1、第九章测试一、选择题(44分)13题只有一项符合题目要求，411题有多项符合题目要求1.如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些热能便起到加热物体的作用从而煮食因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用以下说法正确的是()A最好使用铝锅或铜锅B最好使用平底不锈钢锅或铁锅C最好使用陶瓷锅或耐热玻璃锅D在电磁炉与铁锅之间放一层白纸后无法加热解析选
2、用陶瓷锅或耐热玻璃锅无法形成涡流，C选项错误；A、B选项中均能形成涡流，铜和铝的电阻率小，电热少，效率低，相对来说选用平底不锈钢锅或铁锅为最佳，A选项错误，B选项正确；由于线圈产生的磁场能穿透白纸到达锅底，在铁锅中产生涡流，能够加热，D选项错误答案B设置目的在新情境下考查涡流、及涡流形成的因素2.(2015天津河西)如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO为其对称轴，一导线折成边长为L的正方形闭合线框abcd，线框在外力作用下由纸面内图示位置从静止开始向右做匀加速运动，若电流以逆时针方向为正方向，则从线框开始运动到ab边刚进入到PQ右侧磁场
3、的过程中，能反映线框中感应电流随时间变化规律的图像是()解析由法拉第电磁感应定律知在ab边运动到MN边界的过程中感应电动势E2BLv2BLat，感应电流为it，C、D项错；在ab边从MN边界运动到PQ边界的过程中，产生的感应电动势为EBLvBLat，感应电流为it，即刚过MN边界时感应电动势、感应电流均减小一半，所以A项错，B项对答案B设置目的电磁感应中的图像问题3.(2015天津市和平区)如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计匀强磁场与导轨所在平面垂直阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好t0时，将开关S由1掷到2.若分别用U、F、q和v表示电容器两端的电压、导
4、体棒所受的安培力、通过导体棒的电荷量和导体棒的速度则下列图像表示这些物理量随时间变化的关系中可能正确的是()解析开关S由1掷到2，电容器放电时会在电路中产生电流导体棒通有电流后会受到安培力的作用，会产生加速度而加速运动导体棒切割磁感线，速度增大，感应电动势增大，则电流减小，安培力减小，加速度减小因导轨光滑，所以在有电流通过棒的过程中，棒是一直加速运动(变加速)由于通过棒的电流是按指数递减的，那么棒受到的安培力也是按指数递减的，由牛顿第二定律知，它的加速度是按指数递减的由于电容器放电产生电流使得导体棒受安培力而运动，而导体棒运动产生感应电动势会给电容器充电当充电和放电达到一种平衡时，导体棒做匀速
5、运动当棒匀速运动后，棒因切割磁感线有电动势，所以电容器两端的电压能稳定在某个不为0的数值，即电容器的电量应稳定在某个不为0的数值(不会减少到0)这时电容器的电压等于棒的电动势数值，棒中无电流故本题应选C项答案C设置目的考查法拉第电磁感应定律、含容电路4(2015湖北八市联考)如图所示，等腰直角三角形OPQ区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场区域的OP边在x轴上且长为L.纸面内一边长为L的单匝闭合正方形导线框(线框电阻为R)的一条边在x轴上，且线框在外力作用下沿x轴正方向以恒定的速度v穿过磁场区域，在t0时该线框恰好位于图中所示的位置现规定顺时针方向为导线框中感应电流的正
6、方向，则下列说法正确的有()A在0时间内线框中有正向电流，在时间内线框中有负向电流B在时间内流经线框某处横截面的电荷量为C在时间内线框中最大电流为D0时间内线框中电流的平均值不等于有效值解析在0时间内，线框中磁通量增加，感应电流沿逆时针方向，A项错误；在时间内，线框中磁通量变化量为BL2，流过线框某一横截面的电荷量为q，B项正确；在时间内，线框中最大电流为BLv/R，C项错误；经分析知0时间内线框中电流的平均值不等于有效值，D项正确答案BD5.(2015河南三市第一次调研)两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨的下端接有电阻R，导轨的电阻不计斜面处在一匀强磁场中，磁场的方向垂直斜面
