1、第四章测评B(高考体验卷)一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。其中第18题为单选题;第910题为多选题,全部选对得5分,选不全得2分,有选错或不答的得0分)1.(2014课标全国)在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是()A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化解析:
2、闭合回路中没有磁通量变化,不可能产生感应电流,A、B两项错误;往闭合线圈中插入条形磁铁会产生感应电流,但只是瞬时电流,等到相邻房间观察时,感应电流已经消失,C项错误;接电源的线圈在通电或断电时,会使接电流表的线圈中的磁通量发生变化,产生感应电流,D项正确。答案:D2.(2014广东理综)如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部。则小磁块()A.在P和Q中都做自由落体运动B.在两个下落过程中的机械能都守恒C.在P中的下落时间比在Q中的长D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大解析:小磁块在铜管P中下落时,铜管中产生感应电流,根据楞
3、次定律可知,感应电流产生的磁场阻碍小磁块的下落,小磁块的机械能不守恒,A、B两项错误;小磁块在塑料管Q中下落时不会产生感应电流,小磁块的机械能守恒,不难分析知,小磁块在Q中的运动时间短,落至底部时的速度大,C项正确,D项错误。答案:C3.(2014课标全国)如图(a),线圈ab,cd绕在同一软铁芯上,在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是()解析:由题图(b)可知,在00.5 s时间内Ucd为定值,由法拉第电磁感应定律可知,线圈内磁通量变化率为定值,已知线圈内部的
4、磁场与流经线圈的电流成正比,则00.5 s时间内电流随时间变化率为定值,据此可排除A、B、D三项,只有C项正确。答案:C4. (2014江苏单科)如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中,在t时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为()A.B.C.D.解析:由法拉第电磁感应定律,E=n=n,选项B正确。答案:B5. (2014安徽理综)英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一电荷量为+q的小球。已知磁
5、感应强度B随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是()A.0B.r2qkC.2r2qkD.r2qk解析:设圆环所在回路感应电动势为E,则由法拉第电磁感应定律得E=kS=kr2,小球运动一周,感应电场对小球做功大小为W=qE=qkr2,故选项D正确。答案:D6. (2013课标全国)如图,在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(dL)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动。t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域。下列v-
6、t图象中,可能正确描述上述过程的是()解析:根据楞次定律可知,线框进入磁场及离开磁场的过程受到安培力,从而做变减速运动,由牛顿第二定律得BIL=ma,线框的速度减小,线框的加速度减小;线框完全进入到磁场中运动时,做匀速直线运动,D项正确。答案:D7.(2013山东理综)将一段导线绕成图甲所示的闭合回路,并固定在水平面(纸面)内。回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场中。回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场,以向里为磁场的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变化的图象是()解析:根据楞次定律,在前半个周期内,圆环
7、内产生的感应电流方向为顺时针,即通过ab边的电流方向为由b指向a,再根据左手定则判断,ab边受到的安培力为水平向左,即负方向。根据法拉第电磁感应定律,前半个周期内ab中的电流为定值,则所受安培力也为定值。结合选项可知B正确。答案:B8. (2013福建理综)如图,矩形闭合导体线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻。线框下落过程形状不变,ab边始终保持与磁场水平边界线OO平行,线框平面与磁场方向垂直。设OO下方磁场区域足够大,不计空气影响,则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律()解析:在0t1时间内,线框做自由落
