2018届高考物理一轮总复习第九章电磁感应章末检测卷20170613383

第九章电磁感应

一、选择题(本题共7小题，每小题6分，共42分．在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8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，有选错或不选的得0分．)

1．(2015·江苏卷)静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载《春秋纬考异邮》中有玳瑁吸衣若之说，但下列不属于静电现象的是( ) A．梳过头发的塑料梳子吸起纸屑

B．带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引

C．小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流

D．从干燥的地毯走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉

解析：小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生感应电流是电磁感应现象，不是静电现象，所以C正确．

答案：C

2．(2016·威海模拟)如图所示，a、b是平行的金属导轨，匀强磁场垂直导轨平面，c、d是分别串有电压表和电流表的金属棒，它们与导轨接触良好，当c、d以相同的速度向右

)

运动时，下列说法正确的是(

B．两表均有读数

C．电流表有读数，电压表无读数

D．电流表无读数，电压表有读数

解析：当c、d以相同的速度向右运动时，穿过回路的磁通量没变，故无感应电流产生，所以电流表和电压表中的电流均为零，故选项A正确．

1

2 答案：A

3．(2016·大连模拟)如图甲所示，面积为0.1 m 2

的10匝线圈EFG 处在某磁场中，t ＝0时，磁场方向垂直于线圈平面向里，磁感应强度B 随时间变化的规律如图乙所示．已知线圈与右侧电路接触良好，电路中的电阻R ＝4 Ω，电容C ＝10 μF ，线圈EFG 的电阻为1 Ω，其余部分电阻不计．则当开关S 闭合，电路稳定后，在t ＝0.1 s 至t ＝0.2 s 这段时间内(

)

A ．电容器所带的电荷量为8×10－5 C

B ．通过R 的电流是2.5 A ，方向从b 到a

C ．通过R 的电流是2 A ，方向从b 到a

D ．R 消耗的电功率是0.16 W

解析：线圈EFG 相当于电路的电源，电动势E ＝n ΔB Δt S ＝10×20.2

×0.1 V ＝10 V ．由楞次定律得，电动势E 的方向是顺时针方向，故流过R 的电流是a→b，I ＝E R ＋r ＝104＋1

A ＝2 A ，P R ＝I 2R ＝22×4 W ＝16 W ；电容器U C ＝U R ，所带电荷量Q ＝C·U C ＝10×10－6×2×4 C ＝8×10－5 C ，选项A 正确．

答案：A

4．(2017·西安模拟)在如图所示的电路中，a 、b 为两个完全相同的灯泡，L 为电阻可忽略不计的自感线圈，E 为电源，S 为开关．关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是(

)

3 A ．合上开关，a 先亮，b 后亮；断开开关，a 、b 同时熄灭

B ．合上开关，b 先亮，a 后亮；断开开关，a 先熄灭，b 后熄灭

C ．合上开关，b 先亮，a 后亮；断开开关，a 、b 同时熄灭

D ．合上开关，a 、b 同时亮；断开开关，b 先熄灭，a 后熄灭

解析：由于L 是自感线圈，当合上S 时，自感线圈L 将产生自感电动势，阻碍电流的增加，故有b 灯先亮，而a 灯后亮；当S 断开时，L 、a 、b 组成回路，L 产生自感电动势阻碍电流的减弱，由此可知，a 、b 同时熄灭，C 正确．

答案：C

5．(2016·东营模拟)如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、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v 、3v 速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两过程中(

)

A ．导体框中产生的感应电流方向相反

B ．导体框中产生的焦耳热相同

C ．导体框ad 边两端电势差相同

D ．通过导体框截面的电量相同

解析：根据右手定则可知，导体框中产生的感应电流均是沿顺时针方向，选项A 错误；导体框中产生的焦耳热等于克服安培力做的功，设导线框的边长为l ，当以速度v 匀速拉出

时，Q 1＝F 安l ＝B 2l 2v R ·l ＝B 2l 3

v R

∝v ，所以导体框中产生的焦耳热不同，选项B 错误；当以速度v 匀速拉出时，cd 边切割磁感线产生感应电动势，cd 边相当于电源，导体框ad 边两端电

势差U 1＝14

Blv ，当以速度3v 匀速拉出时，ad 边切割磁感线产生感应电动势，ad 边相当于电源，导体框ad 边两端电势差等于路端电压，其大小为U 2＝34Bl ·3v ＝94Blv ，选项C 错误；两

4 个过程中，通过导体框截面的电荷量均为q ＝ΔΦR ＝Bl 2R

，选项D 正确． 答案：D

6．(2016·宝鸡模拟)如图所示，两根水平放置的相互平行的金属导轨ab 、cd ，表面光滑，处在竖直向上的匀强磁场中，金属棒PQ 垂直于导轨放在上面，以速度v 向右做匀速运动，欲使棒PQ 停下来，下面的措施可行的是(导轨足够长，棒PQ 有电阻)(

