高中物理第四章电磁感应章末检测新人教选修.docx

第四章电磁感应章末检测时间：90分钟分值：100分第卷(选择题共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分其中111题为单选题，12题为多选题)1我国发射的“玉兔号”月球车成功着陆月球，不久的将来中国人将真正实现飞天梦，进入那神秘的广寒宫假如有一宇航员登月后，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的有无B将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可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的闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场【解析】电磁感应现象产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生改变时，回路中有感应电流产生A中，即使有一个恒定的磁场，也不会有示数，A错误；同理，将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，也不能判断出没有磁场，因为磁通量可能是恒定的，B错误；电流表有示数则说明一定有磁场，C正确；将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一个与磁场平行的平面内沿各个方面运动，也不会有示数，D错误【答案】C2.如图所示，两根通电直导线M、N都垂直纸面固定放置，通过它们的电流方向如图所示，线圈L的平面跟纸面平行现将线圈从位置A沿M、N连线中垂线迅速平移到B位置，则在平移过程中，线圈中的感应电流()A沿顺时针方向，且越来越小B沿逆时针方向，且越来越大C始终为零D先顺时针，后逆时针【解析】整个过程中，穿过线圈的磁通量为0.【答案】C3.在光滑的桌面上放有一条形磁铁，条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质小圆环，如图所示则以下关于铜质小圆环和条形磁铁的描述正确的是()A释放圆环，环下落时环的机械能守恒B释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大C给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做匀速运动D给磁铁水平向右的初速度，圆环产生向左的运动趋势【解析】根据条形磁铁的电场线的分布，铜质小圆环在下落过程中，磁通量始终为零，无电磁感应现象，释放圆环，环下落时环的机械能守恒，磁铁对桌面的压力等于磁铁的重力，故A对，B错当磁铁左右移动时，铜质小圆环的磁通量发生变化，产生电磁感应现象，根据楞次定律可以判断，电磁感应的机械效果是阻碍它们之间的相对运动，给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做减速运动，C错线圈有向右运动的趋势，D错【答案】A4.如图，与直导线AB共面的轻质闭合金属圆环竖直放置，两者彼此绝缘，环心位于AB的上方当AB中通有由A至B的电流且强度不断增大的过程中，关于圆环运动情况以下叙述正确的是()A向下平动B向上平动C转动：上半部向纸内，下半部向纸外D转动：下半部向纸内，上半部向纸外【解析】由题意可知，当AB中通有A到B电流且强度在增大时，根据楞次定律可知，圆环中产生顺时针感应电流；假设直导线固定不动，根据右手螺旋定则知，直导线上方的磁场垂直纸面向外，下方磁场垂直纸面向里在环形导线的上方和下方各取小微元电流，根据左手定则，上方的微元电流所受安培力向下，下方的微元电流所受安培力向下，则环形导线的运动情况是向下运动故A正确，B、C、D错误【答案】A5.如右图所示，一导体棒处在竖直向下的匀强磁场中，导体棒在竖直平面内做匀速圆周运动，且导体棒始终垂直于纸面，在导体棒由圆周最高点M运动到与圆心等高的N点的过程中，导体棒中感应电动势的大小变化情况是()A越来越大 B越来越小C保持不变 D无法判断【解析】导体棒由圆周的最高点M运动到圆心等高的N点的过程中，线速度大小不变，方向始终与半径垂直即时刻在改变，导致线速度方向与磁场方向夹角减小，由EBLvsin知导体棒中感应电动势越来越小，故正确答案为B.