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
