高中物理鲁科版选修32：章末综合测评第2章-最新教学文档

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最新鲁科版高中物理选修3-2单元测试题全套及答案

最新鲁科版⾼中物理选修3-2单元测试题全套及答案最新鲁科版⾼中物理选修3-2单元测试题全套及答案章末综合测评(⼀)电磁感应(时间：60分钟分值：100分)⼀、选择题(本题共10⼩题，每⼩题6分，共60分．在每⼩题给出的四个选项中，第1～6题只有⼀项符合题⽬要求，第7～10题有多项符合题⽬要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．关于感应电流，下列说法中正确的是()A．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产⽣B．穿过螺线管的磁通量发⽣变化时，螺线管内部就⼀定有感应电流产⽣C．穿过闭合电路的磁感线条数不变，但全部反向，在这个变化的瞬间有感应电流D．闭合电路中的导体做切割磁感线运动，电路中就⼀定有感应电流C[对闭合电路⽽⾔，只有磁通量发⽣变化，闭合电路中才有感应电流．有磁通量，但不变化，不产⽣感应电流，故A项错误；B项中螺线管必须在闭合回路中，否则也没有感应电流，故B项错误；当磁场反向后，磁通量发⽣了变化，闭合电路中有感应电流，故C项正确；D 项中闭合电路的导体虽然做切割磁感线运动，但若磁通量不变化也不会产⽣感应电流，故D 项错误．] 2．如图1所⽰是冶炼⾦属的⾼频感应炉的⽰意图，冶炼炉内装⼊被冶炼的⾦属，线圈通⼊⾼频交变电流，这时被冶炼的⾦属就能被熔化．这种冶炼⽅法速度快、温度容易控制，并能避免有害杂质混⼊被炼⾦属中，因此适于冶炼特种⾦属．该炉的加热原理是()图1A．利⽤线圈中电流产⽣的焦⽿热B．利⽤红外线C．利⽤交变电流的交变磁场在炉内⾦属中产⽣的涡流D．利⽤交变电流的交变磁场所激发的电磁波C[把冶炼的⾦属放在冶炼炉中，冶炼炉外⾯绕着线圈，给线圈通⼊⾼频交流电，冶炼炉内待冶炼的⾦属在快速变化的磁场中被感应出很强的涡流，从⽽产⽣⼤量的热量使⾦属熔化．这种冶炼⽅法速度快，温度容易控制，还可以在真空条件下进⾏，避免⾦属的氧化，保证⾦属的纯度，特别适合于特种合⾦和特种钢的冶炼．]3.在⼀空间内有⽅向相反，磁感应强度⼤⼩均为B的匀强磁场，如图2所⽰，垂直纸⾯向外的磁场分布在⼀半径为a的圆形区域内，垂直纸⾯向内的磁场分布在除圆形区域外的整个区域，该平⾯内有⼀半径为b(b＞2a)的圆形线圈，线圈平⾯与磁感应强度⽅向垂直，线圈与半径为a的圆形区域是同⼼圆．从某时刻起磁感应强度开始减⼩到B2，则此过程中该线圈磁通量的变化量的⼤⼩为()图2A.12πB(b2－a2)B．πB(b2－2a2)C．πB(b2－a2) D.12πB(b2－2a2)D[由题意知，匀强磁场的磁感应强度B垂直于线圈平⾯，通过该线圈的磁通量为垂直穿⼊的磁通量与垂直穿出的磁通量之差．由Φ＝BS可知，穿⼊的磁通量为Bπ(b2－a2)，穿出的磁通量为Bπa2，因此穿过该线圈的磁通量为Bπ(b2－2a2)．由于磁感应强度减⼩到B2，所以该线圈磁通量的变化量的⼤⼩为12Bπ(b2－2a2)，选项D正确，]4.如图3所⽰，矩形线框abcd的ad和bc的中点M、N之间连接⼀电压表，整个装置处于匀强磁场中，磁场的⽅向与线框平⾯垂直，当线框向右匀速平动时，以下说法正确的是()图3A．MN间⽆感应电动势B．MN不产⽣电动势，所以MN间⽆电势差C．MN间有电势差，所以电压表有读数D．因为⽆电流通过电压表，所以电压表⽆读数D[MN切割磁感线，所以MN产⽣感应电动势，MN间有电势差，选项A、B错误；穿过线框的磁通量不变化，所以⽆感应电流，因此电压表⽆读数，选项C错误，选项D正确．] 5．为了利⽤海洋资源，海洋⼯作者有时根据⽔流切割地磁场所产⽣的感应电动势来测量海⽔的流速．假设海洋某处地磁场竖直分量B＝0.5×10－4T，⽔流是南北流向，如图4所⽰，将两电极竖直插⼊此处海⽔中，且保持两电极的连线垂直⽔流⽅向．若两电极相距L＝20 m，与两电极相连的灵敏电压表读数U＝0.2 mV，则海⽔的流速⼤⼩为()图4A．10 m/s B．0.2 m/sC．5 m/s D．2 m/sB[将流动的海⽔看成是运动的导体，可以利⽤法拉第电磁感应定律求解．由E＝BL v知，v＝EBL＝0.2 m/s.故选B.]6.如图5所⽰，在光滑绝缘⽔平⾯上，有⼀铝球以⼀定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进⼊磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度⼤于⾦属球的直径)，⼩球()图5A．整个过程都做匀速运动B．进⼊磁场过程中做减速运动，穿出过程中做加速运动C．整个过程都做匀减速运动D．穿出时的速度⼀定⼩于初速度D[⼩球的运动主要研究三个阶段：⼀是⼩球进⼊磁场的过程，由于穿过⼩球的磁通量增加，在球内垂直磁场的平⾯上产⽣涡流，有电能产⽣，⽽⼩球在⽔平⽅向上⼜不受其他外⼒，所以产⽣的电能只能由球的机械能转化⽽来，由能量转化和守恒可知，其速度减⼩；⼆是铝球完全进⼊磁场后，磁通量保持不变，铝球做匀速运动；三是⼩球穿出磁场的过程，同理可得，其速度进⼀步减⼩，故选项D正确．]7．穿过固定不动的线框的磁通量随时间变化的规律如图6所⽰，下列说法正确的是()图6A．第2 s末到第4 s末这段时间内，感应电动势最⼤B．第1 s内和第2 s内，感应电动势⼀样⼤C．最后1 s内感应电动势⽐最初2 s内感应电动势⼤D．第1 s末感应电动势的⼤⼩等于1 VBCD[第2 s末到第4 s末这段时间内，磁通量不变，感应电动势为零．图线的斜率表⽰磁通量变化率的⼤⼩，由E＝ΔΦΔt可知，第1 s内和第2 s内的斜率相同，感应电动势E＝ΔΦΔt＝22V＝1 V；在最后1 s内的斜率是最初2 s内的2倍，且⽅向相反，故最后1 s内感应电动势最⼤，故B、C、D正确．]8.如图7所⽰，⼀导线弯成半径为a的半圆形闭合回路，电阻为R.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()图7A．感应电流⼤⼩不变B．感应电动势最⼤值E＝Ba vC．感应电动势平均值E＝12πBa vD．通过导线横截⾯的电荷量为πa2B 2RBD[在闭合电路进⼊磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增⼤．当半圆闭合回路有⼀半进⼊磁场时，等效长度最⼤为a，这时感应电动势最⼤为E＝Ba v，B正确．感应电动势变化，则感应电流变化，A错误．感应电动势平均值E＝ΔΦΔt＝B·12πa22av＝14πBa v，C错误．在该过程中通过导线横截⾯的电荷量q ＝I t ＝E R t ＝ΔΦΔt R ·t ＝ΔФΔR ＝πa 2B 2R ，D 正确．]9.如图8所⽰，由某种粗细均匀的总电阻为3R 的⾦属条制成的矩形线框abcd ，固定在⽔平⾯内且处于⽅向竖直向下的匀强磁场B 中．⼀接⼊电路电阻为R 的导体棒PQ ，在⽔平拉⼒作⽤下沿ab 、dc 以速度v 匀速滑动，滑动过程PQ 始终与ab 垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ 从靠近ad 处向bc 滑动的过程中( )图8A ．PQ 中电流先增⼤后减⼩B ．PQ 两端电压先减⼩后增⼤C ．PQ 上拉⼒的功率先减⼩后增⼤D ．线框消耗的电功率先增⼤后减⼩CD [导体棒产⽣的电动势为E ＝BL v ，其等效电路如图所⽰，总电阻为R 总＝R ＋R 1R 2R 1＋R 2＝R ＋R 1(3R －R 1)3R ，在PQ 从靠近ad 处向bc 滑动的过程中，总电阻先增⼤后减⼩，总电流先减⼩后增⼤，所以A 项错误；PQ 两端电压为路端电压，U ＝E －IR ，则先增⼤后减⼩，所以B 项错误；拉⼒的功率等于克服安培⼒做功的功率，有P 安＝IE ，先减⼩后增⼤，所以C 项正确；当导体棒滑动到线框中间位置时，外电路电阻最⼤，为34R ，因此导体棒的电阻始终⼤于外电路电阻，在导体棒从靠近ad 处向右运动的过程中，外电路电阻先增⼤后减⼩，根据闭合电路的输出功率与外电路电阻的关系可知，线框消耗的电功率先增⼤后减⼩，所以D 项正确．]10.如图9所⽰，均匀⾦属圆环总电阻为2R ，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过圆环．⾦属杆OM 长为l ，电阻为R 2，M 端与环紧密接触，⾦属杆OM 绕过圆⼼的转轴O 以恒定的⾓速度ω转动，当电阻为R 的⼀段导线⼀端和环连接，另⼀端与⾦属杆的转轴O 相连接时，下列结论中正确的是( )图9A．通过导线R的电流的最⼤值为Bl2ω3RB．通过导线R的电流的最⼩值为Bl2ω4RC．OM中产⽣的感应电动势恒为Bl2ω2D．导线中通过的电流恒为Bl2ω2RABC[由⾦属杆OM以恒定⾓速度ω转动，由E＝Bl v得E＝12Bl2ω且恒定，所以选项C正确；当⾦属杆OM转⾄圆环最下端时，回路电阻为R2＋R＝32R且为最⼩，此时通过R的电流有最⼤值I max＝E32R＝Bl2ω3R，所以选项A正确；当⾦属杆转⾄圆环最上端时，回路电阻为R2＋R2＋R＝2R且为最⼤，此时通过R的电流有最⼩值I min＝E2R＝Bl2ω4R，所以选项B正确，选项D错误．]⼆、⾮选择题(本题共3个⼩题，共40分，计算题要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．(12分)如图10所⽰，⽤均匀导线做成正⽅形单匝线圈，边长为0.3 m，线框有2/3部分(即ab连线左侧)处于垂直纸⾯向⾥的匀强磁场中，此时B＝3 T.图10(1)当磁场以10 T/s的变化率减弱时，U ab为多⼤？(2)当线圈以0.5 m/s的⽔平速度向右刚要离开磁场时，U cd为多⼤？【解析】(1)E＝ΔΦΔt＝ΔBΔt S＝0.6 V，U ab＝Ir＝512E＝0.25 V.(2)E′＝Bl v＝3×0.3×0.5 V＝0.45 V，U cd＝34E′≈0.34 V.【答案】(1)0.25 V(2)0.34 V12．(12分)如图11所⽰，有⼀半径为R的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为B，⼀条⾜够长的直导线以速度v进⼊磁场，则从直导线进⼊磁场⾄离开磁场区域的过程中，求：图11(1)感应电动势的最⼤值为多少？(2)在这⼀过程中感应电动势随时间变化的规律如何？(3)从开始运动⾄经过圆⼼的过程中导线中的平均感应电动势为多少？【解析】 (1)由E ＝Bl v 可知，当导体切割磁感线的有效长度l 最⼤时，E 最⼤，⼜l 最⼤为2R ，所以感应电动势的最⼤值E ＝2BR v .(2)对于E 随t 变化的规律应求的是瞬时感应电动势，由⼏何关系可求出导体切割磁感线的有效长度l 随时间t 变化的情况为l ＝2 R 2－(R －v t )2所以E ＝2B v 2R v t －v 2t 2. (3)从开始运动⾄经过圆⼼的过程中导线的平均感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝12πBR 2R /v ＝12πBR v .【答案】 (1)2BR v (2)2B v 2R v t －v 2t 2(3)12πBR v13．(16分)电磁弹是我国最新的重⼤科研项⽬，原理可⽤下述模型说明．如图12甲所⽰，虚线MN 右侧存在竖直向上的匀强磁场，⼀边长为L 的正⽅形单匝⾦属线框abcd 放在光滑⽔平⾯上，线框电阻为R ，质量为m ，ab 边在磁场外侧紧靠MN 虚线边界处．t ＝0时起磁感应强度B 随时间t 的变化规律是B ＝B 0＋kt (k 为⼤于零的常量)，空⽓阻⼒忽略不计．图12(1)求t ＝0时刻，线框中感应电流的功率P ；(2)求线框cd 边穿出磁场时通过线框某⼀横截⾯的电荷量q ；(3)若⽤相同的⾦属线绕制相同⼤⼩的n 匝线框，如图12⼄所⽰，在线框上加⼀质量为M 的负载物，证明：载物线框匝数越多，t ＝0时线框加速度越⼤．【解析】 (1)t ＝0时刻线框中的感应电动势E 0＝kL 2功率P ＝E 20R解得P ＝k 2L 4R .(2)穿出磁场过程线框中的平均电动势E －＝ΔΦΔt线框中的平均电流I －＝E －R通过的电荷量q ＝I －Δt ，解得q ＝B 0L 2R .