20192020學(xué)年高中物理第四章電磁感覺測評含分析新人教版選修3220192020學(xué)年高中物理第四章電磁感覺測評含分析新人教版選修3220192020學(xué)年高中物理第四章電磁感覺測評含分析新人教版選修32第四章電磁感覺測評(時間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(此題共10小題,每題5分,共50分。此中第1~6題為單項選擇題;第7~10題為多項選擇題,全部選對得5分,選不全得3分,有選錯或不答的得0分)1.(2017江蘇)以以下圖,兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r。圓形勻強(qiáng)磁場B的邊沿恰巧與a線圈重合,則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為()A.1∶1B.1∶2C.1∶4D.4∶1分析兩個線圈的半徑固然不同樣,可是線圈內(nèi)的勻強(qiáng)磁場的半徑同樣,則穿過兩線圈的磁通量同樣,應(yīng)選項A正確。答案A2.以以下圖的實驗表示圖中,用于研究“磁生電”的是()分析法拉第最后才意會到,磁生電是一種在變化、運(yùn)動過程中才能產(chǎn)生的效應(yīng)。最后他將惹起電流的原由歸為五類:變化的電流、變化的磁場、運(yùn)動的恒定電流、運(yùn)動的磁鐵、在磁場中運(yùn)動的導(dǎo)體。答案A3.物理課上,老師做了一個巧妙的“跳環(huán)實驗”。以以下圖,她把一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連結(jié)起來后,將一金屬套環(huán)置于線圈L上,且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關(guān)S的瞬時,套環(huán)馬上跳起。某同學(xué)另找來器械再研究此實驗。他連結(jié)好電路,經(jīng)重復(fù)試驗,線圈上的套環(huán)均未動。比較老師演示的實驗,以下四個選項中,致使套環(huán)未動的原由可能是()A.線圈接在了直流電源上B.電源電壓過高C.所選線圈的匝數(shù)過多D.所用套環(huán)的資料與老師的不同樣分析當(dāng)閉合S瞬時,線圈L內(nèi)產(chǎn)生的磁場B及磁通量的變化率隨電壓及線圈匝數(shù)增添而增大,假如套環(huán)是金屬資料又閉合,由楞次定律可知,環(huán)內(nèi)會產(chǎn)生感覺電流I及磁場B',環(huán)會遇到向上的安培力F,當(dāng)F>mg時,環(huán)跳起,越大,環(huán)電阻越小,F越大。假如環(huán)越輕,跳起見效越好,因此選項B、C錯誤;假如套環(huán)換用電阻大、密度大的資料,I減小、F減小,mg增大,套環(huán)可能沒法跳起,選項D正確;假如使用交變電流,S閉合后,套環(huán)遇到的安培力大小及方向(上下)周期性變化,S閉合瞬時,F大小、方向都不確立,直流電見效會更好,選項A錯誤。答案D4.(2017全國Ⅰ卷)掃描地道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的相貌。為了有效間隔外界振動對STM的擾動,在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板,并施加磁場來迅速衰減其微小振動,以以下圖。無擾動時,按以下四種方案對紫銅薄板施加恒磁場;出現(xiàn)擾動后,關(guān)于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是()分析感覺電流產(chǎn)生的條件是閉合回路中的磁通量發(fā)生變化。在A圖中系統(tǒng)上下及左右振動時在磁場中的部分有時多有時少,磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感覺電流,遇到安培力,阻截系統(tǒng)的振動,故A正確;而B、C、D三個圖均有磁通量不變的狀況,故錯誤。