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1、
2020年高考物理復(fù)習(xí) 知能演練提升:第九章 章末小結(jié)與達(dá)標(biāo)檢驗(yàn)
(時(shí)間:50分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(本題共10小題,每小題6分,共60分,每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確,選對(duì)但不全得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分)
1.(2020·山東高考)了解物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程,學(xué)會(huì)像科學(xué)家那樣觀察和思考,往往比掌握知識(shí)本身更重要。以下符合史實(shí)的是( )
A.焦耳發(fā)現(xiàn)了電流熱效應(yīng)的規(guī)律
B.庫(kù)侖總結(jié)出了點(diǎn)電荷間相互作用的規(guī)律
C.楞次發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),拉開(kāi)了研究電與磁相互關(guān)系的序幕
D.牛頓將斜面實(shí)驗(yàn)的結(jié)論合理外推,間接證明了自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)
解析:焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱
2、效應(yīng)規(guī)律,并提出焦耳定律,A正確;庫(kù)侖總結(jié)了點(diǎn)電荷間相互作用的規(guī)律,提出了庫(kù)侖定律,B正確;奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),C錯(cuò);伽利略將斜面實(shí)驗(yàn)的結(jié)論合理外推,間接證明了自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)。
答案:AB
2.磁電式儀表的線圈通常用鋁框做骨架,把線圈繞在鋁框上,這樣做的目的是( )
A.防止渦流而設(shè)計(jì)的
B.利用渦流而設(shè)計(jì)的
C.起電磁阻尼的作用
D.起電磁驅(qū)動(dòng)的作用
解析:線圈通電后,在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng),并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,這就是渦流。渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng),使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來(lái)。所以這樣做的目的是利用渦流來(lái)起電磁阻尼的作用。故正確答案為B、C
3、。
答案:BC
3.如圖1所示,在兩個(gè)沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,分別放入兩個(gè)完全一樣的水平金屬圓盤a和b,它們可以繞豎直軸自由轉(zhuǎn)動(dòng),用導(dǎo)線把它們相連。當(dāng)圓盤a轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)( )
圖1
A.圓盤b總是與a沿相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)
B.圓盤b總是與a沿相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)
C.若B1、B2同向,則a、b轉(zhuǎn)向相同
D.若B1、B2反向,則a、b轉(zhuǎn)向相同
解析:當(dāng)圓盤a轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流,該電流流入b盤中,在磁場(chǎng)中由于安培力作用b盤會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),但若不知B1、B2的方向關(guān)系,則b盤與a盤的轉(zhuǎn)向關(guān)系將無(wú)法確定,故A、B錯(cuò)。設(shè)B1、B2都向上,a盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由右手定則可判電流方向?yàn)閍→a′→b
4、→b′→a,b盤受力由左手定則可判為順時(shí)針?lè)较?,故C錯(cuò),同理可得D正確。
答案:D
4.如圖2甲所示,水平面上的平行導(dǎo)軌MN、PQ上放著兩根導(dǎo)體棒ab、cd,兩棒間用絕緣絲線系住。開(kāi)始,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖乙所示。I和FT分別表示流過(guò)導(dǎo)體棒中的電流和絲線的拉力。則在t0時(shí)刻( )
圖2
A.I=0,F(xiàn)T=0 B.I=0,F(xiàn)T≠0
C.I≠0,F(xiàn)T=0 D.I≠0,F(xiàn)T≠0
解析:t0時(shí)刻,磁場(chǎng)變化,磁通量變化,故I≠0;由于B=0,故ab、cd受安培力均為零,絲線的拉力為零。
答案:C
5.如圖3所示,粗糙水
5、平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈。當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過(guò)時(shí),若線圈始終不動(dòng),則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的正確判斷是( )
A.FN先小于mg后大于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左
B.FN先大于mg后小于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左
