1、1第十章 45 分钟章末检测卷满分 100 分一、选择题(15 题只有一项符合题目要求，68 题有多项符合题目要求，每小题 6分，共 48 分)1一匀强磁场的边界是 MN， MN 左侧是无场区，右侧是匀强磁场区域，如图甲所示，现有一个金属线框以恒定速度从 MN 左侧进入匀强磁场区域线框中的电流随时间变化的I t 图象如图乙所示则可能的线框是如图丙所示中的( )解析：从乙图看到，电流先均匀增加后均匀减小，而线圈进入磁场是匀速运动，所以有效长度是均匀增加的，所以 D 项正确，B 项排除的原因是中间有段时间电流恒定不变答案：D2美国大众科学月刊网站报道，美国明尼苏达大学的研究人员发现：一种具有独特属
2、性的新型合金能够将热能直接转化为电能具体而言，只要略微提高温度，这种合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示 A 为圆柱形合金材料， B 为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径现对A 进行加热，则( )A B 中将产生逆时针方向的电流B B 中将产生顺时针方向的电流C B 线圈有收缩的趋势D B 线圈有扩张的趋势解析：合金材料加热后，合金材料成为强磁体，通过线圈 B 的磁通量增大，由于线圈B 内有两个方向的磁场，由楞次定律可知线圈只有扩张，才能阻碍磁通量的增加，C 错误、D 正确；由于不知道极性，无法判断感应电流的方向，A、B 错误答案：D3
3、(2018肇庆市高中毕业班模拟考试)如图所示，水平放置的平行金属导轨 MN 和 PQ之间接有定值电阻 R，导体棒 ab 长为 l 且与导轨接触良好，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，现使导体棒 ab 向右匀速运动，下列说法正确的是( )A导体棒 ab 两端的感应电动势越来越小B导体棒 ab 中的感应电流方向是 a bC导体棒 ab 所受安培力方向水平向右D导体棒 ab 所受合力做功为零2解析：由于导体棒匀速运动，磁感应强度及长度不变，由 E BLv 可知，运动中感应电动势不变；由楞次定律可知，导体棒中的电流方向由 b 指向 a；由左手定则可知，导体棒所受安培力方向水平向左；由于匀速运动，棒的动
4、能未变，由动能定理可知，合力做的功等于零选项 A、B、C 错误，D 正确答案：D4如图甲所示，一根电阻 R4 的导线绕成半径 d2 m 的圆，在圆内部分区域存在变化的匀强磁场，中间 S 形虚线是两个直径均为 d 的半圆，磁感应强度随时间变化如图乙所示(磁场垂直于纸面向外为正，电流逆时针方向为正)，关于圆环中的感应电流时间图象，下列选项中正确的是( )解析：01 s，感应电动势为 E1 S (V)4(V)，由欧姆定律可知感应 B t 21 d22电流大小为 I1 (A)(A)，由楞次定律知，感应电流为顺时针方向，为负方向，E1R 44结合选项知 C 正确答案：C5在研究自感现象的实验中，用两个完
5、全相同的灯泡 A、B 与自感系数很大的线圈 L和定值电阻 R 组成如图所示的电路(线圈的直流电阻可忽略，电源的内阻不能忽略)，关于这个实验下面说法中正确的是( )A闭合开关的瞬间，A、B 一起亮，然后 A 熄灭B闭合开关的瞬间，B 比 A 先亮，然后 B 逐渐变暗C闭合开关，待电路稳定后断开开关，B 逐渐变暗，A 闪亮一下然后逐渐变暗D闭合开关，待电路稳定后断开开关，A、B 灯中的电流方向均为从左向右解析：闭合开关的瞬间，线圈中产生很大的自感电动势，阻碍电流的通过，故 B 立即亮，A 逐渐变亮随着 A 中的电流逐渐变大，流过电源的电流也逐渐变大，路端电压逐渐变小，故 B 逐渐变暗，A 错误、B
6、 正确；电路稳定后断开开关，线圈相当于电源，对 A、B供电，回路中的电流在原来通过 A 的电流的基础上逐渐变小，故 A 逐渐变暗，B 闪亮一下然后逐渐变暗，C 错误；断开开关后，线圈中的自感电流从左向右，A 灯中电流从左向右，B 灯中电流从右向左，故 D 错误3答案：B6(2018长沙模拟)磁悬浮高速列车在我国上海已投入运行数年如图所示就是磁悬浮的原理，图中 A 是圆柱形磁铁， B 是用高温超导材料制成的超导圆环将超导圆环 B 水平放在磁铁 A 上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁 A 的上方空中，则( )A在 B 放入磁场的过程中， B 中将产生感应电流；当稳定后，感应电流消失B在 B 放入磁
