章末質量檢測(十)(時間：50分鐘)一、選擇題(本題共8小題，1～5題為單項選擇題，6～8題為多項選擇題)1．如圖1所示的裝置中，當接通電源后，小磁針A的指向如圖所示，則()圖1A．小磁針B的N極向紙外轉B．小磁針B的N極向紙里轉C．小磁針B不轉動D．因電流未標出，所以無法判斷小磁針B如何轉動解析如題圖，根據同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，所以通電螺線管的左端是S極，右端是N極；根據安培定則，右手握住螺線管，四指指向電流的方向，大拇指所指的方向是通電螺線管的N極。可以判斷電流從螺線管的左端流入，從右端流出，所以，電源的左端是正極，右端是負極。而小磁針B在電流產生的磁場中，根據右手螺旋定則可知，N極的指向垂直紙面向外，故A正確，B、C、D錯誤。答案A2．如圖2所示，線圈L的自感系數很大，且其直流電阻可以忽略不計，L1、L2是兩個完全相同的小燈泡，開關S閉合和斷開的過程中，燈L1、L2的亮度變化情況是(燈絲不會斷)()圖2A．S閉合，L1亮度不變，L2亮度逐漸變亮，最后兩燈一樣亮；S斷開，L2立即熄滅，L1逐漸變亮B．S閉合，L1亮度不變，L2很亮；S斷開，L1、L2立即熄滅C．S閉合，L1、L2同時亮，而后L1逐漸熄滅，L2亮度不變；S斷開，L2立即熄滅，L1亮一下才熄滅D．S閉合，L1、L2同時亮，而后L1逐漸熄滅，L2則逐漸變得更亮；S斷開，L2立即熄滅，L1亮一下才熄滅答案D3．如圖3甲所示，固定閉合線圈abcd處于方向垂直紙面向外的磁場中，磁感線分布均勻，磁場的磁感應強度大小B隨時間t的變化規律如圖乙所示，則下列說法正確的是()圖3A．t＝1s時，ab邊受到的安培力方向向左B．t＝2s時，ab邊受到的安培力為0C．t＝2s時，ab邊受到的安培力最大D．t＝4s時，ab邊受到的安培力最大解析由題圖知，0～2s內磁感應強度大小逐漸增大，根據楞次定律知線圈中產生感應電流的方向為順時針方向，根據左手定則判斷知ab邊受到的安培力方向向右，選項A錯誤；t＝2s時，eq\f(ΔB,Δt)＝0，感應電流I＝0，安培力F＝0，選項B正確，C錯誤；t＝4s時，B＝0，安培力F＝0，選項D錯誤。答案B4．一半徑為r、質量為m、電阻為R的金屬圓環用一根長為L的絕緣輕細桿懸掛于O1點，桿所在直線過圓環圓心，在O1點的正下方有一半徑為L＋2r的圓形勻強磁場區域，其圓心O2與O1點在同一豎直線上，O1點在圓形磁場區域邊界上，如圖4所示。現使絕緣輕細桿從水平位置由靜止釋放，下擺過程中金屬圓環所在平面始終與磁場垂直，已知重力加速度為g，不計空氣阻力及其他摩擦阻力，則下列說法正確的是()圖4A．金屬圓環最終會靜止在O1點的正下方B．金屬圓環在整個過程中產生的焦耳熱為mgLC．金屬圓環在整個過程中產生的焦耳熱為eq\f(1,2)mg(L＋2r)D．金屬圓環在整個過程中產生的焦耳熱為eq\f(1,2)mg(L＋r)解析圓環最終要在如圖中A、C位置間擺動，因為此時圓環中的磁通量不再發生改變，圓環中不再有感應電流產生。由幾何關系可知，圓環在A、C位置時，其圓心與O1、O2的距離均為L＋r，則圓環在A、C位置時，圓環圓心到O1的高度為eq\f(L＋2r,2)。由能量守恒可得金屬圓環在整個過程中產生的焦耳熱為eq\f(1,2)mg(L＋2r)，C正確。答案C5．(2019·山東煙臺一模)如圖5甲所示，間距L＝0.2m的水平金屬導軌CD、EF固定在水平地面上，一質量m＝4×10－3kg的金屬棒GH垂直地放置導軌上，導軌處于沿水平方向、磁感應強度B1＝0.2T的勻強磁場中。有一匝數n＝20匝、面積S＝0.02m2的線圈通過開關S與導軌相連，線圈處于通過線圈軸線、方向豎直向上的另一勻強磁場B2中，B2大小隨時間t變化的關系如圖乙所示。在t＝0.2s時刻閉合開關S時，金屬棒GH瞬間跳起(金屬棒跳起瞬間安培力遠大于重力)，跳起的最大高度為h＝0.2m，不計空氣阻力，重力加速度為g＝10m/s2，下列說法正確的是()圖5A．磁感應強度B1的方向水平向右B．開關S閉合瞬間，GH中的電流方向由H到GC．線圈中產生的感應電動勢大小為3VD．開關S閉合瞬間，通過金屬棒GH的電荷量為0.3C解析由楞次定律可知，在螺線管中磁通量向上增加，產生的感應電流流過導體棒的方向是由H到G，金屬棒受向上安培力，可知磁感應強度B1的方向水平向左，選項A錯誤，B正確；線圈中產生的感應電動勢大小為E＝neq\f(ΔB,Δt)S＝20×eq\f(3,0.2)×0.02V＝6V，選項C錯誤；金屬棒跳起時的初速度v＝eq\r(2gh)＝2m/s；對金屬棒由動量定理：B1Leq\o(I,\s\up6(－))Δt＝mv，q＝eq\o(I,\s\up6(－))Δt，則q＝eq\f(mv,B1L)＝eq\f(4×10－3×2,0.2×0.2)C＝0.2C，選項D錯誤。答案B6．目前無線電力傳輸技術已經成熟，如圖6的所示為一種非接觸式電源供應系統。這種系統基于電磁感應原理可無線傳輸電力，兩個感應線圈可以放置在左右相鄰或上下相對的位置。利用這一原理，可以實現對手機進行無線充電。下列說法正確的是()圖6A．若A線圈中輸入電流，B線圈中就會產生感應電動勢B．若有A線圈中輸入變化的電流，B線圈中才會產生感應電動勢C．A中電流越大，B中感應電動勢越大D．A中電流變化越快，B中感應電動勢越大解析根據法拉第電磁感應定律，只有A線圈中輸入變化的電流，B線圈中才會產生感應電動勢，若A線圈中輸入恒定電流，B線圈中不會產生感應電動勢，選項A錯誤，B正確；根據法拉第電磁感應定律，A線圈中電流變化越快，B線圈中感應電動勢越大，選項D正確，C錯誤。答案BD7．邊長為a的閉合金屬正三角形輕質框架，左邊豎直且與磁場右邊界平行，完全處于垂直于框架平面向里的勻強磁場中，現把框架勻速水平向右拉出磁場，如圖7所示，則下列圖象與這一拉出過程相符合的是()圖7解析設正三角形輕質框架開始出磁場的時刻t＝0，則其切割磁感線的有效長度L＝2xtan30°＝eq\f(2\r(3),3)x，則感應電動勢E電動勢＝BLv＝eq\f(2\r(3),3)Bvx，則C項正確，D項錯誤；框架勻速運動，故F外力＝F安＝eq\f(B2L2v,R)＝eq\f(4B2x2v,3R)∝x2，A項錯誤；P外力功率＝F外力v∝F外力∝x2，B項正確。答案BC8．如圖8所示，豎直懸掛的彈簧下端拴有導體棒ab，ab無限靠近豎直平行導軌的內側、與導軌處于豎直向上的勻強磁場中，導體棒MN與平行導軌處于垂直導軌平面的勻強磁場中，當MN以速度v向右勻速運動時，ab恰好靜止，彈簧無形變，現使v減半仍沿原方向勻速運動，ab開始沿導軌下滑，磁感應強度大小均為B，導軌寬均為L，導體棒ab、MN質量相同、電阻均為R，其他電阻不計，導體棒與導軌接觸良好，彈簧始終在彈性限度內，彈簧的勁度系數為k，ab與豎直平行導軌間的動摩擦因數為μ，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則()圖8A．MN中電流方向從M到NB．ab受到的安培力垂直紙面向外C．ab開始下滑直至速度首次達到峰值的過程中，克服摩擦產生的熱量為eq\f(μ2B4L4v2,16kR2)D．ab速度首次達到峰值時，電路的電熱功率為eq\f(B2L2v2,4R)解析MN向右勻速運動，根據右手定則知電流由N到M，故A錯誤；電流由a到b，根據左手定則知ab所受安培力垂直紙面向外，故B正確；當MN以速度v向右勻速運動時，ab恰好靜止，則電流I＝eq\f(BLv,2R)，ab受到的最大靜摩擦力fm＝μBIL＝eq\f(μB2L2v,2R)，根據平衡條件得eq\f(μB2L2v,2R)＝mg，當v′＝eq\f(1,2)v時，fm′＝eq\f(1,2)·eq\f(μB2L2v,2R)，速度第一次達到最大時，加速度等于零，ab再次平衡，mg＝fm′＋kx，則ab下落的距離x＝eq\f(μB2L2v,4Rk)，克服摩擦力產生的熱量Q1＝fm′x＝eq\f(μ2B4L4v2,16kR2)，故C正確；ab速度首次達到峰值時，電路電流I1＝eq\f(BLv,4R)，電路的電熱功率為P＝2Ieq\o\al(2,1)R＝eq\f(B2L2v2,8R)，故D錯誤。答案BC二、非選擇題9．(1)探究電磁感應現象應選用如圖9__________(選填“甲”或“乙”)所示的裝置進行實驗。在這個現象中感應電流的方向與__________的方向和磁感線方向有關。圖9(2)如圖丙所示，A為彈簧測力計(量程足夠大)，B為條形磁鐵(下端為S極)，C為螺線管，螺線管線圈的電阻忽略不計。現將S1斷開，S2由1改接到2，則彈簧測力計的示數將__________；若S2接2不變，再閉合S1，彈簧測力計的示數將__________。