2019-2020年高中物理階段驗(yàn)收評(píng)估二楞次定律和自感現(xiàn)象魯科版一、選擇題(共8小題，每小題6分，共48分，第15題只有一項(xiàng)符合題目要求，第68題有多項(xiàng)符合題目要求，全都選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1在物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中，觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)、假說(shuō)和邏輯推理等方法都起到了重要作用。下列敘述不符合史實(shí)的是()A奧斯特在實(shí)驗(yàn)中觀察到電流的磁效應(yīng)，該效應(yīng)揭示了電和磁之間存在聯(lián)系B安培根據(jù)通電螺線管的磁場(chǎng)和條形磁鐵的磁場(chǎng)的相似性，提出了分子電流假說(shuō)C法拉第在實(shí)驗(yàn)中觀察到，在通有恒定電流的靜止導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中，會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流D楞次在分析了許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)后提出，感應(yīng)電流應(yīng)具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化解析：選C奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電和磁之間的關(guān)系，選項(xiàng)A符合；根據(jù)通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，安培提出了磁性是分子內(nèi)環(huán)形電流產(chǎn)生的，即分子電流假說(shuō)，選項(xiàng)B符合；法拉第提出的是電磁感應(yīng)定律，但恒定電流周?chē)划a(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)C不符合；楞次定律指出感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，選項(xiàng)D符合。2.電阻R，電容C與一個(gè)線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止在線圈的正上方，N極朝下，如圖1所示，現(xiàn)使磁鐵開(kāi)始自由下落，在N極接近線圈上端過(guò)程中，流過(guò)R的電流方向和電容器極板的帶電情況是()圖1A從a到b，上極板帶正電B從a到b，下極板帶正電C從b到a，上極板帶正電D從b到a，下極板帶正電解析：選D當(dāng)N極靠近線圈時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知線圈中的感應(yīng)電流方向，線圈的下端為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正極，上端為負(fù)極，故流過(guò)R的電流方向從 ba，電容器下板為正極板，故D正確。3.如圖2所示，在x0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直于xOy平面(紙面)向里。具有一定電阻的矩形線框abcd位于xOy平面內(nèi)，線框的ab邊與y軸重合。令線框從t0時(shí)刻起由靜止開(kāi)始沿x軸正方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，則線框中的感應(yīng)電流I(取逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏髡较?隨時(shí)間t的變化圖線It圖可能是下列選項(xiàng)中的()圖2解析：選D線框勻加速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd邊切割磁感線，由右手定則知電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，方向?yàn)樨?fù)；I，故D項(xiàng)正確。4圖3為無(wú)線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為n，面積為S。若在t1到t2時(shí)間內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線圈軸線向右穿過(guò)線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2，則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢(shì)差ab()圖3A恒為B從0均勻變化到C恒為D從0均勻變化到解析：選C根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Enn，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)，因磁場(chǎng)均勻變化，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，因此a、b兩點(diǎn)電勢(shì)差恒為abn，選項(xiàng)C正確。5圖4為一種早期發(fā)電機(jī)原理示意圖，該發(fā)電機(jī)由固定的圓形線圈和一對(duì)用鐵芯連接的圓柱形磁鐵構(gòu)成，兩磁極相對(duì)于線圈平面對(duì)稱(chēng)。在磁極繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁極中心在線圈平面上的投影沿圓弧運(yùn)動(dòng)(O是線圈中心)，則()圖4A從X到O，電流由E經(jīng)G流向F，先增大再減小B從X到O，電流由F經(jīng)G流向E，先減小再增大C從O到Y(jié)，電流由F經(jīng)G流向E，先減小再增大D從O到Y(jié)，電流由E經(jīng)G流向F，先增大再減小解析：選D從X到O，磁通量向上增大，由楞次定律知感應(yīng)電流方向是由F經(jīng)G到E。