2022年高中物理第章楞次定律和自感现象章末综合测评鲁科版选修- .pdf

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1、1 第 2 章 楞次定律和自感现象( 时间： 60 分钟分值： 100 分) 一、选择题 ( 本大题共 10 个小题，每小题6 分，共 60 分在每小题给出的四个选项中，第 17 题只有一项符合题目要求，第810 题有多项符合题目要求全部选对的得6 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分) 1将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是( ) A感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同【解析】由法拉第电

2、磁感应定律Ent知，感应电动势的大小与线圈匝数有关，A错感应电动势正比于t，与磁通量的大小无直接关系，B 错误， C正确根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”，D错误【答案】C 2水平放置的金属框架cdef处于如图 1 所示的匀强磁场中，金属棒ab处于粗糙的框架上且接触良好， 从某时刻开始， 磁感应强度均匀增大，金属棒ab始终保持静止， 则( ) 【导学号： 78870045】图 1 Aab中电流增大，ab棒所受摩擦力增大Bab中电流不变，ab棒所受摩擦力不变Cab中电流不变，ab棒所受摩擦力增大Dab中电流增大，ab棒所受摩擦力不变【解析】由法拉第电

3、磁感应定律EtBtS知，磁感应强度均匀增大，则ab中感应电动势和电流不变，由FfF安BIL知摩擦力增大，选项C正确【答案】C 3. 如图 2 所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到MN 的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图示，可能正确的是( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - 2 图 2 【解析】在金属棒PQ进入磁场区域之前或出磁场后，棒上均不会产生感应电动势，D项错误

4、在磁场中运动时，感应电动势EBlv，与时间无关，保持不变，故A选项正确【答案】A 4. (2015重庆高考 ) 如图 3 为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S. 若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差ab( ) 【导学号： 78870046】图 3 A恒为nS（B2B1）t2t1B从 0 均匀变化到nS（B2B1）t2t1C恒为nS（B2B1）t2t1D从 0 均匀变化到nS（B2B1）t2t1【解析】根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势Entn（B2B1）St2t1，由楞次定

5、律和右手螺旋定则可判断b点电势高于a点电势，因磁场均匀变化， 所以感应电动势恒定，因此a、b两点电势差恒为abn（B2B1）St2t1，选项 C正确【答案】C 5美国大众科学月刊网站2011 年 6 月 22 日报道，美国明尼苏达大学的研究人员发现， 一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能具体而言， 只要略微提高名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 3 温度， 这种合金会从非磁性合金变成强磁性合金，从而在环

6、绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图4 所示M为圆柱形合金材料，N为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径现对M进行加热，则 ( ) 图 4 AN中将产生逆时针方向的电流BN中将产生顺时针方向的电流CN线圈有收缩的趋势DN线圈有扩张的趋势【解析】当对M加热使其温度升高时，M的磁性变强，穿过N内的磁通量增加，则N中感应电流的磁场阻碍其增加，故N有扩张的趋势，才能使穿过N的磁通量减少，C错， D对，由于不知M的磁场方向，故不能判断N中的感应电流方向，A、B均错【答案】D 6如图 5 甲所示，光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示(

7、 规定向下为正方向) ，导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外， 其余电阻不计， 导体棒ab在水平外力F的作用下始终处于静止状态规定ab的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在02t0时间内，能正确反映流过导体棒ab的电流与时间或外力与时间关系的图线是( ) 【导学号： 78870047】图 5 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - 4 【解析】在 0t0时间内磁通量为向上减少，t02t0时间内磁通量

8、为向下增加，两者等效， 且根据B-t图线可知， 两段时间内磁通量的变化率相等，根据楞次定律可判断02t0时间内均产生由b到a的大小不变的感应电流，选项A、B 均错误；在0t0可判断所受安培力的方向水平向右，则所受水平外力方向向左，大小FBIL随B的减小呈线性减小；在t02t0时间内，可判断所受安培力的方向水平向左，则所受水平外力方向向右，大小FBIL随B的增加呈线性增加，选项D正确【答案】D 7. 如图 6 所示，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L，

9、则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为( ) 【导学号： 78870048】图 6 A2mgLB2mgLmgHC2mgL34mgHD2mgL14mgH【解析】正方形导线框由距磁场H高处自由下落到磁场上边缘时速度为v2gH，进入磁场后， 磁通量变化有感应电流产生，受到磁场对电流向上的安培力作用，安培力对线框做负功，使机械能转化为电能，从而产生焦耳热，据QE机mg(H2L) 12m(v2)22mgL名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - -

10、 - - - 5 34mgH，故选 C. 【答案】C 8如图 7 所示，在空间存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B. 一水平放置的长度为L的金属杆ab与圆弧形金属导轨P、Q紧密接触，P、Q之间接有电容为C的电容器 若ab杆绕a点以角速度 沿逆时针方向匀速转动，则下列说法正确的是( ) 图 7 A电容器与a相连的极板带正电B电容器与b相连的极板带正电C电容器的带电量是CB2L2D电容器的带电量是CBL22【解析】若ab杆绕a点以角速度 沿逆时针方向匀速转动，产生的感应电动势为EBL2/2. 由CQ/E解得电容器的带电量是QCBL22，选项 C错误， D正确右手定则可判断出感应电动势方向b指向

