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河北省邯郸市曲周一中2015-2016学年高二上学期第三次月考物理试卷


2015-2016 学年河北省邯郸市曲周一中高二(上)第三次月考物 理试卷
一、选择题(共 12 小题,每小题 4 分,共 48 分,在每小题给出的四个选项中,1---9 题为 单选,10---12 题为多选,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.在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用.下列叙 述符合史实

的是( ) A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系 B.赫兹根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说 C.法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应 电流 D.牛顿总结出了万有引力定律并用实验测出了引力常量 2.下面属于电磁感应现象的是( ) A.通电导体周围产生磁场 B.磁场对感应电流发生作用,阻碍导体运动 C.由于导体自身电流发生变化,而在导体中产生自感电动势 D.电荷在磁场中定向移动形成电流 3.下面说法正确的是( ) A.自感电动势总是阻碍电路中原来电流增加 B.自感电动势总是阻碍电路中原来电流变化 C.电路中的电流越大,自感电动势越大 D.电路中的电流变化量越大,自感电动势越大 4.我国已经制定了登月计划,假如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.则下列推断中正确的是( ) A.直接将电流表放于月球表面,看是否有示数来判断磁场有无 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,则判断月球 表面无磁场 C.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈分别绕两个互相垂直的轴转动,月球表面若有磁 场,则电流表至少有一次示数不为零 D.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,则判断月球 表面有磁场 5.如图,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其 长边与长直导线平行.已知在 t=0 到 t=t1 的时间间隔内,直导线中电流 i 发生某种变化,而 线框中感应电流总是沿顺时针方向,线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右.设 电流 i 正方向与图中箭头方向相同,则 i 随时间 t 变化的图线可能是( )

A.

B.

C.

D.

6.某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁心的线圈 L、小灯泡 A、开关 S 和电池组 E,用导线将它们连接成如图所示的电路.检查电路后,闭合开关 S,小灯泡发光;再断开 开关 S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象.虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯 泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因.你认为最有可能造成小灯泡末闪亮的原因是( )

A.电源的内阻较大 B.小灯泡电阻偏大 C.线圈电阻偏大 D.线圈的自感系数较大 7.如图所示,在光滑水平面上的直线 MN 左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场,右侧是无磁 场空间. 将两个大小相同的铜质矩形闭合线框由图示位置以同样的速度 v 向右完全拉出匀强 磁场.已知制作这两只线框的铜质导线的横截面积之比是 1:2.则拉出过程中下列说法中 正确的是( )

A.所用拉力大小之比为 2:1 B.通过导线某一横截面的电荷量之比是 1:1 C.拉力做功之比是 1:4 D.线框中产生的电热之比为 1:2 8.交流发电机在工作时的电动势为 e=Emsinωt,若将其线框的转速提高到原来的两倍,其 他条件不变,则其电动势变为( ) A.Emsin B.2Emsin C.Emsin2ωt D.2Emsin2ωt

9.如图所示,若线框 abcd 不闭合,当磁铁转动时,下列说法中正确的是(



A.线框中产生感应电动势,可跟随磁铁转动 B.线框中不产生感应电动势,可跟随磁铁转动 C.线框中产生感应电动势,不跟随磁铁转动 D.线框中不产生感应电动势,不跟随磁铁转动 10.如图所示,在一根软铁棒上绕有一个线圈,a、b 是线圈的两端,a、b 分别与平行导轨 M、N 相连,有匀强磁场与导轨面垂直,一根导体棒横放在两导轨上,要使 a 点的电势比 b 点的电势高,则导体棒在两根平行的导轨上应该( )

A.向左加速滑动 B.向左减速滑动 C.向右加速滑动 D.向右减速滑动 11.如图所示的电路中,A1 和 A2 是完全相同的灯泡,线圈 L 的直流电阻可以忽略,下列说 法中正确的是( )