(3)证明：n 匝线框在t ＝0时刻产⽣的感应电动势E ＝nE 0线框的总电阻R 总＝nR线框中的电流I ＝ER 总t ＝0时刻线框受到的安培⼒F ＝nB 0IL设线框的加速度为a ，根据⽜顿第⼆定律有F ＝(nm ＋M )a解得a ＝kB 0L 3M n ＋m R ，可知匝数n 越⼤，加速度a 越⼤．【答案】 (1)k 2L 4R (2)B 0L 2R (3)见解析章末综合测评(⼆) 楞次定律和⾃感现象(时间：60分钟分值：100分)⼀、选择题(本题共10⼩题，每⼩题6分，共60分．在每⼩题给出的四个选项中，第1～6题只有⼀项符合题⽬要求，第7～10题有多项符合题⽬求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．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C[由法拉第电磁感应定律E＝n ΔΦΔt知，感应电动势的⼤⼩与线圈匝数有关，A错误．感应电动势正⽐于ΔΦΔt，与磁通量的⼤⼩⽆直接关系，B错误，C正确．根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”，D错误．]2．飞机在航母上弹射起飞可以利⽤电磁驱动来实现．电磁驱动的原理如图1所⽰，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈附近的⾦属环会被弹射出去．现在固定线圈左侧的同⼀位置，先后放有分别⽤铜和铝制成的闭合⾦属环，已知两环的横截⾯积相等、形状相同，且电阻率ρ铜＜ρ铝，则合上开关S的瞬间，下列说法不正确的是()图1A．从左侧看环中的感应电流沿顺时针⽅向B．铜环受到的安培⼒⼤于铝环受到的安培⼒C．若将铜环放置在线圈右⽅，铜环将向右运动D．电池正负极调换后，⾦属环不能向左弹射D[线圈中电流从右侧流⼊，磁场⽅向向左，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，⾦属环中产⽣的感应电流从左侧看为顺时针⽅向，A正确；由于铜环的电阻较⼩，故铜环中感应电流较⼤，铜环受到的安培⼒要⼤于铝环受到的安培⼒，B正确；若铜环放在线圈右⽅，根据楞次定律可得，铜环将向右运动，C正确；电池正负极调换后，⾦属环受⼒向左，故仍将向左弹射，D错误．]3.如图2所⽰，平⾏导轨间有⼀矩形的匀强磁场区域，细⾦属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到M′N′的过程中，棒上感应电动势E 随时间t变化的图⽰，可能正确的是()图2A[在⾦属棒PQ进⼊磁场区域之前或出磁场后，棒上均不会产⽣感应电动势，D项错误．在磁场中运动时，感应电动势E＝Blv，与时间⽆关，保持不变，故A选项正确．]4．如图3所⽰，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场⽅向与圆环所在平⾯垂直．磁感应强度B随时间均匀增⼤．两圆环半径之⽐为2∶1，圆环中产⽣的感应电动势分别为E a和E b.不考虑两圆环间的相互影响．下列说法正确的是()图3A．E a∶E b＝4∶1，感应电流均沿逆时针⽅向B．E a∶E b＝4∶1，感应电流均沿顺时针⽅向C．E a∶E b＝2∶1，感应电流均沿逆时针⽅向D．E a∶E b＝2∶1，感应电流均沿顺时针⽅向B[由楞次定律知，题中圆环感应电流产⽣的磁场与原磁场⽅向相反，故感应电流沿顺时针⽅向．由法拉第电磁感应定律知E＝ΔΦΔt＝ΔBSΔt＝ΔB·πR2Δt，由于两圆环半径之⽐R a∶R b＝2∶1，所以E a∶E b＝4∶1，选项B正确．]5.美国《⼤众科学》⽉刊⽹站2011年6⽉22⽇报道，美国明尼苏达⼤学的研究⼈员发现，⼀种具有独特属性的新型合⾦能够将热能直接转化为电能．具体⽽⾔，只要略微提⾼温度，这种合⾦会从⾮磁性合⾦变成强磁性合⾦，从⽽在环绕它的线圈中产⽣电流，其简化模型如图4所⽰．M为圆柱形合⾦材料，N为线圈，套在圆柱形合⾦材料上，线圈的半径⼤于合⾦材料的半径．现对M进⾏加热，则()图4A．N中将产⽣逆时针⽅向的电流B．N中将产⽣顺时针⽅向的电流C．N线圈有收缩的趋势D．N线圈有扩张的趋势D[当对M加热使其温度升⾼时，M的磁性变强，穿过N内的磁通量增加，则N中感应电流的磁场阻碍其增加，故N有扩张的趋势，才能使穿过N的磁通量减少，C错，D对，由于不知M的磁场⽅向，故不能判断N中的感应电流⽅向，A、B均错．]6．如图5甲所⽰，光滑导轨⽔平放置在竖直⽅向的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B 随时间的变化规律如图5⼄所⽰(规定向下为正⽅向)，导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在⽔平外⼒F的作⽤下始终处于静⽌状态．规定a→b的⽅向为电流的正⽅向，⽔平向右的⽅向为外⼒的正⽅向，则在0～2t0时间内，能正确反映流过导体棒ab的电流与时间或外⼒与时间关系的图线是()图5D[在0～t0时间内磁通量为向上减少，t0～2t0时间内磁通量为向下增加，两者等效，且根据B-t图线可知，两段时间内磁通量的变化率相等，根据楞次定律可判断0～2t0时间内均产⽣由b到a的⼤⼩不变的感应电流，选项A、B均错误；在0～t0可判断所受安培⼒的⽅向⽔平向右，则所受⽔平外⼒⽅向向左，⼤⼩F＝BIL随B的减⼩呈线性减⼩；在t0～2t0时间内，可判断所受安培⼒的⽅向⽔平向左，则所受⽔平外⼒⽅向向右，⼤⼩F＝BIL随B的增加呈线性增加，选项D正确．]7.法拉第圆盘发电机的⽰意图如图6所⽰．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜⽚P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触．圆盘处于⽅向竖直向上的匀强磁场B中．圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是()图6A．若圆盘转动的⾓速度恒定，则电流⼤⼩恒定B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的⽅向流动C．若圆盘转动⽅向不变，⾓速度⼤⼩发⽣变化，则电流⽅向可能发⽣变化D．若圆盘转动的⾓速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍AB[由右⼿定则知，圆盘按如题图所⽰的⽅向转动时，感应电流沿a到b的⽅向流动，选项B正确；由感应电动势E＝12Bl2ω知，⾓速度恒定，则感应电动势恒定，电流⼤⼩恒定，选项A正确；⾓速度⼤⼩变化，感应电动势⼤⼩变化，但感应电流⽅向不变，选项C错误；若ω变为原来的2倍，则感应电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由P＝I2R知，电流在R上的热功率变为原来的4倍，选项D错误．]8.如图7所⽰的电路中，三个灯泡A、B、C完全相同，电感L⾃感系数很⼤，其直流电阻与定值电阻R相等，D为理想⼆极管，下列判断中正确的是()图7A．闭合开关S的瞬间，灯泡A和C同时亮B．闭合开关S的瞬间，只有灯泡C亮C．闭合开关S稳定后，灯泡A、C⼀样亮，B不亮D．在电路稳定后，断开开关S的瞬间，灯泡B、C均要亮⼀下再熄灭BC[闭合开关的瞬间，由于⼆极管具有单向导电性，所以⽆电流通过B，由于线圈中⾃感电动势的阻碍，A灯逐渐变亮，所以闭合开关S的瞬间，只有灯泡C亮，A错误，B正确；由于⼆极管具有单向导电性，电路稳定后也⽆电流通过B，B不亮，电感L的直流电阻与定值电阻R相等，因此电路稳定后A、C⼀样亮，C正确；电感L的⾃感系数很⼤，其直流电阻与定值电阻R 相等，所以A 、C 两个⽀路的电流是相等的，在电路稳定后，断开开关S 的瞬间，L 由于产⽣⾃感电动势，相当于电源，灯泡B 、C 并联，所以B 要亮⼀下再熄灭，同时由于B 与C 并联，流过C 的电流⼀定⽐电路稳定时的电流⼩，所以C 不能闪亮⼀下，⽽是逐渐熄灭，D 错误．]9.如图8所⽰，两端与定值电阻相连的光滑平⾏⾦属导轨倾斜放置，其中R 1＝R 2＝2R ，导轨电阻不计，导轨宽度为L ，匀强磁场垂直穿过导轨平⾯，磁感应强度为B .导体棒ab 的电阻为R ，垂直导轨放置，与导轨接触良好．释放后，导体棒ab 沿导轨向下滑动，某时刻流过R 2的电流为I ，在此时刻( )图8A ．重⼒的功率为6I 2RB ．导体棒ab 消耗的热功率为4I 2RC ．导体棒受到的安培⼒的⼤⼩为2BILD ．导体棒的速度⼤⼩为2IR BLBC [导体棒ab 向下滑动切割磁感线产⽣感应电动势，R 1与R 2并联接在ab 两端，R 1＝R 2＝2R ，设当ab 棒速度为v 时，流过R 2的电流为I ，由闭合电路欧姆定律知2I ＝BL vR ＋R 并，解得v＝4RI BL ，此时ab 棒重⼒的功率为P ＝mg v sin θ＝mg sin θ·4RI BL，ab 棒消耗的热功率为P ＝(2I )2R ＝4I 2R ，ab 棒受到的安培⼒⼤⼩为F ＝B ·2I ·L ＝2BIL ，综上知B 、C 正确，A 、D 错误．]10．如图9所⽰，闭合矩形线框abcd 从⾼处⾃由下落⼀段时间后进⼊有界匀强磁场，在ab 边开始进⼊磁场到cd 边刚进⼊磁场的这段时间内，线框运动的速度图象可能是选项中的( )图9A B C DACD [线框的ab 边刚进⼊磁场时F ＝B 2L 2v R ，由于线框下落时的⾼度不确定，则线框进⼊磁场时的速度⼤⼩不知，线框所受的安培⼒⼤⼩不确定，安培⼒与重⼒的⼤⼩关系不确定，所以线框可能做匀速运动，可能先做加速运动再做匀速运动，也可能先做减速运动再做匀速运动．故选A 、C 、D.]⼆、⾮选择题(本题共3个⼩题，共40分，计算题要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．(10分)固定在匀强磁场中的正⽅形导线框abcd 边长为L ，其中ab 是⼀段电阻为R 的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线，磁感应强度为B ，⽅向垂直纸⾯向⾥，现有⼀段与ab 完全相同的电阻丝PQ 架在导线框上，如图10所⽰，以恒定的速度v 从ad 滑向bc ，当PQ 滑过13的距离时，通过aP 段电阻丝的电流是多⼤？⽅向如何？图10【解析】当PQ 滑过13的距离时，其等效电路图如图所⽰．PQ 切割磁感线产⽣的感应电动势为E ＝BL v感应电流为I ＝E R 总，R 总＝R ＋29R ＝119R ，I aP ＝23I ＝6BL v 11R电流⽅向为从P 到a .【答案】 6BL v 11R 从P 到a12．(14分)如图11所⽰，⽔平⾯(纸⾯)内间距为l 的平⾏⾦属导轨间接⼀电阻，质量为m 、长度为l 的⾦属杆置于导轨上．t ＝0时，⾦属杆在⽔平向右、⼤⼩为F 的恒定拉⼒作⽤下由静⽌开始运动．t 0时刻，⾦属杆进⼊磁感应强度⼤⼩为B 、⽅向垂直于纸⾯向⾥的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动．杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为µ.重⼒加速度⼤⼩为g .求：图11(1)⾦属杆在磁场中运动时产⽣的电动势的⼤⼩；(2)电阻的阻值．【解析】 (1)设⾦属杆进⼊磁场前的加速度⼤⼩为a ，由⽜顿第⼆定律得ma ＝F －µmg ①设⾦属杆到达磁场左边界时的速度为v ，由运动学公式有v ＝at 0②当⾦属杆以速度v 在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律，杆中的电动势为E ＝Bl v ③联⽴①②③式可得E ＝Blt 0? ??F m －µg .④ (2)设⾦属杆在磁场区域中匀速运动时，⾦属杆中的电流为I ，根据欧姆定律I ＝E R ⑤式中R 为电阻的阻值．⾦属杆所受的安培⼒为f ＝BlI ⑥因⾦属杆做匀速运动，由⽜顿运动定律得F －µmg －f ＝0⑦联⽴④⑤⑥⑦式得R ＝B 2l 2t 0m .⑧【答案】 (1)Blt 0? ????F m －µg (2)B 2l 2t 0m。