7、场的过程中， B 中将产生感应电流；当稳定后，感应电流仍存在C若 A 的 N 极朝上， B 中感应电流的方向为顺时针方向(从上往下看)D若 A 的 N 极朝上， B 中感应电流的方向为逆时针方向(从上往下看)解析：在 B 放入磁场的过程中，穿过 B 的磁通量增加， B 中将产生感应电流，因为 B是超导体，没有电阻，所以感应电流不会消失，故 A 错误、B 正确；若 A 的 N 极朝上，在B 放入磁场的过程中，磁通量增加，根据楞次定律可判断 B 中感应电流的方向为顺时针，C正确、D 错误答案：BC7(2018山东省实验中学一诊)匀强磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图甲所示磁场方向垂直纸
8、面，规定向里的方向为正，磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如图乙所示用 I1、 I2、 I3分别表示 Oa、 ab、 bc 段的感应电流， F1、 F2、 F3分别表示金属环产生对应感应电流时其中很小段受到的安培力则( )A I1沿逆时针方向， I2沿顺时针方向B I2沿顺时针方向， I3沿逆时针方向C F1方向指向圆心， F2方向指向圆心D F2方向背离圆心向外， F3方向指向圆心解析：由题图可知，在 Oa 段磁场方向垂直于纸面向里，穿过圆环的磁通量增加，由楞次定律可知，感应电流 I1沿逆时针方向，在 ab 段磁场方向垂直纸面向里，穿过圆环的磁通量减少，由楞次定律可知，感应电流 I2沿顺
9、时针方向，选项 A 正确；在 bc 段磁场垂直纸面向外，磁通量增加，由楞次定律可知，感应电流 I3沿顺时针方向，选项 B 错误；由左手定则可知， Oa 段电流受到的安培力 F1方向指向圆心， ab 段电流受到的安培力 F2方向背离圆心向外，选项 C 错误； bc 段电流受到的安培力 F3方向指向圆心，选项 D 正确答案：AD8如图所示，在磁感应强度 B0.50 T 的匀强磁场中，两平行光滑金属导轨竖直放置，导体棒 PQ 在竖直向上的拉力 F 的作用下向下做初速度为 0、加速度 a5 m/s2的匀加速直线运动，两导轨间距离 L1.0 m，电阻 R1.0 ，导体棒质量 m1 kg，导体棒和导轨接触
10、良好且电阻均不计，取 g10 m/s 2，则下列说法中正确的是( )4A导体棒运行 2 s 时，拉力的功率为 25 WB拉力 F 所做的功等于导体棒减少的机械能C t4 s 时，导体棒所受安培力为 5 ND导体棒运行 2 s 的过程中，通过电阻的电荷量为 2.5 C解析：经时间 t，导体棒所受安培力为 F 安 BIL t，所以 t4 s 时，B2L2vR B2L2aR导体棒所受安培力为 5 N，C 对；由牛顿第二定律可得 mg F F 安 ma，代入数值可得拉力大小为 F5 t(N)，所以 t2 s 时，拉力 F2.5 N，速度为 v at10 m/s，拉力功54率为 P Fv25 W，A 对
11、；由功能关系知拉力 F 和安培力所做的功等于导体棒减少的机械能，B 错；导体棒运行 2 s 的过程中，通过电阻的电荷量为 q t 5 C，D 错I R BLvt2R答案：AC二、非选择题(本题 3 个小题，共 52 分)9(14 分)(2018江西赣州期末)如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为 L，左端接有阻值为 R 的电阻，处在方向竖直向下，磁感应强度为 B 的匀强磁场中质量为 m、电阻为 R/2 的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨的电阻不计初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度 v0.沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触求：(1)求初始时刻
