高三一轮总复习新课标物理高效测评卷(九)
[选修3－2] 第九章 电磁感应
1．(2011·海南单科)自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献．下列说法正确的是( )
A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系 B．欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系 C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系 D．焦耳发现了电流的热效应，定量给出了电能和热能之间的转换关系
解析： 欧姆定律是关于导体两端电压与导体中电流关系的定律，并没有说明热现象和电现象之间存在联系，选项B错误．
答案： ACD
2.如图所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环轴线上方有一个条形磁铁．当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断正确的是( )
A．铝环有收缩趋势，对桌面压力减小 B．铝环有收缩趋势，对桌面压力增大 C．铝环有扩张趋势，对桌面压力减小 D．铝环有扩张趋势，对桌面压力增大
解析： 磁铁向下运动，线圈中的磁通量增加，线圈只有缩小、才能阻碍磁通量的增加，并对桌面压力增大，故B项正确．
答案： B
3.如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是( )
A．一起向左运动 B．一起向右运动
C．ab和cd相向运动，相互靠近 D．ab和cd相背运动，相互远离 解析： 电流增强时，电流在abcd回路中产生的垂直向里的磁场增强，回路磁通量增大，根据楞次定律，可知回路要减小面积以阻碍磁通量的增加，因此，两导体要相向运动，相互靠拢．
答案： C
4．如图所示，金属棒ab置于水平放置的金属导体框架cdef上，棒ab与框架接触良好．从某一时刻开始，给这个空间施加一个斜向上的匀强磁场，并且磁场均匀增加，ab棒仍静止，在磁场均匀增加的过程中，关于ab棒受到的摩擦力，下列说法正确的是( )
A．摩擦力大小不变，方向向右 B．摩擦力变大，方向向右 C．摩擦力变大，方向向左 D．摩擦力变小，方向向左
解析： 由法拉第电磁感应定律，ab中产生的电流的大小恒定，方向由b到a，由左手定则，ab受到的安培力方向向左下方，F＝BIL，由于B均匀变大，F变大，F的水平分量Fx变大，静摩擦力Ff＝Fx变大，方向向右，B正确．
答案： B
5.如图所示，ab为一金属杆，它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动；S为以a为圆心位于纸面内的金属环；在杆转动过程中，杆的b端与金属环保持良好接触；A为电流表，其一端与金属环相连，一端与a点良好接触．当杆沿顺时针方向转动时，某时刻ab杆的位置如图所示，则此时刻( )
A．有电流通过电流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向右 B．有电流通过电流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向左 C．有电流通过电流表，方向由d向c，作用于ab的安培力向右 D．无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零
解析： 当导体杆ab顺时针方向转动时，切割磁感线，由法拉第电磁感应定律知产生感应电动势，由右手定则可知将产生由a到b的感应电流，电流表的d端与a端相连，c端与b端相连，则通过电流表的电流是由c到d，而导体杆在磁场中会受到安培力的作用，由左手定则可判断出安培力的方向为水平向右，阻碍导体杆的运动，所以A正确．
答案： A
6.如图所示，一导体圆环位于纸面内，O为圆心．环内两个圆心角为90°的扇形区域内分别有匀强磁场，两磁场磁感应强度的大小相等，方向相反且均与纸面垂直．导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触．在圆心和圆环间连有电阻R.杆OM以匀角速度ω逆时针转动，t＝0时恰好在图示位置．规定从a到b流经电阻R的电流
方向为正，圆环和导体杆的电阻忽略不计，则杆从t＝0开始转动一周的过程中，电流随ωt变化的图象是( )
1E
解析： 根据E＝BωL2和I＝可知，导体切割磁感线产生的感应电流的大小是恒定
2R的．根据右手定则，可知C正确．
答案： C 7．(2012·年湛江一模)如图所示，在磁感应强度B＝0.50 T的匀强磁场中，导体PQ在力F作用下在U形导轨上以速度v＝10 m/s向右匀速滑动，两导轨间距离L＝1.0 m，电阻R＝1.0 Ω，导体和导轨电阻忽略不计，则以下说法正确的是( )
A．导体PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为5.0 V B．导体PQ受到的安培力方向水平向右 C．作用力F大小是0.50 N D．作用力F的功率是25 W
解析： E＝BLv＝0.50×1.0×10 V＝5.0 V，A正确；由右手定则和左手定则知，安培力
BLv
方向向左，且F＝＝2.5 N，B、C错误；PF＝F·v＝2.5×10 W＝25 W，D正确．
R答案： AD
8.如图所示，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为( )
A．2mgL B．2mgL＋mgH
3
C．2mgL＋mgH
4
1
D．2mgL＋mgH
4
22
v1解析： 设ab刚进入磁场时的速度为v1，cd刚穿出磁场时的速度v2＝①
21
线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L.由题意得mv2＝mgH②
21121mv1＋mg·2L＝mv2＋Q③ 222
3
由①②③得Q＝2mgL＋mgH.C选项正确．
4
答案： C 9.(2012·抚顺模拟)如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a，磁感应强度的大小为B.一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置开始沿水平方向向右以速度v匀速穿过磁场区域，图中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离x的关系图象正确的是( )
解析： 进入磁场时，注意UAB是路端电压，应该是电动势的四分之三，此时E＝Bav，所以UAB＝3Bav/4；完全进入后，没有感应电流，但有感应电动势，大小为Bav，穿出磁场时电压应该是电动势的四分之一，UAB＝Bav/4，方向始终相同，即φA>φB，由以上分析可知D正确．
答案： D 10．(2011·合肥质检)如图所示，光滑的金属导轨间距为L，导轨平面与水平面成α角，导轨下端接有阻值为R的电阻，质量为m的金属杆ab与绝缘轻质弹簧相连静止在导轨上，弹簧劲度系数为k，上端固定，弹簧与导轨平面平行，整个装置处在垂直于导轨平面斜
向上的匀强磁场中，磁感应强度为B.现给金属杆一沿导轨向下的初速度v0，金属杆向下运动至速度为零后，再沿导轨平面向上运动到最大速度，大小为v1，然后减速为零，再沿导轨平
面向下运动……一直往复运动到静止(导轨与金属杆的电阻忽略不计)．试求： (1)金属杆获得初速度瞬间，通过R的电流大小； (2)当金属杆速度为v1时离最初静止时位置的距离L；
(3)金属杆由初速度v0开始运动直到最后静止，电阻R上产生的焦耳热Q.
