(沪科版)物理选修3-2精练：章末检测卷(1)及答案解析.pdf

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1、章末检测卷 (一) (时间： 90 分钟满分： 100 分) 一、单项选择题(本题共 6 小题，每小题4 分，共 24 分) 12013 年 12 月我国发射的“玉兔号”月球车成功着陆月球，预计在 2020 年将实施载人 登月假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个 小线圈，则下列推断正确的是() A直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场有无 B将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则判断月 球表面无磁场 C将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断 月球表面有磁场 D将电流表与线圈组成闭合

2、回路，使线圈在某个平面内沿两个互相垂直的方向运动，月 球表面若有磁场，则电流表至少有一次示数不为零 答案C 解析电流表有示数时可判断有磁场存在，沿某方向运动而无示数不能确定磁场是否存 在，只有C 正确 2如图 1 所示，一个半径为l 的半圆形硬导体AB 以速度 v 在水平 U 形框架上向右匀速 滑动，匀强磁场的磁感应强度为B，干路电阻为R0，半圆形硬导体AB 的电阻为r ，其余电阻 不计，则半圆形导体AB切割磁感线产生的感应电动势大小及A、 B 之间的电势差分别为() 图 1 ABlv BlvR0 R0r BB lv B lvR0 R0 r C2Blv 2BlvR0 R0r D2Blv2Blv

3、 答案C 解析根据 EBLv，感应电动势2Blv，A、B 间的电势差U ER0 R0r ，C 项正确 3.如图 2 所示是研究通电自感实验的电路图，A1，A2是两个规格相同的小灯泡，闭合电 键调节滑动变阻器R 的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，调节滑动变阻器R1的滑动触头， 使它们都正常发光，然后断开电键S.重新闭合电键S，则() 图 2 A闭合瞬间，A1立刻变亮， A2逐渐变亮 B闭合瞬间，A1、A2均立刻变亮 C稳定后， L 和 R 两端的电势差一定相同 D稳定后， A1和 A2两端的电势差不相同 答案C 解析根据题设条件可知，闭合电键调节滑动变阻器R 的滑动触头，使两个灯泡的亮度 相同，

4、说明此时滑动变阻器R 接入电路的阻值与线圈L 的电阻一样大，断开电键再重新闭合 电键的瞬间，根据自感原理可判断，A2立刻变亮，而A1逐渐变亮， A、B 均错误；稳定后， 自感现象消失，根据题设条件可判断，线圈 L 和 R 两端的电势差一定相同，A1和 A2两端的电 势差也相同，所以C 正确， D 错误 4.如图 3 所示， 一个闭合三角形导线框ABC 位于竖起平面内，其下方 (略靠前 )固定一根与 导线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流释放导线框，它由实线位 置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中() 图 3 A导线框中感应电流的方向依次为ACBAABCAACBA B导线框的

5、磁通量为零时，感应电流也为零 C导线框所受安培力的合力方向依次为向上向下向上 D导线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动 答案A 解析根据右手螺旋定则可知导线上方的磁场方向垂直纸面向外，下方的磁场方向垂直 纸面向里，而且越靠近导线磁场越强，所以闭合导线框ABC 在下降过程中，导线框内垂直于 纸面向外的磁通量先增大，当BC 边与导线重合时，达到最大，再向下运动，导线框内垂直于 纸面向外的磁通量逐渐减小至零，然后随导线框的下降，导线框内垂直于纸面向里的磁通量 增大，当达到最大，继续下降时由于导线框逐渐远离导线，使导线框内垂直于纸面向里的磁 通量再逐渐减小，所以根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是

6、阻碍内部磁通量的变化，所 以感应电流的磁场先向里，再向外，最后向里，所以导线框中感应电流的方向依次为 ACBAABCAACBA，A 正确；当导线框内的磁通量为零时，内部的磁通量仍然在变化，有 感应电动势产生，所以感应电流不为零，B 错误根据对楞次定律的理解，感应电流的效果总 是阻碍导体间的相对运动，由于导线框一直向下运动，所以导线框所受安培力的合力方向一 直向上，不为零，C、D 错误 5如图 4 所示，光滑绝缘水平面上，有一矩形线圈冲入一匀强磁场，线圈全部进入磁场 区域时，其动能恰好等于它在磁场左侧时的一半，设磁场宽度大于线圈宽度，那么() 图 4 A线圈恰好在刚离开磁场的地方停下 B线圈在磁

