2019-2020学年高中物理 第1章 电磁感应章末过关检测（一） 鲁科版选修3-2

1 章末过关检测章末过关检测 一一 学生用书 p77 单独成册 时间 60 分钟 满分 100 分 一 单项选择题 本题共 6 小题 每小题 6 分 共 36 分 在每小题给出的四个选项中 只有一个选项正确 1 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 选 d 产生感应电流必须满足的条件 电路闭合 穿过闭合电路的磁通量要 发生变化 选项 a b 电路闭合 但磁通量不变 不能产生感应电流 故选项 a b 不能观 察到电流表的变化 选项 c 满足产生感应电流的条件 也能产生感应电流 但是等我们从 一个房间到另一个房间后 电流表中已没有电流 故选项 c 也不能观察到电流表的变化 选项 d 满足产生感应电流的条件 能产生感应电流 可以观察到电流表的变化 所以选 d 2 如图所示 在竖直向下的匀强磁场中 将一水平放置的金属棒ab以水平初速度v0 抛出 设在整个过程中棒的方向不变且不计空气阻力 则在金属棒运动过程中产生的感应 电动势大小变化情况是 a 越来越大 b 越来越小 c 保持不变 d 无法判断 解析 选 c 棒ab水平抛出后 其速度越来越大 但只有水平分速度v0切割磁感线产 生电动势 故e blv0保持不变 3 1931 年 英国物理学家狄拉克从理论上预言 存在只有一个磁极的粒子 即 磁单 2 极子 1982 年 美国物理学家卡布莱拉设计了一个寻找磁单极子的实验 他设想 如果 一个只有 n 极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导线圈 那么 从上向下看 超导线 圈将出现 a 先有逆时针方向的感应电流 然后有顺时针方向的感应电流 b 先有顺时针方向的感应电流 然后有逆时针方向的感应电流 c 始终有顺时针方向持续流动的感应电流 d 始终有逆时针方向持续流动的感应电流 解析 选 d 在磁单极子运动的过程中 当磁单极子位于超导线圈上方时 原磁场的方 向向下 磁通量增加 则感应电流的磁场方向向上 由安培定则可知 产生逆时针 俯视 方向的感应电流 当磁单极子位于超导线圈下方时 原磁场的方向向上 磁通量减小 则 感应电流的磁场方向向上 由安培定则可知 产生逆时针 俯视 方向的感应电流 故选项 d 正确 4 如图所示 在蹄形磁铁的两极间有一可以转动的铜盘 不计各种摩擦 现让铜盘转 动 下面对观察到的现象描述及解释正确的是 a 铜盘中没有感应电动势 没有感应电流 铜盘将一直转动下去 b 铜盘中有感应电动势 没有感应电流 铜盘将一直转动下去 c 铜盘中既有感应电动势又有感应电流 铜盘将很快停下 d 铜盘中既有感应电动势又有感应电流 铜盘将越转越快 解析 选 c 铜盘转动时相当于无数条导体棒转动切割磁感线 会产生感应电动势 铜 盘能组成闭合回路产生感应电流 感应电流会阻碍铜盘的转动 使铜盘在短时间内停下来 故选项 c 正确 5 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 3 a b ba2 2 t nba2 2 t c d nba2 t 2nba2 t 解析 选 b 线圈中产生的感应电动势e n n s n t b t 2b b t a2 2 nba2 2 t 选项 b 正确 6 如图所示 由均匀导线制成的半径为r的圆环 以v的速度匀速进入一磁感应强度 大小为b的匀强磁场 当圆环运动到图示位置 aob 90 时 a b两点的电势差为 a brv b brv 2 2 2 c brv d brv 2 4 3 2 4 解析 选 d 设整个圆环电阻是r 其外电阻是圆环总电阻的 即磁场外的部分 而磁 3 4 场内切割磁感线的有效长度是r 其相当于电源 e b r v 根据欧姆定律可得u 22 e brv 选项 d 正确 3 4r r 3 2 4 二 多项选择题 本题共 4 小题 每小题 6 分 共 24 分 在每小题给出的四个选项中 有多个选项符合题目要求 全部选对的得 6 分 选对但不全的得 3 分 有错选或不答的得 0 分 7 两条平行虚线间存在一匀强磁场 磁感应强度方向与纸面垂直 边长为 0 1 m 总 电阻为 0 005 的正方形导线框abcd位于纸面内 cd边与磁场边界平行 如图 a 所 示 已知导线框一直向右做匀速直线运动 cd边于t 0 时刻进入磁场 线框中感应电动 势随时间变化的图线如图 b 所示 感应电流的方向为顺时针时 感应电动势取正 下列说 法正确的是 4 a 磁感应强度的大小为 0 5 t b 导线框运动速度的大小为 0 5 m s c 磁感应强度的方向垂直于纸面向外 d 在t 0 4 s 至t 0 6 s 这段时间内 导线框所受的安培力大小为 0 1 n 解析 选 bc 由题图 b 可知 导线框运动的速度大小v m s 0 5 m s b 项 l t 0 1 0 2 正确 导线框进入磁场的过程中 cd边切割磁感线 由e blv 得b e lv 0 01 0 1 0 5 t 0 2 t a 项错误 由图可知 导线框进入磁场的过程中 