（課標(biāo)通用版）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十章 章末檢測(cè)（含解析）

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1、章末檢測(cè) 一、選擇題 1.在電磁學(xué)的發(fā)展過(guò)程中,許多科學(xué)家作出了貢獻(xiàn)。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng);法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象 B.麥克斯韋預(yù)言了電磁波;楞次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在 C.庫(kù)侖發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷的相互作用規(guī)律并通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定了元電荷的數(shù)值 D.安培發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律;洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用規(guī)律 答案　A　赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,B錯(cuò);通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定了元電荷的數(shù)值的科學(xué)家是密立根,C錯(cuò);安培發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用規(guī)律,洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律,D錯(cuò)。 2.插有鐵芯的線圈(電阻不能忽略)直立在水平桌面上,鐵芯上

2、套一鋁環(huán),線圈與電源、開關(guān)相連。以下說(shuō)法中正確的是(　　) A.閉合開關(guān)的瞬間鋁環(huán)跳起,開關(guān)閉合后再斷開的瞬間鋁環(huán)又跳起 B.閉合開關(guān)的瞬間鋁環(huán)不跳起,開關(guān)閉合后再斷開的瞬間鋁環(huán)也不跳起 C.閉合開關(guān)的瞬間鋁環(huán)不跳起,開關(guān)閉合后再斷開的瞬間鋁環(huán)跳起 D.閉合開關(guān)的瞬間鋁環(huán)跳起,開關(guān)閉合后再斷開的瞬間鋁環(huán)不跳起 答案　D　閉合開關(guān)瞬間,鋁環(huán)中的磁通量增大,鋁環(huán)要遠(yuǎn)離磁場(chǎng),以阻礙磁通量的增大,故會(huì)跳起,而閉合開關(guān)后再斷開的瞬間,鋁環(huán)中的磁通量減少,鋁環(huán)有靠近磁場(chǎng)的趨勢(shì),以阻礙這種減小,故不會(huì)跳起,即D正確。 3.在如圖所示的電路中,A1和A2是兩個(gè)相同的燈泡,線圈L的自感系數(shù)足夠大

3、,電阻可以忽略不計(jì)。下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.合上開關(guān)S時(shí),A2先亮,A1后亮,最后一樣亮 B.斷開開關(guān)S時(shí),A1和A2都會(huì)立即熄滅 C.斷開開關(guān)S時(shí),A2閃亮一下再熄滅 D.斷開開關(guān)S時(shí),流過(guò)A2的電流方向向右 答案　A　合上開關(guān)S時(shí),線圈L中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流增大,并且阻礙作用逐漸變小直至為零,故A2先亮,A1后亮,最后一樣亮。選項(xiàng)A正確。斷開開關(guān)S時(shí),線圈L中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流減小,因電路穩(wěn)定時(shí)通過(guò)A1和A2的電流大小相等,故斷開開關(guān)S時(shí),A1和A2都逐漸熄滅,流過(guò)A2的電流方向向左。選項(xiàng)B、C、D都錯(cuò)誤。 4.如圖所示,在光滑水平面上,有一個(gè)粗細(xì)均勻的

4、單匝正方形閉合線框abcd,t=0時(shí)刻,線框在水平外力的作用下,從靜止開始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),bc邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻為t1,ad邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻為t2,設(shè)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小為i,ad邊兩端電壓大小為U,水平拉力大小為F,則下列i、U、F隨運(yùn)動(dòng)時(shí)間t變化的關(guān)系圖像正確的是(　　) 答案　C　bc邊進(jìn)入前,回路沒有電流,U=0,拉力F為恒力;bc邊進(jìn)入后至ad邊進(jìn)入前,由E=BLv,速度均勻增加,電流均勻增加,此過(guò)程U=14BLv=14BLat均勻增加,F=ma+B2L2Rat,F均勻增加,但F-t圖線有縱截距;ad邊進(jìn)入后,回路中磁通量無(wú)變化,所以i=0,此時(shí)ad與bc相當(dāng)

