期末综合复习练习（十三）—2020_2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（Word含答案）
文档属性
| 名称 | 期末综合复习练习（十三）—2020_2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（Word含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 470.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-06-28 13:46:23 | ||
图片预览
文档简介
期末综合复习练习（十三）2020~2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修二
一、单选题
1．如图所示，虚线OO′的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为2B，右侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一总阻值为R的导线框ABCD以OO′为轴做角速度为ω的逆时针匀速转动，导线框的AB边长为3L，BC边长为L，BC边到轴OO′的距离也是L，以图示位置为计时起点，规定导线框内电流沿A→B→C→D→A流动时为电流的正方向。下列关于导线框中感应电流的图像（图中I0=false）正确的是（ ）
A． B．
C． D．
2．如图所示：水平桌面上有一根条形磁铁，把一根通电长直导线固定在条形磁铁的右上方，若在导线中通以图所示方向的电流，则条形磁铁受到水平桌面给它的摩擦力方向应该是（ ）
A．无摩擦力 B．水平向左
C．水平向右 D．无法确定摩擦力方向
3．如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是（ ）
A．向右加速运动 B．向左匀速运动
C．向右减速运动 D．向左减速运动
4．如图所示的电路中，电源的电动势为E,内阻为r,电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后，在t=t1时刻断开S,下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是
B．
C． D．
5．如图所示，在通电长直导线AB的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈P，AB在线圈平面内。当AB导线中电流I发生变化时，发现闭合线圈向左摆动，下列说法正确的是（ ）
A．AB中的电流减小，线圈中产生逆时针方向的电流
B．AB中的电流减小，线圈中产生顺时针方向的电流
C．AB中的电流增大，线圈中产生逆时针方向的电流
D．AB中的电流增大，线圈中产生顺时针方向的电流
6．如图所示，铁芯上绕有线圈A和B，线圈A与电源连接，线圈B与理性发光二极管D相连，衔铁E连接弹簧K控制触头C的通断，忽略A的自感，下列说法正确的是
A．闭合S，D闪亮一下
B．闭合S，C将会过一小段时间接通
C．断开S，D不会闪亮
D．断开S，C将会过一小段时间断开
二、多选题
7．如图所示，等边三角形线框false由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点false、false与直流电源两端相接，已知导体棒false受到的安培力大小为false，下列说法正确的是（ ）
A．线框受到的安培力大小为false
B．线框受到的安培力大小为false
C．线框受到的安培力方向竖直向上
D．线框受到的安培力方向竖直向下
8．如图所示，条形磁铁位于固定的半圆光滑轨道的圆心位置，轨道半径为R。一质量为m的金属球从半圆轨道的一端沿半圆轨道由静止下滑。重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A．金属球会运动到半圆轨道的另一端
B．由于金属球没有形成闭合电路，所以金属球中不会产生感应电流
C．金属球受到的安培力做负功
D．系统产生的总热量为mgR
三、填空题
9．如图所示，false和false是两根长为false、质量分别为false和false的金属棒，用两根等长的细金属杆（重力不计）连接false和false，形成闭合回路false.用两根绝缘细线将整个回路悬于天花板上，使两棒保持水平并处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度false。在回路中通以如图所示方向的电流，电流false，待稳定后，金属杆false与竖直方向的夹角为_________°，每根绝缘细线上的张力为________N。（重力加速度g取false）
10．如图(a)所示，边长为1m、电阻为0.1Ω的正方形金属框abcd水平放置，e、f分别为bc、ad的中点。某时刻起在abef区域内有竖直向下的磁场，其磁感应强度B1的大小随时间变化的规律如图(b)所示，ab边恰在磁场边缘以外；fecd区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B2＝0.5T，cd边恰在磁场边缘以内，两磁场均有理想边界。则dc边中流过的感应电流方向为________(选填“d→c”或“c→d”)，金属框受到的安培力大小为________N。(取g＝10m/s2)
四、解答题
11．如图所示，两根相距L平行放置的光滑导电轨道，与水平面的夹角均为 α，轨道间有电阻R，处于磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场中，一根质量为m、电阻为r的金属杆ab，由静止开始沿导电轨道下滑．设下滑中ab杆始终与轨道保持垂直，且接触良好，导电轨道有足够的长度，且电阻不计．求：
