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2018届教科版高考物理大一轮复习:第十章 45分钟章末验收卷(含答案解析)

1、45 分钟章末验收卷一、单项选择题1图 1 甲是法拉第于 1831 年发明的人类历史上第一台发电机圆盘发电机图乙为其示意图,铜盘安装在水平的铜轴上,磁感线垂直穿过铜盘;两块铜片 M、N 分别与铜轴和铜盘边缘接触,匀速转动铜盘,电阻 R 就有电流通过则下列说法正确的是( )图 1A回路中恒定电流的大小与铜盘转速无关B回路中有大小和方向都做周期性变化的涡流C回路中电流方向不变,从 M 经导线流进电阻 R,再从 N 流向铜盘D铜盘绕铜轴转动时,沿半径方向上的金属 “条”切割磁感线,产生电动势答案 D解析 圆盘发电机的圆盘可看做无数条沿半径方向的金属“条” ,转动切割磁感线产生感应电动势,D 项正确;

2、金属“条 ”相互并联,产生的感应电动势与一条金属“条”转动切割产生的感应电动势相等,即 E BL2,可见感应电动势大小不变,回路总电阻不变,由闭合12回路欧姆定律得 I ,故回路中电流大小恒定,且与铜盘转速有关,A 、B 项错;由右手定ER则可知,回路中电流方向是自下而上通过电阻 R,C 项错2下列没有利用涡流的是( )A金属探测器B变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯C用来冶炼合金钢的真空冶炼炉D磁电式仪表的线圈用铝框做骨架答案 B解析 金属探测器、冶炼炉都是利用涡流现象工作的,磁电式仪表利用涡流能让指针快速稳定,也是利用涡流现象,变压器中的硅钢片是为了防止涡流产生铁损3.如图 2 所示电路中

3、,A、B、C 为完全相同的三个灯泡,L 是一直流电阻不可忽略的电感线圈a、b 为线圈 L 的左右两端点,原来开关 S 是闭合的,三个灯泡亮度相同将开关 S 断开后,下列说法正确的是( )图 2Aa 点电势高于 b 点,A 灯闪亮后缓慢熄灭Ba 点电势低于 b 点,B、C 灯闪亮后缓慢熄灭Ca 点电势高于 b 点,B、C 灯闪亮后缓慢熄灭Da 点电势低于 b 点,B、C 灯不会闪亮只是缓慢熄灭答案 D解析 电路稳定时,三个完全相同的灯泡亮度相同,说明流经三个灯泡的电流相等某时刻将开关 S 断开,流经电感线圈的磁通量减小,其发生自感现象,相当于电源,产生和原电流方向相同的感应电流,故 a 点电势低

4、于 b 点电势,三个灯不会闪亮只是缓慢熄灭,选项D 正确4如图 3 所示,等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场,它的底边在 x 轴上且长为 2L,高为 L,纸面内一边长为 L 的正方形导线框沿 x 轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域,在 t0 时刻恰好位于如图所示的位置,以顺时针方向为导线框中电流的正方向,下面四幅图中能够正确表示导线框中的电流位移(I x)关系的是( )图 3答案 B解析 位移在 0L 过程,磁通量增大,由楞次定律判断感应电流方向为顺时针方向,为正值I ,l x,则 I x;位移在 L2L 过程:磁通量先增大后减小,由楞次定律判断BlvR BvR感应电流方向先为顺时

5、针方向,为正值,后为逆时针方向,为负值;位移在 2L3L 过程:磁通量减小,由楞次定律判断感应电流方向为逆时针方向,为负值,I (3Lx)BvR5如图 4 甲,光滑平行且足够长的金属导轨 ab、cd 所在平面与水平面成 角,b、c 两端接有阻值为 R 的定值电阻阻值为 r 的金属棒 PQ 垂直导轨放置,其他部分电阻不计整个装置处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上从 t0 时刻开始,棒受到一个平行于导轨向上的外力 F 作用,由静止开始沿导轨向上运动,运动中棒始终与导轨垂直且接触良好,通过 R 的感应电流随时间 t 变化的图像如图乙所示下面分别给出了穿过回路 PQcb 的磁

