2012高中物理 第1、2章 电磁感应 楞次定律和自感现象 26单元测试 鲁科版选修3-2

用心 爱心 专心1 第第 1 1 2 2 章章 电磁感应电磁感应 楞次定律和自感现象楞次定律和自感现象 单元测试单元测试 1 假如宇航员登月后 想探测一下月球的表面是否有磁场 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电路 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闭合电路 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 选项 A 中 即使有一个恒定的磁场 也不会有示数 所以 A 错误 同理 如果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 因为穿过线圈的磁通量可能是恒定的 所以选项 B 错误 但是有示数则说明一定是有磁场的 所以选项 C 正确 将电流表与线圈组成闭合回 路 使线圈在某一平面内沿各个方向运动 电流表也没有示数 只说明通过闭合回 路的磁通量不变 该磁通量可能为 0 或为另一恒定值 所以 D 选项错误 答案 C 2 物理实验中 常用一种叫做 冲击电流计 的仪器测定通过电路的电荷量 如图 1 所 示 探测线圈与冲击电流计串联后可用来测 定磁场的磁感应强度 已知线圈匝数为n 面积为S 线圈与冲击电流计组成的回路电 图 1 阻为R 若将线圈放在被测匀强磁场中 开始线圈平面与磁场垂直 现把探测线圈 翻转 180 冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q 由上述数据可测出被测磁场 的磁感应强度为 A B qR 2nS qR nS C D qR 2S qR S 解析 由E n I q I t 得q 当线圈翻转 180 时 t E R n R 用心 爱心 专心2 2BS 故B 故选 A qR 2nS 答案 A 3 图 2 所示是法拉第做成的世界上第一台 发电机模型的原理图 将铜盘放在磁场 中 让磁感线垂直穿过铜盘 图中a b 导线与铜盘的中轴线处在同一竖直平面 内 转动铜盘 就可以使闭合电路获得 图 2 电流 若图中铜盘半径为L 匀强磁场的磁感应强度为B 回路总电阻为R 从上 往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为 则下列说法正确的是 A 回路中有大小和方向周期性变化的电流 B 回路中电流大小恒定 且等于 BL2 R C 回路中电流方向不变 且从b导线流进灯泡 再从a导线流向旋转的铜盘 D 若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的正弦变化的磁场 不转动铜盘 灯泡中 也会有电流流过 解析 把铜盘看做若干条由中心指向边缘的铜棒组合而成 当铜盘转动时 每根金 属棒都在切割磁感线 相当于电源 由右手定则知 中心为电源正极 盘边缘为负 极 若干个相同的电源并联对外供电 电流方向由b经灯泡再从a流向铜盘 方向 不变 C 对 A 错 回路中感应电动势为E BL B L2 所以电流 v 1 2 I B 错 当铜盘不动 磁场按正弦规律变化时 铜盘中形成涡流 但 E R B L2 2R 没有电流通过灯泡 D 错 答案 C 4 一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈 放在磁场中 如图 3 所示 线圈平面与磁 场方向成 60 角 磁感应强度随时间均匀变 化 下列方法可使感应电流增加一倍的是 图 3 A 把线圈匝数增加一倍 B 把线圈面积增加一倍 用心 爱心 专心3 C 把线圈半径增加一倍 D 改变线圈与磁场方向的夹角 解析 设导线的电阻率为 横截面积为S0 线圈的半径为r 则 I sin E R n t R n r2 B tsin n 2 r S0 S0r 2 B t 可见 将r增加一倍 I增加一倍 将线圈与磁场方向的夹角改变时 sin 不能变 为原来的 2 倍 因 sin 最大值为 1 若将线圈的面积增加一倍 半径r增加 1 倍 电流增加 1 倍 I与线圈匝数无关 综上所述 只有 D 项正确 22 答案 C 5 如图 4 所示 匀强磁场的方向垂直于电路 所在平面 导体棒ab与电路接触良好 当导体棒ab在外力F作用下从左向右做 匀加速直线运动时 若不计摩擦和导线的 图 4 电阻 整个过程中 灯泡 L 未被烧毁 电容器C未被击穿 则该过程中 A 感应电动势将变大 B 灯泡 L 的亮度变大 C 电容器C的上极板带负电 D 电容器两极板间的电场强度将减小 解析 当导体棒ab在外力F作用下从左向右做匀加速直线运动时 由右手定则 导体棒a端的电势高 电容器C的上极板带正电 由公式E BLv 感应电动势将 变大 导体棒两端的电压变大 灯泡L的亮度变大 由E U d 电容器两极板间 的电场强度将变大 故 A B 正确 C D 错 答案 AB 6 如图 5 甲所示 一个电阻为R 面积为S的矩形导线框abcd 水平放置在匀强磁场 中 磁场的磁感应强度为B 方向与ad边垂直并与线框平面成 45 角 o o 分 别是ab边和cd边的中点 现将线框右半边obco 绕oo 逆时针旋转 90 到图乙 所示位置 在这一过程中 导线中通过的电荷量是 用心 爱心 专心4 图 5 A B 2BS 2R 2BS R C D 0 BS R 解析 甲图中 磁通量 1 BS 乙图中穿过线圈的磁通量等于零 根据公式得 2 2 q A 正确 R 2BS 2R 答案 A 7 如图 6 所示 E为电池 L是电阻可忽略 不计 自感系数足够大的线圈 D1 