单元质量评估一.docx

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单元质量评估一

单元质量评估

（一）

第四章

（90分钟100分）

一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分。

每小题至少一个答案正确）

1.下列说法正确的是（）

A.线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大

B.线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大

C.线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大

D.线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大

2.如图所示，无限大磁场的方向垂直于纸面向里，A图中线圈在纸面内由小变大（由图中实线矩形变成虚线矩形），B图中线圈正绕a点在平面内旋转，C图与D图中线圈正绕OO′轴转动，则线圈中不能产生感应电流的是（）

3.关于真空冶炼和电熨斗的说法正确的是（）

A.它们都是只利用电流的热效应工作的

B.它们都是利用电磁感应现象中产生的涡流工作的

C.前者是利用电磁感应现象中产生的涡流及电流的热效应工作的，后者是利用电流的热效应工作的

D.前者利用的是变化的电流，后者利用的是恒定的电流

4.如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是（）

A.乙和丁B.甲、乙、丁

C.甲、乙、丙、丁D.只有乙

5.如图所示，螺线管CD的导线绕法不明，当磁铁AB插入螺线管时，闭合电路中有图示方向的感应电流产生，下列关于螺线管磁场极性的判断，正确的是

（）

A.C端一定是N极

B.D端一定是N极

C.C端的极性一定与磁铁B端的极性相同

D.因螺线管的绕法不明，故无法判断极性

6.如图所示的电路中，电源电动势为E，线圈L的电阻不计。

以下判断正确的是

（）

A.闭合S，稳定后，电容器两端电压为E

B.闭合S，稳定后，电容器的a极带正电

C.断开S的瞬间，电容器的a极板带正电

D.断开S的瞬间，电容器的a极板带负电

7.（2012·成都高二检测）闭合金属圆环由静止释放，不计空气阻力，下落高度为h，如图所示。

落地前要穿过一固定在地面上的条形磁铁，则下落时间t（）

A.t＜

B.t＞

C.t=

D.无法确定

8.（2012·哈尔滨高二检测）如图甲所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B。

一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域。

取沿a→b→c→d的感应电流为正，则图乙中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图像正确的是（）

9.（2011·江苏高考）如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行，线框由静止释放，在下落过程中

（）

A.穿过线框的磁通量保持不变

B.线框中感应电流方向保持不变

C.线框所受安培力的合力为零

D.线框的机械能不断增大

10.（2012·福州高二检测）如图所示，PQ、MN是两条平行金属轨道，轨道平面与水平面的夹角为θ，轨道之间连接电阻R。

在空间存在方向垂直于轨道平面斜向上的匀强磁场。

金属杆ab从顶端沿轨道滑到底端的过程中，重力做功W1，动能的增加量为ΔE，回路中电流产生的热量为Q1，金属杆与轨道间摩擦产生的热量为Q2。

则下列关系式中正确的是（）

A.W1+Q1=ΔE+Q2B.W1+ΔE=Q1+Q2

C.W1-ΔE=Q1+Q2D.W1-Q1=ΔE-Q2

二、实验题（本大题共2小题，共14分）

11.（8分）（2012·泉州高二检测）图为《研究电磁感应现象》实验中所用器材的示意图。

试回答下列问题：

（1）在该实验中电流计G的作用是检测感应电流的________和________。

（2）请按实验要求在实物上连线。

（3）在实验出现的电磁感应现象中，A、B线圈哪个相当于电源？

_______（选填“A”或“B”）

12.（6分）（2012·西安高二检测）已知一灵敏电流计，当电流从正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，现把它与线圈串联接成如图所示电路，当条形磁铁按如图所示情况运动时，以下判断正确的是________。

A.甲图中电流表偏转方向向右

B.乙图中磁铁下方的极性是N极

C.丙图中磁铁的运动方向向下

D.丁图中线圈的绕制方向从上往下看为顺时针方向

三、计算题（本大题共4小题，共46分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位）

13.（10分）如图甲所示，n=15匝的圆形线圈M，其电阻为1Ω，它的两端点a、b与阻值为2Ω的定值电阻R相连，穿过线圈的磁通量的变化规律如图乙所示。

（1）判断a、b两点的电势高低；

（2）求a、b两点的电势差。

14.（10分）如图所示，正方形线圈abcd边长L＝0.20m，线圈质量m1＝0.10kg，电阻R＝0.10Ω，砝码质量m2＝0.16kg。

线圈上方的匀强磁场的磁感应强度B＝0.5T，方向垂直线圈平面向里，磁场区域的宽度为h＝L＝0.20m。

砝码从某一位置下降，使ab边进入磁场开始做匀速运动。

求线圈做匀速运动的速度大小。

15.（12分）如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L＝0.2m，电阻R＝0.4Ω，导轨上停放一质量m＝0.1kg、电阻r＝0.1Ω的金属杆。

