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1、学海无涯单元评估检测(十一)第十二章(60分钟 100分) 一、选择题(本大题共12小题,每小题6分,共72分。每小题至少一个答案正确,选不全得4分)1.(2013玉林模拟)如图所示,“U”形金属框架固定在水平面上,金属杆ab与框架间无摩擦。整个装置处于竖直方向的磁场中。若因磁场的变化,使杆ab向右运动,则磁感应强度()A.方向向下并减小B.方向向下并增大C.方向向上并增大D.方向向上并减小2.(2013徐州模拟)如图甲所示,竖直放置的无限长直导线的右侧固定一小圆环,直导线与小圆环在同一平面内,导线中通入如图乙所示电流(规定电流方向向上时为正),下列说法正确的是()A.当0tT4时,环中电流沿
2、逆时针方向B.当T4tT2时,环中电流越来越大C.当T2t3T4时,环中电流沿顺时针方向D.当3T4tT时,环有收缩的趋势3.用相同导线绕制的边长为l或2l的四个闭合导体线框a、b、c、d,以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场,如图所示。在每个线框进入磁场的过程中,M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud。下列判断正确的是()A.UaUbUcUdB.UaUbUdUcC.Ua=UbUc=UdD.UbUaUdUc4.(2013梧州模拟)图中L是绕在铁芯上的线圈,它与电阻R、R0、开关和电池E构成闭合回路。开关S1和S2开始都处于断开状态。设在t=0时刻,接通开关S1,经过一段时间,在t=t1时刻
3、,再接通开关S2,则能较准确表示电阻R两端的电势差Uab随时间t变化的图线是()5.如图所示,金属杆ab静放在水平固定的“U”形金属框上,整个装置处于竖直向上的磁场中。当磁感应强度均匀增大时,杆ab总保持静止,则()A.杆中感应电流方向是从b到aB.杆中感应电流大小保持不变C.金属杆所受安培力逐渐增大D.金属杆受三个力作用而保持平衡6.如图所示,光滑绝缘水平面上有一矩形线圈冲入一匀强磁场,线圈全部进入磁场区域时,其动能恰好等于它在磁场外面时的一半,设磁场宽度大于线圈宽度,那么()A.线圈恰好在刚离开磁场的地方停下B.线圈在磁场中某位置停下C.线圈在未完全离开磁场时即已停下D.线圈完全离开磁场以
4、后仍能继续运动,不会停下来7.两块水平放置的金属板间的距离为d,用导线与一个n匝线圈相连,线圈电阻为r,线圈中有竖直方向的磁场,电阻R与金属板连接,如图所示,两板间有一个质量为m、电荷量+q的油滴恰好处于静止状态,则线圈中的磁感应强度B的变化情况和磁通量的变化率分别是()A.磁感应强度B竖直向上且正增强,t=dmgnqB.磁感应强度B竖直向下且正增强,t=dmgnqC.磁感应强度B竖直向上且正减弱,t=dmg(R+r)nqRD.磁感应强度B竖直向下且正减弱,t=dmgr(R+r)nqR8.(2013玉林模拟)如图所示,有缺口的金属圆环与板间距为d的平行板电容器的两极板焊接在一起,金属圆环右侧有
5、一垂直纸面向外的匀强磁场,现使金属圆环以恒定不变的速率v向右运动由磁场外进入磁场,在金属圆环进入磁场的过程中,电容器带电荷量Q随时间t变化的定性图像应为()9.如图所示,矩形线圈长为L,宽为h,电阻为R,质量为m,在空气中竖直下落一段距离后(空气阻力不计),进入一宽为h、磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈进入磁场时的动能为Ek1,穿出磁场时的动能为Ek2,这一过程中产生的焦耳热为Q,线圈克服安培力做的功为W1,重力做的功为W2,线圈重力势能的减少量为Ep,则以下关系中正确的是()A.Q=EkB.Q=W2-W1C.Q=W1D.W2=W1+Ek2-Ek110.如图甲所示,在PQ、QR区域中存在着磁感
6、应强度大小相等、方向相反的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面。一导线框abcdef位于纸面内,框的邻边都相互垂直,bc边与磁场的边界P重合。导线框与磁场区域的尺寸如图所示。从t=0时刻开始,线框匀速横穿两个磁场区域。以abcdefa为线框中的电动势E的正方向,则如图乙所示的四个E-t关系示意图中正确的是()11.(2013深圳模拟)如图所示,平行金属导轨与水平面成角,导轨与固定电阻R1和R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面,有一导体棒ab,质量为m,导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等,与导轨之间的动摩擦因数为,导体棒ab沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v时,受到安培力的大小为F,此时()A.