（1）ab杆将做什么运动？
（2）若开始时就给ab沿轨道向下的拉力F使其由静止开始向下做加速度为a的匀加速运动（a＞gsinα）．求拉力F与时间t的关系式．
12．如图所示，false、false为相距false的光滑平行导轨，导轨平面与水平面夹角为false，导轨处于磁感应强度为false、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，在两导轨的false、false两端接有一电阻为false的定值电阻，不计导轨的电阻。一质量false，电阻r=1?的导体棒垂直导轨放置且与导轨接触良好，今平行于导轨对导体棒施加一作用力false，使导体棒从false位置由静止开始沿导轨向下匀加速滑到底端，滑动过程中导体棒始终垂直于导轨，加速度大小为false，经时间false滑到false位置，从false到false过程中电阻R发热为false，（sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求：
(1)到达false位置时，导体棒切割磁感线产生的电动势大小；
(2)导体棒从false滑到false过程中，通过电阻false的电量；
(3)导体棒从false滑到false过程中作用力false所做的功。
13．如图所示，一条形磁铁静止在斜面上，磁铁中心的竖直上方有一根水平通电导线，当导线中的电流反向时，斜面所受压力的大小将如何变化？
14．一物体自楼顶做自由落体运动，经t=2.2s落到地面，下落过程经过某一窗口用时t0=0.2 s,测得窗口上端至窗台的高度h0=1.8m，g取10 m/s2，求:
(1)楼的高度H；
(2)物体下落到达窗口上端时的速度大小v；
(3)楼顶到该窗台的距离h。
15．如图所示，质量为m的足够长的“［”金属导轨abcd放在倾角为θ的光滑绝缘斜面上，bc段电阻为R，其余段电阻不计．另一电阻为R、质量为m的导体棒PQ放置在导轨上，始终与导轨接触良好，PbcQ构成矩形．棒与导轨间动摩擦因数为μ，棒左侧有两个固定于斜面的光滑立柱．导轨bc段长为L，以ef为界，其左侧匀强磁场垂直斜面向上，右侧匀强磁场方向沿斜面向上，磁感应强度大小均为B．在t=0时，一沿斜面方向的作用力F垂直作用在导轨的bc边上，使导轨由静止开始沿斜面向下做匀加速直线运动，加速度为a．
（1）请通过计算证明开始一段时间内PQ中的电流随时间均匀增大．
（2）求在电流随时间均匀增大的时间内棒PQ横截面内通过的电量q和导轨机械能的变化量△E．
（3）请在F-t图上定性地画出电流随时间均匀增大的过程中作用力F随时间t变化的可能关系图，并写出相应的条件．（以沿斜面向下为正方向）
16．小张同学设计了一款自动洒水装置，其简化原理图如图所示。平行导轨false和false固定在同一水平面内，间距false，右端连接的电阻false，边界MN的左侧导轨光滑，且处在竖直向下、磁感应强度false的匀强磁场中，右侧导轨粗糙且足够长。在导轨上面搁置质量不计的洒水盒，盒内装有质量false的水，洒水盒的底部固定一长度为false、电阻false、质量false的金属杆ab，杆ab与边界MN的相距false，以杆ab的位置为坐标原点O，沿导轨方向建立x轴坐标。现在打开洒水盒开始洒水，同时施加水平向右的拉力F，使洒水盒沿导轨开始做加速度false的匀加速运动。已知盒中流出水的质量false与位置x的关系式为：falsefalse，当盒中的水洒完或者杆ab经过边界MN时，则立即撤去拉力F。整个过程杆ab与导轨始终接触良好，忽略盒的宽度，杆和盒与右侧导轨之间的动摩擦因数false，重力加速度g取false。
(1)求洒水盒停止运动时，金属杆ab的位置坐标；
(2)求金属杆ab在false处时拉力F的大小；
(3)若洒水盒中初始装水的质量为false，求停止运动时金属杆ab的位置坐标。
17．如图所示，两根平行金属导轨相距l=1m，左右两边金属导轨相连，左边倾角为θ=37°的金属导轨底端连接一阻值R1=2Ω的电阻，左侧斜面上宽度x2=2m内有垂直于斜面向下的B=3T的匀强磁场，右边斜面光滑，倾角为α=53°，在左边斜面上GN以下区域摩擦因数μ=0.1，GN以上部分光滑，ab距离磁场下边界HI的距离x1=2.5m，质量m=5kg，电阻r=1Ω的导体棒和右边斜面上质量M=5kg的物体通过顶端的光滑轻质绝缘细绳平行于斜面相连处于静止状态，左右斜面顶端通过导线和R2=2Ω的电阻相连，现由静止释放ab、ab处磁场变化GN前已经匀速运动，求：
（1）导体棒进入HI时的速度；
（2）导体棒在磁场中向上匀速运动时R1消耗的电功率
（3）导体棒处GN瞬间细线断裂，ab返回磁场，离开磁场边界HI前已经匀速，求导体棒从GN到HI的时间．
18．如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l = 0.5m，左端接有阻值R = 0.3Ω的电阻．一质量m = 0.1kg，电阻r = 0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B = 0.4T．棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以 a = 2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x = 9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1：Q2= 2：1．导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求
