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贵州省遵义四中2014-2015学年高二下学期第一次月考物理试卷


贵州省遵义四中 2014-2015 学年高二下学期第一次月考物理试卷
一、单选题: (本大题共 8 个小题,每题 4 分,共 32 分.在每小题所给出的四个选项中, 只有一项是符合题意的. ) 1. (4 分)目前金属探测器已经广泛应用于各种安检、2015 届高考及一些重要场所,关于金 属探测器的下列有关论述正确的是() A.金属探测器可用于月饼生产中,用来防止细小的金

属颗粒混入月饼馅中 B. 金属探测器能帮助医生探测儿童吞食或扎到手脚中的金属物, 是因为探测器的线圈中能 产生涡流 C. 使用金属探测器的时候,应该让探测器静止不动,探测效果会更好 D.能利用金属探测器检测考生是否携带手机等违禁物品, 是因为探测器的线圈中通有直流 电 2. (4 分)如图所示,一个闭合三角形导线框 ABC 位于竖直平面内,其下方(略靠前)固 定一根与导线框平面平行的水平直导线,导线中通以图示方向的恒定电流.释放导线框,它 由实线位置下落到虚线位置未发生转动,在此过程中()

A.导线框中感应电流方向依次为 ACBA→ABCA→ACBA B. 导线框的磁通量为零时,感应电流为零 C. 导线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上 D.导线框所受安培力的合力为零,做自由落体运动 3. (4 分)如图所示,有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域,其直角边长为 L,磁场方向 垂直纸面向外,磁感应强度大小为 B.一边长为 L 总电阻为 R 的正方形导线框 abcd,从图 示位置开始沿 x 轴正方向以速度 v 匀速穿过磁 场区域. 取沿 a→b→c→d→a 的感应电流为正, 则表示线框中电流 i 随 bC 边的位置坐标 x 变化的图象正确的是()

A.

B.

C.

D.

4. (4 分)某研究性学习小组在探究电磁感应现象和楞次定律时,设计并进行了如下实验: 如图,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()

A.先向左,后向右 C. 一直向右

B. 先向左,后向右,再向左 D.一直向左

5. (4 分)如图所示,用两根相同的导线绕成匝数分别为 n1 和 n2 的圆形闭合线圈 A 和 B, 两线圈平面与匀强磁场垂直.当磁感应强度随时间均匀变化时,两线圈中的感应电流之比 IA:IB 为()

A.

B.

C.

D.

6. (4 分)如图所示,竖直放置的螺线管与导线 abcd 构成回路,导线所围区域内有一垂直 纸面向里的变化的匀强磁场, 螺线管下方水平桌面上有一导体圆环. 现要使导体圆环将受到 向上的磁场力作用,则导线 abcd 所围区域内磁场的磁感应强度应按下图中哪一图线所表示 的方式随时间变化()

A.

B.

C.

D.

7. (4 分)如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重 合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为 B0.使该线框从静止开始绕 过圆心 O、垂直于半圆面的轴以角速度 ω 匀速转动半周,在线框中产生感应电流.现使线 框保持图中所示位置, 磁感应强度大小随时间线性变化. 为了产生与线框转动半周过程中同 样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率 的大小应为()

A.

B.

C.

D.

8. (4 分)两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为 l,底端接阻值为 R 的电阻.将质量为 m,电阻也为 R 的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒与导轨接触良好,导轨所在 的平面与磁感应强度为 B 的磁场垂直, 如图所示,除金属棒和电阻 R 外,其余电阻不计.现 将金属棒从弹簧的原长位置由静止释放,则以下结论错误的是()

A.金属棒向下运动时,流过电阻 R 的电流方向为 b→a B. 最终弹簧的弹力与金属棒的重力平衡 C. 金属棒的速度为 v 时,棒所受的安培力大小为 D.金属棒的速度为 v 时,金属棒两端的电势差为 Blv

二、多选题: (本大题共 5 个小题,每题 4 分,共 20 分.在每小题所给出的四个选项中, 有多个选项是符合题意的,全部选对得 4 分,选对但不全得 2 分,有选错的得 0 分. ) 9. (4 分)下列列举的四种器件中,工作时利用了电磁感应的是()

A.

B.

C.

D.

10. (4 分) 如图所示电路中, A、 B 是相同的两小灯. L 是一个带铁芯的线圈, 电阻可不计. 调 节 R,电路稳定时两灯都正常发光,则在开关合上和断开时()

A.两灯同时点亮、同时熄灭 B. 合上 S 时,B 比 A 先到达正常发光状态 C. 断开 S 时,A、B 两灯都不会立即熄灭,通过 A 灯的电流方向与原电流方向相同,通过 B 灯的电流方向与原电流方向相反 D.断开 S 时,A 灯会突然闪亮一下后再熄灭 11. (4 分)边长为 a 的闭合金属正三角形框架,完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中, 现把框架匀速拉出磁场,如图所示,则选项图中电动势、外力、外力功率与位置图象规律与 这一过程不相符的是()

A.