7、向上一电阻不计的光滑金属棒ab，在沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上升到图示虚线位置，在此过程中，下列说法正确的是()A恒力F和安培力对金属棒所做功的和等于金属棒重力势能的增量B恒力F和重力对金属棒所做功的和等于电阻R上产生的电热C金属棒克服安培力所做的功等于金属棒重力势能的增量D恒力F对金属棒所做的功等于电阻R上产生的电热解析金属棒匀速上升过程中，动能不变，根据功能关系可知：恒力F和安培力对金属棒所做功的和等于金属棒重力势能的增量，故A项正确根据动能定理，得WFWGW安0，得WFmghW安，而W安Q，则恒力F和重力对金属棒所做功的和等于电阻R上产生的电热，故B项正确金属棒克服
8、安培力所做的功等于回路中电阻R上产生的热量，不等于金属棒重力势能的增量，故C项错误恒力F所做的功在数值上等于金属棒增加的重力势能与电阻R上产生的焦耳热之和，故D项错误答案AB6.(2015山西省忻州市)如图是电子感应加速器的示意图，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，电子从电子枪右端逸出(不计初速度)，当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，使电子在真空室中沿虚线加速击中电子枪左端的靶，下列说法中正确的是()A真空室中磁场方向竖直向上B真空室中磁场方向竖直向下C电流应逐渐减小D电流应逐渐增大解析由安培定则知A项正确；电
9、子逆时针加速运动形成顺时针方向的感应电流，感应电流产生的磁场与原电流产生的磁场方向相反，由楞次定律知原磁场是增强的，故D项正确答案AD设置目的考查感生电场和带电粒子的加速7.(2015北京海淀区高三二调)如图所示电路中，电源电动势为E，线圈L的电阻不计以下判断正确的是()A闭合S瞬间，R1、R2中电流大小相等B闭合S，稳定后，R1中电流为零C断开S的瞬间，R1、R2中电流立即变为零D断开S的瞬间，R1中电流方向向右，R2中电流方向向左解析A项，闭合S瞬间，电容C与R2并联与R1串联，由于自感作用，则通过R1中电流大于通过R2中电流大小；故A项错误B项，由于线圈L的直流电阻不计，闭合S，稳定后，
10、R1被短路，R1中电流为零故B项正确C项，断开S的瞬间，电容器放电，R2中电流不为零，线圈中电流减小，产生自感电动势，相当于电源，R1中电流过一会儿为零故C项错误D项，断开S的瞬间，电容器放电，R2中电流方向向左，由于自感，根据楞次定律可知，R1中电流方向向右，故D项正确答案BD设置目的考查自感现象和电容器的充放电8.(2015上海浦东)在倾角为的斜面上固定两根足够长且间距为L的光滑平行金属导轨PQ、MN，导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下有两根质量分别为m1和m2的金属棒a、b，先将a棒垂直于导轨放置，用跨过光滑定滑轮的细线与物块c连接，连接a棒的细线平行于导轨，由静
11、止释放c，此后某时刻，将b也垂直于导轨放置，此刻起a、c做匀速运动而b静止，a棒在运动过程中始终与导轨垂直，两棒与导轨电接触良好，导轨电阻不计，则()A物块c的质量是(m1m2)sinBb棒放上导轨前，物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能Cb棒放上导轨后，a棒克服安培力所做的功等于a棒上消耗的电能Db棒放上导轨后，b棒中电流大小是解析A项，b棒静止说明b棒受力平衡，即安培力和重力沿斜面向下的分力平衡，a棒匀速向上运动，说明a棒受绳的拉力和重力沿斜面向下的分力大小以及沿斜面向下的安培力三个力平衡，c匀速下降则c所受重力和绳的拉力大小平衡由b平衡可知，安培力大小F安m2gsin由a平衡可知：F
12、绳F安m1gsin(m1m2)gsin，由c平衡可知：F绳mcg联立解得物块c的质量为：mc(m1m2)sin，故A项正确；B项，b放上导轨之前，根据能量守恒知物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能与a增加的重力势能之和，故B项错误；C项，b棒放上导轨后，a棒克服安培力所做的功等于a、b两棒上消耗的电能之和，故C项错误；D项，b棒放上导轨后，根据b棒的平衡可知，F安m1gsin，又因为F安BIL，可得b棒中电流大小是：I，故D项正确答案AD设置目的导体切割磁感线时的感应电动势；功能关系；焦耳定律9(2016上海虹口区)如图所示，两平行光滑的金属导轨MN、PQ固定在水平面上，相距为L，处于竖直
13、向下的磁场中，整个磁场由n个宽度皆为x0的条形匀强磁场区域1、2、3、n组成，从左向右依次排列，磁感应强度大小分别为B、2B、3B、nB，两导轨左端M、P间接入电阻R，金属棒ab垂直放在水平导轨上，且与导轨接触良好，不计导轨和金属棒的电阻若在不同的磁场区对金属棒施加不同的拉力，使棒ab以恒定速度v向右匀速运动取金属棒图示位置(即磁场1区左侧)为x0，则通过棒ab的电流i、对棒施加的拉力F随位移x变化的图像是()解析金属棒切割磁感线产生的感应电动势EnBLv，电路中感应电流In，所以通过棒的电流i与n成正比，A选项正确；棒所受的安培力F安nBILn2，因为棒匀速运动，对棒施加的外力F与F安等大反