（1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；
（2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；
（3）外力做的功WF．
参考答案
1．B
【详解】
ABC．当false时，感应电动势的最大值为
E1m＝2B·L·2ωL＋B·L·ωL＝5BL2ω
根据闭合电路欧姆定律得最大电流
false
但下一时刻感应电动势会发生突变，电动势的最大值突变为
E2m＝2B·L·ωL＋B·L·2ωL＝4BL2ω
根据闭合电路欧姆定律得电流
false
所以选项A、C错误，B正确；
D．在t＝0时刻通过导线框的磁通量最大，感应电流为0，开始转动后磁通量减小，根据楞次定律可知导线框内感应电流的方向沿A→B→C→D→A，所以选项D错误。
故选B。
2．C
【详解】
以导线为研究对象，由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向右上方，根据牛顿第三定律得知，导线对磁铁的安培力方向斜向左下方，磁铁有向左运动的趋势，受到向右的摩擦力。
故选C。
3．C
【详解】
ACD．当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流方向是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，同理可判断PQ向左减速运动时，MN向左运动，故AD错误，C正确；
B．PQ匀速运动时，MN中无感应电流，MN不受安培力，则MN不会运动，故B错误；
故选C。
4．B
【详解】
开关闭合时，线圈由于自感对电流的阻碍作用，可看做电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减小，电压UAB逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡的电流与原电流方向相反，并逐渐减小到0，所以正确选项B．
5．B
【详解】
根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里；
AB．AB中的电流减小，线圈中向里的磁通量减小，所以将产生顺时针方向的电流，同时线圈向左运动，故A错误，B正确；
CD．AB中的电流增大，穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律得到：线框中感应电流方向为逆时针方向，同时线圈向右运动，故CD错误。
故选B。
6．D
【详解】
AB.当闭合S瞬间时，穿过线圈B的磁通量要增加，根据楞次定律：增反减同，结合右手螺旋定则可知，线圈B的电流方向逆时针，而由于二极管顺时针方向导电，则线圈B不会闪亮一下，则线圈A中磁场立刻吸引C，导致其即时接触，故A，B错误；
CD.当断开S瞬间时，穿过线圈B的磁通量要减小，根据楞次定律：增反减同，结合右手螺旋定则可知，电流方向为顺时针，则二极管处于导通状态，则D会闪亮，同时对线圈A有影响，阻碍其磁通量减小，那么C将会过一小段时间断开，故C错误，D正确；故选D．
【点睛】
该题考查楞次定律与右手螺旋定则的应用，注意穿过闭合线圈的磁通量变化，线圈相当于电源，而电流是从负板流向正极，同时理解二极管的单向导电性．
7．AC
【详解】
AB．根据电阻定律可知导体棒MLN的电阻是导体棒MN电阻的2倍，由于导体棒MLN与导体棒MN并联，则导体棒MLN与导体棒MN两端电压相等，根据欧姆定律可知，导体棒MN中的电流是导体棒ML中电流的2倍，若MN长度为L，导体棒MN受到的安培力大小为F=BIL，由于导体棒MN中的电流是导体棒ML中电流的2倍，则导体棒ML和LN所受到的安培力的合力大小为
F′=falseBIL=falseF
三角形线框受到的安培力的大小为
F合=F+F′=1.5F=3N
故A正确，B错误；
CD．根据左手定则可知导体棒MN受到的安培力在线框所在的平面内垂直于MN向上，即竖直向上，故C正确，D错误。
故选AC。
8．CD
【详解】
ABC．金属球在运动过程中，穿过金属球的磁通量不断变化，在金属球内形成闭合回路，产生涡流，金属球受到的安培力做负功，金属球产生的热量不断地增加，机械能不断地减少，直至金属球停在半圆轨道的最低点，C正确，A、B错误；
D．根据能量守恒定律得系统产生的总热量为mgR，D正确。
故选CD。
9．45 0.4
【详解】
[1]对EF受力分析有
false
所以金属杆false与竖直方向的夹角为45°。
[2]对线框做整体分析，在竖直方向有
false
解得
T=0.4N
10．c→d 2.5
【详解】
[1]由题意可知，据磁通量的定义，穿过线圈abcd的净磁通量先向上减小，后向下增大；据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，感应电流的方向逆时针(俯视)，dc边中流过的电流方向为c→d；
[2]磁感应强度B2=0.5T，而磁感应强度B1的大小B1=t，
根据法拉第电磁感应定律有：
false
回路中的电流为：
false，
因ab边恰在磁场边缘以外，则金属框受安培力等于cd边所受安培力
金属框受到的安培力大小为的大小为：
F=B2Il=0.5×5×1 N =2.5N
11．（1）ab杆先做加速度变小的加速运动，后做匀速运动．
（2）拉力F与时间t的关系式为F=m（a﹣gsinα）+t．
【解析】
试题分析：(1)金属杆受力如图所示，当金属杆向下滑动时，速度越来越大，安培力F安变大，金属杆加速度变小．随着速度的变大，加速度越来越小．ab做加速度越来越小的加速运动，最终加速度变为零，金属杆做匀速运动．
(2)经过时间t，ab杆速度v＝at，感应电流I＝false
由牛顿第二定律F＋mgsinα－BILcosα＝ma
F＝m(a－gsinα)＋false·t.
