1、45分钟单元能力训练卷(九)考查范围：第九单元分值：120分一、选择题(每小题6分，共48分)1在电磁学发展过程中，许多科学家作出了贡献下列说法正确的是()A奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象B麦克斯韦发现了电磁感应现象，楞次发现了感应电流的产生条件C库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值D安培发现了磁场对运动电荷的作用规律，洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律2某同学在学习了法拉第电磁感应定律之后，自己制作了一个手动手电筒如图D91所示是手电筒的简单结构示意图，左右两端是两块完全相同的条形磁铁，中间是一根绝缘直杆，由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈只可在
2、直杆上自由滑动，线圈两端接一灯泡，晃动手电筒时线圈也来回滑动，灯泡就会发光其中O点是两磁极连线的中点，a、b两点关于O点对称下列说法中正确的是()图D91A线圈经过O点时穿过的磁通量最小B线圈经过O点时受到的磁场力最大C线圈沿不同方向经过b点时所受的磁场力方向相反D线圈沿同一方向经过a、b两点时其中的电流方向相同3如图D92甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图D92乙所示若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，图D93中的it图象正确的是() 甲乙图D92AB CD图D934铁路上使用一种电磁
3、装置向控制中心传输信号，以确定火车的位置有一种磁铁能产生匀强磁场，被安装在火车首节车厢下面，如图D94所示(俯视图)，当它经过安装在两铁轨之间的线圈时，便会产生一种电信号被控制中心接收到当火车以恒定的速度通过线圈时，表示线圈两端的电压随时间变化的关系是图D95中的() 图D94AB CD图D955在如图D96所示的实验装置中，处在磁极间的A盘和B盘分别是两个可绕不同固定转轴灵活转动的铜盘，实验时用一根导线与A盘的中心和B盘的边缘接触，用另一根导线与B盘的中心和A盘的边缘接触摇动摇把，A盘顺时针转动(从上往下看)起来后()图D96A因为穿过A盘的磁通量不变，所以没有感应电流产生BA盘上有感应电动
4、势，A盘中心的电势比盘边缘高CB盘逆时针转动，B盘中心的电势比盘边缘高DB盘顺时针转动，B盘中心的电势比盘边缘低6一个闭合金属线框的两边接有电阻R1、R2，线框上垂直放置一根金属棒ab，棒与线框接触良好，整个装置放在匀强磁场中，如图D97所示当用外力使ab棒右移时，下列判断中正确的是()A穿过线框的磁通量不变，框内没有感应电流B框内有感应电流，电流方向沿顺时针方向绕行C框内有感应电流，电流方向沿逆时针方向绕行D框内有感应电流，左半边逆时针方向绕行，右半边顺时针方向绕行图D97图D987如图D98所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是三个完全相同的灯泡，E是内
5、阻不计的电源在t0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S.规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过D1和D2的电流，则图D99中能定性描述电流I随时间t变化关系的是() ABCD图D998如图D910甲所示，面积S0.2 m2、匝数n630、总电阻r1.0 的线圈处在变化的磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，设磁场垂直纸面向外为正方向，磁感应强度B随时间t按图乙所示规律变化图甲中传感器可看成标有“3 V、0.9 W”的纯电阻R，滑动变阻器R0上标有“10 ，1 A”，则下列说法正确的是()甲乙图D910A电流表的电流方向向左B为了保证电路的安全，电路中允
6、许通过的最大电流为1 AC线圈中产生的感应电动势随时间在变化D若滑动变阻器的滑片置于最左端，为了保证电路的安全，图乙中t0最小值为40 s二、计算题(共72分)9(20分)如图D911所示，一根电阻为R012 的电阻丝做成一个半径为r1 m的圆形导线框，竖直放置在水平匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，磁感应强度为B0.2 T现有一根质量为m0.1 kg、电阻不计的导体棒自圆形导线框最高点由静止起沿线框下落，在下落过程中始终与线框良好接触已知下落距离为时，棒的速度大小为v1 m/s，下落到经过圆心时，棒的速度大小为v2 m/s，(取g10 m/s2)试求：(1)下落距离为时棒的加速度的大小；(
7、2)从开始下落到经过圆心的过程中线框中产生的热量 图D91110(24分)如图D912所示，不计电阻的U形导轨水平放置，导轨宽d0.5 m，左端连接阻值为0.4 的电阻R.在导轨上垂直于导轨放一电阻为0.1 的导体棒MN，并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量m2.4 g的重物，图中L0.8 m开始时重物与水平地面接触并处于静止整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B00.5 T，并且以0.1 T/s的变化率在增大不计摩擦阻力，求至少经过多长时间才能将重物吊起？(g取10 m/s2)图D91211(28分)如图D913甲所示，水平虚面PQ上方两侧有对称的范围足够大的匀强磁场，磁场方向分别水平向左
