1、第九章檢測(jin c)試題(時間(shjin):60分鐘滿分:100分)【測控(c kn)導航】知識點題號1.法拉第電磁感應定律12.產生感應電流的條件23.楞次定律34.電磁感應中的動力學問題75.自感56.電磁感應中的電路問題6、97.電磁感應中的能量問題88.電磁感應中的圖象問題4、109.實驗11、1210.綜合問題13、14、15一、單項選擇題(本題共5小題,每小題4分,共20分)1.(2013南京一模)一種早期發電機原理示意圖如圖所示,該發電機由固定的圓形線圈和一對用鐵芯連接的圓柱形磁鐵構成,兩磁極相對于線圈平面對稱,線圈圓心為O點.在磁極繞轉軸勻速轉動的過程中,當磁極與O點在同

2、一條直線上時,穿過線圈的(B)A.磁通量最大,磁通量變化率最大B.磁通量最大,磁通量變化率最小C.磁通量最小,磁通量變化率最大D.磁通量最小,磁通量變化率最小解析(ji x):根據=BS可判定,B最大時線圈的磁通量最大,根據磁鐵(cti)的磁感線分布可判定,在圖示位置,勻速轉動的圓柱形磁鐵在線圈上的磁通量變化率是最小的,故選項A、C、D錯,選項B對.(1)掌握各種常見磁體的磁感線分布(fnb);(2)磁通量、磁通量變化率都是針對一個面說的;(3)畫示意圖進行定性推理.2.(2013福州模擬)甲、乙兩個完全相同的銅環可繞固定軸OO旋轉,當它們以相同的角速度開始轉動后,由于阻力,經相同的時間后便停

3、止,若將兩環置于磁感應強度大小相同的勻強磁場中,乙環的轉軸與磁場方向平行,甲環的轉軸與磁場方向垂直,如圖所示,當甲、乙兩環同時以相同的角速度開始轉動后,則下列判斷中正確的是(A)A.甲環先停 B.乙環先停C.兩環同時停下D.無法判斷兩環停止的先后解析:兩環均在勻強磁場中以相同的角速度轉動,由圖可知:甲環的磁通量會發生變化,甲環的動能要轉化為電能,而乙環中磁通量無變化,不會產生感應電流,故甲環先停下來.選項A正確.3.(2012江西九江一模)某磁場磁感線如圖所示,有一銅線圈自圖示A位置下落至B位置,在下落過程(guchng)中,自上往下看,線圈中感應電流的方向是(C)A.始終(shzhng)順時

4、針B.始終(shzhng)逆時針C.先順時針再逆時針D.先逆時針再順時針解析:線圈由A位置下落至O位置的過程中,磁通量向上增加,由O位置下落至B位置的過程中,磁通量向上減小,根據楞次定律可知線圈中感應電流的方向(自上往下看)是先順時針再逆時針,選項C正確.4.(2012浙江省溫州市八校聯考)電吉他是利用電磁感應原理工作的一種樂器.如圖(甲)為電吉他的拾音器的原理圖,在金屬弦的下方放置有一個連接到放大器的螺線管.一條形磁鐵固定在管內,當撥動金屬弦后,螺線管內就會產生感應電流,經一系列轉化后可將電信號轉為聲音信號.若由于金屬弦的振動,螺線管內的磁通量隨時間的變化如圖(乙)所示,則對應感應電流的變化

5、為(B)解析:對應(duyng)感應電流為I=nRt,可見,感應電流與磁通量的變化率有關(yugun),類比vt圖象斜率(xil)的物理意義,不難發現,t圖線上各點處切線的斜率的絕對值表示感應電流的大小,斜率的符號表示電流的方向,根據圖(乙),在0t0時間內,感應電流I的大小先減小到零,然后再逐漸增大,電流的方向改變一次,據此可知,只有選項B正確.5.如圖所示的電路中,L為自感線圈,其直流電阻與電阻R相等,C為電容器,電源內阻不可忽略,當開關S由閉合變為斷開時,下列說法正確的是(B)A.A燈立即熄滅B.A燈突然閃亮一下再熄滅,d點電勢比c點高C.B燈無電流通過,不可能變亮D.B燈有電流通過,電

6、流方向由b到a解析:S閉合時,通過L的電流和A燈的電流方向均向右,且IL大于IA;當開關S斷開時,自感線圈中將產生自感電動勢阻礙原來電流的減小,因此在由L、A、R組成的閉合電路中,有一股順時針方向的電流,且從IL開始逐漸減小,A燈突然閃亮一下再熄滅,d點電勢比c點高,選項A錯,B正確;當開關S斷開時,路端電壓變大,電源繼續給電容器充電,故B燈中有電流通過,方向從a到b,選項C、D錯.(1)斷電自感產生的電動勢是阻礙通過線圈L中的電流(dinli)減小;(2)斷電時燈泡閃亮的條件是斷電前通過線圈的電流大于通過燈泡的電流;(3)電容器充電過程中是有電流的.二、不定項選擇題(本題(bnt)共5小題,