考点：导体切割磁感线时的感应电动势；牛顿第二定律；
点评：解决本题的关键会根据牛顿第二定律结合运动学能够分析出金属棒的运动情况，当a=0时，速度达到最大．
12．(1)2V；(2)false；(3)false
【详解】
(1)导体棒在cd处速度为
false
切割磁感线产生的电动势为
false
解得
false
(2)通过电阻R的电量
false
得ab到cd的距离为
false
解得
q=0.5C
(3)ab到cd根据动能定理
false
又
false
解得
false
13．斜面所受压力将变大
【详解】
分析磁铁所受磁场力的情况，可通过先分析通电导线所受磁场力，再根据作用力与反作用力确定磁铁的受力较方便．如图所示，先画出导线所在处的磁场，由左手定则可知，导线所受磁场力方向向下，故磁铁所受磁场力方向向上；当导线中的电流方向反向时，导线所受的磁场力方向为向上，磁铁所受的磁场力方向为向下，故导线中电流方向反向时，斜面所受压力将变大
14．（1）24.2m（2）8m/s（3）5m
【解析】
【分析】
根据H=12gt2求出)楼的高度，下落过程经过某一窗口的平均速度为中间时刻的速度，根据速度公式求出物体从下落到达窗口上端的时间和物体下落到达窗口上端时的速度大小，）根据?=12gt2求出楼顶到该窗台的距离；
【详解】
解：（1）根据H=12gt2得：
楼的高度：H=12gt2=12×10×2.22=24.2m
（2）下落过程经过某一窗口的平均速度为：v=?0t0=1.80.2=9m/s
物体从下落到达窗口上端的时间为：t1=vg?t02=0.8s
物体下落到达窗口上端时的速度大小：v=gt1=8m/s
（3）根据?=12gt2得：
楼顶到该窗台的距离：?=12g(vg+t02)2=12×10×12m=5m
15．（1）tm=false（2）false（a–gsinθ）（3）见解析
【详解】
（1）I=false，
因为false是常数，所以I∝t，即电流随时间均匀增大．
当PQ受到的安培力大于mgcosθ时，PQ会离开斜面，电路不再闭合，回路中会短时无电流．
FA="BIL" =false=mgcosθ
即tm=false
（2）q=false
ΔE=falsemv2- mgh =falsem a tm2（a–gsinθ）=false（a–gsinθ）
（3）①若false≥gsinθ-μgcosθ，则F始终向下，且随时间均匀增大；
②若false≤gsinθ-gcosθ，则F始终向上，且随时间均匀减小（tm时F仍向上或为零）；
③若gsinθ-gcosθ＜false＜gsinθ-μgcosθ，则F先向上逐渐减小，后向下逐渐增大．
16．(1)false；(2)false；(3)false
【详解】
(1)当ab运动到MN时，设盒中流出水的质量为false，则
false
false
设到达边界MN时的速度为v，则
false
得
false
设杆ab经过边界后，在摩擦力作用下做减速运动的加速度大小为false，则
false
得
false
设洒水盒停止运动时，金属杆ab的位置坐标为x，则
false
得
false
(2)设杆ab在false处时水的质量为false，速度为false，电动势为false，电流为false，则
false
得
false
false
得
false
false
得
false
false
得
false
设杆ab在false处时拉力为F，由牛顿第二定律
false
得
false
(3)设false的水洒完时位移为false，速度为false，则
false
得
false
false
得
false
设边界时的速度为false，水流完后（拉力撤去）到达边界的过程中，由动量定理
false
根据闭合电路欧姆定律有
false
根据法拉第电磁感应定律有
false
根据平均速度的定义有
false
得
false
设停止运动时金属杆ab的位置坐标为x＇，则
false
得
false
17．（1）false（2）2W；（3）0.987s；
【详解】
（1）导体棒进入磁场前的加速度false
速度false，
解得false
（2）导体棒匀速时：false
false
解得false；
false，false，
解得false
（3）根据对称返回磁场时速度为v，出磁场时已经匀速运动，运动速度为false，false
解得false
根据动量定理false，其中false，
解得false
点睛：对于复杂的电磁感应问题，关键通过审题找到突破口，例如本题中的导体棒在磁场中做匀速运动，正确判断棒的运动情况，从力和能两个角度进行研究．力的角度关键要会推导安培力与速度的关系，能的角度关键分析能量是怎样转化的．
18．（1）4.5C （2）1.8J （3）5.4J
【详解】
（1）设棒匀加速运动的时间为Δt，回路的磁通量变化量为：ΔΦ=BLx，
由法拉第电磁感应定律得，回路中的平均感应电动势为： false
由闭合电路欧姆定律得，回路中的平均电流为： false
通过电阻R的电荷量为：q = IΔt
联立以上各式，代入数据解得：q =4.5C
（2）设撤去外力时棒的速度为v，棒做匀加速运动过程中，由运动学公式得：false
设撤去外力后的运动过程中安培力做功为W，由动能定理得：
W = 0－mv2
撤去外力后回路中产生的焦耳热：Q2= －W
联立以上各式，代入数据解得：Q2=1.8J
（3）由题意各，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1:Q2=2:1
可得：Q1=3.6J