5、于兩個(gè)電源反向串聯(lián),所以U=BLat,所以C選項(xiàng)正確,A、B、D均錯(cuò)誤。 5.如圖所示,abcd是一個(gè)質(zhì)量為m,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬線框。如從圖示位置自由下落,在下落h后進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng),恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),該磁場(chǎng)的寬度也為L(zhǎng)。在這個(gè)磁場(chǎng)的正下方h+L處還有一個(gè)未知磁場(chǎng),金屬線框abcd在穿過(guò)這個(gè)磁場(chǎng)時(shí)也恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),那么下列說(shuō)法正確的是(　　) A.未知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是2B B.未知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是2B C.線框在穿過(guò)這兩個(gè)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的電能為4mgL D.線框在穿過(guò)這兩個(gè)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的電能為2mgL 答案　C　設(shè)線圈剛進(jìn)入第一個(gè)磁場(chǎng)時(shí)速度大小為v1

6、,那么mgh=12mv12,v1=2gh。設(shè)線圈剛進(jìn)入第二個(gè)磁場(chǎng)時(shí)速度大小為v2,那么v22-v12=2gh,v2=2v1。根據(jù)題意還可得到,mg=B2L2v1R,mg=Bx2L2v2R,整理可得出Bx=22B,A、B兩項(xiàng)均錯(cuò)。穿過(guò)兩個(gè)磁場(chǎng)時(shí)都做勻速運(yùn)動(dòng),把減少的重力勢(shì)能都轉(zhuǎn)化為電能,所以在穿過(guò)這兩個(gè)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的電能為4mgL,C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)。 6.(多選)如圖所示,固定的光滑金屬導(dǎo)軌間距L=1m,兩軌道之間用R=3Ω的電阻連接,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ=30°。一質(zhì)量為m=0.5kg、電阻為r=1Ω的導(dǎo)體棒與兩軌道垂直,靜止放在軌道上,軌道的電阻可忽略不計(jì)。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度

7、大小為B=2T、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中?，F(xiàn)用沿軌道平面向上的恒定拉力F拉導(dǎo)體棒,使導(dǎo)體棒向上運(yùn)動(dòng),當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到最大后撤去拉力,導(dǎo)體棒又滑行了一段距離d=1.6m后速度剛好減為零,若導(dǎo)體棒在滑行距離為d的過(guò)程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量為9J,重力加速度g取10m/s2,則(　　) A.在導(dǎo)體棒向上滑行的過(guò)程中,流經(jīng)電阻R的電流方向?yàn)閎→a B.導(dǎo)體棒向上滑行過(guò)程中的最大速度為213m/s C.導(dǎo)體棒受到的恒定拉力F=10.5N D.拉力F對(duì)導(dǎo)體棒做的功為16J 答案　AC　在導(dǎo)體棒向上滑動(dòng)的過(guò)程中,導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,由右手定則可判斷電路中的電流為順時(shí)針方向,

8、所以流經(jīng)電阻R的電流方向?yàn)閎→a,選項(xiàng)A正確;設(shè)撤去拉力F時(shí)導(dǎo)體棒的最大速度為vm,電阻R上產(chǎn)生的熱量為9J,所以導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量為3J,因此整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的總熱量為12J,由能量守恒可得:12mvm2=12J+mgdsinθ,代入數(shù)據(jù)可解得:vm=8m/s,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到最大時(shí)有F=mgsinθ+B2L2vmR+r,代入數(shù)據(jù)可得:F=10.5N,選項(xiàng)C正確;由題意可知,拉力做的功轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體棒增加的動(dòng)能、增加的重力勢(shì)能和整個(gè)電路消耗的電能,在此過(guò)程中導(dǎo)體棒增加的動(dòng)能ΔEk=12mvm2=16J,所以拉力做的功一定大于16J,因此選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 7.(多選)如圖所示,平行虛線之

9、間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)寬度為L(zhǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一等腰梯形線圈ABCD所在平面與磁場(chǎng)垂直,AB邊剛好與磁場(chǎng)右邊界重合,AB長(zhǎng)為L(zhǎng),CD長(zhǎng)為2L,AB、CD間的距離為2L,線圈的電阻為R?，F(xiàn)讓線圈向右以恒定速度v勻速運(yùn)動(dòng),從線圈開始運(yùn)動(dòng)到CD邊剛要進(jìn)磁場(chǎng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.線圈中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向 B.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為BLv C.通過(guò)線圈截面的電荷量為BL22R D.克服安培力做的功為B2L3v4R 答案　CD　由楞次定律可以判斷,感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向,A項(xiàng)錯(cuò)誤;在線圈移動(dòng)的過(guò)程中,磁通量是均勻變化的,因此產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是恒定的,即E=

