2020-2021学年物理沪科版选修3-2课后提升训练：第1章　电磁感应与现代生活 测评A含解析

1、攀上山峰，见识险峰，你的人生中，也许你就会有苍松不惧风吹和不惧雨打的大无畏精神，也许就会有腊梅的凌寒独自开的气魄，也许就会有春天的百花争艳的画卷，也许就会有钢铁般的意志。祝：学子考试顺利，学业有成第1章测评a(基础过关卷)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一个选项符合题目要求,第68题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)1.如图,通电导线mn与单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ab且相互绝缘。当mn中电流突然减小时,线圈所受安培力的合力方向()a.向左b.向右c.垂直纸面向外d.垂直纸面向里解析:当m

2、n中电流突然减小时,单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小,根据楞次定律,单匝矩形线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向,由左手定则可知,线圈所受安培力的合力方向向右,选项b正确。答案:b2.如图所示,同一平面内的三条平行导线串有两个电阻r和r,导体棒pq与三条导线接触良好;匀强磁场的方向垂直纸面向里。导体棒的电阻可忽略。当导体棒向左滑动时,下列说法正确的是()a.流过r的电流为由d到c,流过r的电流为由b到ab.流过r的电流为由c到d,流过r的电流为由b到ac.流过r的电流为由d到c,流过r的电流为由a到bd.流过r的电流为由c到d,流过r的电流为由a到b解析:pq与cd组成一个

3、闭合回路,pq与ab也组成一个闭合回路。当pq向左滑动时,pqcd回路的磁通量增加,由楞次定律可判得通过r的电流为由cd;pqab回路的磁通量减小,也由楞次定律判得通过r的电流为由ba,所以选项b正确,选项a、c、d错误。答案:b3.如图所示,弹簧上端固定、下端挂一条形磁铁,使磁铁上下做简谐运动,若振动过程中把线圈l靠近磁铁,观察磁铁的振幅,会发现()a.s闭合时振幅逐渐变小,s断开时振幅不变b.s闭合时振幅逐渐变大,s断开时振幅不变c.s闭合或断开时,振幅变化相同d.s闭合或断开时,振幅不会改变解析:磁铁上、下振动,不断地接近、远离线圈所在的电路。当s闭合时,线圈中有感应电流产生。从能量转化

4、的角度看,磁铁的机械能通过电磁感应现象不断转化为线圈中的电能,所以振幅不断减小,最后停止振动;s断开时,不产生感应电流,磁铁机械能不变,振幅不变。所以选项a正确。答案:a4.如图所示的电路中,a1和a2是两个完全相同的灯泡,其额定电压在数值上约等于电源的电动势,电源内阻可以忽略不计,l是一个自身电阻可以忽略不计而自感系数足够大的线圈,将开关s2断开、s1闭合,两个灯泡都发出较暗的光。若突然闭合s2,两个灯的亮度变化情况是()a1逐渐变亮,后来亮度稳定a1逐渐变暗,后来熄灭a2逐渐变亮,后来亮度稳定a2逐渐变暗,后来熄灭a.b.c.d.解析:s2突然闭合时,线圈由于自感作用,使线圈本身内部的电流

5、逐渐增大,最终将灯a1短路,从而使回路中总电阻减小,流经a2的电流增大,所以选项c正确。答案:c5.电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系,根据这一发现,发明了许多电器设备。下列用电器中,哪个没有利用电磁感应原理()a.动圈式话筒b.白炽灯泡c.磁带录音机d.日光灯镇流器解析:动圈式话筒里的音圈在永磁铁的磁场里振动产生感应电流;磁带录音机录音时声音引起振动产生感应电流,放音时磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流;日光灯是由于自感产生自感电动势。只有选项b中白炽灯泡没有利用电磁感应原理。答案:b6.如图,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布。水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬

6、挂于o点,将圆环拉至位置a后无初速释放,在圆环从a摆向b的过程中()a.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针b.感应电流方向一直是逆时针c.安培力方向始终与速度方向相反d.安培力方向始终沿水平方向解析:在由a到b的过程中,穿过圆环的磁通量先增加后减小至零,再反向并减小,由楞次定律可判知,感应电流的方向先逆时针后顺时针再逆时针,选项a正确,选项b错误;因磁感应强度在竖直方向均匀分布,在水平方向非均匀分布,安培力总是阻碍圆环水平方向的运动,所以选项c错误,选项d正确。答案:ad7.如图所示,一磁铁用细线悬挂,一闭合铜环用手拿着静止在和磁铁上端面相平处,松手后铜环下落,在下落到和下端面相平的过程中,

