2019《步步高》高考物理一轮复习讲义：章末自测卷(第十章) Word版含解析

章末自测卷(第十章)(限时：45分钟)一、单项选择题1.下列没有利用涡流的是()A.金属探测器B.变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯C.用来冶炼合金钢的真空冶炼炉D.磁电式仪表的线圈用铝框做骨架答案 B解析金属探测器、冶炼炉都是利用涡流现象工作的,磁电式仪表利用涡流能让指针快速稳定,也是利用涡流现象,变压器中的硅钢片是为了防止涡流产生铁损.2.如图1所示电路中,A、B、C为完全相同的三个灯泡,L是一直流电阻不可忽略的电感线圈.a、b为线圈L的左右两端点,原来开关S是闭合的,三个灯泡亮度相同.将开关S断开后,下列说法正确的是()图1A.a点电势高于b点,A灯闪亮后缓慢熄灭B.a点电势低于b点,B、C灯闪亮后缓慢熄灭C.a点电势高于b点,B、C灯闪亮后缓慢熄灭D.a点电势低于b点,B、C灯不会闪亮只是缓慢熄灭答案 D解析电路稳定时,三个完全相同的灯泡亮度相同,说明流经三个灯泡的电流相等.某时刻将开关S断开,流经电感线圈的磁通量减小,其发生自感现象,相当于电源,产生和原电流方向相同的感应电流,故a点电势低于b点电势,三个灯不会闪亮只是缓慢熄灭,选项D正确.3.图2甲是法拉第于1831年发明的人类历史上第一台发电机——圆盘发电机.图乙为其示意图,铜盘安装在水平的铜轴上,磁感线垂直穿过铜盘；两块铜片M、N分别与铜轴和铜盘边缘接触,匀速转动铜盘,电阻R 就有电流通过.则下列说法正确的是()图2A.回路中恒定电流的大小与铜盘转速无关B.回路中有大小和方向都做周期性变化的涡流C.回路中电流方向不变,从M经导线流进电阻R,再从N流向铜盘D.铜盘绕铜轴转动时,沿半径方向上的金属“条”切割磁感线,产生电动势答案 D解析圆盘发电机的圆盘可看做无数条沿半径方向的金属“条”,转动切割磁感线产生感应电动势,D项正确；金属“条”相互并联,产生的感应电动势与一条金属“条”转动切割产生的感应电动势相等,即E＝12BL 2ω,可见感应电动势大小不变,回路总电阻不变,由闭合电路欧姆定律得I ＝E R ,故回路中电流大小恒定,且与铜盘转速有关,A 、B 项错误；由右手定则可知,回路中电流方向是自下而上通过电阻R ,C 项错误.4.(2018·山东烟台调研)如图3所示,等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场,它的底边在x 轴上且长为2L ,高为L ,纸面内一边长为L 的正方形导线框沿x 轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域,在t ＝0时刻恰好位于如图所示的位置,以顺时针方向为导线框中电流的正方向,下面四幅图中能够正确表示导线框中的电流－位移(I －x )关系的是( )图3答案 B解析 位移在0～L 过程,磁通量增大,由楞次定律判断感应电流方向为顺时针方向,为正值,I ＝Bl v R ,l ＝x ,则I ＝B v R x ；位移在L ～2L 过程,磁通量先增大后减小,由楞次定律判断感应电流方向先为顺时针方向,为正值,后为逆时针方向,为负值；位移在2L ～3L 过程,磁通量减小,由楞次定律判断感应电流方向为逆时针方向,为负值,I ＝B v R (3L －x ),故B 正确.5.如图4甲,光滑平行且足够长的金属导轨ab 、cd 所在平面与水平面成θ角,b 、c 两端接有阻值为R 的定值电阻.阻值为r 的金属棒PQ 垂直导轨放置,其他部分电阻不计.整个装置处在磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上.从t ＝0时刻开始,棒受到一个平行于导轨向上的外力F 作用,由静止开始沿导轨向上运动,运动中棒始终与导轨垂直且接触良好,通过R 的感应电流I 随时间t 变化的图象如图乙所示.