7、每小題5分,共25分)6.(2013浙江省第二次五校聯考)如圖所示,質量為m、邊長為L、回路電阻為R的正方形金屬框,用細線吊住,線的另一端跨過兩個定滑輪,掛著一個質量為M(Mm)的砝碼,金屬框上方有一磁感應強度為B的勻強磁場,磁場的下邊界與金屬框的上邊平行且相距一定距離.則在金屬框從開始運動到整個框進入(jnr)磁場的過程中,下列說法正確的是(BCD)A.細線對金屬框做的功等于金屬框增加的機械能B.細線對金屬框的拉力可能等于MgC.線框上的熱功率可能大于(M-m)2g2RB2L2D.系統的機械能損失可能小于(M-m)gL解析:對金屬框,由能量關系得,細線對金屬框做的功等于金屬框增加的機械能和線

8、框的電能,選項A錯誤;當線框上邊進入磁場后,受安培力向下,線框可能做加速、減速或勻速.當勻速進入時,細線對金屬框的拉力等于Mg,所以選項B正確;當線框勻速進入時,F安=Mg-mg,同時F安=B2L2vR,熱功率P=B2L2v2R=(M-m)2g2RB2L2,可知當線框減速進入時,熱功率大于(M-m)2g2RB2L2,加速進入時熱功率小于(M-m)2g2RB2L2,選項C正確;系統的機械能損失為發熱損失,當線框勻速進入時,機械能損失為(M-m)gL,可知當線框減速進入時系統的機械能損失可能小于(M-m)gL,選項D正確.7.(2013海淀一模)光滑平行金屬導軌M、N水平放置,導軌上放一根與導軌垂

9、直的導體棒PQ.導軌左端與由電容為C的電容器、單刀雙擲開關和電動勢為E的電源組成的電路相連接,如圖所示.在導軌所在的空間存在方向垂直于導軌平面的勻強磁場(圖中未畫出).先將開關接在位置a,使電容器充電并達到穩定后,再將開關撥到位置b,導體棒將會在磁場的作用下開始向右運動,設導軌足夠長,則以下說法(shuf)中正確的是(AD)A.空間存在的磁場方向(fngxing)垂直紙面向里B.導體(dot)棒向右做勻加速運動C.當導體棒向右運動的速度達到最大值,電容器的電荷量為零D.導體棒運動的過程中,通過導體棒的電荷量QCE解析:充電后電容器的上極板帶正電(zhngdin),將開關撥向位置b,PQ中的電流

10、方向是由PQ,由左手定則判斷可知,導軌所在處磁場的方向垂直紙面向里,選項A正確;隨著放電的進行,導體棒速度增大(zn d),由于它所受的安培力大小與速度有關,所以由牛頓第二定律可知導體棒不能做勻加速運動,選項B錯誤;運動的導體棒在磁場中切割磁感線,由右手定則判斷可知,感應電動勢方向由QP,當其大小等于(dngy)電容器兩極板間電勢差大小時,導體棒速度最大,此時電容器的電荷量并不為零,故選項C錯誤;由以上分析可知,導體棒從開始運動到速度達到最大時,電容器并沒有放電完畢,故通過導體棒的電荷量Q0).回路中滑動變阻器R的最大阻值為R0,滑動片P位于滑動變阻器中央(zhngyng),定值電阻R1=R0

11、、R2=R02.閉合開關S,電壓表的示數為U,不考慮虛線MN右側導體(dot)的感應電動勢,則(AC)A.R2兩端的電壓為U7B.電容器的a極板帶正電C.滑動變阻器R的熱功率為電阻R2的5倍D.正方形導線框中的感應電動勢為kL2解析:根據串、并聯電路特點,虛線MN右側電路部分的總電阻R=R0+R02+R04=74R0.回路的總電流I=UR=4U7R0,由于R2=R02,所以通過R2的電流I2=I2=2U7R0,所以R2兩端電壓U2=I2R2=2U7R0R02=17U,選項A正確;根據楞次定律可知,回路中的電流為逆時針方向,即流過R2的電流方向向左,所以電容器b極板帶正電,選項B錯誤;根據P=I

