2020年高考物理復(fù)習(xí) 知能演練提升 第九章 第三講 每課一測(cè)

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1、 [每課一測(cè)] 1．(2020·南京質(zhì)檢)如圖1所示是兩個(gè)互連的金屬圓環(huán)，小金屬環(huán)的電阻是大金屬環(huán)電阻的二分之一，磁場(chǎng)垂直穿過大金屬環(huán)所在區(qū)域。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化時(shí)，在大環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為(　　) 圖1 A.E　　　　　　　　　 B.E C.E D．E 解析：a、b間的電勢(shì)差等于路端電壓，而小環(huán)電阻占電路總電阻的，故Uab＝E，B正確。 答案：B 2．如圖2所示，EF、GH為平行的金屬導(dǎo)軌，其電阻可不計(jì)，R為電阻器，C為電容器，AB為可在EF和GH上滑動(dòng)的導(dǎo)體橫桿。有均勻磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面。若用I1和I2分別表示圖中該處導(dǎo)

2、線中的電流，則當(dāng)橫桿AB(　　) 圖2 A．勻速滑動(dòng)時(shí)，I1＝0，I2＝0 B．勻速滑動(dòng)時(shí)，I1≠0，I2≠0 C．加速滑動(dòng)時(shí)，I1＝0，I2＝0 D．加速滑動(dòng)時(shí)，I1≠0，I2≠0 解析：勻速滑動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，故I1≠0，I2＝0；加速滑動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增加，故電容器不斷充電，即I1≠0，I2≠0。 答案：D 3．物理實(shí)驗(yàn)中，常用一種叫“沖擊電流計(jì)”的儀器測(cè)定通過電路的電荷量。如圖3所示，探測(cè)線圈和沖擊電流計(jì)串聯(lián)后可用來測(cè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。已知線圈的匝數(shù)為n，面積為S，線圈與沖擊電流計(jì)組成的回路電阻為R。把線圈放在被測(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，開始線圈平面

3、與磁場(chǎng)垂直，現(xiàn)把探測(cè)線圈翻轉(zhuǎn)180°，沖擊電流計(jì)測(cè)出通過線圈的電荷量為q，由上述數(shù)據(jù)可測(cè)出被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為(　　) 圖3 A. B. C. D. 解析：當(dāng)線圈翻轉(zhuǎn)180°，線圈中的磁通量發(fā)生變化ΔΦ＝2BS，E＝n，線圈中的平均感應(yīng)電流＝，通過線圈的電荷量q＝Δt，由以上各式得：B＝。故正確選項(xiàng)為C。 答案：C 4.光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖4所示，拋物線的方程為y＝x2，其下半部的拋物線處在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的上邊界是y＝a的直線(圖中虛線所示)，一個(gè)小金屬塊從拋物線y＝b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)拋物線足夠長(zhǎng)，則

4、金屬塊在曲面上滑動(dòng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是(　　) 圖4 A．mgb B.mv2 C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋mv2 解析：金屬塊在進(jìn)入或離開磁場(chǎng)的過程中，穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，然后生熱，機(jī)械能要減少，上升的高度不斷降低。最后，金屬塊在高為a的曲面上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由能量守恒定律得，減少的機(jī)械能為 Q＝ΔE＝mg(b－a)＋mv2。 答案：D 5.如圖5所示，在一均勻磁場(chǎng)中有一U形導(dǎo)線框abcd，線框處于水平面內(nèi)，磁場(chǎng)與線框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導(dǎo)體桿，它可在ab、cd上無摩擦地滑動(dòng)。桿ef及線

5、框中導(dǎo)線的電阻都可不計(jì)。 開始時(shí)，給ef一個(gè)向右的初速度，則(　　) 圖5 A．ef將減速向右運(yùn)動(dòng)，但不是勻減速 B．ef將勻減速向右運(yùn)動(dòng)，最后停止 C．ef將勻速向右運(yùn)動(dòng) D．ef將往返運(yùn)動(dòng) 解析：桿ef向右運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，會(huì)受到向左的安培力而做減速運(yùn)動(dòng)，直到停止，但不是勻減速，由F＝BIL＝＝ma知，ef做的是加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)。 答案：A 6．在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖6甲所示，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t做如圖乙變化時(shí)，圖7中正確表示線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的變化的是(　

6、　) 圖6 圖7 解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝n＝nS，由圖可知，0～1 s內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1最大，且E1＝2E3，1～3 s內(nèi)E2＝0。由楞次定律可以判斷，0～1 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)反向，故感應(yīng)電流方向?yàn)閳D示正方向，A正確。 答案：A 7．如圖8所示 ，一有界區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度均為L(zhǎng)。邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線框abcd的bc邊緊靠磁場(chǎng)邊緣置于桌面上。使線框從靜止開始沿x軸正方向勻加速通過磁場(chǎng)區(qū)域，若以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，能反映線框中感應(yīng)電流變化規(guī)律的是圖9中

7、的(　　) 圖8 圖9 解析：線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則有v＝at，v＝；由歐姆定律可得電流I＝＝＝，據(jù)此可知A、C兩項(xiàng)正確，B、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：AC 8.如圖10所示，粗細(xì)均勻的、電阻為r的金屬圓環(huán)放在圖示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，圓環(huán)直徑為L(zhǎng)。長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為的金屬棒ab放在圓環(huán)上，以v0向左勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒ab運(yùn)動(dòng)到圖示虛線位置時(shí)，金屬棒兩端的電勢(shì)差為(　　) 圖10 A．0 B．BLv0 C．BLv0/2 D．BLv0/3 解析：當(dāng)金屬棒ab以速度v0向左運(yùn)動(dòng)到題圖所示虛線位置時(shí)，根據(jù)公式可得產(chǎn)生的感應(yīng)電

