1、第四章综合能力测试本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第16小题只有一个选项符合题目要求，第710小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1(扬州市20132014学年高二期末)如图所示的下列实验中，有感应电流产生的是()答案：D解析：根据电流的磁效应，导线通电后其下方存在磁场，小磁针在磁场的作用下偏转，没有感应电流，故A错误；由法拉第电磁感应定律知，闭合圆环在无限大匀强磁场中加速运动，磁通量没有变化，所以没有产生感应电流
2、，所以B错误；通电导线在磁场中受安培力的作用，所以不存在感应电流，故C错误；闭合回路中的金属杆切割磁感线运动，能够产生感应电流，故D正确。2(沈阳二中20142015学年高二上学期期末)如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中()A穿过线框的磁通量保持不变B线框中感应电流方向保持不变C线框所受安培力的合力为零D线框的机械能不断增大答案：B解析：线圈在释放下落的过程中，磁通量逐渐减小，感应电流方向不变，线圈所受安培力的合力向上，所以A错，C错，B对，线框在向下运动的过程中安培力做负功，机械能不断减小，D错。3(北京四
3、中20142015学年高二上学期期末)物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。某同学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均末动。对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是()A线圈接在了直流电源上B电源电压过高C所选线圈的匝数过多D所用套环的材料与老师的不同答案：D解析：闭合开关瞬间，只要套环产生感应电流，套环就会跳起。套环未动，可能是绝缘材料制成的，不能产生感应电流，选项D有可能。4.一无限长直导体薄板宽为l
4、，板面与z轴垂直，板的长度方向沿y轴，板的两侧与一个电压表相接，如图所示，整个系统放在磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向沿z轴正方向。如果电压表与导体薄板均以速度v向y轴正方向移动，则电压表指示的电压值为()A0BBlvCBLvD2Blv答案：A解析：整个导体薄板在切割磁感线，相当于长为l的导线在切割磁感线，而连接电压表的导线也在切割磁感线，它们是并联关系，整个回路中磁通量恒为零，所以电压表测得的数值为0。5在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t发生如图乙所示变化时，下图中正确表示线圈中感应电动势E变化的
5、是()答案：A解析：在第1s内，由楞次定律可判定电流为正，其产生的感应电动势E1S；在第2s和第3s内，磁场B不变化，线圈中无感应电流；在第4s和第5s内，B减小，由楞次定律可判定，其电流为负，产生的感应电动势E2，由B1B2，t22t1，故E12E2，由此可知，A项正确。6(辽宁沈阳市20142015学年高二上学期期末)如图所示，一电阻为R的导线弯成半径为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，下列结论中正确的是()A圆心到达磁场边界时感应电流方向发生改变
6、BCD段直线始终不受安培力作用C感应电动势平均值为BavD通过导线横截面的电荷量为答案：D解析：A.从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，磁通量逐渐增大，根据楞次定律知，感应电流的方向一直为逆时针方向，故A错误。B.CD段的电流方向由D到C，根据左手定则知，CD段受到竖直向下的安培力，故B错误。C.运动的时间t，根据法拉第电磁感应定律得：EBav，故C错误。D.通过导线横截面的电荷量为：q，故D正确。7(河北衡水中学20132014学年高二上学期期中)有一个垂直于纸面的匀强磁场，它的边界MN左侧为无场区，右侧是匀强磁场区域，如图(甲)所示，现让一个金属线框在纸平面内以垂直于MN的恒定速度从MN
7、左侧进入匀强磁场区域，线框中的电流随时间变化的it图象如图(乙)所示，则进入磁场区域的金属线框可能是下图的()答案：BC解析：导体棒切割磁感线产生的感应电动势EBLv，设线框总电阻是R，则感应电流I由图乙所示图象可知，感应电流先变大，然后不变，最后变小，且电流大小与时间成正比，由于B、v、R是定值，则导体棒的有效长度L应先变长，然后不变，最后变短，且L变化时，随时间均匀变化，即L与时间t成正比。闭合圆环匀速进入磁场时，有效长度L先变大，后变小，但L不随时间均匀变化，不符合题意，故A错误；正六边形线框进入磁场时，有效长度L先变大，然后不变，最后变小，故B正确；梯形线框匀速进入磁场时，有效长度L先
8、均匀增加，后不变，最后均匀变小，故C正确；三角形线框匀速进入磁场时，有效长度L先增加，后减小，且随时间均匀变化，故D错误。8(重庆一中20132014学年高二上学期期末)如图，光滑金属导轨由倾斜和水平两部分组成，水平部分足够长且处在竖直向下的匀强磁场中，右端接一电源(电动势为E，内阻为r)。一电阻为R的金属杆PQ水平横跨在导轨的倾斜部分，从某一高度由静止释放，金属杆PQ进入磁场后的运动过程中，速度时间图象可能是下图中的哪一个？(导轨电阻不计)()答案：ABD解析：金属杆PQ进入磁场后切割磁感线产生感应电动势，根据右手定则判断得知，感应电动势的方向与电源的电动势方向相反。A.若杆PQ产生的感应电
