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1、章末檢測一、單項選擇題1.(2019揚州中學(xué)月考)物理學(xué)的基本原理在生產(chǎn)生活中有著廣泛應(yīng)用。下面列舉的四種器件中,在工作時利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是()A.回旋加速器B.交流發(fā)電機C.質(zhì)譜儀D.電動機答案B回旋加速器利用磁場使帶電粒子偏轉(zhuǎn),電場使粒子加速,不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故A錯誤;交流發(fā)電機是通過線圈在磁場中轉(zhuǎn)動從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故B正確;質(zhì)譜儀是利用電場加速、磁場使帶電粒子偏轉(zhuǎn),不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故C錯誤;電動機是通電線圈在磁場中受安培力作用轉(zhuǎn)動的,不屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故D錯誤。2.如圖所示,導(dǎo)線框abcd與直導(dǎo)線幾乎在同一平面內(nèi),直導(dǎo)線中通有恒定電流I,當導(dǎo)線框由左向右

2、勻速通過直導(dǎo)線時,線框中感應(yīng)電流的方向是()A.先abcd,后dcba,再abcdB.始終dcbaC.先dcba,后abcd,再dcbaD.先abcd,后dcba答案C當導(dǎo)線框從直導(dǎo)線左邊向直導(dǎo)線靠近時,穿過導(dǎo)線框的磁感線是向外的且磁通量增加,由楞次定律可判斷導(dǎo)線框中電流方向是dcba,當導(dǎo)線框在直導(dǎo)線右邊遠離直導(dǎo)線時,穿過導(dǎo)線框的磁感線是向里的且磁通量減小,由楞次定律可判斷導(dǎo)線框中電流方向還是dcba。在導(dǎo)線框跨越直導(dǎo)線的過程中,導(dǎo)線框的ab邊和dc邊均切割磁感線,由右手定則可得ab邊感應(yīng)電流的方向從a到b,cd邊感應(yīng)電流的方向從c到d,而ad、bc邊不切割磁感線,因此,回路中相當于有兩個電

3、源串聯(lián),回路中感應(yīng)電流的方向為abcd。選項C正確。3.一直升機停在南半球的地磁極上空,該處地磁場的方向豎直向上,磁感應(yīng)強度為B。若直升機螺旋槳葉片的長度為l,近軸端為a,遠軸端為b,轉(zhuǎn)動的頻率為f,順著地磁場的方向看螺旋槳,螺旋槳沿順時針方向轉(zhuǎn)動。如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離,用E表示每個葉片中的感應(yīng)電動勢,則()A.E=fl2B,且a點電勢低于b點電勢B.E=2fl2B,且a點電勢低于b點電勢C.E=fl2B,且a點電勢高于b點電勢D.E=2fl2B,且a點電勢高于b點電勢答案A直升機螺旋槳每個葉片都切割磁感線,沿地磁場的方向看螺旋槳,螺旋槳沿順時針方向轉(zhuǎn)動,根據(jù)右手定則可知,a點電勢低于

4、b點電勢;電動勢大小為E=12Blv=12Bll=12Bl2fl=l2fB,故A正確,B、C、D錯誤。4.(2017課標)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的干擾,在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板,并施加磁場來快速衰減其微小振動,如圖所示。無擾動時,按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場;出現(xiàn)擾動后,對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是()答案A施加磁場來快速衰減STM的微小振動,其原理是電磁阻尼,在振動時通過紫銅薄板的磁通量發(fā)生變化,紫銅薄板中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,則其受到安培力作用,該作用阻礙紫銅薄板振動,即促使其

5、振動衰減。方案A中,無論紫銅薄板上下振動還是左右振動,通過它的磁通量都發(fā)生變化;方案B中,當紫銅薄板上下振動時,通過它的磁通量可能不變,當紫銅薄板向右振動時,通過它的磁通量改變;方案C中,紫銅薄板上下振動、左右振動時,通過它的磁通量可能不變;方案D中,當紫銅薄板上下振動時,通過它的磁通量可能不變。綜上可知,對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是A。5.(2017揚州調(diào)研)如圖所示,邊長為L的均勻正方形金屬框abcd在豎直面內(nèi)下落,ab邊以速度v進入下方的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,則線框進入磁場時,ab邊兩端的電勢差Uab為()A.BLvB.14BLvC.34BLvD.-14BLv答案C

