高中物理魯科版選修32章末綜合測評

1、章末綜合測評(一)電磁感應(yīng)(時(shí)間：60分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分在每小題給出的四個選項(xiàng)中，第16題只有一項(xiàng)符合題目要求，第710題有多項(xiàng)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關(guān)于感應(yīng)電流，下列說法中正確的是()A只要閉合電路內(nèi)有磁通量，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生B穿過螺線管的磁通量發(fā)生變化時(shí)，螺線管內(nèi)部就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生C穿過閉合電路的磁感線條數(shù)不變，但全部反向，在這個變化的瞬間有感應(yīng)電流D閉合電路中的導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動，電路中就一定有感應(yīng)電流C對閉合電路而言，只有磁通量發(fā)生變化，閉合電路中才有感應(yīng)電流有磁通量，但不變

2、化，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A項(xiàng)錯誤；B項(xiàng)中螺線管必須在閉合回路中，否則也沒有感應(yīng)電流，故B項(xiàng)錯誤；當(dāng)磁場反向后，磁通量發(fā)生了變化，閉合電路中有感應(yīng)電流，故C項(xiàng)正確；D項(xiàng)中閉合電路的導(dǎo)體雖然做切割磁感線運(yùn)動，但若磁通量不變化也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D項(xiàng)錯誤2如圖1所示是冶煉金屬的高頻感應(yīng)爐的示意圖，冶煉爐內(nèi)裝入被冶煉的金屬，線圈通入高頻交變電流，這時(shí)被冶煉的金屬就能被熔化這種冶煉方法速度快、溫度容易控制，并能避免有害雜質(zhì)混入被煉金屬中，因此適于冶煉特種金屬該爐的加熱原理是()圖1A利用線圈中電流產(chǎn)生的焦耳熱B利用紅外線C利用交變電流的交變磁場在爐內(nèi)金屬中產(chǎn)生的渦流D利用交變電流的交變磁場所激發(fā)的電磁波

3、C把冶煉的金屬放在冶煉爐中，冶煉爐外面繞著線圈，給線圈通入高頻交流電，冶煉爐內(nèi)待冶煉的金屬在快速變化的磁場中被感應(yīng)出很強(qiáng)的渦流，從而產(chǎn)生大量的熱量使金屬熔化這種冶煉方法速度快，溫度容易控制，還可以在真空條件下進(jìn)行，避免金屬的氧化，保證金屬的純度，特別適合于特種合金和特種鋼的冶煉3.在一空間內(nèi)有方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場，如圖2所示，垂直紙面向外的磁場分布在一半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)，垂直紙面向內(nèi)的磁場分布在除圓形區(qū)域外的整個區(qū)域，該平面內(nèi)有一半徑為b(ba)的圓形線圈，線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線圈與半徑為a的圓形區(qū)域是同心圓從某時(shí)刻起磁感應(yīng)強(qiáng)度開始減小到，則此過程中該線圈磁通量

4、的變化量的大小為()【導(dǎo)學(xué)號：11452019】圖2A.B(b2a2)BB(b22a2)CB(b2a2) D.B(b22a2)D由題意知，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于線圈平面，通過該線圈的磁通量為垂直穿入的磁通量與垂直穿出的磁通量之差由BS可知，穿入的磁通量為B(b2a2)，穿出的磁通量為Ba2，因此穿過該線圈的磁通量為B(b22a2)由于磁感應(yīng)強(qiáng)度減小到，所以該線圈磁通量的變化量的大小為B(b22a2)，選項(xiàng)D正確，4.如圖3所示，矩形線框abcd的ad和bc的中點(diǎn)M、N之間連接一電壓表，整個裝置處于勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向與線框平面垂直，當(dāng)線框向右勻速平動時(shí)，以下說法正確的是()圖3AMN間

5、無感應(yīng)電動勢BMN不產(chǎn)生電動勢，所以MN間無電勢差CMN間有電勢差，所以電壓表有讀數(shù)D因?yàn)闊o電流通過電壓表，所以電壓表無讀數(shù)DMN切割磁感線，所以MN產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，MN間有電勢差，選項(xiàng)A、B錯誤；穿過線框的磁通量不變化，所以無感應(yīng)電流，因此電壓表無讀數(shù)，選項(xiàng)C錯誤，選項(xiàng)D正確5為了利用海洋資源，海洋工作者有時(shí)根據(jù)水流切割地磁場所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢來測量海水的流速假設(shè)海洋某處地磁場豎直分量B0.5104T，水流是南北流向，如圖4所示，將兩電極豎直插入此處海水中，且保持兩電極的連線垂直水流方向若兩電極相距L20 m，與兩電極相連的靈敏電壓表讀數(shù)U0.2 mV，則海水的流速大小為()【導(dǎo)學(xué)號：114

