高中物理 第四章 电磁感应测评B（含解析）新人教版选修32.doc

【优化设计】2015-2016学年高中物理 第四章 电磁感应测评b 新人教版选修3-2 (高考体验卷)一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。其中第18题为单选题;第910题为多选题,全部选对得5分,选不全得2分,有选错或不答的得0分)1.(2014课标全国)在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是()a.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化b.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化c.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化d.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化解析:闭合回路中没有磁通量变化,不可能产生感应电流,a、b两项错误;往闭合线圈中插入条形磁铁会产生感应电流,但只是瞬时电流,等到相邻房间观察时,感应电流已经消失,c项错误;接电源的线圈在通电或断电时,会使接电流表的线圈中的磁通量发生变化,产生感应电流,d项正确。答案:d2.(2014广东理综)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:小磁块在铜管p中下落时,铜管中产生感应电流,根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场阻碍小磁块的下落,小磁块的机械能不守恒,a、b两项错误;小磁块在塑料管q中下落时不会产生感应电流,小磁块的机械能守恒,不难分析知,小磁块在q中的运动时间短,落至底部时的速度大,c项正确,d项错误。答案:c3.(2014课标全国)如图(a),线圈ab,cd绕在同一软铁芯上,在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是()解析:由题图(b)可知,在00.5 s时间内ucd为定值,由法拉第电磁感应定律可知,线圈内磁通量变化率为定值,已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则00.5 s时间内电流随时间变化率为定值,据此可排除a、b、d三项,只有c项正确。答案:c4. (2014江苏单科)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,e=n=n,选项b正确。答案:b5. (2014安徽理综)英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场b,环上套一电荷量为+q的小球。已知磁感应强度b随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是()a.0b.r2qkc.2r2qkd.r2qk解析:设圆环所在回路感应电动势为e,则由法拉第电磁感应定律得e=ks=kr2,小球运动一周,感应电场对小球做功大小为w=qe=qkr2,故选项d正确。答案:d6. (2013课标全国)如图,在光滑水平桌面上有一边长为l、电阻为r的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(dl)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动。t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域。下列v-t图象中,可能正确描述上述过程的是()解析:根据楞次定律可知,线框进入磁场及离开磁场的过程受到安培力,从而做变减速运动,由牛顿第二定律得bil=ma,线框的速度减小,线框的加速度减小;线框完全进入到磁场中运动时,做匀速直线运动,d项正确。答案:d7.(2013山东理综)将一段导线绕成图甲所示的闭合回路,并固定在水平面(纸面)内。回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场中。回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场,以向里为磁场的正方向,其磁感应强度b随时间t变化的图象如图乙所示。用f表示ab边受到的安培力,以水平向右为f的正方向,能正确反映f随时间t变化的图象是()解析:根据楞次定律,在前半个周期内,圆环内产生的感应电流方向为顺时针,即通过ab边的电流方向为由b指向a,再根据左手定则判断,ab边受到的安培力为水平向左,即负方向。根据法拉第电磁感应定律,前半个周期内ab中的电流为定值,则所受安培力也为定值。结合选项可知b正确。答案:b8. (2013福建理综)如图,矩形闭合导体线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻。线框下落过程形状不变,ab边始终保持与磁场水平边界线oo平行,线框平面与磁场方向垂直。设oo下方磁场区域足够大,不计空气影响,则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律()解析:在0t1时间内,线框做自由落体运动,t2时刻以后,线框全部进入磁场后做匀加速直线运动,这两段时间内的v-t图线均为直线。在t1t2时间内,线框进入磁场的过程中,线框的运动状态与进入磁场时的速度v有关。当线框在磁场中匀速运动时,安培力等于重力,即=mg。若线框的速度v远大于v0,则进入磁场后减速。由-mg=ma可知,加速度减小;若线框速度vv0,但相差不大,则线框进入磁场后可能先减速再匀速,b项正确;若线框的速度v=v0,则线框进入磁场一直匀速至全部进入磁场,d项正确;若线框的速度vv0,但相差不大,则线框进入磁场后可能先加速再匀速;若线框的速度v远小于v0,则线框进入磁场后加速,加速度减小,c项正确。答案:a9. (2014山东理综)如图,一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内,通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定,导体棒与轨道垂直且接触良好。在向右匀速通过m、n两区的过程中,导体棒所受安培力分别用fm、fn表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的是()a.fm向右b.fn向左c.fm逐渐增大d.fn逐渐减小解析:电磁感应中,感应电流所受安培力总是阻碍导体棒的运动,且安培力既垂直于导体棒又垂直于磁场,故fm、fn方向均向左,选项a错误,b正确;导体棒在m区运动时,离通电直导线距离逐渐变小,磁场逐渐增强,感应电流及安培力均变大;同理,在n区运动时,远离通电直导线,磁场减弱,感应电流及安培力均变小,选项c、d正确。答案:bcd10. (2014四川理综)如图所示,不计电阻的光滑u形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板h、p固定在框上,h、p的间距很小。