高考物理复习同步练习：第九章 第2单元 课下综合提升

高考物理复习同步练习：第九章 第2单元 课下综合提升

‎1．如图1所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平速度v0抛出。设在整个过程中，棒的取向不变且不计空气阻力，则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是(　　)‎ A．越来越大　　　　　 B．越来越小 C．保持不变 D．无法判断 图1‎ 解析：金属棒水平抛出后，在垂直于磁场方向的速度不变，由E＝BLv可知，感应电动势也不变。C项正确。‎ 答案：C ‎2．某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5×10－5T。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽‎100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过。设落潮时，海水自西向东流，流速为‎2 m/s。下列说法正确的是(　　)‎ ‎①电压表记录的电压为5 mV ‎②电压表记录的电压为9 mV ‎③河南岸的电势较高 ‎④河北岸的电势较高 A.①③ B.②④ C.①④ D.②③‎ 解析：可以将海水视为垂直河岸方向放置的导体平动切割地磁场的磁感线产生感应电动势，由E＝BLv＝9 mV；由右手定则可知，感应电流方向由南向北，故河北岸的电势较高。‎ 答案：B ‎3.如图2所示，平行导轨间距为d，一端跨接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行金属导轨所在平面。一根金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻均不计。当金属棒垂直于棒的方向以恒定的速度v在金属导轨上滑行时，通过电阻R的电流是(　　)‎ A. B. 图2‎ C. D. 解析：导体棒与磁场垂直，速度与磁场垂直且与棒长度方向垂直，由E＝Blv，l＝得I＝＝，D正确。‎ 答案：D ‎4.‎ 一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放在磁场中，如图3所示，线圈平面与磁场方向成60°角，磁感应强度随时间均匀变化，下列方法可使感应电流增加一倍的是(　　)‎ A．把线圈匝数增加一倍 B．把线圈面积增加一倍 图3‎ C．把线圈半径增加一倍 D．改变线圈与磁场方向的夹角为另一定值 解析：设导线的电阻率为ρ，横截面积为S0，线圈的半径为r，则I＝＝＝＝··sinθ，可见，将r增加一倍，I增加一倍；改变线圈与磁场方向的夹角，sinθ不能变为原来的2倍(因sinθ最大值为1)；若将线圈的面积增加一倍，半径r增加(－1)倍，电流增加(－1)倍；I与线圈匝数无关。综上所述，只有C项正确。‎ 答案：C ‎5．如图4所示，Q是单匝金属线圈，MN是一个螺线管，它的绕线方向没有画出，Q的输入端a、b和MN的输出端c、d之间用 ‎ 导线相连，P是在MN的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈。若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场，发现在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态，则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是 图4‎ 图5中的(　　)‎ 图5‎ 解析：在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态，说明此段时间内穿过线圈的磁通量变大，即穿过线圈的磁场的磁感应强度变大，则螺线管中电流变大，单匝金属线圈Q产生的感应电动势变大，所加磁场的磁感应强度的变化率变大，即B－t图线的斜率变大，故选项D正确。‎ 答案：D ‎6.如图6所示，铁芯右边绕有一个线圈，线圈两端与滑动变阻器、电池组连成回路。左边的铁芯上套有一个环面积为‎0.02 m2‎、电阻为0.1 Ω的金属环。铁芯的横截面积为‎0.01 m2‎，且假设磁场全部集中在铁芯中，金属环与铁芯截面垂直。调节滑动变阻器的滑动头，使铁芯中的磁感应强度每秒均匀增加0.2 T，则从上向下看(　　) 图6‎ A．金属环中感应电流方向是逆时针方向，感应电动势大小为4.0×10－3 V B．金属环中感应电流方向是顺时针方向，感应电动势大小为4.0×10－3 V C．金属环中感应电流方向是逆时针方向，感应电动势大小为2.0×10－3 V D．金属环中感应电流方向是顺时针方向，感应电动势大小为2.0×10－3 V 解析：铁芯内的磁通量情况是相同的，金属环的有效面积即铁芯的横截面积。据电磁感应定律E＝n＝1×0.2×0.01 V＝2×10－3 V。又据楞次定律，金属环中电流方向为逆时针，即C正确。‎ 答案：C ‎7.如图7所示，在方向垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd，线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框dc边始终与磁场右边界平行，线框边长ad＝l，cd＝‎2l。线框导线的总电阻为R。则线框离开磁场的过程中，下列说法中错误的是(　　)‎ A．流过线框截面的电量为 图7‎ B．