导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。

现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示。

求：

（1）金属杆在5s末时的运动速度。

（2）第4s末时外力F的瞬时功率。

16.（14分）（2012·白城高二检测）如图所示，MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨，NQ⊥MN。

导轨平面与水平面间的夹角θ=37°，NQ间连接有一个R=5Ω的电阻。

有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B0=1T。

将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计。

现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。

已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度，cd距离NQ为s=2m。

试解答以下问题:

（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）

（1）当金属棒滑行至cd处时回路中的电流多大？

（2）金属棒达到的稳定速度是多大？

（3）当金属棒滑行至cd处时回路中产生的焦耳热是多少？

（4）若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，则磁感应强度B应怎样随时间t变化（写出B与t的关系式）?

答案解析

1.【解析】选D。

线圈中产生的感应电动势E＝n

，即E与

成正比，与Φ或ΔΦ的大小无直接关系；磁通量变化越快，即

越大，产生的感应电动势越大，故只有D正确。

2.【解析】选B。

选项A中线圈面积S变化，选项C、D中线圈面积与磁感应强度B的夹角变化，都会导致穿过线圈的磁通量变化而产生感应电流；选项B中，B、S及两者夹角均不变，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，故选B。

3.【解析】选C。

真空冶炼是利用涡流及电流的热效应工作的，电熨斗利用电流的热效应工作，所以真空冶炼需要变化的交流电产生变化的磁场，电熨斗可用直流电也可用交流电，应选C。

4.【解析】选B。

甲、乙、丁中切割磁感线的有效长度均为l，丙中切割磁感线的有效长度为l′=lsinθ,则E′=Bl′vsinθ,故B正确。

5.【解析】选C。

由“来拒去留”得磁铁与螺线管之间产生相斥的作用，即螺线管的C端一定与磁铁的B端极性相同，与螺线管的绕法无关。

但因为磁铁AB的N、S极性不明，所以螺线管CD的两端极性也不能明确，所以A、B、D错，C对。

6.【解析】选C。

闭合S，稳定后，由于线圈L的直流电阻为零，所以线圈两端电压为零，又因为电容器与线圈并联，所以电容器两端电压也为零，A、B错误；断开S的瞬间，线圈L中电流减小，线圈中产生与原电流方向相同的自感电动势，并作用在电容器上，所以，此时电容器a极板带正电，b极板带负电，C正确、D错误。

7.【解析】选B。

若没有条形磁铁，线圈自由下落，则下落时间t=

；有磁铁时，线圈中产生感应电流，线圈受安培力作用，方向向上，加速度小于g，故下落时间t＞

，B正确。

【变式备选】如图所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，一铜环R沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中，环面始终保持水平。

铜环先后经过轴上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3。

位置2处于螺线管的中心，位置1、3到位置2的距离相等，则（）

A.a1

C.a1＝a3

【解析】选A、B、D。

圆环落入螺线管及从螺线管飞出时，环中感应电流所受安培力向上，故a1

较大，所受安培力较大，故a3

圆环经过位置2时，磁通量不变，不受安培力，a2＝g，故A、B、D正确。

8.【解题指南】分别画出线框bc边从L到2L、2L附近及2L到3L的位置示意图；判断线框的哪部分切割磁感线，确定切割磁感线有效长度的变化特点，用公式E＝BLv确定电流的变化情况；用楞次定律或右手定则判定电流方向。

【解析】选C。

线框bc边从L到2L的过程中，bc边切割磁感线，且bc边的有效切割长度均匀增大，在2L处最大，故回路电流均匀增大，由右手定则判断电流方向为正方向；在2L到3L，ad边切割磁感线，且有效切割长度增大，用右手定则判定电流方向为负方向，综上分析，C项正确。

9.【解析】选B。

线框下落过程中，距离直导线越来越远，磁场越来越弱，但磁场方向不变，所以磁通量越来越小，根据楞次定律可知感应电流的方向不变，A错，B对；线框左边和右边所受安培力的合力为0，但上下两边所在处的磁感应强度不同，安培力大小不同，合力不为零，C错；下落过程中有电能产生，机械能越来越小，D错。

10.【解析】选C。

由能量守恒知，重力势能的减少量等于动能的增加量与电流产生的热量和杆与轨道间摩擦产生的热量之和，而重力势能的减少量等于W1，故W1=ΔE＋Q1+Q2，即W1-ΔE=Q1+Q2，C项正确。

