高三物理一轮单元卷第十一单元电磁感应b卷 有答案.docx

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高三物理一轮单元卷第十一单元电磁感应b卷有答案

一轮单元训练金卷·高三·物理（B）卷

第十一单元电磁感应

注意事项：

1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。

2．选择题的作答：

每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

3．非选择题的作答：

用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。

写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。

4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。

一、（本题共10小题，每小题6分，在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求。

全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）

1.下列没有利用涡流的是（　　）

A.金属探测器

B.变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯

C.用来冶炼合金钢的真空冶炼炉

D.磁电式仪表的线圈用铝框做骨架

2．如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，L1、L2和L3是3个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源。

在t＝0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S.规定以电路稳定时流过L1、L2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过L1和L2的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是（　　）

3.图甲是法拉第于1831年发明的人类历史上第一台发电机——圆盘发电机，图乙为其示意图，铜盘安装在水平的铜轴上，磁感线垂直穿过铜盘；两块铜片M、N分别与铜轴和铜盘边缘接触，匀速转动铜盘，电阻R就有电流通过.则下列说法正确的是（　　）

A.回路中恒定电流的大小与铜盘转速无关

B.回路中有大小和方向都做周期性变化的涡流

C.回路中电流方向不变，从M经导线流进电阻R，再从N流向铜盘

D.铜盘绕铜轴转动时，沿半径方向上的金属“条”切割磁感线，产生电动势

4.如图所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L，纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t＝0时刻恰好位于如图所示的位置，以顺时针方向为导线框中电流的正方向，下面四幅图中能够正确表示导线框中的电流－位移（I－x）关系的是（　　）

5.如图甲，光滑平行且足够长的金属导轨ab、cd所在平面与水平面成θ角，b、c两端接有阻值为R的定值电阻。

阻值为r的金属棒PQ垂直导轨放置，其他部分电阻不计。

整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。

从t＝0时刻开始，棒受到一个平行于导轨向上的外力F作用，由静止开始沿导轨向上运动，运动中棒始终与导轨垂直且接触良好，通过R的感应电流I随时间t变化的图象如图乙所示。

下面分别给出了穿过回路PQcb的磁通量Φ、磁通量的变化率

、电阻R两端的电势差U和通过棒上某横截面的电荷量q随运动时间t变化的图象，其中正确的是（　　）

6.如图，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d（d＞L）的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下。

导线框以某一初速度向右运动。

t＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域。

下列v-t图像中，能正确描述上述过程的是（　　）

7.如图，两平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨垂直构成闭合回路，且两棒都可沿导轨无摩擦滑动.用与导轨平行的水平恒力F向右拉cd棒，经过足够长时间以后（　　）

A.两棒间的距离保持不变

B.两棒都做匀速直线运动

C.两棒都做匀加速直线运动

D.ab棒中的电流方向由b流向a

8.如图，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路。

在外力F作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动。

在匀速运动过程中外力F做功WF，磁场力对导体棒做功W1，磁铁克服磁场力做功W2，重力对磁铁做功WG，回路中产生的焦耳热为Q，导体棒获得的动能为Ek。

则（　　）

A．W1＝QB．W2－W1＝Q

C．W1＝EkD．WF＋WG＝Ek＋Q

9．如图，在水平桌面上放置两条相距l的平行光滑导轨ab与cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连。

质量为m、电阻不计的导体棒垂直于导轨放置并可沿导轨自由滑动。

整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上（图中未画出），磁感应强度的大小为B。

导体棒的中点系一个不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一个质量也为m的物块相连，绳处于拉直状态。

现若从静止开始释放物块，用h表示物块下落的高度（物块不会触地），g表示重力加速度，其他电阻不计，则（　　）

A．电阻R中的感应电流方向由a到c

B．物块下落的最大加速度为g

C．若h足够大，物块下落的最大速度为

D．通过电阻R的电荷量为

10.如图所示，abcd为一矩形金属线框，其中ab＝cd＝L，ab边接有定值电阻R，cd边的质量为m，其他部分的电阻和质量均不计，整个装置用两根绝缘轻弹簧悬挂起来。

线框下方处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。

初始时刻，使两弹簧处于自然长度，且给线框一竖直向下的初速度v0，当cd边第一次运动至最下端的过程中，R产生的电热为Q，此过程及以后的运动过程中ab边未进入磁场、cd边始终未离开磁场，已知重力加速度大小为g，下列说法中正确的是（　　）