7、场中某位置停下 C线圈在未完全离开磁场时即已停下 D线圈完全离开磁场以后仍能继续运动，不会停下来 答案D 解析线圈冲入匀强磁场时，产生感应电流，线圈受安培力作用做减速运动，动能也减 少同理，线圈冲出匀强磁场时，动能减少， 进、出时减少的动能都等于克服安培力做的功由 于进入时的速度大，故感应电流大，安培力大，安培力做的功也多，减少的动能也多，线圈 离开磁场过程中，损失的动能少于它在磁场左侧时动能的一半，因此线圈离开磁场仍继续运 动 6.如图 5 所示为几个有理想边界的磁场区域，相邻区域的磁感应强度B 大小相等、 方向相 反，区域的宽度均为L.现有一边长为L 的正方形导线框由图示位置开始，沿垂直于

8、区域边界 的直线匀速穿过磁场区域，速度大小为v.设逆时针方向为电流的正方向，下列各图能正确反 映线框中感应电流的是() 图 5 答案D 解析导线框进入磁场中0 到 L 的过程中，由右手定则知，感应电流的方向为顺时针， 即负方向，感应电流IBLv R ，大小恒定， A、B 不正确；导线框进入磁场中L 至 2L 的过程中， 导线框左右两侧均切割磁感线，由右手定则，可判断感应电流的方向为逆时针，即为正方向， 感应电流I 2BLv R ，C 错误， D 正确 二、多项选择题(本题共 4 小题，每小题5 分，共 20 分每题至少有两个选项正确，选对 得 5 分，漏选得2 分，错选得0 分) 7.如图 6

9、 所示， 矩形闭合线圈放置在水平薄板上，有一块碲形磁铁如图示方式置于平板的 正下方 (磁极间距略大于矩形线圈的宽度)当磁铁匀速向右通过线圈正下方时，线圈仍静止不 动，那么线圈受到薄板的摩擦力方向和线圈中产生感应电流的方向(从上向下看 )是() 图 6 A摩擦力方向一直向左 B摩擦力方向先向左、后向右 C感应电流的方向顺时针逆时针顺时针 D感应电流方向顺时针逆时针 答案AC 解析穿过线圈的磁通量先向上方向增加，后减少，当线圈通过磁铁中间以后，磁通量 先向下方向增加，后减少，所以感应电流的方向顺时针逆时针 顺时针，故C 正确， D 错 误；根据楞次定律可以判断：磁铁向右移动过程中，磁场对线圈有向右

10、的安培力作用，所以 摩擦力方向向左，故A 正确， B 错误 8.用一根横截面积为S、电阻率为的硬质导线做成一个半径为r 的圆环， ab 为圆环的一 条直径如图7 所示，在ab 的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图， 磁感应强度大小随时间的变化率 B t k(k0)则() 图 7 A圆环中产生逆时针方向的感应电流 B圆环具有扩张的趋势 C圆环中感应电流的大小为|krS 2 | D图中 a、b 两点间的电势差大小为Uab|1 4 kr 2| 答案BD 解析由题意可知磁感应强度均匀减小，穿过闭合线圈的磁通量减小，根据楞次定律可 以判断，圆环中产生顺时针方向的感应电流，圆环具有扩张的

11、趋势，故A 错误， B 正确；圆 环中产生的感应电动势为E t B t S |1 2 r 2k|，圆环的电阻为 R l S 2 r S ，所以圆环中感 应电流的大小为I E R| krS 4 |，故 C 错误；图中a、b 两点间的电势差UabI 1 2R| 1 4 kr 2 |，故 D 正确 9.如图 8 所示，边长为L 的正方形线框，从图示位置开始沿光滑斜面向下滑动，中途穿越 垂直纸面向里，有理想边界的匀强磁场区域，磁场的宽度大于L，以 i 表示导线框中的感应电 流，从线框刚进入磁场开始计时，取逆时针方向为电流正方向，以下it 关系图像，可能正 确的是() 图 8 答案BC 解析边长为L 的

