2020年高考物理復習 知能演練提升：第九章 章末小結與達標檢驗 (時間：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，每小題至少有一個選項正確，選對但不全得3分，有選錯或不答的得0分) 1．(2020·山東高考)了解物理規(guī)律的發(fā)現過程，學會像科學家那樣觀察和思考，往往比掌握知識本身更重要。以下符合史實的是(　　) A．焦耳發(fā)現了電流熱效應的規(guī)律 B．庫侖總結出了點電荷間相互作用的規(guī)律 C．楞次發(fā)現了電流的磁效應，拉開了研究電與磁相互關系的序幕 D．牛頓將斜面實驗的結論合理外推，間接證明了自由落體運動是勻變速直線運動 解析：焦耳發(fā)現了電流的熱效應規(guī)律，并提出焦耳定律，A正確；庫侖總結了點電荷間相互作用的規(guī)律，提出了庫侖定律，B正確；奧斯特發(fā)現了電流的磁效應，C錯；伽利略將斜面實驗的結論合理外推，間接證明了自由落體運動是勻變速直線運動，D錯。 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．防止渦流而設計的 B．利用渦流而設計的 C．起電磁阻尼的作用 D．起電磁驅動的作用 解析：線圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉動，鋁框隨之轉動，并切割磁感線產生感應電流，這就是渦流。渦流阻礙線圈的轉動，使線圈偏轉后盡快停下來。所以這樣做的目的是利用渦流來起電磁阻尼的作用。故正確答案為B、C。 答案：BC 3．如圖1所示，在兩個沿豎直方向的勻強磁場中，分別放入兩個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動，用導線把它們相連。當圓盤a轉動時(　　) 圖1 A．圓盤b總是與a沿相同方向轉動 B．圓盤b總是與a沿相反方向轉動 C．若B1、B2同向，則a、b轉向相同 D．若B1、B2反向，則a、b轉向相同 解析：當圓盤a轉動時，由于切割磁感線而產生感應電流，該電流流入b盤中，在磁場中由于安培力作用b盤會轉動，但若不知B1、B2的方向關系，則b盤與a盤的轉向關系將無法確定，故A、B錯。設B1、B2都向上，a盤逆時針轉動時，由右手定則可判電流方向為a→a′→b→b′→a，b盤受力由左手定則可判為順時針方向，故C錯，同理可得D正確。 答案：D 4．如圖2甲所示，水平面上的平行導軌MN、PQ上放著兩根導體棒ab、cd，兩棒間用絕緣絲線系住。開始，勻強磁場垂直于紙面向里，磁感應強度B隨時間t的變化如圖乙所示。I和FT分別表示流過導體棒中的電流和絲線的拉力。則在t0時刻(　　) 圖2 A．I＝0，FT＝0　　　　　　　　 B．I＝0，FT≠0 C．I≠0，FT＝0 D．I≠0，FT≠0 解析：t0時刻，磁場變化，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，粗糙水平桌面上有一質量為m的銅質矩形線圈。當一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經過時，若線圈始終不動，則關于線圈受到的支持力FN及在水平方向運動趨勢的正確判斷是(　　) A．FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向左 B．FN先大于mg后小于mg，運動趨勢向左 C．FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向右 D．FN先大于mg后小于mg，運動趨勢向右 解析：當磁鐵沿矩形線圈中線AB正上方通過時，線圈中向下的磁通量先增加后減小，由楞次定律可知，線圈中感應電流的方向(從上向下看)先逆時針再順時針，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，根據同名磁極相斥、異名磁極相吸，則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，則水平方向的運動趨勢向右。D項正確。 答案：D 6.如圖4所示，L是自感系數很大、電阻很小的線圈，若合上或斷開開關S1和S2時，可能發(fā)生的情況是(　　) A．只閉合S1的瞬間，L1燈逐漸亮起來 B．再合上S2穩(wěn)定后，L2燈是暗的 C．只斷開S1的瞬間，L1燈立即熄滅，L2燈亮一下再熄滅 D．只斷開S1瞬間，L2和L1燈過一會兒才熄滅 圖4 解析：只閉合S1時，由于線圈自感作用，流過L1燈的電流將逐漸增大，L1燈逐漸亮起來，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S1時，由于S2閉合，電感線圈L與L2構成回路，由于自感的作用，電流將由穩(wěn)定時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，兩個相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線圈L和一個滑動變阻器R。閉合開關S后，調整R，使L1和L2發(fā)光的亮度一樣，此時流過兩個燈泡的電流均為I。然后，斷開S。若t′時刻再閉合S，則在t′前后的一小段時間內，正確反映流過L1的電流i1、流過L2的電流i2隨時間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和L2與R兩個支路并聯(lián)，在t′時刻，L1支路的電流因為有L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程，所以選項B正確。 