11、a，电容器与a相连的极板带正电，选项A正确， B错误【答案】AD 9如图 8 所示，两端与定值电阻相连的光滑平行金属导轨倾斜放置，其中R1R22R，导轨电阻不计，导轨宽度为L，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为B. 导体棒ab的电阻为R，垂直导轨放置，与导轨接触良好释放后，导体棒ab沿导轨向下滑动，某时刻流过R2的电流为I，在此时刻 ( ) 【导学号： 78870049】图 8 A重力的功率为6I2RB导体棒ab消耗的热功率为4I2RC导体棒受到的安培力的大小为2BIL名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心

12、整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 6 D导体棒的速度大小为2IRBL【解析】导体棒ab向下滑动切割磁感线产生感应电动势，R1与R2并联接在ab两端，R1R22R，设当ab棒速度为v时，流过R2的电流为I，由闭合电路欧姆定律知2IBLvRR并，解得v4RIBL，此时ab棒重力的功率为Pmgv sin mg sin 4RIBL，ab棒消耗的热功率为P(2I)2R4I2R，ab棒受到的安培力大小为FB2IL2BIL，综上知B、C正确，A、D错误【答案】BC 10如图 9 所示，两根等高光滑的14圆弧轨道，半径为r、间距为L，轨道电阻不计在轨

13、道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B. 现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低位置cd开始，在拉力作用下以初速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处，则该过程中( ) 图 9 A通过R的电流方向由外向内B通过R的电流方向由内向外CR上产生的热量为rB2L2v04RD流过R的电荷量为BLr2R【解析】cd棒运动至ab处的过程中，闭合回路中的磁通量减小，再由楞次定律及安培定则可知， 回路中电流方向为逆时针方向(从上向下看 ) ，则通过R的电流为由外向内，故A对， B错通过R的电荷量为qRBrLR，D错将棒的瞬时速度v0分解，水平方向的分速度对产生

14、感应电动势有贡献，求出电流的有效值，即可求出棒中产生的热量，金属棒在运动过程中水平方向的分速度vxv0cos ，金属棒切割磁感线产生正弦交变电流IERBLvxRBLv0Rcos ，其有效值为IBLv02R，金属棒的运动时间为t2v0，R上产生的热量为QU2Rt（BLv0/2）2Rr2v0rB2L2v04R，C对名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - 7 【答案】AC 二、非选择题 ( 本题共 3 个小题， 共 40 分，

15、计算题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) 11(10 分) 固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为L，其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，现有一段与ab完全相同的电阻丝PQ架在导线框上， 如图 10 所示，以恒定的速度v从ad滑向bc，当PQ滑过13的距离时，通过aP段电阻丝的电流是多大？方向如何？【导学号： 78870050】图 10 【解析】当PQ滑过13的距离时，其等效电路图如图所示PQ切割磁感线产生的感应电动势为EBLv感应电流为IER总，R总R29R119R，IaP23I6BLv11R电流方向为

16、从P到a. 【答案】6BLv11R从P到a12(14 分) 如图 11 所示，在相距L0.5 m 的两条水平放置的足够长光滑平行金属导轨，不计电阻，广阔的匀强磁场垂直向上穿过导轨平面，磁感应强度B1 T ，垂直导轨放置两金属棒ab和cd，电阻r均为 1 ，质量m都是 0.1 kg ，两金属棒与金属导轨接触良好从 0 时刻起，用一水平向右的拉力F以恒定功率P2 W作用在ab棒上，使ab棒从静止开始运动，经过一段时间后，回路达到稳定状态求：(1) 若将cd固定不动，达到稳定时回路abcd中的电流方向如何？此时ab棒稳定速度为多大？(2) 当t2.2 s时ab棒已达到稳定速度，求此过程中cd棒产生的

17、热量Q?名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 8 图 11 【解析】(1) 电流方向为abcda当稳定时，FFAFABIL，IBLv/R总，PFv，R总2rv2PrB2L2v4 m/s. (2) 由Pt12mv2Q总可得Q总3.6 J 因为两棒电阻一样，通过电流又时刻相同，所以产生热量一样，QQcdQ总/2 1.8 J. 【答案】(1) 电流方向abcda4 m/s (2)1.8 J 13(16 分) 如图 12 所示

18、，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力Ff且线框不发生转动求：图 12 (1) 线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2；(2) 线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1；(3) 线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q. 【导学号： 78870051】【解析】(1) 线框在下落阶段匀速进入磁场瞬间有mgFfB2a2v2R解得v2（mgFf）RB2a2. (2) 由动

19、能定理，线框从离开磁场至上升到最高点的过程有(mgFf)h12mv21名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 9 线框从最高点回落至进入磁场瞬间(mgFf)h12mv22两式联立解得v1mgFfmgFfv2（mg）2F2fRB2a2. (3) 线框在向上通过磁场过程中，由能量守恒定律有12mv2012mv21Q(mgFf)(ab) v02v1Q32m(mg)2F2fR2B4a4(mgFf)(ab) 【答案】见解析名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -