搜索
测试题五本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，考试时间90分钟．第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.如图所示，A为一固定的导体圆环，条形磁铁B从左侧无穷远处沿圆环轴线移向圆环，穿过后移到右侧无穷远处．如果磁铁的移动是匀速的，则()A．磁铁移近时受到圆环的斥力，离开时受到圆环的引力B．磁铁在整个运动过程中，圆环中电流方向不变C．磁铁的中心通过环面时，圆环中电流为零D．若A为一固定的超导体圆环，磁铁的中心通过超导体环面时，圆环中电流最大[答案]ACD[解析]磁铁与圆环之间发生相对运动时，感应电流产生的磁场力总是阻碍其相对运动，即“来拒去留”，磁铁移近时受到圆环的斥力，离开时受到圆环的引力，A项正确．磁铁的整个运动过程中，原磁场方向不变，磁场先变强，后变弱，产生的感应电流方向必定发生变化，B项不正确，磁铁的中心通过环面时，磁通量变化是零，圆环中电流为零，C项正确．若A为一固定的超导体圆环，在磁铁中心到达环面前，感应电动势的方向不变，产生的感应电流与原来的感应电流叠加增强，电流不断增强，磁铁的中心通过超导体环面时，圆环中电流最大，D项正确．2．(2011·北京海淀模拟)如图所示，矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，直导线中的电流方向由M到N，导线框的ab边与直导线平行．若直导线的电流增大，导线框中将产生感应电流，导线框会受到安培力的作用，则以下关于导线框受到的安培力的判断正确的是()A．导线框有两条边所受安培力的方向相同B．导线框有两条边所受安培力的大小相同C．导线框所受的安培力的合力向左D．导线框所受的安培力的合力向右[答案]BD[解析]本题考查电磁感应及安培力．导线框abcd处于通电直导线MN电流的磁场中，由右手定则可得导线框abcd处于垂直于纸面向里的磁场中，当电流增加时，导线框中的磁通量增强，由楞次定律可得感应电流产生的磁场应垂直于平面向外，所以导线框abcd的感应电流为逆时针方向，bc边与ad边，ab边与cd边电流方向相反，由左手定则可得：ab边安培力水平向左，大小为Fab，cd边安培力水平向左，大小为Fcd，由于ab边离导线MN较近，磁感应强度大，可得FabFcd；bc边与ad边上的安培力方向分别竖直向下和竖直向上，由于这两边磁感线疏密情况相同，这两边的安培力平衡，可得导线框整体所受的合力方向水平向右，B、D正确，A、C错误．3．(2011·温州模拟)如图所示，E为电池，L是直流电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个完全相同的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法正确的是()A．刚闭合S的瞬间，灯泡D1、D2的亮度相同B．刚闭合S的瞬间，灯泡D2比灯泡D1亮C．闭合S，待电路达到稳定后，D1熄灭，D2比S刚闭合时亮D．闭合S，待电路达到稳定后，再将S断开，D2立即熄灭，D1先更亮后逐渐变暗．[答案]ACD[解析]因为是直流电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，刚闭合S的瞬间，灯泡D1、D2串联，亮度相同，选项A对，B错；闭合S待电路达到稳定后，灯泡D1被L短路，电路中电流更大，D2比S刚闭合时亮，选项C正确；而如要闭合S，待电路达到稳定后，再将S断开，D2立即熄灭，由于有L作用，D1先比S刚闭合时亮，后逐渐变暗，选项D正确．4．(2011·潍坊模拟)如图所示，实线圆环A、B是光滑绝缘水平面内两个固定的同心超导环，两环分别通上大小相等的电流后，在环间环形区域内产生了相同方向的磁场，在这个磁场的共同“束缚”下，带电离子沿图中虚线做顺时针方向的圆周运动．已知A环中电流沿顺时针方向．则()A．B环中电流沿顺时针方向B．B环中电流沿逆时针方向C．带电离子带正电D．带电离子带负电[答案]BD[解析]因为在AB环间环形区域内产生了相同方向的磁场，而A环中电流沿顺时针方向，可以判断B环中电流应为逆时针方向，选项A错，B对．同时可判断AB环间环形区域内磁场为垂直纸面向里，一带电粒子做顺时针方向的圆周运动，洛伦兹力指向圆心方向，可判断该粒子带负电，选项C错，D正确．5.如图所示，Q是单匝金属线圈，MN是一个螺线管，它的绕线方法没有画出，Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连，P是在MN的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈．若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场，发现在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态，则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是()[答案]D[解析]在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态，说明此段时间内穿过线圈的磁通量变大，即穿过线圈的磁场的磁感应强度变大，则螺线管中电流变大，单匝金属线圈Q产生的感应电动势变大，所加磁场的磁感应强度的变化率变大，即B－t图线的斜率变大，选项D正确．6.如图所示，垂直纸面向外的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面内、电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v0、3v0速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的过程中()A．导体框中产生的感应电流方向相同B．导体框中产生的焦耳热相同C．导体框ab边两端电势差相同D．通过导体框截面的电量相同[答案]AD[解析]由楞次定律可知导体框中产生的感应电流方向相同，A正确；由电磁感应定律可得Q＝BLv2L4Rv＝B2L3v4R，因此导体框中产生的焦耳热不同，故B错误；两种情况下电源的电动势不相同，导体框ab边两端电势差不同，C错误；由q＝ΔΦ4R知，通过导体框截面的电量与速度无关，D正确．7.如图所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图．将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一平面内；转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流．