章末质量检测九.docx

章末质量检测九.docx

《章末质量检测九.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《章末质量检测九.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

章末质量检测九

章末质量检测（九）

（时间：

60分钟　满分：

100分）

一、单项选择题（本题共5小题，每小题6分，共30分。

在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求的。

）

1.（2016·广东华附、广雅、省实、深中四校联考）如图1所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。

在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是（　　）

图1

A.如图甲所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动

B.如图乙所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动

C.如图丙所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动

D.如图丁所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动

解析　保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，选项A错误；保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，选项B错误；线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动，磁通量周期性地改变，故一定有感应电流，故选项C正确；线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，选项D错误。

答案　C

2.如图2，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图象中，可能正确描述上述过程的是（　　）

图2

解析　导线框开始进入磁场过程，通过导线框的磁通量增大，有感应电流，进而受到与运动方向相反的安培力作用，速度减小，感应电动势减小，感应电流减小，安培力减小，导线框的加速度减小，v－t图线的斜率减小；导线框全部进入磁场后，磁通量不变，无感应电流，导线框做匀速直线运动；导线框从磁场中出来过程，有感应电流，又会受到安培力阻碍作用，速度减小，加速度减小。

选项D正确。

答案　D

3.某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图3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未闪亮的原因是（　　）

图3

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

解析　由自感规律可知在开关断开的瞬间造成灯泡闪亮以及延时的原因是在线圈中产生了与原电流同向的自感电流且大于稳定时通过灯泡的原电流。

由题图可知灯泡和线圈构成闭合的自感回路，与电源无关，故A错误；造成不闪亮的原因是自感电流不大于稳定时通过灯泡的原电流，当线圈电阻小于灯泡电阻时才会出现闪亮现象，故B错误，C正确；自感系数越大，阻碍作用越强延迟现象越明显，故D错误。

答案　C

4.（2016·江苏泰州期末）如图4甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝100，线圈面积S＝200cm2，线圈的电阻r＝1Ω，线圈外接一个阻值R＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。

下列说法中正确的是（　　）

图4

A.线圈中的感应电流方向为顺时针方向

B.电阻R两端的电压随时间均匀增大

C.线圈电阻r消耗的功率为4×10－4W

D.前4s内通过R的电荷量为4×10－4C

解析　由楞次定律可判断线圈中的感应电流方向为逆时针方向，选项A错误；由法拉第电磁感应定律可知产生的感应电动势为E＝

＝0.1V，电阻R两端的电压不随时间变化，选项B错误；回路中电流I＝

＝0.02A，线圈电阻r消耗的功率为P＝I2r＝4×10－4W，选项C正确；前4s内通过R的电荷量为q＝It＝0.08C，选项D错误。

答案　C

5.CD、EF是两条水平放置的电阻可忽略的平行金属导轨，导轨间距为L，在水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场区域的长度为d，如图5所示。

导轨的右端接有一电阻R，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接。

将一阻值也为R的导体棒从弯曲轨道上h高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处。

已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为μ，则下列说法中正确的是（　　）

图5

A.电阻R的最大电流为

B.流过电阻R的电荷量为

C.整个电路中产生的焦耳热为mgh

D.电阻R中产生的焦耳热为

mg（h－μd）

解析　由题图可知，导体棒刚进入磁场的瞬间速度最大，产生的感应电流最大，由机械能守恒有mgh＝

mv2，所以I＝

＝

＝

，A错误；流过R的电荷量为q＝

t＝

＝

，B错误；由能量守恒定律可知整个电路中产生的焦耳热为Q＝mgh－μmgd，C错误；由于导体棒的电阻也为R，则电阻R中产生的焦耳热为

Q＝

mg（h－μd），D正确。

答案　D

二、多项选择题（本题共4小题，每小题8分，共计32分。

每小题有多个选项符合题意。

全部选对的得8分，选对但不全的得4分，错选或不选的得0分。

）

6.（2016·河北唐山摸底）如图6甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示（图示磁感应强度方向为正），MN始终保持静止，则0～t2时间内（　　）

图6

A.电容器C的电荷量大小始终不变

B.电容器C的a板先带正电后带负电

C.MN所受安培力的大小始终不变

D.MN所受安培力的方向先向右后向左

解析　磁感应强度均匀变化，产生恒定电动势，电容器C的电荷量大小始终没变，选项A正确，B错误；由于磁感应强度变化，根据楞次定律和左手定则可知，MN所受安培力的方向先向右后向左，选项C错误，D正确。