在棒运动的整个过程中，由功能关系可得：WF= Q1 + Q2
联立以上各式，代入数据解得：WF=5.4J
一、单选题
1．如图所示，虚线OO′的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为2B，右侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一总阻值为R的导线框ABCD以OO′为轴做角速度为ω的逆时针匀速转动，导线框的AB边长为3L，BC边长为L，BC边到轴OO′的距离也是L，以图示位置为计时起点，规定导线框内电流沿A→B→C→D→A流动时为电流的正方向。下列关于导线框中感应电流的图像（图中I0=false）正确的是（ ）
A． B．
C． D．
2．如图所示：水平桌面上有一根条形磁铁，把一根通电长直导线固定在条形磁铁的右上方，若在导线中通以图所示方向的电流，则条形磁铁受到水平桌面给它的摩擦力方向应该是（ ）
A．无摩擦力 B．水平向左
C．水平向右 D．无法确定摩擦力方向
3．如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是（ ）
A．向右加速运动 B．向左匀速运动
C．向右减速运动 D．向左减速运动
4．如图所示的电路中，电源的电动势为E,内阻为r,电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后，在t=t1时刻断开S,下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是
B．
C． D．
5．如图所示，在通电长直导线AB的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈P，AB在线圈平面内。当AB导线中电流I发生变化时，发现闭合线圈向左摆动，下列说法正确的是（ ）
A．AB中的电流减小，线圈中产生逆时针方向的电流
B．AB中的电流减小，线圈中产生顺时针方向的电流
C．AB中的电流增大，线圈中产生逆时针方向的电流
D．AB中的电流增大，线圈中产生顺时针方向的电流
6．如图所示，铁芯上绕有线圈A和B，线圈A与电源连接，线圈B与理性发光二极管D相连，衔铁E连接弹簧K控制触头C的通断，忽略A的自感，下列说法正确的是
A．闭合S，D闪亮一下
B．闭合S，C将会过一小段时间接通
C．断开S，D不会闪亮
D．断开S，C将会过一小段时间断开
二、多选题
7．如图所示，等边三角形线框false由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点false、false与直流电源两端相接，已知导体棒false受到的安培力大小为false，下列说法正确的是（ ）
A．线框受到的安培力大小为false
B．线框受到的安培力大小为false
C．线框受到的安培力方向竖直向上
D．线框受到的安培力方向竖直向下
8．如图所示，条形磁铁位于固定的半圆光滑轨道的圆心位置，轨道半径为R。一质量为m的金属球从半圆轨道的一端沿半圆轨道由静止下滑。重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A．金属球会运动到半圆轨道的另一端
B．由于金属球没有形成闭合电路，所以金属球中不会产生感应电流
C．金属球受到的安培力做负功
D．系统产生的总热量为mgR
三、填空题
9．如图所示，false和false是两根长为false、质量分别为false和false的金属棒，用两根等长的细金属杆（重力不计）连接false和false，形成闭合回路false.用两根绝缘细线将整个回路悬于天花板上，使两棒保持水平并处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度false。在回路中通以如图所示方向的电流，电流false，待稳定后，金属杆false与竖直方向的夹角为_________°，每根绝缘细线上的张力为________N。（重力加速度g取false）
10．如图(a)所示，边长为1m、电阻为0.1Ω的正方形金属框abcd水平放置，e、f分别为bc、ad的中点。某时刻起在abef区域内有竖直向下的磁场，其磁感应强度B1的大小随时间变化的规律如图(b)所示，ab边恰在磁场边缘以外；fecd区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B2＝0.5T，cd边恰在磁场边缘以内，两磁场均有理想边界。则dc边中流过的感应电流方向为________(选填“d→c”或“c→d”)，金属框受到的安培力大小为________N。(取g＝10m/s2)
四、解答题
11．如图所示，两根相距L平行放置的光滑导电轨道，与水平面的夹角均为 α，轨道间有电阻R，处于磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场中，一根质量为m、电阻为r的金属杆ab，由静止开始沿导电轨道下滑．设下滑中ab杆始终与轨道保持垂直，且接触良好，导电轨道有足够的长度，且电阻不计．求：
（1）ab杆将做什么运动？
（2）若开始时就给ab沿轨道向下的拉力F使其由静止开始向下做加速度为a的匀加速运动（a＞gsinα）．求拉力F与时间t的关系式．
