(滿分：100分 時間：90分鐘)一、選擇題(每小題6分，共48分)1 (2011山東理綜16)了解物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，學會像科學家那樣觀察和思考，往往比掌握知識本身更重要以下符合史實的是( )A焦耳發(fā)現(xiàn)了電流熱效應的規(guī)律B庫侖總結出了點電荷間相互作用的規(guī)律C楞次發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，拉開了研究電與磁相互關系的序幕D牛頓將斜面實驗的結論合理外推，間接證明了自由落體運動是勻變速直線運動答案 AB解析 焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應，通常稱此為焦耳熱，A準確庫侖研究電荷間作用的規(guī)律，得出庫侖定律，B準確奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，法拉第發(fā)現(xiàn)了磁場產生電流，打開了電氣時代的大門，C錯誤伽利略做斜面實驗，研究自由落體運動，D錯誤2. 用均勻導線做成的正方形線圈邊長為l，正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強磁場中，如圖1所示，當磁場以的變化率增大時，則( )A線圈中感應電流方向為acbdaB線圈中產生的電動勢E 圖2C線圈中a點電勢高于b點電勢D線圈中a、b兩點間的電勢差為答案 AB解析 根據(jù)楞次定律可知，選項A準確；線圈中產生的電動勢E，選項B準確；線圈中的感應電流沿逆時針方向，所以a點電勢低于b點電勢，選項C錯誤；線圈左邊的一半導線相當于電源，右邊的一半相當于外電路，a、b兩點間的電勢差相當于路端電壓，其大小為U，選項D錯誤3. 矩形線圈abcd，長ab20 cm，寬bc10 cm，匝數(shù)n200，線圈回路總電阻R5 .整個線圈平面內均有垂直于線圈平面的勻強磁場穿過若勻強磁場的磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖2所示，則( ) 圖2A線圈回路中感應電動勢隨時間均勻變化B線圈回路中產生的感應電流為0.4 AC當t0.3 s時，線圈的ab邊所受的安培力大小為0.016 ND在1 min內線圈回路產生的焦耳熱為48 J答案 BD解析 由EnnS可知，因為線圈中磁感應強度的變化率 T/s0.5 T/s為常數(shù)，則回路中感應電動勢為En2 V，且恒定不變，故選項A錯誤；回路中感應電流的大小為I0.4 A，選項B準確；當t0.3 s時，磁感應強度B0.2 T，則安培力為FnBIl2000.20.40.2 N3.2 N，故選項C錯誤；1 min內線圈回路產生的焦耳熱為QI2Rt0.42560 J48 J選項D準確4. 如圖3所示，寬度為d的有界勻強磁場豎直向下穿過光滑的水平桌面，一質量為m的橢圓形導體框平放在桌面上，橢圓的長軸平行磁場邊界，短軸小于d.現(xiàn)給導體框一個初速度v0(v0垂直磁場邊界)，已知導體框全部在磁場中的速度為v，導體框全部出磁場后的速度為v1；導體框進入磁場過程中產生的焦耳熱為Q1，導體框離開磁場圖3過程中產生的焦耳熱為Q2.