7、以下说法正确的是()a.环中感应电流方向从上向下俯视为先顺时针后逆时针b.环中感应电流方向从上向下俯视为先逆时针后顺时针c.悬线上拉力先增大后减小d.悬线上拉力一直大于磁铁重力解析:穿过环的磁场向上且磁通量先增加后减小,由楞次定律可判出从上向下看电流先顺时针后逆时针;同时环受到阻碍其相对运动向上的阻力,由牛顿第三定律知:磁铁受到向下的反作用力,故悬线上拉力大于磁铁重力。答案:ad8.图甲如图甲所示,两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒c、d,置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处。磁场宽为3h,方向与导轨平面垂直。先由静止释放c,c刚进入磁场即匀速运动,此时再由

8、静止释放d,两导体棒与导轨始终保持良好接触。用ac表示c的加速度,ekd表示d的动能,xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移。图乙中正确的是()图乙解析:0h内,c做自由落体运动,加速度等于重力加速度g;d自由下落h进入磁场前的过程中,c做匀速运动,位移为2h;当d刚进入磁场时,其速度和c刚进入时相同,因此cd回路中没有电流,c、d均做加速度为g的匀加速运动,直到c离开磁场,c离开磁场后,仍做加速度为g的加速运动,而d做加速度小于g的加速运动,直到离开磁场,选项b、d正确。答案:bd二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)9.(8分)由于国际空间站的运行轨道上各处的地磁场

9、强弱及方向均有所不同,所以在运行过程中,穿过其外壳地磁场的磁通量将不断变化,这样将会导致现象发生,从而消耗空间站的能量。为了减少这类损耗,国际空间站的外壳材料的电阻率应尽可能选用(填“大”或“小”)一些的。解析:穿过空间站外壳的磁通量发生变化,金属材料的外壳中将自成回路,产生感应电流。为了降低这个损耗,应让产生的感应电流越小越好,也就是说,材料的电阻率越大越好。答案:电磁感应大10.(8分)如图,金属棒ab置于水平放置的u形光滑导轨上,在ef右侧存在有界匀强磁场b,磁场方向垂直导轨平面向下。在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环l,圆环与导轨在同一平面内。当金属棒ab在水平恒力

10、f作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后,圆环l有(填“收缩”或“扩张”)趋势,圆环内产生的感应电流(填“变大”“变小”或“不变”)。解析:由于金属棒ab在恒力f的作用下向右运动,则abcd回路中产生逆时针方向的感应电流,则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场,随着金属棒向右加速运动,圆环的磁通量增大,依据楞次定律可知,圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量增大;又由于金属棒向右运动的加速度减小,单位时间内磁通量的变化率减小,所以在圆环中产生的感应电流不断减小。答案:收缩变小三、计算题(本题共3小题,共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出

11、数值和单位)11.(10分)如图所示,匀强磁场的磁感应强度b=0.2 t,金属棒ab垂直在相互平行的金属导轨mn、pq上向右做切割磁感线的匀速运动,速度大小为v=5 m/s。导轨间距l=40 cm,磁场方向垂直轨道平面,电阻r=0.5 ,其余电阻不计,摩擦也不计,试求:(1)感应电动势的大小;(2)感应电流的大小和方向;(3)使金属棒匀速运动所需的拉力。解析:(1)感应电动势大小e=blv=0.20.45 v=0.4 v。(2)根据闭合电路的欧姆定律,回路中感应电流大小为:i=er=0.40.5 a=0.8 a,用右手定则可判定通过金属棒的感应电流方向是ba。(3)当金属棒匀速运动时,拉力f拉

12、与安培力f平衡,所以f拉=f=bil=0.20.80.4 n=0.064 n,用左手定则可判定安培力方向向左,因此拉力方向向右。答案:(1)0.4 v(2)0.8 aba(3)0.064 n右12.(12分)(2014江苏盐城检测)如图所示,在竖直平面内有一个“日”字形线框,线框总质量为m,每条短边长度均为l。线框横边的电阻均为r,竖直边的电阻不计。在线框的下部有一个垂直“日”字平面方向向里的磁感应强度为b的匀强磁场,磁场的高度也为l。让线框自空中一定高处自由落下,当线框下边刚进入磁场时立即做匀速运动。重力加速度为g。求:(1)“日”字形线框做匀速运动的速度v的大小。(2)“日”字形线框从开始

13、下落起,至线框上边离开磁场的过程中所经历的时间t。解析:(1)进入磁场时的速度为v,据题意有:ibl=mg,i=blv3r2=2blv3r,解得v=3gmr2b2l2。(2)线框下边进入磁场区域前做自由下落运动,设下落的时间为t1,从线框下边进入磁场到上边离开磁场下边界做匀速运动,设此过程的下落时间为t2,据题意有:v=gt1t1=3mr2b2l2t2=3lv解得t2=2b2l3mgr由两式解得全过程所用时间t=t1+t2=3mr2b2l2+2b2l3mgr。答案:(1)3gmr2b2l2(2)3mr2b2l2+2b2l3mgr13.(14分)如图,两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置,导轨间距离为l,电阻不计。在导轨上端并接两个额定功率均为p,电阻均为r的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为m,电阻可以忽略的金属棒mn从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加速度为g。求:(1)磁感应强度的大小