衡水名师卷2020年信息卷理综6答案

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一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
(　　)1．宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是
A．直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场有无
B．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如果电流表无示数，则判断月球表面无磁场
C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如果电流表有示数，则可判断月球表面有磁场
D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某个平面内沿两个互相垂直的方向运动，月球表面若有磁场，则电流表至少有一次示数不为零

(　　)2.如图所示是研究通电自感实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关调节滑动变阻器R的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，调节滑动变阻器R1的滑动触头，使它们都正常发光，然后断开开关S.重新闭合开关S，则
A．闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮
B．闭合瞬间，A1、A2均立刻变亮
C．稳定后，L和R两端的电势差一定相同
D．稳定后，A1和A2两端的电势差不相同

(　　)3．匀强磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正，磁感应强度B随时间t的变化规律如图甲所示．在磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，t＝0时刻磁场的方向垂直纸面向里，如图乙所示，令I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流，F1、F2、F3分别表示感应电流为I1、I2、I3时金属圆环上很小一段受到的安培力，则
A．I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向
B．I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向
C．F1方向指向圆心，F2方向指向圆心
D．F2方向背离圆心向外，F3方向背离圆心向外

(　　)4.如图所示，一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内，其下方(略靠前)固定一根与导线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流．释放导线框，它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中
A．导线框中感应电流的方向依次为ACBA→ABCA→ACBA
B．导线框的磁通量为零时，感应电流也为零
C．导线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上
D．导线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动

(　　)5．如图所示，A为多匝线圈，与开关、滑动变阻器相连后接在M、N间的交流电源上，B为一接有小灯泡的闭合多匝线圈，下列关于小灯泡发光情况的说法正确的是
A．闭合开关后小灯泡一定发光
B．若闭合开关后，小灯泡发光，则再将B线圈靠近A，小灯泡会更亮
C．闭合开关瞬间，小灯泡才能发光
D．若闭合开关后小灯泡不发光，将滑动变阻器滑片左移后，小灯泡可能会发光

(　　)6．在边长为L的等边三角形区域abc内存在着垂直纸面向外的匀强磁场，一个边长也为L的等边三角形导线框def在纸面上以某一速度向右匀速运动，底边ef始终与磁场的底边界bc在同一直线上，如图所示．取沿顺时针的电流为正，在线框通过磁场的过程中，其感应电流随时间变化的图象是

(　　)7．圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是
A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B．穿过线圈a的磁通量变小
C．线圈a有扩张的趋势
D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大

(　　)8．如图所示，两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计．斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上．质量为m、电阻可以忽略不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨以速度v匀速上滑，且上升的高度为h，在这一过程中
A．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功
B．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦耳热之和
C．恒力F与安培力的合力所做的功等于零
D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热
二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分．每小题至少有两个选项正确，选对得5分，漏选得2分，错选得0分)
(　　)9.如图所示，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动．现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速．在圆盘减速过程中，以下说法正确的是
A．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高
B．所加磁场越强越易使圆盘停止转动
C．若所加磁场反向，圆盘将加速转动
D．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动

(　　)10.用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径．如图所示，在ab的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率＝k(k＜0)．则
A．圆环中产生逆时针方向的感应电流
B．圆环具有扩张的趋势
C．圆环中感应电流的大小为||
D．图中a、b两点间的电势差大小为Uab＝|πkr2|

(　　)11.如图所示，边长为L的正方形线框，从图示位置开始沿光滑斜面向下滑动，中途穿越垂直纸面向里、有理想边界的匀强磁场区域，磁场的宽度大于L，以i表示导线框中的感应电流，从线框刚进入磁场开始计时，取逆时针方向为电流正方向，以下i－t关系图象，可能正确的是

(　　)12.如图所示，竖直平行金属导轨MN、PQ上端接有电阻R，金属杆ab质量为m，跨在平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场的磁感应强度为B，不计ab与导轨电阻及一切摩擦，且ab与导轨接触良好．若ab杆在竖直向上的外力F作用下匀速上升，则以下说法正确的是
A．拉力F所做的功等于电阻R上产生的热量
B．杆ab克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量
C．电流所做的功等于重力势能的增加量
D．拉力F与重力做功的代数和等于电阻R上产生的热量
三、计算题(本题共5小题，共48分)
13．小明同学设计了一个“电磁天平”，如图所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡．线圈的水平边长L＝0.1 m，竖直边长H＝0.3 m，匝数为N1.线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B0＝1.0 T，方向垂直线圈平面向里．线圈中通有可在0～2.0 A范围内调节的电流I.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量．(重力加速度取g＝10 m/s2)
(1)为使电磁天平的量程达到0.5 kg，线圈的匝数N1至少为多少？
(2)进一步探究电磁感应现象，另选N2＝100匝、形状相同的线圈，总电阻R＝10 Ω.不接外电流，两臂平衡．如图所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d＝0.1 m．当挂盘中放质量为0.01 kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率.