下列說法準確的是( )A導體框離開磁場過程中，感應電流的方向為順時針方向B導體框進出磁場都是做勻變速直線運動CQ1>Q2DQ1Q2m(vv)答案 ACD解析 由楞次定律能夠判斷，導體框離開磁場的過程中，感應電流的方向為順時針方向，選項A準確；導體框進出磁場時受到的安培力是變力，做非勻變速直線運動，選項B錯誤；安培力一直是阻力，故導體框做減速運動，進入磁場時的速度大于離開磁場時的速度，進入磁場時產生的焦耳熱Q1大于離開磁場時產生的焦耳熱Q2，選項C準確；由能量守恒得Q1Q2m(vv)，選項D準確5 如圖4所示的甲、乙兩個電路，電感線圈的自感系數(shù)充足大，且直流電阻不可忽略，閉合開關S，待電路達到穩(wěn)定后，燈泡均能發(fā)光現(xiàn)將開關S斷開， 這兩個電路中燈泡亮度的變化情況可能是 ()圖4A甲電路中燈泡將逐漸變暗B甲電路中燈泡將先變得更亮，然后漸漸變暗C乙電路中燈泡將漸漸變暗D乙電路中燈泡將先變得更亮，然后漸漸變暗答案AD解析S斷開，電感線圈L產生自感，阻礙原電流的變化，L相當于新回路的電源，甲圖中流過燈泡的電流在I燈IL的基礎上逐漸減小，甲燈泡會逐漸變暗，A項正確乙圖中，電流在IL的基礎上逐漸減小，若IL>I燈，則會發(fā)現(xiàn)乙燈泡先閃亮后熄滅，D項正確6 如圖5所示，在光滑的水平地面上，有兩個磁感應強度大小均為B、方向相反的水平勻強磁場，PQ為兩個磁場的豎直分界線，磁場范圍足夠大一個半徑為a、質量為m、電阻為R的金屬圓環(huán)垂直磁場方向，以速度v從位置開始向右運動，當圓環(huán)運動到位圖5置(環(huán)直徑剛好與分界線PQ重合)時，圓環(huán)的速度為v，則下列說法正確的是()A圓環(huán)運動到位置時電功率為B圓環(huán)運動到位置時加速度為C圓環(huán)從位置運動到位置的過程中，通過圓環(huán)截面的電荷量為D圓環(huán)從位置運動到位置的過程中，回路產生的電能為mv2答案CD解析圓環(huán)到達位置時回路中電流為I，此時的電功率應為PI2R，選項A錯誤；由牛頓第二定律可得2BI2ama加可得a加，選項B錯誤；由能量守恒定律可得mv2E電m(v)2，解得E電mv2，選項D正確；由q易得選項C正確7 如圖6所示的兩個有界勻強磁場，磁感應強度大小均為B，方向分別垂直紙面向里和向外，磁場寬度均為L，距磁場區(qū)域的左側L處，有一邊長為L的正方形導體線框，總電阻為R，且線框平面與磁場方向垂直現(xiàn)用拉力F使線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)域以初始位置為計時起點規(guī)定電流沿逆時針方向時電動勢E為正，拉力F向右為正則以下關于線框中通過的電荷量q、感應電動勢E、拉力F和產生的熱量Q隨時間t變化的圖象正確的是 ()圖6答案B解析此類問題可劃分為幾個不同的運動過程：0L過程，線框在磁場外，E0，F(xiàn)0，q0，Q0；L2L過程，線框在磁場中勻速運動，E1BLv，E1恒定，方向沿逆時針方向，感應電流大小恒定，QI2Rt1，Q不恒定，選項D錯；2L3L過程，線框位于兩個磁場中，兩側產生感應電動勢方向相同，沿順時針方向，E2Bv2L2BLv2E1，通過線框的電荷量q22q1，拉力F22BLL4F1，且方向仍向右，選項A、C錯；由分析知選項B正確8. 兩根相距為L的足夠長的金屬彎角光滑導軌按如圖7所示放置，它們各有一邊在同一水平面內，另一邊與水平面的夾角為37.質量均為m的金屬細桿ab、cd與導軌垂直接觸形成閉合回路，導軌的電阻不計，回路總電阻為2R，整個裝置處于磁感應強度大小為B，方向豎直向上的勻強圖7磁場中當ab桿在平行于水平導軌的拉力F作用下以速度v沿導軌勻速運動時，cd桿恰好處于靜止狀態(tài)，重力加速度為g，以下說法正確的是 ()Aab桿所受拉力F的大小為mgtan 37B回路中電流為C回路中電流的總功率為mgvsin 37Dm與v大小的關系為m答案AD解析對cd桿，BILcos 37mgsin 37，對ab桿，F(xiàn)BIL，聯(lián)立解得ab桿所受拉力F的大小為Fmgtan 37，故A對；回路中電流為I，故B錯；回路中電流的總功率為Fvmgvtan 37，故C錯；I，又I，故m，故D對二、非選擇題(共52分)9(14分)如圖8所示，兩光滑金屬導軌，間距d0.2 m，在桌面上的部分是水平的，處在磁感應強度B0.1 T、方向豎直向下的有界磁場中，電阻R3 ，桌面高H0.8 m，金屬桿ab的質量m0.2 kg，電阻r1 ，在導軌上距桌面h0.2 m的高處由靜止釋放，落地點距圖8桌面左邊緣的水平距離s0.4 m，g10 m/s2.