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2019-2020年高中物理第1章電磁感應章末檢測教科版選修

'2019-2020年高中物理第1章電磁感應章末檢測教科版選修'
?2019-2020年高中物理第1章電磁感應章末檢測教科版選修一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分)1.豎直平面內有一金屬環,半徑為a,總電阻為R,磁感應強度為B的勻強磁場垂直穿過環平面,與環的最高點A鉸鏈連接的長度為2a,電阻為的導體棒AB由水平位置緊貼環面擺下(如圖1所示).當擺到豎直位置時,B點的線速度為v,則這時AB兩端的電壓大小為(  )圖1A.2BavB.BavC.D.答案 D解析 由推論知,當導體棒擺到豎直位置時,產生的感應電動勢E=BLv中=B·2a·v=Bav,此時回路總電阻R總=+=,這時AB兩端的電壓大小U=·=,D項正確.2.如圖2所示,光滑的水平桌面上放著兩個完全相同的金屬環a和b,當一條形磁鐵的S極豎直向下迅速靠近兩環中間時,則(  )圖2A.a、b均靜止不動B.a、b互相靠近C.a、b互相遠離D.a、b均向上跳起答案 C3.如圖3所示,閉合導線框的質量可以忽略不計,將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強磁場.若第一次用0.3s時間拉出,外力所做的功為W1,通過導線截面的電荷量為q1;第二次用0.9s時間拉出,外力所做的功為W2,通過導線截面的電荷量為q2,則(  )圖3A.W1<W2,q1<q2 B.W1W2,q1=q2 D.W1>W2,q1>q2答案 C解析 設線框長為l1,寬為l2,第一次拉出速度為v1,第二次拉出速度為v2,則v1=3v2.勻速拉出磁場時,外力所做的功恰等于克服安培力所做的功,有W1=F1·l1=BI1l2l1=,同理W2=,故W1>W2;又由于線框兩次拉出過程中,磁通量的變化量相等,即ΔΦ1=ΔΦ2,由q=,得q1=q2.4.如圖4所示,在PQ、QR區域中存在著磁感應強度大小相等、方向相反的勻強磁場,磁場方向均垂直于紙面.一導線框abcdefa位于紙面內,框的鄰邊都相互垂直,bc邊與磁場的邊界P重合.導線框與磁場區域的尺寸如圖所示.從t=0時刻開始,線框勻速橫穿兩個磁場區域.以a→b→c→d→e→f為線框中的電動勢E的正方向,以下四個E-t關系示意圖中正確的是(  )圖4答案 C解析 楞次定律或右手定則可判定線框剛開始進入磁場時,電流方向,即感應電動勢的方向為順時針方向,故D選項錯誤;1s~2s內,磁通量不變化,感應電動勢為0,A選項錯誤;2s~3s內,產生感應電動勢E=2Blv+Blv=3Blv,感應電動勢的方向為逆時針方向(正方向),故C選項正確.5.如圖5所示,用恒力F將閉合線圈自靜止開始(不計摩擦)從圖示位置向左加速拉出有界勻強磁場,則在此過程中(  )圖5A.線圈向左做勻加速直線運動B.線圈向左運動且速度逐漸增大C.線圈向左運動且加速度逐漸減小D.線圈中感應電流逐漸增大答案 BCD解析 加速運動則速度變大,電流變大,安培力變大.安培力是阻力,故加速度減?。蔬xB、C、D項.6.兩塊水平放置的金屬板間的距離為d,用導線與一個n匝線圈相連,線圈電阻為r,線圈中有豎直方向的磁場,電阻R與金屬板連接,如圖6所示,兩板間有一個質量為m、電荷量+q的油滴恰好處于靜止.則線圈中的磁感應強度B的變化情況和磁通量的變化率分別是(  )圖6A.磁感應強度B豎直向上且正增強,=B.磁感應強度B豎直向下且正增強,=C.磁感應強度B豎直向上且正減弱,=D.