2020-2021物理3-2单元质量检测（一） 第四章电磁感应含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年物理人教版选修3-2单元质量检测（一）第四章电磁感应含解析单元质量检测（一)(第四章）(90分钟100分）第Ⅰ卷（选择题共56分)一、选择题（本题共14小题，每小题4分,共56分.1～10为单选,11~14为多选）1．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是（)A．导体在磁场中运动一定能产生感应电流B．闭合线圈整个放在变化磁场中一定能产生感应电流C．感应电流的磁场总跟原来的磁场方向相反D．感应电流的磁场总是阻碍原来的磁通量的变化2．如图所示,一金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中,若要使圆环中产生如箭头所示方向的感应电流,下列方法可行的是（)A．使匀强磁场均匀增大B．使圆环绕水平轴ab如图转动30°C．使圆环绕水平轴cd如图转动30°D．保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动3．金属线框在下列四种情况中能产生感应电流的是(）4.磁通量是研究电磁感应现象的一个重要物理量，如图所示，通有恒定电流的直导线MN与闭合线框共面,第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，设前后两次通过线框的磁通量的变化量分别为ΔΦ1和ΔΦ2则(）A．ΔΦ1〉ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2D．无法确定5．如图所示，一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动．已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场的方向看去，线圈中感应电流的方向分别为()A．逆时针方向逆时针方向B．逆时针方向顺时针方向C．顺时针方向顺时针方向D．顺时针方向逆时针方向6．如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是(）A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B．穿过线圈a的磁通量变小C．线圈a有扩张的趋势D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大7．现代汽车中有一种防抱死系统(简称ABS），该系统有一个自动检测车速的装置，用来控制车轮的转动，其原理如图所示：铁质齿轮P与车轮同步转动，右侧紧靠有一个绕有线圈的条形磁体，磁体的左端是S极,右端是N极，M是一个电流检测器．当车轮带动齿轮转动时,这时由于铁齿靠近或离开线圈时，使穿过线圈的磁通量发生变化，导致线圈中产生了感应电流．这个脉冲电流信号经放大后去控制制动机构，可有效地防止车轮制动时被抱死．在齿A从图中所示位置顺时针转到虚线位置过程中,M中的感应电流方向为（)A．一直从右向左B．一直从左向右C．先从右向左,后从左向右D．先从左向右,后从右向左8．如图所示电路中，La、Lb两灯相同，闭合开关S电路达到稳定后两灯一样亮,则(）A．当S断开的瞬间,La、Lb两灯中电流立即变为零B．当S断开的瞬间,La、Lb两灯中都有向右的电流,两灯不立即熄灭C．当S闭合的瞬间，La比Lb先亮D．当S闭合的瞬间，Lb比La先亮9．如图所示,将两块水平放置的金属板用导线与一线圈连接，线圈中存在方向竖直向上、大小变化的磁场，两板间有一带正电的油滴恰好处于静止状态,则磁场的磁感应强度B随时间t变化的图象是（)10．如图所示，A是一边长为L的正方形导线框．虚线框内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场宽度为3L.线框的bc边与磁场左右边界平行且与磁场左边界的距离为L.现维持线框以恒定的速度v沿x轴正方向运动．规定磁场对线框作用力沿x11．如图所示，一根长导线弯曲成“"，通以直流电流I，正中间用强度很大的绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内，在电流I增大的过程中，下列判断正确的是(）A．金属环中无感应电流产生B.金属环中有逆时针方向的感应电流C。悬挂金属环C的竖直线中拉力变大D.金属环C将左右摆动12.如图甲所示，10匝的线圈内有一垂直纸面向里的磁场，线圈的磁通量在按图乙所示规律变化,下列说法正确的是()A．电压表读数为10VB。电压表读数为15VC.电压表“＋"接线柱接A端D.电压表“＋”接线柱接B端13.彼此绝缘、相互垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面，当两导线中的电流均增大时，下图中闭合线圈一定产生感应电流的是()14.如图所示,纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长,置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN。第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面积的电荷量为q1;第二次bc边平行于MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2,通过线框导体横截面的电荷量为q2，则()A．Q1〉Q2B．q1〉q2C.q1＝q2D．Q1＝Q2第Ⅱ卷（非选择题共44分）二、计算题（本题共4小题,共44分．要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)15．（9分)观察如图实验装置，实验操作中，当导体棒AB沿着磁感线方向上下运动时，电流计指针________(选填“偏转”或“不偏转”)；当导体棒AB垂直磁感线方向左右运动时,电流计指针________（选填“偏转”或“不偏转”）;若流入电流计的电流从右接线柱进入，指针就往右偏转，则为使图中电流计指针往左偏转，导体棒AB应往________(选填“上”“下”“左”“右"）运动．16．（10分)如图甲所示，两竖直放置的平行金属导轨，导轨间距L＝0。50m，导轨下端接一电阻R＝5Ω的小灯泡，导轨间存在一宽h＝0。40m的匀强磁场区域,磁感应强度B按图乙所示规律变化，t＝0时刻一金属杆自磁场区域上方以某一初速度沿导轨下落，t1时刻金属杆恰好进入磁场，直至穿越磁场区域，整个过程中小灯泡的亮度始终保持不变．