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1、2012高中物理一轮复习单元综合测试九(电磁感应)本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分,试卷满分为100分考试时间为90分钟第卷(选择题,共40分)一、选择题(本题共10小题,每题4分,共40分有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,把正确选项前的字母填在题后的括号内)1(2010全国卷)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下,大小为4.5105T.一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸,河宽100m,该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过设落潮时,海水自西向东流,流速为2m/s.下列说法正确的是()A. 河北岸的电势较高B. 河南岸的电势较高C. 电压表记录的电压为9m
2、VD. 电压表记录的电压为5mV图1解析:由EBLv(4.51051002) V9103 V9 mV,可知电压表记录的电压为9 mV,选项C正确、D错误;从上往下看,画出水流切割磁感线示意图如图1所示,据右手定则可知北岸电势高,选项A正确、B错误答案:AC图22(2010山东高考)如图2所示,空间存在两个磁场,磁感应强度大小均为B,方向相反且垂直纸面,MN、PQ为其边界,OO为其对称轴一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd,回路在纸面内以恒定速度v0向右运动,当运动到关于OO对称的位置时()A穿过回路的磁通量为零B回路中感应电动势大小为2Blv0C回路中感应电流的方向为顺时针方向D回路中a
3、b边与cd边所受安培力方向相同解析:闭合回路关于OO对称,穿过回路的磁感线的净条数为零,选项A正确;由右手定则可知,cd、ab相当于电源,并且为串联关系,则回路中感应电流的方向为逆时针方向,感应电动势E2Blv0,选项B正确而C错误;由左手定则可知,ab边、cd边受到安培力均向左,选项D正确答案:ABD图33(2010四川高考)如图3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()A变为0B先减小后不变C等于F D先增
4、大再减小解析: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,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然后反向增大最后保持不变所以选项A、B正确,C、D错误答案:AB图44(2010全国卷)如图4,空间某区域中有一匀强磁场,磁感应强度方向水平,且垂直于纸面向里,磁场上边界b和下边界d水平在竖直面内有一矩形金属线圈,线圈上下边的距离很短,下边水平线圈从水平面a开始下落已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离若线圈下边刚通过水平面b、c(位于磁场中)和d时,线圈所受到的磁场力的大小分别为F
5、b、Fc和Fd,则()AFdFcFbBFcFdFbFd DFcFbFd解析:由于线圈上下边的距离很短,线圈完全在磁场中运动的距离近似等于磁场高度,则在磁场中不受安培力作用向下运动距离大于ab间距,可知线圈到达d时的速度大于刚进磁场(即经过b点)时的速度,由F可知线圈在d点受磁场力最大,在经过c处时不受磁场力,本题只有选项D正确答案:D5如图5所示的电路中,三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接,电感的电阻忽略不计电键K从闭合状态突然断开时,下列判断正确的有()图5Aa先变亮,然后逐渐变暗 Bb先变亮,然后逐渐变暗Cc先变亮,然后逐渐变暗 Db、c都逐渐变暗解析:a、b、c三个灯
6、泡相同,设K闭合时通过三个灯泡的电流均是I,则L1上电流为2I,L2上电流为I,当K断开瞬间,a、b、c三灯泡上原有电流立即消失L1上的电流在原有2I电流基础上逐渐减小,L2上的电流在原有I电流基础上逐渐减小,L1、L2上产生的感应电流方向相同所以在K断开瞬间a灯上瞬时有3I的电流而后逐渐减小,即a灯先变亮后逐渐变暗,则A正确,B、C错误b、c两灯在原有I的电流基础上逐渐减小,即b、c两灯逐渐变暗,所以D正确答案:AD图66如图6所示,在一均匀磁场中有一U形导线框abcd,线框处于水平面内,磁场与线框平面垂直,R为一电阻,ef为垂直于ab的一根导体杆,它可在ab、cd上无摩擦地滑动杆ef及线框
7、中导线的电阻都可不计开始时,给ef一个向右的初速度,则()Aef将减速向右运动,但不是匀减速Bef将匀减速向右运动,最后停止Cef将匀速向右运动Def将往返运动解析:给ef一个向右的初速度,则ef产生感应电动势,回路形成电流同时,ef受安培力而减速,随着ef减速,回路电流减小,安培力减小因此,ef将减速向右运动,但不是匀减速答案:A图77一直升机停在南半球的地磁极上空,该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为l,螺旋桨转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨按顺时针方向转动螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b,如图7所示如果忽略a到转轴中心线的距离,用表示每个叶