鲁科版高中物理选修3-2第2章章末复习方案与全优评估

(时间：60分钟，满分100分)一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分。

在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的)1．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。

以下符合事实的是()A．焦耳发现了电流的磁效应的规律B．库仑总结出了点电荷间相互作用的规律C．楞次发现了电磁感应现象，拉开了研究电与磁相互关系的序幕D．牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动解析：在电学的发展过程中，焦耳发现了电流的热效应，库仑总结出电荷间相互作用的计算公式——库仑定律。

发现电磁感应现象的是法拉第；牛顿对伽利略的理想斜面实验合理外推得到的是物体在不受外力作用下将一直保持匀速直线运动或静止状态——牛顿第一定律。

答案：B2. 如图1所示，光滑固定导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放于导轨上，形成一个闭合回路。

当一条形磁铁从高处下落接近回路时()A．p、q将互相靠拢B．p、q将互相远离C．磁铁的加速度仍为g 图1D．磁铁的加速度大于g解析：条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过闭合回路中的磁通量将增加，根据楞次定律，感应电流产生的磁场将阻碍这一磁通量的增加，具体表现应为：使回路面积减小，延缓磁通量的增加；根据楞次定律，感应电流的磁场与条形磁铁的磁场反向，对磁铁产生斥力，延缓磁铁的下落。

答案：A3．一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面，规定垂直向里的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图2甲所示。

现令磁感应强度B随时间t变化，先按图乙中所示的Oa图线变化，后来又按图线bc和cd变化，令E1、E2、E3分别表示这三段变。

高中物理鲁科版选修32+模块综合检测(2份)模块检测A

模块检测A(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得5分，选错或不答的得0分)1．关于传感器，下列说法正确的是()A．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量B．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器C．干簧管是能够感知电场的传感器D．半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而增大答案 A解析A项叙述符合传感器的定义，A正确；B项叙述说反了，B错误；干簧管是把磁场的强弱转化为电路的通断的传感器，C错；D项叙述也说反了，D错误．2．如图1所示，圆形线圈垂直放在匀强磁场里，第1秒内磁场方向指向纸里，如图乙．若磁感应强度大小随时间变化的关系如图甲，那么，下面关于线圈中感应电流的说法正确的是()图1A．在第1秒内感应电流增大，电流方向为逆时针B．在第2秒内感应电流大小不变，电流方向为顺时针C．在第3秒内感应电流减小，电流方向为顺时针D．在第4秒内感应电流大小不变，电流方向为顺时针答案 B3．用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图2所示．在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为U a、U b、U c和U d.下列判断正确的是()图2A．U a＜U b＜U c＜U d B．U a＜U b＜U d＜U cC．U a＝U b＜U c＝U d D．U b＜U a＜U d＜U c答案 B解析线框进入磁场后切割磁感线，a 、b 产生的感应电动势是c 、d 电动势的一半，而不同的线框的电阻不同，设a 线框电阻为4r ，b 、c 、d 线框的电阻分别为6r 、8r 、6r 则有：U a ＝BL v ·3r 4r ＝3BL v 4，U b ＝BL v ·5r 6r ＝5BL v 6，U c ＝B 2L v ·6r 8r ＝3BL v 2，U d ＝B 2L v ·4r 6r ＝4Bl v3，故A 、C 、D 错误，B 正确．4．如图3所示，A 、B 是两个完全相同的灯泡，B 灯与电阻R 串联，A 灯与自感系数较大的线圈L 串联，线圈L 的直流电阻等于电阻R 的阻值．电源电压恒定不变，当电键K 闭合时，下列说法正确的是( )图3A ．A 比B 先亮，然后A 熄灭B ．B 比A 先亮，最后A 、B 同样亮C ．A 、B 同时亮，然后A 熄灭D ．A 、B 同时亮，然后A 逐渐变亮，B 的亮度不变答案 B 5.图4如图4所示，一个由导体做成的矩形线圈，以恒定速率v 运动，从无场区进入匀强磁场区(磁场宽度大于bc 间距)，然后出来，若取逆时针方向为感应电流的正方向，那么下图中正确地表示回路中感应电流随时间变化关系的图象是( )答案 C6．如图5所示，把电阻R 、电感线圈L 、电容器C 并联接到一交流电源上，三个灯泡的亮度相同，若保持电源电压大小不变，而将频率增大，则关于三个灯的亮度变化说法正确的是( )图5A ．A 灯亮度不变，B 灯变暗，C 灯变亮 B ．A 灯亮度不变，B 灯变亮，C 灯变暗 C ．A 灯变暗，B 灯亮度不变，C 灯变亮D ．A 灯变亮，B 灯变暗，C 灯亮度不变答案 A二、多项选择题(本大题共4小题，每小题5分，共20分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)7．在电能输送过程中，若输送的电功率一定，则在输电线上损耗的功率()A．随输电线电阻的增大而增大B．和输送电压的平方成正比C．和输送电压的平方成反比D．和输电线上电流强度的平方成正比答案ACD8.图6如图6所示，半径为R的圆形线圈两端A、C接入一个平行板电容器，线圈放在随时间均匀变化的匀强磁场中，线圈所在平面与磁感线的方向垂直，要使电容器所带的电量增大，可采取的措施是()A．电容器的两极板靠近些B．增大磁感强度的变化率C．增大线圈的面积D．使线圈平面与磁场方向成60°角答案ABC9．一个按正弦规律变化的交流电的图象如图7所示，根据图象可以知道()图7A．该交流电流的频率是0.02 HzB．该交流电流的有效值是14.14 AC．该交流电流的瞬时值表示式是i＝20sin 0.02t(A)D．该交流电流的周期是0.02 s答案BD10．如图8所示，电路中的变压器为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器的滑动触头，原线圈两端接电压恒定的交变电流，则能使原线圈的输入功率变大的是()图8A．保持P的位置不变，S由b切换到aB．保持P的位置不变，S由a切换到bC．S掷于b位置不动，P向上滑动D．S掷于b位置不动，P向下滑动答案AC三、填空题(本题共12分)11．(4分)两个电流随时间的变化关系如图9甲、乙所示，把它们通入相同的电阻中，则在1 s 内两电阻消耗的电能之比W a∶W b＝________．图9答案1∶212．(8分)如图10所示，先后以速度v1和v2(v1＝2v2)，匀速地把同一线圈从同一位置拉出有界匀强磁场的过程中，在先后两种情况下：图10(1)线圈中的感应电流之比I1∶I2＝________．(2)线圈中产生的热量之比Q1∶Q2＝________．(3)拉力做功的功率之比P1∶P2＝________．答案(1)2∶1(2)2∶1(3)4∶1四、解答题(本题共4小题，共38分．解答应写出必要的文字说明、只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(8分)如图11所示，边长为L、匝数为n的正方形金属线框，它的质量为m、电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘．金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间的变化规律为B＝kt.求：图11(1)线框中的电流强度为多大？(2)t时刻线框受的安培力多大？答案 (1)nkL 22R (2)nk 2L 32Rt解析 (1)线框中的电动势E ＝n ΔΦΔt ＝nS ΔB Δt ＝12nL 2k ，电流为I ＝nkL 22R(2)安培力为F ＝BIL ＝kt nkL 22R L ＝nk 2L 32Rt14．(8分)如图12所示某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为9.8×104 W ，电厂输出电压仅350 V ，为减少输送功率损失，先用一升压变压器将电压升高再输送，在输送途中，输电线路的总电阻为4 Ω，允许损失的功率为输送功率的5%，求用户所需电压为220 V 时，升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？图12答案 1∶8 133∶11解析损失的电功率ΔP ＝9.8×104×0.05＝4900 W输电线上的电流I ＝ΔPR＝35 A 输电线上的电压降ΔU ＝IR ＝140 V 输电电压U 2＝PI＝2800 V降压变压器的输入电压U 3＝U 2－ΔU ＝2660 V 升压变压器：n 1n 2＝U 1U 2＝3502800＝18降压变压器：n 3n 4＝U 3U 4＝2660220＝1331115．(10分)发电机转子是边长为0.2 m 的正方形，线圈匝数为100匝，内阻8 Ω，初始位置如图13所示，以ad 、bc 中点连线为轴以600 r/min 的转速在1π T 的匀强磁场中转动，灯泡电阻为24 Ω，则：图13(1)从图示位置开始计时，写出感应电动势的瞬时值表达式； (2)灯泡的实际消耗功率为多大？答案 (1)e ＝80 sin 20πt V (2)75 W解析 (1)线圈运动的角速度ω＝20π rad/s ，电动势最大值为E m ＝nBSω＝80 V 瞬时值方程e ＝80sin 20πt V (2)电动势有效值E ＝802＝40 2 V ，电流为I ＝E R ＋r＝40232 A ＝54 2 A电阻消耗的功率P ＝I 2R ＝75 W16．(12分)如图14所示，ef 、gh 为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L ＝1 m ，导轨左端连接一个R ＝3 Ω的电阻，一根电阻为1 Ω的金属棒cd 垂直地放置导轨上，与导轨接触良好，导轨的电阻不计，整个装置放在磁感应强度为B ＝2 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上．现对金属棒施加4 N 的水平向右的拉力F ，使棒从静止开始向右运动，试解答以下问题：图14(1)金属棒达到的最大速度v 是多少？(2)金属棒达到最大速度后，R 上的发热功率为多大？答案 (1)4 m/s (2)12 W解析 (1)当金属棒速度最大时，拉力与安培力相等.B 2L 2v mR ＋r ＝F ，v m ＝F （R ＋r ）B 2L 2＝4 m/s(2)回路中电流为I ＝BL v mR ＋r ＝2 A ，电阻上的发热功率为P ＝I 2R ＝12 W。