A.合上开关 S 接通电路时,A2 先亮,A1 后亮,最后一样亮 B.合上开关 S 接通电路时,A1 和 A2 始终一样亮 C.断开开关 S 切断电路时,A2 立刻熄灭,A1 过一会熄灭 D.断开开关 S 切断电路时,A1 和 A2 都要过一会儿才熄灭 12.距离足够大的金属板 A、B 间有一电子(不计重力影响) ,在 A、B 间接有如图所示的 正弦式电压 u,t=0 时电子从静止开始运动,则( )

A.电子做往复运动 B.在足够长的时间后,电子一定要碰到某个金属板上 C.t= 时,电子速度达到最大值 D.t=T 时,电子将回到原出发点

二、实验题(本题共 2 小题,13 题 6 分,14 题 6 分,共 12 分) 13.如图所示,是“研究电磁感应现象”的实验装置. (1)将图中所缺导线补充完整. (2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上开关后,将原线圈 迅速插入副线圈中,电流计指针将 偏转. (填“向左”“向右”或“不”) (3)原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向右移动时,电流计指针将 偏转. (填“向左”“向右”或“不”)

14.电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器.如图 1 所示为电吉他的拾音器的原理图, 在金属弦的下方放置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音信号.

(1)金属弦的作用类似“研究电磁感应现象”实验中铁芯的作用,则被拨动后靠近螺线管的 过程中,通过放大器的电流方向为 (以图象为准,选填“向上”或“向下”) . (2)下列说法正确的是 . A.金属弦上下振动的周期越大,螺线管内感应电流的方向变化也越快 B.金属弦上下振动过程中,经过相同位置时速度越大,螺线管中感应电动势也越大 C.电吉他通过扩音器发出的声音随感应电流强度增大而变响,增减螺线管匝数会起到调节 音量的作用 D.电吉他通过扩音器发出的声音频率和金属弦振动频率相同

(3)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 2 所示,则对应感应电流 的变化为图 3 中的 .

三、论述、计算题(本题共 3 小题,共 40 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) 15.正方形的导线框,质量 m=60g,边长 l=12cm,电阻 R=0.06Ω,在竖直平面内自由下落 H=5m 后,下框边进入水平方向的匀强磁场中,磁场方向与线框垂直,如图所示,匀强磁场 2 沿竖直方向的宽度 h=l,线框通过匀强磁场区域时恰好匀速直线运动,g=10m/s ,求: (1)匀强磁场的磁感强度多大? (2)线框通过磁场区域时产生了多少热量?

16.两根相距为 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 R.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(大小未知) 作用下以一定的速度沿导轨向右匀速运动时,cd 杆正好以速度 u 向下匀速运动.重力加速 度为 g.试求: (1)杆 ab 中电流的方向和杆 ab 速度 v 的大小; (2)回路电阻消耗的电功率 P; (3)拉力 F 的大小.

17.两根金属导轨平行放置在倾角为 θ=30°的斜面上,导轨底端接有电阻 R=8Ω,导轨自身 电阻忽略不计.匀强磁场垂直于斜面向上,磁感强度 B=0.5T.质量为 m=0.1kg,电阻 r=2Ω 的金属棒 ab 由静止释放,沿导轨下滑.如图所示,设导轨足够长,导轨宽度 L=2m,金属 棒 ab 下滑过程中始终与导轨接触良好, 当金属棒下滑 h=3m 时, 速度恰好达到最大速度 2m/s, 2 求此过程中电阻 R 上产生的热量?(g 取 10m/s )