12、正方形线框，从图示位臵开始沿光滑斜面向下滑动，若进入磁场时所 受安培力与重力沿斜面方向的分力平衡，则线框做匀速直线运动，感应电流为一恒定值；完 全进入后磁通量不变，感应电流为零，线框做匀加速直线运动；从磁场中出来时，感应电流 方向相反，所受安培力大于重力沿斜面方向的分力，线框做加速度减小的减速运动，感应电 流减小，选项B 正确同理可知，C 正确 10.如图 9 所示，竖直平行金属导轨MN、PQ 上端接有电阻R，金属杆 ab 质量为 m，跨在 平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场的磁感应强度为B，不计 ab 与导轨电阻及一切摩 擦，且ab 与导轨接触良好若ab 杆在竖直向上的外力F 作用下匀速

13、上升，则以下说法正确 的是() 图 9 A拉力 F 所做的功等于电阻R 上产生的热量 B杆 ab 克服安培力做的功等于电阻R 上产生的热量 C电流所做的功等于重力势能的增加量 D拉力 F 与重力做功的代数和等于电阻R 上产生的热量 答案BD 解析当外力F 拉着金属杆匀速上升时，拉力要克服重力和安培力做功，拉力做的功等 于克服安培力和重力做功之和，即等于电阻R 上产生的热量和金属杆增加的重力势能之和， 选项 A 错误， D 正确克服安培力做多少功，电阻R 上就产生多少热量，选项B 正确电流 做的功不等于重力势能的增加量，选项C 错误综上所述，本题的正确选项为B、D. 三、填空题 (本题共 2 小

14、题，共9 分) 11. (3 分)如图 10 所示， 半径为 r 的金属圆环绕通过直径的轴OO以角速度匀速转动， 匀强磁场的磁感应强度为B，以金属环的环面与磁场方向重合时开始计时，求在转动30 角的 过程中，环中产生的平均感应电动势为_ 图 10 答案3Br 2 解析 21BSsin 30 0 1 2 Br 2. 又 t /6 /(6 ) 所以 E t 1 2 Br 2 / 6 3Br 2. 12(6 分 )电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器如图 11 所示为电吉他的扩音器的 原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管一条形磁铁固定在管内，当拨 动金属弦后，螺线管内就会产生感应电

15、流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号 图 11 (1)金属弦的作用类似“研究电磁感应现象”实验中铁心的作用，则被拨动后靠近螺线管 的过程中，通过放大器的电流方向为_(以图为准，选填“向上”或“向下”) (2)下列说法正确的是() A金属弦上下振动的周期越大，螺线管内感应电流的方向变化也越快 B金属弦上下振动过程中，经过相同位置时速度越大，螺线管中感应电动势也越大 C电吉他通过扩音器发出的声音随感应电流强度增大而变响，增减螺线管匝数会起到调 节音量的作用 D电吉他通过扩音器发出的声音频率和金属弦振动频率相同 答案(1)向下(2)BCD 解析(1)金属弦靠近螺线管时，线圈中磁场变强，根据楞次定

16、律可得通过放大器的电流 方向为向下 (2)感应电动势的大小与磁通量的变化率有关，与线圈匝数有关，所以选项B、C 正确； 电吉他通过扩音器发出的声音频率与感应电流的频率相同，即与金属弦振动频率相同，A 错误， D 正确 四、计算题 (本题共 4 小题，共47 分) 13(10 分)轻质细线吊着一质量为m0.32 kg、边长为 L0.8 m、匝数 n10 的正方形线 圈，总电阻为r1 . 边长为 L 2的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧， 如图 12 甲所示， 磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化关系如图乙所示，从t 0 开始经 t0时间细线开始松 弛，取 g10 m/s 2 .求： 图 1

17、2 (1)在前 t0时间内线圈中产生的电动势； (2)在前 t0时间内线圈的电功率； (3)t0的值 答案(1)0.4 V(2)0.16 W(3)2 s 解析(1)由法拉第电磁感应定律得 En t n1 2( L 2) 2 B t 10 1 2( 0.8 2 ) 20.5 V0.4 V. (2)I E r 0.4 A，PI 2r 0.16 W. (3)分析线圈受力可知，当细线松弛时有： F 安nBt0I L 2mg，I E r Bt0 2mgr nEL 2 T 由图像知： Bt010.5t0(T)， 解得 t0 2 s. 14.(10 分)如图 13 所示，两根相距d0.20 m 的平行金属长