12、导体棒受到的安培力；(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为 Ep，则这一过程中安培力所做的功 W1和整个回路产生的焦耳热 Q 分别为多少；(3)从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻 R 上产生的焦耳热 Q1.解析：(1)初始时刻导体棒切割磁感线产生的感应电动势 E BLv0，感应电流I ，ER R2导体棒受到的安培力 F ILB，联立解得 F ，方向水平向左2B2L2v03R(2)导体棒从初始时刻到速度第一次为零的过程中，由动能定理有 W1 Ep0 mv ，12 20得安培力所做的功 W1 Ep mv ，12 205整个回路产生的焦耳热 Q mv Ep.12 20(
13、3)棒最终静止于初始位置，则电阻 R 上产生的焦耳热 Q1 Q 总 mv mv .23 23 12 20 13 20答案：(1) ，方向水平向左 (2) Ep mv mv Ep (3) mv2B2L2v03R 12 20 12 20 13 2010(18 分)如图所示，在水平面上有两条平行金属导轨 MN、 PQ，导轨间距为 d，匀强磁场垂直于导轨所在的平面向里，磁感应强度的大小为 B，两根完全相同的金属杆 1、2 间隔一定的距离放在导轨上，且与导轨垂直它们接入电路的电阻均为 R，两杆与导轨接触良好，导轨电阻不计，金属杆的摩擦不计杆 1 以初速度 v0滑向杆 2，为使两杆不相碰，则分别在杆 2
14、固定与不固定两种情况下，求最初摆放两杆时的最小距离之比解析：杆 2 固定时，设杆 1 恰好滑到杆 2 处速度为零，初始两杆距离为 x1.对杆 1 应用动量定理得 B 1dt10 mv0I 由法拉第电磁感应定律得 1 E 1t1 Bdx1t1由欧姆定律得 1 I E 12R联立得 x1 2mRv0B2d2杆 2 不固定时，两杆恰好不相碰，设其共同速度为 v，由动量守恒定律得 mv02 mv对杆 2 应用动量定理得 B 2dt20 mvI 设两杆恰不相碰，初始距离为 x2.由法拉第电磁感应定律， 2 E 2t2 Bdx2t2由欧姆定律得 2 I E 22R联立得 x2 mRv0B2d2由知 2.x
15、1x2答案：211(20 分)(2018河南中原名校联考)如图甲，在水平桌面上固定着两根相距 L20 cm、相互平行的无电阻轨道 P、 Q，轨道一端固定一根电阻 R0.02 的导体棒 a，轨道上横置一根质量 m40 g、电阻可忽略不计的金属棒 b，两棒相距也为 L20 cm.该轨道平面处在磁感应强度大小可以调节的竖直向上的匀强磁场中开始时，磁感应强度 B00.1 T，设棒与轨道间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力， g 取 10 m/s2.(1)若保持磁感应强度 B0的大小不变，从 t0 时刻开始，给 b 棒施加一个水平向右的拉力，使它由静止开始做匀加速直线运动此拉力 F 的大小随时间 t 变化关系
16、如图乙所示求 b 棒做匀加速运动的加速度及 b 棒与轨道间的滑动摩擦力；(2)若从 t0 开始，磁感应强度 B 随时间 t 按图丙中图象所示的规律变化，求在金属捧 b 开始运动前，这个装置释放的热量6解析：(1) F 安 B0ILE B0LvI ER B0LvRv at所以 F 安 tB20L2aR当 b 棒匀加速运动时，根据牛顿第二定律有 F Ff F 安 ma联立可得 F Ff t maB20L2aR由图象可得：当 t0 时， F0.4 N，当 t1 s 时， F0.5 N.代入式，可解得 a5 m/s 2， Ff0.2 N.(2)当磁感应强度均匀增大时，闭合电路中有恒定的感应电流 I，以 b 棒为研究对象，它受到的安培力逐渐增大，静摩擦力也随之增大，当磁感应强度增大到 b 所受安培力 F 安与最大静摩擦力 Ff相等时开始滑动感应电动势 E L20.02 V B tI 1 AER棒 b 将要运动时，有 F 安 BtI L Ff所以 Bt1 T，根据 Bt B0 t B t得 t1.8 s，回路中产生的焦耳热为 Q I 2Rt0.036 J.答案：(1)5 m/s 2 0.2 N (2)0.036 J