质量为0.2 kg的细金属杆cd恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1 m的正方形,其有效电阻为0.1 。此时在整个空间加方向与水平面成30角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是b=(0.4-0.2t) t,图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则()a.t=1 s时,金属杆中感应电流方向从c到db.t=3 s时,金属杆中感应电流方向从d到cc.t=1 s时,金属杆对挡板p的压力大小为0.1 nd.t=3 s时,金属杆对挡板h的压力大小为0.2 n解析:由楞次定律可知,t=1 s、t=3 s时,金属杆中感应电流方向均从c到d,选项a正确、b错误;由法拉第电磁感应定律,得感应电动势e=ssin 30=0.1 v,感应电流i=1 a。t=1 s时,金属杆受力如图甲所示,由平衡条件,得fp=fasin 30=bilsin 30=(0.4-0.2t) tilsin 30=0.1 n,选项c正确;t=3 s时,金属杆受力如图乙所示,由平衡条件,得fh=fasin 30=b3ilsin 30,而b3=0.4 t-0.23 t=-0.2 t,方向向左上方,代入解得fh=0.1 n,选项d错误。答案:ac二、实验题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)11. (6分)(2013上海单科)演示地磁场存在的实验装置(由环形线圈,微电流传感器,dis等组成)如图所示。首先将线圈竖直放置,以竖直方向为轴转动,屏幕上的电流指针(选填“有”或“无”)偏转;然后仍将线圈竖直放置,使其平面与东西向平行,并从东向西移动,电流指针(选填“有”或“无”)偏转;最后将线圈水平放置,使其从东向西移动,电流指针(选填“有”或“无”)偏转。解析:线圈竖直放置,以竖直方向为轴转动时,穿过线圈的磁通量发生变化,会产生感应电流,屏幕上的电流指针有偏转;线圈竖直放置和水平放置,从东向西移动时,穿过线圈的磁通量不发生变化,不会产生感应电流,屏幕上的电流指针没有偏转。答案:有无无12.(10分)(2013上海四区模拟)在“研究电磁感应现象”的实验中,首先按甲图接线,以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系。当闭合s时观察到电流表指针向左偏,不通电时电流表指针停在正中央。然后按乙图所示将电流表与线圈b连成一个闭合回路,将线圈a、电池、滑动变阻器和开关s串联成另一个闭合电路。(1)s闭合后,将线圈a插入线圈b的过程中,电流表的指针将(选填“左偏”“右偏”或“不偏”)。(2)线圈a放在b中不动时,指针将(选填“左偏”“右偏”或“不偏”)。(3)线圈a放在b中不动,将滑动变阻器的滑动片p向左滑动时,电流表指针将(选填“左偏”“右偏”或“不偏”)。(4)线圈a放在b中不动,突然断开s,电流表指针将(选填“左偏”“右偏”或“不偏”)。解析:(1)由题意知,电流从哪个接线柱流入电流表,指针就向哪偏。s闭合,线圈a中电流产生的磁场方向向上,线圈a插入线圈b时,穿过线圈b向上的磁通量增加,由楞次定律知,线圈b要产生感应电流,其磁场方向向下,由安培定则可判断感应电流从“-”接线柱流入电流表,因此电流表指针向右偏。(2)线圈a放在b中不动时,穿过线圈b的磁通量不变,不产生感应电流,指针不偏转。(3)滑片p向左滑动时,线圈a中电流增大,产生的磁场增强,穿过线圈b向上的磁通量增加,由楞次定律知,线圈b要产生感应电流,其磁场方向向下,由安培定则可判断感应电流从“-”接线柱流入电流表,因此电流表指针向右偏。(4)线圈a放在b中不动,突然断开s时,线圈a产生的磁场消失,穿过线圈b向上的磁通量减少,由楞次定律知,线圈b要产生感应电流,其磁场方向向上,由安培定则可判断感应电流从“+”接线柱流入电流表,因此电流表指针向左偏。答案:(1)右偏(2)不偏(3)右偏(4)左偏三、解答题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)(2014浙江理综)某同学设计一个发电测速装置,工作原理如图所示。一个半径为r=0.1 m的圆形金属导轨固定在竖直平面上,一根长为r的金属棒oa,a端与导轨接触良好,o端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径为r=的圆盘,圆盘和金属棒能随转轴一起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线,下端挂着一个质量为m=0.5 kg的铝块。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场,磁感应强度b=0.5 t。a点与导轨相连,b点通过电刷与o端相连。测量a、b两点间的电势差u可算得铝块速度。铝块由静止释放,下落h=0.3 m时,测得u=0.15 v。(细线与圆盘间没有滑动,金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计,重力加速度g取10 m/s2)(1)测u时,与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”?(2)求此时铝块的速度大小;(3)求此下落过程中铝块机械能的损失。解析:(1)正极。(2)由电磁感应定律得u=e=br2,u=br2,v=r=r所以v=2 m/s。(3)e=mgh-mv2,e=0.5 j。答案:(1)正极(2)2 m/s(3)0.5 j14.(12分) (2014江苏单科)如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为l,长为3d,导轨平面与水平面的夹角为,在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为b,方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为r,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g。求:(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数;(2)导体棒匀速运动的速度大小v;(3)整个运动过程中,电阻产生的焦耳热q。解析:(1)在绝缘涂层上受力平衡mgsin =mgcos 解得=tan 。(2)在光滑导轨上感应电动势e=blv感应电流i=安培力f安=bil受力平衡f安=mgsin 解得v=。(3)摩擦生热qt=mgdcos 能量守恒定律3mgdsin =q+qt+mv2解得q=2mgdsin -。答案:(1)tan (2)(3)2mgdsin-15.(12分) (2014天津理综)如图所示,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角=30的斜面上,导轨电阻不计,间距l=0.4 m,导轨所在空间被分成区域和,两区域的边界与斜