6、52020】圖4A10 m/s B0.2 m/sC5 m/s D2 m/sB將流動的海水看成是運(yùn)動的導(dǎo)體，可以利用法拉第電磁感應(yīng)定律求解由EBLv知，v0.2 m/s.故選B.6.如圖5所示，在光滑絕緣水平面上，有一鋁球以一定的初速度通過有界勻強(qiáng)磁場，則從球開始進(jìn)入磁場到完全穿出磁場過程中(磁場寬度大于金屬球的直徑)，小球()圖5A整個過程都做勻速運(yùn)動B進(jìn)入磁場過程中做減速運(yùn)動，穿出過程中做加速運(yùn)動C整個過程都做勻減速運(yùn)動D穿出時(shí)的速度一定小于初速度D小球的運(yùn)動主要研究三個階段：一是小球進(jìn)入磁場的過程，由于穿過小球的磁通量增加，在球內(nèi)垂直磁場的平面上產(chǎn)生渦流，有電能產(chǎn)生，而小球在水平方向上又不

7、受其他外力，所以產(chǎn)生的電能只能由球的機(jī)械能轉(zhuǎn)化而來，由能量轉(zhuǎn)化和守恒可知，其速度減??；二是鋁球完全進(jìn)入磁場后，磁通量保持不變，鋁球做勻速運(yùn)動；三是小球穿出磁場的過程，同理可得，其速度進(jìn)一步減小，故選項(xiàng)D正確7穿過固定不動的線框的磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖6所示，下列說法正確的是()圖6A第2 s末到第4 s末這段時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電動勢最大B第1 s內(nèi)和第2 s內(nèi)，感應(yīng)電動勢一樣大C最后1 s內(nèi)感應(yīng)電動勢比最初2 s內(nèi)感應(yīng)電動勢大D第1 s末感應(yīng)電動勢的大小等于1 VBCD第2 s末到第4 s末這段時(shí)間內(nèi)，磁通量不變，感應(yīng)電動勢為零圖線的斜率表示磁通量變化率的大小，由E可知，第1 s內(nèi)和第2 s內(nèi)的

8、斜率相同，感應(yīng)電動勢EV1 V；在最后1 s內(nèi)的斜率是最初2 s內(nèi)的2倍，且方向相反，故最后1 s內(nèi)感應(yīng)電動勢最大，故B、C、D正確8.如圖7所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路，電阻為R.虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向垂直于回路所在的平面回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場，直徑CD始終與MN垂直從D點(diǎn)到達(dá)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場為止，下列結(jié)論正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：11452021】圖7A感應(yīng)電流大小不變B感應(yīng)電動勢最大值EBavC感應(yīng)電動勢平均值BavD通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為BD在閉合電路進(jìn)入磁場的過程中，通過閉合電路的磁通量逐漸增大當(dāng)半圓閉合回路有一半進(jìn)入磁場時(shí)，等效長度最大為a

9、，這時(shí)感應(yīng)電動勢最大為EBav，B正確感應(yīng)電動勢變化，則感應(yīng)電流變化，A錯誤感應(yīng)電動勢平均值Bav，C錯誤在該過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量qttt，D正確9.如圖8所示，由某種粗細(xì)均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd，固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場B中一接入電路電阻為R的導(dǎo)體棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動，滑動過程PQ始終與ab垂直，且與線框接觸良好，不計(jì)摩擦在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中()圖8APQ中電流先增大后減小BPQ兩端電壓先減小后增大CPQ上拉力的功率先減小后增大D線框消耗的電功率先增大后減小CD導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電動勢為EBLv，其等

