《志鴻優(yōu)化設(shè)計》2023屆高考物理（重慶專用）第一輪復(fù)習(xí)第九章電磁感應(yīng)單元檢測（附答案）

第頁單元檢測九電磁感應(yīng)(時間：60分鐘總分值：100分)一、選擇題(此題8小題，每題7分，共56分。在每題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確，全選對的得7分，選對但不全的得4分，有選錯或不答的得0分)1．(2023·上海浦東新區(qū)質(zhì)檢)如下圖，矩形線框在磁場內(nèi)做的各種運動中，能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()2．如下圖，用鋁板制成U形框，將一質(zhì)量為m的帶電小球用絕緣細線懸掛在框的上方，使整體在勻強磁場中沿垂直于磁場方向向左以速度v勻速運動，懸線拉力為T，那么()A．懸線豎直T＝mgB．懸線豎直T＞mgC．懸線豎直T＜mgD．無法確定T的大小和方向3．(2023·深圳模擬)如下圖，在x≤0的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁場的方向垂直于紙面向里。矩形線框abcd從t＝0時刻起由靜止開始沿x軸正方向做勻加速運動，那么線框中的感應(yīng)電流I(取逆時針方向的電流為正)隨時間t的變化圖線是()4．(2023·南京模擬)如下圖，ab為一金屬桿，它處在垂直于紙面向里的勻強磁場中，可繞a點在紙面內(nèi)轉(zhuǎn)動；S為以a為圓心位于紙面內(nèi)的金屬環(huán)；在桿轉(zhuǎn)動過程中，桿的b端與金屬環(huán)保持良好接觸；A為電流表，其一端與金屬環(huán)相連，一端與a點良好接觸。當(dāng)桿沿順時針方向轉(zhuǎn)動時，某時刻ab桿的位置如下圖，那么此時刻()A．有電流通過電流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向右B．有電流通過電流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向左C．有電流通過電流表，方向由d向c，作用于ab的安培力向右D．無電流通過電流表，作用于ab的安培力為零5．如圖(a)(b)所示的電路中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，且小于燈A的電阻，接通S，使電路到達穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，那么()A．在電路(a)中，斷開S，A將直接熄滅B．在電路(a)中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗C．在電路(b)中，斷開S，A將漸漸變暗D．在電路(b)中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗6．(2023·北京理綜)物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗〞。如圖，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起。某同學(xué)另找來器材再探究此實驗。他連接好電路，經(jīng)重復(fù)試驗，線圈上的套環(huán)均未動。比照老師演示的實驗，以下四個選項中，導(dǎo)致套環(huán)未動的原因可能是()A．線圈接在了直流電源上B．電源電壓過高C．所選線圈的匝數(shù)過多D．所用套環(huán)的材料與老師的不同7.如下圖，光滑的“∏〞形金屬導(dǎo)體框豎直放置，質(zhì)量為m的金屬棒MN與框架接觸良好。磁感應(yīng)強度分別為B1、B2的有界勻強磁場方向相反，但均垂直于框架平面，分別處在abcd和cdef區(qū)域?，F(xiàn)從圖示位置由靜止釋放金屬棒MN，當(dāng)金屬棒進入磁場B1區(qū)域后，恰好做勻速運動。以下說法中不正確的選項是()A．假設(shè)B2＝B1，金屬棒進入B2區(qū)域后將加速下滑B．假設(shè)B2＝B1，金屬棒進入B2區(qū)域后仍將保持勻速下滑C．假設(shè)B2＜B1，金屬棒進入B2區(qū)域后將先加速后勻速下滑D．假設(shè)B2＞B1，金屬棒進入B2區(qū)域后將先減速后勻速下滑8.如下圖，相距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為θ，上端接有定值電阻R，勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強度為B。將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放，當(dāng)速度到達v時開始勻速運動，此時對導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力，并保持拉力的功率恒為P，導(dǎo)體棒最終以2v的速度勻速運動。