C.FN先小于mg后大于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右
D.FN先大于mg后小于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右
解析:當(dāng)磁鐵沿矩形線圈中線AB正上方通過(guò)時(shí),線圈中向下的磁通量先增加后減小,由楞次定律可知,線圈中感應(yīng)電流的方向(從上向下看)先逆時(shí)針再順時(shí)針,則線圈先上方為N極下方為S極,后改為上方為S極下方為N極,根據(jù)同名磁極相斥、異名磁極相吸,則
6、線圈受到的支持力先大于mg后小于mg,線圈受到向右的安培力,則水平方向的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右。D項(xiàng)正確。
答案:D
6.如圖4所示,L是自感系數(shù)很大、電阻很小的線圈,若合上或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1和S2時(shí),可能發(fā)生的情況是( )
A.只閉合S1的瞬間,L1燈逐漸亮起來(lái)
B.再合上S2穩(wěn)定后,L2燈是暗的
C.只斷開(kāi)S1的瞬間,L1燈立即熄滅,L2燈亮一下再熄滅
D.只斷開(kāi)S1瞬間,L2和L1燈過(guò)一會(huì)兒才熄滅 圖4
解析:只閉合S1時(shí),由于線圈自感作用,流過(guò)L1燈的電流將逐漸增大,L1燈逐漸亮起來(lái),而L2燈是立即變亮;再合上S2穩(wěn)定后,由于RL很小,L2燈幾乎被短路,故L2燈是暗的。斷開(kāi)
7、S1時(shí),由于S2閉合,電感線圈L與L2構(gòu)成回路,由于自感的作用,電流將由穩(wěn)定時(shí)L中的值逐漸減小,由IL?IL2,所以L2燈將閃亮一下再熄滅;而燈L1與電阻R串聯(lián)后被S2短路,故燈L1立即熄滅。
答案:ABC
7.在如圖5所示的電路中,兩個(gè)相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個(gè)帶鐵芯的電感線圈L和一個(gè)滑動(dòng)變阻器R。閉合開(kāi)關(guān)S后,調(diào)整R,使L1和L2發(fā)光的亮度一樣,此時(shí)流過(guò)兩個(gè)燈泡的電流均為I。然后,斷開(kāi)S。若t′時(shí)刻再閉合S,則在t′前后的一小段時(shí)間內(nèi),正確反映流過(guò)L1的電流i1、流過(guò)L2的電流i2隨時(shí)間t變化的圖像是( )
圖5
圖6
解析:由題中給出的電路可知,電路由L與L1
8、和L2與R兩個(gè)支路并聯(lián),在t′時(shí)刻,L1支路的電流因?yàn)橛蠰的自感作用,所以i1由0逐漸增大,L2支路為純電阻電路,i2不存在逐漸增大的過(guò)程,所以選項(xiàng)B正確。
答案:B
8.(2020·南京質(zhì)檢)如圖7所示,光滑絕緣水平面上,有一矩形線圈沖入一勻強(qiáng)磁場(chǎng),線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí),其動(dòng)能恰好等于它在磁場(chǎng)外面時(shí)的一半,設(shè)磁場(chǎng)寬度大于線圈寬度,那么( )
圖7
A.線圈恰好在剛離開(kāi)磁場(chǎng)的地方停下
B.線圈在磁場(chǎng)中某位置停下
C.線圈在未完全離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)即已停下
D.線圈完全離開(kāi)磁場(chǎng)以后仍能繼續(xù)運(yùn)動(dòng),不會(huì)停下來(lái)
解析:線圈沖入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),產(chǎn)生感應(yīng)電流,線圈受安培力作用做減速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能也
9、減少。同理,線圈沖出勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),動(dòng)能減少,進(jìn)、出時(shí)減少的動(dòng)能都等于克服安培力做的功。由于進(jìn)入時(shí)的速度大,故感應(yīng)電流大,安培力大,安培力做的功也多,減少的動(dòng)能也多,線圈離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程中,損失動(dòng)能少于它在磁場(chǎng)外面時(shí)動(dòng)能的一半,因此線圈離開(kāi)磁場(chǎng)仍繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。
答案:D
9.如圖8所示的正方形線框abcd邊長(zhǎng)為L(zhǎng),每邊電阻均為r,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞cd軸以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng),c、d兩點(diǎn)與外電路相連,外電路電阻也為r,則下列說(shuō)法中正確的是( )
A.S斷開(kāi)時(shí),電壓表讀數(shù)為BωL2
B.S斷開(kāi)時(shí),電壓表讀數(shù)為BωL2 圖8
C.S閉合時(shí),電流表讀數(shù)為BωL2
D.S閉合時(shí),線
10、框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)程中流過(guò)電流表的電荷量為
解析:電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Emax=BL2ω,有效值為E==BL2ω。
當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),電壓表讀數(shù)為Ucd=×r=BωL2,
A選項(xiàng)錯(cuò)誤,B選項(xiàng)正確;
S閉合時(shí),電壓表的讀數(shù)為
Ucd=I×=×==BL2ω,
