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2019-2020年高考物理一輪復習 單元質(zhì)檢七 電磁感應（含解析）滬科版 　單元質(zhì)檢第17頁　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個選項中,第1~5題只有一項符合題目要求,第6~8題有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分) 1.在物理學發(fā)展過程中,觀測、實驗、假說和邏輯推理等方法都起到了重要作用。下列敘述不符合史實的是(　　) A.奧斯特在實驗中觀察到電流的磁效應,該效應揭示了電和磁之間存在聯(lián)系 B.安培根據(jù)通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場的相似性,提出了分子電流假說 C.法拉第在實驗中觀察到,在通有恒定電流的靜止導線附近的固定導線圈中,會出現(xiàn)感應電流 D.楞次在分析了許多實驗事實后提出,感應電流應具有這樣的方向,即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化 解析:電流能產(chǎn)生磁場,說明電和磁之間存在聯(lián)系,A項正確;為解釋磁現(xiàn)象的電本質(zhì),安培根據(jù)螺線管和條形磁鐵的磁場的相似性,提出了分子電流假說,B項正確;恒定電流附近的固定導線框,不會產(chǎn)生感應電流,C項錯誤;楞次通過實驗,得出了楞次定律,D項正確。 答案:C 2.如圖所示,一塊絕緣薄圓盤可繞其中心的光滑軸自由轉(zhuǎn)動,圓盤的四周固定著一圈帶電的金屬小球,在圓盤的中部有一個圓形線圈。實驗時圓盤沿順時針方向繞中心轉(zhuǎn)動時,發(fā)現(xiàn)線圈中產(chǎn)生逆時針方向(由上向下看)的電流,則下列關(guān)于可能出現(xiàn)的現(xiàn)象的描述正確的是(　　) A.圓盤上金屬小球帶負電,且轉(zhuǎn)速減小 B.圓盤上金屬小球帶負電,且轉(zhuǎn)速增加 C.圓盤上金屬小球帶正電,且轉(zhuǎn)速不變 D.圓盤上金屬小球帶正電,且轉(zhuǎn)速減小 解析:線圈中產(chǎn)生逆時針方向(由上向下看)的感應電流,由右手定則可知感應電流的磁場方向向上,由楞次定律可知可能是線圈中向上的磁場減弱或向下的磁場增強的結(jié)果,若圓盤上金屬小球帶負電,順時針旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生逆時針方向的電流,磁場方向向上,轉(zhuǎn)速減小時,向上的磁場減弱,選項A正確、B錯誤;同理可知若圓盤上金屬小球帶正電,產(chǎn)生順時針方向的電流,磁場方向向下,轉(zhuǎn)速增加時,向下的磁場增強,選項C、D錯誤。 答案:A 3.如圖甲所示,正三角形導線框abc固定在磁場中,磁場方向與線圈平面垂直,磁感應強度B隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示。t=0時刻磁場方向垂直紙面向里,在0~4 s時間內(nèi),線框ab邊所受安培力F隨時間t變化的關(guān)系(規(guī)定水平向左為力的正方向)可能是下圖中的(　　) 解析:由法拉第電磁感應定律有E==S、I=和F=IBl可知F=Bl,其中等于Bt圖線的斜率,則據(jù)圖乙可知0~2 s時為定值,線框ab邊所受安培力與磁感應強度B成正比;2~3 s時=0,則線框ab邊所受安培力等于零;3~4 s時為定值,線框ab邊所受安培力與磁感應強度B成正比,根據(jù)楞次定律可以判斷各段時間內(nèi)安培力F的方向,本題只有選項A正確。 答案:A 4. 如圖所示,水平放置的兩光滑導軌MN、PQ位于豎直向上的勻強磁場中,導軌電阻不計,質(zhì)量和電阻阻值完全相同的兩根金屬棒a和b靜止地橫放在水平導軌上。現(xiàn)將一水平向右的恒力F作用在棒a上,使兩金屬棒運動起來,則下列說法中正確的是(　　) A.棒a先做加速度減小的加速運動,而棒b先做加速度增大的加速運動,最終兩者一起勻速向前運動 B.