高中物理鲁科版选修32 章末整合课件+章末检测(8份)章末检测1、2 1

章末检测1(第1、2章)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共6小题，每小题5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得5分，选错或不答的得0分) 1．目前金属探测器已经广泛应用于各种安检、高考及一些重要场所，关于金属探测器的下列有关论述正确的是()A．金属探测器可用于月饼生产中，用来防止细小的金属颗粒混入月饼馅中B．金属探测器能帮助医生探测儿童吞食或扎到手脚中的金属物，是因为探测器的线圈中能产生涡流C．使用金属探测器的时候，应该让探测器静止不动，探测效果会更好D．能利用金属探测器检测考生是否携带手机等违禁物品，是因为探测器的线圈中通有直流电答案 A解析金属探测器是通过其通有交流电的探测线圈，会在隐蔽金属中激起涡流，反射回探测线圈，从而改变原交流电的大小和相位，从而起到探测作用，B、D项错；当探测器对于被测金属发生相对移动时，探测器中的线圈的交流电产生的磁场相对变化较快，在金属中产生的涡流会更强，检测效果更好，故C选项错，正确选项为A.2．如图所示，四根等长的铝管和铁管(其中C中铝管不闭合，其他两根铝管和铁管均闭合)竖直放置在同一竖直平面内，分别将磁铁和铁块沿管的中心轴线从管的上端由静止释放，忽略空气阻力，则下列关于磁铁和铁块穿过管的运动时间的说法正确的是()A ．t A >tB ＝tC ＝tD B ．t C ＝t A ＝t B ＝t DC ．t C >t A ＝t B ＝tD D ．t C ＝t A >t B ＝t D答案 A解析 A 中闭合铝管不会被磁铁磁化，但当磁铁穿过铝管的过程中，铝管可看成很多圈水平放置的铝圈，据楞次定律知，铝圈将发生电磁感应现象，阻碍磁铁的相对运动；因C 中铝管不闭合，所以磁铁穿过铝管的过程不发生电磁感应现象，磁铁做自由落体运动；铁块在B 中铝管和D 中铁管中均做自由落体运动，所以磁铁和铁块在管中运动时间满足t A >t B ＝t C ＝t D ，A 正确．3．如图1所示，用两根相同的导线绕成匝数分别为n 1和n 2的圆形闭合线圈A 和B ，两线圈所在平面与匀强磁场垂直．当磁感应强度随时间均匀变化时，两线圈中的感应电流之比I A ∶I B 为( )图1A.n 1n 2B.n 2n 1C.n 21n 22D.n 22n 21答案 B解析本题考查法拉第电磁感应定律，意在考查学生对法拉第电磁感应定律的理解和应用能力．依题意知线圈A 和B 的长度、横截面积和材料(电阻率)都相同，所以电阻相同，由L A ＝n 12πr 1＝L B ＝n 22πr 2得r 1r 2＝n 2n 1，两线圈中的感应电流之比等于两线圈感应电动势之比：I A I B ＝E 1E 2＝n 1S A n 2S B ＝n 1πr 21n 2πr 22＝n 2n 1，所以B 正确． 4.图2如图2所示，一个闭合三角形导线框ABC 位于竖直平面内，其下方(略靠前)固定一根与导线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流．释放导线框，它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中( )A ．导线框中感应电流的方向依次为ACBA →ABCA →ACBAB ．导线框的磁通量为零时，感应电流也为零C ．导线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上D ．导线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动答案 A解析根据右手螺旋定则可知导线上方的磁场方向垂直于纸面向外，下方的磁场方向垂直于纸面向里，而且越靠近导线磁场越强．所以闭合导线框ABC 在下降过程中，导线框内垂直于纸面向外的磁通量先增大，当增大到BC 边与导线重合时，达到最大，再向下运动，导线框内垂直于纸面向外的磁通量逐渐减小至零，然后随导线框的下降，导线框内垂直于纸面向里的磁通量增大，当增大到A 点与导线重合时，达到最大，继续下降时由于导线框逐渐远离导线，使导线框内垂直于纸面向里的磁通量再逐渐减小，所以根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍内部磁通量的变化，所以感应电流的磁场先向内，再向外，最后向内，所以导线框中感应电流的方向依次为ACBA →ABCA →ACBA ，A 正确；当导线框内的磁通量为零时，内部的磁通量仍然在变化，有感应电动势产生，所以感应电流不为零，B 错误；根据对楞次定律的理解，感应电流的效果总是阻碍导体间的相对运动，由于导线框一直向下运动，所以导线框所受安培力的合力方向一直向上，不为零，C 、D 错误． 5.图3如图3所示，abcd 是一个质量为m ，边长为L 的正方形金属线框．如从图示位置自由下落，在下落h 后进入磁感应强度为B 的磁场，恰好做匀速直线运动，该磁场的宽度也为L .在这个磁场的正下方h ＋L 处还有一个未知磁场，金属线框abcd 在穿过这个磁场时也恰好做匀速直线运动，那么下列说法正确的是( )A ．未知磁场的磁感应强度是2BB ．未知磁场的磁感应强度是2BC ．线框在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为4mgLD ．线框在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为2mgL答案 C解析设线圈刚进入第一个磁场时速度大小为v 1，那么mgh ＝12m v 21，v 1＝2gh .设线圈刚进入第二个磁场时速度大小为v 2，那么v 22－v 21＝2gh ，v 2＝2v 1，根据题意还可得到，mg ＝B 2L 2v 1R ，mg ＝B 2x L 2v 2R 整理可得出B x ＝22B ，A 、B 两项均错；穿过两个磁场时都做匀速运动，把减少的重力势能都转化为电能，所以在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为4mgL ，C 项正确、D 项错．6．如图4所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域其直角边长为L ，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B .边长为L 、总电阻为R 的正方形导线框abcd ，从图示位置开始沿x 轴正方向以速度v 匀速穿过磁场区域．取沿a →b →c →d →a 的感应电流为正，则表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是()图4答案 C解析据题意，由楞次定律得：正方形线框进入三角形磁场时，穿过线框的磁通量逐渐增加，线框中产生顺时针电流，为正方向，D选项可以排除；正方形线框离开三角形磁场时，穿过线框的磁通量减少，线框中的电流逆时针，为负方向，A选项可以排除；由于线框切割磁感线的有效长度为L＝v t·tan 45°＝v t，则线框产生的感应电动势为E＝B·v t·v＝B v2t，而感应电流为I＝B v2t/R，所以感应电流随着时间增加而增加，只有C选项正确．二、多项选择题(本大题共4小题，每小题5分，共20分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)7．自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献．下列说法正确的是()A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系B．欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系D．焦耳发现了电流的热效应，定量给出了电能和热能之间的转换关系答案ACD解析奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电与磁之间的联系；法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系；焦耳发现了电流的热效应，定量给出了电能和热能之间的转换关系．故A、C、D正确．8．如图5所示，P、Q是两个完全相同的灯泡，L是直流电阻为零的纯电感，且自感系数L很大．C是电容较大且不漏电的电容器，下列判断正确的是()图5A．S闭合时，P灯亮后逐渐熄灭，Q灯逐渐变亮B．S闭合时，P灯、Q灯同时亮，然后P灯变暗，Q灯变得更亮C．S闭合，电路稳定后，S断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯立即熄灭D．S闭合，电路稳定后，S断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯逐渐熄灭答案AD解析当S闭合时，通过自感线圈的电流逐渐增大而产生自感电动势，L相当于断路，电容C较大，相当于短路，当电流稳定时，L相当于短路，电容C相当于断路，故P灯先亮后灭，Q灯逐渐变亮；当S断开时，灯泡P与自感线圈L组成了闭合回路，灯泡P中的电流先增大后减小至零，故闪亮一下熄灭，电容器与灯泡Q组成闭合回路，电容器放电，故灯泡Q逐渐熄灭，选项A、D正确．图69．