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1、2022年高三物理一輪 雙基鞏固卷 第九單元
一、選擇題(每小題6分,共48分)
圖D9-1
1.如圖D9-1所示,一均勻扁平條形磁鐵與一金屬圓形線圈共面,磁鐵中心與金屬圓形線圈的圓心O重合.下列運(yùn)動(dòng)中能使金屬圓形線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是( )
A.條形磁鐵的N極向外、S極向里繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)
B.在金屬圓形線圈平面內(nèi)條形磁鐵繞O點(diǎn)沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
C.在金屬圓形線圈平面內(nèi)條形磁鐵向右運(yùn)動(dòng)
D.條形磁鐵垂直金屬圓形線圈平面向紙外運(yùn)動(dòng)
圖D9-2
2.如圖D9-2所示,通電圓環(huán)A中電流大小不變,在通電圓環(huán)外有兩個(gè)同心圓環(huán)B、C,其面積SC>SB,則下列判斷正確的是( )
2、A.ΦB>ΦC
B.ΦB=ΦC
C.ΦB<ΦC
D.無法確定磁通量ΦB、ΦC的大小
3.如圖D9-3甲所示,閉合回路由電阻R與導(dǎo)線組成,其內(nèi)部磁場(chǎng)大小按如圖乙所示的B-t圖變化,方向如圖甲所示,則回路中( )
甲 乙
圖D9-3
A.電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向
B.電流越來越大
C.磁通量的變化率恒定不變
D.產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越來越大
圖D9-4
4.如圖D9-4所示,某人在自行車道上從東往西沿直線以速度v騎行,該處地磁場(chǎng)的水平分量大小為B1,方向由南向北,豎直分量大小為B2,方向豎直向下;自行車車把為直把、金屬材質(zhì),兩把手間距為L(zhǎng),
3、只考慮自行車在地磁場(chǎng)中的電磁感應(yīng),下列結(jié)論正確的是( )
A.圖示位置中輻條A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)低
B.圖示位置中輻條A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)高
C.自行車左車把的電勢(shì)比右車把的電勢(shì)高B2Lv
D.自行車在十字路口左拐改為南北騎向,則自行車車把兩端電動(dòng)勢(shì)要降低
圖D9-5
5. 如圖D9-5所示的電路中,兩個(gè)靈敏電流表G1和G2的零點(diǎn)都在刻度盤中央,當(dāng)電流從“+”接線柱流入時(shí),指針向右擺;當(dāng)電流從“-”接線柱流入時(shí),指針向左擺.在電路接通后再斷開的瞬間,下列說法中符合實(shí)際情況的是( )
A.G1表指針向左擺,G2表指針向右擺
B.G1表指針向右擺,G2表指針向左擺
C.G
4、1、G2表的指針都向左擺
D.G1、G2表的指針都向右擺
圖D9-6
6.如圖D9-6所示是圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖:銅盤安裝在水平的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上,兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動(dòng)軸和銅盤的邊緣接觸,垂直銅盤所在平面有由左向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng).若銅盤的半徑為L(zhǎng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,回路的總電阻為R,從左往右看,銅盤以角速度ω沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則( )
A.由于穿過銅盤的磁通量不變,故回路中無感應(yīng)電流
B.回路中感應(yīng)電流大小不變,為
C.回路中感應(yīng)電流方向不變,為C→D→R→C
D.回路中有周期性變化的感應(yīng)電流
圖D9-7
7.如圖D9-7所示,間距為d的平行導(dǎo)軌一端跨接一
5、個(gè)阻值為R的電阻,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于平行金屬導(dǎo)軌所在平面,一根金屬棒與導(dǎo)軌成θ角放置,金屬棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì).當(dāng)金屬棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在金屬導(dǎo)軌上滑行時(shí),通過電阻的電流是( )