8、片中的感应电动势,则()Afl2B,且a点电势低于b点电势B2fl2B,且a点电势低于b点电势Cfl2B,且a点电势高于b点电势D2fl2B,且a点电势高于b点电势解析:螺旋桨叶片围绕着O点转动,产生的感应电动势为BlvBlv0Bl(l)B(2f)l2fl2B,由右手定则判断出b点电势比a点电势高所以选项A正确答案:A图88两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图8所示放置,它们各有一边在同一水平面内,另一边垂直于水平面质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数均为,导轨电阻不计,回路总电阻为2R.整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中当
9、ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时,cd杆也正好以速度v2向下匀速运动重力加速度为g.以下说法正确的是()Aab杆所受拉力F的大小为mgBcd杆所受摩擦力为零C回路中的电流为D与v1大小的关系为解析:ab棒切割磁感线产生感应电动势,cd棒不切割磁感线,整个回路中的感应电动势E感BLabv1BLv1,回路中感应电流I,C选项错误ab棒受到的安培力为F安BILBL,ab棒沿导轨匀速运动,受力平衡ab棒受到的拉力为FF摩F安mg,A选项正确cd棒所受摩擦力为fF安,B选项错误cd棒做匀速直线运动,受力平衡,mgf,mg,D选项正确答案:AD图99如图9所示,用一根长为L、
10、质量不计的细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点联结并悬挂于O点,悬点正下方存在一个上弧长为2l0.下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场,且d0L.先将线框拉开到如图9所示位置,松手后让线框进入磁场,忽略空气阻力和摩擦,下列说法正确的是()A金属线框进入磁场时感应电流的方向为abcdaB金属线框离开磁场时感应电流的方向为adcbaC金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D金属线框最终将在磁场内做简谐运动解析:线框在进入磁场过程中由楞次定律可判得电流的方向为adcba.而摆出磁场过程中同样由楞次定律可判得电流方向为abcda.所以A、B项均错误因为线框在进入
11、和离开磁场过程中安培力做负功,所以速度会逐渐减小,所以C项错误线框最终在磁场中摆动过程中,由于磁通量不再发生变化,回路中不再产生感应电流,没有热能的产生,只有机械能的转化与守恒,所以线框最终会在磁场中做简谐运动,则D项正确答案:D图1010如图10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电阻R1消耗的热功率为Fv/3B电阻R2消耗的热功率为Fv/6C整个装置因摩擦而消耗的热
12、功率为mgvcosD整个装置消耗的机械功率为(Fmgcos)v图11解析:上滑速度为v时,导体棒受力如图11所示则F所以PR1()2RFv,故A错误,B正确因fN,Nmgcos所以Pffvmgvcos,故C正确此时,整个装置消耗的机械功率为PPFPfFvmgvcos,故D正确答案:BCD第卷(非选择题,共60分)二、填空题(本题共2小题,每题8分,共16分)图1211如图12所示,半径为r的金属圆环绕通过直径的轴OO以角速度匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为B,以金属环的平面与磁场方向重合时开始计时,求在转动30角的过程中,环中产生的感应电动势为_解析:21BSsin300Br2.又t/(6)所
13、以E3Br2.答案:3Br2图1312一个边长为10 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框匝数n100,线框平面与磁场垂直,电阻为20 .磁感应强度随时间变化的图象如图13所示则在一个周期内线框产生的热量为_ J.解析:由题图可知,线框中穿过均匀变化的磁场,变化周期T4 s根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律,线框中产生的感应电动势EnS,感应电流I A5102 A,在一个周期内产生的热量QI2RT(5102)2204 J0.2 J.答案:0.2三、计算题(本题共4小题,13、14题各10分,15、16题各12分,共44分,计算时必须有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
14、图1413如图14所示,P、Q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨,间距为L1,处在竖直向下、磁感应强度大小为B1的匀强磁场中一导体杆ef垂直于P、Q放在导轨上,在外力作用下向左做匀速直线运动质量为m、每边电阻均为r、边长为L2的正方形金属框abcd置于竖直平面内,两顶点a、b通过细导线与导轨相连,磁感应强度大小为B2的匀强磁场垂直金属框向里,金属框恰好处于静止状态不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力(1)通过ab边的电流Iab是多大?(2)导体杆ef的运动速度v是多大?解析:(1)设通过正方形金属框的总电流为I,ab边的电流为Iab,dc边的电流为Idc,有IabIIdcI金属框受重力和安培力,处于静止状态,有mgB2IabL2B2IdcL2由,解得Iab.(2)由(1)可得I设导体杆切割磁感线产生的电动势为E,有EB1L1v设ad、dc、cb三边电阻串联后与ab边电阻并联的总电阻为R,则Rr根据闭合电路欧姆定律,有I由,解得v.答案:(1)(2)图1514如图15所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻处在