如图6所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布．一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中()A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B．感应电流方向一直是逆时针C．安培力方向始终与速度方向相反D．安培力方向始终沿水平方向答案AD解析圆环从位置a运动到磁场分界线前，磁通量向里增大，感应电流为逆时针；跨越分界线过程中，磁通量由向里最大变为向外最大，感应电流为顺时针；再摆到b 的过程中，磁通量向外减小，感应电流为逆时针，所以A项正确、B错误；由于圆环所在处的磁场，上下对称，所受安培力竖直方向平衡，因此总的安培力沿水平方向，故C错D正确．10.图7某同学在学习了法拉第电磁感应定律之后，自己制作了一个手动手电筒，如图7是手电筒的简单结构示意图，左右两端是两块完全相同的条形磁铁，中间是一根绝缘直杆，由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈只可在直杆上自由滑动，线圈两端接一灯泡，晃动手电筒时线圈也来回匀速滑动，灯泡就会发光，其中O点是两磁极连线的中点，a、b两点关于O点对称，则下列说法中正确的是()A．线圈经过O点时穿过的磁通量最小B．线圈经过O点时受到的磁场力最大C．线圈沿不同方向经过b点时所受的磁场力方向相反D．线圈沿同一方向经过a、b两点时其中的电流方向相同答案AC解析画出磁铁间的磁场分布图可知，靠近两极处的磁感应强度最强，O点处磁感应强度最小，故A项正确，B项错误；线圈沿不同方向经过b点时感应电流方向相反，其所受的磁场力方向也相反，C项正确；线圈沿同一方向经过a、b两点时磁场方向相同，但其变化的方向相反，故电流方向相反，D错误．三、填空题(本题共12分)11．(6分)如图8所示为“研究电磁感应现象”的实验装置．图8(1)将图中所缺的导线补接完整；(2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后可能出现的情况有：A．将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将________．B．原线圈插入副线圈后，将滑动为阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针________．答案(1)见解析图(2)向右偏转一下向左偏转一下解析(1)见下图(2)依照楞次定律及灵敏电流计的指针偏转方向与流过它的电流方向的关系来判定，则：A.向右偏转一下；B.向左偏转一下．图912．(6分)如图9所示，两根相距为L的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆ab、cd质量均为m，电阻均为R，若要使cd静止不动，则ab杆应向________运动，速度大小为________，作用于ab杆上的外力大小为________．答案上2mgRB2L22mg解析应用感应电动势的计算式、安培力的计算式、物体的平衡知识求解．因cd静止、ab匀速运动，两棒均处于平衡状态，取ab、cd两棒整体研究，ab、cd中电流等大、反向，故ab、cd所受安培力等大、反向，安培力之和为零．故F＝2mg.又因cd静止，所以BIL＝mg①回路中电流I＝E2R②又E＝BL v③联立①②③取得v＝2mgRB2L2，方向竖直向上．四、解答题(本题共4小题，共38分．解答应写出必要的文字说明、只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13.图10(8分)如图10所示，在光滑水平面上有一长为L1、宽为L2的单匝矩形闭合导线框abcd，处于磁感应强度为B的有界磁场中，其ab边与磁场的边界重合．线框由粗细均匀的同种导线制成，总电阻为R.现用垂直于线框ab边的水平拉力，将线框以速度v向右沿水平方向匀速拉出磁场，此过程中保持线框平面与磁感线垂直，且ab边与磁场边界平行．求线框被拉出磁场的过程中：(1)通过线框的电流；(2)线框中产生的焦耳热；(3)线框中a 、b 两点间的电压大小．答案 (1)BL 2v R (2)B 2L 1L 22v R (3)BL 22v 2（L 1＋L 2）解析 (1)线框产生的感应电动势E ＝BL 2v通过线框的电流I ＝E /R ＝BL 2v R(2)线框被拉出磁场所需时间t ＝L 1/v此过程中线框中产生的焦耳热Q ＝I 2Rt ＝B 2L 1L 22v R(3)线框ab 边的电阻R ab ＝L 22（L 1＋L 2）R 线框中a 、b 两点间电压的大小U ＝IR ab ＝BL 22v2（L 1＋L 2）14．(8分)2013年8月，我国“神舟十号”载人飞船发射成功，假设载人舱中有一边长为50 cm 的正方形导线框，在宇航员操作下由水平方向转至竖直方向，此时地磁场磁感应强度B ＝4×10－5 T ，方向如图11所示．图11(1)该过程中磁通量的改变量是多少？(2)该过程线框中有无感应电流？设线框电阻为R ＝0.1 Ω，若有电流则通过线框的电量是多少？(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)答案 (1)1.4×10－5 Wb (2)有 1.4×10－4 C 解析 (1)设线框在水平位置时法线n 方向竖直向上，穿过线框的磁通量Φ1＝BS cos 53°＝6.0×10－6 Wb.当线框转至竖直位置时，线框平面的法线方向水平向右，与磁感线夹角θ＝143°，穿过线框的磁通量Φ2＝BS cos 143°＝－8.0×10－6Wb该过程磁通量的改变量大小ΔΦ＝Φ1－Φ2＝1.4×10－5Wb.(2)因为该过程穿过闭合线框的磁通量发生了变化，所以一定有感应电流．根据电磁感应定律得，I ＝E R ＝ΔΦR Δt 通过的电量为q ＝I ·Δt ＝ΔΦR＝1.4×10－4C. 15．(10分)如图12所示，质量m 1＝0.1 kg ，电阻R 1＝0.3 Ω，长度L ＝0.4 m 的导体棒ab 横放在U 型金属框架上．框架质量m 2＝0.2 kg ，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，相距0.4 m 的MM ′、NN ′相互平行，电阻不计且足够长．电阻R 2＝0.1 Ω的MN 垂直于MM ′.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B ＝0.5 T ．垂直于ab 棒施加F ＝2 N 的水平恒力，ab 棒从静止开始无摩擦地运动，始终与MM ′、NN ′保持良好接触，当ab 棒运动到某处时，框架开始运动．设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10 m/s 2.图12(1)求框架开始运动时导体棒ab 速度v 的大小；(2)从ab 开始运动到框架开始运动的过程中，MN 上产生的热量Q ＝0.1 J ，求该过程导体棒ab 位移x 的大小．答案 (1)6 m/s (2)1.1 m解析 (1)ab 对框架的压力F 1＝m 1g框架受水平面的支持力F N ＝m 2g ＋F 1依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力F 2＝μF N ，ab 中的感应电动势E ＝BL vMN 中电流I ＝E R 1＋R 2MN 受到的安培力F 安＝BIL框架开始运动时F 安＝F 2由上述各式代入数据解得v ＝6 m/s(2)闭合回路中产生的总热量Q 总＝R 1＋R 2R 2Q 由能量守恒定律，得Fx ＝12m 1v 2＋Q 总代入数据解得x ＝1.1 m.16．(12分)如图13甲所示，水平虚面PQ 上方两侧有对称的范围足够大的匀强磁场，磁场方向分别水平向左和水平向右，磁感应强度大小均为B 0＝2 T ．用金属条制成的闭合正方形框aa ′b ′b 边长L ＝0.5 m ，质量m ＝0.3 kg ，电阻R ＝1 Ω.现让金属框平面水平，aa ′边、bb ′边分别位于左、右两边的磁场中，且与磁场方向垂直，金属框由静止开始下落，其平面在下落过程中始终保持水平，当金属框下落至PQ 前一瞬间，加速度恰好为零．以金属框下落至PQ 为计时起点，PQ 下方加一范围足够大的竖直向下的磁场，磁感应强度B 与时间t 的关系图象如图乙所示．不计空气阻力及金属框的形变，g 取10 m/s 2.求：图13(1)金属框经过PQ 位置时的速度大小；(2)金属框越过PQ 后2 s 内下落的距离；(3)金属框越过PQ 后2 s 内产生的焦耳热．答案 (1)0.75 m/s (2)21.5 m (3)0.5 J解析 (1)当金属框的加速度恰好为零时，受到的安培力与重力平衡F 1＝mg ，F 1＝2B 0I 1L ，I 1＝2B 0L v R解得v ＝mgR 4B 20L 2＝0.75 m/s (2)经分析知金属框进入PQ 下方后做竖直下抛运动．设2 s 内下落的距离为h ，则h ＝v t ＋12gt 2 解得h ＝21.5 m.(3)设金属框在PQ 下方磁场中运动时产生的感应电流为I ，感应电动势为E ，2 s 内产生的焦耳热为Q .由法拉第电磁感应定律E ＝ΔB ΔtL 2 I ＝E R由图象得ΔB Δt＝2 T/s ， 2 s 内产生的焦耳热Q ＝I 2Rt ＝0.5 J ．。

