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1、【安徽省，人教版】2014屆物理一輪小題精練（39，含答案） 一、選擇題(本題共10小題,共40分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有的只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分 1.如圖12-1所示，金屬桿ab、cd可以在光滑導(dǎo)軌PQ和RS上滑動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，當(dāng)ab、cd分別以速度v1、v2滑動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)回路感生電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，則v1和v2的大小、方向可能是(　　) 圖12-1 A.v1＞v2,v1向右，v2向左 B.v1＞v2,v1和v2都向左 C.v1=v2,v1和v2都向右 D.v1=v2,v1和v2都向左

2、 解析:因回路abdc中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感生電流，由題意可知回路abdc的面積應(yīng)增大，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，B正確. 答案:B 2.(2013·河北唐山高三模擬)如圖12-2所示，把一個(gè)閉合線圈放在蹄形磁鐵兩磁極之間(兩磁極間磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng))，蹄形磁鐵和閉合線圈都可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)蹄形磁鐵勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈也開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定后，有(　　) 圖12-2 A.線圈與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同 B.線圈與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反 C.線圈中產(chǎn)生交流電 D.線圈中產(chǎn)生為大小改變、方向不變的電流 解析:本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律等考點(diǎn).根據(jù)楞次定律的推廣含義可知A正

3、確、B錯(cuò)誤；最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)磁鐵比線圈的轉(zhuǎn)速大，則磁鐵相對(duì)線圈中心軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以產(chǎn)生的電流為交流電. 答案:AC 3.如圖12-3 所示,線圈M和線圈P繞在同一鐵芯上.設(shè)兩個(gè)線圈中的電流方向與圖中所標(biāo)的電流方向相同時(shí)為正.當(dāng)M中通入下列哪種電流時(shí),在線圈P中能產(chǎn)生正方向的恒定感應(yīng)電流(　　) 圖12-3 圖12-4 解析:據(jù)楞次定律，P中產(chǎn)生正方向的恒定感應(yīng)電流說明M中通入的電流是均勻變化的，且方向?yàn)檎较驎r(shí)應(yīng)均勻減弱，故D正確. 答案:D 4.如圖12-5所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框質(zhì)量為m，由距磁場(chǎng)H高處自由下落，其下邊ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，線圈開始做減速運(yùn)動(dòng)

4、，直到其上邊cd剛剛穿出磁場(chǎng)時(shí)，速度減為ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的一半，磁場(chǎng)的寬度也為L(zhǎng)，則線框穿越勻強(qiáng)磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱為(　) 圖12-5 A.2mgL B.2mgL+mgH C. D. 解析:設(shè)剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v1,剛穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度① 線框自開始進(jìn)入磁場(chǎng)到完全穿出磁場(chǎng)共下落高度為2L.由題意得② ③ 由①②③得.C選項(xiàng)正確. 答案:C 5.如圖12-6(a)所示,圓形線圈P靜止在水平桌面上,其正上方懸掛一相同線圈Q,P和Q共軸,Q中通有變化電流,電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖12-6(b)所示,P所受的重力為G,桌面對(duì)P的支持力為FN,則(　　) 圖12-6

5、 A.t1時(shí)刻FN＞G B.t2時(shí)刻FN＞G C.t3時(shí)刻FN＜G D.t4時(shí)刻FN=G 6.用相同導(dǎo)線繞制的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)或2L的四個(gè)閉合導(dǎo)體線框，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖12-7所示.在每個(gè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是(　　) 圖12-7 A.Ua＜Ub＜Uc＜Ud B.Ua＜Ub＜Ud＜Uc C.Ua=Ub＜Ud=Uc D.Ub＜Ua＜Ud＜Uc 解析:線框進(jìn)入磁場(chǎng)后切割磁感線,a、b產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是c、d電動(dòng)勢(shì)的一半.而不同的線框的電阻不同.設(shè)a線框電阻為4r,b、c、d線框的電阻分別為6

