【2019-2020】高中物理第4章电磁感应章末检测2新选修3_2

1、1 / 15教学资料参考范本【2019-2020】高中物理第 4 章电磁感应章末检测选修 3_23时间：_2 新人教版2 / 15（时间：90 分钟，满分：100 分）一、选择题（本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分）1.竖直平面内有一金属环，半径为 a,总电阻为 R,磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A 铰链连接的长度为 2a，电阻为的导体棒 AB 由水平位置紧贴环面摆下（如图 1 所示）.当摆到竖直位置时，B 点的线速度为 V,则这时 AB 两端的电压大小为（）答案 D解析 由推论知，当导体棒摆到竖直位置时，产生的感应电动势E=Blv 中=B - 2a v

2、= Bav,此时回路总电阻 R 总=+ =，这时 AB 两端的电压大小 U=,D 项正确.2 .如图 2 所示，光滑的水平桌面上放着两个完全相同的金属环a和 b,当一条形磁铁的 S 极竖直向下迅速靠近两环中间时，则（）A. a、b 均静止不动B. a、b 互相靠近A. 2Bav B . Bav C. D.BavA&图 13 / 15C. a、b 互相远离D. a、b 均向上跳起答案 C3.如图 3 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

3、出, 外力所做的功为 W2 通过导线截面的电荷量为 q2,则（）A. W1W2q1q2B. W1W2q1 = q2D. W1W2q1q2答案 C解析 设线框长为 11，宽为 12，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 W 仁 F1 11 = BI11211 =，同理 W2=，故 W1W2 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=，得 q1= q2.4. 如图 4 所示，在 PQ QF 区域中存在着磁感应强度大小相等、方 向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面.一导线框 abc

4、defa 位于纸 面内,框的邻边都相互垂直,bc 边与磁场的边界 P 重合.导线框与磁场区 域的尺寸如图所示.从 t=0 时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域.以 aTbicTdif 为线框中的电动势 E 的正方向，以下四个 E-t 关系示意图中正确的是（）4 / 151答案 C解析楞次定律或右手定则可判定线框刚开始进入磁场时，电流 方向，即感应电动势的方向为顺时针方向，故 D 选项错误；1s2s 内，磁通量不变化，感应电动势为 0, A 选项错误；2 s3 s 内，产生 感应电动势 E= 2Blv + Blv= 3Blv，感应电动势的方向为逆时针方向（正 方向），故 C 选项正确.5.如图 5

5、 所示，用恒力 F 将闭合线圈自静止开始（不计摩擦）从图 示位置向左加速拉出有界匀强磁场，则在此过程中（）1图 5A. 线圈向左做匀加速直线运动5 / 15B. 线圈向左运动且速度逐渐增大C. 线圈向左运动且加速度逐渐减小D. 线圈中感应电流逐渐增大答案 BCD解析 加速运动则速度变大，电流变大，安培力变大.安培力是 阻力，故加速度减小.故选 B、C、D 项.6. 两块水平放置的金属板间的距离为 d,用导线与一个 n 匝线圈 相连，线圈电阻为 r，线圈中有竖直方向的磁场，电阻 R 与金属板连接, 如图 6 所示，两板间有一个质量为 m 电荷量+ q 的油滴恰好处于静 止.则线圈中的磁感应强度

6、B 的变化情况和磁通量的变化率分别是B. 磁感应强度答案 C解析 油滴静止说明电容器下极板带正电，线圈中电流自上而下（电源内部），由楞次定律可以判断，线圈中的磁感应强度 B 为向上的C.磁感应强度B竖直向上且正减弱,错误!D.磁感应强度B竖直向下且正减弱,错误!A.磁感应强度B竖直向下且正增强,dmgnq6 / 15减弱或向下的增强.又 E= nUR=EqURT=mg由式可解得：=错误！7 .如图 7 所示，粗细均匀的电阻丝绕制的矩形导线框 abed 处于 匀强磁场中，另一种材料的导体棒 MN 可与导线框保持良好接触并做无 摩擦滑动.当导体棒 MN 在外力作用下从导线框左端开始做切割磁感线 的

7、匀速运动一直滑到右端的过程中，导线框上消耗的电功率的变化情 况可能为（ ）A. 逐渐增大B. 先增大后减小C. 先减小后增大D. 先增大后减小，再增大，接着再减小答案 BCD解析 导体棒 MN 在框架上做切割磁感线的匀速运动，相当于电源, 其产生的感应电动势相当于电源的电动势 E,其电阻相当于电源的内阻 r，线框abed 相当于外电路，等效电路如下图所示.1由于 MN 的运动，外电路的电阻是变化的，设 MN 左侧电阻为 R1, 右侧电阻为 R2,导线框的总电阻为 R= R1+ R2,所以外电路的并联总 电阻：7 / 15R外=R1R2/(R+R2)=R1R2/R由于 R1+ R2= R 为定值

