高中物理第9章综合测试题.doc

第九章综合测试题本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分满分100分，考试时间90分钟第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.如图所示，A为一固定的导体圆环，条形磁铁B从左侧无穷远处沿圆环轴线移向圆环，穿过后移到右侧无穷远处如果磁铁的移动是匀速的，则()A磁铁移近时受到圆环的斥力，离开时受到圆环的引力B磁铁在整个运动过程中，圆环中电流方向不变C磁铁的中心通过环面时，圆环中电流为零D若A为一固定的超导体圆环，磁铁的中心通过超导体环面时，圆环中电流最大答案ACD解析磁铁与圆环之间发生相对运动时，感应电流产生的磁场力总是阻碍其相对运动，即“来拒去留”，磁铁移近时受到圆环的斥力，离开时受到圆环的引力，A项正确磁铁的整个运动过程中，原磁场方向不变，磁场先变强，后变弱，产生的感应电流方向必定发生变化，B项不正确，磁铁的中心通过环面时，磁通量变化是零，圆环中电流为零，C项正确若A为一固定的超导体圆环，在磁铁中心到达环面前，感应电动势的方向不变，产生的感应电流与原来的感应电流叠加增强，电流不断增强，磁铁的中心通过超导体环面时，圆环中电流最大，D项正确2(2011北京海淀模拟)如图所示，矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，直导线中的电流方向由M到N，导线框的ab边与直导线平行若直导线的电流增大，导线框中将产生感应电流，导线框会受到安培力的作用，则以下关于导线框受到的安培力的判断正确的是()A导线框有两条边所受安培力的方向相同B导线框有两条边所受安培力的大小相同C导线框所受的安培力的合力向左D导线框所受的安培力的合力向右答案BD解析本题考查电磁感应及安培力导线框abcd处于通电直导线MN电流的磁场中，由右手定则可得导线框abcd处于垂直于纸面向里的磁场中，当电流增加时，导线框中的磁通量增强，由楞次定律可得感应电流产生的磁场应垂直于平面向外，所以导线框abcd的感应电流为逆时针方向，bc边与ad边，ab边与cd边电流方向相反，由左手定则可得：ab边安培力水平向左，大小为Fab，cd边安培力水平向左，大小为Fcd，由于ab边离导线MN较近，磁感应强度大，可得FabFcd；bc边与ad边上的安培力方向分别竖直向下和竖直向上，由于这两边磁感线疏密情况相同，这两边的安培力平衡，可得导线框整体所受的合力方向水平向右，B、D正确，A、C错误3(2011温州模拟)如图所示，E为电池，L是直流电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个完全相同的灯泡，S是控制电路的开关对于这个电路，下列说法正确的是()A刚闭合S的瞬间，灯泡D1、D2的亮度相同B刚闭合S的瞬间，灯泡D2比灯泡D1亮C闭合S，待电路达到稳定后，D1熄灭，D2比S刚闭合时亮D闭合S，待电路达到稳定后，再将S断开，D2立即熄灭，D1先更亮后逐渐变暗答案ACD解析因为是直流电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，刚闭合S的瞬间，灯泡D1、D2串联，亮度相同，选项A对，B错；闭合S待电路达到稳定后，灯泡D1被L短路，电路中电流更大，D2比S刚闭合时亮，选项C正确；而如要闭合S，待电路达到稳定后，再将S断开，D2立即熄灭，由于有L作用，D1先比S刚闭合时亮，后逐渐变暗，选项D正确4(2011潍坊模拟)如图所示，实线圆环A、B是光滑绝缘水平面内两个固定的同心超导环，两环分别通上大小相等的电流后，在环间环形区域内产生了相同方向的磁场，在这个磁场的共同“束缚”下，带电离子沿图中虚线做顺时针方向的圆周运动已知A环中电流沿顺时针方向则()AB环中电流沿顺时针方向BB环中电流沿逆时针方向C带电离子带正电D带电离子带负电答案BD解析因为在AB环间环形区域内产生了相同方向的磁场，而A环中电流沿顺时针方向，可以判断B环中电流应为逆时针方向，选项A错，B对同时可判断AB环间环形区域内磁场为垂直纸面向里，一带电粒子做顺时针方向的圆周运动，洛伦兹力指向圆心方向，可判断该粒子带负电，选项C错，D正确5.如图所示，Q是单匝金属线圈，MN是一个螺线管，它的绕线方法没有画出，Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连，P是在MN的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场，发现在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态，则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是()答案D解析在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态，说明此段时间内穿过线圈的磁通量变大，即穿过线圈的磁场的磁感应强度变大，则螺线管中电流变大，单匝金属线圈Q产生的感应电动势变大，所加磁场的磁感应强度的变化率变大，即Bt图线的斜率变大，选项D正确6.