D2是 两个规格相同且额定电压足够大的灯泡 S 是控制电路的开关 对于这个电路 下 列说法中正确的是 图 6 A 刚闭合开关 S 的瞬间 通过D1 D2的电流大小相等 B 刚闭合开关 S 的瞬间 通过D1 D2的电流大小不相等 C 闭合开关 S 待电路达到稳定 D1熄灭 D2比原来更亮 D 闭合开关 S 待电路达到稳定 再将 S 断开瞬间 D2立即熄灭 D1闪亮一下再熄 灭 解析 开关 S 闭合的瞬间 线圈L可看做暂时的断路 故通过两灯泡的电流相等 且同时亮 A 对 B 错 电路稳定后 由于线圈直流电阻忽略不计 将灯泡D1短路 灯泡D2获得更多电压 会更亮 C 对 若断开开关 S 此时线圈与灯泡D1构成回路 继续对其供电 灯泡D1将闪亮一下后再逐渐熄灭 灯泡D2无法形成回路将立即熄 灭 D 对 答案 ACD 8 如图 7 所示 长为L的金属导线弯成一 圆环 导线的两端接在电容为C的平行 用心 爱心 专心5 板电容器上 P Q为电容器的两个极板 磁场垂直于环面向里 磁感应强度以B 图 7 B0 Kt K 0 随时间变化 t 0 时 P Q两板电势相等 两板间的距离远小于环的 半径 经时间t电容器P板 A 不带电 B 所带电荷量与t成正比 C 带正电 电荷量是 D 带负电 电荷量是 KL2C 4 KL2C 4 解析 磁感应强度以B B0 Kt K 0 随时间变化 由法拉第电磁感应定律 E S KS 而S 经时间t电容器P板所带电荷量Q EC t B t L2 4 KL2C 4 由楞次定律知电容器P板带负电 故 D 选项正确 答案 D 9 如图 8 所示 固定放置 在同一水平面内的两根平行长直金属导 轨的间距为d 其右端接有阻值为R的 电阻 整个装置处在竖直向上的磁感应 图 8 强度大小为B的匀强磁场中 一质量为 m 质量分布均匀 的导体杆ab垂直于导轨放置 且与两导轨保持良好接触 杆与导 轨之间的动摩擦因数为 现杆在水平向左 垂直于杆的恒力F作用下从静止开始 沿导轨运动距离l时 速度恰好达到最大 运动过程中杆始终与导轨保持垂直 设 杆接入电路的电阻为r 导轨电阻不计 重力加速度大小为g 则此过程 A 杆的速度最大值为 F mg R B2d2 B 流过电阻R的电荷量为 Bdl R r C 恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量 D 恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量 解析 当杆的速度达到最大时 安培力F安 杆受力平衡 故F mg F B2d2v R r 安 0 所以v 选项 A 错 流过电阻R的电荷量为 F mg R r B2d2 q It 选项 B 对 根据动能定理 恒力F 安培力 摩擦力做功的 R r Bdl R r 代数和等于杆动能的变化量 由于摩擦力做负功 所以恒力F 安培力做功的代数 用心 爱心 专心6 和大于杆动能的变化量 选项 C 错 D 对 答案 BD 10 如图 9 所示 长L的金属导线上端悬挂于 C点 下端悬一小球A 在竖直向下的匀 图 9 强磁场中做圆锥摆运动 圆锥的半顶角为 摆球的角速度为 磁感应强度为B 试求金属导线中产生的感应电动势 解析 方法一 金属导线转一周所切割的磁感线与圆锥底半径转动一周所切割的 磁感线相同 所以金属导线切割磁感线的有效长度L Lsin 该有效长度上 各点平均切割速度 sin 所以金属导线中产生的感应电动势 v L 2 L 2 E L B L2Bsin2 v 2 方法二 金属导线旋转一周切割的磁感线即穿过圆锥底面的磁通量 Lsin 2B 旋转一周所需的时间 t 所以 2 E sin2 t L2B 2 答案 sin2 L2B 2 11 如图 10 a 所示 一个电阻值为R 匝数为n的圆形金属线圈与阻值为 2R的电阻 R1连接成闭合回路 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 b 所 示 图线与横 纵轴的截距分别为t0和B0 导线的电阻不计 求 0 至t1时间内 图 10 1 通过电阻R1上的电流大小和方向 2 通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量 解析 1 由图象分析可知 0 至t1时间内 B t B0 t0 由法拉第电磁感应定律有E n nS 而S r t B t2 2 用心 爱心 专心7 由闭合电路欧姆定律有I1 E R1 R 联立以上各式解得 通过电阻R1上的电流大小为I1 nB0 r2 2 3Rt0 由楞次定律可判断通过电阻R1上的电流方向为从b到a 2 通过电阻R1上的电荷量q I1t1 nB0 r2 2t1 3Rt0 电阻R1上产生的热量Q I R1t1 2 1 2n2B2 0 2r4 2t1 9Rt2 0 答案 1 b a 2 nB0 r2 2 3Rt0 nB0 r2 2t1 3Rt0 2n2B2 0 2r4 2t1 9Rt2 0 12 如图 11 所示 MN PQ是相互交叉成 60 角的光滑金属导轨 O是它们的交点 且接触良好 两导轨处在同一水平面内 并置于有理想边界的匀强磁场中 图中经 过O点的虚线即为磁场的左边界 导体 图 11 棒ab与导轨始终保持良好接触 并在弹 簧S的作用下沿导轨以速度v0向左匀速运动 已知在导体棒运动的过程中 弹簧 始终处于弹性限度内 磁感应强度的大小为B 方向如图所示 当导体棒运动到 O点时 弹簧恰好处于原长 导轨和导体棒单位长度的电阻均为r 导体棒ab的 质量为m 求 1 导体棒ab第一次经过O点前 通过它的电流大小 2 弹簧的劲度系数k 3 从导体棒第一次经过O点开始直到它静止的过程中 导体棒ab中产生的热量 解析 1