高中物理 第四章 电磁感应章末检测B 新人教版选修32.doc

第四章 电磁感应 (时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共6小题，每小题4分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得4分，选错或不答的得0分)1我国已经制定了登月计划，2013年12月我国发射的“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登月梦，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答案c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，如果电流表无示数，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2一环形线圈放在磁场中，设第1 s内磁感线垂直线圈平面向里，如图1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()图1a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答案b解析由图象分析可知，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均为逆时针方向，c、d错误3如图2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()图2ab1变小，b2变大bb1变大，b2变大cb1变小，b2变小 db1不变，b2变小答案a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4在如图3所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，l是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，e为电源，s为开关关于三盏灯泡，下列说法正确的是()图3a闭合开关，c先亮，a、b后亮b闭合开关一会后，a、b一样亮c断开开关，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭d断开开关，c马上熄灭，b闪亮一下后和a一起缓慢熄灭答案b解析闭合开关，由于自感线圈自感系数很大，所以b灯先亮，a灯后亮，a错；电路稳定后，线圈相当于一根导线，a、b灯一样亮；开关断开，c灯马上熄灭，此时线圈相当于一个电源，a、b灯构成一个串联电路，缓慢熄灭，c、d错5如图4所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环轴线上方有一个条形磁铁当条形磁铁沿轴线竖直向上迅速移动时，下列判断正确的是()图4a铝环有收缩趋势，对桌面压力减小b铝环有扩张趋势，对桌面压力减小c铝环有收缩趋势，对桌面压力增大d铝环有扩张趋势，对桌面压力增大答案b解析当条形磁铁沿轴线竖直向上迅速移动时，穿过铝环的磁通量在减小，根据楞次定律可得，铝环产生的感应电流的磁场会阻碍磁通量的减小，故铝环一方面有让其面积变大的趋势，也可以说铝环有扩张的趋势；另一方面铝环有使其磁场变大的趋势，即靠近条形磁铁的趋势，故铝环对桌面的压力会变小，b正确6如图5所示，用一根横截面积为s的硬导线做成一个半径为r的圆环，把圆环部分置于均匀变化的磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间的变化率k(k0)，ab为圆环的一条直径，导线的电阻率为.则()图5a圆环具有扩张的趋势b圆环中产生顺时针方向的感应电流c图中ab两点间的电压大小为kd圆环中感应电流的大小为答案d解析磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间的变化率k(k0)，说明b增大，根据楞次定律判断可知，圆环中产生的感应电流方向沿逆时针方向，b错误；根据左手定则判断可知，圆环所受的安培力指向环内，则圆环有收缩的趋势，a错误；由法拉第电磁感应定律得es环kr2，c错误；圆环的电阻r，则感应电流大小为i，d正确二、多项选择题(本大题共4小题，每小题5分，共20分在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)7.如图6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()图6a变为0 b先减小后不变c等于f d先增大再减小答案ab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，最后不变所以b导体棒所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8边长为a的闭合金属正三角形框架，完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中，现把框架匀速拉出磁场，如图7所示，则电动势、外力、外力功率与位移的关系图象不相符的是()图7答案acd解析框架匀速拉出过程中，有效长度l均匀增加，由eblv知，电动势均匀变大，a错，b对；因匀速运动，则f外f安bil，故外力f外随位移x的增大而非线性增大，c错；外力功率pf外v，v恒定不变，故p也随位移x的增大而非线性增大，d错9.如图8所示，正方形线框的边长为l，电容器的电容为c.正方形线框的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，当磁感应强度以k的变化率均匀减小时，则()图8a线框产生的感应电动势大小为kl2b电压表没有读数ca点的电势高于b点的电势d电容器所带的电荷量为零答案bc解析由于线框的一半放在磁场中，因此线框产生的感应电动势大小为，a错误；由于线框所产生的感应电动势是恒定的，且线框连接了一个电容器，相当于电路断路，外电压等于电动势，内电压为零，而接电压表的这部分相当于回路的内部，因此，电压表两端无电压，电压表没有读数，b正确；根据楞次定律可以判断，a点的电势高于b点的电势，c正确；电容器所带电荷量为qc，d错误10.