B.

C.

D.

12. (4 分)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 垂直纸面向里的匀强磁场中,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 kL

2 2

B. 线框产生的感应电动势大小为 kL C. a 点的电势高于 b 点的电势 D.电容器所带的电荷量为零

13. (4 分)如图所示,一个正方形导线框 abcd,边长为 l,质量为 m.将线框从距水平匀强 磁场上方 h 处由静止释放, 在线框下落过程中, 不计空气阻力, 线框平面保持在竖直平面内, 且 cd 边始终与水平的磁场边界平行.当 ab 边刚进入磁场时,线框速度为 v.在线框进入磁 场的整个过程中,下列说法正确的是()

A.线框可能做加速度减小的加速运动 B. 线框可能做加速度减小的减速运动 C. 线框克服安培力做功可能大于 mg(h+l)﹣mv 2 D.线框克服安培力做功一定为 mg(h+l)﹣mv
2

三、非选择题: 14. (6 分)如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置. (1)将图中所缺的导线补接完整; (2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上电键后可能出现的 情况有: A.将原线圈迅速插入副线圈时,灵敏电流计指针将. B.原线圈插入副线圈后,将滑动为阻器触头迅速向左拉时,灵敏电流计指针. (A、B 两空 填写“不偏转”或“向左偏转一下”或“向右偏转一下”)

15. (6 分)把一个矩形线圈从有理想边界的匀强磁场中匀速拉出(如图所示) ,第一次速度 为 v1,第二次速度为 v2 且 v2=2v1,则两种情况下拉力做的功之比 W1:W2=,拉力的功率之 比 P1:P2=,线圈中产生热量之比 Q1:Q2=.

16. (10 分)如图所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈 abcd,线圈平面与磁场垂直.已知线 圈的匝数 N=100,边长 ab=1.0m、bc=0.5m,电阻 r=2Ω.磁感应强度 B 在 0﹣1s 内从零均匀 变化到 0.2T. 在 1﹣5s 内从 0.2T 均匀变化到﹣0.2T, 取垂直纸面向里为磁场的正方向. 求: (1)0.5s 时线圈内感应电动势的大小 E 和感应电流的方向; (2)在 1﹣5s 内通过线圈的电荷量 q.

17. (12 分)如图所示,由 7 根长度都是 L 的金属杆连接成的一个“日”字型的矩形金属框 abcdef,放在纸面所在的平面内.有一个宽度也为 L 的匀强磁场,磁场边界跟 cd 杆平行, 磁感应强度的大小是 B,方向垂直于纸面向里,金属杆 af、be、cd 的电阻都为 r,其他各杆 的电阻不计, 各杆端点间接触良好. 现以速度 v 匀速地把金属框从磁场的左边界水平向右拉, 从 cd 杆刚进入磁场瞬间开始计时,求: (1)cd 杆在磁场中运动的过程中,通过 af 杆的电流; (2)从开始计时到金属框全部通过磁场的过程中,金属框中电流所产生的总热量 Q.

18. (14 分) 如图甲所示, 固定在倾斜面上电阻不计的金属导轨, 间距 d=0.5m, 斜面倾角 θ=37°, 导轨上端连接一阻值为 R=4Ω 的小灯泡 L.在 CDMN 矩形区域内有垂直斜面向下的匀强磁 场,磁感应强度 B 随时间 t 变化的规律如图乙所示,CN 长为 2m.开始时电阻为 1Ω 的金属 棒 ab 放在斜面导轨上刚好静止不动,在 t=0 时刻,金属棒在平行斜面的恒力 F 作用下,由 静止开始沿导轨向上运动.金属棒从图中位置运动到 MN 位置的整个过程中,小灯泡的亮 2 度始终没有发生变化.设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,g=10m/s ,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8. 求: (1)通过小灯泡的电流强度; (2)恒力 F 的大小、金属棒与导轨间的动摩擦因数和金属棒的质量.