磁感應強度B豎直向下且正減弱,=答案 C解析 油滴靜止說明電容器下極板帶正電-省略部分-并整理得F-μmg-F安=Ma,剛拉動導軌時,I感=0,安培力為零,導軌有最大加速度am==m/s2=0.4 m/s2隨著導軌速度的增大,感應電流增大,加速度減小,當a=0時,速度最大.設速度最大值為vm,電流最大值為Im,此時導軌受到向右的安培力F安=BImL,F-μmg-BImL=0Im=代入數據得Im=A=2AI=,Im=vm==m/s=3 m/s.15.(12分)如圖15所示,a、b是兩根平行直導軌,MN和OP是垂直跨在a、b上并可左右滑動的兩根平行直導線,每根長為l,導軌上接入阻值分別為R和2R的兩個電阻和一個板長為L′、間距為d的平行板電容器.整個裝置放在磁感應強度為B、垂直導軌平面的勻強磁場中.當用外力使MN以速率2v向右勻速滑動、OP以速率v向左勻速滑動時,兩板間正好能平衡一個質量為m的帶電微粒,試問:圖15(1)微粒帶何種電荷?電荷量是多少?(2)外力的功率和電路中的電功率各是多少?答案 (1)負電  (2) 解析 (1)當MN向右滑動時,切割磁感線產生的感應電動勢E1=2Blv,方向由N指向M.OP向左滑動時產生的感應電動勢E2=Blv,方向由O指向P.兩者同時滑動時,MN和OP可以看成兩個順向串聯的電源,電路中總的電動勢:E=E1+E2=3Blv,方向沿NMOPN.由全電路歐姆定律得電路中的電流強度I==,方向沿NMOPN.電容器兩端的電壓相當于把電阻R看做電源NM的內阻時的路端電壓,即U=E1-IR=2Blv-·R=Blv由于上板電勢比下板高,故在兩板間形成的勻強電場的方向豎直向下,可見懸浮于兩板間的微粒必帶負電.設微粒的電荷量為q,由平衡條件mg=Eq=q,得q==(2)NM和OP兩導線所受安培力均為F=BIl=Bl=,其方向都與它們的運動方向相反.兩導線都勻速滑動,由平衡條件可知所加外力應滿足條件F外=F=因此,外力做功的機械功率P外=F·2v+Fv=3Fv=.電路中產生感應電流總的電功率P電=IE=·3Blv=可見,P外=P電,這正是能量轉化和守恒的必然結果.16.(15分)如圖16所示,質量m1=0.1kg,電阻R1=0.3Ω,長度l=0.4m的導體棒ab橫放在U形金屬框架上.框架質量m2=0.2kg,放在絕緣水平面上,與水平面間的動摩擦因數μ=0.2.相距0.4m的MM′、NN′相互平行,電阻不計且足夠長.電阻R2=0.1Ω的MN垂直于MM′.整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中,磁感應強度B=0.5T.垂直于ab施加F=2N的水平恒力,ab從靜止開始無摩擦地運動,始終與MM′、NN′保持良好接觸.當ab運動到某處時,框架開始運動.設框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取10m/s2.圖16(1)求框架開始運動時ab速度v的大??;(2)從ab開始運動到框架開始運動的過程中,MN上產生的熱量Q=0.1J,求該過程ab位移x的大?。鸢浮?1)6m/s (2)1.1m解析 (1)ab對框架的壓力F1=m1g框架受水平面的支持力N=m2g+F1依題意,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,則框架受到最大靜摩擦力F2=μNab中的感應電動勢E=BlvMN中電流I=MN受到的安培力F安=IlB框架開始運動時F安=F2由上述各式,代入數據解得v=6m/s(2)閉合回路中產生的總熱量Q總=Q由能量守恒定律,得Fx=m1v2+Q總代入數據解得x=1.1m
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