8、，故当 R1= R2 时，R 外最大.在闭合电路中，外电路上消耗的电功率 P 外是与外电阻 R 外有关 的.P外=2R外=错误！可见，当 R 外=时，P 外有最大值，P 外随 R 外的变化图象如右 图所示.下面根据题意，结合图象讨论 P 外变化的情况有：(1) 若 R 外的最大值 Rmaxv,则其导线框上消耗的电功率是先增大 后减小.(2) 若 R 外的最大值 Rmax,且 R 外的最小值 Rminr，则导线框上消耗的电功率是先减小 后增大.综上所述，B、C、D 均可选.8.在如图 8 所示的电路中，a、b 为两个完全相同的灯泡，L 为自 感线圈， E 为电源， S 为开关.关于两灯泡点亮和熄

9、灭的先后次序， 下 列说法正确的是()8 / 15D. 合上开关，a、b 同时亮；断开开关，b 先熄灭，a 后熄灭答案 C解析 合上开关 S 后，电流由零突然变大，电感线圈产生较大的 感应电动势，阻碍电流的增大，故 lbla，随电流逐渐增大至稳定过程, 电感的阻碍作用越来越小，故合上开关，b 先亮，a 逐渐变亮；开关 S断开后，虽然由于电感 L 产生自感电动势的作用，灯 a、b 回路中电流 要延迟一段时间熄灭，且同时熄灭，故选 C.9.如图 9 所示，用细线悬吊一块薄金属板，在平衡位置时，板的 一部分处于匀强磁场中，磁场的方向与板面垂直，当让薄板离开平衡 位置附近做微小的摆动时，它将（ ）A.

10、 做简谐振动B. 在薄板上有涡流产生A.合上开关,B.合上开关,C.合上开关,a 先亮，b 逐渐变亮；断开开关,b 先亮，a 逐渐变亮；断开开关,b 先亮，a 逐渐变亮；断开开关,a、b 同时熄灭a 先熄灭，b 后熄a、b 同时熄灭9 / 15C. 做振幅越来越小的阻尼振动10 / 15D.以上说法均不正确答案 BC解析 本题考查涡流的产生.由于电磁感应现象，薄板上出现电 流，机械能减少，故正确答案为 B、C.10.如图 10 所示，相距为 d 的两水平虚线分别是水平向里的匀强磁场的边界，磁场的磁感应强度为B,正方形线框 abed 边长为 L(Ld)、质量为 m.将线框在磁场上方高 h 处由静

11、止开始释放，当 ab 边进入磁场时速度为 v0, ed 边刚穿出磁场时速度也为 v0.从 ab 边刚进入磁场到A. 线框一直都有感应电流B. 线框有一阶段的加速度为 gC. 线框产生的热量为 mg(d+ h + L)D. 线框做过减速运动答案 BD解析 从 ab 边进入时到 ed 边刚穿出有三个过程(四个特殊位置)如图ed 边刚穿出磁场的整个过程中11 / 151由I位置到H位置， 和由皿位置到W位置线框中的磁通量发生变 化，所以这两个过程中有感应电流，但由H位置到皿位置，线框中磁 通量不变化， 所以无感应电流； 故 A 错， 由 u 到皿加速度为 g,故 B 正 确.因线框的速度由 v0 经

12、一系列运动再到 vO 且知道有一段加速度为 g 的加速过程故线框一定做过减速运动，故D 正确；由能量守恒知，线框产生的热量为重力势能的减少量即 mg(d + L)，故 C 错误.二、填空题(本题共 2 小题，第 11 题 9 分，第 12 题 4 分，共 13 分)11.(9 分)如图 11 所示，是“研究电磁感应现象”的实验装置.1图 11(1) 将图中所缺导线补充完整.(2) 如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将原线圈迅速插入副线圈中，电流计指针将 _ ,(3) 原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针将_ .答案(1)如图所示1(2)

13、向右偏 (3)向左偏12.(4 分)如图 12 所示，两根平行光滑长直金属导轨，其电阻 不计，导体棒 ab 和 cd 跨在导轨上，ab 电阻大于 cd 电阻.当 cd 在外 力 F2 作用下匀12 / 15速向右滑动时，ab 在外力 F1 作用下保持静止，则 ab 两端电压 Uab 和 cd 两端电压 Ucd 相比，Uab_Ucd 外力 F1 和 F2相比，F1_F2（填、=或 ）.答案 =三、计算题（本题共 4 小题，第 13、14 题各 10 分，第 15 题 12 分, 第16 题 15 分，共 47 分）13.（10 分）如图 13 所示，匀强磁场竖直向上穿过水平放置的金 属框架，框架