贵州省遵义四中 2014-2015 学年高二下学期第一次月考 物理试卷
参考答案与试题解析

一、单选题: (本大题共 8 个小题,每题 4 分,共 32 分.在每小题所给出的四个选项中, 只有一项是符合题意的. ) 1. (4 分)目前金属探测器已经广泛应用于各种安检、2015 届高考及一些重要场所,关于金 属探测器的下列有关论述正确的是() A.金属探测器可用于月饼生产中,用来防止细小的金属颗粒混入月饼馅中 B. 金属探测器能帮助医生探测儿童吞食或扎到手脚中的金属物, 是因为探测器的线圈中能 产生涡流 C. 使用金属探测器的时候,应该让探测器静止不动,探测效果会更好 D.能利用金属探测器检测考生是否携带手机等违禁物品, 是因为探测器的线圈中通有直流 电 考点: 电磁感应在生活和生产中的应用. 分析: 金属探测器在探测金属时,由于在被测金属中产生的涡流从而使报警器工作. 解答: 解:A、金属探测器能探测金属,故可以用于月饼生产中,用来防止细小的金属颗 粒混入月饼馅中;故 A 正确; B、金属探测器探测金属时,是金属物产生了涡流,而被探测器探测到;故 B 错误; C、探测过程中工作时金属探测器应与被测物体相对运动;相对静止时无法得出探测效果; 故 C 错误; D、探测器的原理是因为手机上产生涡流报警,不是因为通有直流电;故 D 错误; 故选:A. 点评: 本题考查涡流的工作原理, 要注意明确只有金属物体相对探测器运动时才能产生涡 流. 2. (4 分)如图所示,一个闭合三角形导线框 ABC 位于竖直平面内,其下方(略靠前)固 定一根与导线框平面平行的水平直导线,导线中通以图示方向的恒定电流.释放导线框,它 由实线位置下落到虚线位置未发生转动,在此过程中()

A.导线框中感应电流方向依次为 ACBA→ABCA→ACBA B. 导线框的磁通量为零时,感应电流为零 C. 导线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上 D.导线框所受安培力的合力为零,做自由落体运动 考点: 楞次定律. 分析: 根据右手定则,通电直导线的磁场在上方向外,下方向里;离导线近的地方磁感应 强度大,离导线远的地方磁感应强度小,然后根据楞次定律可以判断感应电流的方向,根据 左手定则可以判断受力的方向. 解答: 解:A:根据右手定则,通电直导线的磁场在上方向外,下方向里;离导线近的地 方磁感应强度大,离导线远的地方磁感应强度小.线框从上向下靠近导线的过程,向外的磁 感应强度增加,根据楞次定律,线框中产生顺时针方向的电流;穿越导线时,上方向外的磁 场和下方向里的磁场叠加,先是向外的磁通量减小,之后变成向里的磁通量,并逐渐增大, 直至最大;根据楞次定律,线框中产生逆时针方向的电流.向里的磁通量变成最大后,继续 向下运动,向里的磁通量又逐渐减小,这时的电流新方向又变成了顺时针.故 A 正确; B:根据 A 中的分析,穿越导线时,上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加,先是向外的磁 通量减小,一直减小到 0,之后变成向里的磁通量,并逐渐增大.这一过程是连续的,始终 有感应电流存在,故 B 错误; CD:根据楞次定律,感应电流始终阻碍线框相对磁场的运动,故受安培力的方向始终向上, 不是 0,CD 都错误. 故选:A. 点评: 本题考查通电直导线的磁场的特点和楞次定律的应用, 该过程中, 要注意穿越导线 时,先是向外的磁通量减小,一直减小到 0,之后变成向里的磁通量,并逐渐增大.这一过 程是连续的,始终有感应电流存在.属于基础题型,易错题. 3. (4 分)如图所示,有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域,其直角边长为 L,磁场方向 垂直纸面向外,磁感应强度大小为 B.一边长为 L 总电阻为 R 的正方形导线框 abcd,从图 示位置开始沿 x 轴正方向以速度 v 匀速穿过磁 场区域. 取沿 a→b→c→d→a 的感应电流为正, 则表示线框中电流 i 随 bC 边的位置坐标 x 变化的图象正确的是()

A.

B.

C.

D.

考点: 法拉第电磁感应定律;闭合电路的欧姆定律. 专题: 压轴题;电磁感应与图像结合. 分析: 分段确定线框有效的切割长度,分析线框中感应电动势的大小与位置坐标的关 系.线框的电阻一定,感应电流与感应电动势成正比. 解答: 解:bC 边的位置坐标 x 在 L﹣2L 过程,线框 bc 边有效切线长度为 l=x﹣L,感应 电动势为 E=Blv=B(x﹣L)v,感应电流 i= = ,根据楞次定律判断出来感应电

流方向沿 a→b→c→d→a,为正值. x 在 2L﹣3L 过程,根据楞次定律判断出来感应电流方向沿 a→d→c→b→a,为负值,线框 ad 边有效切线长度为 l=x﹣2L,感应电动势为 E=Blv=B(x﹣2L)v,感应电流 i=﹣ =﹣ ,根据数学知识知道 C 正确. 故选 C 点评: 本题关键确定线框有效切割长度与 x 的关系,再结合数学知识选择图象. 4. (4 分)某研究性学习小组在探究电磁感应现象和楞次定律时,设计并进行了如下实验: 如图,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()

A.先向左,后向右 C. 一直向右 考点: 楞次定律. 专题: 电磁感应与电路结合.