A．初始时刻cd边所受安培力的大小为

－mg

B．线框中产生的最大感应电流可能为

C．在cd边第一次到达最下端的时刻，两根弹簧具有的弹性势能总量大于

mv02－Q

D．在cd边反复运动过程中，R中产生的电热最多为

mv02

二、（本题共4小题，共50分。

把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。

解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

11.（12分）水平放置的两根平行金属导轨ad和bc，导轨足够长，导轨两端a、b和c、d两点分别连接电阻R1和R2，在水平面内组成矩形线框，如图所示，ad和bc相距L＝0.5m，放在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B＝1T，一根电阻为0.2Ω的导体棒PQ跨接在两根金属导轨上，在外力作用下以4m/s的速度向右匀速运动，如果电阻R1＝0.3Ω，R2＝0.6Ω，导轨ad和bc的电阻不计，导体棒与导轨垂直且两端与导轨接触良好。

求：

（1）导体棒PQ中产生的感应电流的大小；

（2）导体棒PQ上感应电流的方向；

（3）导体棒PQ向右匀速滑动的过程中，外力做功的功率。

12.（12分）如图所示，间距为L的两根光滑

圆弧轨道置于水平面上，其轨道末端水平，圆弧轨道半径为r，电阻不计。

在其上端连有阻值为R0的电阻，整个装置处于如图所示的径向磁场中，圆弧轨道处的磁感应强度大小为B。

现有一根长度等于L、质量为m、电阻为R的金属棒从轨道的顶端PQ处由静止开始下滑，到达轨道底端MN时对轨道的压力为2mg（重力加速度为g）。

求：

（1）金属棒到达轨道底端时金属棒两端的电压；

（2）金属棒下滑过程中通过电阻R0的电荷量。

13.（12分）如图所示，两根平行的光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上，左端向上弯曲，导轨间距为l，电阻不计。

水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。

导体棒a与b的质量均为m，接入电路的有效电阻分别为Ra＝R，Rb＝2R。

b棒放置在水平导轨上足够远处，a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放。

运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，重力加速度为g。

（1）求a棒刚进入磁场时受到的安培力的大小和方向；

（2）求最终稳定时两棒的速度大小；

（3）从a棒开始下落到最终稳定的过程中，求b棒上产生的内能。

14．（14分）如图所示，半径为L1＝2m的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B1＝

T．长度也为L1、电阻为R的金属杆ab，一端处于圆环中心，另一端恰好搭接在金属环上，绕着a端沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω＝

rad/s。

通过导线将金属杆的a端和金属环连接到图示的电路中（连接a端的导线与圆环不接触，图中的定值电阻R1＝R，滑片P位于R2的正中央，R2的总阻值为4R），图中的平行板长度为L2＝2m，宽度为d＝2m．图示位置为计时起点，在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v0＝0.5m/s向右运动，并恰好能从平行板的右边缘飞出，之后进入到有界匀强磁场中，其磁感应强度大小为B2，左边界为图中的虚线位置，右侧及上下范围均足够大。

（忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻，忽略电容器的充放电时间，忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响，不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力）求：

（1）在0～4s内，平行板间的电势差UMN；

（2）带电粒子飞出电场时的速度；

（3）在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场，则磁感应强度B2应满足的条件。

一轮单元训练金卷·高三·物理卷（B）

第十一单元电磁感应

答案

一、（本题共10小题，每小题6分，在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求。

全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）

1.【答案】B

2．【答案】C

3.【答案】D

4.【答案】B

【解析】位移在0～L过程，磁通量增大，由楞次定律判断感应电流方向为顺时针方向，为正值，I＝

，l＝x，则I＝

x；位移在L～2L过程，磁通量先增大后减小，由楞次定律判断感应电流方向先为顺时针方向，为正值，后为逆时针方向，为负值；位移在2L～3L过程，磁通量减小，由楞次定律判断感应电流方向为逆时针方向，为负值，I＝

（3L－x），故选项B正确。

5.【答案】B

【解析】由于产生的感应电动势是逐渐增大的，而图象A描述磁通量与时间关系中斜率不变，产生的感应电动势不变，A错误；回路中的感应电动势为：

E＝

，感应电流为I＝

＝

，由题图乙可知：

I＝kt，故有：

＝k（R＋r）t，所以图象B正确；I均匀增大，电阻R两端的电势差U＝IR＝ktR，则知U与时间t成正比，C错误；通过金属棒某横截面的电荷量为：

q＝

t＝

kt2，故有q－t图象为抛物线，并非过原点的直线，D错误。

6.【答案】D

【解析】导体切割磁感线时产生感应电流，同时产生安培力阻碍导体运动，利用法拉第电磁感应定律、安培力公式及牛顿第二定律可确定线框在磁场中的运动特点。

线框进入和离开磁场时，安培力的作用都是阻碍线框运动，使线框速度减小，由E＝BLv、I＝

及F＝BIL＝ma可知安培力减小，加速度减小，当线框完全进入磁场后穿过线框的磁通量不再变化，不产生感应电流，不再产生安培力，线框做匀速直线运动，故选项D正确。

7.【答案】CD

8.【答案】BCD

【解析】由能量守恒定律可知：

磁铁克服磁场力做功W2，等于回路的电能，电能一部分转化为内能，另一部分转化为导体棒的机械能，所以W2－W1＝Q，故A错误，B正确；以导体棒为对象，由动能定理可知，磁场力对导体棒做功W1＝Ek，故C正确；外力对磁铁做功与重力对磁铁做功之和为回路中的电能，也等于焦耳热和导体棒的动能，故D正确。