6、r、8r、6r,則, 所以B正確. 答案:B 7.(2013·安徽皖南模擬)如圖12-8所示，用一塊金屬板折成橫截面為“”形的金屬槽放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并以速度v1向右勻速運(yùn)動(dòng)，從槽口右側(cè)射入的帶電微粒的速度是v2，如果微粒進(jìn)入槽后恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r和周期T分別為(　　) 圖12-8 A. B. C. D. 解析:金屬板折成“”形的金屬槽放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并以速度v1向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，左板將切割磁感線，上、下兩板間產(chǎn)生電勢(shì)差，由右手定則可知上板為正，下板為負(fù)，，微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則重力等于電場(chǎng)力，方向相反，

7、故有向心力由洛倫茲力提供，所以得，周期，故B項(xiàng)正確. 答案:B 8.超導(dǎo)磁懸浮列車是利用超導(dǎo)體的抗磁作用使列車車體向上浮起，同時(shí)通過周期性地變換磁極方向而獲得推進(jìn)動(dòng)力的新型交通工具.其推進(jìn)原理可以簡(jiǎn)化為如圖12-9所示的模型:在水平面上相距L的兩根平行直導(dǎo)軌間，有豎直方向等距離分布的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2，且B1=B2=B，每個(gè)磁場(chǎng)的寬度都是l，相間排列，所有這些磁場(chǎng)都以相同的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)跨在兩導(dǎo)軌間的長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為l的金屬框abcd(懸浮在導(dǎo)軌上方)在磁場(chǎng)力作用下也將會(huì)向右運(yùn)動(dòng).設(shè)金屬框的總電阻為R，運(yùn)動(dòng)中所受到的阻力恒為Ff，金屬框的最大速度為vm，則磁場(chǎng)向右勻速運(yùn)動(dòng)的速度v可表示

8、為(　　) 圖12-9 A.v=(B2L2vm－FfR)/B2L2 B.v=(4B2L2vm+FfR)/4B2L2 C.v=(4B2L2vm－FfR)/4B2L2 D.v=(2B2L2vm+FfR)/2B2L2 解析:導(dǎo)體棒ad和bc各以相對(duì)磁場(chǎng)的速度(v－vm)切割磁感線運(yùn)動(dòng)，由右手定則可知回路中產(chǎn)生的電流方向?yàn)閍bcda,回路中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=2BL(v－vm),回路中電流為I=2BL(v－vm)/R,由于左右兩邊ad和bc均受到安培力，則合安培力為F合=2×BLI=4B2L2(v－vm)/R，依題意金屬框達(dá)到最大速度時(shí)受到的阻力與安培力平衡，則Ff=F合，解得

9、磁場(chǎng)向右勻速運(yùn)動(dòng)的速度v=(4B2L2vm+FfR)/4B2L2,B對(duì). 答案:B 9.矩形導(dǎo)線框abcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感線方向與線圈平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖象如圖12-10甲所示,t=0時(shí)刻,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里.在0～4 s時(shí)間內(nèi),線框中的感應(yīng)電流(規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)檎较?、ab邊所受安培力(規(guī)定向上為正方向)隨時(shí)間變化的圖象分別為圖乙中的(　　) 甲 乙 圖12-0 解析:在0～1 s內(nèi),穿過線框中的磁通量為向里的減少,由楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)垂直紙面向里,由安培定則,線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向.由法拉第電磁感應(yīng)定律,,E一定,由故I一

10、定.由左手定則,ab邊受的安培力向上.由于磁場(chǎng)變?nèi)?故安培力變小.同理可判出在1～2 s內(nèi),線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,ab邊受的安培力為向下的變強(qiáng).2～3 s內(nèi),線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,ab邊受的安培力為向上的變?nèi)?因此選項(xiàng)AD對(duì). 答案:AD 10.如圖12-11甲所示,用裸導(dǎo)體做成U形框架abcd,ad與bc相距L=0.2 m,其平面與水平面成θ=30°角.質(zhì)量為m=1 kg的導(dǎo)體棒PQ與ad、bc接觸良好,回路的總電阻為R=1 Ω.整個(gè)裝置放在垂直于框架平面的變化磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化情況如圖乙所示(設(shè)圖甲中B的方向?yàn)檎较?.t=0時(shí),B0=10

