2023年高考物理12章综合检测.docx

第十二章　电磁感应综合检测 一、选择题(此题共14小题，共70分，在每题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 1．(2023·湖北武汉市局部学校)在验证楞次定律实验中，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流．图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的选项是 (　　) 【解析】　对选项A，由“来者拒之〞，可判断出线圈中产生的感应电流的磁场上端为N极，再由安培定那么，可判断出感应电流的方向与图中标的方向相反，应选项A错．同理可判断出B错，C、D对． 【答案】　CD 2．(2023·江苏南通)如以下图，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，OC之间连一个电阻R，导体框架与导体棒的电阻均不计，假设要使OC能以角速度ω匀速转动，那么外力做功的功率是 (　　) A.　　　　　　　　 B. C. D. 【解析】　匀速转动，P外＝P电＝，又E＝Br·，联立解得：P外＝，应选项C对． 【答案】　C 3．用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如以下图．在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc、Ud.以下判断正确的选项是 (　　) A．Ua<Ub<Uc<Ud B．Ua<Ub<Ud<Uc C．Ua＝Ub<Uc＝Ud D．Ub<Ua<Ud<Uc 【解析】　由题知Ea＝Eb＝BLv，Ec＝Ed＝2BLv，由闭合电路欧姆定律和串联电路电压与电阻成正比可知Ua＝BLv，Ub＝BLv，Uc＝BLv，Ud＝BLv，故B正确． 【答案】　B 4．如以下图的电路中，D1和D2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与R相同．在开关S接通和断开时，灯泡D1和D2亮暗的顺序是 (　　) A．接通时D1先达最亮，断开时D1后灭 B．接通时D2先达最亮，断开时D1后灭 C．接通时D1先达最亮，断开时D1先灭 D．接能时D2先达最亮，断开时D2先灭 【解析】　当开关S接通时，D1和D2应该同时亮，但由于自感现象的存在，流过线圈的电流由零变大时，线圈上产生的自感电动势的方向是左边为正极，右边为负极，使通过线圈的电流从零开始慢慢增加，所以开始瞬时电流几乎全部从D1通过，而该电流又将同时分路通过D2和R，所以D1先达最亮，经过一段时间电路稳定后，D1和D2到达一样亮．当开关S断开时，电源电流立即为零，因此D2立刻熄灭，而对于D1，由于通过线圈的电流突然减弱，线圈中产生自感电动势(右端为正极，左端为负极)，使线圈L和D1组成的闭合电路中有感应电流，所以D1后灭．应选A. 【答案】　A 5．如以下图，竖直面内的虚线上方是一匀强磁场B，从虚线下方竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回原处，运动过程中线圈平面保持在竖直平面内，不计空气阻力，那么 (　　) A．上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功 B．上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功 C．上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率 D．上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率 【解析】　线圈上升过程中，加速度较大且在减速，下降过程中，运动情况比拟复杂，有加速、减速或匀速等，把上升过程看做反向的加速，可以比拟在运动到同一位置时，线圈速度都比下降过程中相应的速度要大，可以得到结论：上升过程中克服安培力做功多；上升过程时间短，故正确选项为A、C. 【答案】　AC 6．如以下图，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如以下图位置匀速向右拉出匀强磁场．假设第一次用0.3s拉出，外力所做的功为W1，通过导线横截面的电荷量为q1；第二次用0.9s拉出，外力所做的功为W2，通过导线横截面的电荷量为q2，那么 (　　) A．W1<W2，q1<q2 B．W1<W2，q1＝q2 C．W1>W2，q1＝q2 D．W1>W2，q1>q2 【解析】　设线框长为L1，宽为L2，第一次拉出速度为v1，第二次拉出速度为v2，那么v1＝3v2.匀速拉出磁场时，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有 W1＝F1L1＝BI1L2L1＝B2LL1v1/R， 同理W2＝B2LL1v2/R，故W1>W2； 又由于线框两次拉出过程中，磁通量的变化量相等，即ΔΦ1＝ΔΦ2，由q＝It＝t＝t＝＝，得：q1＝q2，故正确答案为选项C. 【答案】　C 7．如以下图，AOC是光滑的金属导轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如以下图立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，P端始终在AO上，直到完全落在OC上．空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，那么在PQ棒滑动的过程中，以下判断正确的选项是(　　) A．感应电流的方向始终是由P→Q B．感应电流方向先是由P→Q，再是由Q→P C．PQ受磁场力的方向垂直于棒向左 D．PQ受磁场力的方向垂直于棒先向左，再向右 【解析】　棒PQ在下滑的过程中，棒与AO之间的夹角为α，棒长为L，与导轨所围三角形POQ的面积为S＝L2sinαcosα＝L2sin2α，棒在下滑的过程中棒与AO间的夹角α是由零逐渐增大到90°，由面积表达式可知，当α＝45°时，面积S有最大值，而磁场是匀强磁场，故当PQ在沿AO下滑的过程中，棒与金属导轨所组成的回路中的磁通量是先增大后减小，那么回路中感应电流的磁场方向先与原磁场方向相反，是垂直于纸面向内，后与原磁场方向相同，是垂直于纸面向外，由安培定那么可以确定感应电流的方向先是由P→Q，再由Q→P，再由左手定那么可以确定棒受磁场力的方向垂直于棒先向左，后向右． 