山东专用2020版高考物理一轮复习第十章电磁感应综合检测含解析新人教版.pdf
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1、电磁感应综合检测电磁感应综合检测 (时间:90 分钟 满分:100 分) 一、 选择题(本题共 14 小题,每小题 3 分,共 42 分.在每小题给出的四个选项中,第 18 小题 只有一个选项正确,第 914 小题有多个选项正确,全部选对的得 3 分,选对但不全的得 2 分, 有选错或不选的 得 0 分) 1.如图所示,ab是水平面上一个圆的直径,在ab的正上方有一根通电导线ef,且ef平行于ab, 当 ef 竖直向上平移时,穿过这个圆面的磁通量将( C ) A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.始终为零 D.不为零,但始终保持不变 解析:由题意,通电直导线产生稳定的磁场,且处在 ab 正上方,电流
2、 I 产生的磁感线为垂直于 ef的同心圆,因此,穿过圆面的磁通量为零,当ef竖直向上平移时,穿过这个圆面的磁通量总 为零,故 C 正确,A,B,D 错误. 2.等离子体气流由左方以速度 v0连续射入 P1和 P2两板间的匀强磁场中,ab 直导线与 P1,P2 相连接,线圈 A 与直导线 cd 连接.线圈 A 内有如图(乙)所示的变化磁场,且磁场 B 的正方向规 定为向左,如图(甲)所示,则下列叙述正确的是( B ) A.01 s 内 ab,cd 导线互相排斥 B.12 s 内 ab,cd 导线互相吸引 C.23 s 内 ab,cd 导线互相吸引 D.34 s 内 ab,cd 导线互相吸引 解析
3、:由左侧电路可以判断 ab 中电流方向由 a 到 b;由右侧电路及图(乙)可以判断,02 s 内cd中电流由c到d,跟ab中电流同向,因此ab,cd相互吸引,故A错误,B正确;24 s内 cd 中电流由 d 到 c,跟 ab 中电流反向,因此 ab,cd 相互排斥,故 C,D 错误. 3.将一段导线绕成图(甲)所示的闭合电路,并固定在水平面(纸面)内,回路的 ab 边置于垂直 纸面向里的匀强磁场中.回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场,以向里为磁场的正方向, 其磁感应强度 B 随时间 t 变化的图像如图(乙)所示.用 F 表示 ab 边受到的安培力,以水平向 右为 F 的正方向,能正确反映 F 随
4、时间 t 变化的图像是( B ) 解析:在 0 到 时间内,磁感应强度均匀减小,回路中产生的感应电流恒定,由楞次定律可判断 出为顺时针方向.由左手定则可判断出 ab 边受到的安培力方向为水平向左.同理可判断出其 他时间段的安培力方向,能正确反映 F 随时间 t 变化的图像是 B. 4.如图所示,一直升机停在南半球的地磁极上空,该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为 B,直升机螺旋桨叶片的长度为l,近轴端为a,远轴端为b,转动的频率为f,顺着地磁场的方向 看,螺旋桨按顺时针方向转动.如果忽略 a 到转轴中心线的距离,用 E 表示每个叶片中的感应 电动势,则( A ) A.E=fl2B,且 a 点
5、电势低于 b 点电势 B.E=2fl2B,且 a 点电势低于 b 点电势 C.E=fl2B,且 a 点电势高于 b 点电势 D.E=2fl2B,且 a 点电势高于 b 点电势 解析:每个叶片都切割磁感线,根据右手定则,a 点电势低于 b 点电势.叶片端点的线速度 v=l=2fl,叶片的感应电动势 E= Blv= Bl2lf=fl2B.故选 A. 5.在如图所示的电路中,a,b 为两个完全相同的灯泡,L 为自感线圈,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( C ) A.合上开关,a 先亮,b 逐渐变亮;断开开关,a,b 同时熄灭 B.合上开关,b 先亮,a 逐
