2016-2017學(xué)年高中物理第2章楞次定律和自感現(xiàn)象章末綜合測(cè)評(píng)魯科版選修.docx

第2章 楞次定律和自感現(xiàn)象(時(shí)間：60分鐘分值：100分)一、選擇題(本大題共10個(gè)小題，每小題6分，共60分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第17題只有一項(xiàng)符合題目要求，第810題有多項(xiàng)符合題目要求全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1將閉合多匝線(xiàn)圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，關(guān)于線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()A感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線(xiàn)圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)B穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同【解析】由法拉第電磁感應(yīng)定律En知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線(xiàn)圈匝數(shù)有關(guān)，A錯(cuò)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正比于，與磁通量的大小無(wú)直接關(guān)系，B錯(cuò)誤，C正確根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，即“增反減同”，D錯(cuò)誤【答案】C2水平放置的金屬框架cdef處于如圖1所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒ab處于粗糙的框架上且接觸良好，從某時(shí)刻開(kāi)始，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，金屬棒ab始終保持靜止，則() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78870045】圖1Aab中電流增大，ab棒所受摩擦力增大Bab中電流不變，ab棒所受摩擦力不變Cab中電流不變，ab棒所受摩擦力增大Dab中電流增大，ab棒所受摩擦力不變【解析】由法拉第電磁感應(yīng)定律ES知，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，則ab中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流不變，由FfF安BIL知摩擦力增大，選項(xiàng)C正確【答案】C3.如圖2所示，平行導(dǎo)軌間有一矩形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，細(xì)金屬棒PQ沿導(dǎo)軌從MN處勻速運(yùn)動(dòng)到MN的過(guò)程中，棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E隨時(shí)間t變化的圖示，可能正確的是()圖2【解析】在金屬棒PQ進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域之前或出磁場(chǎng)后，棒上均不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，D項(xiàng)錯(cuò)誤在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBlv，與時(shí)間無(wú)關(guān)，保持不變，故A選項(xiàng)正確【答案】A4. (2015重慶高考)如圖3為無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)中使用的受電線(xiàn)圈示意圖，線(xiàn)圈匝數(shù)為n，面積為S.若在t1到t2時(shí)間內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線(xiàn)圈軸線(xiàn)向右穿過(guò)線(xiàn)圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2，則該段時(shí)間線(xiàn)圈兩端a和b之間的電勢(shì)差ab() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78870046】圖3A恒為B從0均勻變化到C恒為D從0均勻變化到【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Enn，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)，因磁場(chǎng)均勻變化，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，因此a、b兩點(diǎn)電勢(shì)差恒為abn，選項(xiàng)C正確【答案】C5美國(guó)大眾科學(xué)月刊網(wǎng)站2011年6月22日?qǐng)?bào)道，美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種具有獨(dú)特屬性的新型合金能夠?qū)崮苤苯愚D(zhuǎn)化為電能具體而言，只要略微提高溫度，這種合金會(huì)從非磁性合金變成強(qiáng)磁性合金，從而在環(huán)繞它的線(xiàn)圈中產(chǎn)生電流，其簡(jiǎn)化模型如圖4所示M為圓柱形合金材料，N為線(xiàn)圈，套在圓柱形合金材料上，線(xiàn)圈的半徑大于合金材料的半徑現(xiàn)對(duì)M進(jìn)行加熱，則()圖4AN中將產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鰾N中將產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏鰿N線(xiàn)圈有收縮的趨勢(shì)DN線