B. 先向左,后向右,再向左 D.一直向左

分析: 根据楞次定律: 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的原磁通量的变化, 我们可 以这样理解:感应电流总要阻碍导体和磁极间的相对运动.分析线圈所受的安培力方向,确 定其运动趋势,判断摩擦力方向. 解答: 解:当原磁通量增加时,感应电流的磁场与原来磁场的方向相反,两个磁场产生相 互排斥的作用力; 当原磁通量减少时,感应电流的磁场就与原来磁场的方向相同,两个磁 场产生相互吸引的作用力,所以感应电流总要阻碍导体和磁极间的相对运动. 当磁铁匀速向右通过线圈时,N 极靠近线圈,线圈的感应电流总要阻碍磁极的相对运动, 给磁极向左的安培力,那么磁极给线圈向右的安培力,线圈静止不动,是因为受到了向左的 摩擦力.当 N 极离开线圈,线圈的感应电流总要阻碍磁极的相对运动,给磁极向左的安培 力,那么磁极给线圈向右的安培力,线圈静止不动,是因为受到了向左的摩擦力.所以整个 过程线圈所受的摩擦力一直向左.故 D 正确. 故选:D 点评: 本题根据楞次定律: 感应电流总要阻碍导体和磁极间的相对运动, 分析线圈所受的 安培力方向是本题的解题关键. 5. (4 分)如图所示,用两根相同的导线绕成匝数分别为 n1 和 n2 的圆形闭合线圈 A 和 B, 两线圈平面与匀强磁场垂直.当磁感应强度随时间均匀变化时,两线圈中的感应电流之比 IA:IB 为()

A.

B.

C.

D.

考点: 法拉第电磁感应定律;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 E=n =n πR ,求解感应电动势之比.根据电阻定律:
2

电阻 r=ρ ,感应电流 I= ,联立求解感应电流之比. 解答: 解:由法拉第电磁感应定律得:E=n 平方成正比. 而根据电阻定律:线圈的电阻为 r=ρ =ρ , =n πR ,可知,感应电动势与半径的
2

线圈中感应电流 I= ,由上综合得到,感应电流与线圈半径成正比.即 IA:IB=RA:RB; 因相同导线绕成匝数分别为 n1 和 n2 的圆形线圈,因此半径与匝数成反比,故 IA:IB=n2: n1; 故选:B. 点评: 本题是法拉第电磁感应定律和电阻定律的综合应用求解感应电流之比, 采用比例法 研究.

6. (4 分)如图所示,竖直放置的螺线管与导线 abcd 构成回路,导线所围区域内有一垂直 纸面向里的变化的匀强磁场, 螺线管下方水平桌面上有一导体圆环. 现要使导体圆环将受到 向上的磁场力作用,则导线 abcd 所围区域内磁场的磁感应强度应按下图中哪一图线所表示 的方式随时间变化()

A.

B.

C.

D.

考点: 楞次定律. 专题: 电磁感应与电路结合. 分析: 导线区内磁场的变化使螺线管内产生感应电流, 而感应电流产生的磁场可以在下方 线圈中产生感线电流;则由法拉第电磁感应定律及楞次定律可判断导线区域内的磁场变化. 解答: 解:由楞次定律的运动学描述“来拒去留”可知,要使圆环受到向上的作用力,则螺 线管中应产生减小的磁场;而螺线管中的磁场是由 abcd 区域内的磁场变化引起的,故 abcd 中的磁场变化率应越来越小,故只有 A 符合,B 是增大的,CD 是不变的; 故选:A. 点评: 本题应明确 abcd 区域内的磁场变化引起螺线管的电磁感应;而螺线管中电流的变 化才会引起导线环中电磁感应. 7. (4 分)如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重 合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为 B0.使该线框从静止开始绕 过圆心 O、垂直于半圆面的轴以角速度 ω 匀速转动半周,在线框中产生感应电流.现使线 框保持图中所示位置, 磁感应强度大小随时间线性变化. 为了产生与线框转动半周过程中同 样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率 的大小应为()

A.

B.

C.

D.

考点: 法拉第电磁感应定律;闭合电路的欧姆定律. 专题: 电磁感应与电路结合.

分析: 根据转动切割感应电动势公式



,求出感应电动势,由欧姆定律 .

求解感应电流.根据法拉第定律求解磁感应强度随时间的变化率

解答: 解:若要电流相等,则产生的电动势相等.设切割长度为 L,而半圆的直径为 d, 从静止开始绕过圆心 O 以角速度 ω 匀速转动时,线框中产生的感应电动势大小为 ① 根据法拉第定律得 ①②联立得 故 ABD 错误,C 正确, 故选 C. 点评: 本题关键要掌握转动切割感应电动势公式 和法拉第电磁感应定律.