在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为b、方向相反的水平匀强磁场，如图9所示pq为两个磁场的边界，磁场范围足够大一个边长为a、质量为m、电阻为r的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，速度为，则下列说法正确的是()图9a此过程中通过线框横截面的电荷量为b此时线框的加速度为c此过程中回路产生的电能为mv2d此时线框中的电功率为答案cd解析对此过程，由能量守恒定律可得，回路产生的电能emv2mv2mv2，选项c正确；线圈中磁通量的变化ba2，则由电流的定义和欧姆定律可得q，选项a错误；此时线框产生的电流i，由牛顿第二定律和安培力公式可得加速度a1，选项b错误；由电功率定义可得pi2r，选项d正确三、填空题(共2小题，共10分)11(5分)把一个用丝线悬挂的铅球放在电路中的线圈上方，如图10所示，在下列三种情况下，悬挂铅球的丝线所受的拉力与铅球不在线圈上方时比较：图10(1)当滑动变阻器的滑片向右移动时，拉力_(2)当滑片向左移动时，拉力_(3)当滑片不动时，拉力_(填“变大”、“不变”或“变小”)答案(1)变小(2)变大(3)不变解析滑片向右移动时，电路中电阻变小，电流变大，穿过铅球横截面积的磁通量变大，根据楞次定律，铅球有向上运动的趋势，阻碍磁通量的变化，所以拉力减小；相反，滑片向左移动时，拉力变大；滑片不变，电流不变，磁通量不变，所以拉力不变12(5分)用如图11所示的实验装置探究电磁感应现象的规律图11(1)当有电流从电流表的正极流入时，指针向右偏转，下列说法哪些是正确的()a当把磁铁n极向下插入线圈时，电流表指针向左偏转b当把磁铁n极从线圈中拔出时，电流表指针向左偏转c保持磁铁在线圈中静止，电流表指针不发生偏转d磁铁插入线圈后，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流表指针向左偏(2)某同学在实验过程中发现，灵敏电流计的指针摆动很小，如果电路连接正确，接触也良好，原因可能是电流计灵敏度较低、线圈电阻较大，除此以外还可能是因为_(写一种可能原因)答案(1)ac(2)导体运动的慢或者磁场较弱解析(1)当有电流从电流表的正极流入时，指针向右偏转，这说明：电流从哪极流入，指针向哪偏转a当把磁铁n极向下插入线圈时，由楞次定律可知，感应电流从负极流入，电流表指针向左偏，故a正确；b.当把磁铁n极从线圈中拔出时，由楞次定律可知，感应电流从正极流入，电流表指针向右偏转，故b错误；c.保持磁铁在线圈中静止，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，电流表指针不发生偏转，故c正确；d.磁铁插入线圈后，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，电流表指针不偏转，故d错误(2)感应电流是由于导体在磁场中做切割磁感线运动而产生的，如果电路连接正确，接触也良好，原因可能是电流计灵敏度较低、线圈电阻较大，除此以外还可能是因为导体运动的慢或者磁场较弱四、解答题(本题共4小题，共46分解答应写出必要的文字说明、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)13(10分)轻质细线吊着一质量为m0.32 kg、边长为l0.8 m、匝数n10的正方形线圈，总电阻为r1 .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12甲所示，磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示，从t0开始经t0时间细线开始松弛，取g10 m/s2.求：图12(1)在前t0时间内线圈中产生的感应电动势；(2)在前t0时间内线圈的电功率；(3)t0的值答案(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enn()210()20.5 v0.4 v.(2)i0.4 a，pi2r0.16 w.(3)分析线圈受力可知，当细线松弛时有：f安nbimg，i，b2 t由图知：b10.5t0(t)，解得t02 s.14(10分)两根光滑的长直金属导轨mn、mn平行置于同一水平面内，导轨间距为l，电阻不计，m、m处接有如图13所示的电路，电路中各电阻的阻值均为r，电容器的电容为c.长度也为l、阻值同为r的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为b、方向竖直向下的匀强磁场中ab在外力作用下向右匀速直线运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为x的过程中，整个回路中产生的焦耳热为q.求：图13(1)ab棒的速度v的大小；(2)电容器所带的电荷量q.答案(1)(2)解析(1)设ab上产生的感应电动势为e，回路中电流为i，ab运动距离x所用时间为t，则有：eblvitqi2(4r)t由上述方程得：v(2)设电容器两极板间的电势差为u，则有：uir电容器所带电荷量为：qcu解得：q15(12分)如图14所示，有两根足够长、不计电阻、相距l的平行光滑金属导轨cd、ef与水平面成角固定放置，底端接一阻值为r的电阻，在轨道平面内有磁感应强度为b的匀强磁场，方向垂直轨道平面斜向上现有一平行于ce、垂直于导轨、质量为m、电阻不计的金属杆ab，在沿轨道平面向上的恒定拉力f的作用下，从底端ce由静止沿导轨向上运动，当ab杆速度达到稳定后，撤去拉力f，最后ab杆又沿轨道匀速回到ce端已知ab杆向上和向下运动的最大速度相等，求拉力f和杆ab最后回到ce端的速度v.图14答案2mgsin 解析当ab杆沿导轨上滑达到最大速度v时，其受力如图所示：由平衡条件可知：ff安mgsin 又f安bil而i联立式得：fmgsin 0同理可得，ab杆沿导轨下滑达到最大速度时：mgsin 0联立两式解得：f2mgsin v16(14分)某同学设计一个发电测速装置，工作原理图如图15所示，一个半径为r0.1 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m0.5 kg的铝块在金属导轨区域内存在垂直于导轨