如图所示，垂直纸面向外的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面内、电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v0、3v0速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的过程中()A导体框中产生的感应电流方向相同B导体框中产生的焦耳热相同C导体框ab边两端电势差相同D通过导体框截面的电量相同答案AD解析由楞次定律可知导体框中产生的感应电流方向相同，A正 确；由电磁感应定律可得Q，因此导体框中产生的焦耳热不同，故B错误；两种情况下电源的电动势不相同，导体框ab边两端电势差不同，C错误；由q知，通过导体框截面的电量与速度无关，D正确7.如图所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一平面内；转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流若图中铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路总电阻为R，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为.则下列说法正确的是()A回路中有大小和方向做周期性变化的电流B回路中电流大小恒定，且等于C回路中电流方向不变，且从b导线流进灯泡，再从a导线流向旋转的铜盘D若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正弦规律变化的磁场，不转动铜盘，灯泡中也会有电流流过答案BC解析铜盘在转动的过程中产生恒定的电流I，A项错B项对；由右手定则可知铜盘在转动的过程中产生恒定的电流从b导线流进灯泡，再从a流向旋转的铜盘，C项正确；若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正规律变化的磁场，不转动铜盘时闭合回路磁通量不发生变化，灯泡中没有电流流过，D项错误8.如图所示，水平光滑的平行金属导轨，左端接有电阻R，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置今使棒以一定的初速度v0向右运动，当其通过位置a、b时，速率分别为va、vb，到位置c时棒刚好静止，设导轨与棒的电阻均不计，a到b与b到c的间距相等，则金属棒在由a到b和由b到c的两个过程中()A回路中产生的内能不相等B棒运动的加速度相等C安培力做功相等D通过棒横截面积的电量相等答案AD解析棒由a到b再到c过程中，速度逐渐减小根据EBlv，E减小，故I减小再根据FBIl，安培力减小，根据Fma，加速度减小，B错误由于ab、bc间距相等，故从a到b安培力做的功大于从b到c安培力做功，故A正确，C错误再根据平均感应电动势，t得q，故D正确9(2011济南模拟)电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器如图甲所示为电吉他拾音器的原理图，在金属弦的下方有一个连接到放大器的螺线管一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声信号若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则对应感应电流的变化为()答案B解析由法拉第电磁感应定律可知，En，即磁通量变化率越大，感应电动势、感应电流也就越大分析螺线管内的磁通量随时间的变化关系图线可知，图线斜率越大产生的感应电流越大，斜率为零，感应电流也为零，对比各选项可知，选项B正确10如图所示，在平行于水平地面的匀强磁场上方有三个线圈，从相同的高度由静止开始同时释放，三个线圈都是相同的金属材料制成的边长一样的正方形，A线圈有一个缺口，B、C线圈闭合，但B线圈的导线比C线圈的粗，则()A三个线圈同时落地BA线圈最先落地CA线圈最后落地DB、C线圈同时落地答案BD解析由于A线圈上有缺口，A中不产生感应电流，不受安培力的阻碍作用，所以A线圈先落地，B正确B、C线圈在进入磁场的过程中，受安培力与重力作用，满足：mgmam密4LSR电所以4密LSg4密LSa4密 g4密 aag，由于B、C线圈起始下落高度相同，材料相同，所以a相同，进入相同的磁场，B、C线圈同时落地，D选项正确第卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分把答案直接填在横线上)11.(6分)一个面积S4102m2，匝数n100匝的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向垂直平面，磁感应强度的大小随时间变化规律如图所示，在开始2秒内穿过线圈的磁通量的变化率等于_，在第3秒末感应电动势大小为_答案0.08Wb/s8V解析由图象可得，在开始2秒内2T/s，则0.08Wb/s；在第3秒末En8V.12.(6分)如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑圆形导体框架，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，Oa之间连一个电阻R，导体框架与导体电阻均不计，若要使OC能以角速度匀速转动，则外力做功的功率是_答案解析由EBLL及P外P电可解得：P外.13(6分)(2011北京东城模拟)如图所示，某空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，分布在半径为a的圆柱形区域内，两个材料、粗细(远小于线圈半径)均相同的单匝线圈，半径分别为r1和r2，且r1ar2，线圈的圆心都处于磁场的中心轴线上若磁场的磁感应强度B随时间均匀减弱，已知k，则在任一时刻两个线圈中的感应电动势之比为_；磁场由B均匀减到零的过程中，通过两个线圈导线横截面的电荷量之比为_答案解析由法拉第电磁感应定律ES，半径分别为r1和r2的两线圈中感应电动势之比为.