高中物理,鲁科版,选修3-2,答案

高中物理,鲁科版,选修3-2,答案篇一：高中物理人教版选修3-2课本习题答案12345篇二：高中物理选修3-2复习提纲(鲁科版)《选修3-2》第一章电磁感应第1节磁生电的探索1、电磁感应：只要闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生电流。

国磁通量变化而产生电流的现象叫做电磁感应，所产生的电流叫做感应的电流。

第2节感应电动势与电磁感应定律1、感应电动势：电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。

电路中感应电动势的大小与电路中磁通量变化的快慢有关。

2、法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。

E?k，k为比例常数。

在国际单位制中，感应电动势E的单位是V，?的单位是Wb，t的?t设在时间?t内通过导线截面的电量为q，则根据电流定义式I?q/?t及法拉第电磁感应定律E?n??/?t，得：q?I??t?Ent?如果闭合电路是一个单匝线圈（n=1），RR则q/R。

上式中n为线圈的匝数，??为磁通量的变化量，R为闭合电路的总电阻。

可见，在电磁感应现象中，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流，在时间?t内通过导线截面的电量q仅由线圈的匝数n、磁通量的变化量??和闭合电路的电阻R决定，与发生磁通量的变化量的时间无关。

因此，要快速求得通过导体横截面积的电量q，关键是正确求得磁通量的变化量??。

磁通量的变化量??是指穿过某一面积末时刻的磁通量?2与穿过这一面积初时刻的磁通量?2之差，即2??1。

在计算??时，通常只取其绝对值，如果?2与?1反向，那么?2与?1的符号相反。

单位是s，k?1，上式可以化简为E?。

n匝线圈的感应电动势大小为：E?n。

磁tt通量的变化量仅由导线切割磁感线引起时，感应电动势的公式还可以写成：E?Blv。

第3节电磁感应定律的应用1、涡流：将整块金属放在变化的磁场中，穿过金属块的磁通量发生变化，金属块内部就产生感应电流。

这种电流在金属块内部形成闭合回路，就像旋涡一样，我们把这种感应电流叫做涡电流(eddy current)，简称涡流。

高中物理鲁科版选修32+章末整合课件+章末检测(8份)章末检测34

章末检测(第3、4章) (时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合要求，选对的得5分，选错或不答的得0分)1．中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，其中客观原因是电网陈旧老化，近来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损耗从而降低电费价格，可采取的措施有( )A ．提高输送功率B ．应用超导体材料做输电线C ．提高高压输电的电压D ．减小输电导线的横截面积答案 C解析电路中损失的功率P ＝I 2R ，可见，要减少远距离输电的损耗，一是可以减小输电线的电阻，如增加输电导线的横截面积，或换用导电性能好的材料，但目前超导材料还没有能进入大规模实用阶段，B 、D 不正确；二是减小输电电流，即提高高压输电的电压，C 正确；提高输送功率，损失也相应增加，不能达到目的，A 错．2．某电池充电器的工作原理可以简化为理想变压器．如果正常工作时输入电压为220 V ，输出电压为4.2 V ，输出电流为0.65 A ，则( )A ．原线圈的输入电流约为0.20 AB ．原线圈的输入电流约为0.10 AC ．原、副线圈的匝数比约为52∶1D ．原、副线圈的匝数比约为1∶52 答案 C解析本题联系生活中常用的充电器的工作原理，考查变压器的原理和应用．根据变压器的原理设原线圈的输入电压和输入电流分别为U 1、I 1，副线圈的输出电压和输出电流分别为U 2、I 2，根据U 1U 2＝n 1n 2可以得到原、副线圈的匝数比约为52∶1，又根据I 1U 1＝I 2U 2可得I 1＝U 2U 1I 2，原线圈的输入电流约为0.01 A ，所以C 正确、ABD 错误．3．某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图1所示，下列说法中正确的是( )图1A．交变电流的频率为0.02 HzB．交变电流的瞬时表达式为i＝5cos 50πt AC．在t＝0.01 s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大D．若发电机线圈电阻为0.4 Ω，则其产生的热功率为5 W 答案 D解析由图象知，交流电的周期为0.02 s，故频率为50 Hz，A错；转动的角速度ω＝2πT＝100 π，故电流瞬时表达式为i＝5 cos 100 πt A，B错；t＝0.01 s时，电流最大，此时线圈磁通量应为0，C错；交流电电流的有效值I＝I m2＝52A，故P＝I2R＝⎝⎛⎭⎫522×0.4 W＝5 W，故D正确．4．如图2所示是磁电式电流表的结构图和磁场分布图，若磁极与圆柱间的磁场都是沿半径方向，且磁场有理想的边界，线圈经过有磁场的位置处磁感应强度大小相等．某同学用此种电流表中的线圈和磁体做成发电机使用，让线圈匀速转动，若从图中水平位置开始计时，取起始电流方向为正方向，表示产生的电流随时间变化关系的下列图象中正确的是()图2答案 C解析由于线圈在磁场中切割磁感线，切割速度方向总是与磁场方向垂直，磁感应强度B、导线有效长度L和导线切割速率v等都不变化，由E＝BL v，可知产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变．根据右手定则，电流方向做周期性变化，C正确．5．如图3所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，额定功率均为P，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1∶n2和电源电压U1分别为()图3A ．1∶2 2UB ．1∶2 4UC ．2∶1 4UD ．2∶1 2U 答案 C解析设灯泡正常发光时，额定电流为I 0. 由题图可知，原线圈中电流强度I 原＝I 0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流强度I 副＝2I 0，U 副＝U ，根据理想变压器的基本规律：I 原n 1＝I 副n 2得n 1∶n 2＝2∶1；U 原/U 副＝n 1/n 2得U 原＝2U ，所以U 1＝4U .图46．如图4所示电路，电阻R 1与电阻R 2阻值相同，都为R ，和R 1并联的D 为理想二极管(正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大)，在A 、B 间加一正弦交变电流u ＝202sin(100 πt )V ，则加在R 2上的电压的有效值为( )A ．10 VB ．20 VC ．15 VD ．510V 答案 D解析根据电压有效值的定义可知：（20 V ）2R ×T 2＋（10 V ）2R ×T 2＝U 2R ×T ，解得加在R 2上电压的有效值U ＝510 V ，D 正确．二、多项选择题(本大题共4小题，每小题5分，共20分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错或不答的得0分)7．某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电导线的总电阻为R 线．则下列说法正确的是( )A ．输电线上的电流I ＝URB ．输电线上的电流I ＝P 0UC ．输电线上损失的功率P ＝⎝⎛⎭⎫P 0U 2·R 线 D ．输电线上损失的功率P ＝U 2R 线答案 BC解析输电线上的电流I 线＝P 0U ＝U 线R，故A 错误，B 正确；输电线上的功率损失P ＝I 2线R 线＝⎝⎛⎭⎫P 0U2R ＝U 2线R，故C 正确，D 错误．8．如图5甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝6∶1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L 为电感线圈、C 为电容器、R 为定值电阻．当原线圈两端接有如图乙所示的交变电流时，三只灯泡都能发光．如果加在原线圈两端的交变电流的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交变电流的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是( )图5A ．副线圈两端电压的有效值均为216 VB ．副线圈两端电压的有效值均为6 VC ．灯泡Ⅰ变亮D ．灯泡Ⅲ变亮答案 BD解析根据变压器的变压比公式U 1∶U 2＝n 1∶n 2可知，副线圈两端电压的有效值U 2＝6 V ，A 错误，B 正确；因为电感线圈有“通低频、通直流，阻高频”的作用，所以当交变电流的频率增大时，通过灯泡Ⅱ的电流减小，灯泡Ⅱ变暗，灯泡Ⅰ亮度不变，C 错误；因为电容器有“通交流、隔直流、通高频、阻低频”的作用，所以当交变电流的频率增大时，通过灯泡Ⅲ的电流增大，灯泡Ⅲ变亮，D 正确．图69．如图6所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数之比为1∶n ，副线圈接有一个定值电阻R ，则( )A ．若ab 之间接电动势为U 的蓄电池，则R 中的电流为nURB ．若ab 之间接电动势为U 的蓄电池，则原、副线圈中的电流均为零C ．若ab 之间接电压为U 的交流电，则原线圈中的电流为n 2URD ．若ab 之间接电压为U 的交流电，则副线圈中的电流为nUR答案 CD解析蓄电池的电动势恒定，若a 、b 间接电动势为U 的蓄电池，在变压器的铁芯中不能产生变化的磁场，不能在副线圈中产生感应电动势，副线圈中无电流，但原线圈中电流不为零．故A 、B 错；若a 、b 间接电压为U 的交流电，副线圈两端的电压为nU ，电流为nUR ，由I 1∶I 2＝n 2∶n 1得：I 1＝n 2U R，故C 、D 均对．图710．如图7所示，面积为S 、匝数为N 、电阻为r 的线圈与阻值为R 的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R 的两端．线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场的转动轴以角速度ω匀速转动．设线圈转动到图示位置的时刻t ＝0.则( )A ．在t ＝0时刻，线圈处于中性面，流过电阻R 的电流为0，电压表的读数也为0B ．1秒钟内流过电阻R 的电流方向改变ωπ次C ．在电阻R 的两端再并联一只电阻后，电压表的读数将减小D ．在电阻R 的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变答案 BC解析图示位置为中性面，但由于产生的是正弦交流电，故流过电阻的电流和电压表的读数都为其有效值，不是0，故A 错；线圈每转过一圈，电流方向改变2次，故1秒内电流方向改变的次数为2f ＝2×ω2π＝ωπ，B 正确；R 两端再并联电阻时，干路电流增大，路端电压减小，故电压表读数减小，C 正确；并上电容后，由于电路与交变电源相连，电容反复充电放电，该支路有电流通过，故电压表的读数也减小，D 错误．三、填空题(本题共12分)11．(6分)有一理想变压器原、副线圈匝数分别为1 320匝、144匝，将原线圈接在220 V 的交流电压上，副线圈上电压为________V ，穿过铁芯的磁通量的最大变化率为________Wb/s.答案 2426解析由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝24 V ，穿过铁芯的磁通量的最大变化率等于每一匝线圈中产生的自感电动势的最大值，即⎝ ⎛⎭⎪⎫ΔΦΔt m＝E m n ＝22021 320 Wb/s ＝26 Wb/s.12．(6分)如图8所示，理想变压器原线圈与一10 V 的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a 和b ，小灯泡a 的额定功率为0.3 W ，正常发光时电阻为30 Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09 A ，可计算出原、副线圈的匝数比为________，流过灯泡b 的电流为________A.图8答案 10∶3 0.2解析副线圈两端电压U 2等于小灯泡a 两端电压U a ，由P a ＝U 2aR a得，U a ＝3 V ，则原、副线圈的匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝103；流过灯泡a 的电流I a ＝U aR a＝0.1 A又n 1n 2＝I 2I 1＝I 20.09，得I 2＝0.3 A ．流过灯泡b 的电流I b ＝I 2－I a ＝0.3 A －0.1 A ＝0.2 A. 四、解答题(本题共4小题，共38分．解答应写出必要的文字说明，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(8分)交流发电机的原理如图9甲所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO ′轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，已知线圈的电阻为R ＝2.0 Ω，求：图9(1)通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少？ (2)矩形线圈转动的周期是多少？(3)线圈电阻上产生的电热功率是多少？(4)保持线圈匀速转动，1 min 内外力对线圈做的功是多少？答案 (1)2 A (2)4×10－3 s (3)4 W (4)240 J解析 (1)由题图知，I m ＝2 A. (2)T ＝4×10－3 s. (3)电流有效值I ＝I m /2，电阻上产生的电热功率P ＝I 2R ＝I 2m2R ＝4 W.(4)外力对线圈做功，其他形式的能转化为电能再转化为内能，1 min 内外力对线圈做的功W ＝Pt ＝240 J.14．(8分)如图10所示，理想变压器原线圈中输入电压U 1＝3 300 V ，副线圈两端电压U 2为220 V ，输出端连有完全相同的两个灯泡L 1和L 2，绕过铁芯的导线所接的电压表V 的示数U ＝2 V ．求：图10(1)原线圈n 1等于多少匝？(2)当开关S 断开时，电流表A 2的示数I 2＝5 A ．则电流表A 1的示数I 1为多少？ (3)当开关S 闭合时，电流表A 1的示数I 1′等于多少？答案 (1)1 650匝 (2)13 A (3)23 A解析 (1)由电压与变压器匝数的关系可得： U 1/n 1＝U 2/n 2＝U ，则n 1＝1 650匝． (2)当开关S 断开时，有： U 1I 1＝U 2I 2，I 1＝U 2I 2/U 1＝13A(3)当开关S 断开时，有：R 1＝U 2/I 2＝44 Ω.当开关S 闭合时，设副线圈总电阻为R ′，有R ′＝R L /2＝22 Ω，副线圈中的总电流为I 2′＝U 2/R ′＝10 A ．由U 1I 1′＝U 2I 2′可知，I 1′＝U 2I 2′/U 1＝23A.15．(10分)一居民小区有440户，以前每户平均消耗电功率为100 W ，使用的区间变压器匝数比为165∶6，恰好能使额定电压为220 V 的用电器正常工作，现在因家用电器增加，每户平均消耗的电功率为250 W ，若变压器输入电压仍为6 600 V ，区间输电线线路不变，为了使家用电器正常工作，需换用区间变压器，则此变压器的匝数比为多少？答案 220∶9解析未换时输电电流I ＝P 总U 用＝440×100220A ＝200 A ，输送电压U 2＝n 2n 1U 1＝6165×6 600 V ＝240 V ，则由U 线＝U 2－U 用＝IR 线知R 线＝240－220200Ω＝0.1 Ω.换变压器后I ′＝P 总U 用＝440×250220A ＝500 A ．线路损失电压U 线′＝I ′R 线＝50 V ，变压器输出电压U 2′＝U 用＋U 线′＝220 V ＋50 V ＝270 V ．变压器匝数之比为n 1∶n 2＝U 1∶U 2′＝6 600∶270＝220∶9.16．(12分)风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源．风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置，如图11所示，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等．图11(1)利用总电阻R ＝10 Ω的线路向外输送风力发电机产生的电能．输送功率P 0＝300 kW ，输出电压U ＝10 kW ，求导线上损失的功率与输送功率的比值；(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积．设空气密度为ρ，气流速度为v ，风轮机叶片长度为r ，求单位时间内流向风轮机的最大风能P m ；在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施；(3)已知风力发电机的输出功率P 与P m 成正比．某风力发电机在风速v 1＝9 m/s 时能够输出电功率P 1＝540 kW.我国某地区风速不低于v 2＝ 6 m/s 的时间每年约为5 000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时．答案 (1)0.03 (2)12πρr 2v 3 措施见解析(3)8×105 kW ·h解析 (1)导线上损失的功率为P ＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫P 0U 2R ＝9 kW损失的功率与输送功率的比值P P 0＝9×103300×103＝0.03(2)风垂直流向风轮机，提供的风能功率最大．单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为ρv S ， S ＝πr 2，风能的最大功率可表示为P m ＝12(ρv S )v 2＝12πρr 2v 3采取措施合理，如增加风轮机叶片长度，安装调向装置保持风轮机正面迎风等．(3)风力发电机的输出功率为P 2＝⎝⎛⎭⎫v 2v 13P 1＝⎝⎛⎭⎫693×540 kW ＝160 kW ，最小年发电量为W ＝P 2t ＝160×5 000 kW ·h ＝8×105 kW ·h。

