1、2013届高三物理总复习精品单元测试第九单元 电磁感应一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分1在验证楞次定律的实验中，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流下图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的是()【解析】对选项A，由“来拒去留”可判断出线圈中产生的感应电流的磁场上端为N极，再由安培定则，可判断出感应电流的方向与图中标的方向相反，故选项
2、A错误同理可判断出B错误，C、D错误【答案】CD2如图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上当螺线管中电流I减小时()A环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小B环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小C环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大D环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大【解析】由于电流I减小，闭合金属环的磁通量变小，故环通过减小面积来阻碍磁通量减小，即环有缩小的趋势，A正确【答案】A3如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系数较大的线圈开关S原来是断开的从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是()
3、AI1开始较大而后逐渐变小BI1开始很小而后逐渐变大CI2开始很小而后逐渐变大DI2开始较大而后逐渐变小【解析】闭合开关S时，由于L是一个自感系数较大的线圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以开始时I2很小而I1较大，随着电流达到稳定，线圈的自感作用减小，I2开始逐渐变大，由于分流导致稳定电路中R1中的电流I1减小故选A、C.【答案】AC4如图所示，竖直平面内的虚线上方是一匀强磁场B，从虚线下方竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回原处运动过程中线圈平面保持在竖直平面内，不计空气阻力，则()A上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功B上升过程克服磁场力做的功等
4、于下降过程克服磁场力做的功C上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率D上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率【解析】线圈在上升的过程中，加速度增大且在减速，线圈在下降的过程中，运动情况比较复杂，有加速、减速或匀速等，把上升过程看做反向的加速，可以比较当运动到同一位置时，线圈速度都比下降过程中相应的速度要大，可以得到结论：上升过程中克服安培力做功多；上升过程时间短，故正确选项为A、C.【答案】AC5如图所示，电阻为R，其他电阻均可忽略，ef是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好的接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与
5、框架垂直的匀强磁场中当导体棒ef从静止下滑经一段时间后闭合开关S，则S闭合后()A导体棒ef的加速度可能大于gB导体棒ef的加速度一定小于gC导体棒ef的最终速度随S闭合时刻的不同而不同D导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒【解析】开关闭合前，导体棒只受重力而加速下滑闭合开关时有一定的初速度v0，若此时F安mg，则F安mgma.若F安2Q，B错误；由能量守恒可知C正确；当导体棒再次回到平衡位置时，其速度vv0，AC间的电阻的实际热功率P，故D错误【答案】AC7如图所示，Q是单匝金属线圈，MN是一个螺线管，它的绕线方法没有画出，Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连，P是
6、在MN的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场，发现在t1至t2时间段内弹簧线圈处在收缩状态则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是()【解析】在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态，说明此段时间内穿过线圈的磁通量变大，即穿过线圈的磁场的磁感应强度变大，则螺线管中电流变大，单匝金属线圈Q产生的感应电动势变大，所加磁场的磁感应强度的变化率变大，即Bt图线的斜率变大，选项D正确【答案】D8如图甲所示，在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、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
7、合导线框与磁场区域的尺寸如图所示从t0时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域以abcdef为线框中的电动势E的正方向，则图乙所示的四个Et关系示意图中正确的是()【解析】由右手定则和EBlv判定导线框水平位移从0l时EBlv；从l2l时，E0；从2l3l时，E3Blv；从3l4l时，E2Blv，可知图C正确【答案】C二、非选择题：本题共4小题，共52分把答案填在题中的横线上或按题目要求作答解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位9(10分)图示为某校操场上，两同学相距约L10 m ，在东偏北、西偏南11的沿垂直于地磁场方