8. (4 分)两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为 l,底端接阻值为 R 的电阻.将质量为 m,电阻也为 R 的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒与导轨接触良好,导轨所在 的平面与磁感应强度为 B 的磁场垂直, 如图所示,除金属棒和电阻 R 外,其余电阻不计.现 将金属棒从弹簧的原长位置由静止释放,则以下结论错误的是()

A.金属棒向下运动时,流过电阻 R 的电流方向为 b→a B. 最终弹簧的弹力与金属棒的重力平衡 C. 金属棒的速度为 v 时,棒所受的安培力大小为 D.金属棒的速度为 v 时,金属棒两端的电势差为 Blv 考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;安培力. 专题: 电磁感应与电路结合. 分析: 释放瞬间金属棒只受重力,加速度为 g.金属棒向下运动时,根据右手定则判断感 应电流的方向.由安培力公式、欧姆定律和感应电动势公式推导安培力的表达式.金属棒下 落过程中,金属棒减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能、金属棒的动能(金属棒速度不是 零时)和电阻 R 产生的内能. 解答: 解:A、金属棒向下运动时,由右手定则可知,在金属棒上电流方向向右,流过电 阻 R 的电流方向为 b→a,故 A 正确;

B、 金属棒下落过程中, 由能量守恒定律知, 金属棒减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能、 金属棒的动能(速度不为零时)以及电阻 R 上产生的热量;故机械能慢慢减小,最后稳定 时,只受重力和弹力;故重力与弹力平衡;故 B 正确; C、金属棒速度为 v 时,安培力大小为 F=BIL,I= 正确; D、当速度为 v 时,电动势 E=Blv,而金属棒两端的电势差等于 R 两端的电压,故为: ; ,由以上两式得:F= ,故 C

故 D 错误; 故选:ABC. 点评: 本题考查电磁感应中的电路、 受力、 功能等问题, 对于这类问题一定做好感应电流、 安培力、运动情况、功能转化这四个方面的分析. 二、多选题: (本大题共 5 个小题,每题 4 分,共 20 分.在每小题所给出的四个选项中, 有多个选项是符合题意的,全部选对得 4 分,选对但不全得 2 分,有选错的得 0 分. ) 9. (4 分)下列列举的四种器件中,工作时利用了电磁感应的是()

A.

B.

C.

D.

考点: 电磁感应在生活和生产中的应用. 分析: 回旋加速器利用磁场使带电粒子旋转, 电场使粒子加速. 电吹利用电流的热效应. 质 谱仪是利用电场加速,磁场使粒子偏转.电磁炉是利用电磁感应原理. 解答: 解:A、质谱仪是利用电场加速,磁场使粒子偏转,不是电磁感应现象,故 A 错误. B、电磁炉变化的电场产生变化的磁场,是利用电磁感应原理理,故 B 正确. C、在磁流体发电机利用了带电粒子在磁场中发生偏转,打到两极板从而产生电压,与电磁 感应无关,故 C 错; D、日光灯的镇流器利用了断电自感产生高压,属于电磁感应现象的应用,故 D 正确; 故选:BD. 点评: 在电和磁这一部分中, 学到了很多电学设备, 每个设备的制成原理是经常考查的知 识点.要在理解的基础上,记住这些基础知识. 10. (4 分) 如图所示电路中, A、 B 是相同的两小灯. L 是一个带铁芯的线圈, 电阻可不计. 调 节 R,电路稳定时两灯都正常发光,则在开关合上和断开时()

A.两灯同时点亮、同时熄灭 B. 合上 S 时,B 比 A 先到达正常发光状态 C. 断开 S 时,A、B 两灯都不会立即熄灭,通过 A 灯的电流方向与原电流方向相同,通过 B 灯的电流方向与原电流方向相反 D.断开 S 时,A 灯会突然闪亮一下后再熄灭 考点: 自感现象和自感系数. 分析: 电路稳定后,L 的电阻很小,闭合瞬间 L 的电阻很大,断开瞬间 A 灯还要亮一下 解答: 解:开关合上时,通过线圈的电流在增大,导致线圈出现自感电动势,从而阻碍灯 泡 A 的电流增大,则 B 比 A 先到达正常发光状态; 断开开关 S 的瞬间,因灯泡相同,则电流相等,所以两灯会慢慢熄灭,但不会闪亮一下, 通过 B 灯的电流方向与原电流方向相反. 故选:BC 点评: 本题考查了电感线圈对电流的阻碍作用,特别是开关闭合、断开瞬间的判断. 11. (4 分)边长为 a 的闭合金属正三角形框架,完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中, 现把框架匀速拉出磁场,如图所示,则选项图中电动势、外力、外力功率与位置图象规律与 这一过程不相符的是()

A.

B.

C.

D.