7、电阻R1消耗的热功率为Fv3B.电阻R2消耗的热功率为Fv6C.整个装置因摩擦而消耗的热功率为mgvsinD.整个装置消耗的机械功率为Fv12.(2012济南模拟)一个闭合回路由两部分组成,如图所示,右侧是电阻为r的圆形导线,置于竖直方向均匀变化的磁场B1中;左侧是光滑的倾角为的平行导轨,宽度为d,其电阻不计。磁感应强度为B2的匀强磁场垂直导轨平面向上,且只分布在左侧,一个质量为m、电阻为R的导体棒ab此时恰好能静止在导轨上,分析下述判断正确的是()A.圆形导线中的磁场,可以方向向上均匀增强,也可以方向向下均匀减弱B.导体棒ab受到的安培力大小为mgsinC.回路中的感应电流为mgsinB2d
8、D.圆形导线中的电热功率为m2g2sin2B22d2(R+r)二、计算题(本大题共2小题,共28分。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)13.(13分)如图甲所示,两条足够长的光滑平行金属导轨竖直放置,导轨间距为L=1m,两导轨的上端接有电阻,阻值R=2。虚线OO下方是垂直于导轨平面向里的匀强磁场,磁场磁感应强度为2T。现将质量m=0.1kg、电阻不计的金属杆ab,从OO上方某处由静止释放,金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触,且始终保持水平,不计导轨的电阻。已知金属杆下落0.3m的过程中加速度a与下落距离h的关系图像如图乙所示。(g取10m/s2)求:(1)金属杆刚进入磁
9、场时速度多大?下落了0.3m时速度多大?(2)金属杆下落0.3m的过程中,在电阻R上产生多少热量?14.(15分)边长L=0.1m的正方形金属线框abcd,质量m=0.1kg,总电阻R=0.02,从高为h=0.2m处自由下落(abcd始终在竖直平面内且ab水平),线框下有一水平的有界匀强磁场,竖直宽度L=0.1m,磁感应强度B=1.0 T,方向如图所示(g=10m/s2)。求:(1)线框穿越磁场过程中产生的热。(2)全程通过线框横截面的电荷量。(3)在坐标系中画出线框从开始下落到dc边穿出磁场的速度与时间的图像。答案解析1.【解析】选A、D。因磁场变化,产生电磁感应现象,杆ab中有感应电流产生
10、,而使杆ab受到磁场力的作用,并向右运动。ab向右运动,使得闭合回路中磁通量有增加的趋势,说明原磁场的磁通量必定减弱,即磁感应强度正在减小,与方向向上、向下无关。故A、D正确,B、C错误。2.【解析】选A、B、C。当0tT4时,环中磁场向内变大,环中电流沿逆时针方向,选项A正确;当T4tT2时,环中磁场变化率越来越大,直至t=T2时达到最大,环中电流越来越大,选项B正确;当T2t3T4时,环中磁场向外变大,环中电流沿顺时针方向,选项C正确;当3T4tT时,环中磁场变小,环有扩张的趋势,选项D错误。3.【解析】选B。当线框进入磁场时,边MN切割磁感线,相当于电源,因此MN两端的电压为路端电压,根
11、据闭合电路欧姆定律可正确解答。线框进入磁场的过程中切割磁感线,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Ua=Blv3r4r=3Blv4,Ub=Blv5r6r=5Blv6,Uc=B2lv6r8r=3Blv2,Ud=B2lv4r6r=4Blv3,故A、C、D错误,B正确。【变式备选】(2013湖州模拟)如图所示,在坐标系xOy中,有边长为a的正方形金属线框abcd,其一条对角线ac和y轴重合、顶点a位于坐标原点O处。在y轴的右侧的、象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合