2015-2016 学年河北省邯郸市曲周一中高二(上)第三次 月考物理试卷
参考答案与试题解析

一、选择题(共 12 小题,每小题 4 分,共 48 分,在每小题给出的四个选项中,1---9 题为 单选,10---12 题为多选,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.在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用.下列叙 述符合史实的是( ) A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系 B.赫兹根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说 C.法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应 电流 D.牛顿总结出了万有引力定律并用实验测出了引力常量 【考点】物理学史. 【分析】对于物理中的重大发现、重要规律、原理,要明确其发现者和提出者,了解所涉及 伟大科学家的重要成就. 【解答】解:A、1820 年,丹麦物理学家奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,揭示了电和 磁之间存在联系.故 A 正确. B、安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说,很好地 解释了磁化现象.故 B 错误. C、法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中,不会出现感 应电流.故 C 错误. D、牛顿总结出了万有引力定律,卡文迪许用实验测出了引力常.故 D 错误. 故选:A. 【点评】本题关键要记住电学和力学的一些常见的物理学史.平时要加强记忆,注重积累. 2.下面属于电磁感应现象的是( ) A.通电导体周围产生磁场 B.磁场对感应电流发生作用,阻碍导体运动 C.由于导体自身电流发生变化,而在导体中产生自感电动势 D.电荷在磁场中定向移动形成电流 【考点】电磁感应现象的发现过程. 【分析】 电磁感应现象的是指穿过电路的磁通量变化时, 产生感应电动势或感应电流的现象. 【解答】解:A、电流能产生磁场,是电流的磁效应现象,不是电磁感应现象.故 A 错误. B 感应电流在磁场中受到安培力作用,不是电磁感应现象.故 B 错误. C、由于导体自身电流发生变化,而在导体中产生自感电动势是电磁感应现象.故 C 正 确. D 电荷在磁场中定向移动形成电流,不是电磁感应产生的电流不是电磁感应现象.故 D 错误. 故选:C

【点评】 本题考查对电磁现象本质的分析与理解能力. 电磁感应现象特征是产生感应电流或 感应电动势. 3.下面说法正确的是( ) A.自感电动势总是阻碍电路中原来电流增加 B.自感电动势总是阻碍电路中原来电流变化 C.电路中的电流越大,自感电动势越大 D.电路中的电流变化量越大,自感电动势越大 【考点】感生电动势、动生电动势. 【专题】电磁感应与电路结合. 【分析】 由法拉第电磁感应定律可知, 闭合电路中产生的感应电动势的大小与电流的变化率 成正比,与电流及电流的变化量无关. 【解答】解:由法拉第电磁感应定律可知;E=n = ,即 E 与磁通量的变化率成正比,

即电动势取决于电流的变化快慢,而电流变化快慢,则会导致磁场的变化快慢,从而实现磁 通量的变化快慢,故 ACD 错误,B 正确; 故选:B. 【点评】在理解法拉第电磁感应定律时要注意区分 Φ,△Φ,及 势只取决于磁通量的变化率,与磁通量及磁能量的变化量无关. 4.我国已经制定了登月计划,假如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.则下列推断中正确的是( ) A.直接将电流表放于月球表面,看是否有示数来判断磁场有无 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,则判断月球 表面无磁场 C.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈分别绕两个互相垂直的轴转动,月球表面若有磁 场,则电流表至少有一次示数不为零 D.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,则判断月球 表面有磁场 【考点】感应电流的产生条件. 【专题】定性思想;推理法;电磁感应与电路结合. 【分析】直接将电流表放于月球表面,电流表电路是断开的,不能产生感应电流,无法判断 有无磁场.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,不能判断 月球表面没有磁场; 若电流表有示数, 可以判断有磁场; 若线圈运动方向与磁场方向平行时, 线圈中不产生感应电流,电流表无示数,不能判断月球表面无磁场. 【解答】解:A、直接将电流表放于月球表面,电流表电路是断开的,不能产生感应电流, 无法判断有无磁场.故 A 错误. B、 将电流表与线圈组成回路, 使线圈沿某一方向运动, 若线圈运动方向与磁场方向平行时, 线圈中不产生感应电流,所以电流表无示数,不能判断月球表面无磁场.故 B 错误. C、将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈分别以两个相互垂直的边为轴转动,若月球表面 有磁场, 则穿过线圈平面的磁通量总有一个方向会发生变化, 若两个方向均不产生感应电流, 故可以说明月球表面无磁场;故 C 正确; 者间的关系,明确电动

D、 将电流表与线圈组成闭合回路, 使线圈在某一平面内沿各个方向运动, 若电流表有示数, 则说明月球表面一定有磁场;故 D 正确; 故选:CD 【点评】本题考查理论联系实际的能力,关键抓住产生感应电流的条件:一是电路要闭合; 二是穿过电路的磁通量发生变化. 5.如图,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其 长边与长直导线平行.已知在 t=0 到 t=t1 的时间间隔内,直导线中电流 i 发生某种变化,而 线框中感应电流总是沿顺时针方向,线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右.设 电流 i 正方向与图中箭头方向相同,则 i 随时间 t 变化的图线可能是( )

A.