若图中铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路总电阻为R，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为ω.则下列说法正确的是()A．回路中有大小和方向做周期性变化的电流B．回路中电流大小恒定，且等于BL2ω2RC．回路中电流方向不变，且从b导线流进灯泡，再从a导线流向旋转的铜盘D．若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正弦规律变化的磁场，不转动铜盘，灯泡中也会有电流流过[答案]BC[解析]铜盘在转动的过程中产生恒定的电流I＝BL2ω2R，A项错B项对；由右手定则可知铜盘在转动的过程中产生恒定的电流从b导线流进灯泡，再从a流向旋转的铜盘，C项正确；若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正规律变化的磁场，不转动铜盘时闭合回路磁通量不发生变化，灯泡中没有电流流过，D项错误．8.如图所示，水平光滑的平行金属导轨，左端接有电阻R，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置．今使棒以一定的初速度v0向右运动，当其通过位置a、b时，速率分别为va、vb，到位置c时棒刚好静止，设导轨与棒的电阻均不计，a到b与b到c的间距相等，则金属棒在由a到b和由b到c的两个过程中()A．回路中产生的内能不相等B．棒运动的加速度相等C．安培力做功相等D．通过棒横截面积的电量相等[答案]AD[解析]棒由a到b再到c过程中，速度逐渐减小．根据E＝Blv，E减小，故I减小．再根据F＝BIl，安培力减小，根据F＝ma，加速度减小，B错误．由于ab、bc间距相等，故从a到b安培力做的功大于从b到c安培力做功，故A正确，C错误．再根据平均感应电动势E＝ΔΦΔt＝BΔSΔt，I＝ER＝IΔt得q＝BΔSR，故D正确．9．(2011·济南模拟)电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图甲所示为电吉他拾音器的原理图，在金属弦的下方有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声信号．若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则对应感应电流的变化为()[答案]B[解析]由法拉第电磁感应定律可知，E＝nΔΦΔt，即磁通量变化率越大，感应电动势、感应电流也就越大．分析螺线管内的磁通量随时间的变化关系图线可知，图线斜率越大产生的感应电流越大，斜率为零，感应电流也为零，对比各选项可知，选项B正确．10．如图所示，在平行于水平地面的匀强磁场上方有三个线圈，从相同的高度由静止开始同时释放，三个线圈都是相同的金属材料制成的边长一样的正方形，A线圈有一个缺口，B、C线圈闭合，但B线圈的导线比C线圈的粗，则()A．三个线圈同时落地B．A线圈最先落地C．A线圈最后落地D．B、C线圈同时落地[答案]BD[解析]由于A线圈上有缺口，A中不产生感应电流，不受安培力的阻碍作用，所以A线圈先落地，B正确．B、C线圈在进入磁场的过程中，受安培力与重力作用，满足：mg－B2L2vR＝mam＝ρ密·4L·SR＝ρ电4LS所以4ρ密LSg－B2LSv4ρ电＝4ρ密LSa4ρ密g－B2v4ρ电＝4ρ密aa＝g－B2v16ρ密ρ电，由于B、C线圈起始下落高度相同，材料相同，所以a相同，进入相同的磁场，B、C线圈同时落地，D选项正确．第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分．把答案直接填在横线上)11.(6分)一个面积S＝4×10－2m2，匝数n＝100匝的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向垂直平面，磁感应强度的大小随时间变化规律如图所示，在开始2秒内穿过线圈的磁通量的变化率等于________，在第3秒末感应电动势大小为________．[答案]0.08Wb/s8V[解析]由图象可得，在开始2秒内ΔBΔt＝2T/s，则ΔΦΔt＝ΔBSΔt＝0.08Wb/s；在第3秒末E＝nΔΦΔt＝8V.12.(6分)如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑圆形导体框架，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，Oa之间连一个电阻R，导体框架与导体电阻均不计，若要使OC能以角速度ω匀速转动，则外力做功的功率是________．[答案]B2L4ω24R[解析]由E＝BL×12ωL及P外＝P电＝E2R可解得：P外＝B2L4ω24R.13．(6分)(2011·北京东城模拟)如图所示，某空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，分布在半径为a的圆柱形区域内，两个材料、粗细(远小于线圈半径)均相同的单匝线圈，半径分别为r1和r2，且r1ar2，线圈的圆心都处于磁场的中心轴线上．若磁场的磁感应强度B随时间均匀减弱，已知ΔBΔt＝k，则在任一时刻两个线圈中的感应电动势之比为________；磁场由B均匀减到零的过程中，通过两个线圈导线横截面的电荷量之比为________．[答案]a2r22a2r1·r2[解析]由法拉第电磁感应定律E＝ΔΦΔt＝ΔBΔt·S，半径分别为r1和r2的两线圈中感应电动势之比为E1E2＝S1S2＝a2r22.由q＝IΔt＝ER·Δt＝ΔΦΔtR·Δt＝ΔΦR，通过线圈r1的电荷量q1＝ΔΦ1R1＝ΔBR1·πa2.通过线圈r2的电荷量q2＝ΔΦ2R2＝ΔBR2·πr22，又根据电阻定律知线圈r1和r2的电阻比R1R2＝l1l2＝r1r2.磁场由B均匀减到零的过程中，通过两个线圈导线横截面的电荷量之比为q1q2＝a2r1·r2.三、论述计算题(共4小题，共42分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．(10分)如图甲所示，用粗细均匀的导线制成的一只圆形金属圈，现被一根绝缘丝线悬挂在竖直平面内处于静止状态，已知金属圈的质量为m，半径为r，导线的电阻率为ρ，截面积为S.金属圈的上半部分处在一方向垂直圈面向里的有界匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化满足B＝kt(k为常量)，如图乙所示．金属圈下半部分在磁场外．若丝线所能承受最大拉力FTm＝2mg，求：从t＝0时刻起，经过多长时间丝线会被拉断？[答案]2mgρk2Sr2[解析]设金属圈受重力mg、拉力FT和安培