棒a先做加速度減小的加速運動,而棒b先做加速度增大的加速運動,最終兩者以相同的加速度向前加速運動 C.兩棒最終以相同的速度運動,且回路的電流不為零 D.兩棒最終以相同的加速度共同運動,此后力F所做的功等于兩棒動能的增加 解析:當F作用后,對棒a根據(jù)牛頓第二定律和法拉第電磁感應定律有F-=maaa,可知:a棒速度增加,aa逐漸減小;對于棒b有=mbab,則ab逐漸增大。對于整體,根據(jù)牛頓第二定律,最終兩棒會以相同的加速度向右運動。由于最終兩棒的速度大小不同,所以棒中有電流,F做的功一部分要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。綜上所述,選項A、C、D錯誤,B正確。 答案:B 5. 如圖所示,相距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導軌與水平面的夾角為θ,上端接有定值電阻R,勻強磁場垂直于導軌平面,磁感應強度為B。將質(zhì)量為m的導體棒由靜止釋放,當速度達到v時開始勻速運動,此時對導體棒施加一平行于導軌向下的拉力,并保持拉力的功率恒為P,導體棒最終以2v的速度勻速運動。導體棒始終與導軌垂直且接觸良好,不計導軌和導體棒的電阻,重力加速度為g。下列選項正確的是(　　) A.P=2mgvsinθ B.P=3mgvsinθ C.當導體棒速度達到時加速度大小為sinθ D.在速度達到2v以后勻速運動的過程中,R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功 解析:當導體棒以速度v勻速運動時,沿斜面方向有mgsinθ=;當導體棒以2v勻速運動時,沿斜面方向F+mgsinθ=,故F=mgsinθ,此時拉力F的功率P=F2v=2mgvsinθ,選項A正確,B錯誤;當導體棒的速度達到時,沿斜面方向mgsinθ-=ma,解得:a=gsinθ,選項C錯誤;導體棒的速度達到2v以后,拉力與重力的合力做的功等于R上產(chǎn)生的焦耳熱,選項D錯誤。 答案:A 6.如圖所示,在光滑絕緣斜面上放置一矩形鋁框abcd,鋁框的質(zhì)量為m、電阻為R,斜面上ef線與gh線間有垂直斜面向上的勻強磁場,ef∥gh∥pq∥ab,eh>bc。如果鋁框從磁場上方的某一位置由靜止開始運動,則從鋁框開始運動到ab邊到達gh線之前的速度(v)—時間(t)圖象可能正確的有(　　) 解析:由題意可知,若鋁框剛進磁場時受到安培力和重力沿斜面向下的分力平衡,則勻速進入,出磁場時,做加速度減小的減速運動(速度可能一直大于勻速運動的速度),選項A正確;若鋁框剛進磁場時受到安培力小于重力沿斜面向下的分力,則鋁框?qū)⒗^續(xù)做加速度逐漸減小的加速運動,完全進入磁場后,做勻加速運動,出磁場時開始減速,選項D正確。 答案:AD 7.如圖甲所示,等離子氣流(由高溫高壓的等電荷量的正、負離子組成)由左方連續(xù)不斷地以速度v0射入P1和P2兩極板間的勻強磁場中,ab直導線與P1、P2相連接,線圈A與直導線cd相連接。線圈A內(nèi)存在如圖乙所示的變化磁場,且磁感應強度B的正方向規(guī)定為向右,則下列敘述正確的是(　　) A.0~1 s內(nèi),ab、cd導線互相排斥 B.1~2 s內(nèi),ab、cd導線互相吸引 C.2~3 s內(nèi),ab、cd導線互相吸引 D.3~4 s內(nèi),ab、cd導線互相排斥 解析:由左手定則知,極板P1帶正電,電流由a流向b。由楞次定律知,0~1 s內(nèi)和1~2 s內(nèi),線圈A內(nèi)產(chǎn)生的感應電流由d流向c,再由左手定則知,ab、cd導線互相排斥,A正確,B錯誤;同理分析,2~3 s內(nèi)和3~4 s內(nèi),線圈A內(nèi)產(chǎn)生的感應電流均為由c流向d,由左手定則知,ab、cd導線互相吸引,C正確,D錯誤。 答案:AC 8.如圖,固定在同一水平面內(nèi)的兩根長直金屬導軌的間距為L,其右端接有阻值為R的電阻,整個裝置處在豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場中,一質(zhì)量為m(質(zhì)量分布均勻)的導體桿ab垂直于導軌放置,且與兩導軌保持良好接觸,桿與導軌之間的動摩擦因數(shù)為μ?