物理單元驗收試題（9）【新人教】
命題范圍：電磁感應(yīng) 交流電

第Ⅰ卷為，共50分；第Ⅱ卷為非共50分。滿分100分，考試時間為90分鐘。

第Ⅰ卷（選擇題，共50分）

一、選擇題：本卷共10小題，每小題5分，共50分，每小題有一個或多個選項正確，全部選對得5分，選不全的得3分，有選錯或不答的得0分。
1．如圖所示，水平放置的條形磁鐵中央，有一閉合金屬彈性圓環(huán)，條形磁鐵中心線與彈性環(huán)軸線重合，現(xiàn)將彈性圓環(huán)均勻向外擴(kuò)大，下列說法中正確的是（　�。�
A．穿過彈性圓環(huán)的磁通量增大
B．從左往右看，彈性圓環(huán)中有順時針方向的感應(yīng)電流
C．彈性圓環(huán)中無感應(yīng)電流
D．彈性圓環(huán)受到的安培力方向沿半徑向外
2．（2010•全國高考Ⅱ）如圖所示，空間某區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平，且垂直于紙面向里，磁場上邊界b和下邊界d水平．在豎直面內(nèi)有一矩形金屬線圈，線圈上下邊的距離很短，下邊水平．線圈從水平面a開始下落．已知磁場上下邊界之間的距離大于水平面a、b之間的距離．若線圈下邊剛通過水平面b、c（位于磁場中）和d時，線圈受到的磁場力的大小分別為Fb、Fc和Fd，則（　�。�
A．Fd>Fc>Fb　　B．Fc<Fd<Fb
C．Fc>Fb>Fd D．Fc<Fb<Fd
3．如圖所示，鐵芯右邊繞有一個線圈，線圈兩端與滑動變阻器、電池組連成回路．左邊的鐵芯上套有一個環(huán)面積為0．02 2、電阻為0．1 Ω的金屬環(huán)．鐵芯的橫截面積為0．01 2，且假設(shè)磁場全部集中在鐵芯中，金屬環(huán)與鐵芯截面垂直．調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動頭，使鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒均勻增加0．2 T，則從上向下看（　�。�
A．金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向是逆時針方向，感應(yīng)電動勢大小為4．0×10－3 V
B．金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向是順時針方向，感應(yīng)電動勢大小為4．0×10－3 V
C．金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向是逆時針方向，感應(yīng)電動勢大小為2．0×10－3 V
D．金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向是順時針方向，感應(yīng)電動勢大小為2．0×10－3 V

4．如圖所示電路中，S是閉合的，此時流過線圈L的電流為i1，流過燈泡A的電流為i2，且i1>i2，在t1時刻將S斷開，那么流過燈泡的電流隨時間變化的圖象是（　　）

5．等離子氣流由左方連續(xù)以v0射入P1和P2兩板間的勻強(qiáng)磁場中，ab直導(dǎo)線與P1、P2相連接，線圈A與直導(dǎo)線cd連接．線圈A內(nèi)有隨圖乙所示的變化磁場．且磁場B的正方向規(guī)定為向左，如圖甲所示，則下列敘述正確的是（　�。�

A．0～1 s內(nèi)，ab、cd導(dǎo)線互相排斥
B．1～2 s內(nèi)，ab、cd導(dǎo)線互相吸引
C．2～3 s內(nèi)，ab、cd導(dǎo)線互相吸引
D．3～4 s內(nèi)，ab、cd導(dǎo)線互相排斥
6．用相同的導(dǎo)線繞制的邊長分別為L和2L的正方形閉合線框，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)的勻強(qiáng)磁場，如圖所示，在線框進(jìn)入磁場的過程中a、b和c、d兩點間的電壓分別為U甲和U乙，ab邊和cd邊所受的安培力分別為F甲和F乙，則下列判斷正確的是（　　）
A．U甲＝U乙 B．U甲＝2U乙
C．F甲＝F乙 D．F甲＝F乙2
7．如圖所示，一半圓形鋁框處在水平向外的非勻強(qiáng)磁場中，場中各點的磁感應(yīng)強(qiáng)度為By＝B0y＋c，y為該點到地面的距離，c為常數(shù)，B0為一定值，鋁框平面與磁場垂直，直徑ab水平，（空氣阻力不計）鋁框由靜止釋放下落的過程中（　�。�
A．鋁框回路磁通量不變，感應(yīng)電動勢為0
B．回路中感應(yīng)電流為順時針方向，直徑ab兩點間電勢差為0
C．鋁框下落的加速度大小一定小于重力加速度g
D．直徑ab受安培力向上，半圓弧ab受安培力向下，鋁框下落加速度大小可能等于g

