2020-2021学年高二下学期物理3-2(人教版)第四章章末过关检测.docx

一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求．)
1．下列现象中，属于电磁感应现象的是(　　)
A．小磁针在通电导线四周发生偏转
B．通电线圈在磁场中转动
C．因闭合线圈在磁场中转动而产生感应电流
D．磁体在高温或撞击时失去磁性
解析：选C.因磁通量的转变而产生感应电流的现象是电磁感应现象．故选C.
2．始终升机停在南半球的地磁极上空．该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动．螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示．假如忽视a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，即(　　)

A．E＝πfl2B，且a点电势低于b点电势
B．E＝2πfl2B，且a点电势低于b点电势
C．E＝πfl2B，且a点电势高于b点电势
D．E＝2πfl2B，且a点电势高于b点电势
解析：选A.由右手定则可知b点电势高于a点电势，且感应电动势的大小E＝Bl2ω＝πfl2B.故选A.

3．如图所示，一水平放置的通以恒定电流的圆形线圈1固定，另一较小的圆形线圈2从线圈1的正上方下落，在下落过程中两线圈平面始终保持平行且共轴，则线圈2从线圈1的正上方下落至线圈的正下方的过程中，从上往下看，线圈2中(　　)
A．无感应电流
B．有顺时针方向的感应电流
C．有先是顺时针方向、后是逆时针方向的感应电流
D．有先是逆时针方向、后是顺时针方向的感应电流

解析：选C.线圈1中恒定电流形成的磁场分布状况如图所示．当线圈2从线圈1的正上方下落，并处于线圈1的上方时，磁感线向上，且磁通量增大，依据楞次定律知，线圈2中产生的感应电流的磁场方向向下，由右手螺旋定则知，俯视线圈2中感应电流应为顺时针方向；同理，线圈2落至线圈1的正下方时，磁通量向上且是减小的，由楞次定律和右手螺旋定则知，俯视线圈2中感应电流应为逆时针方向．故选C.

4．如图所示，多匝线圈L的电阻和电池内阻不计，两个电阻的阻值都是R，开关S原来是断开的，电流I0＝，今合上开关S将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，该电动势(　　)
A．有阻碍电流的作用，最终电流由I0减小到零
B．有阻碍电流的作用，最终电流总小于I0
C．有阻碍电流增大的作用，因而电流将保持I0不变
D．有阻碍电流增大的作用，但电流最终还是增大到2I0
解析：选D.开关S由断开到闭合，回路的电流要增大，因而在L上要产生自感电动势，依据楞次定律，自感电动势总是要阻碍引起它的电流的变化，这就是由于电流增加引起的自感电动势．因此要阻碍原电流的增加，但阻碍不是阻挡，电流仍要增大，因而达到稳定后，其电流为2I0.选项D正确．

5．如图甲所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直于纸面对里，abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l.t＝0时刻，bc边与磁场区域边界重合(如图)．现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是图乙中的(　　)

解析：选B.首先可排解C、D两选项，由于线圈在进入和离开磁场区域的两过程中感应电流方向确定相反；在进入过程中磁通量增大，由楞次定律和右手螺旋定则知，感应电流方向为a→d→c→b→a，与规定的正方向相反，可以排解A，故选B.
6.

(2022·湖北仙桃高二检测)如图所示，一个边长为a、电阻为R的等边三角形线框，在外力作用下，以速度v匀速穿过宽均为a的两个匀强磁场．这两个磁场的磁感应强度大小均为B，方向相反．线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直．取逆时针方向的电流为正．若从图示位置开头，作出线框中产生的感应电流i与沿运动方向的位移x之间的函数图象，则下面四个图中正确的是(　　)

解析：选B.依据楞次定律可得，开头时感应电流应为逆时针，故C错．当线框两个边同时在磁场中切割磁感线时，形成同向电流，为顺时针电流，所以电流的峰值应为一个边切割的峰值的2倍，故A错．依据公式E＝BL有效vsin θ可知E与L有效成正比，由于L有效在分段线性变化，可得图象应为分段线性函数，故B正确D错误．
7．图中半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场中，绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，电阻两端分别接盘心O和盘边缘，则通过电阻R的电流强度的大小和方向是(　　)