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻，重力加速度為g。以下選項正確的選項是()A．P=2mgvsinθB．P=3mgvsinθC．當(dāng)導(dǎo)體棒速度到達時加速度大小為D．在速度到達2v以后勻速運動的過程中，R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功二、非選擇題(共44分)9．(12分)如下圖，直角三角形導(dǎo)線框abc置于勻強磁場中，ab是一段長為L、電阻為R的均勻?qū)Ь€，ac和bc電阻不計，ac長度為L，磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向里?，F(xiàn)有一段長度為L，電阻為R的均勻?qū)w桿MN架在導(dǎo)線框上，開始時緊靠ac，然后沿ab方向以恒定速度v向b端滑動，滑動中始終與ac平行并與導(dǎo)線框保持良好接觸。當(dāng)MN滑過的距離為L時，求導(dǎo)線ac中電流的大小和方向。10．(14分)輕質(zhì)細線吊著一質(zhì)量為m＝0.32kg、邊長為L＝0.8m、匝數(shù)n＝10的正方形線圈，總電阻為r＝1Ω，邊長為eq\f(L,2)的正方形磁場區(qū)域?qū)ΨQ分布在線圈下邊的兩側(cè)，如圖甲所示，磁場方向垂直紙面向里，大小隨時間變化如圖乙所示，從t＝0開始經(jīng)t0時間細線開始松弛，取g＝10m/s2。求(1)在前t0時間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的電動勢；(2)在前t0時間內(nèi)線圈的電功率；(3)t0的值。11．(18分)(2023·上海單科)如圖，質(zhì)量為M的足夠長金屬導(dǎo)軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ放置在導(dǎo)軌上，始終與導(dǎo)軌接觸良好，PQbc構(gòu)成矩形。棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)為μ，棒左側(cè)有兩個固定于水平面的立柱。導(dǎo)軌bc段長為L，開始時PQ左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻為R，右側(cè)導(dǎo)軌單位長度的電阻為R0。以ef為界，其左側(cè)勻強磁場方向豎直向上，右側(cè)勻強磁場水平向左，磁感應(yīng)強度大小均為B。在t＝0時，一水平向左的拉力F垂直作用在導(dǎo)軌的bc邊上，使導(dǎo)軌由靜止開始做勻加速直線運動，加速度為a。(1)求回路中感應(yīng)電動勢及感應(yīng)電流隨時間變化的表達式；(2)經(jīng)過多長時間拉力F到達最大值，拉力F的最大值為多少？(3)某過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q，導(dǎo)軌克服摩擦力做功為W，求導(dǎo)軌動能的增加量。

參考答案1．B解析：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，選項B符合要求。2．A解析：設(shè)兩板間的距離為L，由于向左運動過程中豎直板切割磁感線，產(chǎn)生動生電動勢，因右手定那么判斷下板電勢高于上板電勢，動生電動勢大小E＝BLv，即帶電小球處于電勢差為BLv的電場中。所受電場力F電＝qeq\f(E,L)＝qeq\f(BLv,L)＝qvB。假設(shè)設(shè)小球帶正電，那么電場力方向向上。同時小球所受洛倫茲力F洛＝qvB，方向由左手定那么判斷豎直向下，即F電＝F洛，故無論小球帶什么電，怎樣運動，T＝mg，應(yīng)選項A正確。3．D解析：矩形線框在運動時，dc邊切割磁感線，由右手定那么可知：在線框中產(chǎn)生順時針方向的電流(負)，由速度公式和法拉第電磁感應(yīng)定律可得：v＝at，E＝BLv，那么I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BLa,R)t，那么選項D正確，選項A、B、C錯誤。4．A5．D解析：在(a)電路中，燈A和線圈L串聯(lián)，它們的電流相同，斷開S時，線圈上產(chǎn)生自感電動勢，阻礙原電流的減小，但流過燈A的電流仍逐漸減小，從而燈A只能漸漸變暗。在(b)電路中，電阻R和燈A串聯(lián)，燈A的電阻大于線圈L的電阻，電流那么小于線圈L中的電流，斷開S時，電源不再給燈供電，而線圈產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減小，通過R、A形成回路，燈A中電流突然變大，燈A變得更亮，然后漸漸變暗，故D正確。6．