第十一单元电磁感应B卷

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1、第十一单元 B 一 本题共 13 小题 每小题4 分 共 52 分 在每小题给出的四个选项中 第1 8 题只有一 项符合题目要求 第9 13 题有多项符合题目要求 全部选对的得4 分 选对但不全的得2分 有 选错的得0 分 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 车站的安检门 答案 B 解析 金属探测器和安检门都利用了涡流 用来冶炼合金钢的真空冶炼炉利用炉内的金属中 产生涡流 涡流产生的热量使金属熔化 变压器的铁芯用互相绝缘的硅钢片叠压而成 是为了减小 涡流 故B 正确 2 如图所示 光滑固定的金属导轨M N 水平放置

2、 两根初速为零 质量均为m 的导体棒P Q 平行放置在导轨上 形成一个闭合回路 一质量为M 的条形磁铁从a 处由静止下落 当下落到b 处时 磁铁的速度为v0 两个导体棒的速度均为v 重力加速度设为g a b 之间的高度为h 不计 空气阻力 在磁铁自a 到 b 的下落过程中 以下说法正确的是 A 因为 P Q 中的感应电流方向相反 故P Q 之间的安培力为斥力 P Q 将相互远离 B P Q 受到的安培力竖直向下 C 回路中产生的热为 21 2 MghMm v D 回路中的磁通量一直在增加 答案 D 解析 磁铁靠近回路 回路磁通量增大 根据楞次定律 导体棒阻碍磁通量增加 所以面积 会减小 所以P

3、 Q 相互靠近 导体棒在安培力作用下运动 所以安培力沿水平方向 A B 错误 根据能量守恒有 22 0 11 2 22 MghMvmvQ 解得 22 0 1 2 QMghMvmv C 错误 相互靠近过 程中 回路磁感应强度增大 磁通量增大 D 正确 3 如图甲所示 水平地面上有一边长为L 的正方形ABCD 区域 其下方埋有与地面平行的金属 管线 为探测地下金属管线的位置 走向和埋覆深度 先让金属管线载有电流 然后用闭合的试探 小线圈 P 穿过小线圈的磁场可视为匀强磁场 在地面探测 如图乙所示 将暴露于地面的金属管接头 接到电源的一端 将接地棒接到电源的另一端 这样金属管线中就有沿管线方向的电流

4、 使线圈P 在直线 AC 上的不同位置保持静止 线圈平面与地面平行 线圈中没有感应电流 将线圈P 静置于 B 处 当线圈平面与地面平行时 线圈中有感应电流 当线圈平面与射线BD 成 45 角时 线圈中感应 电流消失 下列判断正确的是 A 图乙中的电源为恒定直流电源 B 金属管线沿BD 走向 C 金属管线的埋覆深度为L D 线圈 P 在 D 处 当它与地面的夹角为45 时 P 中的感应电流可能最大 答案 D 解析 如果是恒定直流电源 则线圈P 中不可能有感应电流 选项A 错误 线圈中没有感应 电流 说明磁通量的变化率为零 即穿进与穿出的磁通量抵消 线圈P 在直线 AC 上的不同位置保 持静止 线

5、圈平面与地面平行 线圈中没有感应电流 说明金属管线沿AC 走向 选项B 错误 当线 圈平面与射线BD 成 45 角时 线圈中感应电流消失 由几何关系知 金属管线的埋覆深度为 2 2 L 选项 C 错误 线圈P 在 D 处 如果它与地面夹角为45 与题中所述线圈平面与射线BD 成 45 角的 情况下的平面垂直 时 线圈就与磁感线垂直 穿过P 的磁通量最大 P 中的感应电流就最大 选项 D 正确 4 如图所示 导体杆OP 在作用于 OP 中点且垂直于OP 的力作用下 绕O 点沿以 O 为圆心 半径为 r 的光滑半圆形金属导轨在匀强磁场中以一定的角速度转动 磁场的磁感应强度为B A O 间接有阻值为

6、R 的定值电阻 导体杆和导轨的电阻不计 回路中的电功率为P 则 A 外力的大小为2Br P R B 外力的大小为BrPR C 导体杆转动的角速度大小为 2PR Br 2 D 导体杆转动的角速度大小为 2 Br 2 P R 答案 C 解析 设导体杆转动的角速度为 则导体杆转动切割磁感线产生的感应电动势E 1 2Br 2 电流 I E R 回路中的电功率 P EI 设维持导体杆匀速转动的外力为F 则有 P F v 2 v r 联立 解得 F Br P R 2PR Br 2 选项 C 正确 选项A B D 错误 5 如图所示 在光滑的水平面上有一竖直向下的匀强磁场 该磁场分布在宽为L 的区域内 现