高中物理鲁科版选修32 章末整合课件+章末检测(8份)章

章末检测2(第1、2章)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得5分，选错或不答的得0分) 1．我国已经制定了登月计划，2013年12月我国发射的“玉兔号”月球车成功着陆月球，不久的将来中国人将真正实现飞天梦，进入那神秘的广寒宫．假如有一宇航员登月后，想探测一下月球表面是否有磁场，他手中有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是()A．直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无B．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场D．将电流表与线圈组成的闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场答案 C解析电磁感应现象产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生改变时，回路中有感应电流产生．A中，即使有一个恒定的磁场，也不会有示数，A错误；同理，将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，也不能判断出没有磁场，因为磁通量可能是恒定的，B错误；电流表有示数则说明一定有磁场，C正确；将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一个与磁场平行的平面内沿各个方面运动，也不会有示数，D错误．图12．如图1所示，圆环a 和b 的半径之比r 1∶r 2＝2∶1，且两圆环由粗细、材料相同的导线构成，连接两环的导线电阻不计，匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化，那么，当只有a 环置于磁场中与只有b 环置于磁场中两种情况下，A 、B 两点的电势差之比为( )A ．1∶1B ．2∶1C ．3∶1D ．4∶1答案 B解析设b 环的面积为S ，由题可知a 环的面积为4S ，设b 环的电阻为R ，则a 环的电阻为2R .当a 环置于磁场中时，a 环等效为电源，b 环等效为外电路，A 、B 两端的电压为路端电压，根据法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt ＝4ΔBS Δt ，U AB ＝ER R ＋2R ＝4S ΔB 3Δt，当b 环置于磁场中时E ′＝ΔΦ′Δt ＝ΔBS Δt ，U AB ′＝E ′2R R ＋2R ＝2S ΔB 3Δt.所以U AB ∶U AB ′＝2∶1.故选B.3．如图2所示，甲、乙两个矩形线圈同处在纸面内，甲的ab 边与乙的cd 边平行且靠得较近，甲、乙两线圈分别处在垂直纸面方向的匀强磁场中，穿过甲的磁感应强度为B 1，方向指向纸面内，穿过乙的磁感应强度为B 2，方向指向纸面外，两个磁场可同时变化，当发现ab 边和cd 边之间有排斥力时，磁场的变化情况可能是( )图2A ．B 1变小，B 2变大 B ．B 1变大，B 2变大C ．B 1变小，B 2变小D ．B 1不变，B 2变小答案 A解析ab边与cd边有斥力，则两边通过的电流方向一定相反，由楞次定律可知，当B1变小，B2变大时，ab边与cd边中的电流方向相反．4．如图3所示，一根长导线弯曲成如图所示形状，通以直流电I，正中间用绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内．在电流I增大的过程中，下列叙述正确的是()图3A．金属环中无感应电流产生B．金属环中有顺时针方向的感应电流C．悬挂金属环C的竖直线中的张力不变D．金属环C仍能保持静止状态答案 D解析导线中的电流在金属环C内产生的合磁通量向里，故电流I增大的过程中，金属环C的磁通量向里增大，由安培定则及楞次定律知金属环中有逆时针方向的感应电流，故A、B选项错；由对称性及左手定则知金属环受到了竖直向下的安培力的作用且随着电流I增大而增大，金属环C仍能保持静止状态，故C项错，D项正确．5．如图4所示，绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b.将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面)，a、b将如何移动()图4A．a、b将相互远离B．a、b将相互靠近C．a、b将不动D．无法判断答案 A解析根据Φ＝BS，磁铁向下移动过程中B增大，所以穿过每个环中的磁通量都增大．由于S不可改变，为阻碍增大，导体环应该尽量远离磁铁，所以a、b将相互远离．A项正确．6．某研究性学习小组在探究电磁感应现象和楞次定律时，设计并进行了如下实验：如图5，矩形金属线圈放置在水平薄玻璃板上，有两块相同的蹄形磁铁，相对固定，四个磁极之间的距离相等．当两块磁铁匀速向右通过线圈位置时，线圈静止不动，那么线圈所受摩擦力的方向是()图5A．先向左，后向右B．先向左，后向右，再向左C．一直向右D．一直向左答案 D解析根据楞次定律的推广意义，线圈中产生的感应电流的磁场会阻碍原来磁通量变化，线圈相对磁铁“来拒去留”，即当磁铁靠近时它们互相排斥，线圈受到向右的斥力，当磁铁远离时，线圈受到向右的引力，线圈静止不动，故线圈受玻璃板对它的静摩擦力方向始终向左．二、多项选择题(本大题共4小题，每小题5分，共20分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)7．如图6所示，电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平面．现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点，使其向上运动．若b始终保持静止，则它所受摩擦力可能()图6A．变为0 B．先减小后不变C．等于F D．先增大再减小答案AB解析a导体棒在恒力F作用下加速运动，闭合回路中产生感应电流，导体棒b 受到安培力方向应沿斜面向上，且逐渐增大．最后不变，b受到的安培力与a受到的安培力大小相等，方向沿斜面向上．所以b导体棒受摩擦力可能先减小后不变，可能减小到0保持不变，也可能减小到0然后反向增大保持不变，所以选项A、B正确，C、D错误．8．边长为a的闭合金属正三角形框架，完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中，现把框架匀速拉出磁场，如图7所示，则选项图中电动势、外力、外力功率与位置图象规律与这一过程不相符的是()图7答案 ACD解析框架匀速拉出过程中，有效长度L 均匀增加，由E ＝BL v 知，电动势均匀变大，A 错，B 对；因匀速运动，则F 外＝F 安＝BIL ＝B 2L 2v R，故外力F 外随位移x 的增大而非线性增大，C 错；外力功率P ＝F 外·v ，v 恒定不变，故P 也随位移x 的增大而非线性增大，D 错．9．一环形线圈放在匀强磁场中，设第1 s 内磁感线垂直线圈平面向里，如图8甲所示．若磁感应强度B 随时间t 变化的关系如图乙所示，那么下列选项正确的是( )图8A ．第1 s 内线圈中感应电流的大小逐渐增加B ．第2 s 内线圈中感应电流的大小恒定C ．第3 s 内线圈中感应电流的方向为顺时针方向D ．第4 s 内线圈中感应电流的方向为逆时针方向答案 BD解析由图象分析可知，磁场在每1 s 内为均匀变化，斜率恒定，线圈中产生的感应电流大小恒定，因此A 错误、B 正确；由楞次定律可判断出第3 s 、第4 s 内线圈中感应电流的方向为逆时针方向，因此C 错误、D 正确．10．如图9所示，正方形线框的边长为L ，电容器的电容为C .正方形线框的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，当磁感应强度以k 为变化率均匀减小时，则( )图9A．线框产生的感应电动势大小为kL2B．电压表没有读数C．a点的电势高于b点的电势D．电容器所带的电荷量为零答案BC解析由于线框的一半放在磁场中，因此线框产生的感应电动势大小为kL2/2，A 错误；由于线框所产生的感应电动势是恒定的，且线框连接了一个电容器，相当于电路断路，外电压等于电动势，内电压为零，而接电压表的这部分相当于回路的内部，因此，电压表两端无电压，电压表没有读数，B正确；根据楞次定律可以判断，a点的电势高于b点的电势，C正确；电容器所带电荷量为Q＝C kL 22，D错误．三、填空题(本题共12分)11．(4分)把一个矩形线圈从有理想边界的匀强磁场中匀速拉出(如图10所示)，第一次速度为v1，第二次速度为v2且v2＝2v1，则两种情况下拉力做的功之比W1∶W2＝______，拉力的功率之比P1∶P2＝__________，线圈中产生热量之比Q1∶Q2＝________．图10答案1∶21∶41∶2解析设线圈的ab边长为l，bc边长为l′，整个线圈的电阻为R，把ab边拉出磁场时，cd 边以速度v 匀速运动切割磁感线，产生感应电动势E ＝Bl v .其电流方向从c 指向d ，线圈中形成的感应电流I ＝E R ＝Bl v R， cd 边所受的安培力F ＝BIl ＝B 2l 2v R，为了维持线圈匀速运动，所需外力大小为F ′＝F ＝B 2l 2v R，因此拉出线圈过程中拉力的功W ＝F ′l ′＝B 2l 2l ′Rv (W ∝v )，外力的功率P ＝F ′v ＝B 2l 2Rv 2(P ∝v 2)，线圈中产生的热量Q ＝I 2Rt ＝B 2l 2v 2R 2R ·l ′v ＝B 2l 2l ′Rv ＝W (即Q ∝v )．由上面得出的W 、P 、Q 的表达式可知，两种情况下拉力的功、功率及线圈中的热量之比分别为W 1W 2＝v 1v 2＝12；P 1P 2＝v 21v 22＝14；Q 1Q 2＝W 1W 2＝12. 12．(8分)如图11所示，甲为研究自感实验电路图，并用电流传感器显示出在t ＝1×10－3s 时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L 的电流(如图11乙)．已知电源电动势E ＝6 V ，内阻不计，灯泡R 1的阻值为6 Ω，电阻R 的阻值为2 Ω.图11(1)线圈的直流电阻R L ＝________Ω.(2)开关断开时，该同学观察到的现象是________________，并计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是________V.答案 (1)2 (2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭 15解析由图象可知S 闭合稳定时I L ＝1.5 AR L ＝E I L －R ＝61.5Ω－2 Ω＝2 Ω 此时小灯泡的电流I 1＝E R 1＝66A ＝1 A S 断开后，L 、R 、R 1组成闭合回路电流由1.5 A 逐渐减小，所以灯泡会闪亮一下再熄灭，自感电动势E ＝I L (R ＋R L ＋R 1)＝15 V四、解答题(本题共4小题，共38分．解答应写出必要的文字说明、只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(8分)轻质细线吊着一质量为m ＝0.32 kg 、边长为L ＝0.8 m 、匝数n ＝10的正方形线圈，总电阻为r ＝1 Ω.边长为L 2的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图12甲所示，磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示，从t ＝0开始经t 0时间细线开始松弛，取g ＝10 m/s 2.求：图12(1)在前t 0时间内线圈中产生的电动势；(2)在前t 0时间内线圈的电功率；(3)t 0的值．答案 (1)0.4 V (2)0.16 W (3)2 s解析 (1)由法拉第电磁感应定律得E ＝n ΔΦΔt＝n ×12×(L 2)2ΔB Δt ＝10×12×(0.82)2×0.5 V ＝0.4 V. (2)I ＝E r＝0.4 A ，P ＝I 2r ＝0.16 W. (3)分析线圈受力可知，当细线松弛时有：F 安＝nBt 0I L 2＝mg ，I ＝E r ，Bt 0＝2mgr nEL＝2 T 由图象知：Bt 0＝1＋0.5t 0(T)，解得t 0＝2 s.14．(8分)两根光滑的长直金属导轨MN 、M ′N ′平行置于同一水平面内，导轨间距为L ，电阻不计，M 、M ′处接有如图13所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R ，电容器的电容为C .长度也为L 、阻值同为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中．ab 在外力作用下向右匀速直线运动且与导轨保持良好接触，在ab 运动距离为s 的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q .求：图13(1)ab 运动速度v 的大小；(2)电容器所带的电荷量q .答案 (1)4QR B 2L 2s (2)CQR BLs解析 (1)设ab 上产生的感应电动势为E ，回路中电流为I ，ab 运动距离s 所用时间为t ，则有：E ＝BL v ，I ＝E 4R，t ＝s v ，Q ＝I 2(4R )t 由上述方程得：v ＝4QR B 2L 2s(2)设电容器两极板间的电势差为U ，则有：U ＝IR电容器所带电荷量为：q ＝CU解得：q ＝CQR BLs15．(10分)如图14所示，一边长L ＝0.25 m 、质量m ＝0.5 kg 的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B ＝0.8 T 的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN 重合，在水平力F 作用下由静止开始向左运动，经过5 s 线框被拉出磁场，测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图乙所示．在金属线框被拉出的过程中图14(1)求通过线框截面的电荷量及线框的电阻；(2)写出水平力F 随时间变化的表达式；(3)已知在这5 s 内力F 做功1.92 J ，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？答案 (1)1.25 C 4 Ω (2)F ＝(0.02t ＋0.1)N(3)1.67 J解析 (1)根据q ＝I Δt ，由I －t 图象得：q ＝1.25 C又根据I ＝E R ＝ΔΦR Δt ＝BL 2R Δt，得R ＝4 Ω. (2)由电流图象可知，感应电流随时间变化的规律：I ＝0.1t由感应电流I ＝BL v R ，可得金属线框的速度随时间也是线性变化的，v ＝RI BL＝0.2t 线框做匀加速直线运动，加速度a ＝0.2 m/s 2线框在外力F 和安培力F A 作用下做匀加速直线运动，F －F A ＝ma所以水平力F 随时间变化的表达式为F ＝(0.02t ＋0.1)N.(3)当t ＝5 s 时，线框从磁场中拉出时的速度v 5＝at ＝1 m/s线框中产生的焦耳热为Q ＝W －12m v 25＝1.67 J. 16．(12分)如图15所示，固定的光滑金属导轨间距为L ，导轨电阻不计，上端a 、b 间接有阻值为R 的电阻，导轨平面与水平面的夹角为θ，且处在磁感应强度大小为B 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．质量为m 、电阻为r 的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上．初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速度v 0.整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．已知弹簧的劲度系数为k ，弹簧的中心轴线与导线平行．图15(1)求初始时刻通过电阻的电流I 的大小和方向；(2)当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为v ，求此时导体棒的加速度大小a ；(3)导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为E p ，求导体棒从开始运动直到停止的过程中，电阻上产生的焦耳热Q .答案见解析解析 (1)初始时刻，导体棒产生的感应电动势E 1＝BL v 0通过R 的电流大小I 1＝E 1R ＋r ＝BL v 0R ＋r电流方向为b →a(2)回到初始位置时，导体棒产生的感应电动势为E 2＝BL v感应电流I 2＝E 2R ＋r ＝BL v R ＋r导体棒受到的安培力大小为F ＝BI 2L ＝B 2L 2v R ＋r，方向沿斜面向上根据牛顿第二定律有：mg sin θ－F ＝ma解得a ＝g sin θ－B 2L 2vm （R ＋r ）(3)导体棒最终静止，有：mg sin θ＝kx压缩量x ＝mg sin θk设整个过程中回路中产生的焦耳热为Q 0，根据能量守恒定律有： 12m v 20＋mgx sin θ＝E p ＋Q 0 Q 0＝12m v 20＋（mg sin θ）2k －E p 电阻上产生的焦耳热Q ＝R R ＋r Q 0＝R R ＋r [12m v 20＋（mg sin θ）2k －E p ]。