考点: 导体切割磁感线时的感应电动势. 专题: 电磁感应与电路结合. 分析: 根据感应电动势公式推导其与距离关系的表达式, 再推导感应电流、 外力和外力功 率的表达式,进行分析选择. 解答: 解:A、感应电动势 E=BLv=B?2xtan30°v= B 正确; Bvx,则 E 与 x 成正比.故 A 错误,

C、线框匀速运动 F 外=F 安=BIL,I= ,E=BLv,得到外力为:F= 则 F 外∝x .故 C 错误. D、外力的功率为:P=Fv= ?v,P 外∝x ,故 D 错误.
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,B、R、v 一定,

本题选不相符的,故选:ACD 点评: 图象往往根据公式推导解析式来选择.本题的解题关键是推导安培力与距离的关 系. 12. (4 分)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 垂直纸面向里的匀强磁场中,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 kL

2 2

B. 线框产生的感应电动势大小为 kL C. a 点的电势高于 b 点的电势 D.电容器所带的电荷量为零

考点: 法拉第电磁感应定律;电势. 专题: 电磁感应与电路结合. 分析: 根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势大小.电容器充电完毕后电路中没有电 流,电压表则没有读数.由楞次定律判断电势的高低.电容器的电量不为零. 解答: 解:A、由法拉第电磁感应定律得 E= S=k? L = kL .故 A 错误,B 正确.
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C、由楞次定律可知,感应电动势方向沿顺时针,则 a 点的电势高于 b 点的电势.故 C 正 确. D、线圈产生恒定的感应电动势给电容器充电,则电容器的电量不为零.故 D 错误. 故选:BC. 点评: 本题运用法拉第定律 E= S 时要注意 S 是有效面积,不是线圈的总面积.要理

解电压表的核心是电流表,没有电流,电压表指针不偏转,则没有读数. 13. (4 分)如图所示,一个正方形导线框 abcd,边长为 l,质量为 m.将线框从距水平匀强 磁场上方 h 处由静止释放, 在线框下落过程中, 不计空气阻力, 线框平面保持在竖直平面内, 且 cd 边始终与水平的磁场边界平行.当 ab 边刚进入磁场时,线框速度为 v.在线框进入磁 场的整个过程中,下列说法正确的是()

A.线框可能做加速度减小的加速运动 B. 线框可能做加速度减小的减速运动 C. 线框克服安培力做功可能大于 mg(h+l)﹣mv 2 D.线框克服安培力做功一定为 mg(h+l)﹣mv
2

考点: 导体切割磁感线时的感应电动势. 专题: 电磁感应与电路结合. 分析: 当 cd 边刚进入磁场时,若速度非常大,则 cd 边受安培力大于线圈重力 mg,则线 框做加速度逐渐减小的减速运动; 若速度很小,则 cd 边受安培力小于线圈重力 mg,则线框做加速度逐渐减小的加速运动; 根据动量定理计算安培力对线框的冲量大小; 根据动能定理计算线框克服安培力做的功. 解答: 解:A、设线框刚进入磁场时速度为 v′,则 mgh= mv′ E=BLv′,I= ,安培力 F=BIL
2

联立得:F= 根据牛顿第二定律:F﹣mg=ma, 若 F>mg,则加速度向上,物体做减速运动,v 减小后安培力 F 减小,则加速度减小,故物 体做加速度逐渐减小的减速运动, 若 F<mg,根据牛顿第二定律:mg﹣F=ma 则加速度向下,物体做加速运动,v 增大后安培力 F 增大,则加速度减小,故物体做加速度 逐渐减小的加速运动,故 AB 正确; C、根据动量定理:mg△ t﹣I 安=mv﹣mv′,可见安培力的冲量大小与 mv 不一定相等,故 C 错误; D、对全过程根据动能定理:mg(h+L)﹣W 安= mv ﹣0,得:W 安=mg(h+L)﹣ mv .故 D 正确; 故选:ABD. 点评: 本题是电磁感应与力学知识的综合, 安培力是联系电磁感应和力学的桥梁, 安培力 的分析和计算以及动能定理的应用是这类问题常用到的工具. 三、非选择题: 14. (6 分)如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置. (1)将图中所缺的导线补接完整; (2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上电键后可能出现的 情况有:
2 2

A.将原线圈迅速插入副线圈时,灵敏电流计指针将向右偏转一下. B.原线圈插入副线圈后,将滑动为阻器触头迅速向左拉时,灵敏电流计指针向右偏转一 下. (A、B 两空填写“不偏转”或“向左偏转一下”或“向右偏转一下”)

