高中物理 第四章 电磁感应综合测评 新人教版选修32.doc

第四章 电磁感应命题报告知识点简单中等较难1.电磁感应现象楞次定律1、2、46、112.法拉第电磁感应定律57、10、12143.自感、互感34.综合应用8、913、15、16时间：60分钟满分：100分一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的不得分)1(多选)下列现象中，属于电磁感应现象的是()a小磁针在通电导线附近发生偏转b通电线圈在磁场中转动c因闭合线圈在磁场中转动而产生的电流d接通电路时，与线圈串联的灯泡逐渐亮起来【解析】电磁感应现象是指“磁生电”的现象，而小磁针在通电导线附近发生偏转和通电线圈在磁场中转动，反映了磁场力的性质，所以a、b不是电磁感应现象，c、d是电磁感应现象【答案】cd图12如图1所示，矩形闭合金属框abcd的平面与匀强磁场垂直，若ab边受竖直向上的磁场力作用，则可知金属框的运动情况是()a向左平动进入磁场b向右平动退出磁场c沿竖直方向向上平动d沿竖直方向向下平动【解析】因为ab边受到的安培力的方向竖直向上，所以由左手定则就可以判断出金属框中感应电流的方向是abcda，金属框中的电流是由ad边切割磁感线产生的所以金属框向左平动进入磁场【答案】a图23如图2所示，l是自感系数很大的理想线圈，a、b为两只完全相同的小灯泡，r0是一个定值电阻，则下列有关说法中正确的是()a当s闭合瞬间，a灯比b灯亮b当s闭合待电路稳定后，两灯亮度相同c当s突然断开瞬间，a灯比b灯亮些d当s突然断开瞬间，b灯立即熄灭【解析】s闭合瞬间，a、b同时亮，b比a亮；稳定后，a灯不亮；s断开瞬间，a灯比b灯亮【答案】c图34(多选)如图3所示，线圈内有条形磁铁，将磁铁从线圈中拔出来时()aabbaa.b、d项正确【答案】bd5(多选)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转动轴垂直于磁场若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图4所示，则()图4a线圈中0时刻感应电动势最小b线圈中c时刻感应电动势为零c线圈中c时刻感应电动势最大d线圈从0至c时间内平均感应电动势为0.4 v【解析】感应电动势e，而磁通量变化率是t图线的切线斜率，当t0时0，但0.若求平均感应电动势，则用与t的比值去求【答案】bd6(2014洛阳一中高二检测)如图5所示，一个铜质圆环，无初速度地自位置下落到位置，若圆环下落时其轴线与磁铁悬线重合，圆环面始终水平位置与位置的高度差为h，则运动时间()图5a等于b大于c小于 d无法判定【解析】由于电磁阻尼，阻碍铜质圆环的下落，所以下落时间大于自由下落时间.【答案】b图67如图6所示是著名物理学家费曼设计的一个实验，在一块绝缘板中部安装一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球将整个装置悬挂起来当接通开关瞬间，整个圆盘将(自上而下看)()a顺时针转动一下b逆时针转动一下c顺时针不断转动d逆时针不断转动【解析】开关接通瞬间，穿过带电小球所在圆盘向下的磁通量突然增加，由楞次定律知，带电小球所在圆盘将产生逆时针方向(从上往下看)的感应电动势(确切讲，应为逆时针方向电场)，从而使带负电的小球受到顺时针方向的电场力由于该变化是瞬间的，故选a.【答案】a8(2014北京朝阳区高二检测)如图7所示，一刚性矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平的匀强磁场区域，然后穿出磁场区域，()图7a若线圈进入磁场过程是匀速运动，则离开磁场过程一定是匀速运动b若线圈进入磁场过程是加速运动，则离开磁场过程一定是加速运动c若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是加速运动d若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是减速运动【解析】若线圈进入磁场过程是匀速运动，完全进入磁场区域一定做加速运动，则离开磁场过程所受安培力大于重力，一定是减速运动，选项a错误；若线圈进入磁场过程是加速运动，则离开磁场过程可能是加速运动，也可能是匀速运动，也可能是减速运动，选项b错误；若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是减速运动，选项c错误d正确【答案】d图89(多选)如图8所示，矩形线圈是闭合的，在外力作用下，匀速向右通过宽为d(大于线圈边长)的匀强磁场时，设穿过线圈的磁通量为，感应电流为i，线圈所受磁场力为f，通过线圈导线横截面的电荷量为q，则描述此过程中以上各物理量的变化的图象如选项图所示，其中正确的是()【解析】线圈穿过磁场的过程中，速度不变，其他各物理量的变化分析如下：(1)进入磁场的过程中，磁通量bsblvt(l为切割磁感线的边长)，可见磁通量正比于时间t；从全部进入磁场到出磁场之前的过程中，最大且保持不变；离开磁场的过程中，均匀减小，故a对(2)感应电流i感，进入磁场与离开磁场的过程中，i感的大小相等方向相反，均为恒定电流；全部在磁场中平移时，无感应电流，故b对(3)进入与离开磁场的过程中，安培力大小f安bi感l不变；全部在磁场中平移时，不受安培力，故c错(4)进入与离开磁场的过程中，通过导线横截面的电荷量qi感tt，可见电荷量随时间均匀增加；全部在磁场中时，无感应电流，故d错【答案】ab图910(2013天津高考)如图9所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为mn的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于mn.第一次ab边平行mn进入磁场，线框上产生的热量为q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次bc边平行mn进入磁场，线框上产生的热量为q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则()aq1q2，q1q2 bq1q2，q1q2cq1q2，q1q2 dq1q2，q1q2【解析】根据法拉第电磁感应定律eblv、欧姆定律i和焦耳定律qi2rt，得线圈进入磁场产生的热量q，因为lablbc，所以q1q2.