，F(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導軌運動,當桿運動的距離為d時,速度恰好達到最大(運動過程中桿始終與導軌保持垂直)。設桿接入電路的電阻為r,導軌電阻不計,重力加速度為g。則求此過程中(　　) A.桿的最大速度為 B.通過電阻R上的電荷量為 C.克服安培力做的功為(F-μmg)d D.感應電流在電阻R上產(chǎn)生的熱量是金屬桿上的倍 解析:設桿的速度最大值為v,則電路中的最大感應電動勢為E=BLv,對應的電流為I=,此時金屬棒處于平衡狀態(tài),故有:F-μmg-BIL=0。解得:v=,選項A錯誤;電路中的感應電荷量,即通過電阻R的電荷量為:q=,選項B正確;在金屬桿從開始運動到最大速度的過程中,根據(jù)動能定理有:WF+Wf+W安=ΔEk,則克服安培力做的功應等于(F-μmg)d與金屬棒最大動能之差,選項C錯誤;由于R、r串聯(lián),焦耳熱與電阻成正比,選項D正確。 答案:BD 二、實驗題(共15分) 9.(7分)某同學要測量一新材料制成的圓柱體的電阻率ρ,部分步驟如下: (1)用20分度的游標卡尺測量其長度如圖甲所示,由圖可知其長度為　　　　cm; (2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙所示,由圖可知其直徑為　　　　mm; (3)用多用電表歐姆擋的“10”倍率,按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻,表盤的示數(shù)如圖丙所示,則該電阻的阻值約為　　　　Ω。 丙 解析:由游標卡尺、螺旋測微器以及多用電表讀數(shù)規(guī)律可知長度為1.340 cm,直徑為3.700 mm,電阻的阻值約為220 Ω。 答案:(1)1.340　(2)3.700　(3)220 10.(8分)某研究性學習小組做“探究橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系”的實驗,實驗開始前,他們提出了以下幾種猜想:①W∝,②W∝v,③W∝v2。實驗裝置如圖甲所示,圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行的情形,這時橡皮筋對小車做的功記為W。當我們用2條、3條……完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次……實驗時,每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放。小車在實驗中獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出。 (1)實驗時為了使小車只在橡皮筋作用下運動,應采取的措施是　　　　　　　　。 (2)每次實驗得到的紙帶上的點并不都是均勻的,為了計算出小車獲得的速度,應選用紙帶的　　　　部分進行測量。 (3)同學們設計了以下表格來記錄數(shù)據(jù)。其中W1、W2、W3、W4……表示橡皮筋對小車做的功,v1、v2、v3、v4……表示物體每次獲得的速度。 實驗次數(shù) 1 2 3 4 …… W W1 W2 W3 W4 …… v v1 v2 v3 v4 …… 他們根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制了如圖乙所示的Wv圖象,由圖象形狀得出結(jié)論W∝v2。他們的做法是否合適?請說明理由:　　　　。 解析:(1)因為小車要受到摩擦阻力作用,若把木板的末端墊起適當高度,使mgsin θ=μmgcos θ,這樣小車所受的合外力就等于橡皮筋的彈力。 (2)橡皮筋恢復原長以后,小車將做勻速運動,所以應選用紙帶的點距均勻部分進行測量。 (3)在物理實驗中改變實驗條件測得若干組數(shù)據(jù),往往可以用圖象法來處理數(shù)據(jù)。但物理量之間的關(guān)系,并不都是線性關(guān)系,需要經(jīng)過適當?shù)拇鷵Q轉(zhuǎn)化為線性關(guān)系,求出所需要的物理量。 答案:(1)把木板的末端墊起適當高度以平衡摩擦力　(2)點距均勻　(3)不合適。