（本题也可用动能定理分析）

11.【解析】

（1）电流计G的零刻度在表盘中央，电流流过时，指针偏转，既显示了电流的大小，也显示了电流的方向。

（2）电源、开关、滑动变阻器和小线圈构成一闭合回路；大线圈和电流计构成闭合回路。

电路如图所示。

（3）B线圈与电流计相连，显示回路感应电流，即B线圈相当于电源。

答案:

（1）大小方向

（2）见解析（3）B

12.【解析】在图甲中，由楞次定律判断知电流从正接线柱流入电表，表针偏转方向向右，A正确；在图乙中，线圈中感应电流的磁场方向向下，因磁铁远离，磁场减弱，故原磁场方向应向下，即磁铁下方的极性是N极，B项正确；在图丙中，线圈中感应电流的磁场方向向上，而磁铁磁场方向向上，由楞次定律知，磁铁的运动方向向上，C错误；在图丁中，磁铁向上运动，线圈中原磁场方向向下减弱，感应电流的磁场方向向下，故线圈的绕制方向从上往下看为顺时针方向，D正确。

答案:

A、B、D

13.【解析】

（1）由Φ-t图像知，穿过M的磁通量均匀增加，根据楞次定律可知a点电势比b点高。

（2分）

（2）由法拉第电磁感应定律知

E=n

=15×0.2V＝3V。

（3分）

由闭合电路欧姆定律知:

I=

A=1A（2分）

Uab＝IR＝1×2V＝2V。

（3分）

答案:

（1）a点电势比b点高

（2）2V

14.【解析】该题的研究对象为线圈，线圈在匀速上升时受到安培力F安、绳子的拉力F和重力m1g，处于平衡状态，

即F＝F安＋m1g（3分）

砝码受力也平衡F＝m2g（1分）

线圈匀速上升，在线圈中产生的感应电流

I=

（2分）

因此线圈受到向下的安培力F安=BIL（1分）

联立解得v＝

（2分）

代入数据得v＝6m/s（1分）

答案:

6m/s

15.【解析】

（1）5s末时，电压表的示数为U5=0.2V（1分）

由闭合电路欧姆定律得

E5=

（R+r）E5=BLv5（2分）

联立以上三式得v5＝2.5m/s（1分）

（2）由乙图可知，R两端电压随时间均匀变化，所以电路中的电流也随时间均匀变化，由闭合电路欧姆定律知，金属杆上产生的电动势也是随时间均匀变化的。

因此，由E＝BLv可知，金属杆所做的运动为匀变速直线运动。

所以有v5＝at5，即a=

=0.5m/s2（2分）

所以第4s末时的速度v4＝at4＝2m/s（1分）

所以4s末时电路中的电流为I＝

＝0.4A（1分）

因F-BIL＝ma，F＝BIL＋ma＝0.09N（2分）

所以4s末时，外力F的瞬时功率为

P4＝Fv4＝0.18W。

（2分）

答案:

（1）2.5m/s

（2）0.18W

16.【解析】

（1）达到稳定速度时，有

F=B0IL（1分）mgsinθ=F+μmgcosθ（2分）

I=

=

=0.2A（1分）

（2）E=B0Lv（1分）

I=

（1分）

得v=

m/s=2m/s（1分）

（3）Q=mgsin37°s-μmgcos37°s-

mv2=0.1J（2分）

（4）当回路中的总磁通量不变时，金属棒中不产生感应电流，此时金属棒将沿导轨做匀加速运动。

mgsinθ-μmgcosθ=ma（2分）

a=g（sinθ-μcosθ）

=10×（0.6-0.5×0.8）m/s2=2m/s2（1分）

B0Ls=BL（s+vt+

at2）（1分）

B=

T（1分）

答案：

（1）0.2A

（2）2m/s（3）0.1J

（4）

T

【总结提升】巧解电磁感应中力、电、能等综合问题

电磁感应类的问题是综合性较强的问题，学生普遍感到较难，实际上学生若能够按照正确的分析问题的习惯，还是能轻松解决此类问题。

（1）认真审题，弄清题目给出的情景和运动过程的关键状态。

（2）明确等效电源，画出等效电路，进行电路的分析并列式。

（3）确定研究对象，进行受力分析，画出受力分析示意图。

（4）写出安培力的表达式，抓住关键状态列出牛顿运动定律的表达式。

（5）确定研究过程，明确安培力做功与电路中电能的转化关系，列出动能定理的表达式。

（6）联立方程进行求解。