9、动势与电源的电动势大小相等时，回路中总电动势为零，电路中没有电流，金属杆不受安培力，做匀速直线运动，故A是可能的；B.若杆PQ产生的感应电动势小于电源的电动势大小，杆中电流方向从P到Q，所受的安培力方向向右，将做加速运动，随着速度增加，棒产生的感应电动势增加，回路中总的电动势增加，电流减小，棒所受的安培力减小，加速度随之减小，可知vt图象的斜率减小，故B是可能的；C.D若杆PQ产生的感应电动势大于电源的电动势大小，杆中电流方向从Q到P，所受的安培力方向向左，将做减速运动，随着速度减小，棒产生的感应电动势减小，回路中总的电动势减小，电流减小，棒所受的安培力减小，加速度随之减小，可知vt图象的斜率
10、减小，故C是不可能，D是可能的。9(广东省实验中学20142015学年高二下学期期中)如图所示是研究通电自感实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开开关S，重新闭合开关S，则()A闭合S瞬间，A2立即变亮，A1逐渐变亮B闭合S瞬间，A1立即变亮，A2逐渐变亮C稳定后，L和R两端电势差一定相同D稳定后，A1和A2两端电势差不相同答案：AC解析：闭合瞬间，L相当于断路，A2立刻变亮，A1逐渐变亮，稳定后，两个灯泡的亮度相同，说明它们两端的电压相同，L和R两端电势差一定相同，故选AC。10(郑州一中2014
11、2015学年高二检测)等离子气流由左方连续以速度v0射入P1和P2两板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2相连接，线圈A与直导线cd连接。线圈A内有随图乙所示变化的磁场，且磁场B的正方向规定为向左，如图甲所示，则下列叙述正确的是()A01s内ab、cd导线互相排斥B12s内ab、cd导线互相吸引C23s内ab、cd导线互相吸引D34s内ab、cd导线互相排斥答案：BD解析：由左手定则，可判定等离子气流中的正离子向上极板偏转，负离子向下极板偏转，所以ab中电流方向是由a向b的。在第1s内，线圈A内磁场方向向右，磁感应强度减小，由楞次定律可知感应电流的方向是由c向d的，由同向电流相互吸引，异向电
12、流相互排斥，可知两导线相互吸引，A错；在第2s内，线圈A内磁场方向向左，磁感应强度增加，由楞次定律可知感应电流的方向是由c向d的，由同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，可知两导线相互吸引，B正确；同理可以判断其他选项，故正确选项为B、D。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分。把答案直接填在横线上)11如图所示是三个成功的演示实验，回答下列问题。(1)在实验中，电流表指针偏转的原因是_。(2)电流表指针偏转角跟感应电动势的大小成_关系。(3)第一个成功实验(如图a)中，将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么量是相同的？_，什么量是不同的？
13、_。(4)从三个成功的演示实验可归纳出的结论是：_。答案：(1)穿过线圈的磁通量发生变化(2)正比(3)磁通量的变化量磁通量的变化率(4)只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。12.有一个称为“千人震”的趣味物理小实验，实验器材是一节电动势为1.5V的新干电池、几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位做这个实验的同学手拉手连成一串，另一位同学用导线将电池、镇流器、开关与首、尾两位同学两个空着的手相连，如图所示，在电路通或断时就会使连成一串的同学有触电感觉，该实验的原理是_；人有触电感觉时电路是接通还是断开的瞬间？_，因为_。答案：镇流器的自感现象断开瞬间只有在电路
14、断开时才能产生很高的自感电动势，使人产生触电的感觉解析：镇流器就是一个自感系数较大的自感线圈，当通过线圈的电流变化时，线圈中会产生自感现象。当电路接通时，由于自感作用，线圈中电流逐渐增大，此时，产生的自感电动势并不很大，但当电路断开时，线圈中电流突然减小，线圈中产生很大的自感电动势，使人产生触电的感觉。13(河北衡水中学20132014学年高二期中)法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机，揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕。法拉第圆盘发电机的原理如图所示，将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边缘附近和中心分别装有与金
