2019-2020年高二人教版物理選修3-2練習(xí)冊(cè)：特色專(zhuān)題訓(xùn)練1含答案.doc

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2019-2020年高二人教版物理選修3-2練習(xí)冊(cè)：特色專(zhuān)題訓(xùn)練1含答案 一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意，有的有多個(gè)選項(xiàng)符合題意，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，選錯(cuò)或不答的得0分) 1．如圖Z11所示，將一個(gè)矩形線圈ABCD放在一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面平行于磁感線，則下列情況中，線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是(　　) 圖Z11 A．當(dāng)矩形線圈做平行于磁感線的平動(dòng)時(shí) B．當(dāng)矩形線圈做垂直于磁感線的平動(dòng)時(shí) C．當(dāng)矩形線圈繞AB邊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) D．當(dāng)矩形線圈繞BC邊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 2．(多選)在如圖Z12所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻r不能忽略．R1和R2是兩個(gè)定值電阻，L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈．開(kāi)關(guān)S原來(lái)是斷開(kāi)的，從閉合開(kāi)關(guān)S到電路中電流達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)R1的電流I1和通過(guò)R2的電流I2的變化情況分別是(　　) 圖Z12 A．I1開(kāi)始較大，而后逐漸變小 B．I1開(kāi)始很小，而后逐漸變大 C．I2開(kāi)始很小，而后逐漸變大 D．I2開(kāi)始較大，而后逐漸變小 3．如圖Z13所示，光滑絕緣水平面上有一個(gè)矩形線圈沿水平方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，其動(dòng)能恰好等于它在磁場(chǎng)外面時(shí)的一半，設(shè)磁場(chǎng)寬度大于線圈寬度，那么(　　) 圖Z13 A．線圈恰好在剛離開(kāi)磁場(chǎng)的地方停下 B．線圈在磁場(chǎng)中某位置停下 C．線圈在未完全離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)即已停下 D．線圈完全離開(kāi)磁場(chǎng)以后仍能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)停下來(lái) 4．(多選)如圖Z14所示，先后以恒定的速度v1和v2把一個(gè)正方形線圈水平拉出有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，且v1＝2v2，則在先后兩種情況下(　　) 圖Z14 A．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比E1∶E2＝2∶1 B．線圈中的感應(yīng)電流之比I1∶I2＝1∶2 C．線圈中產(chǎn)生的熱量之比Q1∶Q2＝1∶4 D．通過(guò)線圈某截面的電荷量之比q1∶q2＝1∶1 5．(多選)如圖Z15所示，在垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中有一個(gè)用均勻?qū)Ь€制成的單匝直角三角形線框．現(xiàn)用外力使線框以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)的方向向右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中線框的AB邊始終與磁場(chǎng)的右邊界平行．已知AB＝BC＝l，線框的總電阻為R.則線框離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中(　　) 圖Z15 A．線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間均勻增大 B．通過(guò)線框截面的電荷量為 C．線框所受外力的最大值為 D．線框的熱功率與時(shí)間成正比 6．(多選)如圖Z16所示，豎直平面內(nèi)的虛線上方有一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，從虛線下方豎直上拋一個(gè)正方形線圈，線圈越過(guò)虛線進(jìn)入磁場(chǎng)，最后又落回原處，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線圈平面保持在豎直平面內(nèi)，不計(jì)空氣阻力，則(　　) 圖Z16 A．上升過(guò)程中克服安培力做的功大于下降過(guò)程中克服安培力做的功 B．上升過(guò)程中克服安培力做的功等于下降過(guò)程中克服安培力做的功 C．上升過(guò)程中克服重力做功的平均功率大于下降過(guò)程中重力做功的平均功率 D．上升過(guò)程中克服重力做功的平均功率等于下降過(guò)程中重力做功的平均功率 7．(多選)如圖Z17所示，不計(jì)電阻的平行金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置，上端接有電阻R，ef是一根電阻可不計(jì)的水平放置的導(dǎo)體棒，質(zhì)量為m，棒的兩端分別與ab、cd保持良好接觸，且能沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦下滑，整個(gè)裝置放在與導(dǎo)軌垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體棒ef由靜止下滑一段時(shí)間后閉合開(kāi)關(guān)S，則S閉合后(　　) 圖Z17 A．導(dǎo)體棒ef的加速度可能大于g B．導(dǎo)體棒ef的加速度一定小于g C．導(dǎo)體棒ef最終的速度隨S閉合時(shí)刻的不同而不同 D．導(dǎo)體棒ef的機(jī)械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的熱量之和一定守恒 8．圖Z18中電感線圈L的直流電阻為RL，小燈泡的電阻為R，小量程電流表G1、G2的內(nèi)阻不計(jì)．