D解析：當(dāng)閉合S瞬間，線圈L內(nèi)產(chǎn)生的磁場B及磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)，隨電壓及線圈匝數(shù)增加而增大，如果套環(huán)是金屬材料又閉合，由楞次定律可知，環(huán)內(nèi)會產(chǎn)生感應(yīng)電流I及磁場B′，環(huán)會受到向上的安培力F，當(dāng)F＞mg時，環(huán)跳起，eq\f(ΔΦ,Δt)越大，環(huán)電阻越小，F(xiàn)越大。如果環(huán)越輕，跳起效果越好，所以選項B、C錯誤；如果套環(huán)換用電阻大密度大的材料，I減小F減小，mg增大，套環(huán)可能無法跳起，選項D正確；如果使用交流電，S閉合后，套環(huán)受到的安培力大小及方向(上下)周期性變化，S閉合瞬間，F(xiàn)大小、方向都不確定，直流電效果會更好，選項A錯誤。7．A解析：當(dāng)金屬棒MN進入磁場B1區(qū)域時，金屬棒MN切割磁感線而使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，當(dāng)金屬棒MN恰好做勻速運動時，其重力和安培力平衡，即有eq\f(B\o\al(2,1)l2v,R)＝mg。金屬棒MN剛進入B2區(qū)域時，速度仍為v，假設(shè)B2＝B1，那么仍滿足eq\f(B\o\al(2,2)l2v,R)＝mg，金屬棒MN仍保持勻速下滑，選項A錯誤，B正確；假設(shè)B2＜B1，那么金屬棒MN剛進入B2區(qū)域時，eq\f(B\o\al(2,2)l2v,R)＜mg，金屬棒MN先加速運動，當(dāng)速度增大到使安培力等于mg時，金屬棒MN在B2區(qū)域內(nèi)勻速下滑，應(yīng)選項C正確；同理可知選項D也正確。8．A解析：當(dāng)導(dǎo)體棒以速度v勻速運動時，沿斜面方向有mgsinθ＝eq\f(B2L2v,R)；當(dāng)導(dǎo)體棒以2v勻速運動時，沿斜面方向F＋mgsinθ＝eq\f(2B2L2v,R)，故F＝mgsinθ，此時拉力F的功率P＝F×2v＝2mgvsinθ，選項A正確，B錯誤；當(dāng)導(dǎo)體棒的速度到達eq\f(v,2)時，沿斜面方向mgsinθ－eq\f(B2L2v,2R)＝ma，解得：a＝eq\f(1,2)gsinθ，選項C錯誤；導(dǎo)體棒的速度到達2v以后，拉力與重力的合力做的功等于R上產(chǎn)生的焦耳熱，選項D錯誤。9．答案：eq\f(2BLv,5R)a流向c解析：MN滑過的距離為eq\f(L,3)時，它與bc的接觸點為P，等效電路圖如圖由幾何關(guān)系可知MP長度為eq\f(L,3)，MP中的感應(yīng)電動勢E＝eq\f(1,3)BLvMP段的電阻r＝eq\f(1,3)RMacP和MbP兩電路的并聯(lián)電阻為r并＝eq\f(\f(1,3)×\f(2,3),\f(1,3)＋\f(2,3))R＝eq\f(2,9)R由歐姆定律，PM中的電流I＝eq\f(E,r＋r并)ac中的電流Iac＝eq\f(2,3)I，解得Iac＝eq\f(2BLv,5R)根據(jù)右手定那么，MP中感應(yīng)電流的方向由P流向M，所以電流Iac的方向由a流向c。10．答案：(1)0.4V(2)0.16W(3)2s解析：(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律得：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝n×eq\f(1,2)×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,2)))2eq\f(ΔB,Δt)＝10×eq\f(1,2)×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.8,2)))2×0.5V＝0.4V。(2)I＝eq\f(E,r)＝0.4A，P＝I2r＝0.16W。(3)分析線圈受力可知，當(dāng)細線松弛時有：F安＝nBt0Ieq\f(L,2)＝mg，I＝eq\f(E,r)Bt0＝eq\f(2mgr,nEL)＝2T由圖象知：Bt0＝1＋0.5t0(T)，解得：t0＝2s。11．答案：(1)BLatI＝eq\f(BLat,R＋R0at2)(2)Ma＋μmg＋eq\f((1＋μ)B2L2,2)eq\r(\f(a,RR0))(3)eq\f(Ma,μmg)(W－μQ)解析：(1)感應(yīng)電動勢ε＝BLv導(dǎo)軌做初速為零的勻加速運動，v＝atε＝BLats＝eq\f(1,2)at2回路中感應(yīng)電流隨時間變化的表達式I＝eq\f(BLv,R總)＝eq\f(BLat,R＋2R0\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)at2)))＝eq\f(BLat,R＋R0at2)(2)導(dǎo)軌受外力F，安培力FA，摩擦力Ff三個力作用。其中FA＝BIL＝eq\f(B2L2at,R＋R0at2)Ff＝μFN＝μ(mg＋BIL)＝μeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mg＋\f(B2L2at,R＋R0at2)))由牛頓運動定律F－FA－Ff＝MaF＝Ma