E
解析： (1)由E＝Blv0，I0＝
RBLv0
可得I0＝.
R
(2)设金属杆最初静止不动时弹簧伸长x0，则kx0＝mgsin α 当金属杆的速度为v1时弹簧伸长为x1，则 kx1＝mgsin α＋BI1L BLv1
此时I1＝，L1＝x1－x0
RB2L2v1
得L1＝. kR
1
(3)金属杆最后静止时，金属杆在初始位置，由能量守恒可得Q＝mv2.
20BLv0B2L2v11
答案： (1) (2) (3)mv2
RkR20
11.如图所示，质量m1＝0.1 kg, 电阻R1＝0.3 Ω，长度L＝0.4 m
的导体棒ab横放在U形金属框架上．框架质量m2＝0.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，相距0.4 m的MM′、NN′相互平行，电阻不计且足够长．电阻R2＝0.1 Ω的MN垂直于
MM′.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5 T．垂直于ab施加F＝2 N的水平恒力，ab棒从静止开始无摩擦地运动，始终与MM′、NN′保持良好接触，当ab棒运动到某处时，框架开始运动，设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2.
(1)求框架开始运动时ab棒速度v的大小．
(2)从ab棒开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q＝0.1 J，求该过程ab棒位移x的大小．
解析： (1)水平面的支持力 FN＝m2g＋m1g
依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力F2＝μFN ab中的感应电动势E＝Blv
E
MN中的电流I＝
R1＋R2
MN受到的安培力F安＝IlB 框架开始运动时F安＝F2
由上述各式代入数据解得v＝6 m/s (2)闭合回路中产生的总热量 R1＋R2
Q总＝Q
R2
1
由能量守恒定律，得Fx＝m1v2＋Q总
2
代入数据解得x＝1.1 m. 答案： (1)6 m/s (2)1.1 m
12．如图甲所示，固定在倾斜面上电阻不计的金属导轨，间距d＝0.5 m，斜面倾角θ＝37°，导轨上端连接一阻值为R＝4 Ω的小灯泡L.在CDEF矩形区域内有垂直斜面向下的匀强
磁场，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，CF长为2 m．开始时电阻为1 Ω的金属棒ab放在斜面导轨上刚好静止不动，在t＝0时刻，金属棒在平行斜面的恒力F作用下，由静止开始沿导轨向上运动．金属棒从图中位置运动到EF位置的整个过程中，小灯泡的亮度始终没有发生变化．设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：
(1)通过小灯泡的电流强度．
(2)恒力F的大小、金属棒与导轨间的动摩擦因数和金属棒的质量． 解析： (1)金属棒未进入磁场时，电路总电阻 R总＝R＋Rab＝5 Ω
回路中感应电动势为： ΔΦΔBSE1＝＝＝0.5 V
ΔtΔt灯泡中的电流强度为： E1IL＝＝0.1 A.
R总
(2)因灯泡亮度不变，故在t＝4 s时金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动，此时金属棒中的电流强度：
I＝IL＝0.1 A
又因为开始时电阻为1 Ω的金属棒放在斜面导轨上刚好静止不动 mgsin θ＝μmgcos θ，μ＝tan θ＝0.75
恒力大小：F＝F安＋2mgsin θ＝BId＋2mgsin θ＝0.1＋12m 因灯泡亮度不变，金属棒产生的感应电动势为： E2＝E1＝0.5 V
金属棒在磁场中的速度：
E2v＝＝0.5 m/s Bd
金属棒未进入磁场时的加速度为： v
a＝＝0.125 m/s2
t
根据牛顿第二定律得： F－2mgsin θ＝ma
联立解得m＝0.8 kg，F＝9.7 N.
答案： (1)0.1 A (2)9.7 N 0.75 0.8 kg
