1、阶段验收评估(九)电 磁 感 应(时间：60分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分，每小题只有一个选项正确)1(2014广东高考)如图1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()图1A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2.如图2所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动。金属线框从右侧某一位置静止开始
2、释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是()图2AabcdaBdcbadC先是dcbad，后是abcdaD先是abcda，后是dcbad3. (2014宿迁二模)如图3电路中，A1、A2是两个指示灯，L是自感系数很大的线圈，电阻R阻值较小，开关S1断开、S2闭合。现闭合S1，一段时间后电路稳定。下列说法中正确的是()图3A闭合S1，通过电阻R的电流先增大后减小B闭合S1，A1亮后逐渐变暗C闭合S1，A2逐渐变亮，然后亮度不变D断开电路时，为保护负载，应先断开S2，再断开S14.如图4所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向
3、外，正方形金属框电阻为R，边长是L，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域，t1时刻线框全部进入磁场。规定顺时针方向为感应电流I的正方向。外力大小为F，线框中电功率的瞬时值为P，通过导体横截面的电荷量为q，则这些量随时间变化的关系正确的是()图4图55(2014河南三市联考)矩形导线框固定在匀强磁场中， 如图6甲所示。磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向为垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，则()图6A从0到t1时间内，导线框中电流的方向为abcdaB从0到t1时间内，导线框中电流越来越小C从0到t
4、2时间内，导线框中电流的方向始终为adcbaD从0到t2时间内，导线框ab边受到的安培力越来越大二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分，每小题有多个选项正确，全选对得6分，选对但不全得3分，选错或不选得0分)6(2014成都模拟)如图7所示，甲为某闭合线圈内磁通量随时间t变化的函数图像，乙为某特殊电阻R的伏安特性曲线。已知两图像具有相似性，即OA段为曲线，AB段为平行于横轴的直线。则下列说法不正确的是()图7A甲图OA段表示线圈的感应电动势在Ot1时间内随时间推移而逐渐增大B乙图OA段表示电阻R的阻值在OI1范围内随电流的增大而逐渐增大C甲图AB段表示线圈的感应电动势为零D乙图AB
5、段表示电阻R的阻值为零7.如图8所示，两足够长平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动，两金属棒ab、cd的质量之比为21。用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉金属棒cd，经过足够长时间以后()图8A金属棒ab、cd都做匀速运动B金属棒ab上的电流方向是由b向aC金属棒cd所受安培力的大小等于2F/3D两金属棒间距离保持不变8. (2014江都检测)如图9所示，水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m的金属棒ab。导轨的一端连接电阻R，其它电阻均不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下，金属棒ab在一水平恒力F作用下
6、由静止开始向右运动。则()图9A随着ab运动速度的增大，其加速度也增大B外力F对ab做的功等于电路中产生的电能C当ab做匀速运动时，外力F做功的功率等于电路中的电功率D无论ab做何种运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能三、非选择题(本题共3小题，共52分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤)9(12分)(2014黄山七校联考)如图10所示，M、N为纸面内两平行光滑导轨，间距为L。轻质金属杆ab可在导轨上左右无摩擦滑动，杆与导轨接触良好，导轨右端与定值电阻连接。P、Q为平行板器件，两板间距为d，上下两板分别与定值电阻两端相接。两板正中左端边缘有一粒子源始终都有速度为v0的带
7、正电粒子沿平行于极板的方向进入两板之间。整个装置处于垂直于纸面向外的匀强磁场中。已知轻杆和定值电阻的阻值分别为r和R，其余电阻不计，带电粒子的重力不计，为使粒子沿原入射方向从板间右端射出，则轻杆应沿什么方向运动？速度多大？图1010(20分)(2014长宁区一模)如图11所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l0.20 m，电阻R1 ，有一质量为m1 kg的金属棒MN平放在轨道上，与两轨道垂直，金属棒及轨道的电阻可忽略不计，整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中，磁感应强度B5 T，现用拉力F平行轨道方向拉金属棒，使棒做初速为零的匀加速直线运动，加速度a1 m/s2，试求：图11(
8、1)第2 s末安培力FA的大小；(2)在虚线方框内画出拉力F随时间t变化的图线(要标出坐标值)；(3)当拉力F4 N时，电路消耗的电功率；(4)若拉力F的最大值为5 N，流过电阻R的最大电流为多大？11(20分)(2014绵阳模拟)如图12甲，电阻不计的足够长的平行光滑金属导轨PX、QY相距L0.5 m，底端连接的电阻R2 ，导轨平面倾斜角30，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B1 T。质量m40 g、电阻r0.5 的金属棒MN放在导轨上，金属棒通过绝缘细线在电动机牵引下从静止开始运动，经过时间t12 s通过距离x1.5 m，速度达到最大，这个过程中电压表示数U00.8 V，电流表示数I