答案A5.(2017北京卷)圖甲和圖乙是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖,L1和L2為電感線圈。實驗時,斷開開關(guān)S1瞬時,燈A1忽然閃亮,隨后漸漸變暗;閉合開關(guān)S2,燈A2漸漸變亮,而另一個同樣的燈A3馬上變亮,最后A2與A3的亮度同樣。以下說法正確的選項是()A.圖甲中,A1與L1的電阻值同樣B.圖甲中,閉合S1,電路堅固后,A1中電流大于L1中電流C.圖乙中,變阻器R與L2的電阻值同樣D.圖乙中,閉合S2瞬時,L2中電流與變阻器R中電流相等分析斷開開關(guān)S1瞬時,線圈L1產(chǎn)生自感電動勢,阻截電流的減小,經(jīng)過L1的電流反向經(jīng)過A1,燈A1忽然閃亮,隨后漸漸變暗,說明IL1>IA1,即RL1<RA1,故A錯;題圖甲中,閉合開關(guān)S1,電路堅固后,因為RL1<RA1,因此A1中電流小于L1中電流,故B錯;題圖乙中,閉合開關(guān)S2,燈A2漸漸變亮,而另一個同樣的燈A3馬上變亮,最后A2與A3的亮度同樣,說明變阻器R與L2的電阻值同樣,故C對;閉合S2瞬時,經(jīng)過L2的電流增大,因為電磁感覺,線圈L2產(chǎn)生自感電動勢,阻截電流的增大,則L2中電流與變阻器R中電流不相等,故D錯。答案C6.矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場中,磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直。規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里,磁感覺強(qiáng)度B隨時間變化的規(guī)律以以下圖。若規(guī)定順時針方向為感覺電流的正方向,則圖中正確的選項是()分析0~1s,感覺電流的方向由楞次定律可知為逆時針,即沿負(fù)方向,依據(jù)電磁感覺定律E=S,因為B-t圖象斜率大小必然,又因S不變,因此E大小為定值,則電流大小必然。同理1~3s,感覺電流方向為順時針,沿正方向,電流大小為定值,與0~1s相等;3~4s感覺電流方向為逆時針,沿負(fù)方向,電流大小為定值,與0~1s相等。答案D7.一個圓形閉合線圈固定在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場中,線圈平面與磁場方向垂直,如圖a甲所示。設(shè)垂直于紙面向里的磁感覺強(qiáng)度方向為正,垂直于紙面向外的磁感覺強(qiáng)度方向為負(fù)。線圈中順時針方向的感覺電流為正,逆時針方向的感覺電流為負(fù)。已知圓形線圈中感覺電流i隨時間變化的圖象如圖a乙所示,則線圈所在處的磁場的磁感覺強(qiáng)度隨時間變化的圖象可能是圖b中的()圖a圖b分析依據(jù)題圖甲和題圖乙,我們只研究最先的一個周期,即2s內(nèi)的狀況,由圖甲、乙所表示的圓線圈中感覺電流的方向、大小,運(yùn)用楞次定律,判斷出感覺電流的磁場方向、大小;再依據(jù)楞次定律,判斷惹起電磁感覺現(xiàn)象發(fā)生的磁場應(yīng)當(dāng)怎樣變化。進(jìn)而找出正確選項為C、D。答案CD8.以以下圖,豎直平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ上端接有電阻R,金屬桿ab質(zhì)量為m,跨在平行導(dǎo)軌上,垂直導(dǎo)軌平面的水平勻強(qiáng)磁場的磁感覺強(qiáng)度為B,不計ab與導(dǎo)軌電阻及全部摩擦,且ab與導(dǎo)軌接觸優(yōu)秀。若ab桿在豎直向上的外力F作用下勻速上漲,則以下說法正確的選項是()A.拉力F所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的熱量B.