6、通量 、磁通量的变化率 、电阻 R 两端的电势差 U 和通过棒上某横t截面的总电荷量 q 随运动时间 t 变化的图像,其中正确的是( )图 4答案 B解析 由于产生的感应电动势是逐渐增大的,而图像 A 描述磁通量与时间关系中斜率不变,产生的感应电动势不变,A 错误;回路中的感应电动势为:E ,感应电流为 I t ER r,由题图乙可知: Ikt,故有: k(Rr)t,所以图像 B 正确;I 均匀增大,电R rt t阻 R 两端的电势差 UIRktR,则知 U 与时间 t 成正比,C 错误;通过金属棒的电荷量为:q t kt2,故有 qt 图像为抛物线,并非过原点的直线,D 错误I126.如图

7、5 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 转动,则在一个周期内电路消耗的电能为( )图 5A. B.B2r4R 2B2r4RC. D.4B2r4R 8B2r4R答案 C解析 从图示位置开始计时,在一个周期 T 内,在 0 、 T 内没有感应电流产生,T4 T2 34在 , T T 内有感应电流产生,在 , TT 内线框产生的总的感应电动势T4 T2 34 T4 T2 34E4 Br22Br 2,则在一周期内电路释放的电能为 Q ,T ,解得

8、 Q12 E2RT2 2,C 项正确4B2r4R7随着科技的不断发展,无线充电已经进入人们的生活某品牌手机的无线充电原理如图6 所示关于无线充电,下列说法正确的是( )图 6A充电底座中的发射线圈将磁场能转化为电能B充电底座可以直接使用直流电源实现对手机的无线充电C接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同D无线充电时手机接收线圈利用 “电流的磁效应”获取电能答案 C解析 发射线圈中通入交变电流,交变电流周围形成交变磁场,交变磁场又形成交变电场,从而在接收线圈形成交变电流发射线圈是将电能转化为磁场能,接收线圈是将磁场能转化为电能,A 错误;直流电周围形成恒定的磁场,恒定的磁场无法由

9、电磁感应形成电场,B 错误;根据电磁感应规律知接收线圈与发射线圈中交变电流的频率一样,C 正确;无线充电时手机接收线圈利用“电磁感应”获得电能,D 错误二、多项选择题8.如图 7 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 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 7A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 BLvD减少的重力势能等于电阻 R 上产生的内能答案 AB解析 导体棒 ab 以一定初速度 v 下滑,切割磁

10、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 BIL cos 时,ab 棒沿导轨方向合外力为零,可以速度 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 ),刚下滑的瞬间 ab 棒产生的感应电动势为 EBLvcos ,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9如图 8,两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内,其左端接有定值电阻 R.Ox 轴平行于金属导轨,在 0x4 m 的空间区域内存在着垂直导轨平面向下的磁场,

11、磁感应强度 B随坐标 x(以 m 为单位)的分布规律为 B0.80.2x(T)金属棒 ab 在外力作用下从 x0 处沿导轨运动,金属棒始终与导轨垂直并接触良好,不计导轨和金属棒的电阻设在金属棒从x11 m 经 x22 m 到 x33 m 的过程中,R 的电功率保持不变,则金属棒 ( )图 8A在 x1 与 x3 处的电动势之比为 13B在 x1 与 x3 处受到磁场 B 的作用力大小之比为 31C从 x1 到 x2 与从 x2 到 x3 的过程中通过 R 的电荷量之比为 53D从 x1 到 x2 与从 x2 到 x3 的过程中 R 产生的焦耳热之比为 53答案 BCD解析 由于金属棒在运动过程

12、中,R 的电功率不变,则由 PI 2R 知电路中电流 I 不变,又根据 EIR 知在 x1与 x3处电动势相同,选项 A 错误;由题意知在 x1、x 2、x 3处的磁感应强度分别为 0.6 T、0.4 T、0.2 T,设导轨间距为 L,由 F BIL 知金属棒在 x1与 x3处受到磁场B 的作用力大小之比为 31,选项 B 正确;由 E ,qIt,得 q ,如图为 B 随 xt R变化的图像,图线与坐标轴所围的面积与 L 的乘积表示回路磁通量的变化量 ,可知金属棒从 x1到 x2与从 x2到 x3的过程中通过 R 的电荷量之比为 53,选项 C 正确;根据QI 2Rt 和 q It 可知金属棒

13、从 x1到 x2与从 x2到 x3的过程所用的时间之比为 53,则 R产生的焦耳热之比为 53,选项 D 正确10.如图 9 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Bx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 9A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ka2vRC为保持线圈匀速运动,可对线圈施加大小为 的水平外力k2a4vRD线圈不可能有两条边所受安培力大小相