答案　AD

7.如图7所示为一圆环发电装置，用电阻R＝4Ω的导体棒弯成半径L＝0.2m的闭合圆环，圆心为O，COD是一条直径，在O、D间接有负载电阻R1＝1Ω。

整个圆环中均有B＝0.5T的匀强磁场垂直环面穿过。

电阻r＝1Ω的导体棒OA贴着圆环做匀速运动，角速度ω＝300rad/s，则（　　）

图7

A.当OA到达OC处时，圆环的电功率为1W

B.当OA到达OC处时，圆环的电功率为2W

C.全电路最大功率为3W

D.全电路最大功率为4.5W

解析　当OA到达OC处时，圆环的电阻为1Ω，与R1串联接入电源，外电阻为2Ω，棒转动过程中产生的感应电动势E＝

BL2ω＝3V，圆环上分压为1V，所以圆环上的电功率为1W，A正确，B错误；当OA到达OD处时，圆环中的电阻为零，此时电路中总电阻最小，而电动势不变，所以电功率最大为P＝

＝4.5W，C错误，D正确。

答案　AD

8.（2016·陕西渭南质检）如图8所示，变化的磁场中放置一固定的导体圆形闭合线圈，图甲中所示的磁感应强度和电流的方向为设定的正方向，已知线圈中感应电流i随时间t变化的图象如图乙所示。

则在下图中可能是磁感应强度B随时间t变化的图象是（　　）

图8

解析　在0～0.5s，电流为负值，可推得磁感应强度向内增加或向外减少，选项A错误；在0.5～1.5s内，电流为正值，在这段时间内，磁感应强度向内减少或向外增加，当然也可以先是向内减少，然后是向外增加，选项C错误；在1.5～2.5s，电流为负值，可知磁感强度向内增加或向外减少，在以后的变化过程中，磁场都做周期性的变化，选项B、D都正确。

答案　BD

9.如图9甲所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m，电阻为R，在金属线框的下方有一匀强磁场区域，MN和PQ是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc边平行，磁场方向垂直于线框平面向里。

现使金属线框从MN上方某一高度处由静止开始下落，如图乙是金属线框由开始下落到bc刚好运动到匀强磁场PQ边界的v－t图象，图中数据均为已知量。

重力加速度为g，不计空气阻力。

下列说法正确的是（　　）

图9

A.金属线框刚进入磁场时感应电流方向沿adcba方向

B.磁场的磁感应强度为

C.金属线框在0～t3时间内所产生的热量为mgv1（t2－t1）

D.MN和PQ之间的距离为v1（t2－t1）

解析　根据楞次定律可知，线框刚进入磁场时，感应电流的方向为abcda方向，选项A错误；由于bc边进入磁场时线框匀速运动，mg＝

，而线框边长l＝v1（t2－t1），联立可得B＝

，选项B正确；金属线框在0～t3时间内，只有在t1～t2时间内才产生热量，此过程中安培力与重力大小相等，因此所产生的热量为mgv1（t2－t1），选项C正确；MN和PQ之间的距离为v1（t2－t1）＋

（t3－t2），选项D错误。

答案　BC

三、非选择题（共3小题，共38分。

计算题解答时请写出必要的文字说明，方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分。

）

10.（12分）如图10甲所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场方向垂直。

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随时间变化的规律如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向。