8、向的两个位置上，面对面地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约为2 ，绳摇动的频率配合节拍器的节奏，保持在频率f为2 Hz左右如果同学摇动绳子的最大圆半径h约为1 m，电流计示数的最大值I约为3 mA，(1)试估算地磁场的磁感应强度的数量级为_；数学表达式B_.(由R、I、L、f、h等已知量表示)(2)将两人站立的位置，改为与刚才方向垂直的两点上，那么电流计示数约为_【解析】(1)在摇动绳子的过程中，绳切割地磁场，当摆动速度与地磁场垂直时，感应电动势最大，电流最大由EBLv，vR2fh及EIR得：地磁场的磁感应强度的数学表达式为B，将对应数
9、值代入，有B5105 T，故地磁场的磁感应强度的数量级为105 T.(2)当站立方向改为与(1)中方向垂直时，绳子没有切割磁感线，故电流计示数为零【答案】(1)105 T(2)零10(10分)如图甲所示，P、Q为水平面内平行放置的金属长直导轨，间距为d，处在大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中一根质量为m、电阻为r的导体棒ef垂直于P、Q放在导轨上，导体棒ef与P、Q导轨之间的动摩擦因数为.质量为M的正方形金属框abcd，边长为L，每边电阻均为r，用细线悬挂在竖直平面内，ab边水平，线框的a、b两点通过细导线与导轨相连，金属框上半部分处在大小为B、方向垂直框面向里的匀强磁场中，金属框下半部分处在
10、大小也为B、方向垂直框面向外的匀强磁场中，不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力现用一电动机以恒定功率沿导轨水平牵引导体棒ef向左运动，从导体棒开始运动计时，悬挂金属框的细线拉力FT随时间的变化如图乙所示则：(1)稳定后通过ab边的电流为_； (2)稳定后导体棒ef运动的速度为_；电动机的牵引功率P为_【解析】(1)取金属框为研究对象，从t0时刻开始拉力恒定，故电路中电流恒定设ab边中的电流为I1，cd边中的电流为I2，由受力平衡得：BI1LFTMgBI2LFT I1I2(3r)r解得：I1.(2)设总电流为I，由闭合电路欧姆定律得：IRrrEBdvI1I2I而I1I2(3r)r，I1解得：v
11、由电动机的牵引功率恒定得：PFv对导体棒有：FmgBId联立解得：P(mgMg)【答案】(1)(2)(mgMg)11 (16分)足够长的光滑水平导轨PC、QD与粗糙竖直导轨MC、ND之间用光滑的圆弧导轨PM和QN连接，O为圆弧轨道的圆心，如图甲所示已知导轨间距均为L0.2 m，圆弧导轨的半径R0.25 m整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化图象如图乙所示水平导轨上的金属杆A1在外力作用下，从较远处以恒定速度v01 m/s水平向右运动，金属杆A2从距圆弧顶端MN高H0.4 m处由静止释放当t0.4 s时，撤去施于杆A1上的外力；随后的运动中杆A1始终在水平导轨上，且与A2
12、未发生接触已知金属杆A1、A2的质量均为m4.0104kg，A2与竖直导轨间的动摩擦因数0.5.金属杆A1、A2的电阻均为r5 ，其余电阻忽略不计，重力加速度g10 m/s2.试求：(1)金属杆A2沿竖直导轨下滑过程中的加速度(2)金属杆A2滑至圆弧底端PQ的速度【解析】(1)A1运动产生的感应电动势EBLv010.21 V0.2 V回路中的感应电流I A2102AA2杆所受的安培力FBIL121020.2 N4103NA2杆的滑动摩擦力fF0.54103N2103N所以，A2杆下滑过程中的加速度 am/s25 m/s2.(2)A2杆在t0.4 s内下滑的距离hat25(0.4)2 m4 m恰
13、好滑至MN处，此时的速度v1at50.4 m/s2 m/s若A2以v1做匀速圆周运动至底端PQ所用时间t0.2 s0.4 s说明A1下滑过程中无磁场，只有重力做功由机械能守恒，有：mvmvmgR解得：金属杆A2滑至圆弧底端PQ的速度v23 m/s.【答案】(1)5 m/s2(2)3 m/s12(16分)随着越来越高的摩天大楼在各地落成，而今普遍使用的钢索悬挂式电梯已经不适应现代生活的需求这是因为钢索的长度随着楼层的增高而相应增加，这些钢索会由于承受不了自身的重力，还没有挂电梯就会被拉断为此，科学技术人员开发一种利用磁力的电梯，用磁动力来解决这个问题图示是磁动力电梯示意图，即在竖直平面上有两根很
14、长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面交替排列的匀强磁场B1和B2，B1B21.0 T，B1和B2的方向相反，两磁场始终竖直向上做匀速运动电梯轿厢固定在如图所示的金属框abcd内(电梯轿厢在图中未画出)，并且与之绝缘已知电梯载人时的总质量为4.75103 kg，所受阻力f500 N，金属框垂直轨道的边长Lcd2.0 m，两磁场的宽度均与金属框的边长Lad相同，金属框整个回路的电阻R9.0104，g取10 m/s 2.假如设计要求电梯以v110 m/s的速度匀速上升，求：(1)金属框中感应电流的大小及图示时刻感应电流的方向(2)磁场向上运动速度v0的大小(3)该磁动力电梯以速度v1向上匀速运行时
15、，提升轿厢的效率【解析】(1)因金属框匀速运动，所以金属框受到的安培力等于重力与阻力之和，设当电梯向上匀速运动时，金属框中感应电流大小为IF安mgfF安2B1ILcd联立解得金属框中感应电流I1.2104 A，图示时刻回路中感应电流沿逆时针方向(2)金属框中感应电动势E2B1Lcd(v0v1)金属框中感应电流的大小I联立解得：v012.7 m/s.(3)金属框中的焦耳热为：P1I2R1.3105 W重力做功的功率为：P2mgv14.75105 W阻力的功率为：P3fv15103 W提升轿厢的效率 100%代入数据解得：77.9%.【答案】(1)1.2104 A感应电流沿逆时针方向(2)12.7 m/s(3)77.9%