12．如图所示，false、false为相距false的光滑平行导轨，导轨平面与水平面夹角为false，导轨处于磁感应强度为false、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，在两导轨的false、false两端接有一电阻为false的定值电阻，不计导轨的电阻。一质量false，电阻r=1?的导体棒垂直导轨放置且与导轨接触良好，今平行于导轨对导体棒施加一作用力false，使导体棒从false位置由静止开始沿导轨向下匀加速滑到底端，滑动过程中导体棒始终垂直于导轨，加速度大小为false，经时间false滑到false位置，从false到false过程中电阻R发热为false，（sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求：
(1)到达false位置时，导体棒切割磁感线产生的电动势大小；
(2)导体棒从false滑到false过程中，通过电阻false的电量；
(3)导体棒从false滑到false过程中作用力false所做的功。
13．如图所示，一条形磁铁静止在斜面上，磁铁中心的竖直上方有一根水平通电导线，当导线中的电流反向时，斜面所受压力的大小将如何变化？
14．一物体自楼顶做自由落体运动，经t=2.2s落到地面，下落过程经过某一窗口用时t0=0.2 s,测得窗口上端至窗台的高度h0=1.8m，g取10 m/s2，求:
(1)楼的高度H；
(2)物体下落到达窗口上端时的速度大小v；
(3)楼顶到该窗台的距离h。
15．如图所示，质量为m的足够长的“［”金属导轨abcd放在倾角为θ的光滑绝缘斜面上，bc段电阻为R，其余段电阻不计．另一电阻为R、质量为m的导体棒PQ放置在导轨上，始终与导轨接触良好，PbcQ构成矩形．棒与导轨间动摩擦因数为μ，棒左侧有两个固定于斜面的光滑立柱．导轨bc段长为L，以ef为界，其左侧匀强磁场垂直斜面向上，右侧匀强磁场方向沿斜面向上，磁感应强度大小均为B．在t=0时，一沿斜面方向的作用力F垂直作用在导轨的bc边上，使导轨由静止开始沿斜面向下做匀加速直线运动，加速度为a．
（1）请通过计算证明开始一段时间内PQ中的电流随时间均匀增大．
（2）求在电流随时间均匀增大的时间内棒PQ横截面内通过的电量q和导轨机械能的变化量△E．
（3）请在F-t图上定性地画出电流随时间均匀增大的过程中作用力F随时间t变化的可能关系图，并写出相应的条件．（以沿斜面向下为正方向）
16．小张同学设计了一款自动洒水装置，其简化原理图如图所示。平行导轨false和false固定在同一水平面内，间距false，右端连接的电阻false，边界MN的左侧导轨光滑，且处在竖直向下、磁感应强度false的匀强磁场中，右侧导轨粗糙且足够长。在导轨上面搁置质量不计的洒水盒，盒内装有质量false的水，洒水盒的底部固定一长度为false、电阻false、质量false的金属杆ab，杆ab与边界MN的相距false，以杆ab的位置为坐标原点O，沿导轨方向建立x轴坐标。现在打开洒水盒开始洒水，同时施加水平向右的拉力F，使洒水盒沿导轨开始做加速度false的匀加速运动。已知盒中流出水的质量false与位置x的关系式为：falsefalse，当盒中的水洒完或者杆ab经过边界MN时，则立即撤去拉力F。整个过程杆ab与导轨始终接触良好，忽略盒的宽度，杆和盒与右侧导轨之间的动摩擦因数false，重力加速度g取false。
(1)求洒水盒停止运动时，金属杆ab的位置坐标；
(2)求金属杆ab在false处时拉力F的大小；
(3)若洒水盒中初始装水的质量为false，求停止运动时金属杆ab的位置坐标。
17．如图所示，两根平行金属导轨相距l=1m，左右两边金属导轨相连，左边倾角为θ=37°的金属导轨底端连接一阻值R1=2Ω的电阻，左侧斜面上宽度x2=2m内有垂直于斜面向下的B=3T的匀强磁场，右边斜面光滑，倾角为α=53°，在左边斜面上GN以下区域摩擦因数μ=0.1，GN以上部分光滑，ab距离磁场下边界HI的距离x1=2.5m，质量m=5kg，电阻r=1Ω的导体棒和右边斜面上质量M=5kg的物体通过顶端的光滑轻质绝缘细绳平行于斜面相连处于静止状态，左右斜面顶端通过导线和R2=2Ω的电阻相连，现由静止释放ab、ab处磁场变化GN前已经匀速运动，求：
（1）导体棒进入HI时的速度；
（2）导体棒在磁场中向上匀速运动时R1消耗的电功率
（3）导体棒处GN瞬间细线断裂，ab返回磁场，离开磁场边界HI前已经匀速，求导体棒从GN到HI的时间．
18．如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l = 0.5m，左端接有阻值R = 0.3Ω的电阻．一质量m = 0.1kg，电阻r = 0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B = 0.4T．棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以 a = 2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x = 9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1：Q2= 2：1．导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求
（1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；
（2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；
（3）外力做的功WF．
参考答案
1．B
【详解】