9、00.6 A，示数稳定，运动过程中金属棒始终与导轨垂直，细线始终与导轨平行且在同一平面内，电动机线圈内阻r00.5 ，g10 m/s2。求：图12(1)细线对金属棒拉力的功率P多大？(2)从静止开始运动的t12 s时间内，电阻R上产生的热量QR是多大？(3)用外力F代替电动机沿细线方向拉金属棒MN，使金属棒保持静止状态，金属棒到导轨下端距离为d1 m。若磁场按照图乙规律变化，求外力F随着时间t的变化关系式？答 案1选C小磁块从铜管P中下落时，P中的磁通量发生变化，P中产生感应电流，给小磁块一个向上的磁场力，阻碍小磁块向下运动，因此小磁块在P中不是做自由落体运动，而塑料管Q中不会产生电磁感应现象
10、，因此Q中小磁块做自由落体运动，A项错误；P中的小磁块受到的磁场力对小磁块做负功，机械能不守恒，B项错误；由于在P中小磁块下落的加速度小于g，而Q中小磁块做自由落体运动，因此从静止开始下落相同高度，在P中下落的时间比在Q中下落的时间长，C项正确；根据动能定理可知，落到底部时在P中的速度比在Q中的速度小，D项错误。2选B线框从右侧摆到最低点的过程中，穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可判断感应电流的方向为dcbad，从最低点摆到左侧最高点的过程中，穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可判断感应电流的方向为dcbad，所以选B。3选D闭合开关S1的瞬间，由于线圈中自感电动势的阻碍，通过电阻R的电流只能慢
11、慢增加，电路稳定后达到最大值，故A错误；闭合开关S1，刚开始A1、A2、负载串联，之后阻值较小的R并入电路，再与A1串联，总电阻变小，干路电流变大，支路电压变小，导致A1逐渐变亮，A2逐渐变暗，故B、C错误；断开电路时，为保护负载，由于线圈L产生自感电动势，应先断开S2，再断开S1，故D正确。4选C线框速度vat，产生的感应电动势随时间均匀增大，感应电流均匀增大，安培力随时间均匀增大，外力F随时间变化关系是一次函数，但不是成正比，功率PEI随时间变化关系是二次函数，其图像是抛物线，所以C正确A、B错误。导体横截面的电荷量qIt随时间变化关系是二次函数，其图像是抛物线，选项D错误。5选C由楞次定
12、律，知从0到t2时间内，导线框中电流的方向始终为adcba，选项A错误C正确；由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，从0到t1时间内，导线框中电流恒定，选项B错误；由安培力公式，从0到t2时间内，导线框ab边受到的安培力先减小后增大，选项D错误。6选ABD根据法拉第电磁感应定律，则有：磁通量随时间t变化的函数图像的斜率表示感应电动势的大小，甲图OA段表示线圈的感应电动势在Ot1时间内随时间推移而逐渐减小，故A错误；电阻R的伏安特性曲线的斜率不表示电阻的大小，但根据R，可知，电阻R的阻值一直随电流的增大而逐渐减小，但不为零，故B、D错误。甲图AB段磁通量的变化率为零，则线圈的感应电动势为零，故
13、C正确。7选BC对两金属棒ab、cd进行受力和运动分析可知，两金属棒最终将做加速度相同的匀加速直线运动，且金属棒ab速度小于金属棒cd速度，所以两金属棒间距离是变大的，由楞次定律判断金属棒ab上的电流方向是由b到a，A、D错误，B正确；以两金属棒整体为研究对象有：F3ma，隔离金属棒cd分析：FF安ma，可求得金属棒cd所受安培力的大小F安F，C正确。8选CD金属棒ab在一水平恒力F作用下由静止开始向右运动，随着ab运动速度的增大，产生的感应电流增大，所受与F方向相反的安培力增大，其加速度减小，选项A错误；外力F对ab做的功等于电路中产生的电能和导体棒增加的动能之和，选项B错误；由能量守恒定律
14、可知，当ab做匀速运动时，外力F做功的功率等于电路中的电功率，选项C正确；无论ab做何种运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能，选项D正确。9解析：粒子在电场中运动，电场力FqU/d粒子在磁场中运动，磁场力Fqv0B因为粒子沿原入射方向从板间右端射出，所以粒子所受的电场力和洛伦兹力相互平衡，得qU/d qv0B轻质金属杆ab切割磁感线产生的感应电动势EBLvR中电流IE/(Rr)PQ之间电压UIR联立解得v(Rr) v0由右手定则得杆应向右运动。答案：向右运动(Rr)v010解析：(1)棒做初速为零的匀加速直线运动，第2 s末的瞬时速度为：vat12 m/s2 m/sFABIl N2
15、 N。(2)由安培力公式得：FABIlvvatt，由牛顿第二定律得FFAma，即Ft1。故图象为(3)棒做初速为零的匀加速直线运动，当拉力F4 N时，可得此时安培力的大小为：FAFma4 N11 N3 N由安培力表达式可得瞬时电流的大小：I3 A电路消耗的电功率：PI2R321 W9 W。(4)当金属棒做匀速直线运动时，流过电阻R的电流最大，此时外力大小等于安培力大小，故由：FAFBIl5 N解得：I5 A。答案：(1)2 N(2)见解析图(3)9 W(4)5 A11解析：(1)细线对金属棒拉力的功率P等于电动机的输出功率，根据能量转化和守恒，有：PI0U0I02r00.60.80.620.5
16、0.3 W。(2)当从静止开始运动经过t12 s时间，金属棒速度达到最大，设最大速度为vm，电流为I1，则F安BI1L又 PF拉vm金属棒速度最大时做匀速运动，由F拉mgsin F安联立得：mgsin 解得：vm1 m/s金属棒从静止开始运动到达到最大速度过程中，设整个电路中产生的热量为Q，由能量转化和守恒得：Ptmgxsin mvm2QQRQ0.224 J。(3)由图可知B(0.20.4t) T根据法拉第电磁感应定律得：感应电动势ELd，感应电流I金属棒所受的安培力 F安BIL根据平衡条件得 Fmgsin F安解得：F(0.016t0.208) N。答案：(1)0.3 W(2)0.224 J(3)F(0.016t0.208) N