14、向，即F与n2成正比，D选项正确答案AD设置目的考查导体切割磁感线产生的动生电动势、电流、安培力10(2016北京西城区)两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示除电阻R外其余电阻不计现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则()A释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gB金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为abC金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为FD电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少解析以棒为研究对象，设当棒下落距离为x时，速度为v，有mgk
15、xma；由此可得，下落之初加速度为g，A选项正确；由右手定则判断得出，棒下落时，流过R的电流方向为ba，B选项错误；由能的转化与守恒，可得当棒下落x时，有mgxQREpmv2，D选项错误答案AC设置目的考查电磁阻尼、能量守恒、牛顿运动定律、综合分析能力11(2015广东十校第一次联考)如图所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直先由静止释放c，c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触用ac表示c的加速度，Ekd表示d的动能，xc、xd分别表示c、d相对
16、释放点的位移下图中正确的是()解析c的运动过程分为四个阶段()xch，自由落体运动，ac1g.()hxc3h，c进入磁场匀速下落，速度vc；此时d做自由落体运动，其平均速度d，即d自由下落h高度的过程中c匀速下落2h高度，此过程中ac20.()3hxc4h，c、d均在磁场中，vcvd，回路中无感应电流，c只受重力，ac3g.()xc4h，离开磁场，ac4g.依据上述分析，A项错误，B项正确d的运动过程也分为四个阶段xdh，d自由落体，Ekdmgxd.hxd2h，该阶段对应着c运动的()阶段，两者均做加速度为g的匀加速运动，Ekdmgxd.2hxd4h，该阶段对应着c运动的()阶段，d受重力和方
17、向竖直向上的安培力；由c进入磁场匀速运动知，mg，故该阶段开始时F安dmg，可知d做减速运动，且为加速度减小的减速运动，该阶段Ekd减小xd4h，d离开磁场做匀加速直线运动，Ekd随xd均匀增加综上分析，C项错误，D项正确答案BD二、实验题(10分)12在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图所示它们是：电流表；直流电源；带铁芯的线圈A；线圈B；开关；滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱)(1)试按实验的要求在实物图上连接(图中已连好一根导线)(2)若连接滑动变阻器的两根导线接在接线柱C和D上，而在开关刚刚闭合时电流表指针右偏，则开关闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱C移动时，电流表指针将_(
18、填“左偏”“右偏”或“不偏”)解析开关闭合时，电流表指针向右偏，说明B中磁通量增加时，产生的感应电流使指针向右偏而如图接法，当滑动触头向C移动时，A回路中电流减小，通过B回路的磁通量减少，此时产生感应电流与开关闭合时相反，故指针向左偏答案连接电路如图所示左偏设置目的考查产生感应电流的条件、实验连接的2个独立电路三、计算题(46分)13(10分)有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如图所示该机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极，电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻R.绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，