感应电流的方向为顺时针方 向 根据楞次定律可知 磁感应强度方向垂直纸面向外 c 项正确 在 0 4 0 6 s 这段时 间内 导线框正在出磁场 回路中的电流大小i a 2 a 则导线框受到的安培 e r 0 01 0 005 力f bil 0 2 2 0 1 n 0 04 n d 项错误 8 半径为r的圆形线圈 两端a d接有一个平行板电容器 线圈垂直放在随时间均匀 变化的匀强磁场中 如图所示 则要使电容器所带电荷量q增大 可以采取的措施是 a 减小电容器两极板间的距离 b 增大磁感应强度的变化率 c 减小线圈的半径 d 改变线圈所在平面与磁场方向间的夹角 解析 选 ab q cu 由c 知 减小极板距离d 电容c增大 因此q也增大 rs 4 kd 故 a 正确 由u e n ns 分析可得增大磁感应强度变化率或增大线圈在垂直磁 t b t 场方向的投影面积 可增大a d间电压 从而使q增大 所以 b 正确 c d 错误 9 如图所示 一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路 虚线mn右侧有磁感应强度为b 的匀强磁场 方向垂直于回路所在的平面 回路以速度v向右匀速进入磁场 直径cd始终 与mn垂直 从d点到达边界开始到c点进入磁场为止 下列结论正确的是 5 a 感应电流方向不变 b cd段直线始终不受安培力 c 感应电动势最大值e bav d 感应电动势平均值 bav e 1 4 解析 选 acd 在闭合电路进入磁场的过程中 通过闭合电路的磁通量逐渐增大 感应 电流的方向不变 a 正确 cd段通电导体在磁场中受到安培力的作用 b 不正确 当半圆 闭合回路进入磁场一半时 等效切割长度最大为a 这时感应电动势最大为e bav c 正 确 感应电动势平均值 bav d 正确 e t b 1 2 a2 2a v 1 4 10 如图所示 闭合导线框的质量可以忽略不计 将它从如图所示的位置匀速拉出匀强 磁场 若第一次用 0 3 s 时间拉出 外力所做的功为w1 通过导线截面的电荷量为q1 第二次用 0 9 s 时间拉出 外力所做的功为w2 通过导线截面的电荷量为q2 则 a w1w2 c q1 q2 d q1 q2 解析 选 bc 设线框长为l1 宽为l2 第一次拉出速度为v1 第二次拉出速度为v2 则v1 3v2 匀速拉出磁场时 外力所做的功恰等于克服安培力所做的功 有 w1 f1 l1 bi1l2l1 同理w2 故w1 w2 选项 b 正确 又由于线框两次拉出 过程中 磁通量的变化量相等 即 1 2 由q r 得q1 q2 选项 c 正 确 三 非选择题 本题共 3 小题 共 40 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 11 12 分 如图所示是测量磁感应强度的一种装置 把一个很小的测量线圈放在待测 6 处 测量线圈平面与该处磁场方向垂直 将线圈跟冲击电流计 g 串联 冲击电流计是一种测 量电荷量的仪器 当用开关 k 使螺线管里的电流反向时 测量线圈中就产生感应电动势 从而有电流流过 g 该测量线圈的匝数为n 线圈的面积为s 测量线圈的电阻为r 其余电 阻不计 1 若已知开关 k 使电流反向后 冲击电流计 g 测得的电荷量大小为q 则此时穿过每 匝测量线圈的磁通量的变化量为 用已知量的符号表示 2 待测处的磁感应强度的大小为b 解析 当开关 k 使螺线管中的电流反向时 测量线圈中产生感应电动势 根据法拉第 电磁感应定律可得 n n e t 2bs t 由闭合电路欧姆定律得 测量电路中的平均电流为 i e r 流过电流计 g 的电荷量为q t i 联立以上各式 解得 b qr n qr 2ns 答案 1 2 qr n qr 2ns 12 13 分 如图所示 在光滑的水平面上有一直径d 20 cm 电阻r 1 质量 m 1 kg 的金属圆环 以速度v 10 m s 向一有界磁场滑动 匀强磁场方向垂直于纸面向 里 b 0 5 t 从圆环刚进入磁场算起 到刚好有一半进入磁场时 圆环释放了 32 j 的热 量 求 1 此时圆环中电流的瞬时功率 2 此时圆环的加速度 解析 1 由能量守恒 q mv2 2 mv 2 2 圆环一半进入磁场时等效电路图如图所示 7 已知r r总 r r r 2 r 2 而p e2 r总 b d v 2 r总 联立可得p 0 36 w 2 根据牛顿第二定律 a 6 10 2 m s2 bil m b2d2v mr总 方向向左 答案 1 0 36 w 2 6 10 2 m s2 方向向左 13 15 分 如图甲所示 一个电阻值为r 匝数为n的圆形金属线圈与电阻r1连接成 闭合回路 其中r1 2r 线圈的半径为r1 在线圈中半径为r2的圆形区域内 存在垂直于 线圈平面向里的匀强磁场 磁感应强度b随时间t变化的关系图线如图乙所示 已知图线 与横 纵轴的截距分别为t0和b0 导线的电阻不计 在 0 到t1时间内 1 求通过电阻r1的电流大小 2 求通过电阻r1的电荷量q及电阻r1产生的热量 3 若将a b两点间的电阻r1换成电容为c的电容器 求电容器所带电荷量q 的大 小 解析 1 由题图可知