14．如图所示，光滑金属导轨PN与QM相距1 m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6 Ω，R2＝3 Ω，ab导体棒的电阻为2 Ω.垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T．现使ab以恒定速度v＝3 m/s匀速向右移动，求：
(1)导体棒上产生的感应电动势E；
(2)R1与R2消耗的电功率分别为多少？
(3)拉ab棒的水平向右的外力F为多大？

15．轻质细线吊着一质量为m＝0.32 kg、边长为L＝0.8 m、匝数n＝10的正方形线圈，总电阻为r＝1 Ω.边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图甲所示，磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化关系如图乙所示，从t＝0开始经t0时间细线开始松弛，取g＝10 m/s2.求：
(1)在前t0时间内线圈中产生的电动势；
(2)在前t0时间内线圈的电功率；
(3)t0的值．

16．如图 (a)所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L＝0.4 m．导轨右端接有阻值R＝1 Ω的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L.从t＝0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1 s后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度v＝1 m/s做直线运动，求：

(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E；
(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F，以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式．

17．如图所示，一边长L＝0.2 m，质量m1＝0.5 kg，电阻R＝0.1 Ω的正方形导体线框abcd，与一质量为m2＝2 kg的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连．起初ad边距磁场下边界为d1＝0.8 m，磁感应强度B＝2.5 T，磁场宽度d2＝0.3 m，物块放在倾角θ＝53°的斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5.现将物块由静止释放，经一段时间后发现当ad边从磁场上边缘穿出时，线框恰好做匀速运动(g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)．求：

(1)线框ad边从磁场上边缘穿出时速度的大小；
(2)线框刚全部进入磁场时动能的大小；
(3)整个运动过程中线框产生的焦耳热．

参考答案
1C 2C 3A 4A 5B 6B 7D 8D 9ABD 10BD 11BC 12BD
13. 答案　(1)25匝　(2)0.1 T/s
解析　(1)“电磁天平”中的线圈受到安培力
F＝N1B0IL
由天平平衡可知：mg＝N1B0IL
代入数据解得：N1＝25匝．
(2)由法拉第电磁感应定律得：E＝N2＝N2Ld
由欧姆定律得：I′＝
线圈受到的安培力F′＝N2B0I′L
由天平平衡可得：m′g＝NB0·
代入数据可得＝0.1 T/s.
14. 答案　(1)3 V　(2) W　 W　(3) N
解析　(1)ab棒匀速切割磁感线，产生的电动势为：E＝Blv＝3 V.
(2)电路的总电阻为：R＝r＋＝4 Ω
由欧姆定律：I＝＝ A
U＝E－Ir＝1.5 V
电阻R1的功率：P1＝＝ W
电阻R2的功率：P2＝＝ W.
(3)由平衡知识得：F＝F安＝BIl＝ N.
15. 答案　(1)0.4 V　(2)0.16 W　(3)2 s
解析　(1)由法拉第电磁感应定律得
E＝n＝n××()2×＝10××()2×0.5 V＝0.4 V.
(2)I＝＝0.4 A，P＝I2r＝0.16 W.
(3)分析线圈受力可知，当细线松弛时有：
F安＝nBt0I＝mg，I＝
Bt0＝＝2 T
由题图乙知：Bt0＝1＋0.5t0(T)，
解得t0＝2 s.
16. 答案　(1)0.04 V　(2)0.04 N
i＝(t－1)A(1 s≤t≤1.2 s)
解析　(1)正方形磁场的面积为S，则S＝＝0.08 m2.在棒进入磁场前，回路中的感应电动势是由于磁场的变化而产生的．由B－t图象可知＝0.5 T/s，根据E＝n，得回路中的感应电动势E＝S＝0.5×0.08 V＝0.04 V.
(2)当导体棒通过bd位置时感应电动势、感应电流最大，导体棒受到的安培力最大．此时感应电动势E′＝BLv＝0.5×0.4×1 V＝0.2 V；
回路中感应电流I′＝＝ A＝0.2 A
导体棒受到的安培力F＝BI′L＝0.5×0.2×0.4 N＝0.04 N
当导体棒通过三角形abd区域时，导体棒切割磁感线的有效长度l＝2v(t－1)(1 s≤t≤1.2 s)
感应电动势e＝Blv＝2Bv2(t－1)＝(t－1)V
感应电流i＝＝(t－1)A (1 s≤t≤1.2 s)．
17. 答案　(1)2 m/s　(2)0.9 J　(3)1.5 J
解析　(1)由于线框匀速穿出磁场，则对m2有
m2gsin θ－μm2gcos θ－F＝0.
对m1有F－m1g－BIL＝0.
又因为I＝.
联立可得v＝R
＝×0.1 m/s
＝2 m/s.
(2)从线框刚全部进入磁场到线框ad边刚要离开磁场，由能量守恒定律得
m2gsin θ·(d2－L)－m1g(d2－L)＝μm2gcos θ·(d2－L)＋(m1＋m2)v2－Ek
将速度v代入，整理可得线框刚全部进入磁场时，线框与物块的动能和
Ek＝4.5 J.
所以此时线框的动能
Ek′＝Ek＝×4.5 J＝0.9 J.
(3)从初状态到线框完全出磁场，由能量守恒定律可得
(m2gsin θ－μm2gcos θ)(d1＋d2＋L)－m1g(d1＋d2＋L)＝Q＋(m1＋m2)v2
将数据代入，整理可得线框在整个运动过程中产生的焦耳热Q＝1.5 J.衡水名师卷2020年信息卷理综6答案