2019-2020年高中物理階段驗收評估二楞次定律和自感現(xiàn)象魯科版.doc

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2019-2020年高中物理階段驗收評估二楞次定律和自感現(xiàn)象魯科版一、選擇題(共8小題，每小題6分，共48分，第15題只有一項符合題目要求，第68題有多項符合題目要求，全都選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1在物理學發(fā)展過程中，觀測、實驗、假說和邏輯推理等方法都起到了重要作用。下列敘述不符合史實的是()A奧斯特在實驗中觀察到電流的磁效應(yīng)，該效應(yīng)揭示了電和磁之間存在聯(lián)系B安培根據(jù)通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場的相似性，提出了分子電流假說C法拉第在實驗中觀察到，在通有恒定電流的靜止導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中，會出現(xiàn)感應(yīng)電流D楞次在分析了許多實驗事實后提出，感應(yīng)電流應(yīng)具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化解析：選C奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電和磁之間的關(guān)系，選項A符合；根據(jù)通電螺線管產(chǎn)生的磁場與條形磁鐵的磁場相似，安培提出了磁性是分子內(nèi)環(huán)形電流產(chǎn)生的，即分子電流假說，選項B符合；法拉第提出的是電磁感應(yīng)定律，但恒定電流周圍不產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項C不符合；楞次定律指出感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，選項D符合。2.電阻R，電容C與一個線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止在線圈的正上方，N極朝下，如圖1所示，現(xiàn)使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是()圖1A從a到b，上極板帶正電B從a到b，下極板帶正電C從b到a，上極板帶正電D從b到a，下極板帶正電解析：選D當N極靠近線圈時，穿過線圈的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知線圈中的感應(yīng)電流方向，線圈的下端為感應(yīng)電動勢的正極，上端為負極，故流過R的電流方向從 ba，電容器下板為正極板，故D正確。3.如圖2所示，在x0的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁場的方向垂直于xOy平面(紙面)向里。具有一定電阻的矩形線框abcd位于xOy平面內(nèi)，線框的ab邊與y軸重合。令線框從t0時刻起由靜止開始沿x軸正方向做勻加速運動，則線框中的感應(yīng)電流I(取逆時針方向為電流正方向)隨時間t的變化圖線It圖可能是下列選項中的()圖2解析：選D線框勻加速向右運動時，cd邊切割磁感線，由右手定則知電流方向為順時針，方向為負；I，故D項正確。4圖3為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為n，面積為S。若在t1到t2時間內(nèi)，勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強度大小由B1均勻增加到B2，則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差ab()圖3A恒為B從0均勻變化到C恒為D從0均勻變化到解析：選C根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動勢Enn，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷b點電勢高于a點電勢，因磁場均勻變化，所以感應(yīng)電動勢恒定，因此a、b兩點電勢差恒為abn，選項C正確。5圖4為一種早期發(fā)電機原理示意圖，該發(fā)電機由固定的圓形線圈和一對用鐵芯連接的圓柱形磁鐵構(gòu)成，兩磁極相對于線圈平面對稱。