8．如圖所示，兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌的一端接有電阻和開關(guān)，導(dǎo)軌光滑且電阻不計，勻強(qiáng)磁場的方向與導(dǎo)軌平面垂直，金屬桿ab置于導(dǎo)軌上．當(dāng)開關(guān)S斷開時，在桿ab上作用一水平向右的恒力F使桿ab向右運動進(jìn)入磁場．經(jīng)過一段時間后，閉合開關(guān)并開始計時，金屬桿在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．關(guān)于金屬桿ab的vt圖象不可能的是（　�。�

9．（•山東青島）如圖所示為幾個有理想邊界的磁場區(qū)域，相鄰區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，區(qū)域的寬度均為L．現(xiàn)有一邊長為L的正方形導(dǎo)線框由圖示位置開始，沿垂直于區(qū)域邊界的直線勻速穿過磁場區(qū)域，設(shè)逆時針方向為電流的正方向，下列各圖能正確反映線框中感應(yīng)電流的是（　�。�

10．如圖（a）所示，在光滑水平面上用恒力F拉質(zhì)量1 kg的單匝均勻正方形銅線框，在1位置以速度v0＝3 /s進(jìn)入勻強(qiáng)磁場時開始計時t＝0，此時線框中感應(yīng)電動勢為1 V，在t＝3 s時刻線框到達(dá)2位置開始離開勻強(qiáng)磁場．此過程中vt圖象如圖（b）所示，那么（　�。�

A．線框右側(cè)的邊兩端N間電壓為0．25 V
B．恒力F的大小為1．0 N
C．線框完全離開磁場的瞬間位置3速度為2 /s
D．線框完全離開磁場的瞬間位置3速度為1 /s

第Ⅱ卷（非選擇題，共50分）
二、實驗題：本題共2小題，共12分。把答案填在題中的橫線上或按照題目要求作答。
11．（6分）一正弦交變電流的電流i隨時間t變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知

（1）該交變電流的有效值為__________A
（2）該交變電流的頻率為________ Hz
（3）該交變電流的瞬時值表達(dá)式為i＝________________________A
（4）若該交變電流通過阻值R＝40 Ω的白熾燈，則電燈消耗的功率是_______W
12．（6分）如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10:1，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達(dá)式為u1=220 sin314t（V），則
（1）當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，電壓表的示數(shù)
為_________V
（2）當(dāng)t= s時，c、d間的電壓為______V
（3）單刀雙擲開關(guān)與a連接，在滑動變阻器觸頭P
向上移動的過程中，電壓表示數(shù)________，
電流表示數(shù)________（填“變大”、“變小”
或“不變”）
（4）當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，電壓表示數(shù)________，電流表示數(shù)________（填“變大”、“變小”或“不變”）
三、：本題共3小題，共38分。解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。
13．（10分）（•福建龍巖）如圖甲所示，空間有一寬為2L的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向外．a(chǎn)bcd是由均勻電阻絲做成的邊長為L的正方形線框，總電阻值為R．線框以垂直磁場邊界的速度v勻速通過磁場區(qū)域．在運動過程中，線框ab、cd兩邊始終與磁場邊界平行．設(shè)線框剛進(jìn)入磁場的位置x＝0，x軸沿水平方向向右．求：
　　
甲　　　　　　　 　　乙
（1）cd邊剛進(jìn)入磁場時，ab兩端的電勢差，并指明哪端電勢高；
（2）線框穿過磁場的過程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱；
（3）在乙圖中，畫出ab兩端電勢差Uab隨距離變化的圖象，其中U0＝BLv．

