高中物理教科版选修3-2-章末检测-第一章2.docx

章末检测2(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共6小题，每小题5分，共30分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得5分，选错或不答的得0分)1我国已经制定了登月方案，2021年12月我国放射的“玉兔号”月球车成功着陆月球，不久的将来中国人将真正实现飞天梦，进入那奇特的广寒宫假如有一宇航员登月后，想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是()A直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来推断磁场的有无B将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可推断月球表面无磁场C将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可推断月球表面有磁场D将电流表与线圈组成的闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可推断月球表面无磁场答案C解析电磁感应现象产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生转变时，回路中有感应电流产生A中，即使有一个恒定的磁场，也不会有示数，A错误；同理，将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，也不能推断出没有磁场，由于磁通量可能是恒定的，B错误；电流表有示数则说明肯定有磁场，C正确；将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一个与磁场平行的平面内沿各个方面运动，也不会有示数，D错误2(2021长沙重点高中测试)一环形线圈放在匀强磁场中，设第1 s内磁感线垂直线圈平面对里，如图1甲所示若磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，那么下列选项正确的是()图1A第1 s内线圈中感应电流的大小渐渐增加，方向为顺时针方向B第2 s内线圈中感应电流的大小恒定，方向为逆时针方向C第3 s内线圈中感应电流的大小恒定，方向为顺时针方向D第4 s内线圈中感应电流的大小渐渐增加，方向为逆时针方向答案B解析由图像分析可知，磁场在每1 s内为均匀变化，斜率恒定，线圈中产生的感应电流大小恒定，依据楞次定律，电流方向为逆时针，因此A错误、B正确；同理推断C、D错误3.图2如图2所示，甲、乙两个矩形线圈同处在纸面内，甲的ab边与乙的cd边平行且靠得较近，甲、乙两线圈分别处在垂直纸面方向的匀强磁场中，穿过甲的磁感应强度为B1，方向指向纸面内，穿过乙的磁感应强度为B2，方向指向纸面外，两个磁场可同时变化，当发觉ab边和cd边之间有排斥力时，磁场的变化状况可能是()AB1变小，B2变大BB1变大，B2变大CB1变小，B2变小 DB1不变，B2变小答案A解析ab边与cd边有斥力，则两边通过的电流方向肯定相反，由楞次定律可知，当B1变小，B2变大时，ab边与cd边中的电流方向相反4.图3如图3所示，一根长导线弯曲成如图所示外形，通以直流电I，正中间用绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内在电流I增大的过程中，下列叙述正确的是()A金属环中无感应电流产生B金属环中有顺时针方向的感应电流C悬挂金属环C的竖直线中的张力不变D金属环C仍能保持静止状态答案D解析导线中的电流在金属环C内产生的合磁通量向里，故电流I增大的过程中，金属环C的磁通量向里增大，由安培定则及楞次定律知金属环中有逆时针方向的感应电流，故A、B选项错；由对称性及左手定则知金属环受到了竖直向下的安培力的作用且随着电流I增大而增大，金属环C仍能保持静止状态，故C项错，D项正确5.图4如图4所示，绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b.将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面)，a、b将如何移动()Aa、b将相互远离Ba、b将相互靠近Ca、b将不动D无法推断答案A解析依据BS，磁铁向下移动过程中B增大，所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势由于S不行转变，为阻碍增大，导体环应当尽量远离磁铁，所以a、b将相互远离A项正确6某争辩性学习小组在探究电磁感应现象和楞次定律时，设计并进行了如下试验：如图5，矩形金属线圈放置在水平薄玻璃板上，有两块相同的蹄形磁铁，相对固定，四个磁极之间的距离相等当两块磁铁匀速向右通过线圈位置时，线圈静止不动，那么线圈所受摩擦力的方向是()图5A先向左，后向右 B先向左，后向右，再向左 C始终向右D始终向左答案D解析依据楞次定律的推广意义，线圈中产生的感应电流的磁场会阻碍原来磁通量变化，线圈相对磁铁“来拒去留”，即当磁铁靠近时它们相互排斥，线圈受到向右的斥力，当磁铁远离时，线圈受到向右的引力，线圈静止不动，故线圈受玻璃板对它的静摩擦力方向始终向左二、多项选择题(本大题共4小题，每小题6分，共24分在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)7.图6如图6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，则它所受摩擦力可能()A变为0 B先减小后不变C等于F D先增大再减小答案AB解析a导体棒在恒力F作用下加速运动，闭合回路中产生感应电流，导体棒b受到安培力方向应沿斜面对上，且渐渐增大最终不变，b受到的安培力大小与a受到的安培力相等，方向沿斜面对上所以b导体棒受摩擦力可能先减小后不变，可能减小到0保持不变，也可能减小到0然后反向增大保持不变，所以选项A、B正确，C、D错误8(2021扬州模拟)如图7甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向夹角60斜向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示，规定斜向下为正方向，导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力作用下始终处于静止状态规定ab的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0t时间内，能正确反映流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图像是()答案BD解析由Esin 60可知，电动势保持不变，则电路中电流不变；由安培力FBtIL可知，电路中安培力随B的变化而变化，当B为负值时，安培力的方向为负，B为正值时，安培力为正值，故B、D正确9.