2020-2021学年高中物理鲁科版选修3-2第2章：章末综合测评题含答案解析

A．
B．
C．
D．
二、多选题
7．法拉第圆盘发电机的示意图如图所示．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触．圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中．圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（）
A．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定
B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动
D．
三、解答题
11．固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd，边长为，其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线．磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里．现有一段与ab段的材料、粗细、长度均相同的电阻丝PQ架在导线框上，如图所示．若PQ以恒定的速度v从ad滑向bc，当其滑过的距离时，通过aP段电阻的电流是多大？方向如何？
A．重力的功率为6I2R
B．导体棒ab消耗的热功率为4I2R
C．导体棒受到的安培力的大小为2BIL
D．导体棒的速度大小为
10．如图所示，闭合矩形线框abcd从高处自由下落一段时间后进入有界匀强磁场，在ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内，线框运动的速度图象可能是选项中的( )
A．
B．
C．
A．B中一定产生逆时针方向的电流
B．B中一定产生顺时针方向的电流
C．B线圈一定有收缩的趋势
D．B线圈一定有扩张的趋势
6．如图甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向夹角为60°的斜向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示(规定斜向下为正方向)，导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F作用下始终处于静止状态．规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力F的正方向，则在0～t1时间内，选项图中能正确反映流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是（）

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章末综合测评(二)楞次定律和自感现象(时间：60分钟分值：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．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C[由法拉第电磁感应定律E＝n ΔΦΔt知，感应电动势的大小与线圈匝数有关，A错误．感应电动势正比于ΔΦΔt，与磁通量的大小无直接关系，B错误，C正确．根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”，D错误．]2．飞机在航母上弹射起飞可以利用电磁驱动来实现．电磁驱动的原理如图1所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈附近的金属环会被弹射出去．现在固定线圈左侧的同一位置，先后放有分别用铜和铝制成的闭合金属环，已知两环的横截面积相等、形状相同，且电阻率ρ铜＜ρ铝，则合上开关S的瞬间，下列说法不正确的是()图1A．从左侧看环中的感应电流沿顺时针方向B．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C．若将铜环放置在线圈右方，铜环将向右运动D．电池正负极调换后，金属环不能向左弹射D[线圈中电流从右侧流入，磁场方向向左，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，金属环中产生的感应电流从左侧看为顺时针方向，A正确；由于铜环的电阻较小，故铜环中感应电流较大，铜环受到的安培力要大于铝环受到的安培力，B正确；若铜环放在线圈右方，根据楞次定律可得，铜环将向右运动，C正确；电池正负极调换后，金属环受力向左，故仍将向左弹射，D错误．] 3.如图2所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到M′N′的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图示，可能正确的是()图2A[在金属棒PQ进入磁场区域之前或出磁场后，棒上均不会产生感应电动势，D项错误．在磁场中运动时，感应电动势E＝Bl v，与时间无关，保持不变，故A 选项正确．]4．如图3所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直．磁感应强度B随时间均匀增大．两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为E a和E b.不考虑两圆环间的相互影响．下列说法正确的是()【导学号：11452047】图3A．E a∶E b＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向B．E a∶E b＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向C．E a∶E b＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向D．E a∶E b＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向B[由楞次定律知，题中圆环感应电流产生的磁场与原磁场方向相反，故感应电流沿顺时针方向．由法拉第电磁感应定律知E＝ΔΦΔt＝ΔBSΔt＝ΔB·πR2Δt，由于两圆环半径之比R a∶R b＝2∶1，所以E a∶E b＝4∶1，选项B正确．]5.美国《大众科学》月刊网站2011年6月22日报道，美国明尼苏达大学的研究人员发现，一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能．具体而言，只要略微提高温度，这种合金会从非磁性合金变成强磁性合金，从而在环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图4所示．M为圆柱形合金材料，N为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径．现对M进行加热，则()图4A．N中将产生逆时针方向的电流B．N中将产生顺时针方向的电流C．N线圈有收缩的趋势D．N线圈有扩张的趋势D[当对M加热使其温度升高时，M的磁性变强，穿过N内的磁通量增加，则N中感应电流的磁场阻碍其增加，故N有扩张的趋势，才能使穿过N的磁通量减少，C错，D对，由于不知M的磁场方向，故不能判断N中的感应电流方向，A、B均错．]6．如图5甲所示，光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图5乙所示(规定向下为正方向)，导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F的作用下始终处于静止状态．规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0～2t0时间内，能正确反映流过导体棒ab的电流与时间或外力与时间关系的图线是()【导学号：11452048】图5D[在0～t0时间内磁通量为向上减少，t0～2t0时间内磁通量为向下增加，两者等效，且根据B-t图线可知，两段时间内磁通量的变化率相等，根据楞次定律可判断0～2t0时间内均产生由b到a的大小不变的感应电流，选项A、B均错误；在0～t0可判断所受安培力的方向水平向右，则所受水平外力方向向左，大小F ＝BI L随B的减小呈线性减小；在t0～2t0时间内，可判断所受安培力的方向水平向左，则所受水平外力方向向右，大小F＝BI L随B的增加呈线性增加，选项D 正确．]7.法拉第圆盘发电机的示意图如图6所示．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触．圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中．圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是()图6A．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍AB[由右手定则知，圆盘按如题图所示的方向转动时，感应电流沿a到b的方向流动，选项B正确；由感应电动势E＝12Bl2ω知，角速度恒定，则感应电动势恒定，电流大小恒定，选项A正确；角速度大小变化，感应电动势大小变化，但感应电流方向不变，选项C错误；若ω变为原来的2倍，则感应电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由P＝I2R知，电流在R上的热功率变为原来的4倍，选项D错误．]8.如图7所示的电路中，三个灯泡A、B、C完全相同，电感L自感系数很大，其直流电阻与定值电阻R相等，D为理想二极管，下列判断中正确的是()图7A．闭合开关S的瞬间，灯泡A和C同时亮B．闭合开关S的瞬间，只有灯泡C亮C．闭合开关S稳定后，灯泡A、C一样亮，B不亮D．在电路稳定后，断开开关S的瞬间，灯泡B、C均要亮一下再熄灭BC[闭合开关的瞬间，由于二极管具有单向导电性，所以无电流通过B，由于线圈中自感电动势的阻碍，A灯逐渐变亮，所以闭合开关S的瞬间，只有灯泡C 亮，A错误，B正确；由于二极管具有单向导电性，电路稳定后也无电流通过B，B不亮，电感L的直流电阻与定值电阻R相等，因此电路稳定后A、C一样亮，C正确；电感L的自感系数很大，其直流电阻与定值电阻R相等，所以A、C两个支路的电流是相等的，在电路稳定后，断开开关S的瞬间，L由于产生自感电动势，相当于电源，灯泡B、C并联，所以B要亮一下再熄灭，同时由于B与C 并联，流过C的电流一定比电路稳定时的电流小，所以C不能闪亮一下，而是逐渐熄灭，D错误．]9.如图8所示，两端与定值电阻相连的光滑平行金属导轨倾斜放置，其中R1＝R2＝2R，导轨电阻不计，导轨宽度为L，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为B.导体棒ab的电阻为R，垂直导轨放置，与导轨接触良好．释放后，导体棒ab 沿导轨向下滑动，某时刻流过R 2的电流为I ，在此时刻( )【导学号：11452049】图8A ．重力的功率为6I 2RB ．导体棒ab 消耗的热功率为4I 2RC ．导体棒受到的安培力的大小为2BILD ．导体棒的速度大小为2IR BLBC [导体棒ab 向下滑动切割磁感线产生感应电动势，R 1与R 2并联接在ab 两端，R 1＝R 2＝2R ，设当ab 棒速度为v 时，流过R 2的电流为I ，由闭合电路欧姆定律知2I ＝BL vR ＋R 并，解得v ＝4RI BL ，此时ab 棒重力的功率为P ＝mg v sin θ＝mg sinθ·4RI BL，ab 棒消耗的热功率为P ＝(2I )2R ＝4I 2R ，ab 棒受到的安培力大小为F ＝B ·2I ·L ＝2BIL ，综上知B 、C 正确，A 、D 错误．]10．如图9所示，闭合矩形线框abcd 从高处自由下落一段时间后进入有界匀强磁场，在ab 边开始进入磁场到cd 边刚进入磁场的这段时间内，线框运动的速度图象可能是选项中的( )图9A B C DACD [线框的ab 边刚进入磁场时F ＝B 2L 2v R ，由于线框下落时的高度不确定，则线框进入磁场时的速度大小不知，线框所受的安培力大小不确定，安培力与重力的大小关系不确定，所以线框可能做匀速运动，可能先做加速运动再做匀速运动，也可能先做减速运动再做匀速运动．故选A 、C 、D.]二、非选择题(本题共3个小题，共40分，计算题要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．(10分)固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd 边长为L ，其中ab 是一段电阻为R 的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线，磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里，现有一段与ab 完全相同的电阻丝PQ 架在导线框上，如图10所示，以恒定的速度v 从ad 滑向bc ，当PQ 滑过13的距离时，通过aP 段电阻丝的电流是多大？方向如何？图10【解析】当PQ 滑过13的距离时，其等效电路图如图所示．PQ 切割磁感线产生的感应电动势为E ＝BL v感应电流为I ＝E R 总，R 总＝R ＋29R ＝119R ，I aP ＝23I ＝6BL v 11R电流方向为从P 到a .【答案】 6BL v 11R 从P 到a12．(14分)如图11所示，水平面(纸面)内间距为l 的平行金属导轨间接一电阻，质量为m 、长度为l 的金属杆置于导轨上．t ＝0时，金属杆在水平向右、大小为F 的恒定拉力作用下由静止开始运动．t 0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动．杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为μ.重力加速度大小为g .求：图11(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；(2)电阻的阻值．【解析】 (1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a ，由牛顿第二定律得 ma ＝F －μmg ①设金属杆到达磁场左边界时的速度为v ，由运动学公式有v ＝at 0②当金属杆以速度v 在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律，杆中的电动势为 E ＝Bl v ③联立①②③式可得E ＝Blt 0⎝ ⎛⎭⎪⎫F m －μg .④(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时，金属杆中的电流为I ，根据欧姆定律 I ＝E R ⑤式中R 为电阻的阻值．金属杆所受的安培力为f ＝BlI ⑥因金属杆做匀速运动，由牛顿运动定律得F －μmg －f ＝0⑦联立④⑤⑥⑦式得R ＝B 2l 2t 0m .⑧【答案】 (1)Blt 0⎝ ⎛⎭⎪⎫F m －μg (2)B 2l 2t 0m 13.(16分)如图12所示，水平的平行虚线间距为d ，其间有磁感应强度为B 的匀强磁场．一个长方形线圈的边长分别为L 1、L 2，且L 2<d ，线圈质量m ，电阻为R .现将线圈由其下边缘离磁场的距离为h 处静止释放，其下边缘刚进入磁场和下边缘刚穿出磁场时的速度恰好相等．求：图12(1)线圈刚进入磁场时的感应电流的大小；(2)线圈从下边缘刚进磁场到下边缘刚出磁场(图中两虚线框所示位置)的过程做何种运动？求出该过程最小速度v ；(3)线圈进出磁场的全过程中产生的总焦耳热Q 总.【导学号：11452050】【解析】 (1)mgh ＝12m v 20，v 0＝2gh ，E ＝BL 1v 0，I ＝E R ＝BL 12gh R.(2)先做加速度减小的减速运动，后做加速度为g 的匀加速运动，3位置时线圈速度最小，而3位置到4位置线圈是自由落体运动，因此有v 20－v 2＝2g (d －L 2)，得v ＝2g (h ＋L 2－d ).(3)由于线圈完全处于磁场中时不产生电热，线圈进入磁场过程中产生的电热Q 就是线圈从图中2位置到4位置产生的电热，而2、4位置动能相同．由能量守恒Q ＝mgd由对称性可知：Q 总＝2Q ＝2mgd .【答案】 (1)BL 12gh R(2)先做加速度减小的减速运动，后做加速度为g 的匀加速运动 2g (h ＋L 2－d ) (3)2mgd。