12、2R,滑動變阻器R的熱功率P=I2R02+(I2)2R02=58I2R0,電阻R2的熱功率P2=(I2)2R2=18I2R0=15P,選項C正確;根據法拉第電磁感應定律得,線框中產生的感應電動勢E=t=BtS=kr2,選項D錯誤.10.如圖(甲)所示,正方形金屬框abcd放在絕緣的光滑水平面上,在垂直于bc邊的水平恒力F作用(zuyng)下由靜止開始滑行,滑行過程中穿過一段邊界與bc邊平行、寬度為d的勻強磁場.設金屬框在滑行過程中的速度為v,與此對應的位移為x,那么v2x圖象如圖(乙)所示.已知金屬(jnsh)框的總電阻R=1.5 ,水平恒力F=0.5 N,勻強磁場方向垂直紙面向(min xi

13、n)里,則下列說法正確的是(BC)A.金屬框勻速運動過程中感應電流先為順時針方向后為逆時針方向B.勻強磁場的磁感應強度B的大小為1.0 TC.金屬框在穿過磁場的過程中產生的電能為0.5 JD.金屬框在磁場中磁通量的最大值為0.5 Wb解析:金屬框勻速通過磁場區域時,磁通量先增加后減小,由楞次定律可知,感應電流先為逆時針方向后為順時針方向,選項A錯誤.由v2x圖象可知,x1=0.9 m時,bc邊剛進入磁場,金屬框的速度v=3.0 m/s;金屬框在磁場中做勻速運動,勻速運動的位移x=x2-x1=1.0 m,所以金屬框的邊長L=d=12x=0.5 m;金屬框在磁場中受力平衡,B2L2vR=F,得出B

14、=1.0 T,選項B正確;金屬框在穿過磁場的過程中水平恒力F做的功就等于金屬框產生的電能,W=Fx=0.5 J,選項C正確;金屬框在磁場中磁通量的最大值為=BL2=0.25 Wb,選項D錯誤.三、實驗(shyn)題(共14分)11.(8分)如圖為“研究(ynji)電磁感應現象”的實驗(shyn)裝置.(1)將圖中所缺的導線補接完整.(2)如果在閉合開關時發現靈敏電流計的指針向右偏轉一下,那么合上開關后.A.將原線圈迅速插入副線圈時,靈敏電流計指針向右偏轉一下B.將原線圈插入副線圈后,靈敏電流計指針一直偏在零點右側C.原線圈插入副線圈后,將滑動變阻器觸頭迅速向左拉時,靈敏電流計指針向右偏轉一下D

15、.原線圈插入副線圈后,將滑動變阻器觸頭迅速向左拉時,靈敏電流計指針向左偏轉一下解析:(1)應將原線圈、滑動變阻器、電池、開關串聯(chunlin)在一起,副線圈與靈敏電流計串聯在一起,連線如圖.(2)開關閉合時,原線圈電路(dinl)中電流增大,電流產生的磁場增強,會使副線圈磁通量增加.將原線圈迅速插入副線圈時,也會使副線圈磁通量增加,故靈敏電流計指針均會向右偏轉一下.滑動變阻器觸頭迅速向左拉時,電路中電阻變大,電流減小磁場減弱,穿過副線圈的磁通量減少,故靈敏電流計指針會向左偏轉一下.答案(d n):(1)見解析圖(2)AD12.(2013普陀區一模)(6分)在“研究回路中感應電動勢大小與磁通

16、量變化快慢的關系”實驗中,得到E1/t圖線如圖所示.(1)觀察和分析該實驗裝置可看出,在實驗中,因磁鐵相對螺線管位置的變化都(選填“相同”或“不同”),從而實現了控制不變.(2)在得到實驗數據之后,為了研究E與t的關系,可采用圖象處理數據的方法,在直角坐標系中作E1/t的關系圖線,由圖象可得出的實驗結論是 .解析(ji x):(1)根據=BS確定(qudng)磁通量,根據=2-1確定磁通量變化量,只有磁鐵相對螺線管位置的變化都相同(xin tn),才會實現控制磁通量的變化量不變.(2)根據法拉第電磁感應定律E=nt,在線圈匝數和通過線圈的磁通量的變化量均不變的情況下,感應電動勢E與1t成正比.