)

A ．在PQ 右侧垂直于导轨再放上一根同样的金属棒

B ．在PQ 右侧垂直于导轨再放上一根质量和电阻均比棒PQ 大的金属棒

C ．将导轨的a 、c 两端用导线连接起来

D ．将导轨的a 、c 两端和b 、d 两端分别用导线连接起来

解析：在PQ 棒右侧放金属棒时，回路中产生感应电流，使金属棒加速，PQ 棒减速，当获得共同速度时，回路中感应电流为零，两棒都将匀速运动，A 、B 错误；当一端或两端用导线连接时，PQ 的动能将转化为内能而最终静止，C 、D 正确．

答案：CD

7．(2017·荆州模拟)如图所示，MN 、PQ 是与水平面成θ角的两条平行光滑且足够长的金属轨道，其电阻忽略不计．空间存在着垂直于轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B.导体棒ab 、cd 垂直于轨道放置，且与轨道接触良好，每根导体棒的质量均为m ，电阻均为r ，轨道宽度为L ，与轨道平行的绝缘细线一端固定，另一端与ab 棒中点连接，细线承受的最大拉力T m ＝2mg sin θ.今将cd 棒由静止释放，则细线被拉断时，cd 棒的(

)

A ．速度大小是

2mgr sin θB 2L 2

5 B ．速度大小是mgr sin θB 2L 2 C ．加速度大小是2g sin θ

D ．加速度大小是0

解析：由静止释放后cd 棒沿斜面向下做加速运动，随着速度的增大，E ＝BLv 变大，I ＝E 2r

也变大，F ＝BIL 也变大，对ab 棒，当T ＝2mg sin θ＝mg sin θ＋BIL 时细线刚好被拉断，此时v ＝2mgr sin θB 2L 2，cd 棒这时向上的安培力与沿斜面向下的重力的分力平衡，加速度大小是0，故选项A 、D 正确，选项B 、C 错误．

答案：AD

二、非选择题(本题共5小题，共52分．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．)

8．(10分)(2015·江苏卷)做磁共振检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流．某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上一圈肌肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径r ＝5.0 cm ，线圈导线的横截面积A ＝0.80 cm 2

，电阻率ρ＝1.5 Ω·m ，如图所示，匀强磁场方向与线圈平面垂直，若磁感应强度B 在0.3 s 内从1.5 T 均匀地减小为零，求(计算结果保留一位有效数字)：

(1)该圈肌肉组织的电阻R ；

(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E ；

(3)0.3 s 内该圈肌肉组织中产生的热量Q.

解析：(1)由电阻定律R ＝ρ

2πr A ，(2分) 解得R ＝6×103 Ω.(1分)

(2)感应电动势E ＝ΔB Δt

πr 2，(2分) 解得E ＝4×10－2

V ．(1分)

6 (3)由焦耳定律得Q ＝E 2R

Δt ，(3分) 解得Q ＝8×10－8 J ．(1分)

答案：(1)6×103 Ω (2)4×10－2 V (3)8×10－8 J

9．(10分)(2015·海南卷)如图所示，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距l ，左端与一电阻R 相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向竖直向下．一质量为m 的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速度v 匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好．已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g ，导轨和导体棒的电阻均可忽略．求：

(1)电阻R 消耗的功率；

(2)水平外力的大小．

解析：(1)导体切割磁感线运动产生的电动势为

E ＝Blv ，(2分)

根据欧姆定律，闭合回路中的感应电流为I ＝E R

，(1分) 电阻R 消耗的功率为P ＝I 2R.(1分)

联立可得P ＝B 2l 2v 2R

.(1分) (2)对导体棒受力分析，受到向左的安培力和向左的摩擦力，向右的外力，三力平衡， 故有F 安＋μmg ＝F ，(2分)

F 安＝BIl ＝B·Blv R

·l.(2分) 解得F ＝B 2l 2v R

＋μmg.(1分) 答案：(1)P ＝B 2l 2v 2R (2)F ＝B 2l 2v R

＋μmg

10．(12分)(2016·唐山模拟)如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L ＝1 m ，上端接有电阻R ＝3 Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场．现

将质量m＝0.1 kg、电阻r＝1 Ω的金属杆ab从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v－t图象如图乙所示(取g＝10 m/s2)．求：

(1)磁感应强度B；

(2)杆在磁场中下落0.1 s过程中电阻R产生的热量．

解析：(1)由图象知，杆自由下落0.1 s进入磁场后以

v＝1.0 m/s做匀速运动．

产生的电动势E＝BLv，(2分)

杆中的电流I＝

E

R＋r

，(2分)