11、 T、導(dǎo)體棒PQ與cd的距離x0=0.5 m.若PQ始終靜止,關(guān)于PQ與框架間的摩擦力大小在0～t1=0.2 s時(shí)間內(nèi)的變化情況,下面判斷正確的是(　　) 圖12-11 A.一直增大 B.一直減小 C.先減小后增大 D.先增大后減小 解析:由圖乙,,t=0時(shí),回路所圍面積S=Lx0=0.1 m2,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),,安培力F=B0IL=10 N,方向沿斜面向上.而下滑力mgsin30°=5 N,小于安培力,故剛開始摩擦力沿斜面向下.隨著安培力減小,沿斜面向下的摩擦力也減小,當(dāng)安培力等于下滑力時(shí),摩擦力為零.安培力再減小,摩擦力變?yōu)檠匦泵嫦蛏锨以龃?故選項(xiàng)C對(duì). 答案:C

12、 二、填空題(共2小題，共12分) 11.(6分)如圖12-12所示,有一彎成θ角的光滑金屬導(dǎo)軌POQ,水平放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直.有一金屬棒MN與導(dǎo)軌的OQ邊垂直放置,金屬棒從O點(diǎn)開始以加速度a向右運(yùn)動(dòng),求t秒末時(shí),棒與導(dǎo)軌所構(gòu)成的回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是____________________. 圖12-12 解析:該題求的是t秒末感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值,可利用公式E=Blv求解,而上面錯(cuò)誤解法求的是平均值.開始運(yùn)動(dòng)t秒末時(shí),金屬棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度為 根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,這時(shí)金屬棒切割磁感線的速度為v=at. 由題知B、L、v三者互相垂直,有,即金

13、屬棒運(yùn)動(dòng)t秒末時(shí),棒與導(dǎo)軌所構(gòu)成的回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是 答案: 12.(6分)如圖12-13所示,有一閉合的矩形導(dǎo)體框,框上M、N兩點(diǎn)間連有一電壓表,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,且框面與磁場(chǎng)方向垂直.當(dāng)整個(gè)裝置以速度v向右勻速平動(dòng)時(shí),M、N之間有無電勢(shì)差?__________(填“有”或“無”)，電壓表的示數(shù)為__________. 圖12-13 解析:當(dāng)矩形導(dǎo)線框向右平動(dòng)切割磁感線時(shí),AB、CD、MN均產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),其大小均為BLv,根據(jù)右手定則可知,方向均向上.由于三個(gè)邊切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等,方向相同,相當(dāng)于三個(gè)相同的電源并聯(lián),回路中沒有電流.而電壓表是由

14、電流表改裝而成的,當(dāng)電壓表中有電流通過時(shí),其指針才會(huì)偏轉(zhuǎn).既然電壓表中沒有電流通過,其示數(shù)應(yīng)為零.也就是說,M、N之間雖有電勢(shì)差BLv,但電壓表示數(shù)為零. 答案:有　0 三、計(jì)算、論述題(共4個(gè)題,共48分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟.只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 13.(10分)如圖12-14所示是一種測(cè)量通電線圈中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的裝置,把一個(gè)很小的測(cè)量線圈A放在待測(cè)處,線圈與測(cè)量電荷量的沖擊電流計(jì)G串聯(lián),當(dāng)用雙刀雙擲開關(guān)S使螺線管的電流反向時(shí),測(cè)量線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而引起電荷的遷移,由表G測(cè)出電荷量Q,就可以

15、算出線圈所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.已知測(cè)量線圈的匝數(shù)為N,直徑為d,它和表G串聯(lián)電路的總電阻為R,則被測(cè)出的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大? 圖12-14 解析:當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)S使螺線管的電流反向時(shí),測(cè)量線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得: 由歐姆定律和電流的定義得: 即 聯(lián)立可解得: 答案: 14.(12分)如圖12-15所示,線圈內(nèi)有理想邊界的磁場(chǎng),開始時(shí)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.當(dāng)磁場(chǎng)均勻增加時(shí),有一帶電微粒靜止于平行板(兩板水平放置)電容器中間,若線圈的匝數(shù)為n,平行板電容器的板間距離為d,粒子的質(zhì)量為m,帶電荷量為q.(設(shè)線圈的面積為S)求: 圖12-15 (