答案：B 8．(2020·南京質檢)如圖7所示，光滑絕緣水平面上，有一矩形線圈沖入一勻強磁場，線圈全部進入磁場區(qū)域時，其動能恰好等于它在磁場外面時的一半，設磁場寬度大于線圈寬度，那么(　　) 圖7 A．線圈恰好在剛離開磁場的地方停下 B．線圈在磁場中某位置停下 C．線圈在未完全離開磁場時即已停下 D．線圈完全離開磁場以后仍能繼續(xù)運動，不會停下來 解析：線圈沖入勻強磁場時，產生感應電流，線圈受安培力作用做減速運動，動能也減少。同理，線圈沖出勻強磁場時，動能減少，進、出時減少的動能都等于克服安培力做的功。由于進入時的速度大，故感應電流大，安培力大，安培力做的功也多，減少的動能也多，線圈離開磁場過程中，損失動能少于它在磁場外面時動能的一半，因此線圈離開磁場仍繼續(xù)運動。 答案：D 9.如圖8所示的正方形線框abcd邊長為L，每邊電阻均為r，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞cd軸以角速度ω轉動，c、d兩點與外電路相連，外電路電阻也為r，則下列說法中正確的是(　　) A．S斷開時，電壓表讀數為BωL2 B．S斷開時，電壓表讀數為BωL2 圖8 C．S閉合時，電流表讀數為BωL2 D．S閉合時，線框從圖示位置轉過過程中流過電流表的電荷量為 解析：電路中產生的感應電動勢的最大值為Emax＝BL2ω，有效值為E＝＝BL2ω。 當S斷開時，電壓表讀數為Ucd＝×r＝BωL2， A選項錯誤，B選項正確； S閉合時，電壓表的讀數為 Ucd＝I×＝×＝＝BL2ω， 電流表讀數為，C選項錯誤； S閉合時，線框從圖示位置轉過過程中流過電流表的電荷量為Q＝Δt＝Δt＝Δt＝＝， D選項正確。 答案：BD 10.如圖9所示，一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側有磁感應強度為B的勻強磁場，方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右勻速進入磁場，直徑CD始終與MN垂直。從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止，下列結論正確的是(　　) A．感應電流方向不變 圖9 B．CD段直導線始終不受安培力 C．感應電動勢最大值Em＝Bav D．感應電動勢平均值＝πBav 解析：本題導體切割磁感線而產生的電動勢，由右手定則可知，感生電流方向不變，A正確；感生電動勢最大值即切割磁感線有效長度最大時的電動勢，故Em＝Bav，C正確；＝① ΔФ＝B·πa2② Δt＝③ 由①②③得＝πBav，D正確。 答案：ACD 二、計算題(本題共2小題，共40分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數值計算的要注明單位) 11．(18分)如圖10甲所示，不計電阻的平行金屬導軌豎直放置，導軌間距為L＝1 m，上端接有電阻R＝3 Ω，虛線OO′下方是垂直于導軌平面的勻強磁場?，F將質量m＝0.1 kg、電阻r＝1 Ω的金屬桿ab從OO′上方某處垂直導軌由靜止釋放，桿下落過程中始終與導軌保持良好接觸，桿下落過程中的v－t圖像如圖乙所示。(取g＝10 m/s2)求： 圖10 (1)磁感應強度B； (2)桿在磁場中下落0.1 s過程中電阻R產生的熱量。 解析：(1)由圖像知，桿自由下落0.1 s進入磁場后以v＝1.0 m/s做勻速運動。產生的電動勢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 (2)電阻R產生的熱量Q＝I2Rt＝0.075 J 答案：(1)2 T　(2)0.075 J 12．(22分)(2020·惠州模擬)在質量為M＝1 kg的小車上豎直固定著一個質量m＝0.2 kg、高h＝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度l相同?，F線圈和小車一起在光滑的水平面上運動，速度為v1＝10 m/s，隨后穿過與線圈平面垂直的磁感應強度B＝1.0 T的水平有界勻強磁場，方向垂直紙面向里，如圖11甲所示。已知小車運動(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)小車的水平長度l和磁場的寬度d； (2)小車的位移x＝10 cm時線圈中的電流大小I以及此時小車的加速度a； (3)線圈和小車通過磁場的過程中線圈電阻產生的熱量Q。 解析：(1)由題圖可知，從x＝5 cm開始，線圈進入磁場，線圈中有感應電流，受安培力作用，小車做減速運動，速度v隨位移x減小，當x＝15 cm時，線圈完全進入磁場，線圈中感應電流消失，小車做勻速運動。因此小車的水平長度l＝10 cm。 當x＝30 cm時，線圈開始離開磁場，則d＝30 cm－5 cm＝25 cm。 (2)當x＝10 cm時，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，線圈左邊離開磁場時，小車的速度為v3＝2 m/s。 線圈進入磁場和離開磁場時，克服安培力做功，線圈的動能減少，轉化成電能消耗在線圈上產生電熱。 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