14．（13分）如圖所示，在水平面內(nèi)有兩條光滑軌道N、PQ，其上放有兩根靜止的導(dǎo)體棒，質(zhì)量分別為1、2．設(shè)有一質(zhì)量為的永久磁鐵，從軌道和導(dǎo)體棒組成的平面的正上方高為h的地方落下，當(dāng)磁鐵的重心下落到軌道和導(dǎo)體棒組成的平面內(nèi)時磁鐵的速度為v，導(dǎo)體棒ab的動能為Ek，此過程中兩根導(dǎo)體棒、導(dǎo)體棒與磁鐵之間沒有發(fā)生碰撞，求：
（1）磁鐵在下落過程中受到的平均阻力；
（2）磁鐵在下落過程中在導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的總熱量．

15．（15分）（•上海模擬）如圖（a）所示，平行金屬導(dǎo)軌N、PQ光滑且足夠長，固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L＝0．25 ，電阻R＝0．5 Ω，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量＝0．1 kg、電阻r＝0．1 Ω的金屬桿，導(dǎo)軌電阻可忽略不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0．4 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下，現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使其由靜止開始運動，理想電壓表的示數(shù)U隨時間t變化的關(guān)系如圖（b）所示．試分析與求：
　　
圖（a）　　　　　　　　　圖（b）
（1）分析證明金屬桿做勻加速直線運動；
（2）求金屬桿運動的加速度；
（3）寫出外力F隨時間變化的表達(dá)式；
（4）求第2．5 s末外力F的瞬時功率．

參考答案

1．B解析：彈性圓環(huán)均勻向外擴(kuò)大，磁通量減小，由楞次定律，感應(yīng)電流順時針，安培力沿半徑向里．
2．D解析：線圈從a運動到b做自由落體運動，在b點開始進(jìn)入磁場受到安培力作用Fb，由于線圈上下邊的距離很短，進(jìn)入磁場的過程時間很短，進(jìn)入磁場后，由于磁通量不變，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，不受安培力作用，在c處Fc＝0，但線圈在磁場中受重力作用，做加速運動，出磁場的過程在d處受到的安培力比b處大．故D項正確．
3．C解析：金屬環(huán)中的原磁場方向豎直向下，由楞次定律，感應(yīng)電流的磁場向上，電流方向是逆時針方向；由法拉第電磁感應(yīng)定律，電動勢大小E＝ΔBΔtS鐵芯＝2．0×10－3 V，故C項對．
4．D解析：在t1時間內(nèi)流過燈泡的電流為i2，且方向為從左向右，當(dāng)斷開S時，i2立即消失，但由于自感作用，線圈L產(chǎn)生自感電動勢，與燈泡構(gòu)成回路緩慢消失，此時流過燈泡的電流從i1開始逐漸減小，方向自右向左，故D項正確．
5．BD解析：由左手定則可知正離子進(jìn)入磁場后偏向P1板，負(fù)離子進(jìn)入磁場后偏向P2板，ab中形成由a到b的電流，根據(jù)楞次定律可以判定，0～2 s內(nèi)cd中形成由c到d的電流，2～4 s內(nèi)形成由d到c的電流，再由左手定則判定，0～2 s內(nèi)兩導(dǎo)線相互吸引，2～4 s內(nèi)相互排斥，B、D兩項對，A、C兩項錯．
6．D解析：線框切割磁感線，電動勢E＝BLv，a、b或c、d兩點間的電壓U＝3E4，2L甲＝L乙，則2U甲＝U乙；安培力F＝BIL＝B2L2vR＝B2L2vρ•4LS＝B2LvS4ρ，則F甲＝F乙2，故D項對．
7．C解析：鋁框下落，回路磁通量增大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流為順時針方向，直徑ab兩點間電勢差不為0，直徑ab受安培力向上，半圓弧ab受安培力向下，但兩安培力的合力向上，則鋁框的加速度大小一定小于重力加速度g．
8．D解析：閉合開關(guān)時的速度為v，當(dāng)F>B2L2vR時，金屬桿做加速運動，如圖B；當(dāng)F＝B2L2vR時，金屬桿做勻速運動，如圖A；當(dāng)F<B2L2vR時，金屬桿做減速運動，如圖C；則不可能的是圖D．
9．D解析：線框進(jìn)入磁場中0至L的過程中，由右手定則知，感應(yīng)電流的方向為順時針，即負(fù)方向，感應(yīng)電流I＝BLvR，大小恒定，故A、B兩項不正確；線框進(jìn)入磁場中L至2L的過程中，由右手定則，可判斷感應(yīng)電流的方向為逆時針，即為正方向，感應(yīng)電流I＝2BLvR，D項正確．
10．C解析：N邊切割磁感線，相當(dāng)于電源，其兩端的電壓是路端電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，線框右側(cè)的邊兩端N間電壓為3E/4＝0．75 V，A項不對；根據(jù)1～2 s時間內(nèi)線框做勻速直線運動可知，這段時間線框中沒有感應(yīng)電流，線框所受合力為F，根據(jù)牛頓第二定律可知F＝a＝0．5 N，B項錯誤；根據(jù)圖線可知線圈進(jìn)入磁場和離開磁場時的初速度和受力情況都一樣，所以線框離開磁場時的速度和t0時刻的相同，設(shè)該速度為vx，那么v0＝vx＋F•2t0，解之得vx＝v0－2Ft0＝2 /s，C項正確，D項不對．
11．（6分）解析：由圖象可知該交變電流的最大值為10A，周期為4×10－2s，則其有效值為5 A，頻率為25 Hz，角速度 rad/s，其瞬時值表達(dá)式為i＝10sin（50 t）A，當(dāng)其通過R＝40 Ω的白熾燈時， 2000 W。
答案：5 25 10sin（50 t） 2000
12．（6分）解析：交流電表讀出的數(shù)值是有效值，由 得U2=22V。當(dāng)t= s時， ，觸頭P向上移動，電阻值變大，變壓器的輸出電壓不變，電流表示數(shù)變小。當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，變壓器的輸出電壓變大，電壓表和電流表的示數(shù)均變大。
答案：22 不變 變小 變大 變大
13．（10分）解析：（1）dc切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝BLv
回路中的感應(yīng)電流I＝BLvR
ab兩端的電勢差U＝I•14R＝14BLv，b端電勢高．
（2）設(shè)線框從dc邊剛進(jìn)磁場到ab邊剛進(jìn)磁場所用時間為t
由焦耳定律Q＝2I2Rt
L＝vt聯(lián)立解得Q＝2B2L3vR．
（3）如圖所示