當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合且電流達(dá)到穩(wěn)定后，電流表G1、G2的指針均偏向右側(cè)(電流表的零刻度在表盤(pán)的中央)，則當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖Z18 A．G1、G2的指針都立即回到零點(diǎn) B．G1緩慢回到零點(diǎn)，G2立即左偏，然后緩慢回到零點(diǎn) C．G1立即回到零點(diǎn)，G2緩慢回到零點(diǎn) D．G2立即回到零點(diǎn)，G1緩慢回到零點(diǎn) 9．閉合矩形導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從如圖Z19所示的位置向右勻速拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng)．若第一次用0.3 s將其拉出，外力所做的功為W1，通過(guò)導(dǎo)線框橫截面的電荷量為q1；第二次用0.9 s將其拉出，外力所做的功為W2，通過(guò)導(dǎo)線框橫截面的電荷量為q2.則(　　) 圖Z19 A．W1W2，q1＝q2 　　D．W1>W2，q1>q2 10．如圖Z110所示，在虛線空間內(nèi)有一對(duì)彼此平行的金屬導(dǎo)軌，間距為L(zhǎng)，與水平面的夾角為θ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，在虛線空間內(nèi)同時(shí)分布著垂直于導(dǎo)軌平面向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．導(dǎo)軌的下端接定值電阻R，上端通過(guò)導(dǎo)線與一對(duì)豎直放置的平行金屬板相連接，兩板間距為d，其間固定著一根光滑絕緣直桿，它與水平面的夾角也為θ，桿上套著一個(gè)帶電小球．當(dāng)一根電阻也為R的光滑導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌以速度v勻速下滑時(shí)，小球恰好靜止在絕緣直桿上．則小球的電性及其比荷分別為(　　) 圖Z110 A．帶正電， 　　B．帶正電， C．帶負(fù)電， 　　D．帶負(fù)電， 第Ⅱ卷(非選擇題　共60分) 二、實(shí)驗(yàn)題(本題共15分) 11．圖Z111是探究法拉第電磁感應(yīng)定律的實(shí)驗(yàn)裝置，在傳送帶上固定一塊條形磁鐵，讓傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)． 圖Z111 實(shí)驗(yàn)器材：可成倍數(shù)控制速度的同步電動(dòng)機(jī)；同步帶(上表面固定一塊條形磁鐵)；線圈(連接到微電壓傳感器上)；處理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)(已連接傳感器)等． 實(shí)驗(yàn)方案：用同一個(gè)線圈進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(即匝數(shù)n一定、線圈面積一定)，使同步電動(dòng)機(jī)的速度成倍數(shù)地變化；每次磁鐵穿過(guò)線圈時(shí)，傳感器將采集的數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理． (1)使同步電動(dòng)機(jī)的速度成倍數(shù)地變化，目的是成倍數(shù)地改變________________________________________________________________________． A．磁通量的變化量ΔΦ　　B．磁鐵穿過(guò)線圈的時(shí)間Δt (2)若傳送帶以速度v勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，計(jì)算機(jī)上顯示的電壓波形如圖Z112甲所示，則計(jì)算機(jī)上顯示的電壓波形為圖乙時(shí)，傳送帶的速度為_(kāi)_____；計(jì)算機(jī)上顯示的電壓波形為丙圖時(shí)，傳送帶的速度為_(kāi)_______． 甲 　 　　　　　　乙　　　　　　　　　　　　　　　　　丙 圖Z112 　 (3)本實(shí)驗(yàn)直接得到的結(jié)論是：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁鐵穿過(guò)線圈的時(shí)間Δt__________．考慮到線圈的匝數(shù)n、線圈面積以及磁鐵的磁性不變，由此得到更一般的結(jié)論是__________________________________． 三、計(jì)算題(本題共4小題，12題10分，13題11分，14題11分，15題13分，共45分．解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不能得分) 12．面積S＝0.2 m2、匝數(shù)n＝100匝的圓形線圈，處在如圖Z113所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律是B＝0.02t (T)．電阻R與電容器并聯(lián)后接在線圈兩端，電阻R＝3 Ω，電容C＝30 μF，線圈電阻r＝1 Ω.求： (1)通過(guò)R的電流的大小和方向； (2)電容器所帶的電荷量． 圖Z113 13．如圖Z114所示，水平放置的長(zhǎng)直平行金屬導(dǎo)軌PQ、MN相距l(xiāng)＝0.4 m，導(dǎo)軌左邊接有阻值為R ＝3 Ω的定值電阻，在導(dǎo)軌上放置一根金屬棒ab，其質(zhì)量為0.01 kg，電阻為0.2 Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B ＝0.5 T的豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，不計(jì)摩擦，當(dāng)金屬棒在外力作用下以v＝4 m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，求： (1)金屬棒ab中感應(yīng)電流的大小和方向； (2)外力的功率； (3)撤去外力后，金屬棒最終會(huì)停下來(lái)，求此過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的熱量． 圖Z114 14．如圖Z115所示，兩條平行的光滑固定金屬軌道MN、PQ與水平面的夾角為θ，間距為d.空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，P、M間所接電阻的阻值為R.質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上，其接入電路的電阻為r.