電流表讀數(shù)為,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;
S閉合時(shí),線框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)程中流過(guò)電流表的電荷量為Q=Δt=Δt=Δt==,
D選項(xiàng)正確。
答案:BD
10.如圖9所示,一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于回路所在的平面?;芈芬运俣葀向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng),直徑CD始終與MN垂直。從D點(diǎn)到
11、達(dá)邊界開(kāi)始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止,下列結(jié)論正確的是( )
A.感應(yīng)電流方向不變 圖9
B.CD段直導(dǎo)線始終不受安培力
C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em=Bav
D.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值=πBav
解析:本題導(dǎo)體切割磁感線而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),由右手定則可知,感生電流方向不變,A正確;感生電動(dòng)勢(shì)最大值即切割磁感線有效長(zhǎng)度最大時(shí)的電動(dòng)勢(shì),故Em=Bav,C正確;=①
ΔФ=B·πa2②
Δt=③
由①②③得=πBav,D正確。
答案:ACD
二、計(jì)算題(本題共2小題,共40分,要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)
11.(18分)如圖10甲所示,不計(jì)電阻
12、的平行金屬導(dǎo)軌豎直放置,導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)=1 m,上端接有電阻R=3 Ω,虛線OO′下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?,F(xiàn)將質(zhì)量m=0.1 kg、電阻r=1 Ω的金屬桿ab從OO′上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放,桿下落過(guò)程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸,桿下落過(guò)程中的v-t圖像如圖乙所示。(取g=10 m/s2)求:
圖10
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B;
(2)桿在磁場(chǎng)中下落0.1 s過(guò)程中電阻R產(chǎn)生的熱量。
解析:(1)由圖像知,桿自由下落0.1 s進(jìn)入磁場(chǎng)后以v=1.0 m/s做勻速運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=BLv
桿中的電流I=
桿所受安培力F安=BIL
由平衡條件得mg=F安
解得B=2 T
13、(2)電阻R產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=0.075 J
答案:(1)2 T (2)0.075 J
12.(22分)(2020·惠州模擬)在質(zhì)量為M=1 kg的小車上豎直固定著一個(gè)質(zhì)量m=0.2 kg、高h(yuǎn)=0.05 m、總電阻R=100 Ω、n=100匝的矩形線圈,且小車與線圈的水平長(zhǎng)度l相同。現(xiàn)線圈和小車一起在光滑的水平面上運(yùn)動(dòng),速度為v1=10 m/s,隨后穿過(guò)與線圈平面垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0 T的水平有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直紙面向里,如圖11甲所示。已知小車運(yùn)動(dòng)(包括線圈)的速度v隨車的位移x變化的v-x圖像如圖乙所示。求:
圖11
(1)小車的水平長(zhǎng)度l和磁場(chǎng)的寬度d;
(
14、2)小車的位移x=10 cm時(shí)線圈中的電流大小I以及此時(shí)小車的加速度a;
(3)線圈和小車通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中線圈電阻產(chǎn)生的熱量Q。
解析:(1)由題圖可知,從x=5 cm開(kāi)始,線圈進(jìn)入磁場(chǎng),線圈中有感應(yīng)電流,受安培力作用,小車做減速運(yùn)動(dòng),速度v隨位移x減小,當(dāng)x=15 cm時(shí),線圈完全進(jìn)入磁場(chǎng),線圈中感應(yīng)電流消失,小車做勻速運(yùn)動(dòng)。因此小車的水平長(zhǎng)度l=10 cm。
當(dāng)x=30 cm時(shí),線圈開(kāi)始離開(kāi)磁場(chǎng),則d=30 cm-5 cm=25 cm。
(2)當(dāng)x=10 cm時(shí),由題中圖像可知,線圈右邊切割磁感線的速度v2=8 m/s
由閉合電路歐姆定律得,線圈中的電流I===0.4 A
此時(shí)線圈所受安培力F=nBIh=2 N
小車的加速度a==1.67 m/s2。
(3)由題中圖像可知,線圈左邊離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),小車的速度為v3=2 m/s。
線圈進(jìn)入磁場(chǎng)和離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),克服安培力做功,線圈的動(dòng)能減少,轉(zhuǎn)化成電能消耗在線圈上產(chǎn)生電熱。
線圈電阻發(fā)熱量Q=(M+m)(v12-v32)=57.6 J
答案:(1)10 cm 25 cm (2)0.4 A 1.67 m/s2
(3)57.6 J