杆所受安培力F安＝BIL，(2分)

由平衡条件得mg＝F安，(2分)

解得B＝2 T．(1分)

(2)电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝0.075 J．(3分)

答案：(1)2 T(2)0.075 J

11．(12分)如图所示，间距l＝0.3 m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内．在水平面a1b1b2a2区域内和倾角θ＝37°的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1＝0.4 T、方向竖直向上和B2＝1 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场．电阻R＝0.3 Ω、质量m1＝0.1 kg、长为l的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在b1、b2点，K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好．一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂，绳上穿有质量m2＝0.05 kg的小环．已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动．不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长．取g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：

7

8

(1)小环所受摩擦力的大小；

(2)Q 杆所受拉力的瞬时功率．

解析：(1)设小环受到的摩擦力大小为F f ，由牛顿第二定律，有m 2g －F f ＝m 2a ，(3分) 代入数据，得F f ＝0.2 N ．(1分)

(2)设通过K 杆的电流为I 1，K 杆受力平衡，有

F f ＝B 1I 1l ，(1分)

设回路总电流为I ，总电阻为R 总，有I ＝2I 1，

R 总＝32

R.(2分) 设Q 杆下滑速度大小为v ，产生的感应电动势为E ，有

I ＝E R 总

，E ＝B 2lv ，F ＋m 1g sin θ＝B 2Il ，(3分) 拉力的瞬时功率P ＝Fv.(1分)

联立以上各式，代入数据得P ＝2 W ．(1分)

答案：(1)0.2 N (2)2 W

12．(14分)如图所示，水平放置的平行金属导轨宽度为d ＝1 m ，导轨间接有一个阻值为R ＝2 Ω的灯泡，一质量为m ＝1 kg 的金属棒跨接在导轨之上，其电阻为r ＝1 Ω，且和导轨始终接触良好．整个装置放在磁感应强度为B ＝2 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．现对金属棒施加一水平向右的拉力F ，使金属棒从静止开始向右运动．求：

(1)若金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.2，施加的水平恒力为F ＝10 N ，则金属棒达到的稳定速度v 1是多少？

9 (2)若金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.2，施加的水平力功率恒为P ＝6 W ，则金属棒达到的稳定速度v 2是多少？

(3)若金属棒与导轨间是光滑的，施加的水平力功率恒为P ＝20 W ，经历t ＝1 s 的过程中灯泡产生的热量为Q R ＝12 J ，则此时金属棒的速度v 3是多少？

解析：(1)由I ＝Bdv 1R ＋r

和F 安＝BId ，(2分) 可得F 安＝B 2d 2

v 1R ＋r

，(1分) 根据平衡条件可得F ＝μmg ＋F 安．(1分)

解得v 1＝（F －μmg ）（R ＋r ）B 2d 2 ＝（10－0.2×1×10）（2＋1）22×12 m /s ＝6 m /s .(1分)

(2)稳定后F ＝μmg ＋B 2d 2

v 2R ＋r

，(2分) 且P ＝Fv 2，(1分)

整理得2v 22＋3v 2－9＝0.(1分)

解得v 2＝1.5 m /s .(1分)

(3)金属棒和灯泡串联，由Q ＝I 2Rt 得灯泡和金属棒产生的热量比Q R Q r ＝R r

，(1分) 根据能量守恒Pt ＝12

mv 23＋Q R ＋Q r ，(2分) 解得v 3＝2（Pt －Q R －Q r ）m ＝2（20×1－12－6）1 m /s ＝2 m /s .(1分)

答案：(1)6 m /s (2)1.5 (3)2 m /s

[教师用书备选题]

13．(2016·赣州模拟)某同学将一条形磁铁放在水平转盘上，如图甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边．当转盘(及磁铁)转动时，引起磁感应强度测量值周期性地变化，该变化的周期与转盘转动周期一致．经过操作，该同学在计算机上得到了如图乙所示的图象．该同学猜测磁感应强度传感器内有一线圈，当测得磁感应强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时．按照这种猜测( )

A．在t＝0.1 s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化

B．在t＝0.15 s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化

C．在t＝0.1 s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值

D．在t＝0.15 s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值

解析：题图乙中斜率既能反映线圈内产生的感应电流的方向变化，又能反映感应电流的大小变化．t＝0.1 s时刻，图线斜率最大，意味着磁通量的变化率最大，感应电动势最大，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值，t＝0.1 s时刻前后的图线斜率一正一负，说明产生的感应电流的方向发生了变化，所以A、C正确；同理可知t＝0.15 s时刻，图线斜率不是最大值，且该时刻前后图线斜率全为负值，说明线圈内产生的感应电流的方向没有变化，而且大小并未达到最大值，选项B、D错误．

答案：AC

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