(xiàn)圈有擴(kuò)張的趨勢(shì)【解析】當(dāng)對(duì)M加熱使其溫度升高時(shí)，M的磁性變強(qiáng)，穿過(guò)N內(nèi)的磁通量增加，則N中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙其增加，故N有擴(kuò)張的趨勢(shì)，才能使穿過(guò)N的磁通量減少，C錯(cuò)，D對(duì)，由于不知M的磁場(chǎng)方向，故不能判斷N中的感應(yīng)電流方向，A、B均錯(cuò)【答案】D6如圖5甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定向下為正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力F的作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)規(guī)定ab的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，水平向右的方向?yàn)橥饬Φ恼较颍瑒t在02t0時(shí)間內(nèi)，能正確反映流過(guò)導(dǎo)體棒ab的電流與時(shí)間或外力與時(shí)間關(guān)系的圖線(xiàn)是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78870047】圖5【解析】在0t0時(shí)間內(nèi)磁通量為向上減少，t02t0時(shí)間內(nèi)磁通量為向下增加，兩者等效，且根據(jù)Bt圖線(xiàn)可知，兩段時(shí)間內(nèi)磁通量的變化率相等，根據(jù)楞次定律可判斷02t0時(shí)間內(nèi)均產(chǎn)生由b到a的大小不變的感應(yīng)電流，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；在0t0可判斷所受安培力的方向水平向右，則所受水平外力方向向左，大小FBIL隨B的減小呈線(xiàn)性減小；在t02t0時(shí)間內(nèi)，可判斷所受安培力的方向水平向左，則所受水平外力方向向右，大小FBIL隨B的增加呈線(xiàn)性增加，選項(xiàng)D正確【答案】D7.如圖6所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)圈開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng)，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(xiàn)框穿越勻強(qiáng)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78870048】圖6A2mgLB2mgLmgHC2mgLmgHD2mgLmgH【解析】正方形導(dǎo)線(xiàn)框由距磁場(chǎng)H高處自由下落到磁場(chǎng)上邊緣時(shí)速度為v，進(jìn)入磁場(chǎng)后，磁通量變化有感應(yīng)電流產(chǎn)生，受到磁場(chǎng)對(duì)電流向上的安培力作用，安培力對(duì)線(xiàn)框做負(fù)功，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，從而產(chǎn)生焦耳熱，據(jù)QE機(jī)mg(H2L)m()22mgLmgH，故選C.【答案】C8如圖7所示，在空間存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一水平放置的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的金屬桿ab與圓弧形金屬導(dǎo)軌P、Q緊密接觸，P、Q之間接有電容為C的電容器若ab桿繞a點(diǎn)以角速度沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是()圖7A電容器與a相連的極板帶正電B電容器與b相連的極板帶正電C電容器的帶電量是D電容器的帶電量是【解析】若ab桿繞a點(diǎn)以角速度沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EBL2/2.由CQ/E解得電容器的帶電量是Q，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確右手定則可判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向b指向a，電容器與a相連的極板帶正電，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤【答案】AD9如圖8所示，兩端與定值電阻相連的光滑平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，其中R1R22R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.導(dǎo)體棒ab的電阻為R，垂直導(dǎo)軌放置，與導(dǎo)軌接觸良好釋放后，導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向下滑動(dòng)，某時(shí)刻流過(guò)R2的電流為I，在此時(shí)刻() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78870049】圖8A重力的功率為6I2RB導(dǎo)體棒ab消耗的熱功率為4I2RC導(dǎo)體棒受到的安培力的大小為2BILD導(dǎo)體棒的速度大小為【解析】導(dǎo)體棒ab向下滑動(dòng)切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，R1與R2并聯(lián)接在ab兩端，R1R22R，設(shè)當(dāng)ab棒速度為v時(shí)，流過(guò)R2的電流為I，由閉合電路歐姆定律知2I，解得v，此時(shí)ab棒重力的功率為Pmgv sin mg sin ，ab棒消耗的熱功率為P(2I)2R4I2R，ab棒受到的安培力大小為FB2IL2BIL，綜上知B、C正確，A、D錯(cuò)誤【答案】BC10如圖9所示，兩根等高光滑的圓弧軌道，半徑為r、間距為L(zhǎng)，軌道電阻不計(jì)在軌道頂端連有一阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)有一根長(zhǎng)度稍大于L、電阻不計(jì)的金屬棒從軌道最低位置cd開(kāi)始，在拉力作用下以初速度v0向右沿軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)至ab處，則該過(guò)程中()圖9A通過(guò)R的電流方向由外向內(nèi)B通過(guò)R的電流方向由內(nèi)向外CR上產(chǎn)生的熱量為D流過(guò)R的電荷量為【解析】cd棒運(yùn)動(dòng)至ab處的過(guò)程中，閉合回路中的磁通量減小，再由楞次定律及安培定則可知，回路中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?