求：

图10

（1）3s时线圈内感应电动势的大小和感应电流的方向；

（2）在1～5s内通过线圈的电荷量q；

（3）在0～5s内线圈产生的焦耳热Q。

解析　

（1）3s时感应电动势E1＝N

磁通量的变化量ΔΦ1＝ΔB1S

解得E1＝N

，代入数据解得E1＝5V

感应电流方向为a→b→c→d→a。

（2）在1～5s内线圈中的感应电动势

E2＝

＝N

感应电流I2＝

，电荷量q＝I2Δt2

解得q＝N

，代入数据解得q＝10C。

（3）0～1s内线圈中的感应电动势E3＝N

＝N

＝10V

0～1s内线圈中的感应电流I3＝

＝5A

0～1s内线圈产生的焦耳热Q1＝I

rΔt3＝50J

1～5s内线圈产生的焦耳热Q2＝I

rΔt2＝50J

Q＝Q1＋Q2＝100J。

答案　

（1）5V　a→b→c→d→a　

（2）10C　（3）100J

11.（12分）如图11所示，R1＝5Ω，R2＝6Ω，电压表与电流表的量程分别为0～10V和0～3A，电表均为理想电表。

导体棒ab与导轨电阻均不计，且导轨光滑，导轨平面水平，ab棒处于匀强磁场中。

图11

（1）当变阻器R接入电路的阻值调到30Ω，且用F1＝40N的水平拉力向右拉ab棒并使之达到稳定速度v1时，两表中恰好有一表满偏，而另一表又能安全使用，则此时ab棒的速度v1是多少？

（2）当变阻器R接入电路的阻值调到3Ω，且仍使ab棒的速度达到稳定时，两表中恰有一表满偏，而另一表能安全使用，则此时作用于ab棒的水平向右的拉力F2是多大？

解析　

（1）假设电流表指针满偏，即I＝3A，那么此时电压表的示数应为U＝IR并＝15V，此时电压表示数超过了量程，不能正常使用，不合题意。

因此，应该是电压表正好达到满偏。

当电压表满偏时，即U1＝10V，此时电流表的示数为I1＝

＝2A

设ab棒稳定时的速度为v1，产生的感应电动势为E1，则E1＝Blv1，且E1＝I1（R1＋R并）＝20V

ab棒受到的安培力为F1＝BI1l＝40N

解得v1＝1m/s。

（2）利用假设法可以判断，此时电流表恰好满偏，即I2＝3A，此时电压表的示数为U2＝I2R并＝6V，可以安全使用，符合题意。

由F＝BIl可知，稳定时ab棒受到的拉力与ab棒中的电流成正比，所以

F2＝

F1＝

×40N＝60N。

答案　

（1）1m/s　

（2）60N

12.（14分）如图12所示，相互平行的光滑金属导轨固定在倾角为θ＝30°的绝缘斜面上，相距为L，导轨下端连接一个定值电阻R1，上端通过开关S（S是闭合的）也连接一个定值电阻R2。

导体棒ab放在导轨上靠近下端的位置，与导轨垂直并良好接触。

在斜面上虚线MN以下的区域内，存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为B。

现对ab棒施以平行导轨斜向上的恒定拉力F，使它沿导轨先向上加速运动，在到达虚线MN之前，导体棒ab已经开始做匀速运动。

当导体棒到达MN时，立即撤去拉力，导体棒向上运动一段后又向下滑动，进入磁场后又做匀速运动。

已知R1＝R2＝R，导体棒ab的阻值为r＝

，质量为m，重力加速度为g，拉力做的功为W，导轨电阻不计。

图12

（1）求拉力F的大小和导体棒ab匀速运动时的速度v；

（2）当导体棒ab匀速运动时，电阻R1的发热功率P1多大？

从导体棒ab开始运动到回到初始位置的过程中电阻R1产生了多少热量Q1?

（3）若在导体棒ab再次进入磁场时断开开关S，则导体棒ab将如何运动？

解析　

（1）导体棒运动时受力如图甲所示，由牛顿第二定律可得

甲

F－FA－mgsinθ＝ma①

其中，导体棒受到的安培力FA＝BIL＝

②

当导体棒加速度a＝0时开始做匀速运动，因此联立①②有

F－

－mgsinθ＝0③

乙

导体棒在MN上方运动时只受重力，机械能守恒，因此当导体棒再次进入磁场时速度也为v，匀速运动时受力如乙所示，有mgsinθ－

＝0④

由④解得v＝

⑤

由③④得F＝mg⑥

（2）由于R1与R2并联后电阻值等于

，因此Pr＝2P1，有P1＝

P总＝

FAv⑦

由②⑤⑦联立得P1＝

⑧

从导体棒ab开始运动到回到初始位置，重力做功为0，由功能关系得

W－Q＝

mv2－0⑨

Q1＝

Q⑩

由⑤⑨⑩解得Q1＝

（W－

）。

（3）当开关S断开时，回路的电阻增大，通过导体棒ab的电流减小，安培力减小，导体棒ab先加速，当mgsinθ－

＝0时，导体棒ab开始以v′＝

的速度做匀速运动。

答案　

（1）mg　

（2）

（W－

）

（3）先加速后匀速运动