A. B.
C. D.
圖D9-8
8.如圖D9-8所示,足夠長(zhǎng)的U形光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN與PQ平行且間距為L(zhǎng),導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,導(dǎo)軌電阻不計(jì).金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑,并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好,ab棒接入電路的電阻為R,當(dāng)流過ab棒某一橫截面的電荷量為q時(shí),棒的速度大小為v,則金屬棒ab在
6、這一過程中( )
A.加速度為
B.下滑的位移為
C.產(chǎn)生的焦耳熱為qBLv
D.受到的最大安培力為sinθ
二、計(jì)算題(62分)
9.(20分)如圖D9-9所示,足夠長(zhǎng)的兩光滑平行導(dǎo)軌MN、PQ水平放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)與導(dǎo)軌所在水平面垂直,質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌且可沿導(dǎo)軌自由移動(dòng),導(dǎo)軌左端M、P間接一阻值為R的定值電阻,金屬棒ab和導(dǎo)軌的電阻均不計(jì).現(xiàn)用拉力F使金屬棒ab沿導(dǎo)軌由靜止向右水平運(yùn)動(dòng),金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好,保持拉力F的功率恒定,金屬棒ab最終以速度3v做勻速直線運(yùn)動(dòng),求:
(1)當(dāng)金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),拉力F的大?。?
7、
(2)拉力F的功率.
圖D9-9
10.(20分)如圖D9-10所示,水平面上固定一個(gè)間距L=1 m的光滑平行金屬導(dǎo)軌,整個(gè)導(dǎo)軌處在豎直方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌一端接阻值R=9 Ω的電阻.導(dǎo)軌上有質(zhì)量m=1 kg、電阻r=1 Ω、長(zhǎng)度也為1 m的導(dǎo)體棒,在外力的作用下,導(dǎo)體棒從t=0時(shí)刻開始沿平行導(dǎo)軌方向運(yùn)動(dòng),其速度隨時(shí)間的變化規(guī)律是v=2 ,不計(jì)導(dǎo)軌電阻.求:
圖D9-10
(1)t=4 s時(shí)導(dǎo)體棒受到的安培力的大??;
(2)請(qǐng)?jiān)谌鐖D乙所示的坐標(biāo)中畫出電流平方與時(shí)間的關(guān)系(I2-t)圖象,并通過該圖象計(jì)算出4 s內(nèi)電阻R
8、上產(chǎn)生的熱量.
11.(22分)如圖D9-11所示,螺線管與豎直放置的相距L的平行導(dǎo)軌相連,導(dǎo)軌處于垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.金屬桿ab垂直導(dǎo)軌,桿與導(dǎo)軌接觸良好,并可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動(dòng).螺線管橫截面積為S,線圈匝數(shù)為N,電阻為R1,管內(nèi)有水平向左的變化磁場(chǎng).已知金屬桿ab的質(zhì)量為m,電阻為R2,重力加速度為g,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻,不計(jì)空氣阻力,忽略螺線管磁場(chǎng)對(duì)桿ab的影響.
(1)為使ab桿保持靜止,求通過ab的電流的大小和方向;
(2)當(dāng)ab桿保持靜止時(shí),求螺線管內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率;
(3)已知螺線管內(nèi)方向向左的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率=k(k
9、>0),導(dǎo)軌足夠長(zhǎng).將金屬桿ab由靜止釋放,桿將向下運(yùn)動(dòng),當(dāng)桿的速度為v時(shí),仍在向下做加速運(yùn)動(dòng),求此時(shí)桿的加速度的大?。?
圖D9-11
1.A [解析] 條形磁鐵的N極向外、S極向里繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),穿過金屬圓形線圈的磁通量發(fā)生改變,根據(jù)楞次定律可知,金屬圓形線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)A正確;在金屬圓形線圈平面內(nèi),無論條形磁鐵是繞O點(diǎn)沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),還是條形磁鐵向右運(yùn)動(dòng),穿過金屬圓形線圈的磁通量都為零,金屬圓形線圈中都沒有感應(yīng)電流,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;當(dāng)條形磁鐵垂直金屬圓形線圈平面向紙外運(yùn)動(dòng)時(shí),由于對(duì)稱性,穿入線圈和穿出線圈的磁感線條數(shù)相同,故穿過線圈的磁通量始終為零,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
2.