根据e，i及qit得q，故q1q2.选项a正确，选项b、c、d错误【答案】a二、填空题(本题共3小题，共18分把答案填在题中的横线上)11(6分)如图10所示为“研究电磁感应现象”的实验装置图10(1)将图中所缺的导线补接完整(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流表指针将_；原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流表指针将_【解析】(2)依照楞次定律及灵敏电流表的指针偏转方向与流过它的电流方向的关系来判定，则向右偏转一下；向左偏转一下【答案】(1)如图所示(2)向右偏转一下向左偏转一下图1112(6分)如图11所示，空间存在垂直于纸面的匀强磁场，在半径为a的圆形区域内部及外部，磁场方向相反，磁感应强度的大小均为b.一半径为b，电阻为r的圆形导线环放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合当内、外磁场同时由b均匀地减小到零的过程中，通过导线截面的电荷量q_【解析】由题意知：1b|(b22a2)|，20，所以|21|b|b22a2|，由q，得q.【答案】图1213(6分)如图12所示，在水平金属导轨上接有阻值为r0.1 的电阻，金属杆ab与导轨组成一闭合矩形电路，两条导轨间距离l140 cm，矩形中导轨长l250 cm，导轨区域处于与水平面成30角的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律是b(20.2t) t若t10 s时，ab仍静止，导轨与ab的电阻不计，则这时流经ab的电流为_，ab所受摩擦力为_【解析】bsin 30l1l2(20.2t)0.40.5 wb(0.20.02t) wb，e0.02 v，i a0.2 a，10 s时ab棒所受安培力fbil1(20.210)0.20.4 n0.32 n，由棒受力图(如图所示)和平衡条件可得，ab棒所受摩擦力为fffsin 300.16 n.【答案】0.2 a0.16 n三、计算题(本大题共3个小题，共42分计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)图1314(12分)如图13所示，长为l、电阻r0.3 、质量m0.1 kg的金属棒cd垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是l，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有r0.5 的电阻，量程为03.0 a的电流表串接在一条导轨上，量程为01.0 v的电压表接在电阻r的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面现以向右的恒定外力f使金属棒右移当金属棒以v2 m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏，问：(1)此满偏的电表是什么表？说明理由(2)拉动金属棒的外力f多大？【解析】(1)电压表满偏，若电流表满偏，则i3 a，uir1.5 v，大于电压表量程(2)由功能关系fvi2(rr)，而iu/r，所以f，代入数据得fn1.6 n.【答案】(1)电压表满偏，理由见解析(2)1.6 n图1415(14分)如图14所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动此时adeb构成一个边长为l的正方形，棒的电阻为r，其余部分电阻不计开始时磁感应强度为b0.(1)若从t0时刻起，磁感应强度均匀增大，每秒增量为k，同时保持棒静止求棒中的感应电流在图上标出感应电流的方向(2)在上述(1)情况中，始终保持静止，当tt1 s末时需加的垂直于棒的水平拉力为多少？(3)若从t0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化？(写出b与t的关系式)【解析】(1)据题意k，在磁场均匀变化时，回路中产生的电动势为eskl2，由闭合电路欧姆定律知，感应电流为i.由楞次定律，判定感应电流为逆时针方向，图略(2)tt1 s末棒静止，水平方向受拉力f外和安培力f安，f外f安bil，又bb0kt1，故f外(b0kt1).(3)因为不产生感应电流，由法拉第电磁感应定律e，知0也就是回路内总磁通量不变，即b0l2bl(lvt)，解得b.【答案】(1)电流为逆时针方向(2)(b0kt1)(3)b16(16分)(2014天津宝坻中学检测)如图15甲所示，平行金属导轨竖直放置，导轨间距为l1 m，上端接有电阻r13 ，下端接有电阻r26 ，虚线oo下方是垂直于导轨平面的匀强磁场现将质量m0.1 kg、电阻不计的金属杆ab，从oo上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落0.2 m过程中始终与导轨保持良好接触，加速度a与下落距离h的关系图象如图15乙所示求：图15(1)磁感应强度b(2)杆下落0.2 m过程中通过金属杆的电荷量【解析】(1)当地重力加速度g10 m/s2，则杆进入磁场时的速度v1 m/s由图象知，杆进入磁场时加速度ag10 m/s2由牛顿第二定律得mgf安ma回路中的电动势eblv杆中的电流ir并f安bil得b2 t.(2)杆在磁场中运动产生的平均感应电动势e杆中的平均电流i通过杆的电荷量qitt0.15 c.【答案】(1)2 t(2)0.15 c附加题(本题供学生拓展学习，不计入试卷总分)17(2014浙江高考)某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图16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平面向右的匀强磁场，磁感应强度b0.5 ta点与导轨相