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

章末綜合測評(二)(時間：60分鐘分值：100分)一、選擇題(本大題共10個小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個選項中，第1～6題只有一項符合題目要求，第7～10題有多項符合題目要求．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．將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()A．感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B．穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大C．穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大D．感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同【解析】由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)知，感應(yīng)電動勢的大小與線圈匝數(shù)有關(guān)，A錯誤．感應(yīng)電動勢正比于eq\f(ΔΦ,Δt)，與磁通量的大小無直接關(guān)系，B錯誤，C正確．根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，即“增反減同”，D錯誤．【答案】C2．水平放置的金屬框架cdef處于如圖1所示的勻強磁場中，金屬棒ab處于粗糙的框架上且接觸良好，從某時刻開始，磁感應(yīng)強度均勻增大，金屬棒ab始終保持靜止，則()【導學號：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)強度均勻增大，則ab中感應(yīng)電動勢和電流不變，由Ff＝F安＝BIL知摩擦力增大，選項C正確．【答案】C3.如圖2所示，平行導軌間有一矩形的勻強磁場區(qū)域，細金屬棒PQ沿導軌從MN處勻速運動到M′N′的過程中，棒上感應(yīng)電動勢E隨時間t變化的圖示，可能正確的是()圖2【解析】在金屬棒PQ進入磁場區(qū)域之前或出磁場后，棒上均不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，D項錯誤．在磁場中運動時，感應(yīng)電動勢E＝Blv，與時間無關(guān)，保持不變，故A選項正確．【答案】A4.如圖3為無線充電技術(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時間內(nèi)，勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強度大小由B1均勻增加到B2，則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差φa－φb()【導學號：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)電動勢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點電勢高于a點電勢，因磁場均勻變化，所以感應(yīng)電動勢恒定，因此a、b兩點電勢差恒為φa－φb＝－neq\f(B2－B1S,t2－t1)，選項C正確．【答案】C5.美國《大眾科學》月刊網(wǎng)站2011年6月22日報道，美國明尼蘇達大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種具有獨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，這種合金會從非磁性合金變成強磁性合金，從而在環(huán)繞它的線圈中產(chǎn)生電流，其簡化模型如圖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M進行加熱，則()圖4A．N中將產(chǎn)生逆時針方向的電流B．N中將產(chǎn)生順時針方向的電流C．N線圈有收縮的趨勢D．N線圈有擴張的趨勢【解析】當對M加熱使其溫度升高時，M的磁性變強，穿過N內(nèi)的磁通量增加，則N中感應(yīng)電流的磁場阻礙其增加，故N有擴張的趨勢，才能使穿過N的磁通量減少，C錯，D對，由于不知M的磁場方向，故不能判斷N中的感應(yīng)電流方向，A、B均錯．【答案】D6．如圖5甲所示，光滑導軌水平放置在豎直方向的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定向下為正方向)，導體棒ab垂直導軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計，導體棒ab在水平外力F的作用下始終處于靜止狀態(tài)．規(guī)定a→b的方向為電流的正方向，水平向右的方向為外力的正方向，則在0～2t0時間內(nèi)，能正確反映流過導體棒ab的電流與時間或外力與時間關(guān)系的圖線是()【導學號：05002053】圖5【解析】在0～t0時間內(nèi)磁通量為向上減少，t0～2t0時間內(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時間內(nèi)均產(chǎn)生由b到a的大小不變的感應(yīng)電流，選項A、B均錯誤；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的減小呈線性減小；在t0～2t0時間內(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，因此弦振動時，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)電動勢D．弦振動過程中，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A錯誤；取走磁體后，弦的振動無法通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化為電信號，音箱不能發(fā)聲，選項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)電動勢變大，選項C正確；弦振動過程中，線圈中感應(yīng)電流的磁場方向發(fā)生變化，則感應(yīng)電流的方向不斷變化，選項D正確．【答案】BCD8．如圖7所示，在空間存在著豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.一水平放置的長度為L的金屬桿ab與圓弧形金屬導軌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點以角速度ω沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，則下列說法正確的是()【導學號：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點以角速度ω沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝BL2ω/2.由C＝Q/E解得電容器的帶電量是Q＝eq\f(CBωL2,2)，選項C錯誤，D正確．右手定則可判斷出感應(yīng)電動勢方向b指向a，電容器與a相連的極板帶正電，選項A正確，B錯誤．【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軌傾斜放置，其中R1＝R2＝2R，導軌電阻不計，導軌寬度為L，勻強磁場垂直穿過導軌平面，磁感應(yīng)強度為B.導體棒ab的電阻為R，垂直導軌放置，與導軌接觸良好．釋放后，導體棒ab沿導軌向下滑動，某時刻流過R2的電流為I，在此時刻()【導學號：05002055】圖8A．重力的功率為6I2RB．導體棒ab消耗的熱功率為4I2RC．導體棒受到的安培力的大小為2BILD．導體棒的速度大小為eq\f(2IR,BL)【解析】導體棒ab向下滑動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，R1與R2并聯(lián)接在ab兩端，R1＝R2＝2R，設(shè)當ab棒速度為v時，流過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間后進入有界勻強磁場，在ab邊開始進入磁場到cd邊剛進入磁場的這段時間內(nèi)，線框運動的速度圖象可能是選項中的()圖9ABCD【解析】線框的ab邊剛進入磁場時F＝eq\f(B2L2v,R)，由于線框下落時的高度不確定，則線框進入磁場時的速度大小不知，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動，可能先做加速運動再做勻速運動，也可能先做減速運動再做勻速運動．故選A、C、D.【答案】ACD二、非選擇題(本題共3個小題，共40分，計算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位．)11．(10分)固定在勻強磁場中的正方形導線框abcd邊長為L，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架在導線框上，如圖10所示，以恒定的速度v從ad滑向bc，當PQ滑過eq\f(1,3)的距離時，通過aP段電阻絲的電流是多大？方向如何？【導學號：05002056】圖10【解析】當PQ滑過eq\f(1,3)的距離時，其等效電路圖如圖所示．PQ切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為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)電流方向為從P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的光滑平行金屬導軌，不計電阻，廣闊的勻強磁場垂直向上穿過導軌平面，磁感應(yīng)強度B＝1T，垂直導軌放置兩金屬棒ab和cd，電阻r均為1Ω，質(zhì)量m都是0.1kg，兩金屬棒與金屬導軌接觸良好．從0時刻起，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棒從靜止開始運動，經(jīng)過一段時間后，回路達到穩(wěn)定狀態(tài)．求：(1)若將cd固定不動，達到穩(wěn)定時回路abcd中的電流方向如何？此時ab棒穩(wěn)定速度為多大？(2)當t＝s時ab棒已達到穩(wěn)定速度，求此過程中cd棒產(chǎn)生的熱量Q?圖11【解析】(1)電流方向為a→b→c→d→a當穩(wěn)定時，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因為兩棒電阻一樣，通過電流又時刻相同，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)強度為B的勻強磁場．一個長方形線圈的邊長分別為L1、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的距離為h處靜止釋放，其下邊緣剛進入磁場和下邊緣剛穿出磁場時的速度恰好相等．求：圖12(1)線圈剛進入磁場時的感應(yīng)電流的大?。?2)線圈從下邊緣剛進磁場到下邊緣剛出磁場(圖中兩虛線框所示位置)的過程做何種運動？求出該過程最小速度v；(3)線圈進出磁場的全過程中產(chǎn)生的總焦耳熱Q總.【導學號：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動，后做加速度為g的勻加速運動，3位置時線圈速度最