B.

C.

D.

【考点】楞次定律. 【专题】电磁感应与图像结合. 【分析】感应电流沿顺时针方向,由安培定则判断出感应电流磁场方向;然后由楞次定律判 断出原磁场如何变化,直线电流如何变化;由楞次定律判断导线框受到合力的方向. 【解答】解:线框中感应电流沿顺时针方向,由安培定则可知,感应电流的磁场垂直于纸面 向里; 由楞次定律可得:如果原磁场增强时,原磁场方向应垂直于纸面向外,由安培定则可知,导 线电流方向应该向下,为负的,且电流越来越大; 由楞次定律可知:如果原磁场方向垂直于纸面向里,则原磁场减弱,直线电流变小,由安培 定则可知,直线电流应竖直向上,是正的; A、由图示可知,直线电流按 A 所示变化,感应电流始终沿顺时针方向,由楞次定律可知, 在 i 大于零时,为阻碍磁通量的减小,线框受到的合力水平向左,在 i 小于零时,为阻碍磁 通量的增加,线框受到的合力水平向右,故 A 正确; B、图示电流不能使线框中的感应电流始终沿顺时针方向,故 B 错误; C、图示电流使线框中的感应电流沿顺时针方向,但线框在水平方向受到的合力始终水平向 左,故 C 错误; D、图示电流使线框中产生的感应电流沿逆时针方向,故 D 错误; 故选:A. 【点评】正确理解楞次定律中“阻碍”的含义是正确解题的关键,熟练应用楞次定律、安培定 则即可正确解题. 6.某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁心的线圈 L、小灯泡 A、开关 S 和电池组 E,用导线将它们连接成如图所示的电路.检查电路后,闭合开关 S,小灯泡发光;再断开

开关 S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象.虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯 泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因.你认为最有可能造成小灯泡末闪亮的原因是( )

A.电源的内阻较大 B.小灯泡电阻偏大 C.线圈电阻偏大 D.线圈的自感系数较大 【考点】自感现象和自感系数. 【专题】压轴题. 【分析】线圈与小灯泡并连接电池组上.要使灯泡发生闪亮,断开开关时,流过灯泡的电流 要比以前的电流大.根据楞次定律和并联的特点分析. 【解答】解:A、开关断开开关时,灯泡能否发生闪亮,取决于灯泡的电流有没有增大,与 电源的内阻无关.故 A 错误. B、若小灯泡电阻偏大,稳定时流过灯泡的电流小于线圈的电流,断开开关时,根据楞 次定律,流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小,灯泡将发生闪亮现象.故 B 错误. C、线圈电阻偏大,稳定时流过灯泡的电流大于线圈的电流,断开开关时,根据楞次定 律,流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小,灯泡不发生闪亮现象.故 C 正确. D、线圈的自感系数较大,产生的自感电动势较大,但不能改变稳定时灯泡和线圈中电 流的大小.故 D 错误. 故选 C. 【点评】自感现象是特殊的电磁感应现象,根据楞次定律分析要使实验现象明显的条件:线 圈的电阻应小于灯泡的电阻. 7.如图所示,在光滑水平面上的直线 MN 左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场,右侧是无磁 场空间. 将两个大小相同的铜质矩形闭合线框由图示位置以同样的速度 v 向右完全拉出匀强 磁场.已知制作这两只线框的铜质导线的横截面积之比是 1:2.则拉出过程中下列说法中 正确的是( )