A．由c到d，I＝
B．由d到c，I＝
C．由c到d，I＝
D．由d到c，I＝
解析：选C.由右手定则可推断出R中电流由c到d，电动势＝Br＝Br2ω，电路中电流I＝.
二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)
8．(2022·山东省试验中学高二质检)如图所示，在光滑水平面上用恒力F拉质量为m、边长为a、总电阻为R的单匝均匀正方形铜线框，线框从位置1开头以速度v0进入磁感应强度为B的匀强磁场，到达位置2时线框刚好全部进入磁场，在位置3时线框开头离开匀强磁场，到达位置4时线框刚好全部离开磁场．则下列说法正确的是(　　)

A．在位置1时，线框右侧边MN两端的电压为Bav0
B．线框从位置1到位置2的过程与从位置3到位置4的过程产生的感应电流方向相反
C．线框从位置1到位置2的过程与从位置3到位置4的过程所受的安培力方向相同
D．从位置1到位置2的过程中流过线框某一截面的电荷量等于
解析：选BCD.在位置1时，线框右侧边MN两端的电压为Bav0，故A错误．由右手定则可得B正确．由左手定则可判得C正确．从位置1到位置2过程中流过线框某一截面的电荷量q＝＝，故D正确．
9．(2022·江西重点中学联考)如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以3v、v速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两过程中(　　)

A．导体框中产生的感应电流方向相同
B．导体框中产生的焦耳热相同
C．导体框ad边两端电势差大小相同
D．通过导体框截面的电荷量相同
解析：选ACD.如题图所示，导体框分别朝两个方向以3v、v的速度匀速拉出磁场，磁通量皆削减，由楞次定律知，导体框中产生的感应电流方向相同，A正确；设导体框边长为L，每边电阻均为R，则产生的电动势E＝BLv0，感应电流为I＝＝，导体框中产生的焦耳热Q＝I2·4Rt＝2·4R＝，因拉出磁场的速度不相同，故产生的焦耳热不相同，B错误；当导体框以3v的速度匀速拉出磁场时，则产生的电动势E1＝3BLv，感应电流为I1＝＝，ad边两端电势差U1＝I1R＝BLv；当导体框以v的速度匀速拉出磁场时，则产生的电动势E2＝BLv，感应电流为I2＝＝，ad边两端电势差U2＝－I2·3R＝－BLv，故导体框ad边两端电势差大小相同，C正确；当导体框分别从两个方向移出磁场的过程中，通过导体框截面的电荷量q＝相同，故D正确．故选ACD.
10．(2022·长沙一中高二月考)如图所示，要使Q线圈产生图示方向的电流，可接受的方法有(　　)

A．闭合电键S
B．闭合电键S后，把R的滑片右移
C．闭合电键S后，把P中的铁芯从左边抽出
D．闭合电键S后，把Q靠近P
解析：选AD.依据安培定则可得：Q线圈中心轴线上感应电流磁场方向向左，与原磁场在该处方向相反，故线圈P中电流应增大，Q线圈中磁通量增大，所以正确选项为AD.
11．如图所示，固定于水平绝缘面上的很长的金属导轨，表面粗糙、电阻不计，导轨左端与一个定值电阻R相连，金属棒ab的质量为m，电阻不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面，则当棒ab在水平恒力F的作用下从静止向右滑动的过程中(　　)

A．恒力F做的功等于电路中产生的电能
B．恒力F与摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能
C．克服安培力做的功等于电路中产生的电能
D．恒力F与摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能与棒ab获得的动能之和
解析：选CD.由动能定理可得：恒力、安培力与摩擦力的合力做的功等于棒获得的动能，而安培力做功导致电路中消耗电能，产生内能，故A、B错误，C、D正确．
12．在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，线圈所围的面积为0.1 m2，线圈电阻为1 Ω.规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示．磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示．以下说法正确的是(　　)