7、有一个边长为a a L 的正方形闭合导线圈以初速度v0垂直于磁场边界滑过磁场后 速度变为 v v v0 则 A 线圈完全进入磁场时的速度大于 v0 v 2 B 线圈完全进入磁场时的速度等于 v0 v 2 C 线圈完全进入磁场时的速度小于 v0 v 2 D 以上情况A B 均有可能 而C 是不可能的 答案 B 解析 设线圈电阻为R 完全进入磁场时的速度为vx 线圈在穿过磁场的过程中所受的合外力 为安培力 对于线圈进入磁场的过程 根据动量定理可得 F t Ba R BaBa 2 R mvx mv0 对 于线圈穿出磁场的过程 据动量定理可得 F t Ba R BaBa 2 R mv mvx 联立可得

8、vx v0 v 2 选项 B 正确 6 图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图 L1和 L2为电感线圈 实验时 断开开关 S1瞬间 灯 A1突然闪亮 随后逐渐变暗 闭合开关 S2 灯 A2逐渐变亮 而另一个相同的灯A3立即 变亮 最终A2与 A3的亮度相同 下列说法正确的是 A 图甲中 A1与 L1的电阻值相同 B 图甲中 闭合S1 电路稳定后 A1中电流大于 L1中电流 C 图乙中 变阻器R 与 L2的电阻值相同 D 图乙中 闭合S2瞬间 L2中电流与变阻器 R 中电流相等 答案 C 解析 图甲中 断开开关S1瞬间 灯A1突然闪亮 所以断开开关S1之前 电路处于稳定状 态时 流经L1的电

9、流大于流经A1的电流 L1的电阻值小于A1的阻值 A B 选项错误 图乙中 闭合开关S2 最终完全相同的灯A2与 A3的亮度相同 即最终A2与 A3的电流相同 所以变阻器R 与 L2的电阻值相同 C 选项正确 闭合S2瞬间 L2对电流有阻碍作用 L2中电流小于变阻器R 中 电流 D 选项错误 7 如图 在水平桌面上放置两条相距l 的平行光滑导轨ab 与 cd 阻值为 R 的电阻与导轨的a c 端相连 质量为 m 电阻不计的导体棒垂直于导轨放置并可沿导轨自由滑动 整个装置放于匀强磁 场中 磁场的方向竖直向上 磁感应强度的大小为B 导体棒的中 点系一不可伸长的轻绳 绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后

10、与一 个质量也为m 的物块相连 绳处于拉直状态 现若从静止开始释放 物块 用 h 表示物块下落的高度 物块不会触地 g 表示重力加速 度 其他电阻不计 则下列说法错误的是 A 电阻 R 中的感应电流方向由a 到 c B 物体下落的最大加速度为0 5g C 若 h 足够大 物体下落的最大速度为 22 2mgR B I D 通过电阻R 的电量为 Blh R 答案 A 解析 从静止开始释放物块 导体棒切割磁感线产生感应电流 由右手定则可知 电阻R 中 的感应电流方向由c 到 a 故 A 错误 设导体棒所受的安培力大小为F 根据牛顿第二定律得 物 块的加速度 2 mgF a m 当 F 0 即刚释放导

11、体棒时 a 最大 最大值为 1 2 g 故 B 正确 物块和 滑杆先做加速运动 后做匀速运动 此时速度最大 则有mg F 而 F BIl Blv I R 解得物体下 落的最大速度为 22 2mgR v B I 故 C 正确 通过电阻R 的电量 Blh qItt R tR 故 D 正确 8 如图所示 宽为 L 的平行金属导轨由光滑的倾斜部分和足够长的粗糙水平部分平滑连接 右 端接阻值为R 的电阻 c 矩形区域MNPQ 内有竖直向上 大小为B 的匀强磁场 在倾斜部分同一高 度 h 处放置两根细金属棒a 和 b 由静止先后释放 a 离开磁场时b 恰好进入磁场 a 在水平导轨上 运动的总距离为s a