10、ΔΦΔt=BL×0.5LLv=12BLv,B項(xiàng)錯(cuò)誤;通過(guò)線圈截面的電荷量q=ΔΦR=BL22R,C項(xiàng)正確;克服安培力做的功等于電路中消耗的電能,W=E2Rt=B2L2v24R·Lv=B2L3v4R,D項(xiàng)正確。 二、非選擇題 8.如圖所示,質(zhì)量m1=0.1kg,電阻R1=0.3Ω,長(zhǎng)度l=0.4m 的導(dǎo)體棒ab橫放在U形金屬框架上?？蚣苜|(zhì)量m2=0.2kg,放在絕緣水平面上,與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù) μ=0.2。相距0.4m的MM'、NN'相互平行,電阻不計(jì)且足夠長(zhǎng)。電阻R2=0.1Ω的MN垂直于MM'。整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。垂直于ab施加F=2N的水平恒力

11、,ab從靜止開始無(wú)摩擦地運(yùn)動(dòng),始終與MM'、NN'保持良好接觸。當(dāng)ab運(yùn)動(dòng)到某處時(shí),框架開始運(yùn)動(dòng)。設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,g取10m/s2。 (1)求框架開始運(yùn)動(dòng)時(shí)ab速度v的大小; (2)從ab開始運(yùn)動(dòng)到框架開始運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,MN上產(chǎn)生的熱量Q=0.1J,求該過(guò)程ab位移x的大小。 答案　(1)6m/s　(2)1.1m 解析　(1)ab棒對(duì)框架的壓力F1=m1g 框架受水平面的支持力FN=m2g+F1 依題意,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,則框架受到最大靜摩擦力F2=μFN ab中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv MN中電流I=ER1+R2 MN受到的安培力F安

12、=IlB 框架開始運(yùn)動(dòng)時(shí)F安=F2 由上述各式代入數(shù)據(jù)解得v=6m/s (2)閉合回路中產(chǎn)生的總熱量Q總=R1+R2R2Q 由能量守恒定律,得Fx=12m1v2+Q總 代入數(shù)據(jù)解得x=1.1m 9.如圖所示,螺線管橫截面積為S,線圈匝數(shù)為N,電阻為R1,管內(nèi)有圖示方向的變化磁場(chǎng)。螺線管與足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相連并固定在同一平面內(nèi),與水平面的夾角為θ,兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。導(dǎo)軌處于垂直斜面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置,與導(dǎo)軌接觸良好,并可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng)。已知金屬桿ab的質(zhì)量為m,電阻為R2,重力加速度為g。忽略螺線管磁場(chǎng)對(duì)金屬桿a

13、b的影響、忽略空氣阻力。 (1)為使ab桿保持靜止,求通過(guò)ab的電流的大小和方向; (2)當(dāng)ab桿保持靜止時(shí),求螺線管內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率; (3)若螺線管內(nèi)磁場(chǎng)方向與圖示方向相反,磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率ΔBΔt=k(k>0),將金屬桿ab由靜止釋放,桿將沿斜面向下運(yùn)動(dòng),求桿下滑的最大加速度a及最大速度v。 答案　(1)mgsinθB0L,方向從b到a (2)mg(R1+R2)sinθB0LNS (3)gsinθ+B0NSkLm(R1+R2) mg(R1+R2)sinθB02L2+NSkB0L 解析　(1)以金屬桿ab為研究對(duì)象,根據(jù)平衡條件 mgsinθ-B0IL=

14、0, 解得I=mgsinθB0L。 通過(guò)ab桿的電流方向?yàn)橛蒪到a。 (2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 E=NΔΦΔt=NSΔBΔt, 根據(jù)歐姆定律I=ER1+R2, 解得ΔBΔt=mg(R1+R2)sinθB0LNS。 (3)對(duì)金屬桿ab受力分析, 如圖所示,桿剛開始下滑時(shí)加速度最大。 根據(jù)牛頓第二定律 mgsinθ+F1=ma, 安培力F1=B0I1L。 感應(yīng)電流I1=E1R1+R2。 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 E1=NSΔBΔt=NSk, 聯(lián)立各式解得最大加速度 a=gsinθ+B0NSkLm(R1+R2)。 金屬桿向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度最大。 根據(jù)平衡條件mgsinθ-F2=0。 安培力F2=B0I2L。 感應(yīng)電流I2=E總R1+R2,且E總=E2-E1, 桿切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2=B0Lv。 聯(lián)立各式解得桿下滑的最大速度 v=mg(R1+R2)sinθB02L2+NSkB0L。 8