1、第1章测评A(基础过关卷)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。其中第1至5题为单选题;第6至8题为多选题,全部选对得6分,选不全得3分,有选错或不答的得0分)1.如图所示,一个半径为l的半圆形硬导体ab以速度v在水平U形框架上匀速滑动,匀强磁场的磁感应强度为B,回路电阻为R0,半圆形硬导体ab的电阻为r,其余电阻不计,则半圆形导体ab切割磁感线产生感应电动势的大小及ab之间的电势差分别为()A.BlvBlvR0R0+rB.2BlvBlvC.2Blv2BlvR0R0+rD.Blv2Blv解析:由E=Blv可知,ab切割磁感线产生的电动势的大小E=B2lv=2Blv,由闭合电路欧姆定律
2、得Uab=2BlvR0+rR0=2BlvR0R0+r。选项C正确。答案:C2.平行闭合线圈的匝数为n,所围面积为S,总电阻为R,在t时间内穿过每匝线圈的磁通量变化量为,则通过导线某一截面的电荷量为()A.RB.nSRC.ntRD.nR解析:t时间内通过导线某一截面的电荷量q=It=ERt=nRtt=nR,故选项D正确。答案:D3.如图所示,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变化的图象可能是下图中的()解析:金属棒匀速运动,进入磁场前和经过磁场后感应电动势均为零,经过磁场过程中产生的感应电动势大小恒定,故选项A正确。答案:
3、A4.用均匀导线做成的正方形线框每边长为0.2 m,正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中,如图所示,当磁场以10 T/s的变化率增强时,线框中a、b两点间的电压是()A.0.2 VB.0.1 VC.0.3 VD.0.4 V解析:题中正方形线框的左半部分磁通量发生变化而产生感应电动势,从而在线框中有感应电流,把左半部分线框看成电源,其电动势为E,内电阻为r2,画出等效电路如图所示,则a、b两点间的电势差即为电源的路端电压。设正方形线框边长为l,由题意知Bt=10 T/s。由E=t得E=BSt=Btl22=100.222 V=0.2 VU=r2I=Er2+r2r2=0.2rr2 V=0.1 V
4、。选项B正确。答案:B5.如图所示,C是一只电容器,先用外力使金属杆ab贴着水平平行金属导轨在匀强磁场中沿着垂直于磁场的方向运动,达到一定速度时突然撤去外力。不计摩擦,则ab以后的运动情况可能是()A.减速运动到停止B.来回往复运动C.匀速运动D.加速运动解析:当ab达到速度v时,ab中感应电动势E=Blv,此时,电容器两板间电势差U=E=Blv,撤去外力瞬间,ab速度仍为v,则棒中感应电动势仍为E=Blv,电容器的电荷量不变时,两极板间电势差为U=Blv,则a端与电容器上板间、b端与电容器下板间电势差均为零,回路中没有电流,所以ab将以速度v做匀速运动,不发生任何能量的转化。选项C正确。答案
5、:C6.物理学的基本原理在生产生活中有着广泛的应用。下面列举的四种器件中,利用电磁感应原理工作的是()A.示波管B.电磁炉C.回旋加速器D.动圈式话筒解析:示波管的原理是电场使带电粒子发生偏转,选项A不符合题意;电磁炉利用变化磁场产生涡流工作,选项B符合题意;回旋加速器利用电场与磁场对带电粒子的加速与偏转,选项C不符合题意;动圈式话筒利用闭合线圈在磁场中切割磁感线获得变化电流,选项D符合题意。答案:BD7.如图所示,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,另一半在磁场外。若要使线框中产生感应电流,下列方法可行的是()A.将线框向左拉出磁场B.以ab边为轴转动(小于90)C.以ad边
6、为轴转动(小于60)D.以bc边为轴转动(小于60)解析:将线框向左拉出磁场的过程中,穿过线框的磁通量减少,所以线框中将产生感应电流,故选项A符合题意;当线框以ab边为轴转动时,穿过线框的磁通量发生变化,所以线框中将产生感应电流,故选项B符合题意;当线框以ad边为轴转动(小于60)时,穿过线框的磁通量减小,所以在这个过程中线框中会产生感应电流,如果转过的角度大于60而小于300,bc边将进入无磁场区,那么线框中将不再产生感应电流,故选项C符合题意;当线框以bc边为轴转动时,如果转动的角度小于60,则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形面积一半的乘积),线框中不会产生感应电流,故
7、选项D不符合题意。答案:ABC8.如图所示,一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场,直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止,下列结论正确的是()A.感应电流大小不变B.CD段直线始终不受安培力C.感应电动势最大值E=BavD.感应电动势平均值E=14Bav解析:在闭合电路进入磁场的过程中,回路切割磁感线的有效长度变化,由E=Blv和I=ER知,电流大小变化,选项A错误;CD段通电导体在磁场中受到安培力的作用,选项B错误;当半圆闭合回路进入磁场一半时,有效长度最大为a,这时感应电动势