考点: 研究电磁感应现象. 专题: 实验题. 分析: (1)注意该实验中有两个回路,一是电源、电键、变阻器、小螺线管串联成的回 路,二是电流计与大螺线管串联成的回路,据此可正确解答. (2)磁场方向不变,磁通量的变化不变时电流方向不变,电流表指针偏转方向相同,磁通 量的变化相反时,电流表指针方向相反. 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)闭合开关,穿过副线圈的磁通量增大,灵敏电流表的指针向右偏;闭合电键,将原线 圈迅速插入副线圈时,磁场方向不变,穿过副线圈的磁通量增大,灵敏电流计指针将向右偏 转一下. (3)原线圈插入副线圈后,由电路图可知,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,滑动变阻器 接入电路的阻值变小,原线圈电流变大,穿过副线圈的磁场方向不变,但磁通量变大,灵敏 电流计指针将向右偏转一下. 故答案为: (1)电路图如图所示. (2)向右偏转一下; (3)向右偏转一下. 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. 15. (6 分)把一个矩形线圈从有理想边界的匀强磁场中匀速拉出(如图所示) ,第一次速度 为 v1,第二次速度为 v2 且 v2=2v1,则两种情况下拉力做的功之比 W1:W2=1:2,拉力的功 率之比 P1:P2=1:4,线圈中产生热量之比 Q1:Q2=1:2.

考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;电功、电功率. 专题: 电磁感应与电路结合.

分析: 在恒力作用下, 矩形线圈以不同速度被匀速拉出, 则拉力做功等于拉力与位移的乘 积,而拉力功率等于拉力与速度的乘积,线圈产生的焦耳热等于拉力做的功 解答: 解: 两情况下, 由于位移相同, 所以拉力的功与拉力成正比, 而拉力与安培力相等, 则拉力做的功与安培力成正比,而安培力却与速度成正比,所以拉力做的功与速度成正比, 即 1:2, 在两种情况下,拉力的功率与拉力及速度的乘积成正比,所以功率之比为 1:4. 而线圈产生的焦耳热与拉力做功相等,所以焦耳热之比 1:2. 故答案为:1:2,1:4,1:2 点评: 通电导线在磁场中受到的安培力与运动速度有关,而且是唯一与速度有关的一个 力.同时通过本题让学生掌握去寻找要求的量与已知量的关系,其他不变的量均可去除. 16. (10 分)如图所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈 abcd,线圈平面与磁场垂直.已知线 圈的匝数 N=100,边长 ab=1.0m、bc=0.5m,电阻 r=2Ω.磁感应强度 B 在 0﹣1s 内从零均匀 变化到 0.2T. 在 1﹣5s 内从 0.2T 均匀变化到﹣0.2T, 取垂直纸面向里为磁场的正方向. 求: (1)0.5s 时线圈内感应电动势的大小 E 和感应电流的方向; (2)在 1﹣5s 内通过线圈的电荷量 q.

考点: 楞次定律. 专题: 电磁感应与电路结合. 分析: (1)由题可确定磁感应强度 B 的变化率 电动势,根据楞次定律判断感应电流的方向; (2)由法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式 I= 结合求解电量. 解答: 解: (1)在 0~1s 内,磁感应强度 B 的变化率 = T/s=0.2T/s, ,根据法拉第电磁感应定律求出感应

由于磁通量均匀变化,在 0~1s 内线圈中产生的感应电动势恒定不变,则根据法拉第电磁感 应定律得: 0.5s 时线圈内感应电动势的大小 E1=N =N ?ab?bc=100×0.2×1×0.5=10V

根据楞次定律判断得知,线圈中感应方向为逆时针方向. (2)在 1~5s 内,磁感应强度 B 的变化率大小为 = T/s=0.1T/s,

由于磁通量均匀变化,在 1~5s 内线圈中产生的感应电动势恒定不变,则 根据法拉第电磁感应定律得:1~5s 时线圈内感应电动势的大小 E2=N =N ?ab?bc=100×0.1×1×0.5=5V t2= ×4C=10C;

通过线圈的电荷量为 q=I2t2=

答: (1)0.5s 时线圈内感应电动势的大小 10V 和感应电流的方向逆时针; (2)在 1﹣5s 内通过线圈的电荷量 10C. 点评: 本题是法拉第电磁感应定律、欧姆定律、焦耳定律和楞次定律等知识的综合应用, 这些都是电磁感应现象遵守的基本规律,要熟练掌握,并能正确应用. 17. (12 分)如图所示,由 7 根长度都是 L 的金属杆连接成的一个“日”字型的矩形金属框 abcdef,放在纸面所在的平面内.有一个宽度也为 L 的匀强磁场,磁场边界跟 cd 杆平行, 磁感应强度的大小是 B,方向垂直于纸面向里,金属杆 af、be、cd 的电阻都为 r,其他各杆 的电阻不计, 各杆端点间接触良好. 现以速度 v 匀速地把金属框从磁场的左边界水平向右拉, 从 cd 杆刚进入磁场瞬间开始计时,求: (1)cd 杆在磁场中运动的过程中,通过 af 杆的电流; (2)从开始计时到金属框全部通过磁场的过程中,金属框中电流所产生的总热量 Q.

