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北京市北京大学附属中学2014届高三物理一轮复习 专题训练 电磁感应


北大附中 2014 届高三物理一轮复习单元训练:电磁感应
第Ⅰ卷(选择题 共 48 分) 一、选择题(共 12 小题,每小题 4 分,满分 48 分。在每小题给出的四个选项中,有一个或 一个以上选项符合题目要求,全部选对得 4 分,选不全得 2 分,有选错或不答的得 0 分。) 1.穿过一个单匝线圈的磁通量,始终为每秒钟均匀地增加 2 Wb,则( ) A.线圈中的感应电

动势每秒钟增大 2 V B.线圈中的感应电动势每秒钟减小 2 V C.线圈中的感应电动势始终为 2 V D.线圈中不产生感应电动势 【答案】C 2.如图所示,水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环,圆心的正上方有一个竖直的条形磁 铁。当把条形磁铁水平向右移动时,则( )

A.金 属圆环受安培力水平向右 B.金属圆环所受安培力水平向左 C.金属圆环受安培力向右上方 D.金属圆环所受安培力向左上方 【答案】BC 3.如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是( )

【答案】B 4.插有铁芯的线圈(电阻不能忽略)直立在水平桌面上,铁芯上套一铝环,线圈与电源、 开关相连。以下说法中正确的是( )

A.闭合开关的瞬间铝环跳起,开关闭合后再断开的瞬间铝环又跳起 B.闭合开关的瞬间铝环不跳起,开关闭合后再断开的瞬间铝环也不跳起 C.闭合开关的瞬间铝环不跳起,开关闭合后再断开的瞬间铝环跳起 D.闭合开关的瞬间铝环跳起,开关闭合后再断开的瞬间铝环不跳起 【答案】D 5.如图所示,在光滑水平面上,有竖直向下的匀强磁场,分布在宽度为 L 的区域内,两个

1

边长均为 a(a<L)的单匝闭合正方形线圈甲和乙,分别用相同材料不同粗细的导线绕制 而成(甲为细导线) ,将线圈置于光滑水平面上且位于磁场的左边界,并使两线圈获得大 小相等、方向水平向右的初速度,若甲线圈刚好能滑离磁场,则( )

A.乙线圈也刚好能滑离磁场 B.两线圈进入磁场过程中通过导线横截面积电量相同 C.两线圈进入磁场过程中产生热量相同
Q1 ?3 Q2

D.甲线圈进入磁场过程中产生热量 Q1 与离开磁场过程中产生热量 Q2 之比为

【答案】AD 6.磁通量可以形象地理解为“穿过磁场中某一面积的磁感线条数” .在图 10 所示磁场中, s1、s2、s3 为三个面积相同的相互平行的线圈,穿过 s1、s2、s3 的磁通量分别为φ 1、 φ 2、φ 3 且都不为 0.下列判断正确的是( )

A.φ 1 最大 C.φ 3 最大 【答案】A

B.φ 2 最大 D.φ 1、φ 2、φ 3 相等

7.如图,EOF 和 E ?O?F ? 为空间一匀强磁场的边界,其中 EO∥ E ?O? ,FO∥ F ?O? ,且 EO⊥ OF; OO? 为∠EOF 的角平分线, OO? 间的距离为 l;磁场方向垂直于纸面向里。一边长 为 l 的正方形导线框沿 OO? 方向匀速通过磁场,t=0 时刻恰好位于图示位置。规定导线 框中感应电流沿逆时针方向时为正,则感应电流 i 与实践 t 的关系图线可能正确的是 ( )

2

【答案】B 8.闭合线框 abcd,自某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场,当它经过如图 4 所示的 三个位置时,感应电流的方向是( )

A.经过Ⅰ时,a→d→c→b→a B.经过Ⅱ时,a→b→c→d→a C.经过Ⅱ时,无感应电流 D.经过Ⅲ时,a→b→c→d→a 【答案】C 9.某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向上,大 小为 4.5× 10-5 T。 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( ) A.电压表记录的电压为 0.05 V B.电压表记录的电压为 0.09 V C.河南岸的电势较高 D.河北岸的电势较高 【答案】C 10.如图所示的电路中,三个相同的灯泡 a、b、c 和电感 L1、L2 与直流电源连接,电感的 电阻忽略不计。电键 K 从闭合状态突然断开时,下列判断 正确的有( )

