1、单元高考模拟特训(十)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.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( )AB 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DB 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，
2、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：D2.在研究自感现象的实验中，用两个完全相同的灯泡 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，
3、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 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 错误答案：B3.如图所示，通电螺线管的内部中间和外部正上方静止悬挂着金属环 a 和 b，当变阻器 R
4、的滑动头 c 向左滑动时( )Aa 环向左摆，b 环向右摆B a 环和 b 环都不会左摆或右摆C两环对悬线的拉力都将增大Da 环和 b 环中感应电流的方向相同解析：当变阻器 R 的滑动头 c 向左滑动时， 线圈中的电流变大，磁性增强根据楞次定律，两线圈都要阻碍磁通量增大由于线圈处在线圈中间位置，磁感线与圆环面垂直，两环受沿半径指向环心的力不会向左右偏b 环处 于匀强磁场中，各部分力平衡，拉力不会增大a 环磁通量增大，由楞次定律知， a 环会受到向上的安培力阻碍其中磁通量变大，因此拉力变小由于 a 环和 b 环所在螺线管内外部的磁感线方向相反因此产生的感应电流方向也相反选 B.答案：B42019
5、厦 门模拟如图所示，在均匀磁场中有一由两段 圆弧14及其半径构成的导线框 CDEF，且 C 点和 F 点正好是 OD、OE 的中点， 圆的半径 OE 和 OD 与磁场边缘重合，磁场方向垂直于 圆面14 14(纸面 )向里，磁感应强度大小为 B0.使该线框绕过圆心 O、垂直于半圆面的轴以角速度 匀速转过 90，在线框中产生感应电流现使线框保持图中所示位置不变，而磁感应强度大小随时间均匀变化为了产生与线框转过 90过程中同样大小的电流，则磁感应强度随时间的变化率 的大小应为( )BtA. B.B02 B0C. D.2B0 4B0解析：设 OE2r，线框的电阻为 R，该线框 绕过圆心 O、垂直于半圆
6、面的轴以角速度 匀速转动 90，在 线框中产生的感应电流 I.线框保持 图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变32B0r2R化为了产 生与线框转动 90过程中同样大小的电流，有I ，所以有 ，故 C 对，A、 B、D 错Bt 3r24R Bt 2B0答案：C5光滑水平轨道 abc、ade 在 a 端很接近但是不相连， bc 段与de 段平行，尺寸如图所示轨道之间存在磁感应强度为 B 的匀强磁场初始时质量为 m 的杆放置在 b、d 两点上，除电阻 R 外，杆和轨道电阻均不计用水平外力将杆以初速度 v0 向左拉动，运动过程中保持杆中电流不变，在杆向左运动位移 L 内，下列说法正确的是( )A杆向
7、左做匀加速运动B杆向左运动位移 L 的时间为 t3L4v0C杆向左运动位移 L 的时间内电阻产生的焦耳热为 Q2B2L3v03RD杆向左运动位移 L 的时间内水平外力做的功为 W mv32 20解析：因为电流不变，杆受安培力 F 安 BIl，l 是变化的，所以 E BLv 0是一定值，t ，而速度是不断增大的，所t BLv0 3L4v0以 A 错误、 B 正确；杆向左运动位移 L 的时间内电阻产生的焦耳热为QI 2Rt，解得 Q ，即 C 错误；因 电流 I 不变，所以 3B2L3v04R BLv0R，故 v2v 0.杆向左运动位移 L 的时间内水平外力做的功BL12vR为 W m(2v0)2
8、 mv Q mv ，所以 D 错误12 12 20 3B2L3v04R 32 20答案：B6一个细小金属圆环，在范围足够大的磁场中竖直下落，磁感线的分布情况如图所示，其中沿圆环轴线的磁感线方向始终竖直向上开始时圆环中的磁通量为 0，圆环中的磁通量随下落高度 y 的变化关系为 0(1ky )(k 为比例常量，k0) 金属圆环在下落过程中，环面始终保持水平，速度越来越大，最终稳定为某一数值，称为收尾速度圆环的收尾速度为 v，已知圆环的电阻为 R，忽略空气阻力，以下结沦正确的有( )A圆环速度稳定后，圆环产生的感应电动势大小为 k0vB圆环速度稳定后，圆环的热功率 Pk220v2RC圆环速度稳定后，
9、圆环的热功率 Pk220v2RgD圆环的质量 mk220vR解析：圆环速度稳定后，在很短时间 t 内，下降的高度y vt，穿 过圆环的磁通量的变化量 01k (yy) 0(1ky) k 0vt，根据法拉第电磁感应定律可得，圆环产生的感应电动势大小 E k 0v，圆环的热功率 P ，选项t E2R k220v2RA、B 正确，C 错误；圆环 速度稳定后，由能量守恒定律知，圆环减少的重力势能等于圆环产生的焦耳热，则 mgvtPt，解得 m ，k220vRg选项 D 错误答案：AB7.如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为 2L 的某矩形区域内( 长度足够大) ，该区域的上下边界 MN、PS
10、是水平的，有一边长为 L 的正方形导线框 abcd 从距离磁场上边界 MN 的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域，已知当线框的 ab 边到达 PS 时线框刚好做匀速直线运动以线框的 ab 边到达 MN 时开始计时，以 MN上 O 点为坐标原点，取如图坐标轴 x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，向上为力的正方向，则下列关于线框中的感应电流 i和线框所受到的安培力 F 与 ab 边的位置坐标 x 的关系中，可能正确的是( )解析：线框的 ab 边到达 PS 时线框刚好做匀速直线运动，此时线框所受的安培力与重力大小相等，即 Fmg ，而线框完全在磁场中运动时做匀加速运动，所以可知线框进入磁场过