8、体运动,t2时刻以后,线框全部进入磁场后做匀加速直线运动,这两段时间内的v-t图线均为直线。在t1t2时间内,线框进入磁场的过程中,线框的运动状态与进入磁场时的速度v有关。当线框在磁场中匀速运动时,安培力等于重力,即=mg。若线框的速度v远大于v0,则进入磁场后减速。由-mg=ma可知,加速度减小;若线框速度vv0,但相差不大,则线框进入磁场后可能先减速再匀速,B项正确;若线框的速度v=v0,则线框进入磁场一直匀速至全部进入磁场,D项正确;若线框的速度vv0,但相差不大,则线框进入磁场后可能先加速再匀速;若线框的速度v远小于v0,则线框进入磁场后加速,加速度减小,C项正确。答案:A9. (20
9、14山东理综)如图,一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内,通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定,导体棒与轨道垂直且接触良好。在向右匀速通过M、N两区的过程中,导体棒所受安培力分别用FM、FN表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的是()A.FM向右B.FN向左C.FM逐渐增大D.FN逐渐减小解析:电磁感应中,感应电流所受安培力总是阻碍导体棒的运动,且安培力既垂直于导体棒又垂直于磁场,故FM、FN方向均向左,选项A错误,B正确;导体棒在M区运动时,离通电直导线距离逐渐变小,磁场逐渐增强,感应电流及安培力均变大;同理,在N区运动时,远离通电直导线,磁场减弱,感应电流及安培力均变小,选项C
10、、D正确。答案:BCD10. (2014四川理综)如图所示,不计电阻的光滑U形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上,H、P的间距很小。质量为0.2 kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1 m的正方形,其有效电阻为0.1 。此时在整个空间加方向与水平面成30角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B=(0.4-0.2t) T,图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则()A.t=1 s时,金属杆中感应电流方向从C到DB.t=3 s时,金属杆中感应电流方向从D到CC.t=1 s时,金属杆对挡板P的压力大小为0.1 ND.t=3
11、s时,金属杆对挡板H的压力大小为0.2 N解析:由楞次定律可知,t=1 s、t=3 s时,金属杆中感应电流方向均从C到D,选项A正确、B错误;由法拉第电磁感应定律,得感应电动势E=Ssin 30=0.1 V,感应电流I=1 A。t=1 s时,金属杆受力如图甲所示,由平衡条件,得FP=FAsin 30=BILsin 30=(0.4-0.2t) TILsin 30=0.1 N,选项C正确;t=3 s时,金属杆受力如图乙所示,由平衡条件,得FH=FAsin 30=B3ILsin 30,而B3=0.4 T-0.23 T=-0.2 T,方向向左上方,代入解得FH=0.1 N,选项D错误。答案:AC二、实
12、验题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)11. (6分)(2013上海单科)演示地磁场存在的实验装置(由环形线圈,微电流传感器,DIS等组成)如图所示。首先将线圈竖直放置,以竖直方向为轴转动,屏幕上的电流指针(选填“有”或“无”)偏转;然后仍将线圈竖直放置,使其平面与东西向平行,并从东向西移动,电流指针(选填“有”或“无”)偏转;最后将线圈水平放置,使其从东向西移动,电流指针(选填“有”或“无”)偏转。解析:线圈竖直放置,以竖直方向为轴转动时,穿过线圈的磁通量发生变化,会产生感应电流,屏幕上的电流指针有偏转;线圈竖直放置和水平放置,从东向西移动时,穿过线圈的磁通量不发生变化,不会
13、产生感应电流,屏幕上的电流指针没有偏转。答案:有无无12.(10分)(2013上海四区模拟)在“研究电磁感应现象”的实验中,首先按甲图接线,以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系。当闭合S时观察到电流表指针向左偏,不通电时电流表指针停在正中央。然后按乙图所示将电流表与线圈B连成一个闭合回路,将线圈A、电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路。(1)S闭合后,将线圈A插入线圈B的过程中,电流表的指针将(选填“左偏”“右偏”或“不偏”)。(2)线圈A放在B中不动时,指针将(选填“左偏”“右偏”或“不偏”)。(3)线圈A放在B中不动,将滑动变阻器的滑动片P向左滑动时,电流表指针将(选填“
14、左偏”“右偏”或“不偏”)。(4)线圈A放在B中不动,突然断开S,电流表指针将(选填“左偏”“右偏”或“不偏”)。解析:(1)由题意知,电流从哪个接线柱流入电流表,指针就向哪偏。S闭合,线圈A中电流产生的磁场方向向上,线圈A插入线圈B时,穿过线圈B向上的磁通量增加,由楞次定律知,线圈B要产生感应电流,其磁场方向向下,由安培定则可判断感应电流从“-”接线柱流入电流表,因此电流表指针向右偏。(2)线圈A放在B中不动时,穿过线圈B的磁通量不变,不产生感应电流,指针不偏转。(3)滑片P向左滑动时,线圈A中电流增大,产生的磁场增强,穿过线圈B向上的磁通量增加,由楞次定律知,线圈B要产生感应电流,其磁场方