求：(1)金屬桿剛進入磁場時，R上的電流大?。?2)整個過程中R上產生的熱量答案(1)0.01 A(2)0.225 J解析(1)設桿ab剛進入磁場時的速度為v1，剛離開磁場時的速度為v2，則有mghmvEBdv1I0.01 A(2)金屬桿飛出桌面后做平拋運動，Hgt2sv2t整個過程回路中產生的總熱量Qmvmv0.3 J整個過程中R上產生的熱量QRQ0.225 J10(18分)(2012天津理綜11)如圖9所示，一對光滑的平行金屬導軌固定在同一水平面內，導軌間距l(xiāng)0.5 m，左端接有阻值R0.3 的電阻一質量m0.1 kg，電阻r0.1 的金屬棒MN放置在導軌上，整個裝置置于豎直向上的勻強磁場中，磁場的磁感應強度B0.4 T圖9金屬棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a2 m/s2的加速度做勻加速運動，當金屬棒的位移x9 m時撤去外力，金屬棒繼續(xù)運動一段距離后停下來，已知撤去外力前后回路中產生的焦耳熱之比Q1Q221.導軌足夠長且電阻不計，金屬棒在運動過程中始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸求：(1)金屬棒在勻加速運動過程中，通過電阻R的電荷量q；(2)撤去外力后回路中產生的焦耳熱Q2；(3)外力做的功WF.答案(1)4.5 C(2)1.8 J(3)5.4 J解析(1)設金屬棒勻加速運動的時間為t，回路的磁通量的變化量為，回路中的平均感應電動勢為，由法拉第電磁感應定律得其中Blx設回路中的平均電流為，由閉合電路歐姆定律得則通過電阻R的電荷量為qt聯(lián)立式，得q代入數(shù)據(jù)得q4.5 C(2)設撤去外力時金屬棒的速度為v，對于金屬棒的勻加速運動過程，由運動學公式得v22ax設金屬棒在撤去外力后的運動過程中克服安培力所做的功為W，由動能定理得W0mv2撤去外力后回路中產生的焦耳熱Q2W聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得Q21.8 J(3)由題意知，撤去外力前后回路中產生的焦耳熱之比Q1Q221，可得Q13.6 J在金屬棒運動的整個過程中，外力F克服安培力做功，由功能關系可知WFQ1Q2由式得WF5.4 J.11(20分)如圖10甲所示，空間存在一垂直紙面向里的水平磁場，磁場上邊界OM水平，以O點為坐標原點，OM為x軸，豎直向下為y軸，磁感應強度大小在x方向保持不變、y軸方向按Bky變化，k為大于零的常數(shù)一質量為m、電阻為R、邊長為L的正方形線框abcd從圖示位置由靜止釋放，運動過程中線框始終在同一豎直平面內且ab邊水平，當線框下降h0(h0<L)高度時達到最大速度，線框cd邊進入磁場時開始做勻速運動，重力加速度為g.求：(1)線框下降h0高度時的速度大小v1和勻速運動時的速度大小v2；(2)線框從開始釋放到cd邊剛進入磁場的過程中產生的電能E；(3)若將線框從圖示位置以水平向右的速度v0拋出，在圖乙中大致畫出線框上a點的軌跡圖10答案(1)(2)mgL(3)見解析圖解析(1)線框下降h0高度時達到最大速度，此時其所受合外力為零，電路中產生的感應電流I1由平衡條件有mgB1I1L而B1kh0解得v1線框cd邊進入磁場開始做勻速運動時，電路中產生的感應電流I2則I2由平衡條件有mgB2I2L解得v2(2)由能量守恒定律有EmgLmv解得EmgL(3)線框上a點的軌跡如圖所示