現(xiàn)將ab由靜止釋放，當(dāng)它沿軌道下滑距離x時(shí)，達(dá)到最大速度．若軌道足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，重力加速度為g.求： (1)金屬桿ab運(yùn)動(dòng)的最大速度； (2)金屬桿ab運(yùn)動(dòng)的加速度為gsin θ時(shí)，電阻R上的電功率； (3)金屬桿ab從靜止到具有最大速度的過(guò)程中，克服安培力所做的功． 圖Z115 15．如圖Z116甲所示，在光滑、絕緣的水平面上，虛線MN的右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝2 T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN的左側(cè)有一個(gè)質(zhì)量m＝0.1 kg、bc邊的長(zhǎng)度L1＝0.2 m、總電阻R＝2 Ω的矩形線圈abcd.t＝0時(shí)，用恒定拉力F拉線圈，使其由靜止開(kāi)始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)1 s，線圈的bc邊到達(dá)磁場(chǎng)邊界MN，此時(shí)立即將拉力F改為變力，又經(jīng)過(guò)1 s，線圈恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)．整個(gè)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，線圈中的感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示．求： (1)線圈bc邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v0和線圈在第1 s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離x； (2)線圈ab邊的長(zhǎng)度L2； (3)線圈ad邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)拉力的功率． 圖Z116 參考答案 特色專(zhuān)題訓(xùn)練(一) 1．C　[解析] 當(dāng)線圈平行于磁感線或垂直于磁感線平移時(shí)，線圈中的磁通量為零且無(wú)變化，沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生；當(dāng)線圈繞BC邊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量沒(méi)有發(fā)生變化，沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生；只有當(dāng)線圈繞AB邊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量才會(huì)發(fā)生變化，線圈中才會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生．所以，只有選項(xiàng)C正確． 2．AC　[解析] 閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，由于L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈，產(chǎn)生反向的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化，所以開(kāi)始時(shí)I2很小而I1較大，隨著電流逐漸達(dá)到穩(wěn)定，I2開(kāi)始逐漸變大，I1逐漸減小．故選項(xiàng)A、C正確． 3．D　[解析] 線圈進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈受安培力作用做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能減少．同理，線圈離開(kāi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，動(dòng)能也減少，進(jìn)、出時(shí)減少的動(dòng)能都等于克服安培力做的功．由于進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線圈的速度大，故感應(yīng)電流大，安培力大，克服安培力做的功也多，減少的動(dòng)能也多．線圈離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，損失的動(dòng)能少于它未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的一半，因此線圈離開(kāi)磁場(chǎng)后仍能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)．選項(xiàng)D正確． 4．AD　[解析] 根據(jù)E＝BLv∝v以及v1＝2v2可知，選項(xiàng)A正確；因?yàn)镮＝∝E，所以I1∶I2＝2∶1，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈中產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt＝t＝＝∝v，所以Q1∶Q2＝2∶1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)q＝可知，選項(xiàng)D正確． 5．AB　[解析] 三角形線框向外勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于切割磁感線的有效長(zhǎng)度L＝vt，所以線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E＝BLv＝Bv2t，故選項(xiàng)A正確；線框離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，通過(guò)線框的電荷量Q＝IΔt＝Δt＝，選項(xiàng)B正確；當(dāng)線框恰好剛要完全離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，線框切割磁感線的有效長(zhǎng)度最大，為l，則F＝BIl＝，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線框的熱功率為P＝Fv＝BIvtv＝，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 6．