【答案】B6一环形线圈放在匀强磁场中，设第1 s内磁感线垂直线圈平面向里，如图甲所示若磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，那么下列选项正确的是()A第1 s内线圈中感应电流的大小逐渐增加B第2 s内线圈中感应电流的大小恒定C第3 s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向D第4 s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向【解析】本题考查电磁感应问题，意在考查学生对感应电流方向的判定及感应电流大小的计算由图象分析可知，磁场在每1 s内为均匀变化，斜率恒定，线圈中产生的感应电流大小恒定，因此A错误、B正确；由楞次定律可判断出第3 s、第4 s内线圈中感应电流的方向为逆时针方向，C、D错误【答案】B7如图所示，甲、乙两个矩形线圈同处在纸面内，甲的ab边与乙的cd边平行且靠得较近，甲、乙两线圈分别处在垂直纸面方向的匀强磁场中，穿过甲的磁感应强度为B1，方向指向纸面内，穿过乙的磁感应强度为B2，方向指向纸面外，两个磁场可同时变化，当发现ab边和cd边之间有排斥力时，磁场的变化情况可能是()AB1变小，B2变大BB1变大，B2变大CB1变小，B2变小DB1不变，B2变小【解析】ab边与cd边有斥力，则两边通过的电流方向一定相反，由楞次定律可知，当B1变小，B2变大时，ab边与cd边中的电流方向相反【答案】A8.如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中在t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为 ()A. B.C. D.【解析】由法拉第电磁感应定律知线圈中产生的感应电动势EnnSn，得E，选项B正确【答案】B9.如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块()A在P和Q中都做自由落体运动 B在两个下落过程中的机械能都守恒C在P中的下落时间比在Q中的长 D落至底部时在P中的速度比在Q中的大【解析】小磁块能将铜管磁化，故小磁块在铜管中下落时，由于电磁阻尼作用，不做自由落体运动，而在塑料管中不受阻力作用而做自由落体运动，因此在P中下落得慢，用时长，到达底端速度小，C项正确，A、B、D错误【答案】C10如图甲所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a，磁感应强度的大小为B.一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置开始沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区域，在图乙中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离的关系图象正确的是()【解析】进入磁场时，注意UAB是路端电压，应该是电动势的四分之三，此时EBav，所以UAB3Bav/4；完全进入后，没有感应电流，但有感应电动势，大小为Bav，穿出磁场时电压应该是电动势的四分之一，UABBav/4，电势差方向始终相同，即AB，由以上分析可知选D.【答案】D11如下图所示，甲、乙两图是两个与匀强磁场垂直放置的金属框架，乙图中除了一个电阻极小、自感系数为L的线圈外，两图其他条件均相同如果两图中AB杆均以相同初速度、相同加速度向右运动相同的距离，外力对AB杆做功的情况是()A甲图中外力做功多B两图中外力做功相等C乙图中外力做功多D无法比较【解析】两图中AB杆均做加速运动，电流将增大，图乙中由于线圈的自感的阻碍作用，感应电流较甲图小，安培阻力也较小，又加速度相同，则外力较甲图小，甲图中外力做功多，A正确【答案】A12.