(新高考)高考物理一轮复习讲义 第10章 (8＋2)章末综合能力滚动练

(8＋2)章末综合能力滚动练

一、单项选择题

1．下列没有利用涡流的是(　　)

A．金属探测器

B．变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯

C．用来冶炼合金钢的真空冶炼炉

D．磁电式仪表的线圈用铝框做骨架

答案　B

解析　金属探测器、真空冶炼炉都是利用涡流现象工作的，磁电式仪表利用涡流能让指针快速稳定，也是利用涡流现象，变压器中的硅钢片是为了防止涡流产生铁损．

2.如图1所示的电路，开关闭合，电路处于稳定状态，在某时刻t1突然断开开关S，则通过电阻R1中的电流I1随时间变化的图线可能是下图中的(　　)

图1

答案　D

解析　当断开开关，原来通过R1的电流立即消失，由于电磁感应，线圈L产生自感电动势阻碍自身电流变化，产生的感应电流流过电阻，其方向与原来流过电阻R1的电流方向相反，慢慢减小最后为0，故D正确．

3．如图2甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示．在0～时间内，直导线中电流向上，则在～T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是(　　)

图2

A．顺时针，向左   B．逆时针，向右

C．顺时针，向右   D．逆时针，向左

答案　B

解析　在0～时间内，直导线中电流向上，由题图乙知，在～T时间内，直导线电流方向也向上，根据安培定则知，导线右侧磁场的方向垂直纸面向里，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生逆时针方向的感应电流；根据左手定则，金属线框左边受到的安培力方向向右，右边受到的安培力方向向左，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属线框所受安培力的合力方向向右，故B正确，A、C、D错误．

4．(2019·山东济南市3月模拟)在如图3甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1 000匝，横截面积S＝20 cm2.螺线管导线电阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，C＝30 μF.在一段时间内，垂直穿过螺线管的磁场的磁感应强度B的方向如图甲所示，大小按如图乙所示的规律变化，则下列说法中正确的是(　　)

图3

A．螺线管中产生的感应电动势为1.2 V

B．闭合K，电路中的电流稳定后，电容器的下极板带负电

C．闭合K，电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为2.56×10－2 W

D．闭合K，电路中的电流稳定后，断开K，则K断开后，流经R2的电荷量为1.8×10－2 C

答案　C

解析　根据法拉第电磁感应定律：E＝n＝nS，解得：E＝0.8 V，故A错误；根据楞次定律可知，螺线管的感应电流盘旋而下，则螺线管下端相当于电源的正极，则电容器的下极板带正电，故B错误；根据闭合电路欧姆定律，有：I＝＝0.08 A，根据 P＝I2R1，解得：P＝2.56×10－2 W，故C正确；K断开后，流经R2的电荷量即为K闭合时电容器一个极板上所带的电荷量Q，电容器两端的电压为：U＝IR2＝0.4 V，流经R2的电荷量为：Q＝CU＝1.2×10－5 C，故D错误．

5．(2019·江西南昌市二模)如图4所示为一“凸形”线框，其中ab＝bc＝cd＝de＝ah＝hg＝gf＝l，ef＝3l.线框在外力作用下以恒定速度垂直磁场通过一宽为l的有界匀强磁场．取逆时针方向的电流为正，图示时刻t＝0，则线框中产生的电流i随时间t变化的图象中，正确的是(　　)

图4

答案　B

解析　感应电动势为：E＝BLv，则感应电流为：I＝；由右手定则可知，线框进入磁场过程感应电流沿逆时针方向，是正的，线框离开磁场过程感应电流沿顺时针方向，是负的，故A、C、D错误，B正确．

6．(2019·广西钦州市4月综测)如图5，两条间距为L的平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内，其左端接一阻值为R的电阻；一金属棒垂直放置在两导轨上，且始终与导轨接触良好；在MN左侧面积为S的圆形区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小B随时间t的变化关系为B＝kt，式中k为常量，且k>0；在MN右侧区域存在一与导轨垂直、磁感应强度大小为B0、方向垂直纸面向里的匀强磁场．t＝0时刻，金属棒从MN处开始，在水平拉力F作用下以速度v0向右匀速运动．金属棒与导轨的电阻及摩擦均可忽略．则(　　)

图5

A．在t＝t1时刻穿过回路的总磁通量为 B0Lv0t1

B．通过电阻R的电流不是恒定电流

C．在Δt时间内通过电阻的电荷量为Δt

D．金属棒所受的水平拉力F随时间均匀增大

答案　C

解析　根据题意可知，MN左边的磁场方向与右边的磁场方向相同，那么总磁通量即为金属棒左侧两种磁通量之和，则在t＝t1时刻穿过回路的总磁通量为Φ＝Φ1＋Φ2＝kt1S＋B0v0t1L，故A错误；根据法拉第电磁感应定律得E＝，则I＝＝，故通过电阻R的电流为恒定电流，B错误；Δt时间内通过电阻的电荷量为q＝IΔt＝＝Δt，故C正确；金属棒所受的安培力大小F安＝B0IL＝，根据平衡条件可知，水平拉力大小等于安培力大小，即为F＝，故拉力F是一个恒量，故D错误．