下面分别给出了穿过回路PQcb 的磁通量Φ、磁通量的变化率ΔΦΔt 、电阻R 两端的电势差U 和通过棒上某横截面的电荷量q 随运动时间t 变化的图象,其中正确的是( )图4答案 B解析 由于产生的感应电动势是逐渐增大的,而图象A 描述磁通量与时间关系中斜率不变,产生的感应电动势不变,A 错误；回路中的感应电动势为：E ＝ΔΦΔt ,感应电流为I ＝E R ＋r ＝ΔΦ(R ＋r )Δt,由题图乙可知：I ＝kt ,故有：ΔΦΔt ＝k (R ＋r )t ,所以图象B 正确；I 均匀增大,电阻R 两端的电势差U ＝IR ＝ktR ,则知U 与时间t 成正比,C 错误；通过金属棒某横截面的电荷量为：q ＝I t ＝12kt 2,故有q －t 图象为抛物线,并非过原点的直线,D 错误.二、多项选择题6.如图5,两平行金属导轨固定在水平面上,匀强磁场方向垂直导轨平面向下,金属棒ab 、cd 与导轨垂直构成闭合回路,且两棒都可沿导轨无摩擦滑动.用与导轨平行的水平恒力F 向右拉cd 棒,经过足够长时间以后( )图5A.两棒间的距离保持不变B.两棒都做匀速直线运动C.两棒都做匀加速直线运动D.ab 棒中的电流方向由b 流向a答案 CD7.(2017·河北石家庄二模)如图6甲所示,质量m ＝3.0×10－3 kg 的“”形金属细框竖直放置在两水银槽中,“”形框的水平细杆CD 长l ＝0.20 m,处于磁感应强度大小B 1＝1.0 T 、方向水平向右的匀强磁场中.有一匝数n ＝300匝、面积S ＝0.01 m 2的线圈通过开关K 与两水银槽相连.线圈处于与线圈平面垂直、沿竖直方向的匀强磁场中,其磁感应强度B 2随时间t 变化的关系如图乙所示.t ＝0.22 s 时闭合开关K 瞬间细框跳起(细框跳起瞬间安培力远大于重力),跳起的最大高度h ＝0.20 m.不计空气阻力,重力加速度g ＝10 m/s 2,下列说法正确的是( )图6A.0～0.10 s 内线圈中的感应电动势大小为3 VB.开关K 闭合瞬间,CD 中的电流方向由C 到DC.磁感应强度B 2的方向竖直向下D.开关K 闭合瞬间,通过细杆CD 的电荷量为0.03 C答案 BD解析 0～0.1 s 内线圈中的磁场均匀变化,由法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt ＝nS ΔB Δt ,代入数据得E ＝30 V ,A 错误.开关闭合瞬间,细框会跳起,可知细框受向上的安培力,由左手定则可判断电流方向由C 到D ,B 正确.由于t ＝0.22 s 时通过线圈的磁通量正在减少,再对线圈由楞次定律可知感应电流产生的磁场的方向与B 2的方向相同,故再由安培定则可知C 错误.K 闭合瞬间,因安培力远大于重力,则由动量定理有B 1Il Δt ＝m v ,通过细杆的电荷量Q ＝I Δt ,线框向上跳起的过程中v 2＝2gh ,解得Q ＝0.03 C,D 正确.三、非选择题8.水平放置的两根平行金属导轨ad和bc,导轨足够长,导轨两端a、b 和c、d两点分别连接电阻R1和R2,在水平面内组成矩形线框,如图7所示,ad和bc相距L＝0.5 m,放在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B＝1 T,一根电阻为0.2 Ω的导体棒PQ跨接在两根金属导轨上,在外力作用下以4 m/s的速度向右匀速运动,如果电阻R1＝0.3 Ω,R2＝0.6 Ω,导轨ad和bc的电阻不计,导体棒与导轨垂直且两端与导轨接触良好.求：图7(1)导体棒PQ中产生的感应电流的大小；(2)导体棒PQ上感应电流的方向；(3)导体棒PQ向右匀速滑动的过程中,外力做功的功率.