A.所用拉力大小之比为 2:1 B.通过导线某一横截面的电荷量之比是 1:1 C.拉力做功之比是 1:4 D.线框中产生的电热之比为 1:2 【考点】电磁感应中的能量转化;法拉第电磁感应定律. 【专题】电磁感应与电路结合. 【分析】根据 E=BLv、I= 、F=BIL,R=ρ 得到安培力的表达式,即可根据平衡条件得到拉 力的大小关系;根据感应电荷量 q= 分析电荷量的关系;

由功的公式得到拉力做功的表达式,再求解做功之比;根据功能关系分析电热之比. 【解答】解:A、设矩形线圈左右边长为 L1,上下边长为 L2.电阻率为 ρ,截面积为 S. 则感应电流为 I= =

拉力 F=BIL1= A 错误.

=

,则知 F∝S,所以所用拉力大小之比为 1:2.故

B、根据感应电荷量 q= 比是 1:2.故 B 错误. C、拉力做功 W=FL1=

=

∝S,所以通过导线某一横截面的电荷量之

∝S,拉力做功之比是 1:2.故 C 错误.

D、根据功能关系可知,线框中产生的电热等于拉力做功,故电热之比为 1:2.故 D 正确. 故选 D 【点评】 本题是电磁感应与电路、 力学知识的综合, 考查了导体切割产生的感应电动势公式, 闭合电路欧姆定律、电阻定律、感应电荷量等多个知识,推导出所求量的表达式是关键. 8.交流发电机在工作时的电动势为 e=Emsinωt,若将其线框的转速提高到原来的两倍,其 他条件不变,则其电动势变为( ) A.Emsin B.2Emsin C.Emsin2ωt D.2Emsin2ωt

【考点】正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率. 【专题】交流电专题. 【分析】感应电动势的瞬时值表达式为 e=Emsinωt,其中 Em=nBSω,当将其电枢的转速提高 到原来 2 倍时,Em 和 ω 都增加 2 倍,再进行选择. 【解答】解:感应电动势的瞬时值表达式为 e=Emsinωt,当将其电枢的转速提高到原来 2 倍 时,由 ω=2πn,Em=nBSω,可知,Em 和 ω 都增加 2 倍, 其表达式变为:e′=2Emsin2ωt.故 D 正确,ABC 错误; 故选:D. 【点评】本题考查考虑问题的全面性,e=Emsinωt 式中 Em 和 ω 都与转速成正比,不能简单 认为表达式是 Emsin2ωt. 9.如图所示,若线框 abcd 不闭合,当磁铁转动时,下列说法中正确的是( )

A.线框中产生感应电动势,可跟随磁铁转动 B.线框中不产生感应电动势,可跟随磁铁转动

C.线框中产生感应电动势,不跟随磁铁转动 D.线框中不产生感应电动势,不跟随磁铁转动 【考点】感应电流的产生条件. 【专题】定性思想;推理法;电磁感应与电路结合. 【分析】感应电流产生的条件是:1.闭合回路.2.回路中的磁通量发生变化.由此分析解 答即可. 【解答】 解: 由于线框不闭合, 所以电路中并不能产生感应电流, 所以线框不跟随磁铁转动. 故选:D 【点评】 考查楞次定律和产生感应电流的条件, 知道感应电流的磁通量总阻碍引起感应电流 的磁场变化,线框不闭合时,不能产生感应电流. 10.如图所示,在一根软铁棒上绕有一个线圈,a、b 是线圈的两端,a、b 分别与平行导轨 M、N 相连,有匀强磁场与导轨面垂直,一根导体棒横放在两导轨上,要使 a 点的电势比 b 点的电势高,则导体棒在两根平行的导轨上应该( )

