单元检测十三　热学.docx

单元检测十　电磁感应 考生注意：‎ ‎1.本试卷共4页.‎ ‎2.答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上.‎ ‎3.本次考试时间90分钟，满分100分.‎ ‎4.请在密封线内作答，保持试卷清洁完整.‎ 一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分.在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确，选对得4分，选错得0分)‎ ‎1.如图1所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈.工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向(从左向右看)均匀增大的电流，则(　　)‎ 图1‎ A.无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针 B.无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大 C.有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针 D.有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化 ‎2.在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一个面积不变的单匝金属圆形线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图2甲所示，取线圈中磁场B的方向向上为正，当磁场中的磁感应强度B随时间t如图乙变化时，下列各图中能正确表示线圈中感应电流变化的图象是(　　)‎ 图2‎ ‎3.如图3所示，A、B是两盏完全相同的白炽灯，L是直流电阻不计、自感系数很大的自感线圈，如果断开开关S1，闭合S2，A、B两灯都能同样发光.如果最初S1是闭合的，S2是断开的.那么不可能出现的情况是(　　)‎ 图3‎ A.刚一闭合S2，A灯立即就亮，而B灯延迟一段时间才亮 B.刚闭合S2时，线圈L中的电流为零 C.闭合S2以后，A灯变亮，B灯由亮变暗 D.闭合S2稳定后再断开S2时，A灯立即熄灭，B灯先亮一下然后熄灭 ‎4.如图4所示，螺线管与灵敏电流计相连，条形磁铁从螺线管的正上方由静止释放，向下穿过螺线管.下列说法正确的是(　　)‎ 图4‎ A.电流计中的电流先由a到b，后由b到a B.a点的电势始终低于b点的电势 C.磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量 D.磁铁刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度 ‎5.矩形线圈abcd，长ab＝20 cm，宽bc＝10 cm，匝数n＝200，线圈回路总电阻R＝5 Ω.整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的磁场穿过.若磁感应强度B随时间t的变化规律如图5所示，则(　　)‎ 图5‎ A.线圈回路中感应电动势随时间均匀变化 B.线圈回路中产生的感应电流为0.5 A C.当t＝0.3 s时，线圈的ab边所受的安培力大小为0.016 N D.在1 min内线圈回路产生的焦耳热为48 J ‎6.在垂直纸面的匀强磁场中，有不计重力的甲、乙两个带电粒子，在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图6.则下列说法中正确的是(　　)‎ 图6‎ A.甲、乙两粒子所带电荷种类不同 B.若甲、乙两粒子的动量大小相等，则甲粒子所带电荷量较大 C.若甲、乙两粒子所带电荷量及运动的速率均相等，则甲粒子的质量较大 D.该磁场方向一定是垂直纸面向里 ‎7.(2017·重庆模拟)如图7所示，LOM为一45°角折线，折线内有一方向垂直于纸面向里的匀强磁场，一边长为l的正方形导线框沿垂直于OM的方向以速度v做匀速直线运动，在t＝0时刻恰好位于图中所示位置.以逆时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流－时间(I－t)关系的是(时间以为单位)(　　)‎ 图7‎ ‎ ‎ ‎8.如图8所示，虚线两侧的磁感应强度大小均为B，方向相反，电阻为R的导线弯成顶角为90°，半径为r的两个扇形组成的回路，O为圆心，整个回路可绕O点转动.若由图示的位置开始沿顺时针方向以角速度ω转动，则在一个周期内电路消耗的电能为(　　)‎ 图8‎ A. B. C. D. 二、多项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分.在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项是正确的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)‎ ‎9.如图9所示，圆形导体线圈a平放在绝缘水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管、电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，下列表述正确的是(　　)‎ 图9‎ A.穿过线圈a的磁通量增大 B.线圈a对水平桌面的压力小于其重力 C.线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流 D.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 ‎10.如图10所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，导轨宽度为L，其下端与电阻R连接.导体棒ab长为L，电阻为r，导轨和导线电阻不计，匀强磁场竖直向上.若导体棒ab以一定初速度v下滑，则关于ab棒的下列说法中正确的是(　　)‎ 图10‎ A.所受安培力方向水平向右 B.可能以速度v匀速下滑 C.刚下滑的瞬间ab棒产生的感应电动势为BLv D.减少的重力势能等于电阻R上产生的内能 ‎11.如图11所示，固定于水平面上宽为l的光滑金属架abcd处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，左端接一定值电阻R，质量为m的金属棒MN沿框架以初速度v0向右运动，接入电路的有效电阻为r＝，若导轨足够长，其电阻不计，对整个运动过程下列说法正确的是(　　)‎ 图11‎ A.电阻R上产生的焦耳热为mv B.金属棒MN上产生的焦耳热为mv02‎ C.通过导体棒MN的电荷量为 D.最终MN停靠的位置距离其初始位置为 ‎12.(2017·湖北黄冈综训)如图12所示，竖直平面(纸面)内两水平线间存在宽度为d的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.一质量为m、边长也为d的正方形线框从磁场上方某处自由落下，t1时刻线框的下边进入磁场，t2时刻线框的上边进入磁场，t3时刻线框上边离开磁场.