(均選填“變大”“變小”或“不變”)解析(1)探究電磁感應現象的實驗裝置，只需要有磁場、導體棒、電流表即可，不需要電源，分析圖甲與乙可知，探究電磁感應現象應選用甲圖裝置，在電磁感應現象中，感應電流的方向與導體切割磁感線運動的方向和磁感線的方向有關。(2)根據安培定則，由圖丙可知，閉合開關，螺線管上端是N極，條形磁鐵下端是S極，條形磁鐵受到向下的吸引力，現將S1斷開，S2由1改到2，電路電流變少，通電的螺線管圈數變小，電磁鐵的磁性變弱，螺線管對條形磁鐵的吸引力變小，彈簧測力計示數變小，若S2接2不變，閉合S1，電阻R2短路，電路電流變大，螺線管的磁場變強，條形磁鐵受到的吸引力變大，彈簧測力計的示數變大。答案(1)甲導體切割磁感線運動(或“導體運動”)(2)變小變大10．(2019·名師原創預測)如圖10所示，半徑為R的光滑圓形金屬軌道固定在豎直面內，ab為一條直徑，b點處有缺口。一根長度大于2R、質量分布均勻的導體棒PQ置于圓形軌道上的a點，且與ab垂直，整個裝置置于垂直紙面向里的勻強磁場(未畫出)中，磁感應強度大小為B。t＝0時刻，導體棒在豎直向上的外力F0(未知量)作用下以速度v勻速向上運動，在運動過程中始終與圓形軌道接觸良好，并始終與ab垂直。已知導體棒單位長度的電阻為r0，圓形軌道的電阻忽略不計，重力加速度大小為g。求：圖10(1)t時刻通過圓形軌道的電流大小和方向；(2)t時刻外力F0的功率。解析(1)根據題意，設t時刻導體棒的位置如圖所示，棒與軌道的交點分別為c、d，由右手定則可知，導體棒中感應電流的方向是從d端流向c端，因此通過圓形軌道的電流方向為逆時針。設t時刻導體棒切割磁感線的有效長度為L此時，導體棒接入電路的電阻為r＝Lr0(Ω)感應電動勢E＝BLv由閉合電路歐姆定律知，通過軌道的電流大小I＝eq\f(E,r)解得I＝eq\f(Bv,r0)(A)(2)導體棒運動t時間，豎直向上運動的距離為y＝vtt時刻導體棒切割磁感線的有效長度L＝2eq\r(R2－（vt－R）2)或L＝2eq\r(R2－（R－vt）2)解得L＝2eq\r(2Rvt－v2t2)由(1)問知t時刻導體棒切割磁感線產生的感應電流為I＝eq\f(Bv,r0)由左手定則可知t時刻導體棒所受的安培力F的方向豎直向下，大小為F＝BIL＝eq\f(2B2v,r0)eq\r(2Rvt－v2t2)由平衡條件可得t時刻外力F0＝F＋mgt時刻外力的功率P＝F0v聯立解得P＝mgv＋eq\f(2B2v2,r0)eq\r(2Rvt－v2t2)答案(1)eq\f(Bv,r0)(A)逆時針(2)mgv＋eq\f(2B2v2,r0)eq\r(2Rvt－v2t2)11．同一水平面上的兩根正對平行金屬直軌道MN、M′N′，如圖11所示放置，兩軌道之間的距離l＝0.5m，軌道的MM′端之間接一阻值R＝0.4Ω的定值電阻，軌道的電阻可忽略不計，NN′端與兩條位于豎直面內的半圓形光滑金屬軌道NP、N′P′平滑連接，兩半圓軌道的半徑均為R0＝0.5m，水平直軌道MK、M′K′段粗糙，KN、K′N′段光滑，且KNN′K′區域恰好處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度B＝0.64T，磁場區域的寬度d＝1m，且其右邊界與NN′重合。現有一質量m＝0.2kg、電阻r＝0.1Ω的導體桿ab靜止在距磁場左邊界s＝2m處，在與桿垂直的水平恒力F＝2N作用下開始運動，導體桿ab與粗糙導軌間的動摩擦因數μ＝0.1，當運動至磁場的左邊界時撤去F，結果導體桿ab恰好能通過半圓形軌道的最高處PP′。已知導體桿在運動過程中與軌道始終垂直且接觸良好，g取10m/s2。求：圖11(1)導體桿剛進入磁場時，通過導體桿的電流大小和方向；(2)導體桿穿過磁場的過程中通過電阻R的電荷量；(3)導體桿穿過磁場的過程中整個電路中產生的焦耳熱。解析(1)設導體桿在F的作用下運動至磁場的左邊界時的速度為v1，由動能定理有(F－μmg)s＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－0，代入數據解得v1＝6m/s，導體桿剛進入磁場時產生的感應電動勢E＝Blv1＝1.92V，此時通過導體桿的電流I＝eq\f(E,R＋r)＝