图8在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图8所示PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线位置开头向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为，则下列说法正确的是()A此过程中通过线框截面的电荷量为B此时线框的加速度为C此过程中回路产生的电能为mv2D此时线框中的电功率为答案CD解析对此过程，由能量守恒定律可得，回路产生的电能Emv2mv2mv2，选项C正确；线圈磁通量的变化Ba2，则由电流定义和欧姆定律可得q，选项A错误；此时线框产生的电流I，由牛顿其次定律和安培力公式可得加速度a1，选项B错误；由电功率定义可得PI2R，选项D正确10.图9如图9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答案BC解析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错误三、填空题(10分)11(5分)(2022扬州高二第一学期期末调研)如图10所示，在水平面内固定一光滑“U”型导轨，导轨间距L1 m，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感强度B0.5 T一导体棒以v02 m/s的速度向右切割匀强磁场，导体棒在回路中的电阻r0.3 ，定值电阻R0.2 ，其余电阻忽视不计求：图10(1)回路中产生的感应电动势；(2)R上消耗的电功率；(3)若在导体棒上施加一外力F，使导体棒保持匀速直线运动，求力F的大小和方向答案(1)E1 V(2)P0.8 W(3)F1 N，水平向右解析(1)回路中产生的感应电动势EBLv0代入数据解得E1 V(2)电路中的电流I2 AR上消耗的电功率PI2R0.8 W(3)使导线保持匀速直线运动，外力F应等于导体棒所受的安培力力F的大小FBIL1 N力F的方向水平向右图1112(5分)把一个矩形线圈从有抱负边界的匀强磁场中匀速拉出(如图11所示)，第一次速度为v1，其次次速度为v2且v22v1，则两种状况下拉力做的功之比W1W2_，拉力的功率之比P1P2_，线圈中产生热量之比Q1Q2_答案121412解析设线圈的ab边长为l，bc边长为l，整个线圈的电阻为R，把ab边拉出磁场时，cd边以速度v匀速运动切割磁感线，产生感应电动势EBlv.其电流方向从c指向d，线圈中形成的感应电流I，cd边所受的安培力FBIl，为了维持线圈匀速运动，所需外力大小为FF，因此拉出线圈过程中外力的功WFlv(Wv)，外力的功率PFvv2(Pv2)，线圈中产生的热量QI2RtRvW(即Qv)由上面得出的W、P、Q的表达式可知，两种状况下拉力的功、功率及线圈中的热量之比分别为；.四、解答题(本题共4小题，共36分解答应写出必要的文字说明、只写出最终答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位)13(8分)轻质细线吊着一质量为m0.32 kg、边长为L0.8 m、匝数n10的正方形线圈，总电阻为r1 .边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图12甲所示，磁场方向垂直纸面对里，大小随时间变化如图乙所示，从t0开头经t0时间细线开头松弛，取g10 m/s2.求：图12(1)在前t0时间内线圈中产生的电动势；(2)在前t0时间内线圈的电功率；(3)t0的值答案(1)0.4 V(2)0.16 W(3)2 s解析(1)由法拉第电磁感应定律得Enn()210()20.5 V0.4 V.(2)I0.4 A，PI2r0.16 W.(3)分析线圈受力可知，当细线松弛时有：F安nBt0Img，I，Bt02 T由图像知：Bt010.5t0(T)，解得t02 s.14(8分)两根光滑的长直金属导轨MN、MN平行置于同一水平面内，导轨间距为L，电阻不计，M、M处接有如图13所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C.长度也为L、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中ab在外力作用下向右匀速直线运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为s的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q.求：图13(1)ab运动速度v的大小；(2)电容器所带的电荷量q.答案(1)(2)解析(1)设ab上产生的感应电动势为E，回路中电流为I，ab运动距离s所用时间为t，则有：EBLvItQI2(4R)t由上述方程得：v(2)设电容器两极板间的电势差为U，则有：UIR电容器所带电荷量为：qCU解得：q15(10分)如图14所示，一边长L0.25 m、质量m0.5 kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B0.8 T的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合，在水平力F作用下由静止开头向左运动，经过5 s线框被拉出磁场，测得金属线框中的电流随时间变化的图像如图乙所示在金属线框被拉出的过程中图14(1)求通过线框截面的电荷量及线框的电阻；(2)写出水平力F随时间变化的表达式；(3)已知在这5 s内力F做功1.92 J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？答案(1)1.25 C4 (2)F(0.2t0.1)N(3)1.67 J解析(1)依据qIt，由It图像得：q1.25 C又依据I，得R4 .(2)由电流图像可知，感应电流随时间变化的规律：I0.1 t(A)由感应电流I，可得金属线框的速度随时间也是线性变化的，v0.2t线框做匀加速直线运动，加速度a0.2 m/s2线框在外力F和安培力FA作用下做匀加速直线运动，FFAma所以水平力F随时间变化的表达式为F(0.2t0.1)N.(3)当t5 s时，线框从磁场中拉出时的速度v5at1 m/s线框中产生的焦耳热为QWmv1.67 J.16.图15(10分)如图15所示，固定的光滑金属导轨间距为L，导轨电阻不计，上端a、b间接有阻值为R的电阻，导轨平面与水平面的夹角为，且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面对上的匀强磁场中质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速度v0.整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触已知弹簧的劲度系数为k，弹簧的中心轴线与导线平行(1)求初始时刻通过电阻的电流I的大小和方向；(2)当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为v，求此时导体棒的加速度大小a；(3)导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为Ep，求导体棒从开头运动直到停止的过程中，电阻上产生的焦耳热Q.答案见解析解析(1)初始时刻 ，导体棒产生的感应电动势E1BLv0通过R的电流大小I1电流方向为ba(2)回到初始位置时，导体棒产生的感应电动势为E2BLv感应电流I2导体棒受到的安培力大小为FBI2L，方向沿斜面对上依据牛顿其次定律有：mgsin Fma解得agsin (3)导体棒最终静止，有：mgsin kx压缩量x设整个过程中回路中产生的焦耳热为Q0，依据能量守恒定律有：mvmgxsin EpQ0Q0mvEp电阻上产生的焦耳热QQ0mvEp