考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律;电磁感应中的能量转化. 专题: 电磁感应——功能问题. 分析: (1)分析电路的结构,画出等效电路,根据电磁感应定律求出感应电动势,根据 电路的知识求出电流. (2)由于金属杆 af、be、cd 的电阻都为 r,无论是那一根杆在磁场中运动,其他两杆都是 并联,整个电路总电阻都相等,整个金属框产生的热量也相同,由公式 Q=IEt 求解热量. 解答: 解: (1)cd 杆切割磁感线产生的电动势 E=BLv 此时的等效电路如图所示,则 be、af 并联,由闭合电路欧姆定律 I= 电流为 I= = 得,通过干路 bc 的

故通过 af 杆的电流 Iaf=

=

(2)无论是那一根杆在磁场中运动,其他两杆都是并联,故等效电路与上图相同,整个金 属框产生的热量也相同. 因金属框匀速运动,切割磁感线产生的电能全部转化为热能,故 cd 杆在磁场中运动时,金 属框产生的总热量为 Q0=IEt= ?BLv? =

因此,从开始计时到金属框全部通过磁场的过程中,金属框中电流所产生的总热量 Q=3Q0= 答:

(1)cd 杆在磁场中运动的过程中,通过 af 杆的电流是



(2)从开始计时到金属框全部通过磁场的过程中,金属框中电流所产生的总热量 Q 是 .

点评: 本题考查了电磁感应与电路的结合,解决该题要掌握热量的求解方法. 18. (14 分) 如图甲所示, 固定在倾斜面上电阻不计的金属导轨, 间距 d=0.5m, 斜面倾角 θ=37°, 导轨上端连接一阻值为 R=4Ω 的小灯泡 L.在 CDMN 矩形区域内有垂直斜面向下的匀强磁 场,磁感应强度 B 随时间 t 变化的规律如图乙所示,CN 长为 2m.开始时电阻为 1Ω 的金属 棒 ab 放在斜面导轨上刚好静止不动,在 t=0 时刻,金属棒在平行斜面的恒力 F 作用下,由 静止开始沿导轨向上运动.金属棒从图中位置运动到 MN 位置的整个过程中,小灯泡的亮 2 度始终没有发生变化.设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,g=10m/s ,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8. 求: (1)通过小灯泡的电流强度; (2)恒力 F 的大小、金属棒与导轨间的动摩擦因数和金属棒的质量.

考点: 导体切割磁感线时的感应电动势. 专题: 电磁感应与电路结合. 分析: (1)导体棒没有进入磁场时,由法拉第电磁感应定律求出感应电动势,由欧姆定 律可以求出通过灯泡的电流; (2)开始时,导体棒静止不动,由平衡条件可以求出动摩擦因数; 导体棒进入磁场时切割磁感线产生感应电动势,磁场不变,导体棒最匀速直线运动,由平衡 条件列方程,导体棒进入磁场前做匀加速直线运动,由牛顿第二定律可以求出拉力大小,在 磁场中做匀速直线运动,由平衡条件列方程,解方程组可以求出金属棒质量. 解答: 解: (1)金属棒未进入磁场时,电路总电阻:R 总=R+Rab=5Ω, 回路中感应电动势为:E1= = =0.5V,

灯泡中的电流强度为:IL=

=

=1A; .

(2)因为开始时电阻为 1Ω 的金属棒放在斜面导轨上刚好静止不动, 由平衡条件得:mgsinθ=μmgcosθ,μ=tanθ=0.75;

因灯泡亮度不变,故在 t=4s 末金属棒刚好进入磁场, 且做匀速运动,此时金属棒中的电流强度:I=IL=0.1A. 导体棒进入磁场后做匀速直线运动,处于平衡条件, 由平衡条件得:F=BId+mgsinθ+μmgcosθ, 因灯泡亮度不变,金属棒产生的感应电动势为:E2=E1=0.5V, 感应电动势:E2=Bdv, 金属棒在磁场中的速度:v= = =0.5m/s; , =0.125m/s ;
2

金属棒未进入磁场的加速度为:a= =

根据牛顿第二定律得:F﹣2mgsinθ=ma,F=12.125m, 导体棒进入磁场后做匀速直线运动,处于平衡条件,由平衡条件得: F=BId+mgsinθ+μmgcosθ, 解得:m=0.8kg,拉力:F=9.7N; 答: (1)通过小灯泡的电流强度为 0.1A; (2)金属棒与导轨间的动摩擦因数为 0.75,恒力 F 的大小为 9.7N,金属棒的质量 0.8kg. 点评: 本题的突破口是小灯泡的亮度始终没有发生变化, 来分析电路中电动势和电流, 抓 住两个阶段这两个量的关系进行研究.


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