11、程，安培力应小于重力，即 Fmg，线框只能做加速运 动，不能做匀速运 动或减速运动线框进入磁场的过程中，随着速度增大，产生的感应电动势和感应电流i 逐渐增大，安培力逐渐增大，线框所受的合力减小，加速度减小，所以线框做加速度减小的变加速运动感应电流 i ，所以感应电BLvR流 i 的变化率也应逐渐减小，安培力 F 的变化率也逐渐减小由楞次定律可知，线框进入磁场和穿出磁场过程，所受的安培力方向都向上，为正方向故 A、D 正确， B、C 错误答案：AD8如图，MN 和 PQ 是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，两部分平滑连接，固定在水平面上，右端接一个阻值为 R 的
12、定值电阻平直部分导轨左边区域有宽度为 d、方向竖直向上、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场质量为 m、电阻也为 R 的金属棒从弯曲导轨上高为 h 处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为 ，金属棒与导轨始终垂直且接触良好，则金属棒穿过磁场区域的过程中(重力加速度为 g)A金属棒中的最大电流为Bd2gh2RB金属棒克服安培力做的功为 mghC通过金属棒的电荷量为BdL2RD金属棒产生的焦耳热为 mg(hd)12解析：由机械能守恒定律知，金属棒沿光滑导轨下滑，mgh mv2，解得金属棒到达磁场时速度 v ，金属棒以初速度12 2ghv 进入磁场区域切割磁感线产生
13、的感应电动势和感应电流最大，产生的最大感应电动势为 EmBL ，最大感应电流 Im ，2ghEm2R BL2gh2R选项 A 错误；由于金属棒与平直部分导轨有摩擦，根据功能关系，金属棒克服摩擦力做的功与克服安培力做的功的代数和等于 mgh，选项 B 错误 ；由 E ，I ，qIt， BLd，联立解得通过金属t E2R棒的电荷量 q ，选项 C 正确；设金属棒 产生的焦耳热为 Q，则电BdL2R阻产生的焦耳热也为 Q，由能量守恒定律有， mgd2Qmgh，解得Q mg(hd )，选项 D 正确12答案：CD二、非选择题(本题共 3 小题，共 52 分)9(16 分) 如图甲，两根足够长的平行光滑
14、金属导轨固定在水平面内，导轨间距为 1.0 m，左端连接阻值 R4.0 的电阻；匀强磁场的磁感应强度 B0.5 T、方向垂直导轨所在平面向下；质量m0.2 kg、长度 l1.0 m、电阻 r1.0 的金属杆置于导轨上，向右运动并与导轨始终保持垂直且接触良好t 0 时对杆施加一平行于导轨方向的外力 F，杆运动的 vt 图象如图乙所示其余电阻不计求：(1)从 t0 开始，金属杆运动距离为 5 m 时电阻 R 两端的电压；(2)0 3.0 s 内，外力 F 大小随时间 t 变化的关系式解析：(1) 根据 vt 图 象可知金属杆做匀减速直线运动的时间t3 s，t0 时杆的速度为 v06 m/s由运动学
15、公式得其加速度大小 av0 0t设杆运动了 5 m 时速度为 v1，则 v v 2as 121 20此时，金属杆产生的感应电动势 E1Blv 1，回路中产生的电流 I1E1R r电阻 R 两端的电压 UI 1R联立解得 U1.6 V(2)由 t0 时 BIlma，可分析判断出外力 F 的方向与 v0反向金属杆做匀减速直线运动，由牛顿第二定律有FBIlma设在 t 时刻金属杆的速度为 v，杆的电动势为 E，回路电流为 I，则有vv 0at又 E BlvIER r联式解得 F 大小与时间 t 的函数关系式为 F0.10.1t答案：(1)1.6 V (2) F(0.10.1t) N10(16 分)
16、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 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 1dt10mv 0I 由法拉第电磁感应定律得 1 E 1t1 Bdx1t1由欧姆定律得 1 I E
17、 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 mv02mv对杆 2 应用动量定理得B 2dt20mvI 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.x1x2答案：211(20 分) 如图所示，电阻不计且足够长的 U 形金属框架放置在倾角 37的绝缘斜面上，框架与斜面间的动摩擦因数 0.8，框架的质量 m10.4 kg、宽度 l0.5 m质量 m20.1 kg、电阻R0.5 的导体棒 ab 垂直放在框架上，整个装置处于
18、垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小 B2.0 T对棒施加沿斜面向上的恒力 F8 N，棒从静止开始无摩擦地运动，当棒的运动速度达到某值时，框架开始运动棒与框架接触良好，设框架与斜面间最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，sin370.6，cos370.8，g 取 10 m/s2.(1)求框架刚开始运动时流过导体棒的电流 I；(2)若已知这一过程导体棒向上位移 x0.5 m，求此过程中回路中产生的热量 Q(结果保留两位有效数字)解析：(1) 框架开始运动时，有F 安 m1gsinF f其中 F 安 IlBFf(m 1m 2)gcos解得 I5.6 A(2)设导 体棒速度 为 v，则EBlvIER解得 v2.8 m/s导体棒沿斜面上升 x 0.5 m 过程中，有FxW 安 m 2gxsin m2v212且 QW 安故 QFxm 2gxsin m2v23.3 J12答案：(1)5.6 A (2)3.3 J