A.a 先变亮,然后逐渐变暗 B.b 先变亮.然后逐渐变暗 C.c 先变亮,然后逐渐变暗 D.b、c 都逐渐变暗 【答案】AD 11.如图所示,金属杆 ab 以恒定的速率 v 在光滑平行金属导轨上向右滑行,设整个电路总 电阻保持不变,匀强磁场与导轨所在平面垂直,下列叙述正确的是( )

A.ab 杆中的电流强度与速率 v 成正比 B.电路产生的电热功率与速率 v 成正比

3

C.磁场作用于 ab 杆的安培力与速率 v 的平方成正比 D.外力对 ab 杆做功的功率与速率 v 的平方成正比 【答案】AD 12. 如图电路中, 电源有内阻, 线圈 L 的电阻可以不计, A、 B 两灯完全相同, C 为电容器. 下 列判断中正确的有( )

A. 在 K1 闭合,K2、K3 断开的状态下,合上 K2 瞬间,B 灯的亮度不受影响 B. 在 K1、K2 都闭合,K3 断开的状态下,断开 K1 瞬间,B 灯先变得更亮,然后逐渐熄 灭 C. 在 K1、K2 断开,K3 闭合的状态下,合上 K1,A 灯逐渐变亮,B 灯立即变亮然后又 稍稍变暗 D. 在 K1、K3 闭合,K2 断开的状态下,断开 K1,A、B 灯都逐渐变暗,并同时熄灭 【答案】CD 第Ⅱ卷(非选择题 共 52 分) 二、填空题(共 4 小题,共 20 分.把答案填在题中的横线上或按题目要求作答.) 13.在研究“电磁感应现象”的实验中,所需的实验器材如图所示.现已用导线连接了部分 实验电路. (1)请把电路补充完整; (2)实验时,将线圈 A 插入线圈 B 中,合上开关瞬间,观察到检流计的指针发生偏转,这个 现象揭示的规律是____________; (3) (多选)某同学设想使线圈 B 中获得与线圈 A 中相反方向的电流,可行的实验操作是 ( ) A.抽出线圈 A B.插入软铁棒 C.使变阻器滑片 P 左移 D.断开开关

【答案】 (1)

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(2)闭合电路中磁通量发生变化时,闭合电路中产生感应电流。 (3)B、C 14.如图所示,单匝线圈 ABCD 在外力作用下,第一次以速度 V 向右匀速 进入匀强磁场;第 二次又以速度 2V 匀速进入同一匀强磁场。则第二次与第一次进入时线圈中电流之比为 ____________;第二次与第一次进入时通过线圈导线横截面的电荷量之比为 ____________。

【答案】2:1;1:1 15.如图所示是日光灯的电路图,它主要是由灯管、镇流器和起动器组成的,镇流器是一个 带铁芯的线圈,起动器的构造如图 8.为了便于起动,常在起动器两极并上一纸质电容 器 C. 某班教室的一盏日光灯出现灯管两端亮而中间不亮的故障,经检查发现灯管是好 的,电压正常,镇流器无故障,其原因可能是 ,你能用什么简易方法 使日光灯正常发光? 。

【答案】电容器 C 击穿而短路或起动器被短路 。将电容器 C 撤除或更换起动器等。 16.如图是测定自感系数很大的线圈 L 直流电阻的电路, L 两端并联一只电压表(电压表 的内阻 RV 很大) ,用来测电感线圈的直流电 压,在测量完毕后将电路解体时.若先断开 S1 时, 则 (填电压表或电流表)将可能损坏。

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【答案】电压表 三、计算题(共 3 小题,共 32 分.解答要写出必要的文字说明、方程式和主要步骤.只写出答 案不能得分,有数值计算的题,答案须写出数值和单位.) 17.如图(a)所示,光滑的平行长直金属导轨置于水平面内,间距为 L、导轨左端接有阻 值为 R 的电阻,质量为 m 的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计,且 接触良好。在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的 匀强磁场,磁感应强度大小 为 B。开始时,导体棒静止于磁场区域的右端,当磁场以速度 v1 匀速向右移动时,导体 棒随之开始运动,同时受到水平向左、大小为 f 的恒定阻力,并很快达到恒定速度,此 时导体棒仍处于磁场区域内。 (1)求导体棒所达到的恒定速度 v2; (2)为使导体棒能随磁场运动,阻力最大不能超过多少? (3) 导体棒以恒定速度运动时, 单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多 大? (4)若 t=0 时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动,经过较短时间后,导体棒也做 匀加速直线运动,其 v-t 关系如图(b)所示,已知在时刻 t 导体棒瞬时速度大小为 vt, 求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。

【答案】⑴E=BL( v1-v2) I=E/R

F ? BIL ?