10、A [解析] 當(dāng)A中有電流通過時(shí),穿過B、C兩個(gè)閉合線圈的向里的磁感線條數(shù)一樣多,穿過圓環(huán)C向外的磁感線條數(shù)多于穿過圓環(huán)B的,根據(jù)合磁通量的計(jì)算,應(yīng)該是:ΦB>ΦC,故選項(xiàng)A正確.
3.AC [解析] 由楞次定律可以判斷電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,選項(xiàng)A正確;由于磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化,故回路中磁通量的變化率恒定,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小恒定,感應(yīng)電流大小也恒定,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確.
4.AC [解析] 自行車車把切割磁感線,由右手定則知,自行車左車把的電勢(shì)比右車把的電勢(shì)高B2Lv,選項(xiàng)C正確;輻條旋轉(zhuǎn)切割磁感線,由右手定則知,圖示位置中輻條A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)低,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;自行車在
11、十字路口左拐改為南北騎向,地磁場(chǎng)豎直分量始終垂直于自行車車把,車把兩端電動(dòng)勢(shì)不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
5.B [解析] 電路接通后,線圈中電流方向向右,當(dāng)電路斷開時(shí),線圈中電流減小,產(chǎn)生與原方向相同的自感電動(dòng)勢(shì),與G1、G2和電阻組成閉合回路,所以G1中電流方向向右,G2中電流方向向左,即G1指針向右擺,G2指針向左擺,選項(xiàng)B正確.
6.BC [解析] 將銅盤上從C到D的一條直徑看作閉合回路的一部分,在銅盤以角速度ω沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),該直徑切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),回路中有感應(yīng)電流,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;銅盤切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BL2ω,回路中感應(yīng)電流I==,選項(xiàng)B正確;由右手定則可知,
12、回路中感應(yīng)電流方向?yàn)镃→D→R→C,選項(xiàng)C正確;由于銅盤切割磁感線的有效長(zhǎng)度始終不變,所以感應(yīng)電流的大小和方向始終不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
7.D [解析] 導(dǎo)體棒與磁場(chǎng)垂直,速度與磁場(chǎng)垂直且與棒長(zhǎng)度方向垂直,由E=Blv,l=,可得I==,選項(xiàng)D正確.
8.B [解析] 金屬棒ab在這一過程中做的并非勻變速直線運(yùn)動(dòng),所以加速度不是,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)q=IΔt=Δt=Δt===可得,下滑的位移為x=,選項(xiàng)B正確;產(chǎn)生的焦耳熱等于電流做的功,而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是變化的,并不總等于BLv,所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)F安=BIL,I=,E=BLv,可得F安=,可見,當(dāng)速度最大時(shí),安培力最大,F(xiàn)安m=,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
13、
9.(1) (2)
[解析] (1)當(dāng)金屬棒ab以速度3v做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),有
F=F安,
F安=BIL,
I=,
E=3BLv,
聯(lián)立解得:F=.
(2)拉力的功率P=3Fv=.
10.(1)0.4 N (2)2.88 J
[解析] (1)t=4 s時(shí)導(dǎo)體棒的速度是
v=2 =4 m/s
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv=4 V
感應(yīng)電流I==0.4 A
此時(shí)導(dǎo)體棒受到的安培力F安=BIL=0.4 N.
(2)由(1)可得I2==4 t=0.04 t
作出圖象如圖所示
在極短時(shí)間Δt內(nèi),電阻R上產(chǎn)生的熱量為ΔQ=I2RΔt
由I2-t圖象可得,4 s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為
Q=×0.16×9×4 J=2.88 J.
11.(1) 方向?yàn)橛蒪到a
(2) (3)g-
[解析] (1)以ab桿為研究對(duì)象,由平衡條件有mg=B0IL
故通過ab桿的電流I=,電流方向?yàn)橛蒪到a.
(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律有E=N=NS
由歐姆定律有I=
故螺線管內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率=.
(3)由法拉第電磁感應(yīng)定律有E1=NS=NSk
ab桿切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 E2=B0Lv
總電動(dòng)勢(shì)E總=E1+E2
感應(yīng)電流I′=
安培力 F=B0 I′L
由牛頓第二定律有mg-F=ma
故桿的加速度a=g-.