高中物理魯科版2第二章楞次定律和自感現(xiàn)象單元測(cè)試 2023版章末綜合測(cè)評(píng)2

章末綜合測(cè)評(píng)(二)(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1～6題只有一項(xiàng)符合題目要求，第7～10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．將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，關(guān)于線圈中產(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)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)B．穿過(guò)線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C．穿過(guò)線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E＝neq\f(ΔΦ,Δt)知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈匝數(shù)有關(guān)，A錯(cuò)誤．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正比于eq\f(ΔΦ,Δt)，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)：05002051】圖1A．a(chǎn)b中電流增大，ab棒所受摩擦力增大B．a(chǎn)b中電流不變，ab棒所受摩擦力不變C．a(chǎn)b中電流不變，ab棒所受摩擦力增大D．a(chǎn)b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E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·S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Ff＝F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M′N′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)E＝Blv，與時(shí)間無(wú)關(guān)，保持不變，故A選項(xiàng)正確．【答案】A4.如圖3為無(wú)線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為n，面積為S.若在t1到t2時(shí)間內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線圈軸線向右穿過(guò)線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2，則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢(shì)差φa－φb()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002052】圖3A．恒為eq\f(nSB2－B1,t2－t1)B．從0均勻變化到eq\f(nSB2－B1,t2－t1)C．恒為－eq\f(nSB2－B1,t2－t1)D．從0均勻變化到－eq\f(nSB2－B1,t2－t1)【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(B2－B1S,t2－t1)，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φa－φb＝－neq\f(B2－B1S,t2－t1)，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為線圈，套在圓柱形合金材料上，線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4A．N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線圈有收縮的趨勢(shì)D．N線圈有擴(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a→b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0～2t0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)系的圖線是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002053】圖5【解析】在0～t0時(shí)間內(nèi)磁通量為向上減少，t0～2t0時(shí)間內(nèi)磁通量為向下增加，兩者等效，且根據(jù)B－t圖線可知，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0～2t0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0～t0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F＝BIL隨B的減小呈線性減??；在t0～2t0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F＝BIL隨B的增加呈線性增加，選項(xiàng)D正確．【答案】D7.電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖6所示，磁體附近的金屬弦被磁化，因此弦振動(dòng)時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音．下列說(shuō)法正確的有()圖6A．選用銅質(zhì)弦，電吉他仍能正常工作B．取走磁體，電吉他將不能正常工作C．增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D．弦振動(dòng)過(guò)程中，線圈中的電流方向不斷變化【解析】銅不能被磁化，銅質(zhì)弦不能使電吉他正常工作，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；取走磁體后，弦的振動(dòng)無(wú)法通過(guò)電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，音箱不能發(fā)聲，選項(xiàng)B正確；增加線圈匝數(shù)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝Neq\f(ΔΦ,Δt)知，線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變大，選項(xiàng)C正確；弦振動(dòng)過(guò)程中，線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向發(fā)生變化，則感應(yīng)電流的方向不斷變化，選項(xiàng)D正確．【答案】BCD8．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ω沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002054】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eq\f(CBω2L,2)D．電容器的帶電量是eq\f(CBωL2,2)【解析】若ab桿繞a點(diǎn)以角速度ω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E＝BL2ω/2.由C＝Q/E解得電容器的帶電量是Q＝eq\f(CBωL2,2)，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R1＝R2＝2R，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)：05002055】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eq\f(2IR,BL)【解析】導(dǎo)體棒ab向下滑動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，R1與R2并聯(lián)接在ab兩端，R1＝R2＝2R，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＝eq\f(BLv,R＋R并)，解得v＝eq\f(4RI,BL)，此時(shí)ab棒重力的功率為P＝mgvsinθ＝mgsinθ·eq\f(4RI,BL)，ab棒消耗的熱功率為P＝(2I)2R＝4I2R，ab棒受到的安培力大小為F＝B·2I·L＝2BIL，綜上知B、C正確，A、D錯(cuò)誤．【答案】BC10．如圖9所示，閉合矩形線框abcd從高處自由下落一段時(shí)間后進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在ab邊開始進(jìn)入磁場(chǎng)到cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的這段時(shí)間內(nèi)，線框運(yùn)動(dòng)的速度圖象可能是選項(xiàng)中的()圖9ABCD【解析】線框的ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)F＝eq\f(B2L2v,R)，由于線框下落時(shí)的高度不確定，則線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小不知，線框所受的安培力大小不確定，安培力與重力的大小關(guān)系不確定，所以線框可能做勻速運(yùn)動(dòng)，可能先做加速運(yùn)動(dòng)再做勻速運(yùn)動(dòng)，也可能先做減速運(yùn)動(dòng)再做勻速運(yùn)動(dòng)．故選A、C、D.【答案】ACD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，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)eq\f(1,3)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)：05002056】圖10【解析】當(dāng)PQ滑過(guò)eq\f(1,3)的距離時(shí)，其等效電路圖如圖所示．PQ切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝BLv感應(yīng)電流為I＝eq\f(E,R總)，R總＝R＋eq\f(2,9)R＝eq\f(11,9)R，IaP＝eq\f(2,3)I＝eq\f(6BLv,11R)電流方向?yàn)閺腜到a.【答案】eq\f(6BLv,11R)從P到a12．(14分)如圖11所示，在相距L＝0.5m的兩條水平放置的足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(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B＝1T，垂直導(dǎo)軌放置兩金屬棒ab和cd，電阻r均為1Ω，質(zhì)量m都是0.1kg，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P＝2W作用在ab棒上，使ab棒從靜止開始運(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)t＝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→b→c→d→a當(dāng)穩(wěn)定時(shí)，F(xiàn)＝FAFA＝BIL，I＝BLv/R總，P＝Fv，R總＝2rv＝eq\r(\f(2Pr,B2L2))v＝4m/s.(2)由Pt＝eq\f(1,2)mv2＋Q總可得Q總＝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，Q＝Qcd＝Q總/2＝J.【答案】(1)電流方向abcda4m/s(2)J13.(16分)如圖12所示，水平的平行虛線間距為d，其間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一個(gè)長(zhǎng)方形線圈的邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1、L2，且L2<d，線圈質(zhì)量m，電阻為R.現(xiàn)將線圈由其下邊緣離磁場(chǎng)的距離為h處?kù)o止釋放，其下邊緣剛進(jìn)入磁場(chǎng)和下邊緣剛穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度恰好相等．求：圖12(1)線圈剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的感應(yīng)電流的大?。?2)線圈從下邊緣剛進(jìn)磁場(chǎng)到下邊緣剛出磁場(chǎng)(圖中兩虛線框所示位置)的過(guò)程做何種運(yùn)動(dòng)？求出該過(guò)程最小速度v；(3)線圈進(jìn)出磁場(chǎng)的全過(guò)程中產(chǎn)生的總焦耳熱Q總.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002057】【解析】(1)mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，v0＝eq\r(2gh)，E＝BL1v0，I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BL1\r(2gh),R).(2)先做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，后做加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng)，3位置時(shí)線圈速度最