8、最大为E=Bav,选项C正确;感应电动势平均值E=t=B12a22av=14Bav,选项D正确。答案:CD二、填空题(本题共2小题,每小题8分,共16分。把答案填在题中的横线上)9.如图为“探究电磁感应现象”的实验装置。(1)将图中所缺的导线补接完整。(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上开关后可能出现的情况有:将原线圈迅速插入副线圈时,灵敏电流计指针将(选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”)。原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,灵敏电流计指针(选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”)。解析:(1)根据实验目的可知应将原线圈与电源形成闭合回路,副线圈与灵敏
9、电流计形成闭合回路,电路连接如图所示(2)原线圈迅速插入副线圈时或闭合开关时都使副线圈磁通量增加,因此灵敏电流计指针将向右偏;将滑动变阻器触头迅速向左拉时,原线圈电流减小,副线圈磁通量减小,灵敏电流计指针向左偏。答案:(1)见解析(2)向右偏向左偏10.如图所示,在操场上,两同学左右相距l为10 m,在沿垂直于地磁场方向的两个位置上,面对面将一并联铜芯双绞线,像甩跳绳一样摇动,并将线的两端分别接在灵敏电流计上。双绞线并联后的电阻R为2 ,绳摇动的频率配合节拍器的节奏,保持f=2 Hz。如果同学摇动绳子的最大圆半径h=1 m,电流计的最大值I=3 mA。试估算地磁场的磁感应强度的数量级,数学表达
10、式B=(用R、I、l、f、h等已知量表示)。解析:摇动绳子的过程中,绳切割地磁场的磁感线,当摆动速度与地磁场垂直时,感应电动势最大,电流最大。由E=Blv,=2f,v=h,E=IR得B=IR2flh,代入数据得到地磁场的磁感应强度的数量级为10-5。答案:10-5IR2flh三、计算题(本题共3小题,共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)11.(10分)我国的“嫦娥”三号探月卫星于2013年12月2日发射升空,先后精确完成了地月转移轨道中途修正和近月制动。假设卫星中有一边长为50 cm的正方形导线框,由于卫星的调整使其由水平方
11、向转至竖直方向,此时地磁场磁感应强度B=410-5 T,方向如图所示。(1)该过程中磁通量的变化量大小是多少?(2)该过程线框中有无感应电流?设线框电阻为R=0.1 ,若有电流则通过线框的电荷量是多少?(sin 37=0.6,cos 37=0.8)解析:(1)设线框在水平位置时法线n方向竖直向上,穿过线框的磁通量1=BSsin 37=6.010-6 Wb当线框转至竖直位置时,线框平面的法线方向水平向右,与磁感线夹角=143,穿过线框的磁通量2=BScos 143=-8.010-6 Wb该过程磁通量的变化量大小=|2-1|=1.410-5 Wb。(2)因为该过程穿过闭合线框的磁通量发生了变化,所
12、以一定有感应电流根据电磁感应定律得,I=ER=Rt通过线框的电荷量为q=It=R=1.410-4 C。答案:(1)1.410-5 Wb(2)有1.410-4 C12.(12分)如图所示,匝数N=100、截面积S=0.2 m2、电阻r=0.5 的圆形线圈MN处于垂直纸面向里的匀强磁场内,磁感应强度随时间按B=0.6+0.02t(T)的规律变化。处于磁场外的电阻R1=3.5 ,R2=6 ,电容C=30 F,开关S开始时未闭合,求:(1)闭合S后,线圈两端M、N间的电压UMN和电阻R2消耗的电功率。(2)闭合S一段时间后又打开S,则S断开后通过R2的电荷量为多少?解析:等效电路如图所示:(1)线圈中
13、感应电动势E=Nt=NBtS=1000.020.2 V=0.4 V通过电源的电流I=ER1+R2+r=0.43.5+6+0.5 A=0.04 A线圈两端M、N两点间的电压UMN=E-Ir=0.4 V-0.040.5 V=0.38 V电阻R2消耗的电功率P2=I2R2=0.040.046 W=9.610-3 W。(2)闭合S一段时间后,电路稳定,电容器C相当于开路,其两端电压UC等于R2两端的电压,即UC=IR2=0.046 V=0.24 V电容器充电后所带电荷量为Q=CUC=3010-60.24 C=7.210-6 C当S再断开后,电容器通过电阻R2放电,通过R2的电荷量为7.210-6 C。
14、答案:(1)0.38 V9.610-3 W(2)7.210-6 C13.(14分)如图所示,质量m1=0.1 kg,电阻R1=0.3 的导体棒ab横放在U形金属框架上,框架质量m2=0.2 kg,放在绝缘水平面上,与水平面间的动摩擦因数=0.2,相距l=0.4 m的MM、NN相互平行,电阻不计且足够长。电阻R2=0.1 的MN垂直于MM。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5 T。垂直于ab施加F=2 N的水平恒力,ab从静止开始无摩擦地运动,始终与MM、NN保持良好接触,当ab运动到某处时,框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2。(1)求框架开始运动时ab速度v的大小。(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中,MN上产生的热量Q=0.1 J。求该过程ab位移x的大小。解析:(1)ab对框架的压力F1=m1g,框架受水平面的支持力N=m2g+F1。依题意,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则框架受到最大静摩擦力F2=N。ab中的感应电动势E=Blv。MN中电流I=ER1+R2。MN受到的安培力F安=IlB。框架开始运动时F安=F2。由上述各式代入数据解得v=6 m/s。(2)闭合回路中产生的总热量Q总=R1+R2R2Q。由能量守恒定律,得Fx=12m1v2+Q总。代入数据解得x=1.1 m。答案:(1)6 m/s(2)1.1 m