17、答案:(1)相同磁通量的變化量(2)在線圈匝數和通過線圈的磁通量的變化量均不變的情況下,感應電動勢E與1/t成正比四、計算題(共41分)13. (2013上海盧灣區一模)(10分)如圖所示,兩根平行金屬導軌間的距離為0.4 m,導軌平面與水平面的夾角為=37,磁感應強度為0.5 T的勻強磁場垂直于導軌平面斜向上,兩根電阻值均為1 、質量均為0.01 kg的金屬桿ab、cd垂直于導軌放置,并與導軌接觸良好,桿與導軌間的動摩擦因數為0.3,導軌的電阻可以忽略.(sin 37=0.6,cos 37=0.8,g=10 N/kg)(1)用外力(wil)將ab桿固定在導軌上,使cd桿以1 m/s的速度沿導

18、軌向上運動(yndng), 求ab桿中電流的大小和方向.(2)撤去ab桿上的外力,為使ab桿能靜止在導軌上,必須使cd桿以多大的速率沿導軌向上(xingshng)運動?解析:(1)cd桿運動產生的感應電動勢為E=Blv=0.50.41 V=0.2 V(1分)電路中的電流I=ER總=0.21+1 A=0.1 A,(1分)方向ab.(1分)(2)ab桿靜止,摩擦力沿導軌向上最大時,安培力最小:mgsin =Ff+FAminFAmin= mgsin -Ff=0.10.6 N-0.30.10.8 N=0.036 N(1分)FAmin=BIminl=B2l2vminR總,可求出vmin=FAminR總B

19、2l2=0.03620.520.42 m/s=1.8 m/s(2分)摩擦力沿導軌向下最大時,安培力最大:mgsin +Ff=FAmaxFAmax= mgsin +Ff=0.10.6 N+0.30.10.8 N=0.084 N.(1分)可求出vmax=FAmaxR總B2l2=0.08420.520.42 m/s=4.2 m/s.(2分)所以,為使ab桿能靜止在導軌上,cd桿沿導軌向上運動的速率范圍為1.84.2 m/s.(1分)答案(d n):(1)0.1 A方向(fngxing)ab(2)1.84.2 m/s14.(13分)如圖(甲)所示,M1M4、N1N4為平行(pngxng)放置的水平金屬

20、軌道,M4P、N4Q為相同半徑、平行放置的豎直半圓形金屬軌道,M4、N4為切點,P、Q為半圓軌道的最高點,軌道間距L=1.0 m,圓軌道半徑r=0.32 m,整個裝置左端接有阻值R=0.5 的定值電阻.M1M2N2N1、M3M4N4N3為等大的長方形區域、,兩區域寬度 d=0.5 m,兩區域之間的距離s=1.0 m;區域內分布著均勻的變化的磁場B1,變化規律如圖(乙)所示,規定豎直向上為B1的正方向;區域內分布著勻強磁場B2,方向豎直向上.兩磁場間的軌道與導體棒CD間的動摩擦因數為=0.2,M3N3右側的直軌道及半圓形軌道均光滑.質量m=0.1 kg,電阻R0=0.5 的導體棒CD在垂直于棒的

21、水平恒力F拉動下,從M2N2處由靜止開始運動,到達M3N3處撤去恒力F,CD棒勻速地穿過勻強磁場區,恰好通過半圓形軌道的最高點PQ處.若軌道電阻、空氣阻力不計,運動過程導體棒與軌道接觸良好且始終與軌道垂直,g取10 m/s2,求:(1)水平(shupng)恒力F的大小;(2)CD棒在直軌道上運動過程(guchng)中電阻R上產生的熱量Q;(3)磁感應強度(qingd)B2的大小.解析:(1)CD棒在PQ處,重力提供向心力,得mg=mvP2r(1分)設CD棒在勻強磁場B2區域內速度為v,由機械能守恒得12mv2=mg2r+12mvP2 (1分)可得v=4 m/s (1分)CD棒在恒力F作用下,由

22、動能定理得Fs-mgs=12mv2 (2分)解得F=1.0 N. (1分)(2)棒在直軌道上運動,感應電動勢E1=t=B1Ldt=251.00.5 V=0.2 V (1分)感應電流(gnyng din li)大小為I=E1R+R0=0.20.5+0.5 A=0.2 A (1分)產生(chnshng)感應電流時間t1=2sv=0.5 s (1分)所以電阻(dinz)R上產生的熱量QR=I2Rt1=0.220.50.5 J=0.01 J. (1分)(3)由于CD棒穿過勻強磁場區,此過程無感應電流,設CD棒進入M3N3界后的任一短時間t內,磁通量的改變量為0,得B2Lvt=B1tLdt (2分)解得:B2=0.05 T. (1分)答案:(1)1.0 N(2)0.01 J(3)0.05 T15.(2013浙江省臺州市調考試題)(18分)如圖所示,四條水平虛線等間距的分布在同一豎直面上,間距為h.在、兩區間分布著完全相同,方向水平向內的磁場,磁場大小按Bt圖變化