A.向左加速滑动 B.向左减速滑动 C.向右加速滑动 D.向右减速滑动 【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;楞次定律. 【分析】导体棒在导轨上做切割磁感线时会产生感应电动势,相当于电源,根据右手定则判 断出感应电流的方向,确定出导体棒哪一端相当于电源的正极,哪一端电势较高. 【解答】解:A、B、当导体棒向左加速或减速滑动时,根据右手定则判断可知,导体棒产 生向下的感应电流,其下端相当于电源的正极,电势较高,则 b 点的电势比 a 点的电势高, 故 A、B 错误. C、D、当导体棒向右加速或减速滑动时,根据右手定则判断可知,导体棒产生向上的感应 电流,其上端相当于电源的正极,电势较高,则 a 点的电势比 b 点的电势高,故 CD 正确. 故选:CD. 【点评】解决本题关键要掌握右手定则,并知道电源的正极电势高于负极的电势,能熟练判 断电势的高低. 11.如图所示的电路中,A1 和 A2 是完全相同的灯泡,线圈 L 的直流电阻可以忽略,下列说 法中正确的是( )

A.合上开关 S 接通电路时,A2 先亮,A1 后亮,最后一样亮 B.合上开关 S 接通电路时,A1 和 A2 始终一样亮 C.断开开关 S 切断电路时,A2 立刻熄灭,A1 过一会熄灭 D.断开开关 S 切断电路时,A1 和 A2 都要过一会儿才熄灭 【考点】自感现象和自感系数.

【分析】当开关接通和断开的瞬间,流过线圈的电流发生变化,产生自感电动势,阻碍原来 电流的变化,根据楞次定律及串联电路的特点来分析. 【解答】解:合上开关接通电路时,A2 立即正常发光,线圈中电流要增大,由于自感电动 势的阻碍,灯泡 A1 中电流只能逐渐增大,则 A2 先亮,A1 后亮,最后一样亮.故 A 正确, B 错误. 断开开关时,A2 原来的电流立即减小为零,线圈中产生自感电动势,两灯泡串联和线圈组 成回路,回路中电流从原来值逐渐减小到零,则 A1 和 A2 都要过一会儿才熄灭.故 C 错误, D 正确. 故选 AD 【点评】自感现象是特殊的电磁感应现象,同样遵守电磁感应的普遍规律楞次定律,对本题 这种类型问题就是利用楞次定律来分析. 12.距离足够大的金属板 A、B 间有一电子(不计重力影响) ,在 A、B 间接有如图所示的 正弦式电压 u,t=0 时电子从静止开始运动,则( )

A.电子做往复运动 B.在足够长的时间后,电子一定要碰到某个金属板上 C.t= 时,电子速度达到最大值 D.t=T 时,电子将回到原出发点 【考点】电势差与电场强度的关系. 【专题】电场力与电势的性质专题. 【分析】根据 E= 和 F=Eq 判断电场力的变化情况,然后结合牛顿运动定律判断列子的运

动情况. 【解答】解:平行金属板间有一静止的正电粒子,若两板间加电压 u=Umsinωt,粒子受到电 场力作用,根据 E= F= sinωt 和 F=Eq,电场力为:

即粒子的电场力随着时间按照正弦规律变化; 加速度:a= = sinωt,故粒子的加速度也随着时间按照正弦规律变化;

由于速度与加速度一直同方向,故粒子一直做单方向的直线运动,位移不断增加; 物体的速度方向不变,大小经过一个周期减小为零,当 t= 时,电子速度达到最大值;故 BC 正确,AD 错误; 故选:BC.

【点评】电子在周期性变化的电场中运动,根据受力情况,由牛顿定律可分析出电子的运动 情况,这是学习力学应具有的能力.要注意电场力反向时,电子的速度并不立即反向,注意 明确每经过一个周期,粒子的速度改变量等于零. 二、实验题(本题共 2 小题,13 题 6 分,14 题 6 分,共 12 分) 13.如图所示,是“研究电磁感应现象”的实验装置. (1)将图中所缺导线补充完整. (2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上开关后,将原线圈 迅速插入副线圈中,电流计指针将 向右 偏转. (填“向左”“向右”或“不”) (3)原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向右移动时,电流计指针将 向左 偏 转. (填“向左”“向右”或“不”)