线框中的电流在ad边产生的热量为 C．线框所受安培力的合力为 D．ad间的电压为 解析：线框离开磁场的过程中，感应电动势E＝2Blv，由电路知识可知ad间的电压为，线框所受安培力的合力为F＝BI(‎2l)＝，产生的热量Q＝I2Rt，t＝，Qad＝，所以Qad＝。通过的电量q＝＝。‎ 答案：C ‎8.如图8所示，金属棒ab置于水平放置的金属导体框架cdef上，棒ab与框架接触良好。从某一时刻开始，给这个空间施加一个斜向上的匀强磁场，并且磁场均匀增加，ab棒仍静止，在磁场均匀增加的过程中，关于ab棒受到的摩擦力，下列说法正确的是(　　)‎ A．摩擦力大小不变，方向向右 图8‎ B．摩擦力变大，方向向右 C．摩擦力变大，方向向左 D．摩擦力变小，方向向左 解析：由法拉第电磁感应定律，ab中产生的电流的大小恒定，方向由b到a，由左手定则，ab受到的安培力方向向左下方，F＝BIL，由于B均匀变大，F变大，F的水平分量Fx变大，静摩擦力Ff＝Fx变大，方向向右，B正确。‎ 答案：B ‎9.如图9所示的电路中，灯泡P和灯泡Q是完全相同的灯泡，自感线圈L是直流电阻为零的纯电感，且自感系数L很大。电容器C的电容较大且不漏电，下列判断正确的是(　　)‎ ‎①开关S闭合后，P灯亮后逐渐熄灭，Q灯逐渐变亮 ‎②开关S闭合后，P灯、Q灯同时亮，然后P灯暗，Q灯更亮 图9‎ ‎③开关S闭合，电流稳定后，S断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯立即熄灭 ‎④开关S闭合，电流稳定后，S断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯逐渐熄灭 A.①③ B.②④ C.①④ D.②③‎ 解析：电路中，P灯与电感L并联，Q灯与电容C并联，然后这两部分电路串联接在电源上。当开关S闭合时，电感对电流的增大起阻碍作用，导致P灯两端电压增大，而电容C开始电压较小，充电电流较大，故Q灯的电流较小；电感L上的电流逐渐增大，电容C上的充电电流逐渐减小，P灯上的电流逐渐减小，Q灯上的电流逐渐增大，达到稳定后，P灯无电流，Q灯达到最亮。所以A选项正确。开关S闭合，电路稳定后，S断开时，电感L与P灯组成闭合电路，电感中的电流流经P灯，使P灯突然亮一下再熄灭，而电容C中所带的电荷量经Q灯放电，Q灯不是立即熄灭，而是逐渐熄灭。‎ 答案：C ‎10．某学习小组设计了一种发电装置如图10甲所示，图乙为其俯视图。将8块外形相同的磁铁交错放置组合成一个高h＝‎0.5 m、半径r＝‎0.2 m的圆柱体，其可绕固定轴OO′逆时针(俯视)转动，角速度ω＝100 rad/s。设圆柱外侧附近每个磁场区域的磁感应强度大小均为B＝0.2 T、方向都垂直于圆柱体侧表面。紧靠圆柱外侧固定一根与其等高、电阻R1＝0.5 Ω的细金属杆ab，杆与轴OO′平行。图丙中阻值R＝1.5 Ω的电阻与理想电流表A串联后接在杆a、b两端。下列说法正确的是(　　)‎ 图10‎ A．电流表A的示数约为‎1.41 A B．杆ab产生的感应电动势的有效值E＝1.5 V C．电阻R消耗的电功率为2 W D．在圆柱体转过一周的时间内，流过电流表A的总电荷量为零 解析：圆柱体转过一周为感应电动势的4个周期，‎ T＝＝＝ s。‎ 金属杆上感应电动势的大小E′＝Blv＝Bhrω＝2.0 V；感应电动势的方向周期性变化，周期为 s，所以有效值E＝2.0 V，则I＝＝‎1.0 A，电阻R的电功率为P＝I2R＝1.5 W。电流在电流表中周期性变化，每个周期的总电流为零。‎ 答案：D ‎11.如图11所示，金属杆ab放在光滑的水平金属导轨上，与导轨组成闭合矩形电路，长l1＝‎0.8 m，宽l2＝‎0.5 m，回路总电阻R＝0.2 Ω，回路处在竖直方向的磁场中，金属杆用水平绳通过定滑轮连接质量M＝‎0.04 kg的木块，磁感应强度从B0＝1 T开始随时间均匀增加，5 s末木块将离开水平面，不计一切摩擦，g取‎10 m/s2，求 回路中的电流强度。 图11‎ 解析：设磁感应强度B(t)＝B0＋kt，k是大于零的常量，‎ 于是回路电动势E＝＝kS①‎ S＝l1×l2②‎ 回路电流I＝③‎ 杆受安培力 F(t)＝BIl2＝(B0＋kt)Il2④‎ ‎5秒末有 F(5 s)＝＝Mg⑤‎ 可以得到k＝0.2 T/s或k＝－0.4 T/s(舍去)，‎ 解得I＝‎0.4 A。‎ 答案：‎‎0.4 A ‎12.如图12所示，半径为R的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向内。一根长度略大于导轨直径的导体棒MN以速率v在圆导轨上从左端滑到右端，电路中的定值电阻为r，其余电阻不计。导体棒与圆形导轨接触良好。求：‎ ‎(1)在滑动过程中通过电阻r上的电流的平均值； 图12‎ ‎(2)MN从左端到右端的整个过程中，通过r上的电荷量；‎ ‎(3)当MN通过圆导轨中心时，通过r上的电流是多少？‎ 解析：导体棒从左向右滑动的过程中，切割磁感线产生感应电动势，对电阻r供电。‎ ‎(1)计算平均电流，应该用法拉第电磁感应定律，先求出平均感应电动势。整个过程磁通量的变化为ΔΦ＝BS＝BπR2，所用的时间Δt＝，代入公式E＝＝，平均电流为I＝＝。‎ ‎(2)电荷量的运算应该用平均电流，q＝IΔt＝。‎ ‎(3)当MN通过圆形导轨中心时，切割磁感线的有效长度最大，l＝2R，根据导体切割磁感线产生的电动势公式，E＝Blv得E＝B2Rv，此时通过r的电流为I＝＝。‎ 答案：(1)平均电流I＝　(2)电荷量q＝ ‎(3)瞬时电流I＝