9．【答案】CD

【解析】导体棒向右运动切割磁感线，由右手定则可得回路中产生顺时针方向的感应电流，则电阻R中的电流方向由c到a，A错误；对导体棒应用牛顿第二定律有FT－F安＝ma，又F安＝B

l，再对物块应用牛顿第二定律有mg－FT＝ma，则联立可得：

a＝

－

，则物块下落的最大加速度am＝

，B错误；当a＝0时，速度最大为vm＝

，C正确；下落h的过程，回路中的面积变化量ΔS＝lh，则通过电阻R的电荷量q＝

＝

＝

，D正确。

10.【答案】BC

【解析】初始时刻，cd边速度为v0，若此时所受重力不大于安培力，则产生的感应电动势最大，为E＝BLv0，感应电流I＝

＝

，cd边所受安培力的大小F＝BIL＝

，A错误，B正确。

由能量守恒定律，

mv02＋mgh＝Q＋Ep，cd边第一次到达最下端的时刻，两根弹簧具有的弹性势能总量为Ep＝

mv02－Q＋mgh，大于

mv02－Q，C正确。

cd边最后静止在初始位置下方，重力做的功大于克服弹簧弹力做的功；由能量守恒定律可知，导体棒的动能和减少的重力势能转化为焦耳热及弹簧的弹性势能，因减小的重力势能大于增加的弹性势能，所以热量应大于

mv02，故D错误。

二、（本题共4小题，共50分。

把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。

解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

11.（12分）

【解析】

（1）根据法拉第电磁感应定律，PQ产生的感应电动势

E＝BLv＝1×0.5×4V＝2V

又R外＝

＝

Ω＝0.2Ω

则感应电流的大小I＝

＝

A＝5A

（2）根据右手定则判定电流方向为Q→P

（3）导体棒PQ匀速运动，则

F＝F安＝BIL＝1×5×0.5N＝2.5N

故外力做功的功率P＝Fv＝2.5×4W＝10W。

12.（12分）

【解析】

（1）金属棒两端的电压为路端电压，当金属棒到达底端时，设棒的速度为v，由牛顿第二定律可得2mg－mg＝m

，解得v＝

由法拉第电磁感应定律可得E＝BLv

根据闭合电路欧姆定律得金属棒两端电压U＝

R0

联立即得U＝

。

（2）通过电阻R0的电荷量q＝

Δt

金属棒下滑过程中产生的感应电动势为

＝

＝

感应电流为

＝

，解得q＝

。

13.（12分）

【解析】

（1）设a棒刚进入磁场时的速度为v，从开始下落到进入磁场

根据机械能守恒定律mgh＝

mv2

a棒切割磁感线产生感应电动势E＝Blv

根据闭合电路欧姆定律I＝

a棒受到的安培力F＝BIl

联立以上各式解得

F＝

，方向水平向左。

（2）a棒进入磁场，切割磁感线产生感应电流

a棒和b棒均受安培力作用，F＝IBl，大小相等、方向相反，所以a棒和b棒组成的系统动量守恒。

设两棒最终稳定速度为v′，以v的方向为正方向，则mv＝2mv′

解得v′＝

。

（3）设a棒产生的内能为Qa，b棒产生的内能为Qb

根据能量守恒定律

mv2＝

×2mv′2＋Qa＋Qb

两棒串联内能与电阻成正比Qb＝2Qa

解得Qb＝

mgh。

14．（14分）

【解析】

（1）金属杆产生的感应电动势恒为E＝

B1L

ω＝2V

由电路的连接特点知：

E＝I·4R

U0＝I·2R＝

＝1V

T1＝

＝20s

由右手定则知：

在0～4s时间内，金属杆ab中的电流方向为b→a，则φa>φb

则在0～4s时间内，φM<φN，UMN＝－1V

（2）粒子在平行板电容器内做类平抛运动，在0～

时间内水平方向L2＝v0·t1

t1＝

＝4s<

竖直方向

＝

at

a＝

，E＝

，vy＝at1

得

＝0.25C/kg，vy＝0.5m/s

则粒子飞出电场时的速度v＝

＝

m/s

tanθ＝

＝1，所以该速度与水平方向的夹角θ＝45°

（3）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由B2qv＝m

得r＝

由几何关系及粒子在磁场中运动的对称性可知，

r>d时离开磁场后不会第二次进入电场，即B2<

＝2T。