人教版高中物理选修3-2第四章过关检测.docx

鼎尚

高中物理学习材料

（鼎尚**整理制作）

第四章过关检测

(时间:45分钟 满分:100分)

一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。每小题至少一个选项符号题意,选对得6分,漏选得4分,错选得0分)

1.如图所示,长为a、宽为b的矩形线圈,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的OO'轴以恒定的角速度ω旋转,设t=0时,线圈平面与磁场方向平行,则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是( )。

A.0,0

B.0,Babω

C.0,

D.Bab,Badω

答案:B

解析:当线圈平面与磁感线平行时,Φ=0,而上、下两边正好垂直切割磁感线,故此时线圈中E最大,而E=,故此时磁通量的变化率=Babω最大,B对。

2.(2011·广东理综,15)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方鼎尚 向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是( )。

A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关

B.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大

C.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大

D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同

答案:C

解析:根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,即磁通量变化越快,感应电动势越大,选项C正确;根据楞次定律可知,当原磁场减小时,感应电流的磁场才与其方向相同,选项D错误。

3.

如图所示,一水平放置的圆形通电线圈a固定,另一较小的圆形线圈b从a的正上方下落,在下落过程中两线圈始终保持平行且共轴,则线圈b从线圈a的正上方下落过程中,从上往下看线圈b应是( )。

A.有逆时针方向的感应电流

B.有顺时针方向的感应电流

C.先有顺时针方向的感应电流,后有逆时针方向的感应电流

D.先有逆时针方向的感应电流,后有顺时针方向的感应电流

答案:C

解析:向下穿过的过程中,穿过b环的磁通量先增大后减少,在a环上方时,穿过b环的磁通量增大,由楞次定律知,感应电流的磁场阻碍增大,所以与原磁场方向相反,根据安培定则鼎尚 得感应电流方向为顺时针;同理可得b穿过a后,磁通量减少,感应电流的方向应该是逆时针,选C。

4.如图所示,ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框,当滑动变阻器R的滑片自左向右滑行时,线框ab的运动情况是( )。

A.保持静止不动

B.逆时针转动

C.顺时针转动

D.发生转动,但电源极性不明,无法确定转动的方向

答案:C

解析:根据图示电路,线框ab所处位置的磁场为水平方向的,当滑动变阻器的滑片向右滑动时,电路中电阻增大,电流减弱,则穿过闭合导线框ab的磁通量将减少。Φ=BSsin θ,θ为线圈平面与磁场方向的夹角,根据楞次定律,感应电流的磁场将阻碍原来磁场的变化,则线框ab只有顺时针旋转使θ角有增大的趋势,而使穿过线圈的磁通量增加,则C正确。注意此题并不需要明确电源的极性。

5.(2011·北京理综,19)某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( )。 鼎尚

A.电源的内阻较大

B.小灯泡电阻偏大

C.线圈电阻偏大

D.线圈的自感系数较大

答案:C

6.两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则( )。

A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g

B.金属棒向下运动时,流过电阻R的电流方向为a→b

C.金属棒的速度为v时,所受的安培力大小为

D.电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少

答案:AC

解析:刚开始时金属棒只受重力,则释放瞬间金属棒的加速度为g,根据右手定则可判定通过R的电流方向为b→a,当金属棒的速度为v时,E=BLv,I==,安培力F=ILB=,重力势能的减少量转化为内能和弹簧的弹性势能、金属棒的动能。所以正确选项为A、C。 鼎尚 7.如图所示,一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面,回路以速度v向右匀速进入磁场,直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止,下列结论正确的是( )。

A.感应电流大小不变

B.CD段直导线始终受安培力

C.感应电动势最大值Em=Bav

D.感应电动势平均值=πBav

答案:BC

解析:半圆形闭合回路进入磁场的过程中磁通量不断增加,始终存在感应电流,由左手定则可知CD边始终受到安培力作用,B对。有效切割长度如图所示,所以进入过程中l先逐渐增大到a,然后再逐渐减小为0,由E=Blv可知最大值Em=Bav最小值为0,A错,C对。平均感应电动势===πBav,D错。

8.如图甲所示,固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中,金属杆ab与金属框架接触良好。在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻,其他部分电阻忽略不计。现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上,使金属杆由静止开始向右在框架上滑动,运动中杆ab始终垂直于框架。图乙为一段时间内金属杆受到的安培力F安随时间t的变化关系,则图中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是( )。 鼎尚

答案:D

解析:ab切割磁感线产生感应电动势E=Blv,感应电流为I=,安培力F安=,所以v∝F安,F安∝t,v∝t,金属杆的加速度为定值。又由牛顿第二定律F-F安=ma,即F=F安+ma,可知D项正确。

二、填空题(共22分)