桿ab戰(zhàn)勝安培力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的熱量C.電流所做的功等于重力勢能的增添量D.拉力F與重力做功的代數(shù)和等于電阻R上產(chǎn)生的熱量分析當(dāng)外力F拉著金屬桿勻速上漲時,拉力要戰(zhàn)勝重力和安培力做功,拉力做的功等于戰(zhàn)勝安培力和重力做功之和,即等于電阻R上產(chǎn)生的熱量和金屬桿增添的重力勢能之和,選項A錯誤,D正確。戰(zhàn)勝安培力做多少功,電阻R上就產(chǎn)生多少熱量,選項B正確。電流做的功不等于重力勢能的增添量,選項C錯誤。答案BD9.以以下圖,線圈C連結(jié)圓滑平行導(dǎo)軌,導(dǎo)軌處在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,導(dǎo)軌電阻不計,導(dǎo)軌上放著導(dǎo)體棒MN。為了使閉合線圈A產(chǎn)生圖示方向的感覺電流,可使導(dǎo)體棒MN()A.向右加快運(yùn)動B.向右減速運(yùn)動C.向左加快運(yùn)動D.向左減速運(yùn)動分析當(dāng)C中電流產(chǎn)生的磁場與A中電流產(chǎn)生磁場方向同樣時,由右手定章判斷MN應(yīng)向左運(yùn)動,磁場減弱則電流減小,故MN應(yīng)減速,故可判斷MN向左減速,同理可判斷向右加快也可,應(yīng)選A、D。答案AD10.以以下圖,矩形線框abcd處于磁感覺強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與線框平面垂直,線框ab長為2L,bc長為L,MN為垂直于ab并可在ab和cd上自由滑動的金屬桿,且桿與ab和cd接觸優(yōu)秀,abcd和MN上單位長度的電阻皆為r。讓MN從ad處開始以速度v向右勻速滑動,設(shè)MN與ad之間的距離為x(0≤x≤2L),則在整個過程中()A.當(dāng)x=0時,MN中電流最小B.當(dāng)x=L時,MN中電流最小C.MN中電流的最小值為D.MN中電流的最大值為分析MN產(chǎn)生感覺電動勢為E=BLv,MN中電流I=,當(dāng)x=0時,MN中電流最大,MN中電流的最大值為Imax=,當(dāng)x=L時,MN中電流最小,MN中電流的最小值為Imin=,故BCD正確,A錯誤。答案BCD二、實驗題(此題共2小題,共16分。把答案填在題中相應(yīng)的橫線上或按題目要求作答)11.(8分)在研究電磁感覺的實驗中(1)一位學(xué)生將電流表、電池、電阻和開關(guān)系結(jié)成如圖(1)所示電路,接通開關(guān),看到電流表指針傾向正接線柱一側(cè)。這樣做的目的是。?(2)這位學(xué)生又把電流表及原、副線圈A和B、電池、開關(guān)系結(jié)成如圖(2)所示電路。①當(dāng)接通開關(guān)時,或接通開關(guān)后將線圈A插入線圈B的過程中,看到電流表的指針都傾向正接線柱一側(cè)。比較IA和IB的方向,可得出的實驗結(jié)論是。?②當(dāng)斷開開關(guān)時,或?qū)⒕€圈A從線圈B中拔出的過程中,發(fā)現(xiàn)電流表的指針都傾向負(fù)接線柱一側(cè)。比較IA和IB'的方向,可得出的實驗結(jié)論是。?答案(1)查明電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系(2)①當(dāng)線圈B中磁場加強(qiáng)時,線圈B中產(chǎn)生的感覺電流磁場方向就與原磁場方向相反②當(dāng)線圈B中磁場減弱時,線圈B中產(chǎn)生的感覺電流的磁場方向就與原磁場方向同樣12.(8分)如圖是研究自感現(xiàn)象的電路圖,兩個電流表G1和G2的零點(diǎn)都在刻度中央,當(dāng)電流從“+”接線柱流入時,指針向右偏,反之向左偏,在開關(guān)K接通的瞬時,G1指針向擺,G2指針向搖動;K斷開的瞬時,G1指針向擺,G2指針向搖動(以上均選填“左”或“右”),兩個電表的示數(shù)(選填“相等”或“不相等”)。?