19、不计金属电阻若橡胶带匀速运动时，电压表读数为U，求：(1)橡胶带匀速运动的速率；(2)电阻R消耗的电功率：(3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功解析(1)设电动势为E，橡胶带运动速率为v，由EBLv，由于不计金属电阻有EU，得v(2)设电功率为P，则P(3)设电流为I，安培力为F，克服安培力做的功为W，I，FBIL，WFd，得W答案(1)(2)(3)设置目的考查物理建模能力、综合分析能力14.(12分)如图所示，竖直放置的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L，在M点和P点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间OO1O1O矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为
20、m，电阻为r的导体棒ab垂直搁在导轨上，与磁场上边界相距d0.现使ab棒由静止开始释放，棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好的电接触，且下落过程中始终保持水平，导轨电阻不计)求：(1)棒ab在离开磁场下边界时的速度；(2)棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热；(3)试分析讨论ab棒在磁场中可能出现的运动情况解析(1)设ab棒离开磁场边界前做匀速运动的速度为v，产生的电动势为EBLv，电路中电流I，对ab棒，由平衡条件，得mgBIL0，解得v(2)由能量守恒定律，得mg(d0d)E电mv2解得E电mg(d0d)E棒电mg(d0d)(3)设棒刚进入磁场时的速度为v0，由
21、mgd0mv02，得v0棒在磁场中匀速时速度为v，则当v0v，即d0时，棒进入磁场后做匀速直线运动当v0v，即d0时，棒进入磁场后做先加速后匀速直线运动当v0v，即d0时，棒进入磁场后做先减速后匀速直线运动安培力就是电流在磁场中受到的力，因此安培力的功就是电流的功，安培力的功率就是电流的功率答案(1)(2)E棒电mg(d0d)(3)见解析设置目的考查导体切割磁感线的运动及能量问题15(10分)(2014福建)如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长为L、宽为d、高为h.上下两面是绝缘板，前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连整个管道置
22、于磁感应强度大小为B，方向沿z轴正方向的匀强磁场中管道内始终充满电阻率为的导电液体(有大量的正、负离子)，且开关闭合前后，液体在管道内进、出口两端压强差的作用下，均以恒定速率v0沿x轴正向流动，液体所受的摩擦阻力不变调整矩形管道的宽和高，但保持其他量和矩形管道的横截面积Sdh不变，求电阻R可获得的最大功率Pm及相应的宽高比的值解析电阻R获得的功率为PI2R()2R()2R；由于(LhR)(d)SLR为定值，故当LhRd时，分母值最小，功率有极大值当时，电阻R获得的最大功率为Pm()2R()2答案Pm设置目的考查物理建模能力、综合分析能力、极值求解16.(14分)如图，电阻不计且足够长的U型金属
23、框架放置在倾角37的绝缘斜面上，该装置处于垂直斜面向下的匀强磁场中，磁感应强度大小B0.5 T质量m0.1 kg、电阻R0.4 的导体棒ab垂直放在框架上，从静止开始沿框架无摩擦下滑，与框架接触良好框架的质量M0.2 kg、宽度l0.4 m，框架与斜面间的动摩擦因数0.6，与斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2，sin370.6，cos370.8.(1)若框架固定，求导体棒的最大速度vm；(2)若框架固定，棒从静止开始下滑5.75 m时速度v5 m/s，求此过程回路中产生的热量Q及流过ab棒的电量q；(3)若框架不固定，求当框架刚开始运动时棒的速度v1.解析(1)棒ab产生的电动势EBlv回路中感应电流I棒ab所受的安培力FBIl对棒ab，mgsin37BIlma当加速度a0时，速度最大，最大值vm6 m/s(2)根据能量转化和守恒定律，有mgxsin37mv2Q代入数据解得Q2.2 Jqtt2.875或2.9 C(3)回路中感应电流I1框架上边所受安培力F1BI1l对框架Mgsin37BI1l(mM)gcos37代入数据解得v12.4 m/s答案(1)6 m/s(2)2.9 C(3)2.4 m/s设置目的考查导体切割磁感线的运动及能量问题