【答案】　BD 8．如图，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aOb(在纸面内)，磁场方向垂直于纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于Oa、Ob放置．保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计．现经历以下四个过程：①以速度v移动d，使它与Ob的距离增大一倍；②再以速率v移动c，使它与Oa的距离减小一半；③然后，再以速率2v移动c，使它回到原处；④最后以速率2v移动d，使它也回到原处．设上述四个过程中通过电阻R的电荷量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4，那么(　　) A．Q1＝Q2＝Q3＝Q4 B．Q1＝Q2＝2Q3＝2Q4 C．2Q1＝2Q2＝Q3＝Q4 D．Q2≠Q2＝Q3≠Q4 【解析】　由Q＝·Δt＝Δt＝＝可知，在四种移动情况下变化的面积是相同的，那么磁通量变化相同，跟导轨移动的速度无关，跟移动的时间也无关，所以A选项正确． 【答案】　A 9．(2023·辽宁盘锦一模)如以下图，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L，那么线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为 (　　) A．2mgL B．2mgL＋mgH C．2mgL＋mgH D．2mgL＋mgH 【解析】　设ab刚进入磁场时的速度为v1，cd刚穿出磁场时的速度v2＝① 线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L.由题意得mv＝mgH② mv＋mg·2L＝mv＋Q③ 由①②③得Q＝2mgL＋mgH.C选项正确． 【答案】　C 10．(2023·武汉调研)如以下图，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L.纸面内一边长为L的正方形导框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过磁场区域，在t＝0时刻恰好位于图中所示的位置．以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流—位移(I—x)关系的是 (　　) 【解析】　线框进入磁场的过程中，线框的右边做切割磁感线运动，产生感应电动势，从而在整个回路中产生感应电流，由于线框做匀速直线运动，且切割磁感线的有效长度不断增加，其感应电流的大小不断增加，由右手定那么，可判定感应电流的方向是顺时针的；线框全部进入磁场后，线框的左边和右边同时切割磁感线，当x≤L时，回路中的感应电流不断减小，由右手定那么可判定感应电流的方向是顺时针；当L<x<2L时，回路中的感应电流不断增加，但感应电流的方向是逆时针．线框出磁场的过程，可依照同样方法分析． 【答案】　A 11．(2023·湖北局部重点中学联考)如图a所示，在光滑水平面上用恒力F拉质量为m的单匝均匀正方形铜钱框，边长为a，在1位置以速度v0进入磁感应强度为B的匀强磁场并开始计时t＝0，假设磁场的宽度为b(b>3a)，在3t0时刻线框到达2位置速度又为v0并开始离开匀强磁场．此过程中v－t图象如图b所示，那么 (　　) A．t＝0时，线框右侧边MN的两端电压为Bav0 B．在t0时刻线框的速度为v0－ C．线框完全离开磁场的瞬间位置3的速度一定比t0时刻线框的速度大 D．线框从1位置进入磁场到完全离开磁场位置3过程中线框中产生的电热为2Fb 【解析】　t＝0时，线框右侧边MN的两端电压为外电压，为Bav0，A项错误；从t0时刻至3t0时刻线框做匀加速运动，加速度为，故在t0时刻的速度为v0－2at0＝v0－，B项错误；因为t＝0时刻和t＝3t0时刻线框的速度相等，进入磁场和穿出磁场的过程中受力情况相同，故在位置3时的速度与t0时刻的速度相等，C项错误；线框在位置1和位置3时的速度相等，根据动能定理，外力做的功等于克服安培力做的功，即有Fb＝Q，所以线框穿过磁场的整个过程中，产生的电热为2Fb，D项正确． 【答案】　D 12．(2023·浙江杭州质检)超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得的推进动力的新型交通工具．其推进原理可以简化为如以下图的模型：在水平面上相距L的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1和B2，且B1＝B2＝B，每个磁场的宽度都是L，相间排列，所有这些磁场都以相同的速度向右匀速运动，这时跨在两导轨间的长为L，宽为L的金属框abcd(悬浮在导轨上方)在磁场力作用下也将会向右运动．设金属的总电阻为R，运动中所受到的阻力恒为Ff，金属框的最大速度为vm，那么磁场向右匀速运动的速度v可表示为 (　　) A．v＝(B2L2vm－FfR)/(B2L2) B．v＝(4B2L2vm＋FfR)/(4B2L2) C．v＝(4B2L2vm－FfR)/(4B2L2) D．v＝(2B2L2vm＋FfR)/(2B2L2) 【解析】　导体棒ad和bc各以相对磁场的速度(v－vm)切割磁感线运动，由右手定那么可知回路中产生的电流方向为abcda，回路中产生的电动势为E＝2BL(v－vm)，回路中电流为：I＝2BL(v－vm)/R，由于左右两边ad和bc均受到安培力，那么合安培力F合＝2×BLI＝4B2L2(v－vm)/R，依题意金属框到达最大速度时受到的阻力与安培力平衡，那么Ff＝F合，解得磁场向右匀速运动的速度v＝(4B2L2vm＋FfR)/(4B2L2)，B对． 【答案】　B 13．(2023·北京西城区抽样测试)实验室经常使用的电流表是磁电式仪表．这种电流表的构造如图甲所示．蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的．当线圈通以如图乙所示的电流，以下说法正确的选项是