8、動(dòng)勢(shì)為E＝BLv0，而它相當(dāng)于一個(gè)電源，并且其內(nèi)阻為；金屬棒兩端電勢(shì)差相當(dāng)于外電路的端電壓。外電路半個(gè)圓圈的電阻為，而這兩個(gè)半圓圈的電阻是并聯(lián)關(guān)系，故外電路總的電阻為，所以外電路電壓為Uba＝E＝BLv0。 答案：D 9．(2020·自貢模擬)如圖11所示，等腰三角形內(nèi)分布有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，它的底邊在x軸上且長(zhǎng)為2L，高為L(zhǎng)。紙面內(nèi)一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框沿x軸正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)穿過勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，在t＝0時(shí)刻恰好位于圖中所示的位置。以順時(shí)針方向?yàn)閷?dǎo)線框中電流的正方向，在下面圖12中能夠正確表示電流－位移(I－x)關(guān)系的是(　　) 圖11 圖12 解析：線圈向x軸正

9、方向運(yùn)動(dòng)L位移的過程中，有效切割長(zhǎng)度均勻增加；在位移大于L且小于2L的過程中，線圈右邊有效切割長(zhǎng)度均勻減小，線圈左邊有效切割長(zhǎng)度均勻增加，因此整個(gè)線圈有效切割長(zhǎng)度減小，且變化率為前一段時(shí)間的兩倍；在位移大于2L且小于3L的過程中，與第一段運(yùn)動(dòng)中線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流等大反向，故A項(xiàng)對(duì)。 答案：A 10．一個(gè)閉合回路由兩部分組成，如圖13所示，右側(cè)是電阻為r的圓形導(dǎo)線，置于豎直方向均勻變化的磁場(chǎng)B1中；左側(cè)是光滑的傾角為θ的平行導(dǎo)軌，寬度為d，其電阻不計(jì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向上，且只分布在左側(cè)，一個(gè)質(zhì)量為m、電阻為R的導(dǎo)體棒此時(shí)恰好能靜止在導(dǎo)軌上，分析下述判斷正確的是(　　)

10、 圖13 A．圓形導(dǎo)線中的磁場(chǎng)，可以方向向上均勻增強(qiáng)，也可以方向向下均勻減弱 B．導(dǎo)體棒ab受到的安培力大小為mgsinθ C．回路中的感應(yīng)電流為 D．圓形導(dǎo)線中的電熱功率為(r＋R) 解析：根據(jù)左手定則，導(dǎo)體棒上的電流從b到a，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可得A項(xiàng)正確；根據(jù)共點(diǎn)力平衡知識(shí)，導(dǎo)體棒ab受到的安培力大小等于重力沿導(dǎo)軌向下的分力，即mg sinθ，B項(xiàng)正確；根據(jù)mgsinθ＝B2Id，解得I＝，C項(xiàng)正確；圓形導(dǎo)線的電熱功率等于I2r＝()2r＝r，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：ABC 11．(2020·重慶高考)有人設(shè)計(jì)了一種可測(cè)速的跑步機(jī)，測(cè)速原理如圖14所示。該機(jī)底面固定有間距

11、為L(zhǎng)、長(zhǎng)度為d的平行金屬電極。電極間充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且接有電壓表和電阻R。絕緣橡膠帶上鍍有間距為d的平行細(xì)金屬條，磁場(chǎng)中始終僅有一根金屬條，且與電極接觸良好，不計(jì)金屬電阻。若橡膠帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表讀數(shù)為U，求： 圖14 (1)橡膠帶勻速運(yùn)動(dòng)的速率； (2)電阻R消耗的電功率； (3)一根金屬條每次經(jīng)過磁場(chǎng)區(qū)域克服安培力做的功。 解析：(1)設(shè)電動(dòng)勢(shì)為E，橡膠帶運(yùn)動(dòng)速率為v 由：E＝BLv，E＝U 得：v＝ (2)設(shè)電功率為P P＝ (3)設(shè)電流強(qiáng)度為I，安培力為F，克服安培力做的功為W 由：I ＝，F(xiàn)＝BIL，W＝Fd 得：W＝

12、答案：(1)　(2)　(3) 12．如圖15所示，固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌，間距為L(zhǎng)，左端接有阻值為R的電阻，處在方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連，放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略。初始時(shí)刻，彈簧恰處于自然長(zhǎng)度，導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度v0。沿導(dǎo)軌 圖15 往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。 (1)求初始時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力； (2)若導(dǎo)體棒從初始時(shí)刻到速度第一次為零時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能為Ep，則這一過程中安培力所做的功W1和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1分別為多少？ (3)導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終將靜止于何處？從導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)直到最終靜止的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少？ 解析：(1)初始時(shí)刻棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv0① 棒中感應(yīng)電流I＝，② 作用于棒上的安培力F＝ILB，③ 聯(lián)立①②③，得F＝，方向水平向左。 (2)由功和能的關(guān)系得，安培力做功 W1＝Ep－mv02， 電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱 Q1＝mv02－Ep。 (3)由能量轉(zhuǎn)化及平衡條件等可判斷：棒最終靜止于初始位置，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q＝mv02. 答案：(1)，方向水平向左 (2)Ep－mv02　mv02－Ep (3)初始位置　mv02