ABC．当false时，感应电动势的最大值为
E1m＝2B·L·2ωL＋B·L·ωL＝5BL2ω
根据闭合电路欧姆定律得最大电流
false
但下一时刻感应电动势会发生突变，电动势的最大值突变为
E2m＝2B·L·ωL＋B·L·2ωL＝4BL2ω
根据闭合电路欧姆定律得电流
false
所以选项A、C错误，B正确；
D．在t＝0时刻通过导线框的磁通量最大，感应电流为0，开始转动后磁通量减小，根据楞次定律可知导线框内感应电流的方向沿A→B→C→D→A，所以选项D错误。
故选B。
2．C
【详解】
以导线为研究对象，由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向右上方，根据牛顿第三定律得知，导线对磁铁的安培力方向斜向左下方，磁铁有向左运动的趋势，受到向右的摩擦力。
故选C。
3．C
【详解】
ACD．当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流方向是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，同理可判断PQ向左减速运动时，MN向左运动，故AD错误，C正确；
B．PQ匀速运动时，MN中无感应电流，MN不受安培力，则MN不会运动，故B错误；
故选C。
4．B
【详解】
开关闭合时，线圈由于自感对电流的阻碍作用，可看做电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减小，电压UAB逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡的电流与原电流方向相反，并逐渐减小到0，所以正确选项B．
5．B
【详解】
根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里；
AB．AB中的电流减小，线圈中向里的磁通量减小，所以将产生顺时针方向的电流，同时线圈向左运动，故A错误，B正确；
CD．AB中的电流增大，穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律得到：线框中感应电流方向为逆时针方向，同时线圈向右运动，故CD错误。
故选B。
6．D
【详解】
AB.当闭合S瞬间时，穿过线圈B的磁通量要增加，根据楞次定律：增反减同，结合右手螺旋定则可知，线圈B的电流方向逆时针，而由于二极管顺时针方向导电，则线圈B不会闪亮一下，则线圈A中磁场立刻吸引C，导致其即时接触，故A，B错误；
CD.当断开S瞬间时，穿过线圈B的磁通量要减小，根据楞次定律：增反减同，结合右手螺旋定则可知，电流方向为顺时针，则二极管处于导通状态，则D会闪亮，同时对线圈A有影响，阻碍其磁通量减小，那么C将会过一小段时间断开，故C错误，D正确；故选D．
【点睛】
该题考查楞次定律与右手螺旋定则的应用，注意穿过闭合线圈的磁通量变化，线圈相当于电源，而电流是从负板流向正极，同时理解二极管的单向导电性．
7．AC
【详解】
AB．根据电阻定律可知导体棒MLN的电阻是导体棒MN电阻的2倍，由于导体棒MLN与导体棒MN并联，则导体棒MLN与导体棒MN两端电压相等，根据欧姆定律可知，导体棒MN中的电流是导体棒ML中电流的2倍，若MN长度为L，导体棒MN受到的安培力大小为F=BIL，由于导体棒MN中的电流是导体棒ML中电流的2倍，则导体棒ML和LN所受到的安培力的合力大小为
F′=falseBIL=falseF
三角形线框受到的安培力的大小为
F合=F+F′=1.5F=3N
故A正确，B错误；
CD．根据左手定则可知导体棒MN受到的安培力在线框所在的平面内垂直于MN向上，即竖直向上，故C正确，D错误。
故选AC。
8．CD
【详解】
ABC．金属球在运动过程中，穿过金属球的磁通量不断变化，在金属球内形成闭合回路，产生涡流，金属球受到的安培力做负功，金属球产生的热量不断地增加，机械能不断地减少，直至金属球停在半圆轨道的最低点，C正确，A、B错误；
D．根据能量守恒定律得系统产生的总热量为mgR，D正确。
故选CD。
9．45 0.4
【详解】
[1]对EF受力分析有
false
所以金属杆false与竖直方向的夹角为45°。
[2]对线框做整体分析，在竖直方向有
false
解得
T=0.4N
10．c→d 2.5
【详解】
[1]由题意可知，据磁通量的定义，穿过线圈abcd的净磁通量先向上减小，后向下增大；据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，感应电流的方向逆时针(俯视)，dc边中流过的电流方向为c→d；
[2]磁感应强度B2=0.5T，而磁感应强度B1的大小B1=t，
根据法拉第电磁感应定律有：
false
回路中的电流为：
false，
因ab边恰在磁场边缘以外，则金属框受安培力等于cd边所受安培力
金属框受到的安培力大小为的大小为：
F=B2Il=0.5×5×1 N =2.5N
11．（1）ab杆先做加速度变小的加速运动，后做匀速运动．
（2）拉力F与时间t的关系式为F=m（a﹣gsinα）+t．
【解析】
试题分析：(1)金属杆受力如图所示，当金属杆向下滑动时，速度越来越大，安培力F安变大，金属杆加速度变小．随着速度的变大，加速度越来越小．ab做加速度越来越小的加速运动，最终加速度变为零，金属杆做匀速运动．
(2)经过时间t，ab杆速度v＝at，感应电流I＝false
由牛顿第二定律F＋mgsinα－BILcosα＝ma
F＝m(a－gsinα)＋false·t.