6、ab邊進入磁場切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv,ab兩端的電勢差Uab=34E=34BLv,故A、B、D項錯誤,C項正確。6.(2019泰興中學(xué)月考)如圖所示,一直角三角形金屬框向左勻速地穿過一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場,磁場僅限于虛線邊界所圍的區(qū)域內(nèi),該區(qū)域的形狀和大小與金屬框完全相同;且金屬框的下邊與磁場區(qū)域的下邊界在一條直線上。若取順時針方向為電流的正方向,則金屬框穿過磁場的過程中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖像是下圖中的()答案C根據(jù)楞次定律可以判斷出金屬框進入磁場過程中感應(yīng)電流的方向為逆時針,故A、B項錯誤;在金屬框出磁場的過程中,感應(yīng)電流的方向為順時針方向,金屬框切割磁感線的

7、有效長度線性減小,故D項錯誤,C項正確。二、多項選擇題7.(2018南京三校聯(lián)考)關(guān)于靜電現(xiàn)象和渦流,下列說法中正確的是()A.減小鐵芯材料的電阻率可以減小變壓器鐵芯中渦流所引起的能損B.可以利用渦流冶煉高質(zhì)量的合金C.飛機輪胎用導(dǎo)電橡膠制成是為了避免靜電的危害D.探測金屬制地雷所用的探測器是利用靜電現(xiàn)象來工作的答案BC增大鐵芯材料的電阻率可以減小渦流,以減小變壓器鐵芯中渦流所引起的能損,所以A項錯誤;真空冶煉爐利用渦流冶煉金屬,可防止空氣中的雜質(zhì)進入金屬,故可以利用渦流冶煉高質(zhì)量的合金,所以B項正確;飛機輪胎用導(dǎo)電橡膠制成,可將產(chǎn)生的電荷導(dǎo)走,避免靜電的危害,所以C項正確;探測金屬制地雷所用

8、的探測器是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象來工作的,故D項錯誤。8.(2017如東高級中學(xué)四校聯(lián)考)如圖所示是法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖;銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸,圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場B中,當圓盤旋轉(zhuǎn)時,下列說法正確的是()A.實驗中流過電阻R的電流是由于圓盤內(nèi)產(chǎn)生渦流現(xiàn)象而形成的B.若從上往下看,圓盤順時針轉(zhuǎn)動,則圓盤中心電勢比邊緣要高C.實驗過程中,穿過圓盤的磁通量發(fā)生了變化,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D.若從上向下看,圓盤順時針轉(zhuǎn)動,則有電流沿a到b的方向流經(jīng)電阻R答案BD圓盤轉(zhuǎn)動可等效成無數(shù)徑向?qū)w切割磁感線,因此是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故A錯誤;根據(jù)右手定則,從上往下看,

9、圓盤順時針轉(zhuǎn)動產(chǎn)生由圓盤邊緣指向圓盤中心的電流,故圓盤中心電勢比邊緣高,電流沿a到b的方向流經(jīng)電阻R,故B、D項正確;實驗過程中,穿過圓盤的磁通量沒有發(fā)生變化,而是導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢,故C項錯誤。9.(2018蘇錫常鎮(zhèn)四市一調(diào))如圖所示,a、b、c為三只完全相同的燈泡,L為電阻不計的純電感,電源內(nèi)阻不計。下列判斷正確的是()A.S閉合的瞬間,b、c兩燈亮度相同B.S閉合足夠長時間后,b、c兩燈亮度相同C.S斷開的瞬間,a、c兩燈立即熄滅D.S斷開后,b燈先突然閃亮后再逐漸變暗熄滅答案ADS閉合的瞬間,L中產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的增加,此時可認為b、c兩燈串聯(lián),則此時b、c兩燈亮度相

10、同,選項A正確;由于L的電阻不計,則S閉合足夠長時間后,b燈被L短路,則b燈熄滅,c燈變得更亮,選項B錯誤;S斷開的瞬間,通過各個燈原來的電流立即消失,而通過L的電流要通過三盞燈形成新的回路,則a、c兩燈將逐漸熄滅,b燈中因為原來電流為零,所以b燈先突然閃亮后再逐漸變暗熄滅,選項C錯誤,D項正確。10.(2017南京、鹽城一模)如圖所示,均勻?qū)w圍成等腰閉合三角形線圈abc,底邊與勻強磁場的邊界平行,磁場的寬度大于三角形的高度;線圈從磁場上方某一高度處由靜止開始豎直下落,穿過該磁場區(qū)域,不計空氣阻力。則下列說法中正確的是()A.線圈進磁場的過程中,可能做勻速直線運動B.線圈底邊進、出磁場時線圈