9.(12分)如图所示,在一个光滑金属框架上垂直放置一根长l=0.4 m的金属棒ab,其电阻r=0.1 Ω,框架左端的电阻R=0.4 Ω。垂直框面的匀强磁场的磁感应强度B=0.1 T。当用外力使棒ab以速度v=5 m/s右移时,ab棒中产生的感应电动势E= ,通过ab棒的电流I= ,ab棒两端的电势差Uab= ,在电阻R上消耗的功率PR= ,在ab棒上消耗的发热功率Pr= ,切割磁感线运动中产生的电功率P= 。

答案:0.2 V 0.4 A 0.16 V 0.064 W 0.016 W 0.08 W

解析:由法拉第电磁感应定律,有E=Blv=0.1×0.4×5 V=0.2 V

由闭合电路欧姆定律,有I== A=0.4 A

由U=E-Ir,有Uab=(0.2-0.4×0.1) V=0.16 V

由P=UI,有PR=0.4×0.16 W=0.064 W

由Pr=I2r,得Pr=0.42×0.1 W=0.016 W

由P=IE,得P=0.4×0.2 W=0.08 W。 鼎尚 10.(10分)电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。如图所示为电吉他的拾音器的原理图,在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管。一条形磁铁固定在管内,当拨动金属弦后,螺线管内就会产生感应电流,经一系列转化后可将电信号转为声音信号。

(1)金属弦的作用类似“研究电磁感应现象”实验中铁芯的作用,则被拨动后靠近螺线管的过程中,通过放大器的电流方向为 (以图象为准,选填“向上”或“向下”)。

(2)下列说法正确的是( )。

A.金属弦上下振动的周期越大,螺线管内感应电流的方向变化也越快

B.金属弦上下振动过程中,经过相同位置时速度越大,螺线管中感应电动势也越大

C.电吉他通过扩音器发出的声音随感应电流强度增大而变响,增减螺线管匝数会起到调节音量的作用

D.电吉他通过扩音器发出的声音频率和金属弦振动频率相同

(3)若由于金属弦的振动,螺线管内的磁通量随时间的变化如图所示,则对应感应电流的变化为( )。

答案:(1)向下 (2)BCD (3)D

解析:(1)金属弦靠近螺线管时,线圈中磁场变强,根据楞次定律可得通过放大器的电流方向为向下。 鼎尚 (2)感应电动势的大小与磁通量的变化率有关,与线圈匝数有关,所以选项B、C正确;电吉他通过扩音器发出的声音频率与感应电流的频率相同,即与金属弦振动频率相同,A错,D对。

(3)感应电流的大小取决于磁通量的变化率,所以选项D正确。

三、计算题(本题共2小题,共30分。计算必须有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)

11.(15分)横截面积S=0.2 m2,n=100匝的圆形线圈A,处在如图所示的磁场中,磁感应强度随时间变化的规律是B=0.6-0.02t(T),开始时S未闭合,R1=4 Ω,R2=6 Ω,C=30 μF,线圈内阻不计。求:

(1)闭合开关S后,通过R2的电流大小和方向;

(2)闭合开关S后一段时间又断开,问切断后通过R2的电荷量又是多少?

答案:(1)见解析 (2)7.2×10-6 C

解析:(1)根据B=0.6-0.02t(T),

可知=-0.02 T/s,B是不断减弱的。

E=n==100×0.2×0.02 V=0.4 V,(取绝对值)

I== A=0.04 A。

由于磁感应强度不断减弱,根据楞次定律可知感应电流的方向是顺时针的,即电流从R1流向R2,方向是从上而下流过R2的。

(2)R2两端的电压为U2=IR2=0.04×6 V=0.24 V。

切断S后,C与R2形成回路,C放电。 鼎尚 解得Q=CU2=30×10-6×0.24 C=7.2×10-6 C。

12.(15分)用质量为m、总电阻为R的导线做成边长为l的正方形线框MNPQ,并将其放在倾角为θ的平行绝缘导轨上,平行导轨的间距也为l,如图所示。线框与导轨之间是光滑的,在导轨的下端有一宽度为l(即ab=l)、磁感应强度为B的有界匀强磁场,磁场的边界aa'、bb'垂直于导轨,磁场的方向与线框平面垂直。如果把线框从静止状态释放,则线框恰好能够匀速地穿过磁场区域。若当地的重力加速度为g,求:

(1)线框通过磁场时的运动速度大小;

(2)开始释放时,MN与bb'之间的距离;

(3)线框在通过磁场的过程中所产生的热量。

答案:(1) (2) (3)mg·2lsin θ

解析:(1)结合右手定则和左手定则,对线框进行受力分析。线框在磁场区域做匀速运动时,安培力满足F=mgsin θ

又因为安培力F=BIl,感应电流为I=E/R,感应电动势为E=Blv

将以上各式联立,解得线框匀速运动的速度为

v=。

(2)在进入磁场前,线框的加速度a=gsin θ

所以线框进入磁场前下滑的距离s==。

(3)在通过磁场的过程中,线框沿斜面通过了2l的距离,根据能量的转化与守恒定律,有Q热=mg·2lsin θ。