A．在时间0～5 s内，I的最大值为0.1 A
B．在4 s时，I的方向为逆时针
C．前2 s内，通过线圈某截面的总电荷量为 0.01 C
D．第3 s内，线圈的发热功率最大
解析：选BC.0～5 s时间内，在0时刻时最大为0.1 T/s，依据I＝＝，此时的I最大为0.01 A，A错误；4 s时，磁感应强度减小，依据楞次定律，感应电流的方向为逆时针，B正确；前2秒，通过线圈某截面的总电荷量依据I＝和q＝It可得为0.01 C，C正确；第3 s内，磁感应强度不变，线圈中没有感应电流，D错误．
三、非选择题(本题共4小题，共42分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最终答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位．)

13．(8分)如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，磁场中有正方形线框abcd，线框的总电阻为R，边长为L，每边质量为m，磁场方向水平向右，开头时线框处于水平位置且bc边与磁场垂直，把线框由静止释放使它以bc为轴在t秒内由水平位置转到竖直位置刚好停下来，则在该过程中线框中产生的热量为多大？线框中产生的平均感应电动势为多少？
解析：E＝n＝(4分)
由能量关系知转动过程中产生的热量等于重力势能的削减量，Q＝mgL＋2mg·＝2mgL(4分)
答案：2mgL　
14．(10分)

如图所示，电阻为R、质量为m的矩形导线框ABCD自某一高度自由落下，通过一有界的匀强磁场．若线框恰好以恒定速度通过磁场，在不计空气阻力的状况下，线框中产生的焦耳热是多少？已知AB、CD边长均为l，AD、BC边长均为h，磁场区域宽度为h.
解析：法一：以矩形导线框为争辩对象．设线框匀速运动的速度为v，则线框穿过磁场的时间t＝.(2分)
由平衡条件可知，线框匀速穿过磁场时，所受重力与安培力大小相等．设线框中的电流为I，则有
BIl＝mg.(2分)
由闭合电路欧姆定律，有I＝＝(2分)
由焦耳定律，可知线框中产生的热量
Q＝I2Rt＝·R·＝2·B·lh＝2BIlh＝2mgh.(4分)
法二：由能量转化与守恒定律可知，线框匀速通过磁场时，重力做的功全部转化为焦耳热，因线框重心下降的距离是2h，所以Q＝mg·2h.(10分)
答案：2mgh
15．(12分)如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L＝1 m，上端接有电阻R＝3 Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场，现将质量m＝0.1 kg、电阻r＝1 Ω的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v ­t图象如图乙所示(取g＝10 m/s2)．求：

(1)磁感应强度B的大小；
(2)杆在磁场中下落0.1 s的过程中电阻R产生的热量．
解析：(1)由图象知，杆自由下落0.1 s进入磁场以v＝1.0 m/s做匀速运动
产生的电动势E＝BLv①(1分)
杆中的电流I＝②(1分)
杆所受安培力F安＝BIL③(1分)
由平衡条件得mg＝F安④(1分)
联立①②③④，并代入数据得 B＝2 T．⑤(3分)
(2)由①②⑤可知电阻R产生的热量
Q＝I2Rt＝2Rt＝0.075 J．(5分)
答案：(1)2 T　(2)0.075 J
16．(2022·高考广东卷)(12分)如图所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属轨道上，导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面对上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d的平行金属板，R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻．

(1)调整Rx＝R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v；
(2)转变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电荷量为＋q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx.
解析：(1)设导体棒运动速度为v，通过回路电流为I，导体棒受安培力为F，对导体棒进行受力分析可得：
F＝BIl＝Mgsin θ(2分)
又知：E0＝Blv，(1分)
I＝(1分)
联立三式可解得：I＝，v＝.(2分)
(2)设平行板电容器两端电压为U，平行板电容器内部电场强度为E，通过回路电流为I，
由(1)可知I＝，(1分)
又知：U＝IRx，(1分)
E＝(1分)
带电粒子匀速通过平行板电容器：Eq＝mg(1分)
联立四式可解得：Rx＝.(2分)
答案：(1)　　(2)