15、向向下,由安培定则可判断感应电流从“-”接线柱流入电流表,因此电流表指针向右偏。(4)线圈A放在B中不动,突然断开S时,线圈A产生的磁场消失,穿过线圈B向上的磁通量减少,由楞次定律知,线圈B要产生感应电流,其磁场方向向上,由安培定则可判断感应电流从“+”接线柱流入电流表,因此电流表指针向左偏。答案:(1)右偏(2)不偏(3)右偏(4)左偏三、解答题(本题共3小题,共34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)13.(10分)(2014浙江理综)某同学设计一个发电测速装置,工作原理如图所示。一个半径为R=0.1 m的圆形金属导轨固定在竖
16、直平面上,一根长为R的金属棒OA,A端与导轨接触良好,O端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径为r=的圆盘,圆盘和金属棒能随转轴一起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线,下端挂着一个质量为m=0.5 kg的铝块。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场,磁感应强度B=0.5 T。a点与导轨相连,b点通过电刷与O端相连。测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度。铝块由静止释放,下落h=0.3 m时,测得U=0.15 V。(细线与圆盘间没有滑动,金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计,重力加速度g取10 m/s2)(1)测U时,与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”?(2)求此时铝块的速
17、度大小;(3)求此下落过程中铝块机械能的损失。解析:(1)正极。(2)由电磁感应定律得U=E=BR2,U=BR2,v=r=R所以v=2 m/s。(3)E=mgh-mv2,E=0.5 J。答案:(1)正极(2)2 m/s(3)0.5 J14.(12分) (2014江苏单科)如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L,长为3d,导轨平面与水平面的夹角为,在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两
18、导轨间的电阻为R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g。求:(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数;(2)导体棒匀速运动的速度大小v;(3)整个运动过程中,电阻产生的焦耳热Q。解析:(1)在绝缘涂层上受力平衡mgsin =mgcos 解得=tan 。(2)在光滑导轨上感应电动势E=BLv感应电流I=安培力F安=BIL受力平衡F安=mgsin 解得v=。(3)摩擦生热QT=mgdcos 能量守恒定律3mgdsin =Q+QT+mv2解得Q=2mgdsin -。答案:(1)tan (2)(3)2mgdsin-15.(12分) (2014天津理综)如图所示,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角=30的斜面上
19、,导轨电阻不计,间距L=0.4 m,导轨所在空间被分成区域和,两区域的边界与斜面的交线为MN,中的匀强磁场方向垂直斜面向下,中的匀强磁场方向垂直斜面向上,两磁场的磁感应强度大小均为B=0.5 T。在区域中,将质量m1=0.1 kg、电阻R1=0.1 的金属条ab放在导轨上,ab刚好不下滑。然后,在区域中将质量m2=0.4 kg、电阻R2=0.1 的光滑导体棒cd置于导轨上,由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域的磁场中,ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,g取10 m/s2。问:(1)cd下滑的过程中,ab中的电流方向;(2)ab刚要向上滑动时,cd的速度v多大;(3)从c
20、d开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中,cd滑动的距离x=3.8 m,此过程中ab上产生的热量Q是多少。解析:(1)由a流向b。(2)开始放置ab恰好不下滑时,ab所受摩擦力为最大静摩擦力,设其为Fmax,有Fmax=mgsin 设ab刚好要上滑时,cd棒的感应电动势为E,由法拉第电磁感应定律有E=BLv设电路中的感应电流为I,由闭合电路欧姆定律有I=设ab所受安培力为F安,有F安=ILB此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下,由平衡条件有F安=m1gsin +Fmax综合式,代入数据解得v=5 m/s。(3)设cd棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q总,由能量守恒有m2gxsin =Q总+m2v2又Q=Q总解得Q=1.3 J。答案:(1)由a流向b(2)5 m/s(3)1.3 J