二、多项选择题

7．(2019·江苏盐城市第三次模拟)劳伦斯制成世界上第一台回旋加速器，其原理如图6所示．回旋加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是(　　)

图6

A．粒子从电场中获得能量

B．粒子获得的最大速度与回旋加速器半径有关

C．粒子获得的最大速度与回旋加速器内的电场有关

D．回旋加速器中的电场和磁场交替对带电粒子做功

答案　AB

解析　回旋加速器中的电场对带电粒子做功，粒子在电场中加速，在磁场中偏转，粒子从电场中获得能量，故A正确，D错误．根据qvB＝m，则Ek＝mv2＝，可知粒子获得的最大速度与回旋加速器半径R有关，但是与回旋加速器内的电场无关，故B正确，C错误．

8.(2019·山东泰安市3月第一轮模拟)如图7，倾角为θ的光滑斜面上存在着两个磁感应强度大小相同的匀强磁场，其方向一个垂直于斜面向上，一个垂直于斜面向下，它们的宽度均为L.一个质量为m、边长也为L的正方形线框以速度v进入上部磁场恰好做匀速运动，ab边在下部磁场运动过程中再次出现匀速运动．重力加速度为g，则(　　)

图7

A．在ab进入上部磁场过程中的电流方向为adcba

B．当ab边刚越过边界ff′时，线框的加速度大小为gsin θ

C．ab边进入下部磁场再次做匀速运动的速度为v

D．从ab边进入磁场到ab边进入下部磁场再次做匀速运动的过程中，减少的动能等于线框中产生的焦耳热

答案　AC

解析　根据楞次定律可知，在ab边进入上部磁场过程中的电流方向为adcba，选项A正确；当线框在上部磁场中匀速运动时：F安＝mgsin θ＝，当ab边刚越过边界ff′时，由于线框的ab边和cd边产生同方向感应电动势，则回路的感应电动势加倍，感应电流加倍，每个边受到的安培力加倍，则此时：4F安－mgsin θ＝ma，解得线框的加速度大小为a＝3gsin θ，选项B错误；当ab边进入下部磁场再次做匀速运动时：2BL＝mgsin θ，解得v′＝v，选项C正确；由能量关系可知，从ab边进入磁场到ab边进入下部磁场再次做匀速运动的过程中，减少的动能与重力势能之和等于线框中产生的焦耳热，选项D错误．

三、非选择题

9．(2019·山东济宁市第一次模拟)如图8所示，有一倾斜的光滑平行金属导轨，导轨平面与水平面的夹角为θ＝30°，导轨间距为L，接在两导轨间的电阻为R，在导轨的中间矩形区域内存在垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场区域的长度为2L.一质量为m、有效电阻为0.5R的导体棒从距磁场上边缘2L处由静止释放，整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持与导轨垂直．不计导轨的电阻，重力加速度为g.

图8

(1)求导体棒刚进入磁场时的速度v0的大小；

(2)若导体棒离开磁场前已达到匀速，求导体棒通过磁场的过程中，电阻R上产生的焦耳热QR.

答案　见解析

解析　(1)导体棒由静止到下滑距离2L的过程中，由动能定理得

mg2Lsin θ＝mv02－0

解得v0＝

(2)设导体棒在磁场中匀速运动的速度为v，此时导体棒切割磁感线产生的感应电动势E＝BLv

产生的感应电流为I＝

产生的安培力为F安＝BIL

由平衡条件得mgsin θ＝F安

联立解得v＝

导体棒从开始释放到刚离开磁场的过程中，由能量守恒定律得

mg4Lsin θ＝mv2＋Q总

则在电阻R上产生的热量为QR＝Q总

解得QR＝mgL－.

10．(2020·山东淄博市质检)如图9所示，一个质量为m、电阻不计、足够长的光滑U形金属框架MNQP，位于光滑绝缘水平桌面上，平行导轨MN和PQ相距为L.空间存在着足够大的方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小为B.另有质量也为m的金属棒CD，垂直于MN放置在导轨上，并用一根与CD棒垂直的绝缘细线系在定点A.已知细线能承受的最大拉力为FT0，CD棒接入导轨间的有效电阻为R.现从t＝0时刻开始对U形框架施加水平向右的拉力，使其从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动．

图9

(1)求从框架开始运动到细线断裂所需的时间t0及细线断裂时框架的瞬时速度v0大小；

(2)若在细线断裂时，立即撤去拉力，求此后过程中回路产生的总焦耳热Q.

答案　(1)　　(2)

解析　(1)细线断裂时，

对棒有FT0＝F安，F安＝BIL，I＝，E＝BLv0，v0＝at0

联立解得t0＝

细线断裂时框架的速度v0＝

(2)在细线断裂时立即撤去拉力，框架向右减速运动，棒向右加速运动，设二者最终速度大小均为v，设向右为正方向，由系统动量守恒可得mv0＝2mv

得v＝＝

撤去拉力后，系统总动能的减少量等于回路消耗的电能，最终在回路中产生的总焦耳热Q＝mv02－×2mv2

解得Q＝.