由qIttt，通过线圈r1的电荷量q1a2.通过线圈r2的电荷量q2r，又根据电阻定律知线圈r1和r2的电阻比.磁场由B均匀减到零的过程中，通过两个线圈导线横截面的电荷量之比为.三、论述计算题(共4小题，共42分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14(10分)如图甲所示，用粗细均匀的导线制成的一只圆形金属圈，现被一根绝缘丝线悬挂在竖直平面内处于静止状态，已知金属圈的质量为m，半径为r，导线的电阻率为，截面积为S.金属圈的上半部分处在一方向垂直圈面向里的有界匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化满足Bkt(k为常量)，如图乙所示金属圈下半部分在磁场外若丝线所能承受最大拉力FTm2mg，求：从t0时刻起，经过多长时间丝线会被拉断？答案解析设金属圈受重力mg、拉力FT和安培力F的作用处于静止状态，则FTmgF，又F2BIr金属圈中的感应电流I由法拉第电磁感应定律得E，金属圈的电阻R又Bkt，FTm2mg由以上各式求得t15(10分)如图所示，光滑的U形金属导轨MNNM水平的固定在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨的宽度为L，其长度足够长，M、M之间接有一个阻值为R的电阻，其余部分电阻不计一质量为m、电阻也为R的金属棒ab恰能放在导轨之上，并与导轨接触良好，给棒施加一个水平向右的瞬间作用力棒就沿轨道以初速度v0开始向右滑行求：(1)开始运动时，棒中的瞬时电流i和棒两端的瞬时电压u分别为多大？(2)当棒的速度由v0减小到v0/10的过程中， 棒中产生的焦耳热Q是多少？答案(1)BLv0(2)mv解析(1)开始运动时，棒中的感应电动势：EBLv0棒中的瞬时电流：i棒两端的瞬时电压：uEBLv0(2)由能量守恒定律知，闭合电路在此过程产生的焦耳热：Q总mvm(v0)2mv棒中产生的焦耳热为：QQ总mv16(11分)如图所示，为某一装置的俯视图，PQ、MN为竖直放置的很长的平行金属薄板，两板间有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向下，金属棒AB搁置在两板上缘，并与两板垂直良好接触，现有质量为m、带电荷量为q，其重力不计的粒子，以初速度v0水平向左射入两板间，问：(1)金属棒AB应朝什么方向运动，以多大的速度运动，可以使带电粒子做匀速直线运动？(2)若金属棒运动突然停止，带电粒子在磁场中继续运动，从这时刻开始位移第一次达到时的时间间隔是多少？(磁场区域足够大)答案(1)左v0(2)解析(1)设电荷为正电荷，电荷做匀速直线运动，则两板间的电场力和洛伦兹力平衡，则AB应向左匀速运动，设其速度为v，则有：UBLv，L为两板间距依题意：qEqv0B，E，解得vv0若为负电荷，上述结论不变(2)AB突然停止运动，两板间电场消失，电荷在B中匀速圆周运动，依题意，由几何关系可知，电荷轨迹圆弧所对圆心角为60，则：t17(11分)(2011郑州模拟)相距L1.5m的足够长金属导轨竖直放置，质量为m11kg的金属棒ab和质量为m20.27kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上，如图(a)所示，虚线上方磁场方向垂直纸面向里，虚线下方磁场方向竖直向下，两处磁场磁感应强度大小相同ab棒光滑，cd棒与导轨间的动摩擦因数为0.75，两棒总电阻为1.8，导轨电阻不计ab棒在方向竖直向上，大小按图(b)所示规律变化的外力F作用下，从静止开始，沿导轨匀加速运动，同时cd棒也由静止释放(1)求出磁感应强度B的大小和ab棒加速度的大小；(2)已知在2s内外力F做功40J，求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热；(3)判断cd棒将做怎样的运动，求出cd棒达到最大速度所需的时间t0，并在图(c)中定性画出cd棒所受摩擦力fcd随时间变化的图象答案(1)1.2T1m/s2(2)18J(3)2s见解析解析(1)经过时间t，金属棒ab的速率vat此时，回路中的感应电流为I对金属棒ab，由牛顿第二定律得FBILm1gm1a由以上各式整理得：Fm1am1gat在图线上取两点：t10，F111N；t22s，F214.6N代入上式得a1m/s2B1.2T(2)在2s末金属棒ab的速率vtat2m/s所发生的位移sat22m由动能定理得WFm1gsW安m1v又QW安联立以上方程，解得QWFm1gsm1v40110212218(J)(3)cd棒先做加速度逐渐减小的加速运动，当cd棒所受重力与滑动摩擦力相等时，速度达到最大；然后做加速度逐渐增大的减速运动，最后停止运动当cd棒速度达到最大时，有m2gFN又FNF安F安BILIvmat0整理解得t0s2sfcd随时间变化的图象如图所示