當(dāng)兩磁極經(jīng)過(guò)線圈邊正上下方時(shí)，穿過(guò)線圈磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，電流最大。則可知此過(guò)程中感應(yīng)電流的大小應(yīng)是先增大再減小，A、B皆錯(cuò)誤，同理可知C錯(cuò)誤，D正確。6.如圖5，一均勻金屬圓盤(pán)繞通過(guò)其圓心且與盤(pán)面垂直的軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)施加一垂直穿過(guò)圓盤(pán)的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓盤(pán)開(kāi)始減速。在圓盤(pán)減速過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是()圖5A處于磁場(chǎng)中的圓盤(pán)部分，靠近圓心處電勢(shì)高B所加磁場(chǎng)越強(qiáng)越易使圓盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)C若所加磁場(chǎng)反向，圓盤(pán)將加速轉(zhuǎn)動(dòng)D若所加磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)，圓盤(pán)將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)解析：選ABD根據(jù)右手定則可判斷靠近圓心處電勢(shì)高，選項(xiàng)A正確；圓盤(pán)處在磁場(chǎng)中的部分轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，相當(dāng)于電源，其他部分相當(dāng)于外電路，根據(jù)左手定則，圓盤(pán)所受安培力與運(yùn)動(dòng)方向相反，磁場(chǎng)越強(qiáng)，安培力越大，故所加磁場(chǎng)越強(qiáng)越易使圓盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；磁場(chǎng)反向，安培力仍阻礙圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若所加磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)，整個(gè)圓盤(pán)相當(dāng)于電源，不存在外電路，沒(méi)有電流，所以圓盤(pán)不受安培力而勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確。7.如圖6所示，水平放置的兩平行導(dǎo)軌左側(cè)連接電阻R，其他電阻不計(jì)，長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體桿MN放在導(dǎo)軌上，在水平恒力F的作用下，沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，并將穿過(guò)方向豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)邊界PQ與MN平行，從MN進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，通過(guò)它的感應(yīng)電流I隨時(shí)間t的變化可能是選項(xiàng)中的()圖6解析：選ACD導(dǎo)體桿在水平恒力F的作用下在磁場(chǎng)外做勻加速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)后切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，當(dāng)導(dǎo)體桿所受安培力剛好等于外力F時(shí)，將以這個(gè)速度在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電流也為定值。由BILF，可得I，又I，可知?jiǎng)蛩龠\(yùn)動(dòng)的速度v(如題圖A)；若導(dǎo)體桿在磁場(chǎng)外加速運(yùn)動(dòng)獲得的末速度大于時(shí)，導(dǎo)體桿在磁場(chǎng)中所受的安培力大于外力F，導(dǎo)體桿將逐漸減速，I也將逐漸減小，但不是勻減速，而是隨著I的減小，安培力在減小，合外力在減小，加速度在減小，速度減小得越來(lái)越慢，最后當(dāng)安培力大小等于外力F時(shí)，勻速運(yùn)動(dòng)(如題圖C)；若導(dǎo)體桿進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度較小，安培力將小于外力F，導(dǎo)體桿將繼續(xù)加速，但加速度越來(lái)越小，I將越來(lái)越大，最后速度達(dá)到最大值，電流I保持不變(如題圖D)。8.如圖7所示，電動(dòng)機(jī)牽引一根原來(lái)靜止的、長(zhǎng)L為1 m、質(zhì)量m為0.1 kg的導(dǎo)體棒MN上升，導(dǎo)體棒的電阻R為1 ，架在豎直放置的框架上，它們處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B為1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與框架平面垂直。當(dāng)導(dǎo)體棒上升h3.8 m時(shí)，獲得穩(wěn)定的速度，導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量為2 J，電動(dòng)機(jī)牽引棒時(shí)，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7 V、1 A，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r為1 ，不計(jì)框架電阻及一切摩擦，則以下判斷正確的是()圖7A導(dǎo)體棒向上做勻減速運(yùn)動(dòng)B電動(dòng)機(jī)的輸出功率為49 WC導(dǎo)體棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的速度為v2 m/sD導(dǎo)體棒從靜止至達(dá)到穩(wěn)定速度所需要的時(shí)間為1 s解析：選CD由于電動(dòng)機(jī)的輸出功率恒定，則由P出Fv及Fmgma可知導(dǎo)體棒的加速度逐漸減小，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：P出IUI2r6 W，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)的輸出功率就是電動(dòng)機(jī)牽引棒的拉力的功率，P出Fv，當(dāng)棒達(dá)穩(wěn)定速度時(shí)FmgBIL，感應(yīng)電流I，解得棒達(dá)到的穩(wěn)定速度為v2 m/s，選項(xiàng)C正確；由能量守恒定律得：P出tmghmv2Q，解得t1 s，選項(xiàng)D正確。