12、,左边界与y轴重合,右边界与y轴平行。t=0时刻,线框以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域。取沿abcda的感应电流方向为正,则在线框穿越磁场区域的过程中,感应电流i、ab间的电势差Uab随时间t变化的图线是图中的()【解析】选A、D。在线框穿越磁场区域的过程中,0av时间内,ab边切割磁感线,且有效长度随时间均匀减小,av2av时间内,cd边切割磁感线,且有效长度随时间均匀减小,由法拉第电磁感应定律、楞次定律和闭合电路欧姆定律可得,感应电流i随时间t变化的图线是图中的A;设ab边电阻为r,有效切割长度为L,在ab边切割磁感线的过程中,ab间的电势差大小Uab=3BLv4,在cd
13、边切割磁感线的过程中,ab间的电势差大小Uab=BLv4;两种情况下Uab都为负值,所以ab间的电势差Uab随时间t变化的图线是图中的D。4.【解析】选A。在t=0时刻,接通开关S1,由于线圈的自感作用,流过R的电流逐渐增大到某一固定值I0,在t=t1时刻,再接通开关S2,电源与电阻R0被短路,线圈与R、S1、S2组成闭合回路,由于线圈的自感作用,流过R的电流沿原方向从I0逐渐减小到零。由于电阻R两端的电势差Uab正比于流过的电流,故只有A正确。5.【解析】选B、C。由楞次定律知回路中感应电流的方向为顺时针,A错;由法拉第电磁感应定律得E=t=BtS,即E不变,而I=ER,故B对;F安=BIL
14、,由于B均匀增大,故F安均匀增大,C对;杆静止,受重力、支持力、安培力、摩擦力四个力而保持平衡,D错。6.【解析】选D。线圈冲入匀强磁场时,产生感应电流,线圈受安培力作用做减速运动,动能减少。同理,线圈冲出匀强磁场时,动能也减少,进、出时减少的动能都等于安培力做的功。由于进入时的速度大,故感应电流大,安培力大,安培力做的功也多,减少的动能也多,线圈离开磁场过程中,损失的动能少于它在磁场外面时动能的一半,因此线圈离开磁场后仍继续运动。故D项正确。7.【解析】选C。由平衡条件知,下金属板带正电,故电流应从线圈下端流出,由楞次定律可以判定磁感应强度B竖直向上且正减弱或竖直向下且正增强,A、D错误;因
15、mg=qUd,U=ER+rR,E=nt,联立可求得t=dmg(R+r)nqR,故只有C项正确。【总结提升】电磁感应电路问题五点注意(1)产生感应电动势的导体相当于一个电源,感应电动势等效于电源电动势,产生感应电动势的导体的电阻等效于电源的内阻。(2)电源内部电流的方向是从负极流向正极,即从低电势流向高电势。(3)产生感应电动势的导体跟用电器连接,可以对用电器供电,由闭合电路欧姆定律求解各种问题。(4)产生感应电动势的导体跟电容器连接,可对电容器充电,稳定后,电容器相当于断路,其所带电量可用公式Q=CU来计算。(5)解决电磁感应中的电路问题,必须按题意画出等效电路,其余问题为电路分析和闭合电路欧姆定律的应用。8.【解析】选C。金属圆环进入磁场过程中切割磁感线的金属的有效长度先变大后变小,最后不变(完全进入磁场中),则电容器两板间电势差也是先变大后变小,最后不变,由Q=CU可知图线C正确。9.【解析】选C、D。安培力做的负功等于其他能转化的电能,电能最后变成热能,故C正确;根据动能定理,有W2=W1+Ek2-Ek1