考点：导体切割磁感线时的感应电动势；牛顿第二定律；
点评：解决本题的关键会根据牛顿第二定律结合运动学能够分析出金属棒的运动情况，当a=0时，速度达到最大．
12．(1)2V；(2)false；(3)false
【详解】
(1)导体棒在cd处速度为
false
切割磁感线产生的电动势为
false
解得
false
(2)通过电阻R的电量
false
得ab到cd的距离为
false
解得
q=0.5C
(3)ab到cd根据动能定理
false
又
false
解得
false
13．斜面所受压力将变大
【详解】
分析磁铁所受磁场力的情况，可通过先分析通电导线所受磁场力，再根据作用力与反作用力确定磁铁的受力较方便．如图所示，先画出导线所在处的磁场，由左手定则可知，导线所受磁场力方向向下，故磁铁所受磁场力方向向上；当导线中的电流方向反向时，导线所受的磁场力方向为向上，磁铁所受的磁场力方向为向下，故导线中电流方向反向时，斜面所受压力将变大
14．（1）24.2m（2）8m/s（3）5m
【解析】
【分析】
根据H=12gt2求出)楼的高度，下落过程经过某一窗口的平均速度为中间时刻的速度，根据速度公式求出物体从下落到达窗口上端的时间和物体下落到达窗口上端时的速度大小，）根据?=12gt2求出楼顶到该窗台的距离；
【详解】
解：（1）根据H=12gt2得：
楼的高度：H=12gt2=12×10×2.22=24.2m
（2）下落过程经过某一窗口的平均速度为：v=?0t0=1.80.2=9m/s
物体从下落到达窗口上端的时间为：t1=vg?t02=0.8s
物体下落到达窗口上端时的速度大小：v=gt1=8m/s
（3）根据?=12gt2得：
楼顶到该窗台的距离：?=12g(vg+t02)2=12×10×12m=5m
15．（1）tm=false（2）false（a–gsinθ）（3）见解析
【详解】
（1）I=false，
因为false是常数，所以I∝t，即电流随时间均匀增大．
当PQ受到的安培力大于mgcosθ时，PQ会离开斜面，电路不再闭合，回路中会短时无电流．
FA="BIL" =false=mgcosθ
即tm=false
（2）q=false
ΔE=falsemv2- mgh =falsem a tm2（a–gsinθ）=false（a–gsinθ）
（3）①若false≥gsinθ-μgcosθ，则F始终向下，且随时间均匀增大；
②若false≤gsinθ-gcosθ，则F始终向上，且随时间均匀减小（tm时F仍向上或为零）；
③若gsinθ-gcosθ＜false＜gsinθ-μgcosθ，则F先向上逐渐减小，后向下逐渐增大．
16．(1)false；(2)false；(3)false
【详解】
(1)当ab运动到MN时，设盒中流出水的质量为false，则
false
false
设到达边界MN时的速度为v，则
false
得
false
设杆ab经过边界后，在摩擦力作用下做减速运动的加速度大小为false，则
false
得
false
设洒水盒停止运动时，金属杆ab的位置坐标为x，则
false
得
false
(2)设杆ab在false处时水的质量为false，速度为false，电动势为false，电流为false，则
false
得
false
false
得
false
false
得
false
false
得
false
设杆ab在false处时拉力为F，由牛顿第二定律
false
得
false
(3)设false的水洒完时位移为false，速度为false，则
false
得
false
false
得
false
设边界时的速度为false，水流完后（拉力撤去）到达边界的过程中，由动量定理
false
根据闭合电路欧姆定律有
false
根据法拉第电磁感应定律有
false
根据平均速度的定义有
false
得
false
设停止运动时金属杆ab的位置坐标为x＇，则
false
得
false
17．（1）false（2）2W；（3）0.987s；
【详解】
（1）导体棒进入磁场前的加速度false
速度false，
解得false
（2）导体棒匀速时：false
false
解得false；
false，false，
解得false
（3）根据对称返回磁场时速度为v，出磁场时已经匀速运动，运动速度为false，false
解得false
根据动量定理false，其中false，
解得false
点睛：对于复杂的电磁感应问题，关键通过审题找到突破口，例如本题中的导体棒在磁场中做匀速运动，正确判断棒的运动情况，从力和能两个角度进行研究．力的角度关键要会推导安培力与速度的关系，能的角度关键分析能量是怎样转化的．
18．（1）4.5C （2）1.8J （3）5.4J
【详解】
（1）设棒匀加速运动的时间为Δt，回路的磁通量变化量为：ΔΦ=BLx，
由法拉第电磁感应定律得，回路中的平均感应电动势为： false
由闭合电路欧姆定律得，回路中的平均电流为： false
通过电阻R的电荷量为：q = IΔt
联立以上各式，代入数据解得：q =4.5C
（2）设撤去外力时棒的速度为v，棒做匀加速运动过程中，由运动学公式得：false
设撤去外力后的运动过程中安培力做功为W，由动能定理得：
W = 0－mv2
撤去外力后回路中产生的焦耳热：Q2= －W
联立以上各式，代入数据解得：Q2=1.8J
（3）由题意各，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1:Q2=2:1
可得：Q1=3.6J
在棒运动的整个过程中，由功能关系可得：WF= Q1 + Q2
联立以上各式，代入数据解得：WF=5.4J
同课章节目录