二、計(jì)算題(共3小題，共52分。解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)9. (16分)如圖8所示，水平桌面上固定足夠長(zhǎng)的兩光滑平行導(dǎo)軌PQ、MN，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，間距為d0.5 m，P、M間接有一只理想電壓表，整個(gè)裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電阻均為r0.1 、質(zhì)量分別為m10.3 kg和m20.5 kg 的兩金屬棒ab、cd平行地放在導(dǎo)軌上，現(xiàn)固定棒ab，讓cd在水平恒力F0.8 N的作用下由靜止開(kāi)始做加速運(yùn)動(dòng)，試求：圖8(1)cd棒兩端哪端電勢(shì)高？(2)當(dāng)電壓表的讀數(shù)為U0.2 V時(shí)，cd棒受到的安培力為多大。(3)棒cd能達(dá)到的最大速度vm。解析：(1)導(dǎo)體棒cd切割磁感線相當(dāng)于電源，由右手定則判斷出c端相當(dāng)于電源的正極，c端電勢(shì)高。(2)因?yàn)閍b與cd串聯(lián)流過(guò)ab的電流為I2 Acd棒所受安培力大小F安BdI0.2 N。(3)當(dāng)棒cd所受安培力F安F時(shí)，棒有最大速度vm，設(shè)此時(shí)電路中電流為Im。則：FF安BdIm。EBdvmIm由式得vm16 m/s。答案：(1)c端電勢(shì)高(2)0.2 N(3)16 m/s10(18分)如圖9甲所示，邊長(zhǎng)L2.5 m、質(zhì)量m0.50 kg的正方形金屬線框，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.80 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它的一邊與磁場(chǎng)的邊界MN重合。在力F作用下由靜止開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)，在5.0 s內(nèi)從磁場(chǎng)中拉出。測(cè)得金屬線框中的電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。已知金屬線框的總電阻R4.0 。圖9(1)試判斷金屬線框從磁場(chǎng)中拉出的過(guò)程中，線框中的感應(yīng)電流的方向，并在圖中標(biāo)出。(2)t2.0 s時(shí)金屬線框的速度和力F的大小。(3)已知在5.0 s內(nèi)力F做功1.92 J，那么金屬線框從磁場(chǎng)拉出的過(guò)程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱是多少？解析：(1)由楞次定律或右手定則，可知線框中的感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針。(2)t2.0 s時(shí)由題圖乙可知I0.2 A所以EIR0.8 V由EBLv得v0.4 m/s由圖可知線框做勻加速運(yùn)動(dòng)，由vat得a0.2 m/s2安培力F安BLI0.4 NFF安ma得F0.5 N。(3)由動(dòng)能定理有WFWF安mv220v2at1 m/s所以WF安1.67 J即QWF安1.67 J。答案：(1)逆時(shí)針圖略(2)0.4 m/s0.5 N(3)1.67 J11(18分)如圖10所示，間距l(xiāng)0.3 m的平行金屬導(dǎo)軌a1b1c1和a2b2c2分別固定在兩個(gè)豎直面內(nèi)。在水平面a1b1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角37的斜面c1b1b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應(yīng)強(qiáng)度B10.4 T、方向豎直向上和B21 T、方向垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。電阻R0.3 、質(zhì)量m10.1 kg、長(zhǎng)為l的相同導(dǎo)體桿K、S、Q分別放置在導(dǎo)軌上，S桿的兩端固定在b1、b2點(diǎn)，K、Q桿可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng)且始終接觸良好。一端系于K桿中點(diǎn)的輕繩平行于導(dǎo)軌繞過(guò)輕質(zhì)定滑輪自然下垂，繩上穿有質(zhì)量m20.05 kg的小環(huán)。已知小環(huán)以a6 m/s2的加速度沿繩下滑，K桿保持靜止，Q桿在垂直于桿且沿斜面向下的拉力F作用下勻速運(yùn)動(dòng)。不計(jì)導(dǎo)軌電阻和滑輪摩擦，繩不可伸長(zhǎng)。取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。求(1)小環(huán)所受摩擦力的大小；(2)Q桿所受拉力的瞬時(shí)功率。圖10解析：(1)設(shè)小環(huán)受到的摩擦力大小為Ff，由牛頓第二定律，有m2gFfm2a代入數(shù)據(jù)，得Ff0.2 N。(2)設(shè)通過(guò)K桿的電流為I1，K桿受力平衡，有FfB1I1l設(shè)回路總電流為I，總電阻為R總，有I2I1R總R設(shè)Q桿下滑速度大小為v，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，有IEB2lvFm1gsin B2Il拉力的瞬時(shí)功率為PFv聯(lián)立以上方程，代入數(shù)據(jù)得P2 W。答案：(1)0.2 N(2)2 W