8、和水平向右，磁感应强度大小均为B02 T用金属条制成的闭合正方形框aabb边长L0.5 m，质量m0.3 kg，电阻R1 .现让金属框平面水平，aa边、bb边分别位于左、右两边的磁场中，且与磁场方向垂直，金属框由静止开始下落，其平面在下落过程中始终保持水平，当金属框下落至PQ前一瞬间，加速度恰好为零以金属框下落至PQ为计时起点，PQ下方加一范围足够大的竖直向下的磁场，磁感应强度B与时间t之间的关系图象如图乙所示不计空气阻力及金属框的形变，g取10 m/s2.求：(1)金属框经过PQ位置时的速度大小；(2)金属框越过PQ后2 s内下落的距离；(3)金属框越过PQ后2 s内产生的焦耳热图D9134
9、5分钟单元能力训练卷（九）1AC解析 法拉第发现了电磁感应现象并总结了感应电流的产生条件，选项B错误；安培发现了磁场对通电导体的作用规律，洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，选项D错误2AC解析 由两磁铁间的磁场分布可知，靠近两极处磁感应强度最大，O点处磁感应强度最小，故线圈经过O点时穿过的磁通量最小，根据法拉第电磁感应定律，线圈经该位置时的感应电流为零，其所受磁场力为零，故选项A正确，B错误；根据楞次定律，线圈沿不同方向经过b点时感应电流方向相反，其所受的磁场力方向也相反，选项C正确；线圈沿同一方向经过a、b两点时磁场方向相同，但其变化的方向相反，故电流方向相反，选项D错误3D解析 磁感应
10、强度均匀变化，产生恒定的感应电流，选项A错误；第1 s内，磁通量垂直于纸面向里且均匀增强，由楞次定律可以判定感应电流方向为逆时针，选项C错误；同理可判定，第4 s内感应电流方向为逆时针，故选项B错误，D正确4C解析 当火车头中的磁场刚接触线圈时，线圈中有一边切割磁感线，产生的感应电动势为EBlv；当磁场完全进入时，穿过线圈的磁通量不发生变化，无感应电动势；当磁场要离开线圈时，线圈中又有一边在切割磁感线，产生的感应电动势EBlv.根据右手定则判断知，两段产生的感应电动势方向相反，也就是正负极相反，故选项C正确5C解析 先由右手定则判断出A盘中感应电流的方向，再根据B盘中电流方向和左手定则判断B盘
11、的转动方向A盘顺时针方向转动时，处在磁场中沿半径方向的导体做切割磁感线运动，由右手定则可以判断出A盘中感应电流方向由中心指向边缘，而产生感应电动势的导体相当于电源，因此A盘边缘电势比中心处高，故选项A、B错误A盘产生的感应电动势与B盘构成闭合回路，则B盘中电流方向由中心指向边缘，据外电路中电流由电势高的点流向电势低的点知，B盘中心处电势高，选项D错误由左手定则可以判断出，B盘处在磁场中，沿半径方向的导体所受安培力方向与半径垂直，方向沿逆时针，则B盘将逆时针方向转动由此可知，选项C正确6D解析 ab棒右移时，切割磁感线根据右手定则，ab棒中的感应电流方向从a流向b.此时ab棒起着电源的作用，两边
12、电阻器并联在电源两极之间，所以流过R1、R2的电流都由上而下7C解析 电源内阻不计，闭合开关时，流过D2、D3的电流不变，因线圈产生的自感电动势阻碍线圈中电流的增大，故流过D1的电流由零开始逐渐增大；断开开关时，线圈产生的自感电动势阻碍线圈中电流的减小，流过D1、D2、D3的电流将逐渐减小到零只有选项C正确8D解析 由楞次定律可知，电流表的电流方向向右；传感器正常工作时的电阻R10 ，工作电流I0.3 A，由于滑动变阻器允许的最大电流是1 A，所以电路允许通过的最大电流为Imax0.3 A；由于磁场时间均匀变化，所以线圈中产生的感应电动势是不变的滑动变阻器的滑片位于最左端时，外电路的电阻为R外
13、20 ，感应电动势的最大值EImax(RR0)，解得t040 s故只有D项正确9(1)8.8 m/s2(2)0.44 J解析 (1)棒下落距离时，棒切割磁感线产生感应电动势，棒在圆形导线框内的部分相当电源，其有效长度Lr，外电路由电阻为R1和R2的两部分圆弧导线并联，此时外电路电阻为R根据法拉第电磁感应定律EBLvBrv1又I棒受到的安培力FABLI0.12 N根据牛顿第二定律，mgF安ma故ag8.8 m/s2(2)下落过程能量守恒，有mgrQmv故下落到圆心过程产生的热量Qmgrmv0.44 J101 s解析 以MN为研究对象，有FABIdT以重物为研究对象，有TFNmg由于B在增大，安培
14、力FABId增大，绳的拉力T增大，地面的支持力FN减小，当FN0时，重物将被吊起，此时BIdmg又BB0t0.50.1tELdI联立解得t1 s11(1)0.75 m/s(2)21.5 m(3)0.5 J解析 (1)当金属框的加速度恰好为零时，受到的安培力与重力平衡F1安mg，F1安2B0I1L，I1解得v0.75 m/s(2)经分析知金属框进入PQ下方后做竖直下抛运动设2 s内下落的距离为h，则hvtgt2解得h21.5 m.(3)设金属框在PQ下方磁场中运动时产生的感应电流为I，感应电动势为E,2 s内产生的焦耳热为Q.由法拉第电磁感应定律EL2I由图象得2 T/s，2 s内产生的焦耳热QI2Rt0.5 J