從上向下看)，則通過(guò)R的電流為由外向內(nèi)，故A對(duì)，B錯(cuò)通過(guò)R的電荷量為q，D錯(cuò)將棒的瞬時(shí)速度v0分解，水平方向的分速度對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有貢獻(xiàn)，求出電流的有效值，即可求出棒中產(chǎn)生的熱量，金屬棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中水平方向的分速度vxv0cos ，金屬棒切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生正弦交變電流Icos ，其有效值為I，金屬棒的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，R上產(chǎn)生的熱量為Qt，C對(duì)【答案】AC二、非選擇題(本題共3個(gè)小題，共40分，計(jì)算題要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11(10分)固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的正方形導(dǎo)線(xiàn)框abcd邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，其中ab是一段電阻為R的均勻電阻絲，其余三邊均為電阻可忽略的銅線(xiàn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里，現(xiàn)有一段與ab完全相同的電阻絲PQ架在導(dǎo)線(xiàn)框上，如圖10所示，以恒定的速度v從ad滑向bc，當(dāng)PQ滑過(guò)的距離時(shí)，通過(guò)aP段電阻絲的電流是多大？方向如何？ 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78870050】圖10【解析】當(dāng)PQ滑過(guò)的距離時(shí)，其等效電路圖如圖所示PQ切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EBLv感應(yīng)電流為I，R總RRR，IaPI電流方向?yàn)閺腜到a.【答案】從P到a12(14分)如圖11所示，在相距L0.5 m的兩條水平放置的足夠長(zhǎng)光滑平行金屬導(dǎo)軌，不計(jì)電阻，廣闊的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直向上穿過(guò)導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 T，垂直導(dǎo)軌放置兩金屬棒ab和cd，電阻r均為1 ，質(zhì)量m都是0.1 kg，兩金屬棒與金屬導(dǎo)軌接觸良好從0時(shí)刻起，用一水平向右的拉力F以恒定功率P2 W作用在ab棒上，使ab棒從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，回路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)求：(1)若將cd固定不動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定時(shí)回路abcd中的電流方向如何？此時(shí)ab棒穩(wěn)定速度為多大？(2)當(dāng)t2.2 s時(shí)ab棒已達(dá)到穩(wěn)定速度，求此過(guò)程中cd棒產(chǎn)生的熱量Q?圖11【解析】(1)電流方向?yàn)閍bcda當(dāng)穩(wěn)定時(shí)，F(xiàn)FAFABIL，IBLv/R總，PFv，R總2rv v4 m/s.(2)由Ptmv2Q總可得Q總3.6 J因?yàn)閮砂綦娮枰粯?，通過(guò)電流又時(shí)刻相同，所以產(chǎn)生熱量一樣，QQcdQ總/21.8 J.【答案】(1)電流方向abcda4 m/s(2)1.8 J13(16分)如圖12所示，將邊長(zhǎng)為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形導(dǎo)線(xiàn)框豎直向上拋出，穿過(guò)寬度為b、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，線(xiàn)框向上離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度剛好是進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的一半，線(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)后繼續(xù)上升一段高度，然后落下并勻速進(jìn)入磁場(chǎng)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終存在著大小恒定的空氣阻力Ff且線(xiàn)框不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)求：圖12(1)線(xiàn)框在下落階段勻速進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v2；(2)線(xiàn)框在上升階段剛離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速