18、导轨固定在同一水平面内，并 处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B0.20 T导轨上面横放着两条金属细杆， 构成矩形回路每条金属细杆的有效电阻r0.25 . 回路中其余部分的电阻可不计已知两金 属细杆在平行于导轨的拉力作用下沿导轨朝相反的方向匀速平移，速度大小都是v5.0 m/s， 不计导轨的摩擦 图 13 (1) 求作用于每条细杆的拉力的大小； (2)求两金属细杆在间距增加0.40 m 的滑动过程中共产生的热量 答案(1)3.210 2 N (2)1.2810 2 J 解析(1)无论磁场方向是竖直向上还是竖直向下，当两金属细杆都以速度v 朝相反方向 滑动时，两金属细杆产生大小相同方向一

19、致的感应电动势 E1E2 Bdv 由闭合电路欧姆定律，回路中的电流 I E1E2 2r 因拉力与安培力平衡，作用于每根金属杆的拉力大小为F1F2BdI 由 联立并代入数据，得F1F2 B 2 d 2v r 0.20 2 0.2025.0 0.25 N3.2 10 2 N. (2)设金属杆之间增加的距离为 L，则两金属杆共产生的热量QI 2 2r L 2v ， 代入数据得Q1.2810 2 J. 15. (12 分)如图 14 所示，有两根足够长、不计电阻、相距L 的平行光滑金属导轨cd、ef 与水平面成角固定放置，底端接一阻值为R 的电阻，在轨道平面内有磁感应强度为B 的匀 强磁场，方向垂直轨

20、道平面斜向上现有一平行于ce、垂直于导轨、质量为m、电阻不计的 金属杆ab，在沿轨道平面向上的恒定拉力F 作用下，从底端ce 由静止沿导轨向上运动，当 ab 杆速度达到稳定后，撤去拉力F，最后 ab 杆又沿轨道匀速回到ce 端已知ab 杆向上和向 下运动的最大速度相等求：拉力F 和杆 ab 最后回到ce 端的速度v. 图 14 答案2mgsin mgRsin B 2L2 解析当 ab 杆沿导轨上滑达到最大速度v 时，其受力如图所示： 由平衡条件可知： FFBmgsin 又 FBBIL 而 IBLv R 联立 式得： F B 2L2v R mgsin 0 同理可得， ab 杆沿导轨下滑达到最大速

21、度时： mgsin B 2 L 2 v R 0 联立 两式解得： F2mgsin vmgRsin B 2L2. 16(15 分)如图 15 甲所示，两条足够长的光滑平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L1 m，两导轨的上端间接有电阻，阻值R2 . 虚线 OO下方是垂直于导轨平面向里的匀强磁 场，磁场磁感应强度为2 T现将质量为m 0.1 kg、电阻不计的金属杆ab，从 OO上方某 处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触，且始终保持水平，不计导轨的 电阻已知金属杆下落0.3 m 的过程中加速度a 与下落距离h 的关系图像如图乙所示(取 g 10 m/s2)求： 图 15 (1)金属杆刚

22、进入磁场时速度为多大？下落了0.3 m 时速度为多大？ (2)金属杆下落0.3 m 的过程中，在电阻 R 上产生多少热量？ 答案(1)1 m/s0.5 m/ s(2)0.287 5 J 解析(1)刚进入磁场时，a010 m/s2 方向竖直向上 由牛顿第二定律有BI0Lmgma0 若进入磁场时的速度为v0，有 I0 E0 R ， E0BLv0得 v0 m ga0R B 2L2 代入数值有： v0 0.1 1010 2 2 212m/s1 m/ s 下落 0.3 m 时，通过 ah 图像知 a0，表明金属杆受到的重力与安培力平衡有mg BIL 其中 I E R，EBLv， 可得下落0.3 m 时杆的速度v mgR B 2L2 代入数值有： v 0.110 2 2 212m/s 0.5 m/ s. (2)从开始到下落0.3 m 的过程中，由能量守恒定律有mghQ1 2mv 2， 代入数值有 Q 0.287 5 J