15、属盘接触良好的电刷A、B，两电刷与灵敏电流计相连。当金属盘绕中心轴按图示方向转动时，则电刷A的电势_电刷B的电势(填高于、低于或等于)；若仅提高金属盘转速，灵敏电流计的示数将_；(填增大、减小或不变)；若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将_(填增大、减小或不变)答案：低于；增大；减小解析：根据安培定则可知，电磁铁产生的磁场方向向右，由右手定则判断可知，金属盘产生的感应电流方向从A到B，则电刷A的电势低于电刷B的电势；若仅提高金属盘转速，由EBLv知，产生的感应电动势增大，灵敏电流计的示数将变大；若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，变阻器接入电路的电阻增大电磁铁的磁场减弱，则感应电动势变小
16、，则电路中电流减小，灵敏电流计的示数变小，故D正确。三、论述计算题(共4小题，42分。解答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)14(9分)如图甲所示，截面积为0.2m2的100匝圆形线圈A处在变化的磁场中。磁场方向垂直纸面，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，设向外为B的正方向。R14，R26，C30F，线圈的内阻不计，求电容器上极板所带电荷量并说明正负。答案：7.2106C上极板带正电解析：EnS1000.2V0.4V电路中的电流IA0.04A所以UCU2IR20.046V0.24VQCUC301060.2
17、4C7.2106C由楞次定律和安培定则可知，电容器的上极板带正电。15(10分)(辽宁沈阳市20142015学年高二上学期期末)如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，设导体棒Oa可以以点O为中心转动，而另一端a刚好搭在光滑的半圆形金属导轨上，Oa长为L且以角速度顺时针匀速转动，在Ob间接入一阻值为R的电阻，不计其他电阻，试求：(1)导体棒Oa两端产生的电势差；(2)流过电阻R上的电流大小及方向；(3)所需外力的功率。答案：(1)BL2(2)从左向右(3)解析：(1)(2)导体棒Oa匀速转动，产生的感应电动势：EBlBLBL2，电路中只有电阻R，其余电阻都不计，则Oa端的电势差为：BL2；(2
18、)回路中感应电流：I，由右手定则可知，流过电阻R的电流从左流向右；(3)外力功率等于电阻R消耗的电功率：P。16(11分)(广东江门市20132014学年高二调研)如图所示，间距为L的光滑M、N金属轨道水平平行放置，ab是电阻为R0的金属棒，可紧贴导轨滑动，导轨右侧连接水平放置的平行板电容器，板间距为d，板长也为L，导轨左侧接阻值为R的定值电阻，其它电阻忽略不计。轨道处的磁场方向垂直轨道平面向下，电容器处的磁场垂直纸面向里，磁感应强度均为B。当ab以速度v0向右匀速运动时，一带电量大小为q的颗粒以某一速度从紧贴A板左侧平行于A板进入电容器内，恰好做匀速圆周运动，并刚好从C板右侧边缘离开。求：(
19、1)AC两板间的电压U；(2)带电颗粒的质量m；(3)带电颗粒的速度大小v。答案：(1)(2)(3)解析：(1)由法拉第电磁感应定律，ab棒的电动势为：EBLv0设AC间的电压为U，由闭合电路欧姆定律，得：I，又UIR解得：U(2)带电颗粒恰好做匀速圆周运动，则重力与电场力平衡有：qmg解得：m(3)颗粒做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得：qvBm颗粒运动轨迹如图所示，由几何关系可得：L2(rd)2r2解得：v17(12分)(辽宁葫芦岛市20142015学年高二下学期期末)如图甲所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距L11m，导轨平面与水平面成30角，上端连接阻值R1.5的电阻，质量
20、为m0.2kg，阻值r0.5的金属棒ab放在两导轨上，距离导轨最上端为L24m，棒与导轨垂直并保持良好接触整个装置处于一个匀强磁场中，该匀强磁场方向与导轨平面垂直向下，磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示，为保持ab棒静止，在棒上施加了一平行于导轨平面的外力F，g10m/s2。求：(1)当t2s时，外力F1的大小；(2)当t3s时的瞬间，外力F2的大小和方向；(3)请在图丙中画出前4s内外力F随时间变化的图象(规定F方向沿斜面向上为正)。答案： (1)当t2s时，外力F1的大小是0；(2)当t3s时的瞬间，外力F2的大小为0.5N，方向沿斜面向下；(3)前4s内外力F随时间变化的图象如图所
21、示。解析： (1)当t2s时，回路中产生的感应电动势：EL1L214V2V电流：IA1A由楞次定律判断可知，感应电流的方向由ba，根据左手定则可知ab所受的安培力沿轨道向上；ab棒保持静止，受力平衡，设外力沿轨道向上，则由平衡条件有：mgsin30B2IL1F10由图乙知B21T，代入题给数据可解得外力：F10(2)当t3s时的瞬间，设此时外力沿轨道向上，根据平衡条件得：F2B3IL1mgsin300，B31.5T解得：F20.5N，负号说明外力沿斜面向下。(3)规定F方向沿斜面向上为正，在03s内，根据平衡条件有：mgsin30BIL1F0而B0.5t(T)则得：F10.5t(N)当t0时刻，F1N。在34s内，B不变，没有感应电流产生，ab不受安培力，则由平衡条件得：Fmgsin301N画出前4s内外力F随时间变化的图象见答案。