14、宽为 L,右端接有电阻 R,磁感应强度为 B, 根质量为 m 电阻不计的金属棒以 vO的初速度沿框架向左运动，棒与框架的动 摩擦因数为 卩，测得棒在整个运动过程中，通过任一截面的电量为q,求：1 I图 13（1） 棒能运动的距离；（2） R 上产生的热量. 答案见解析解析（1） 设在整个过程中， 棒运动的距离为 I， 磁通量的变化量 =BLl，通过棒的任一截面的电量 q= I t =，解得 I =.（2） 根据能的转化和守恒定律， 金属棒的动能的一部分克服摩擦力 做功，13 / 15一部分转化为电能，电能又转化为热能Q,即有 mv=（1mgl + Q,解得 Q= mv-imgl = mv-.1

15、4.（ 10 分）U 形金属导轨 abed 原来静止放在光滑绝缘的水平桌 面上，范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面，一根与 be 等长的金属棒 PQ 平行 be 放在导轨上，棒左边靠着绝缘的固定竖直 立柱 e、f.已知磁感应强度B=0.8 T，导轨质量 M= 2 kg，其中 be 段 长 0.5 m、电阻 r = 0.4Q,其余部分电阻不计，金属棒 PQ 质量 m= 0.6 kg、电阻R=0.2Q、与导轨间的摩擦因数1= 0.2.若向导轨施 加方向向左、大小为 F= 2 N 的水平拉力，如图 14 所示.求：导轨的 最大加速度、最大电流和最大速度（设导轨足够长，g 取 10 m/s

16、2）.图 14答案见解析解析 导轨受到 PQ 棒水平向右的摩擦力 Ff =img 根据牛顿第二定律并整理得 F-img- F 安=Ma 刚拉动导轨时，I 感=0,安培力为零，导轨有最大加速度am=m/s2=0.4 m/s2随着导轨速度的增大，感应电流增大，加速度减小，当 a= 0 时, 速度最大.设速度最大值为 vm,电流最大值为 Im,此时导轨受到向右 的安培力 F 安=BImL,Fimg-BImL=014 / 15代入数据得 Im= A = 2 Avm=m/s=3 m/s.15.（ 12 分） 如图 15 所示， a、 b 是两根平行直导轨， MN 和 OP 是 垂直跨在 a、b 上并可左

17、右滑动的两根平行直导线，每根长为 I，导轨 上接入阻值分别为 R 和 2R 的两个电阻和一个板长为 L、间距为 d 的 平行板电容器.整个装置放在磁感应强度为 B 垂直导轨平面的匀强磁 场中.当用外力使 MN以速率 2v 向右匀速滑动、OP 以速率 v 向左匀速 滑动时，两板间正好能平衡一个质量为 m 的带电微粒，试问：1图 15（1） 微粒带何种电荷？电荷量是多少？（2） 外力的功率和电路中的电功率各是多少?答案（1）负电、3B2I2V2(2)R解析（1）当 MN 向右滑动时，切割磁感线产生的感应电动势E1 =2Blv，方向由 N 指向 M.0P向左滑动时产生的感应电动势E2=Blv，方向由

18、0指向P.两者同时滑动时，MN 和 OP 可以看成两个顺向串联的电源，电路中 总的电动势：E= E1+ E2= 3Blv，方向沿 NMOPN.由全电路欧姆定律得电路中的电流强度 1=，方向沿 NMOPN.Im=F 一 口mgBLIm=BLvmR+r15 / 15电容器两端的电压相当于把电阻 R 看做电源 NM 的内阻时的路端电 压，即卩U= E1IR=2Blv R=Blv由于上板电势比下板高，故在两板间形成的匀强电场的方向竖直 向下，可见悬浮于两板间的微粒必带负电.设微粒的电荷量为 q,由平衡条件 mg= Eq= q,得a-madq BIV(2)NM 和 OP 两导线所受安培力均为 F= BIl = Bl =，其方向都与它 们的运动方向相反.两导线都匀速滑动，由平衡条件可知所加外力应满足条件因此，外力做功的机械功率P夕卜=F2v+Fv=3Fv=.电路中产生感应电流总的电功率P电=IE=3BIv-3B2v2R可见，P 外=P 电，这正是能量转化和守恒的必然结果.16.( 15 分)如图 16 所示，质量 m 仁 0.1 kg，电阻 R1= 0.3Q