人教版高中物理选修3-2第四章《电磁感应》章末检测A

精 品 试 卷高中物理学习材料（灿若寒星*整理制作）人教版高中物理选修3-2第四章电磁感应章末检测A (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目前金属探测器已经广泛应用于各种安检、高考及一些重要场所，关于金属探测器的下列有关论述正确的是()A金属探测器可用于月饼生产中，用来防止细小的金属颗粒混入月饼馅中B金属探测器能帮助医生探测儿童吞食或扎到手脚中的金属物，是因为探测器的线圈中能产生涡流C使用金属探测器的时候，应该让探测器静止不动，探测效果会更好D能利用金属探测器检测考生是否携带手机等违禁物品，是因为探测器的线圈中通有直流电答案A解析金属探测器是通过其通有交流电的探测线圈，会在隐蔽金属中激起涡流，反射回探测线圈，从而改变原交流电的大小和相位，从而起到探测作用，B、D项错；当探测器对于被测金属发生相对移动时，探测器中的线圈的交流电产生的磁场相对变化较快，在金属中产生的涡流会更强，检测效果更好，故C选项错，正确选项为A.21世纪*教育网2很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐让条形磁铁从静止开始下落条形磁铁在圆筒中的运动速率()A均匀增大B先增大，后减小C逐渐增大，趋于不变D先增大，再减小，最后不变答案C解析开始时，条形磁铁以加速度g竖直下落，则穿过铜环的磁通量发生变化，铜环中产生感应电流，感应电流的磁场阻碍条形磁铁的下落开始时的感应电流比较小，条形磁铁向下做加速运动，且随下落速度增大，其加速度变小当条形磁铁的速度达到一定值后，相应铜环对条形磁铁的作用力趋近于条形磁铁的重力故条形磁铁先加速运动，但加速度变小，最后的速度趋近于某个定值选项C正确3图1为地磁场磁感线的示意图，在南半球磁场的竖直分量向上，飞机MH370最后在南印度洋消失，由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为1，右方机翼末端处的电势为2，则在南印洋上时()图1A若飞机从西往东飞，1比2高B若飞机从东往西飞，2比1高C若飞机从北往南飞，1比2高D若飞机从南往北飞，1比2高答案B解析由右手定则可判知，在南半球，不论沿何方向水平飞行，都是飞机的右方机翼电势高，左方机翼电势低，即总有2比1高，故B正确4如图2所示，正方形线框abcd的边长为l，向右通过宽为L的匀强磁场，且l0)，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()2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()2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平面向右的匀强磁场，磁感应强度B0.5 Ta点与导轨相连，b点通过电刷