在磁極繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動過程中，磁極中心在線圈平面上的投影沿圓弧運動(O是線圈中心)，則()圖4A從X到O，電流由E經(jīng)G流向F，先增大再減小B從X到O，電流由F經(jīng)G流向E，先減小再增大C從O到Y(jié)，電流由F經(jīng)G流向E，先減小再增大D從O到Y(jié)，電流由E經(jīng)G流向F，先增大再減小解析：選D從X到O，磁通量向上增大，由楞次定律知感應(yīng)電流方向是由F經(jīng)G到E。當兩磁極經(jīng)過線圈邊正上下方時，穿過線圈磁通量變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，電流最大。則可知此過程中感應(yīng)電流的大小應(yīng)是先增大再減小，A、B皆錯誤，同理可知C錯誤，D正確。6.如圖5，一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動。現(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強磁場，圓盤開始減速。在圓盤減速過程中，以下說法正確的是()圖5A處于磁場中的圓盤部分，靠近圓心處電勢高B所加磁場越強越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動C若所加磁場反向，圓盤將加速轉(zhuǎn)動D若所加磁場穿過整個圓盤，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動解析：選ABD根據(jù)右手定則可判斷靠近圓心處電勢高，選項A正確；圓盤處在磁場中的部分轉(zhuǎn)動切割磁感線，相當于電源，其他部分相當于外電路，根據(jù)左手定則，圓盤所受安培力與運動方向相反，磁場越強，安培力越大，故所加磁場越強越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動，選項B正確；磁場反向，安培力仍阻礙圓盤轉(zhuǎn)動，選項C錯誤；若所加磁場穿過整個圓盤，整個圓盤相當于電源，不存在外電路，沒有電流，所以圓盤不受安培力而勻速轉(zhuǎn)動，選項D正確。7.如圖6所示，水平放置的兩平行導(dǎo)軌左側(cè)連接電阻R，其他電阻不計，長為L的導(dǎo)體桿MN放在導(dǎo)軌上，在水平恒力F的作用下，沿導(dǎo)軌向右運動，并將穿過方向豎直向下的有界勻強磁場，磁場邊界PQ與MN平行，從MN進入磁場開始計時，通過它的感應(yīng)電流I隨時間t的變化可能是選項中的()圖6解析：選ACD導(dǎo)體桿在水平恒力F的作用下在磁場外做勻加速運動，進入磁場后切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，當導(dǎo)體桿所受安培力剛好等于外力F時，將以這個速度在磁場中勻速運動，感應(yīng)電流也為定值。由BILF，可得I，又I，可知勻速運動的速度v(如題圖A)；若導(dǎo)體桿在磁場外加速運動獲得的末速度大于時，導(dǎo)體桿在磁場中所受的安培力大于外力F，導(dǎo)體桿將逐漸減速，I也將逐漸減小，但不是勻減速，而是隨著I的減小，安培力在減小，合外力在減小，加速度在減小，速度減小得越來越慢，最后當安培力大小等于外力F時，勻速運動(如題圖C)；若導(dǎo)體桿進入磁場時速度較小，安培力將小于外力F，導(dǎo)體桿將繼續(xù)加速，但加速度越來越小，I將越來越大，最后速度達到最大值，電流I保持不變(如題圖D)。8.如圖7所示，電動機牽引一根原來靜止的、長L為1 m、質(zhì)量m為0.1 kg的導(dǎo)體棒MN上升，導(dǎo)體棒的電阻R為1 ，架在豎直放置的框架上，它們處于磁感應(yīng)強度B為1 T的勻強磁場中，磁場方向與框架平面垂直。當導(dǎo)體棒上升h3.8 m時，獲得穩(wěn)定的速度，導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量為2 J，電動機牽引棒時，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7 V、1 A，電動機內(nèi)阻r為1 ，不計框架電阻及一切摩擦，則以下判斷正確的是()圖7A導(dǎo)體棒向上做勻減速運動B電動機的輸出功率為49 WC導(dǎo)體棒達到穩(wěn)定時的速度為v2 m/sD導(dǎo)體棒從靜止至達到穩(wěn)定速度所需要的時間為1 s解析：選CD由于電動機的輸出功率恒定，則由P出Fv及Fmgma可知導(dǎo)體棒的加速度逐漸減小，故選項A錯誤；電動機的輸出功率為：P出IUI2r6 W，選項B錯誤；電動機的輸出功率就是電動機牽引棒的拉力的功率，P出Fv，當棒達穩(wěn)定速度時FmgBIL，感應(yīng)電流I，解得棒達到的穩(wěn)定速度為v2 m/s，選項C正確；由能量守恒定律得：P出tmghmv2Q，解得t1 s，選項D正確。