已知线框平面在下落过程中始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场边界平行，不计空气阻力，则线框下落过程中的v－t图象可能正确的是(　　)‎ 图12‎ ‎ ‎ ‎13.(2018·黑龙江齐齐哈尔模拟)如图13所示，在水平光滑绝缘桌面上建立直角坐标系xOy，第一象限内存在垂直桌面向上的磁场，磁场的磁感应强度B沿x轴正方向均匀增大且＝k，一边长为a、电阻为R的单匝正方形线圈ABCD在第一象限内以速度v沿x轴正方向匀速运动，运动中AB边始终与x轴平行，则下列判断正确的是(　　)‎ 图13‎ A.线圈中的感应电流沿逆时针方向 B.线圈中感应电流的大小为 C.为保持线圈匀速运动，可对线圈施加大小为的水平外力 D.线圈不可能有两条边所受安培力大小相等 ‎14.如图14所示，质量为m的带电小球以初速度v水平抛出，经过时间t后进入方向竖直向下的匀强电场，再经过时间t速度方向重新变为水平，已知初、末位置分别为A点和C点，经B点进入电场.不计空气阻力，下列分析正确的是(　　)‎ 图14‎ A.电场力大小为3mg B.从A到C的运动过程，小球动量守恒 C.小球从A到B与从B到C的速度变化相同 D.从A到C的高度h＝gt2‎ 三、非选择题(本题共4小题，共38分)‎ ‎15.(8分)如图15所示，两根相距L＝1 m的足够长的光滑金属导轨组成两组导轨，一组导轨水平，另一组导轨与水平面成37°角，拐角处连接一阻值R＝1 Ω的电阻.质量均为m＝2 kg的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，导轨电阻不计，两杆的电阻均为R＝1 Ω.整个装置处于磁感应强度大小B＝1 T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中.当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨向右匀速运动时，cd杆静止.g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：‎ 图15‎ ‎(1)水平拉力的功率；‎ ‎(2)现让cd杆固定，求撤去拉力后ab杆产生的焦耳热.‎ ‎16.(10分)如图16所示，光滑导轨EF、GH等高平行放置，EG间宽度为FH间宽度的3倍，导轨右侧水平且处于竖直向上的匀强磁场中，左侧呈弧形升高.ab、cd是质量均为m的金属棒，现让ab从离水平轨道h高处由静止下滑，设导轨足够长.求：‎ 图16‎ ‎(1)ab、cd棒的最终速度的大小；‎ ‎(2)全过程中感应电流产生的焦耳热.‎ ‎17.(10分)如图17所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4 m，导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN.Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5 T.在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1 kg、电阻R1＝0.1 Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑.然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4 kg、电阻R2＝0.1 Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑.cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10 m/s2，问：‎ 图17‎ ‎(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；‎ ‎(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v为多大；‎ ‎(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8 m，此过程中ab上产生的热量Q是多少.‎ ‎18.(10分)(2017·天津理综·12)电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器.电磁轨道炮示意图如图18，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C.两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l，电阻不计.炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触.首先开关S接1，使电容器完全充电.然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出)，MN开始向右加速运动.当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨.问：‎ 图18‎ ‎(1)磁场的方向；‎ ‎(2)MN刚开始运动时加速度a的大小；‎ ‎(3)MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少.‎ 答案精析 ‎1.D　2.A　3.A　4.D　5.D ‎6.C　[两粒子均逆时针运动，根据左手定则可知有两种情况：①磁场垂直纸面向里，粒子均带正电；②磁场垂直纸面向外，粒子均带负电，故A、D错误；根据洛伦兹力提供向心力得qvB＝m，可得R＝，分析可知当速率v、电荷量q、磁感应强度B均相等时，半径R越大的粒子质量m就越大，根据R＝可知，磁感应强度B相同，当两粒子动量p＝mv相等时，半径R越小的粒子电荷量q越大，所以乙粒子电荷量较大，故B错误，C正确.]‎ ‎7.C　[在0～时间内线框上边框进入磁场，切割磁感线产生的电动势大小恒定，感应电流沿逆时针方向，可排除D项；在～3时间内，线框穿出磁场，磁通量一直减少，感应电流均沿顺时针方向，电流为负值，可排除A、B两项，故C项正确.]‎ ‎8.C　[从图示位置开始计时，一个周期T内，在0～、～T内没有感应电流产生，在～，T～T内有感应电流产生，在～，T～T内线框产生的总的感应电动势E＝4×Br2ω＝2Br2ω，则在一周期内电路消耗的电能为Q＝·，T＝，解得Q＝，C项正确.]‎ ‎9.BD ‎10.AB　[导体棒ab以一定初速度v下滑，切割磁感线产生感应电动势和感应电流，由右手定则可判断出电流方向为从b到a，由左手定则可判断出ab棒所受安培力方向水平向右，选项A正确.当mgsin θ＝BILcos θ时，ab棒沿导轨方向合外力为零，可以以速度v匀速下滑，选项B正确.由于速度方向与磁场方向夹角为(90°＋θ)，刚下滑的瞬间ab棒产生的感应电动势为E＝BLvcos θ，选项C错误.由能量守恒定律知，ab棒减少的重力势能不等于电阻R上产生的内能，选项D错误.]‎ ‎11.AC ‎12.AB　[进入磁场前和通过磁场后，线框只受重力，加速度恒为g.设线框下边进入磁场时速度为v，则线框中感应电动势E＝Bdv，由闭合电路欧姆定律有I＝，安培力F＝BId，解得F＝，若F＝mg，则线框匀速穿过磁场，A项正确；若F>mg，则线框减速通过磁场，由牛顿第二定律有－mg＝ma1，可知线框加速度不断减小，B项正确；若F