6、渐变亮;断开开关,a 先熄灭,b 后熄灭 C.合上开关,b 先亮,a 逐渐变亮;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 a,b 为两个完全相同的灯泡,当开关接通瞬间,b 灯泡立刻发光,而 a 灯泡由于线圈 的自感作用渐渐变亮;当开关断开瞬间,两灯泡串联,由线圈产生瞬间电压提供电流,导致两 灯泡同时逐渐熄灭.故选 C. 6.如图所示,空间存在一有边界的水平方向匀强磁场,磁场上下边界的间距为 L.一个边长也 为 L 的正方形导线框在位置获得向上初速度后进入磁场沿竖直方向运动,线框所在平面始 终与磁场方向垂直,且线框上、下边始终保持水平
7、.若导线框返回一直加速下落,经过一段时 间回到初始位置.则导线框( B ) A.上升过程加速度减小,下落过程加速度增大 B.上升过程加速度减小,下落过程加速度减小 C.上升过程加速度增大,下落过程加速度增大 D.上升过程加速度增大,下落过程加速度减小 解析:线框在磁场运动时,受到重力和安培力,安培力的大小与运动速度成正比.上升过程中, 安培力方向与重力方向相同,由于速度减小,故加速度减小;下降过程中,安培力与重力方向 相反,由于速度增大,故加速度减小,B 正确. 7.如图所示,有水平方向的匀强磁场,磁感应强度 B=0.5 T,在与磁场垂直的竖直平面内有一 如图所示的金属导轨框架 ABCD,AB
8、,CD 边与 BC 边的夹角均为 53,BC 边水平,且长度 L=0.8 m,电阻 R=4 ,其余两边电阻不计.现有一长也为 L=0.8 m,电阻不计的金属棒,在外力作用下 从紧贴导轨 BC 处以某一初速度 v0沿框架竖直向上运动,运动过程中都不脱离导轨,且 BC 边 消耗的电功率保持 P=0.16 W 不变,则下列说法中正确的是( D ) A.该过程中金属棒做匀速直线运动 B.金属棒的初速度 v0=1 m/s C.金属棒从 BC 开始向上运动到 0.2 m 时,金属棒的速度 v=4 m/s D.金属棒从 BC 开始向上运动 0.2 m 的过程中,BC 中产生的焦耳热 Q=0.013 J 解析
9、:由于 BC 边消耗的电功率保持不变,回路中电流保持不变,但有效切割长度在变小,所以 棒的速度变大,棒应加速运动,A错;根据P=I2R得I=0.2 A,开始时I=,求得v0=2 m/s, B错, 金属棒向上运动 0.2 m 时,由几何关系知有效切割长度 L=0.5 m,根据 I=,求得 v=3.2 m/s,C 错;金属棒向上运动 0.2 m 的过程中回路中的感应电荷量 q=It=,可求出运动时间 t, 又回路中产生的焦耳热 Q=I2Rt,可求得 Q=0.013 J,D 对. 8.如图所示,两根间距为 L 的光滑平行金属导轨与水平面夹角为 ,图中虚线下方区域内存 在磁感应强度为 B 的匀强磁场,
10、磁场方向垂直于导轨平面向上,两金属杆质量均为 m,电阻均 为 R,垂直于导轨放置,开始时金属杆 ab 处在距磁场上边界一定距离处,金属杆 cd 处在导轨 的最下端,被与导轨垂直的两根小柱挡住,现将金属杆 ab 由静止释放,当金属杆 ab 刚进入磁 场便开始做匀速直线运动,已知重力加速度为 g,则( C ) A.金属杆 ab 进入磁场时感应电流的方向由 a 到 b B.金属杆 ab 进入磁场时速度大小为 C.金属杆 ab 进入磁场后产生的感应电动势为 D.金属杆 ab 进入磁场后金属杆 cd 对两根小柱的压力大小为 mgsin 解析:由右手定则可知,ab 进入磁场时产生的感应电流由 b 流向 a
11、,故 A 错误;ab 进入磁场时 受到的安培力 F=BIL=BL=,由平衡条件得=mgsin ,解得 v=,故 B 错误;ab 产生的感应电动势 E=BLv=,故 C 正确;由左手定则可知,cd 受到的安培 力平行于斜面向下,则 cd 对两根小柱的压力等于 FN=mgsin +Fmgsin ,故 D 错误. 9.如图,一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内,通过恒定电流的长直绝缘导线 垂直并紧靠轨道固定,导体棒与轨道垂直且接触良好.在向右匀速通过 M,N 两区的过程中,导 体棒所受安培力分别用 FM,FN表示.不计轨道电阻.以下叙述正确的是( BCD ) A.FM向右 B.FN向左 C.