二、計算題(共3小題，共52分。解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)9. (16分)如圖8所示，水平桌面上固定足夠長的兩光滑平行導(dǎo)軌PQ、MN，導(dǎo)軌的電阻不計，間距為d0.5 m，P、M間接有一只理想電壓表，整個裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強度B0.2 T的勻強磁場中，電阻均為r0.1 、質(zhì)量分別為m10.3 kg和m20.5 kg 的兩金屬棒ab、cd平行地放在導(dǎo)軌上，現(xiàn)固定棒ab，讓cd在水平恒力F0.8 N的作用下由靜止開始做加速運動，試求：圖8(1)cd棒兩端哪端電勢高？(2)當電壓表的讀數(shù)為U0.2 V時，cd棒受到的安培力為多大。(3)棒cd能達到的最大速度vm。解析：(1)導(dǎo)體棒cd切割磁感線相當于電源，由右手定則判斷出c端相當于電源的正極，c端電勢高。(2)因為ab與cd串聯(lián)流過ab的電流為I2 Acd棒所受安培力大小F安BdI0.2 N。(3)當棒cd所受安培力F安F時，棒有最大速度vm，設(shè)此時電路中電流為Im。則：FF安BdIm。EBdvmIm由式得vm16 m/s。答案：(1)c端電勢高(2)0.2 N(3)16 m/s10(18分)如圖9甲所示，邊長L2.5 m、質(zhì)量m0.50 kg的正方形金屬線框，放在磁感應(yīng)強度B0.80 T的勻強磁場中，它的一邊與磁場的邊界MN重合。在力F作用下由靜止開始向左運動，在5.0 s內(nèi)從磁場中拉出。測得金屬線框中的電流隨時間變化的圖像如圖乙所示。已知金屬線框的總電阻R4.0 。圖9(1)試判斷金屬線框從磁場中拉出的過程中，線框中的感應(yīng)電流的方向，并在圖中標出。(2)t2.0 s時金屬線框的速度和力F的大小。(3)已知在5.0 s內(nèi)力F做功1.92 J，那么金屬線框從磁場拉出的過程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱是多少？解析：(1)由楞次定律或右手定則，可知線框中的感應(yīng)電流的方向為逆時針。(2)t2.0 s時由題圖乙可知I0.2 A所以EIR0.8 V由EBLv得v0.4 m/s由圖可知線框做勻加速運動，由vat得a0.2 m/s2安培力F安BLI0.4 NFF安ma得F0.5 N。(3)由動能定理有WFWF安mv220v2at1 m/s所以WF安1.67 J即QWF安1.67 J。答案：(1)逆時針圖略(2)0.4 m/s0.5 N(3)1.67 J11(18分)如圖10所示，間距l(xiāng)0.3 m的平行金屬導(dǎo)軌a1b1c1和a2b2c2分別固定在兩個豎直面內(nèi)。在水平面a1b1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角37的斜面c1b1b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應(yīng)強度B10.4 T、方向豎直向上和B21 T、方向垂直于斜面向上的勻強磁場。電阻R0.3 、質(zhì)量m10.1 kg、長為l的相同導(dǎo)體桿K、S、Q分別放置在導(dǎo)軌上，S桿的兩端固定在b1、b2點，K、Q桿可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動且始終接觸良好。一端系于K桿中點的輕繩平行于導(dǎo)軌繞過輕質(zhì)定滑輪自然下垂，繩上穿有質(zhì)量m20.05 kg的小環(huán)。已知小環(huán)以a6 m/s2的加速度沿繩下滑，K桿保持靜止，Q桿在垂直于桿且沿斜面向下的拉力F作用下勻速運動。不計導(dǎo)軌電阻和滑輪摩擦，繩不可伸長。取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。求(1)小環(huán)所受摩擦力的大?。?2)Q桿所受拉力的瞬時功率。圖10解析：(1)設(shè)小環(huán)受到的摩擦力大小為Ff，由牛頓第二定律，有m2gFfm2a代入數(shù)據(jù)，得Ff0.2 N。(2)設(shè)通過K桿的電流為I1，K桿受力平衡，有FfB1I1l設(shè)回路總電流為I，總電阻為R總，有I2I1R總R設(shè)Q桿下滑速度大小為v，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，有IEB2lvFm1gsin B2Il拉力的瞬時功率為PFv聯(lián)立以上方程，代入數(shù)據(jù)得P2 W。答案：(1)0.2 N(2)2 W