【考点】研究电磁感应现象. 【专题】实验题. 【分析】探究电磁感应现象实验电路分两部分,电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合 电路,灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路. 根据题意确定电流计指针偏转方向与磁通量变化的关系, 然后根据磁通量的变化判断电流计 指针偏转方向. 【解答】 解: (1) 探究电磁感应现象实验电路分两部分, 要使原线圈产生磁场必须对其通电, 故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路,灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电 路,如图所示:

(2)在闭合开关时,穿过副线圈的磁通量增加,灵敏电流计的指针向右偏,那么合上开关 后,将原线圈迅速插入副线圈中,穿过副线圈的磁通量增加,电流计指针将向右偏转. (3)原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向右移动时,穿过副线圈的磁通量减少, 电流计指针将向左偏转. 故答案为: (1)电路图如图所示; (2)向右; (3)向左.

【点评】 本题考查研究电磁感应现象及验证楞次定律的实验, 对于该实验注意两个回路的不 同. 知道磁场方向或磁通量变化情况相反时, 感应电流反向是判断电流表指针偏转方向的关 键. 14.电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器.如图 1 所示为电吉他的拾音器的原理图, 在金属弦的下方放置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音信号.

(1)金属弦的作用类似“研究电磁感应现象”实验中铁芯的作用,则被拨动后靠近螺线管的 过程中,通过放大器的电流方向为 向下 (以图象为准,选填“向上”或“向下”) . (2)下列说法正确的是 BCD . A.金属弦上下振动的周期越大,螺线管内感应电流的方向变化也越快 B.金属弦上下振动过程中,经过相同位置时速度越大,螺线管中感应电动势也越大 C.电吉他通过扩音器发出的声音随感应电流强度增大而变响,增减螺线管匝数会起到调节 音量的作用 D.电吉他通过扩音器发出的声音频率和金属弦振动频率相同 (3)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 2 所示,则对应感应电流 的变化为图 3 中的 D . 【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;楞次定律. 【专题】信息给予题;定性思想;推理法;电磁感应与电路结合. 【分析】 (1)根据楞次定律判断感应电流的方向. (2)结合法拉第电磁感应定律:E=N ,结合各选项的条件依次分析即可;

(3)磁通量的变化率越大,产生的感应电动势越大,感应电流越大.

【解答】解: (1)金属弦靠近螺线管时,线圈中磁场变强,根据楞次定律可得通过放大器的

电流方向为向下. (2)感应电动势的大小与磁通量的变化率有关,与线圈匝数有关,所以选项 B、C 正确; 电吉他通过扩音器发出的声音频率与感应电流的频率相同, 即与金属弦振动频率相同, 故A 错误,D 正确. (3)根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势的大小取决于磁通量的变化率,所以感应 电流的大小取决于磁通量的变化率,所以选项 D 正确. 故答案为: (1)向下 (2)BCD (3)D 【点评】该题属于信息给予的题目,考查的知识点属于法拉第电磁感应定律,解决本题的关 键掌握法拉第电磁感应定律, 能结合各种不同的情况应用法拉第电磁感应定律给予适当的解 释. 三、论述、计算题(本题共 3 小题,共 40 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) 15.正方形的导线框,质量 m=60g,边长 l=12cm,电阻 R=0.06Ω,在竖直平面内自由下落 H=5m 后,下框边进入水平方向的匀强磁场中,磁场方向与线框垂直,如图所示,匀强磁场 沿竖直方向的宽度 h=l,线框通过匀强磁场区域时恰好匀速直线运动,g=10m/s ,求: (1)匀强磁场的磁感强度多大? (2)线框通过磁场区域时产生了多少热量?
2

【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化. 【专题】电磁感应——功能问题. 【分析】 (1)线框先做自由落体运动,由自由落体运动的速度位移公式可以求出线框进入磁 场时的速度,线框在磁场中运动,受到安培力与重力作用,做匀速直线运动,由平衡条件可 以求出磁感应强度大小. (2)由速度公式的变形公式求出线框通过磁场的时间,由欧姆定律求出感应电流,最后由 焦耳定律求出产生的焦耳热. 2 【解答】解: (1)线框做自由落体运动:v =2gH, 框的下边进入磁场的速度为: , 线框进入磁场时受到的安培力:F=BIl=Bl =Bl = ,