14、等答案 BC解析 由楞次定律得感应电流沿顺时针方向,A 错误;设线圈向右移动一段距离 l,则通过线圈的磁通量变化为 l a2l a2k,而所需时间为 t ,根据法拉第电磁感应Bx lv定律,感应电动势为 E ka 2v,故感应电流大小为 I ,B 正确;线圈匀速运t ER ka2vR动时,外力与安培力平衡,由平衡条件得 F(B 2B 1)Iaka 2I ,C 正确;线圈的k2a4vRAB、CD 两条边所受安培力大小相等,D 错误11如图 10,两平行金属导轨固定在水平面上,匀强磁场方向垂直导轨平面向下,金属棒ab、cd 与导轨垂直构成闭合回路,且两棒都可沿导轨无摩擦滑动用与导轨平行的水平恒力

15、F 向右拉 cd 棒,经过足够长时间以后( )图 10A两棒间的距离保持不变B两棒都做匀速直线运动C两棒都做匀加速直线运动Dab 棒中的电流方向由 b 流向 a答案 CD三、非选择题12.水平放置的两根平行金属导轨 ad 和 bc,导轨两端 a、b 和 c、d 两点分别连接电阻 R1 和R2,组成矩形线框,如图 11 所示,ad 和 bc 相距 L0.5 m,放在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为 B1 T,一根电阻为 0.2 的导体棒 PQ 跨接在两根金属导轨上,在外力作用下以 4 m/s 的速度,向右匀速运动,如果电阻 R10.3 ,R 20.6 ,导轨 ad 和 bc 的电阻不计,导体棒

16、与导轨接触良好求:图 11(1)导体棒 PQ 中产生的感应电流的大小;(2)导体棒 PQ 上感应电流的方向;(3)导体棒 PQ 向右匀速滑动的过程中,外力做功的功率答案 (1)5 A (2)QP (3)10 W解析 (1)根据法拉第电磁感应定律EBLv10.54 V2 V又 R 外 0.2 R1R2R1 R2 0.30.60.3 0.6则感应电流的大小 I A5 AER外 r 20.2 0.2(2)根据右手定则判定电流方向为 QP(3)导体棒 PQ 匀速运动,则FF 安 BIL150.5 N 2.5 N故外力做功的功率 PFv2.54 W10 W.13如图 12 所示,间距为 L 的平行且足够

17、长的光滑导轨由两部分组成倾斜部分与水平部分平滑相连,倾角为 ,在倾斜导轨顶端连接一阻值为 r 的定值电阻质量为 m、电阻也为r 的金属杆 MN 垂直导轨跨放在导轨上,在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度为 B 的匀强磁场;在水平导轨区域加另一垂直轨道平面向下、磁感应强度也为 B 的匀强磁场闭合开关 S,让金属杆 MN 从图示位置由静止释放,已知金属杆 MN 运动到水平轨道前,已达到最大速度,不计导轨电阻且金属杆 MN 始终与导轨接触良好,重力加速度为 g.求:图 12(1)金属杆 MN 在倾斜导轨上滑行的最大速率 vm;(2)金属杆 MN 在倾斜导轨上运动,速度未达到最大速度 vm

18、前,当流经定值电阻的电流从零增大到 I0 的过程中,通过定值电阻的电荷量为 q,求这段时间内在定值电阻上产生的焦耳热Q;(3)金属杆 MN 在水平导轨上滑行的最大距离 xm.答案 见解析解析 (1)金属杆 MN 在倾斜导轨上滑行的速度最大时,其受到的合力为零,对其受力分析,可得 mgsin BI mL0根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律可得:ImBLvm2r解得:v m2mgrsin B2L2(2)设在这段时间内,金属杆 MN 运动的位移为 x由电流的定义可得:q tI根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律得:平均电流 IBS2rt BLx2rt解得:x2qrBL设电流为 I0时金属杆

19、 MN 的速度为 v0,根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律,可得 I0 ,解得 v0BLv02r 2rI0BL设此过程中,电路产生的焦耳热为 Q 热 ,由功能关系可得:mgxsin Q 热 mv12 20定值电阻 r 产生的焦耳热 Q Q 热12解得:Q mgqrsin BL mI20r2B2L2(3)设金属杆 MN 在水平导轨上滑行时的加速度大小为 a,速度为 v 时回路电流为 I,由牛顿第二定律得:BILma由法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律可得:I 得: vmBLv2r B2L22r vtvtmv,即 xm mvmB2L22r B2L22r得:x m 4m2gr2sin B4L4