12、FM逐渐增大 D.FN逐渐减小 解析:根据安培定则,在轨道内的 M 区、N 区通电长直导线产生的磁场分别垂直轨道平面向外 和向里,当导体棒运动到 M 区时,根据右手定则,在导体棒内产生的感应电流与长直绝缘导线 中的电流方向相反,再根据左手定则可知,金属棒在 M 区时受到的安培力方向向左,因此选项 A 错误;同理可以判定选项 B 正确;导体棒在 M 区匀速靠近长直绝缘导线时对应的磁场强度越 来越大,因此产生的感应电动势越来越大,根据闭合电路的欧姆定律和安培力的公式可知,导 体棒所受的安培力 FM也逐渐增大,故选项 C 正确,同理选项 D 正确. 10.如图所示,在竖直面内有一方向垂直纸面向外、宽
13、度为 d 的有界匀强磁场,磁场上、下边 界水平.有一个连接小灯泡的总质量为m,边长为L的正方形金属线框从磁场上方某一高度由 静止释放,穿越磁场的过程中,小灯泡始终正常发光.已知小灯泡的额定功率为 P、额定电压 为 U,线框电阻不计,且下落过程中,底边始终保持水平,重力加速度为 g,则( ABC ) A.磁场的磁感应强度应为 B.线框刚进入磁场时速度大小为 C.线框进磁场的过程中通过小灯泡的电荷量为 D.线框穿越磁场的过程中,灯泡产生的焦耳热为 mgd 解析:小灯泡始终正常发光,说明灯泡两端电压不变,故说明线圈在磁场只能做匀速运动,而 且进入磁场和穿出磁场的过程都做匀速运动,则知有界磁场宽度 d
14、=L.灯泡正常发光时电流 为 I= ;根据线框匀速运动受力平衡得 BIL=mg,可得 B=,故 A 正确;设线框匀速运动的速 度为 v,由功能关系得 mgv=P,v=,故 B 正确;线框进磁场的过程中通过小灯泡的电荷量为 q=It= =,选项 C 正确;线框穿越磁场的过程中,动能不变,减小的重力势能全 部转化为系统的内能,由能量守恒定律得灯泡产生的焦耳热为 2mgd,故 D 错误. 11.如图所示,xOy 平面位于光滑水平桌面上,在 Ox2L 的区域内存在着匀强磁场,磁场方 向垂直于 xOy 平面向下.由同种材料制成的粗细均匀的正六边形导线框,放在该水平桌面 上,AB与DE边距离恰为2L,现施
15、加一水平向右的拉力F拉着线框水平向右匀速运动,DE边与y 轴始终平行,从线框DE边刚进入磁场开始计时,则线框中的感应电流i(取逆时针方向的电流 为正)随时间 t 的函数图像和拉力 F 随时间 t 的函数图像大致是( AC ) 解析:当 DE 边在 0L 区域内时,导线框运动过程中有效切割长度越来越大,与时间成线性关 系,初始就是 DE 边长度,所以电流与时间的关系 A 正确,B 错误;因为是匀速运动,拉力 F 与安 培力等值反向,由 F=知,力与 L 成二次函数关系,因为当 DE 边在 02L 区域内时,导线 框运动过程中有效切割长度随时间先均匀增加后均匀减小,所以 F 随时间先增加得越来越快
16、 后减小得越来越慢,C 正确,D 错误. 12.下列各图所描述的物理情境中,能产生感应电流的是( BCD ) 解析:开关S闭合稳定后,穿过线圈N的磁通量保持不变,线圈N中不产生感应电流,故A错误; 磁铁向铝环A靠近,穿过铝环A的磁通量在增大,铝环A中产生感应电流,故B正确;金属框从A 向B运动,穿过金属框的磁通量时刻在变化,金属框产生感应电流,故C正确;铜盘在磁场中按 图示方向转动,铜盘的一部分切割磁感线,产生感应电流,故 D 正确. 13.用导线绕一圆环,环内有一用同样导线折成的内接正方形线框,圆环与线框绝缘,如图所 示.把它们放在磁感应强度为 B 的均强磁场中,磁场方向垂直于圆环平面(纸面
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