AC　[解析] 線圈上升過(guò)程中在減速，下降過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)情況比較復(fù)雜，有加速、減速或勻速等，把上升過(guò)程看作反向的加速，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)運(yùn)動(dòng)到同一位置時(shí)，線圈的速度都比下降過(guò)程中相應(yīng)的速度要大，可以得出結(jié)論：上升過(guò)程中克服安培力做功多，選項(xiàng)A正確；上升過(guò)程時(shí)間短，故克服重力做功的平均功率大于下降過(guò)程中重力做功的平均功率，選項(xiàng)C正確． 7．AD　[解析] 開(kāi)關(guān)S閉合前，導(dǎo)體棒只受重力而加速下滑．閉合開(kāi)關(guān)時(shí)有一定的初速度v0，若此時(shí)F安>mg，則F安－mg＝ma.若F安W2；又由于導(dǎo)線框兩次被拉出的過(guò)程中，磁通量的變化量相等，即ΔΦ1＝ΔΦ2，由q＝It＝t＝t＝＝得q1＝q2.故選項(xiàng)C正確． 10．B　[解析] 導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為BLv，所以U＝BLv，對(duì)小球由平衡條件有＝mgtan θ，聯(lián)立解得＝，由右手定則可知，通過(guò)導(dǎo)體棒的電流方向?yàn)閎→a，故左側(cè)金屬板帶正電，小球帶正電，選項(xiàng)B正確． 11．(1)B　(2)2v　4v　(3)成反比　感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁鐵穿過(guò)線圈的磁通量的變化率成正比 [解析] (1)傳送帶的速度越大，磁鐵穿過(guò)線圈的時(shí)間越短，所以改變電動(dòng)機(jī)的速度就改變了磁鐵穿過(guò)線圈的時(shí)間Δt；由于線圈面積不變，條形磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，所以磁通量的改變量ΔΦ不變． (2)從圖中可以看出，甲的最高電壓是0.5 V，乙的最高電壓是1.0 V，丙的最高電壓是2.0 V，所以，傳送帶的速度應(yīng)該分別是v、2v和4v. (3)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的速度，直接改變的是磁鐵穿過(guò)線圈的時(shí)間Δt，所以直接的結(jié)論是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁鐵穿過(guò)線圈的時(shí)間Δt成反比．由于線圈面積不變，條形磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，即ΔΦ不變，所以可得出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小跟磁鐵穿過(guò)線圈的磁通量的變化率成正比的結(jié)論． 12．(1)0.1 A　方向?yàn)閎→a　(2)910－6 C [解析] (1)通過(guò)圓形線圈的磁通量Φ變大，由楞次定律和安培定則知，線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，所以通過(guò)R的電流方向?yàn)橛蒪到a.由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝＝＝1000.20.02 V＝0.4 V， 由閉合電路的歐姆定律可知，通過(guò)R的電流為I＝＝ A＝0.1 A. (2)電容器兩端的電壓等于電阻R兩端的電壓，即UC＝UR＝IR＝0.13 V＝0.3 V， 電容器所帶的電荷量為Q＝CUC＝3010－60.3 C＝910－6 C. 13．(1)0.25 A　方向?yàn)閍→b　(2)0.2 W　(3)0.075 J [解析] (1)由右手定則可知，金屬棒中的電流方向?yàn)閍→b 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv＝0.50.44 V＝0.8 V 由閉合電路的歐姆定律得I＝＝ A＝0.25 A. (2)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)金屬棒受到的安培力 F安＝BIl ＝0.50.250.4 N＝0.05 N， 則 F外＝F安＝0.05 N， 功率 P＝F外v＝0.054 W＝0.2 W. (3)由能量守恒定律可知，金屬棒的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電路中產(chǎn)生的熱量，即Q＝ΔEk＝mv2＝0.08 J， 故電阻R上產(chǎn)生的熱量為QR＝Q＝0.075 J. 14．(1)　(2)R (3)mgxsin θ－ [解析] (1)當(dāng)桿達(dá)到最大速度時(shí)安培力F＝mgsin θ， 安培力F＝BId，其中感應(yīng)電流I＝， 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Bdvm， 聯(lián)立解得最大速度vm＝. (2)當(dāng)ab運(yùn)動(dòng)的加速度為gsin θ時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律，有 mgsin θ－BI′d＝mgsin θ， 電阻R上的電功率P＝I′2R， 解得P＝R. (3)金屬桿從靜止到具有最大速度的過(guò)程中根據(jù)動(dòng)能定理得 mgxsin θ－WF＝mv－0， 解得WF＝mgxsin θ－. 15．(1)0.5 m/s　0.25 m　(2)1 m　(3)0.33 W [解析] (1)t1＝1 s時(shí)，線圈的bc邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E1＝BL1v0 感應(yīng)電流I1＝ 由圖中可讀出I1＝0.1 A 聯(lián)立解得v0＝0.5 m/s 故線圈在第1 s內(nèi)的位移x＝t1＝0.25 m. (2)線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流I＝，由圖乙可知，電流隨時(shí)間均勻增大，故線圈在磁場(chǎng)中做勻加速運(yùn)動(dòng)． t2＝2 s時(shí)，感應(yīng)電流I2＝＝0.3 A 解得線圈的速度v2＝1.5 m/s 故線圈ab邊的長(zhǎng)度L2＝(t2－t1)＝1 m. (3)線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度a＝＝1 m/s2 線圈ad邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，有F－BI2L1＝ma 解得拉力F＝0.22 N 故拉力的功率P＝Fv2＝0.33 W.