答案(1)5 A(2)Q→P(3)10 W解析(1)根据法拉第电磁感应定律,PQ产生的感应电动势E＝BL v＝1×0.5×4 V＝2 V又R外＝R1R2R1＋R2＝0.3×0.60.3＋0.6Ω＝0.2 Ω则感应电流的大小I＝ER外＋r＝20.2＋0.2A＝5 A(2)根据右手定则判定电流方向为Q→P(3)导体棒PQ匀速运动,则F ＝F 安＝BIL ＝1×5×0.5 N ＝2.5 N故外力做功的功率P ＝F v ＝2.5×4 W ＝10 W.9.如图8所示,两根平行的光滑金属导轨MN 、PQ 放在水平面上,左端向上弯曲,导轨间距为l ,电阻不计.水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B .导体棒a 与b 的质量均为m ,接入电路的有效电阻分别为R a ＝R ,R b ＝2R .b 棒放置在水平导轨上足够远处,a 棒在弧形导轨上距水平面h 高度处由静止释放.运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直,重力加速度为g .图8(1)求a 棒刚进入磁场时受到的安培力的大小和方向；(2)求最终稳定时两棒的速度大小；(3)从a 棒开始下落到最终稳定的过程中,求b 棒上产生的内能.答案 (1)B 2l 22gh 3R 方向水平向左 (2)2gh 2 (3)mgh 3解析 (1)设a 棒刚进入磁场时的速度为v ,从开始下落到进入磁场根据机械能守恒定律mgh ＝12m v 2a 棒切割磁感线产生感应电动势E ＝Bl v根据闭合电路欧姆定律I ＝ER ＋2Ra 棒受到的安培力F ＝BIl联立以上各式解得F ＝B 2l 22gh 3R ,方向水平向左.(2)a 棒进入磁场,切割磁感线产生感应电流a 棒和b 棒均受安培力作用,F ＝IBl ,大小相等、方向相反,所以a 棒和b 棒组成的系统动量守恒.设两棒最终稳定速度为v ′,以v 的方向为正方向,则m v ＝2m v ′解得v ′＝122gh .(3)设a 棒产生的内能为Q a ,b 棒产生的内能为Q b根据能量守恒定律12m v 2＝12×2m v ′2＋Q a ＋Q b两棒串联内能与电阻成正比Q b ＝2Q a解得Q b ＝13mgh .10.如图9所示是计算机模拟出的一种宇宙空间的情景,在此宇宙空间内存在这样一个远离其他空间的区域(其他星体对该区域内物体的引力忽略不计),以MN 为界,上半部分匀强磁场的磁感应强度为B 1,下半部分匀强磁场的磁感应强度为B 2.已知B 1＝4B 2＝4B 0,磁场方向相同,且磁场区域足够大.在距离界线MN 为h 的P 点有一宇航员处于静止状态,宇航员以平行于MN 的速度向右抛出一质量为m 、电荷量为q 的带负电小球,发现小球在界线处的速度方向与界线成90°角,接着小球进入下半部分磁场.当宇航员沿与界线平行的直线匀速到达目标Q 点时,刚好又接住球而静止.图9(1)请你粗略地作出小球从P 点运动到Q 点的运动轨迹；(2)PQ 间的距离是多大？(3)宇航员的质量是多少？答案 (1)见解析图 (2)6h (3)5πm 6解析 (1)小球的运动轨迹如图所示.(2)设小球的速率为v 1,由几何关系可知R 1＝h ,由q v B ＝m v 2R 和B 1＝4B 2＝4B 0,可知R 2＝4R 1＝4h ,由q v 1(4B 0)＝m v 21R 1, 解得小球的速率v 1＝4qB 0h m ,根据运动的对称性,PQ 的距离为L ＝2(R 2－R 1)＝6h .(3)设宇航员的速率为v 2,因周期T ＝2πm qB ,故小球由P 运动到Q 的时间t ＝T 12＋T 22＝5πm 4qB 0.所以宇航员匀速运动的速率为v 2＝L t ＝24qB 0h 5πm ,以v 2的方向为正方向,由动量守恒定律有M v 2－m v 1＝0,可解得宇航员的质量M ＝5πm 6.。