12、b 质量均为m 电阻均为R 与水平导轨间的动摩擦因数均为 与导轨始终 垂直且接触良好 导轨电阻不计 重力加速度为g 则整个运动过程中 A a 棒中的电流方向不变 B a 棒两端的最大电压为 2BLgh C 电阻 c 消耗的电功率一直减小 D 电阻 c 产生的焦耳热为 1 3 mg hs 答案 D 解析 当 a 棒进入磁场中做切割磁感线运动时 由右手定则可判断感应电流的方向为垂直纸 面向外 当a 棒离开磁场时b 棒刚好进入磁场 同理可判断通过a 棒的电流方向为垂直纸面向里 故通过 a 棒的电流方向会发生改变 故A 错误 a 棒从斜面静止释放过程中有 解得 进入水平轨道的速度大小为 a 棒进入磁场

13、后受到安培力和摩擦力的作用做减速运动 刚进 入磁场时速度最大 最大感应电动势为 此时 a 棒作为等效电源 b 棒与电阻c 并 联 并联电阻大小为 则总电阻为 故 a 棒两端的最大电压为 故 B 错误 a 棒进入磁场后做减速运动 根据可知 电流逐渐减小 故电阻c 消耗的电 功率由逐渐减小 当a 棒离开磁场时b 棒刚好进入磁场 此时b棒的速度与a 棒刚 进入磁场时的速度相等 则电阻c 消耗的电功率仍由逐渐减小 故电阻c 消耗的电功率 并非一直减小 故C 错误 由能量守恒定律可知 整个过程中产生的总热量为 且 其中 则电阻 c 产生的焦耳热为 故 D 正确 9 如图所示 将若干匝线圈固定在光滑绝缘杆

14、上 另一个金属环套在杆上且与线圈共轴 当开 关闭合瞬间 线圈中产生磁场 金属环就可被加速弹射出去 现在线圈左侧同一位置处先后放置形 状 大小相同的铜环和铝环 两环分别用横截面积相等的铜和铝导线制成 且铝的电阻率大于铜的电 阻率 闭合开关S 的瞬间 下列描述正确的是 A 从左侧看 环中感应电流沿顺时针方向 B 线圈沿轴向有伸长的趋势 C 铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力 D 若金属环出现断裂 不会影响其向左弹射 答案 AC 解析 线圈中通电瞬间 由安培定则可知 磁场方向向左 通过金属环的磁通量增加 从左 侧看 环中有顺时针方向的感应电流 A 正确 同向电流相互吸引 故线圈有收缩的趋势 B 错

15、误 因铜环的电阻小 故铜环中感应电流大 受到的安培力大 C 正确 若金属环出现断裂 就不能构 成闭合回路 环中有感应电动势 但无感应电流 不受安培力作用 是不会被向左弹出的 D 错误 10 某探究性学习小组研制了一种发电装置如图甲所示 图乙为其俯视图 将8 块外形相同的 磁铁交错放置组合成一个高h 0 5 m 半径 r 0 2 m 的圆柱体 其可绕固定轴OO 逆时针 俯视 转 动 角速度 100 rad s 设圆柱外侧附近每个磁场区域的磁感应强度大小均为B 0 2 T 方向都垂 直于圆柱体侧表面 紧靠圆柱体外侧固定一根长度与圆柱体高相等 电阻为R1 0 5 的细金属杆 ab 杆 ab 与轴 O

16、O 平行 图丙中阻值R 1 5 的电阻与理想电流表A 串联后接在杆ab 两端 下列 说法正确的是 A 电流表 A 的示数为 1 A B 杆 ab 产生感应电动势的最大值约为2 83 V C 电阻 R 消耗的电功率为2 W D 在圆柱体转过一周的时间内 流过电流表A 的总电荷量为零 答案 AD 解析 杆 ab 切割磁感线产生的最大感应电动势为Em Bhv 又 v r 解得 Em 2 V 因为 B 的大小及v 的大小均不变 所以最大电动势的大小不变 且电动势的有效值E Em 2 V 选项 B 错误 电流表A 的示数为I E R R1 2 1 5 0 5 A 1 A 选项 A 正确 PR I 2R 12 1 5 W 1 5 W 选项 C 错误 在圆柱体转过一周的时间内 流过电流表A 的平均电流为零 即流过电表A 的总电荷 量为零 选项D 正确 11 如图所示 在边长为a 的正方形区域内有匀强磁场 磁感应强度为B 其方向垂直纸面向 外 一个边长也为a 的单匝正方形导线框EFGH 正好与上述磁场区域的边界重合 导线框的电阻为 R 现使导线框以周期T 绕其中心 O 点在纸面内匀速转动 经过 T 8