答案：（1）14BLv，b點電勢高　（2）2B2L3vR�。�3）如解析圖所示
14．（13分）解析：（1）設(shè)磁鐵在下落過程中受的平均阻力為F，
有：（g－F）h＝12v2①
得：F＝g－v22h．②
（2）對導(dǎo)體棒ab、cd組成的系統(tǒng)動量守恒，設(shè)磁鐵的重心下落到軌道和導(dǎo)體棒組成的平面內(nèi)時它們的速度分別為v1、v2，有1v1＝2v2③
Ek＝121v21④
設(shè)磁鐵在下落過程中在導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的總熱量為Q，由能量守恒有g(shù)h－12v2＝121v21＋122v22＋Q⑤
由③④⑤可得： Q＝gh－12v2－（1＋22）Ek．⑥
答案：（1）g－v22h�。�2）gh－12v2－（1＋22）Ek
15．（15分）解析：（1）U＝E•RR＋r＝BLvRR＋r，U∝v，因U隨時間均勻變化，故v也隨時間均勻變化，金屬桿做勻加速直線運動．
（2）由圖象k＝ΔUΔt＝ΔvΔt•BLRR＋r＝a•BLRR＋r
則金屬桿運動的加速度
a＝kR＋rBLR＝0.2×0.5＋0.10.4×0.25×0.5 /s2＝2．4 /s2．
（3）由牛頓第二定律F＝F安＋a＝BIL＋a＝B2L2atR＋r＋a＝0．04t＋0．24（N）．
（4）第2．5 s末外力F的瞬時功率P＝Fv＝（0．04t＋0．24）at＝2．04 W．
答案：（1）見解析�。�2）2．4 /s2　（3）F＝0．04t＋0．24 N　（4）2．04 W

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