.29 J12解析(1)设金属棒匀加速运动的时间为t，回路的磁通量的变化量为，回路中的平均感应电动势为，由法拉第电磁感应定律得(1分)其中Blx(1分)设回路中的平均电流为，由闭合电路欧姆定律得(1分)则通过电阻R的电荷量为qt(2分)联立式，得q代入数据得q4.5 C(1分)(2)设撤去外力时金属棒的速度为v，对于金属棒的匀加速运动过程，由运动学公式得v22ax(1分)设金属棒在撤去外力后的运动过程中克服安培力所做的功为W，由动能定理得W0mv2(2分)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2W(2分)联立式，代入数据得Q21.8 J(1分)(3)由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1Q221，可得Q13.6 J(1分)在金属棒运动的整个过程中，外力F克服安培力做功，由功能关系可知WFQ1Q2(2分)由式得WF5.4 J(1分)答案(1)4.5 C(2)1.8 J(3)5.4 J