11、的加速度可能相同C.線圈出磁場的過程中,可能做先減速后加速的直線運動D.線圈底邊進、出磁場時,線圈所受安培力可能大小相等,方向不同答案BC線圈進磁場的過程中,因為有效切割長度越來越小,安培力會越來越小,不可能勻速運動,故A項錯誤;如果線圈釋放位置比較高,底邊進入磁場后先減速后加速,可能導(dǎo)致線圈底邊進磁場的速度和出磁場的速度是相同的,安培力F安=B2L2vR,速度相同,安培力相同,根據(jù)牛頓第二定律,mg-F安=ma,加速度相同,故B項正確;如果出磁場時,安培力比重力大,那么線圈先減速,但是在減速的過程中,有效切割長度越來越小,安培力會越來越小,故C項正確;線圈進出磁場時的速度可能相等,根據(jù)F安=

12、B2L2vR,安培力大小可能相等,但安培力都是阻礙線圈向下運動,所以安培力方向相同,故D項錯誤。11.(2018蘇州模擬)如圖所示,水平放置的粗糙U形金屬框架上接一個阻值為R0的電阻,放在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中,一個半徑為l、質(zhì)量為m的半圓形硬導(dǎo)體AC在水平恒力F作用下,由靜止開始運動距離d后速度達到v,半圓形導(dǎo)體AC的電阻為r,其余電阻不計,下列說法正確的是()A.UAC=2BlvB.UAC=2R0BlvR0+rC.電路中產(chǎn)生的電熱Q=Fd-12mv2D.通過R0的電荷量q=2BldR0+r答案BDAC產(chǎn)生的電動勢E=2Blv,則UAC=ER0R0+r=2R0BlvR0

13、+r,A項錯誤,B項正確;由功能關(guān)系得Fd=12mv2+Q+Q,C項錯誤;此過程中通過R0的電荷量為q=It=ER0+rt=R0+r=2BldR0+r,D項正確。三、非選擇題12.(2018鹽城三模)如圖所示,在豎直平面內(nèi),水平且平行的、虛線間距為L,其間有垂直紙面向外的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B;一長為2L、寬為L矩形線框質(zhì)量為m,電阻為R;開始時,線框下邊緣正好與虛線重合,由靜止釋放,線框上邊緣進入磁場后線框一直做減速運動,經(jīng)過一段時間后,線框上邊緣經(jīng)過虛線瞬間加速度恰為0,重力加速度為g,不計空氣阻力。求矩形線框穿過磁場過程中:(1)上邊緣經(jīng)過虛線瞬間,線框中的電流;(2)磁通量變化率的最

14、大值;(3)線框中產(chǎn)生的焦耳熱。答案(1)mgBL(2)BL2gL(3)2mgL-m3g2R22B4L4解析(1)BIL=mg得I=mgBL(2)線框上邊剛進磁場時磁通量的變化率最大t=BLv1mgL=12mv12得t=BL2gL(3)設(shè)線框上邊緣通過虛線瞬間線框速度為v2,則BLv2=IR設(shè)線框穿過磁場過程中克服安培力做的功為W,根據(jù)動能定理mgL-W=12mv22-12mv12解得W=2mgL-m3g2R22B4L4。13.(2018蘇錫常鎮(zhèn)四市調(diào)研)一種測量物體質(zhì)量的裝置,其結(jié)構(gòu)如圖甲、乙所示,磁極間存在著磁感應(yīng)強度大小為B=0.5T的勻強磁場;邊長L=0.1m、匝數(shù)n=100匝的正方形

15、線圈abcd套于中心磁極并固定在托盤骨架上,總質(zhì)量m0=1kg;線圈左右兩邊處于磁場中,與一數(shù)字式電量表(圖上未畫出)連接成一個回路,回路總電阻為R=10;托盤下方和磁極之間固定一勁度系數(shù)為k=10N/cm的輕彈簧;在某次測量中,一物體從輕放到托盤上到最終靜止的過程中流過電量表的凈電量為q=0.02C,不計摩擦和空氣阻力,g取10m/s2。(1)當托盤向下運動的速度為v=0.1m/s時,求此時線圈中感應(yīng)電流的大小和方向;(2)求該物體的質(zhì)量;(3)測量中彈簧增加的彈性勢能為EP=0.2J,求回路產(chǎn)生的焦耳熱Q。答案(1)0.1A,沿順時針方向(2)2kg(3)0.4J解析(1)E=BLvE=2nBLv=1VI=ERI=2nBLvR=0.1A方向在圖乙中沿順時針方向(2)q=It(或q=nR同樣得分)q=2nBLvtR=2nBLxRx=0.02mkx=mgm=kqR2nBLg=2kg(3)E重=(m+m0)gx(m+m0)gx=EP+QQ=0.4J9