分析在開關(guān)K接通的瞬時,線圈阻截電流增大,使電流慢慢增大到最大;在K斷開的瞬時,線圈阻截電流減小,使電流在線圈L、電流表G1、G2、電阻R組成的回路中慢慢減小到零。答案右右右左相等三、解答題(此題共3小題,共34分。解答應(yīng)寫出必需的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不可以得分,有數(shù)值計算的題,答案中必然明確寫出數(shù)值和單位)13.(10分)以以下圖,Ⅰ、Ⅱ地區(qū)是寬度均為L=0.5m的勻強(qiáng)磁場,磁感覺強(qiáng)度大小B=1T,方向相反。一邊長L=0.5m、質(zhì)量m=0.1kg、電阻R=0.5Ω的正方形金屬線框,在外力作用下,以初速度v=10m/s勻速穿過磁場所區(qū)。(1)取逆時針方向為正,作出i-t圖象。(2)求線框穿過磁場所區(qū)的過程中外力做的功。分析(1)電流I1==10A逆時針方向取正當(dāng);時間間隔Δt1=0.05sI2==20A順時針方向取負(fù)值;時間間隔Δt2=0.05sI3==10A逆時針方向取正當(dāng);時間間隔Δt3=0.05s電流隨時間變化關(guān)系以以下圖。(2)因為線框勻速運(yùn)動,因其他力做的功等于電流做的功W=RΔt1+RΔt2+RΔt3=15J。答案(1)看法析(2)15J14.(12分)如圖,兩固定的絕緣斜面傾角均為θ,上沿相連。兩細(xì)金屬棒ab(僅標(biāo)出a端)和cd(僅標(biāo)出c端)長度均為L,質(zhì)量分別為2m和m;用兩根不可以伸長的嬌貴輕導(dǎo)線將它們連成閉合回路abdca,并經(jīng)過固定在斜面上沿的兩圓滑絕緣小定滑輪跨放在斜面上,使兩金屬棒水平。右斜面上存在勻強(qiáng)磁場,磁感覺強(qiáng)度大小為B,方向垂直于斜面向上。已知兩根導(dǎo)線恰巧不在磁場中,回路電阻為R,兩金屬棒與斜面間的動摩擦因數(shù)均為μ,重力加快度大小為g。已知金屬棒ab勻速下滑。求(1)作用在金屬棒ab上的安培力的大小。(2)金屬棒運(yùn)動速度的大小。分析(1)設(shè)導(dǎo)線的張力的大小為FT,右斜面對ab棒的支持力的大小為FN1,作用在ab棒上的安培力的大小為F,左斜面對cd棒的支持力大小為FN2。關(guān)于ab棒,由力的均衡條件得2mgsinθ=μFN1+FT+F①FN1=2mgcosθ②關(guān)于cd棒,同理有mgsinθ+μFN2=FT③FN2=mgcosθ④聯(lián)立①②③④式得F=mg(sinθ-3μcosθ)。⑤(2)由安培力公式得F=BIL⑥這里I是回路abdca中的感覺電流。ab棒上的感覺電動勢為ε=BLv⑦式中,v是ab棒下滑速度的大小。由歐姆定律得I=⑧聯(lián)立⑤⑥⑦⑧式得v=(sinθ-3μcosθ)。⑨答案(1)mg(sinθ-3μcosθ)(2)(sinθ-3μcosθ)15.(12分)如圖,水平面(紙面)內(nèi)間距為l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻,質(zhì)量為m、長度為l的金屬桿置于導(dǎo)軌上。t=0時,金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動。t0時辰,金屬桿進(jìn)入磁感覺強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場所區(qū),且在磁場中恰巧能保持勻速運(yùn)動。桿與導(dǎo)軌的電阻均忽視不計,二者素來保持垂直且接觸優(yōu)秀,二者之間的動摩擦因數(shù)為μ。重力加快度大小為g。求:(1)金屬桿在磁場中運(yùn)動時產(chǎn)生的電動勢的大小。(2)電阻的阻值。分