B 2 L2 (v1 ? v2 ) R

B 2 L2 (v1 ? v2 ) ? f R 速度恒定时有:
v2 ? v1 ? fR B 2 L2

可得:

B 2 L2 v1 fm ? R ⑵
P棒 ? Fv2 ? f (v1 ? fR ) B 2 L2



P 电路 ?

E 2 B 2 L2 (v1 ? v2 )2 f 2R ? ? 2 2 R R B L

6

B 2 L2 (v1 ? v2 ) ? f ? ma R ⑷因为
导体棒要做匀加速运动,必有 v1-v2 为常数,设为 ?v,则:

a?

vt ? ?v t

B 2 L2 (at ? v2 ) ? f ? ma R 则:

a?
可解得:

B 2 L2 vt ? fR B 2 L2t ? mR

18.如图甲所示,空间存在 B=0.5T,方向竖直向下的匀强磁场,MN、PQ 是相互平行的粗糙 的长直导轨,处于同一水平面内,其间距 L=0.2m,R 是连在导轨一端的电阻,ab 是跨接 在导轨上质量 m=0.1kg 的导体棒,从零时刻开始,通过一小型电动机对 ab 棒施加一个牵 引力 F,方向水平向左,使其从静止开始沿导轨做直线运动,此过程中棒始终保持与导 轨垂直且接触良好,图乙是棒的速度? 时间图象,其中 OA 段是直线,AC 是曲线,DE 是曲 线图象的渐近线,小型电动机在 12s 末达到额定功率 P=4.5W,此后功率保持不变。除 R 以外,其余部分的电阻均不计,g=10m/s2。 (1)求导体棒在 0~12s 内的加速度大小; (2)求导体棒与导轨间的动摩擦因数μ 及电阻 R 的阻值; (3)若 t=17s 时,导体棒 ab 达最大速度,且 0~17s 内共发生位移 100m,试求 12s~17s 内 R 上产生的热量 Q 以及通过 R 的电量 q。

【答案】⑴由图中可得 12s 末的速度为 V1=9m/s,t1=12s

a?
导体棒在 0~12s 内的加速度大小为 ⑵设金属棒与导轨间的动摩擦因素为μ . A 点有 E1=BLV1

V1 ? 0 ? 0.75m/s 2 t1


感应电流

I1 ?

E1 R

② ③ ④

由牛顿第二定律 则额定功率为

F1 ? ?mg ? BI1L ? ma1

Pm ? FV 1 1

7

将速度 v=9m/s,a=0.75m/s2 和最大速度 Vm=10m/s,a=0 代入。 可得μ =0.2 R=0.4Ω ⑤ ⑶0~12s 内导体棒匀加速运动的位移 s1=v1t1/2=54m 12~17s 内导体棒的位移 s2=100-54=46m

由能量守恒 Q=Pt2-m(v22-v12)/2-μ mg s2=12.35J。

q?

?? ? 11 .5C R

19.矩形线圈 abcd 在匀强磁场中绕 00'轴匀速转动,当 t=0 时,线圈恰好经过图中所示的 位置,已知线圈为 n 匝,面积是 S,电阻为 R,磁感强度为 B,转动角速度为ω 。 (1)从 t=0 时开始计时,写出感应电动势瞬时值的表达式。 (2)由图示位置转过 90°角的过程中时线圈上产生的热量?

【答案】 (1)

Em ? nBS?

从 中性面开始计时? 电动势 瞬时值表达式为:

e ? Em sin ?t ? nBS? sin ?t
Q?
(2)

E2 t R ①

E?

Em 2②

t?

T 4③ 2?

T?

? ④

n 2 B 2 S 2?? Q? 4R ③④联立得

8


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