由曲線不能直接確定函數(shù)關(guān)系,應進一步繪制Wv2圖象 三、計算題(本題共3小題,共47分。解答時應寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟,有數(shù)值計算的要注明單位) 11.(15分)如圖所示,質(zhì)量為M的導體棒ab,垂直放在相距為l的平行光滑金屬導軌上,導軌平面與水平面的夾角為θ,并處于磁感應強度大小為B、方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場中,左側(cè)是水平放置、間距為d的平行金屬板,R和Rx分別表示定值電阻和滑動變阻器的阻值,不計其他電阻。 (1)調(diào)節(jié)Rx=R,釋放導體棒,當棒沿導軌勻速下滑時,求通過棒的電流I及棒的速率v。 (2)改變Rx,待棒沿導軌再次勻速下滑后,將質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的微粒水平射入金屬板間,若它能勻速通過,求此時的Rx。 解析:(1)當Rx=R,棒沿導軌勻速下滑時,由平衡條件得 Mgsin θ=F 安培力F=BIl 解得I= 感應電動勢E=Blv 電流I= 解得v= (2)微粒水平射入金屬板間,若它能勻速通過,由平衡條件得mg=q 棒沿導軌勻速下滑,由平衡條件得Mgsin θ=BI1l 金屬板間電壓U=I1Rx 解得Rx= 答案:(1)I=　v=　(2) 12.(16分) 如圖所示,固定于水平桌面上足夠長的兩平行光滑導軌PQ、MN,其電阻不計,間距d=0.5 m,P、M兩端接有一只理想電壓表,整個裝置處于豎直向下的磁感應強度B0=0.2 T的勻強磁場中,兩金屬棒L1、L2平行地擱在導軌上,其電阻均為 r=0.1 Ω,質(zhì)量分別為M1=0.3 kg和M2=0.5 kg。固定棒L1,使L2在水平恒力F=0.8 N的作用下,由靜止開始運動。試求: (1)當電壓表讀數(shù)為U=0.2 V時,棒L2的加速度為多大。 (2)棒L2能達到的最大速度vm。 解析:(1)流過L2的電流I=A=2 A L2所受的安培力F=B0Id=0.2 N 對L2得F-F=m2a 所以L2的加速度a=1.2 m/s2 (2)當安培力F安與恒力F平衡時,棒L2速度達到最大,此時電路電流為Im,則 F安=BImd Im= F安=F 得到,vm==16 m/s。 答案:(1)1.2 m/s2　(2)16 m/s 13.(16分)如圖甲所示,一足夠長阻值不計的光滑平行金屬導軌MN、PQ之間的距離L=1.0 m,NQ兩端連接阻值R=1.0 Ω的電阻,磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌所在平面向上,導軌平面與水平面間的夾角θ=30。一質(zhì)量m=0.20 kg,阻值r=0.50 Ω的金屬棒垂直于導軌放置并用絕緣細線通過光滑的定滑輪與質(zhì)量M=0.60 kg的重物相連。細線與金屬導軌平行。金屬棒沿導軌向上滑行的速度v與時間t之間的關(guān)系如圖乙所示,已知金屬棒在0~0.3 s內(nèi)通過的電荷量是0.3~0.6 s內(nèi)通過電荷量的,g取10 m/s2,求: (1)0~0.3 s內(nèi)棒通過的位移。 (2)金屬棒在0~0.6 s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。 解析:(1)金屬棒在0.3~0.6 s內(nèi)通過的電荷量是 q1=I1t1= 金屬棒在0~0.3 s內(nèi)通過的電荷量 q2= 由題中的電荷量關(guān)系得 代入解得:s2=0.3 m (2)金屬棒在0~0.6 s內(nèi)通過的總位移為s=s1+s2=vt1+s2,代入解得s=0.75 m 根據(jù)能量守恒定律 Mgs-mgssin θ-Q=(M+m)v2 代入解得Q=2.85 J 由于金屬棒與電阻R串聯(lián),電流相等,根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt,得到它們產(chǎn)生的熱量與電阻成正比,所以金屬棒在0~0.6 s內(nèi)產(chǎn)生的熱量Qr=Q=0.95 J 答案:(1)0.3 m　(2)0.95 J