如图所示，电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平面现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点，使其向上运动若b始终保持静止，则它所受摩擦力可能()A变为0 B先减小后不变C等于F D先增大再减小【解析】a导体棒在恒力F作用下加速运动，闭合回路中产生感应电流，导体棒b受到安培力方向应沿斜面向上，且逐渐增大最后不变，b受到的安培力大小与a受到的安培力相等，方向沿斜面向上所以b导体棒受摩擦力可能先减小后不变，可能减小到0保持不变，也可能减小到0然后反向增大保持不变，所以选项A、B正确，C、D错误【答案】AB第卷(非选择题共52分)二、实验题(本题有2小题，共15分，请将答案写在题中的横线上)13(6分)在探究产生感应电流条件的实验中，实验室给提供了下列器材：电源、开关、电流表、大小螺线管、铁芯、滑动变阻器、导线若干，如图所示请按照实验的要求连好实验电路【解析】大螺线管和电流表组成闭合电路；带铁芯的小螺线管、滑动变阻器、电源、开关组成闭合回路如图所示【答案】见解析14(9分)如图所示，上海某校操场上，两同学相距L为10 m左右，在东偏北，西偏南11的沿垂直于地磁场方向的两个位置上，面对面将一并联铜芯双绞线，像甩跳绳一样摇动，并将线的两端分别接在灵敏电流计上，双绞线并联后的电阻R约为2 ，绳摇动的频率配合节拍器的节奏，保持频率在2 Hz左右如果同学摇动绳子的最大圆半径h约为1 m，电流计读数的最大值I约为 3 mA.(1)试估算地磁场的磁感应强度的数值约为_；数学表达式B_.(由R，I，L，f，h等已知量表示)(2)将两人站立的位置，改为与刚才方向垂直的两点上，那么电流计计数约为_【解析】(1)摇动绳子的过程中，绳切割地磁场，当摆动速度与地磁场垂直时，感应电动势最大，电流最大，由EBLv，vh，2f，EIR，得B.(2)绳与磁均平行，不切割磁感线，电统计读数为0.【答案】(1)5105 T(2)0三、计算题(本题有3小题，共37分，解答应写出必要的文字说明方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15(10分)如图所示，匀强磁场竖直向上穿过水平放置的金属框架，框架宽为L，右端接有电阻R，磁感应强度为B，一根质量为m、电阻不计的金属棒以v0的初速度沿框架向左运动，棒与框架的动摩擦因数为，测得棒在整个运动过程中，通过任一截面的电量为q，求：(1)棒能运动的距离；(2)R上产生的热量【解析】(1)设在整个过程中，棒运动的距离为l，磁通量的变化量BLl，通过棒的任一截面的电量qIt，解得l.(2)根据能的转化和守恒定律，金属棒的动能的一部分克服摩擦力做功，一部分转化为电能，电能又转化为热能Q，即有mvmglQ，解得Qmvmglmv.【答案】(1)(2)mv16(13分)U形金属导轨abcd原来静止放在光滑绝缘的水平桌面上，范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面，一根与bc等长的金属棒PQ平行bc放在导轨上，棒左边靠着绝缘的固定竖直立柱e、f.已知磁感应强度B0.8 T，导轨质量M2 kg，其中bc段长0.5 m、电阻r0.4 ，其余部分电阻不计，金属棒PQ质量m0.6 kg、电阻R0.2 、与导轨间的摩擦因数0.2.若向导轨施加方向向左、大小为F2 N的水平拉力，如图所示求：导轨的最大加速度、最大电流和最大速度(设导轨足够长，g取10 m/s2)【解析】导轨受到PQ棒水平向右的摩擦力Ffmg，根据牛顿第二定律并整理得FmgF安Ma，刚拉动导轨时，I感0，安培力为零，导轨有最大加速度am m/s20.4 m/s2随着导轨速度的增大，感应电流增大，加速度减小，当a0时，速度最大设速度最大值为vm，电流最大值为Im，此时导轨受到向右的安培力F安BImL，FmgBImL0Im代入数据得Im A2 AI，Imvm m/s3 m/s.【答案】0.4 m/s22 A3 m/s17(14分)如图所示，a、b是两根平行直导轨，MN和OP是垂直跨在a、b上并可左右滑动的两根平行直导线，每根长为l，导轨上接入阻值分别为R和2R的两个电阻和一个板长为L、间距为d的平行板电容器整个装置放在磁感应强度为B、垂直导轨平面的匀强磁场中当用外力使MN以速率2v向右匀速滑动、OP以速率v向左匀速滑动时，两板间正好能平衡一个质量为m的带电微粒，试问：(1)微粒带何种电荷？电荷量是多少？(2)外力的功率和电路中的电功率各是多少？【解析】(1)当MN向右滑动时，切割磁感线产生的感应电动势E12Blv，方向由N指向M.OP向左滑动时产生的感应电动势E2Blv，方向由O指向P.两者同时滑动时，MN和OP可以看成两个顺向串联的电源，电路中总的电动势：EE1E23Blv，方向沿NMOPN.由全电路欧姆定律得电路中的电流强度I，方向沿