10、效電路如圖所示，總電阻為R總RR，在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中，總電阻先增大后減小，總電流先減小后增大，所以A項(xiàng)錯誤；PQ兩端電壓為路端電壓，UEIR，則先增大后減小，所以B項(xiàng)錯誤；拉力的功率等于克服安培力做功的功率，有P安IE，先減小后增大，所以C項(xiàng)正確；當(dāng)導(dǎo)體棒滑動到線框中間位置時(shí)，外電路電阻最大，為R，因此導(dǎo)體棒的電阻始終大于外電路電阻，在導(dǎo)體棒從靠近ad處向右運(yùn)動的過程中，外電路電阻先增大后減小，根據(jù)閉合電路的輸出功率與外電路電阻的關(guān)系可知，線框消耗的電功率先增大后減小，所以D項(xiàng)正確10.如圖9所示，均勻金屬圓環(huán)總電阻為2R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直穿過圓環(huán)金屬桿OM長為l

11、，電阻為，M端與環(huán)緊密接觸，金屬桿OM繞過圓心的轉(zhuǎn)軸O以恒定的角速度轉(zhuǎn)動，當(dāng)電阻為R的一段導(dǎo)線一端和環(huán)連接，另一端與金屬桿的轉(zhuǎn)軸O相連接時(shí)，下列結(jié)論中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：11452022】圖9A通過導(dǎo)線R的電流的最大值為B通過導(dǎo)線R的電流的最小值為COM中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒為D導(dǎo)線中通過的電流恒為ABC由金屬桿OM以恒定角速度轉(zhuǎn)動，由EBlv得EBl2且恒定，所以選項(xiàng)C正確；當(dāng)金屬桿OM轉(zhuǎn)至圓環(huán)最下端時(shí)，回路電阻為RR且為最小，此時(shí)通過R的電流有最大值Imax，所以選項(xiàng)A正確；當(dāng)金屬桿轉(zhuǎn)至圓環(huán)最上端時(shí)，回路電阻為R2R且為最大，此時(shí)通過R的電流有最小值Imin，所以選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)D錯誤二、

12、非選擇題(本題共3個小題，共40分，計(jì)算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11(12分)如圖10所示，用均勻?qū)Ь€做成正方形單匝線圈，邊長為0.3 m，線框有2/3部分(即ab連線左側(cè))處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，此時(shí)B3 T.圖10(1)當(dāng)磁場以10 T/s的變化率減弱時(shí)，Uab為多大？(2)當(dāng)線圈以0.5 m/s的水平速度向右剛要離開磁場時(shí)，Ucd為多大？【解析】(1)ES0.6 V，UabIrE0.25 V.(2)EBlv30.30.5 V0.45 V，UcdE0.34 V.【答案】(1)0.25 V(2)0.34 V12(12分)如圖11所示，有一半徑為R的圓形勻

13、強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一條足夠長的直導(dǎo)線以速度v進(jìn)入磁場，則從直導(dǎo)線進(jìn)入磁場至離開磁場區(qū)域的過程中，求：圖11(1)感應(yīng)電動勢的最大值為多少？(2)在這一過程中感應(yīng)電動勢隨時(shí)間變化的規(guī)律如何？(3)從開始運(yùn)動至經(jīng)過圓心的過程中導(dǎo)線中的平均感應(yīng)電動勢為多少？【導(dǎo)學(xué)號：11452023】【解析】(1)由EBlv可知，當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線的有效長度l最大時(shí)，E最大，又l最大為2R，所以感應(yīng)電動勢的最大值E2BRv.(2)對于E隨t變化的規(guī)律應(yīng)求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動勢，由幾何關(guān)系可求出導(dǎo)體切割磁感線的有效長度l隨時(shí)間t變化的情況為l2所以E2Bv.(3)從開始運(yùn)動至經(jīng)過圓心的過程中導(dǎo)線的平均感應(yīng)電動勢BRv.【答案】(1)2BRv(2)2Bv(3)BRv13(16分)電磁彈是我國最新的重大科研項(xiàng)目，原理可用下述模型說明如圖12甲所示，虛線MN右側(cè)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場，一邊長為L的正方形單匝金屬線框abcd放在光滑水平面上，線框電阻為R，質(zhì)量為m，ab邊在磁場外側(cè)緊靠MN虛線邊界處t0時(shí)起磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律是BB0kt(k為大于零的常量)，空氣阻力忽略不計(jì)圖12(1)求t0時(shí)刻，線框中感應(yīng)電流的功率P；(2)求線框cd邊穿出磁場時(shí)通過線框某一橫截面的電荷量q；(3)若用相同的金屬線繞制相同大小的n匝線框，如圖12乙所示，在線框上加一質(zhì)量為M