16、1)開始時(shí)穿過線圈平面的磁通量的大小. (2)處于平行板電容器間的粒子的帶電性質(zhì). (3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率. 解析:(1)Φ=B0S. (2)由楞次定律,可判出上板帶正電,故推出粒子應(yīng)帶負(fù)電. (3),ΔΦ=ΔB·S, ,聯(lián)立解得: 答案:(1)B0S　(2)負(fù)電　(3) 15.(12分)兩根光滑的長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌MN、M′N′平行置于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為l，電阻不計(jì)，M、M′處接有如圖12-16所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C.長(zhǎng)度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.ab在外力作用下向右勻速運(yùn)

17、動(dòng)且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在ab運(yùn)動(dòng)距離為s的過程中，整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q.求: 圖12-16 (1)ab運(yùn)動(dòng)速度v的大小； (2)電容器所帶的電荷量q. 解析:本題是電磁感應(yīng)中的電路問題,ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為電源.電動(dòng)勢(shì)可由E=Blv計(jì)算.其中v為所求,再結(jié)合閉合(或部分)電路歐姆定律、焦耳定律、電容器及運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)列方程可解得. (1)設(shè)ab上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，回路中的電流為I,ab運(yùn)動(dòng)距離s所用時(shí)間為t,三個(gè)電阻R與電源串聯(lián),總電阻為4R,則 E=Blv 由閉合電路歐姆定律有 由焦耳定律有Q=I2(4R)t 由上述方程得 (2)設(shè)電容器兩極板間

18、的電勢(shì)差為U,則有U=IR 電容器所帶電荷量q=CU 解得 答案:(1)　(2) 16.(14分)如圖12-17所示,水平地面上方的H高區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),水平界面PP′是磁場(chǎng)的上邊界,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向是水平的,垂直于紙面向里.在磁場(chǎng)的正上方,有一個(gè)位于豎直平面內(nèi)的閉合的矩形平面導(dǎo)線框abcd,ab長(zhǎng)為l1,bc長(zhǎng)為l2,H＞l2,線框的質(zhì)量為m,電阻為R.使線框abcd從高處自由落下,ab邊下落的過程中始終保持水平,已知線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中的運(yùn)動(dòng)情況是:cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)以后,線框先做加速運(yùn)動(dòng),然后做勻速運(yùn)動(dòng),直到ab邊到達(dá)邊界PP′為止.從線框開始下落到cd邊剛好到達(dá)水平地面的過程中

19、,線框中產(chǎn)生的焦耳熱為Q.求: 圖12-17 (1)線框abcd在進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中,通過導(dǎo)線的某一橫截面的電荷量是多少? (2)線框是從cd邊距邊界PP′多高處開始下落的? (3)線框的cd邊到達(dá)地面時(shí)線框的速度大小是多少? 解析:(1)設(shè)線框abcd進(jìn)入磁場(chǎng)的過程所用時(shí)間為t,通過線框的平均電流為I,平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為,則,ΔΦ=Bl1l2 通過導(dǎo)線的某一橫截面的電荷量解得 (2)設(shè)線框從cd邊距邊界PP′上方h高處開始下落,cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)后,切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流,在安培力作用下做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),直到安培力等于重力后勻速下落,速度設(shè)為v,勻速過程一直持續(xù)到ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)結(jié)束,有 ε=Bl1v,FA=BIl1,FA=mg 解得 線框的ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)后,線框中沒有感應(yīng)電流.只有在線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中有焦耳熱Q.線框從開始下落到ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中,線框的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為線框的動(dòng)能和電路中的焦耳熱.則有 解得 (3)線框的ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)后,只有重力作用下,加速下落,有 cd邊到達(dá)地面時(shí)線框的速度 答案:(1) (2) (3)