线框进入磁场后做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件得: mg= ,

解得匀强磁场的磁感强度: ; (2)线框通过磁场区域的时间为: 线框通过磁场时的感应电流:I= , ,

由焦耳定律可知,全过程产生的热量: J; 答: (1)匀强磁场的磁感强度 0.5T. (2)线框通过磁场区域时产生的热量为 0.144J. 【点评】本题考查了求磁感应强度、产生的焦耳热,应用 E=BLv、欧姆定律、安培力公式、 焦耳定律即可正确解题. 16.两根相距为 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 R.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(大小未知) 作用下以一定的速度沿导轨向右匀速运动时,cd 杆正好以速度 u 向下匀速运动.重力加速 度为 g.试求: (1)杆 ab 中电流的方向和杆 ab 速度 v 的大小; (2)回路电阻消耗的电功率 P; (3)拉力 F 的大小.

【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;电功、电功率;安培力. 【专题】计算题;定量思想;图析法;方程法;电磁感应与电路结合. 【分析】 (1)由右手定则可以判断出感应电流方向,由平衡条件可以求出 ab 棒的速度大小. (2)由电功率公式可以求出回路电阻消耗的功率. (3)由平衡条件可以求出拉力大小. 【解答】解: (1)由右手定则可知,ab 杆中的电流方向为:a→b cd 棒匀速运动,由平衡条件得:mg=μBIL, 回路中电流的大小: 感应电动势:E=BLv=IR, 则 ab 的速度大小为: ; ,

(2)回路电阻消耗的电功率:



(3)ab 棒匀速运动,由平衡条件得:



答: (1)杆 ab 中电流的方向为:a→b,杆 ab 速度 v 的大小为



(2)回路电阻消耗的电功率 P 为



(3)拉力 F 的大小为



【点评】本题考查了电磁感应与力学相结合的问题,分析清楚题意、分析清楚杆的运动过程 是解题的关键,应用右手定则、平衡条件与电功率公式可以解题. 17.两根金属导轨平行放置在倾角为 θ=30°的斜面上,导轨底端接有电阻 R=8Ω,导轨自身 电阻忽略不计.匀强磁场垂直于斜面向上,磁感强度 B=0.5T.质量为 m=0.1kg,电阻 r=2Ω 的金属棒 ab 由静止释放,沿导轨下滑.如图所示,设导轨足够长,导轨宽度 L=2m,金属 棒 ab 下滑过程中始终与导轨接触良好, 当金属棒下滑 h=3m 时, 速度恰好达到最大速度 2m/s, 求此过程中电阻 R 上产生的热量?(g 取 10m/s )
2

【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化. 【专题】电磁感应——功能问题. 【分析】当金属棒匀速下滑时,速度达到最大,由欧姆定律、法拉第定律和安培力公式推导 出安培力表达式,根据平衡条件求出摩擦力.根据能量守恒定律求出电阻上产生的热量. 【解答】解:由 E=BLv,I= ,F=BIL 得安培力 F=

设金属棒下滑过程所受摩擦力大小为 f,则由平衡条件得到 mgsin30°=f+F 联立得 f=mgsin30°﹣ =0.1×10×0.5﹣ =0.3N

在金属棒 ab 静止释放到速度刚达到最大的过程中,金属棒的重力转化为金属棒的动能、焦 耳热和摩擦生热,根据能量守恒定律得

电路中产生的焦耳热为 Q=mgh﹣f 代入解得,Q=1J 则电阻 R 上产生的热量为 QR= Q=



1J=0.8J

答:此过程中电阻上产生的热量是 0.8J. 【点评】本题是电磁感应与力学知识的综合应用,关键是安培力的分析和计算,它是联系力 学与电磁感应的桥梁.


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