已知金属杆的质量m＝0。10kg，金属杆下落过程中始终保持水平且与导轨良好接触，不计金属杆及导轨的电阻，g取10m/s2.求：（1)金属杆进入磁场时的速度v.（2）图乙中t1的数值．（3）整个过程中小灯泡产生的总焦耳热Q。17。(12分)如图所示，足够长的U形框架宽度是L＝0.5m,电阻忽略不计,其所在平面与水平面成θ＝37°角,磁感应强度B＝0。8T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m＝0.2kg，有效电阻R＝2Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上,该导体棒与框架间的动摩擦因数μ＝0。5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过导体棒截面的电荷量为Q＝2C．（sin37°＝0。6，cos37°＝0。8，g＝10m/s2）求:（1)导体棒匀速运动的速度；（2)导体棒从静止开始下滑到刚开始匀速运动，这一过程中导体棒的有效电阻消耗的电功．18．（13分）如图所示,空间存在B＝0。5T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是水平放置的平行长直导轨,其间距L＝0.2m，电阻R＝0。3Ω接在导轨一端,ab是跨接在导轨上质量m＝0.1kg、电阻r＝0.1Ω的导体棒,已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为0。2.从零时刻开始，对ab棒施加一个大小为F＝0.45N、方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，求：（1)导体棒所能达到的最大速度;（2）试定性画出导体棒运动的速度-时间图象．单元质量检测（一）(第四章)1．解析：导体在磁场中如果沿磁场方向运动，没有切割磁感线,是不会产生感应电流的，并且选项没说明回路是否闭合，故A选项错误；如果线圈平面与磁感线方向平行，则有效面积为零,所以没有磁通量变化,不会产生感应电流，故B选项错误；根据楞次定律得知,当磁通量增加时，感应电流的磁场跟原来的磁场方向相反,当磁通量减小时,感应电流的磁场跟原来的磁场方向相同，故C错误；由楞次定律定义可知，D选项正确．答案：D2．解析:由安培定则可知感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反,由楞次定律可知通过圆环的磁通量一定是增加的，由磁通量定义可知，选项A正确．答案：A3．解析：保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中平行于磁场运动，磁通量一直为零,故磁通量不变,无感应电流，选项A错误;线框和通电长直导线都在竖直平面内，线框以直导线为轴转动，故磁通量不变，无感应电流,选项B错误；线框从图示位置开始以cd边为轴转动,转动角度小于60°，磁通量没有发生变化，没有感应电流，选项C错误；条形磁铁竖直向下穿过水平放置的线框的过程中，穿过线框的磁通量先增大后减小，磁通量发生了变化，所以能产生感应电流,选项D正确．答案：D4．解析：第一次将线框由位置1平移到位置2，磁感线从线框的同一侧穿入,ΔΦ1为前后两位置磁通量的绝对值之差．第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线从线框的不同侧穿入，ΔΦ2为前后两位置磁通量的绝对值之和．故ΔΦ1〈ΔΦ2，选项C正确．答案：C5．解析：线圈通过位置Ⅰ时，线圈在垂直于磁场方向上的面积增大，穿过线圈的磁通量增加．根据楞次定律，感应电流的磁场与原磁场方向相反为向左，再根据安培定则，感应电流的方向为逆时针方向．同理，可判断出线圈通过位置Ⅱ时，穿过线圈的磁通量减小，感应电流为顺时针方向，因此B正确．答案:B6．解析:若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，螺线管b中的电流增大，根据楞次定律，线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流，穿过线圈a的磁通量变大,线圈a有缩小的趋势，线圈a对水平桌面的压力FN将变大．答案：D7．解析：铁齿靠近线圈时被磁化，产生的磁场方向从右向左，齿轮P从图示位置按顺时针方向转动的过程中，先是A下面的铁齿离开,通过线圈的磁通量先减小，接着A齿靠近，通过线圈的磁通量增加．根据楞次定律,线圈中感应电流的磁场先向左后向右，根据右手螺旋定则判断出感应电流的方向,所以通过M的感应电流的方向先从左向右,然后从右向左．故D正确，A、B、C错误．答案：D8．解析：由于La与线圈L串联，Lb与滑动变阻器R串联,当S闭合的瞬间,通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以Lb比La先亮,故C错误、D正确;当S断开的瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，有顺时针方向的电流，故A、B错误．答案：D9．解析：带正电油滴处于静止，说明感应电动势恒定，在正对金属板之间产生的电场为恒定的匀强电场，电场力与重力平衡．即电场力向上,说明上极板为感应电动势的负极,根据电流在电源内部从负极流向正极可以判断感应电流是自上而下的方向，利用右手定则判断感应电流的磁场是竖直向上的,根据楞次定律感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化,说明原磁场在减小，根据感应电动势恒定,判断原磁场在均匀减小,C对．答案：C10．解析：当bc边进入磁场切割磁感线时，产生感应电流，利用右手定则可判断感应电流的方向从c→b,再利用左手定则可判断安培力向左,与规定的安培力的正方向相反，A错误，结合I＝eq\f（BLv，R）,F＝BIL，得安培力F是定值，C错误;当线框穿出磁场时，ad边切割磁感线，产生感应电流从d→a，利用左手定则可判断安培力向左,与规定的安培力的正方向相反，B正确．答案:B11．解析:根据安培定则知，弯曲成“"导线中电流的磁场方向为垂直纸面向里,且大小增加，由楞次定律可知,环C中感应电流的方向为逆时针，根据左手定则可知，安培力的方向指向圆心，由于导线弯曲成“”，所以金属环下边所受安培力小于上边所受的安培力，因此导致挂环的拉力增大,但环仍处于静止状态，选项B、C正确，A、D错误．答案：BC12．解析：根据法拉第电磁感应定律可得E＝neq\f（ΔΦ,Δt）＝10×eq\f(0.15－0.05,0.1）V＝10V，A正确、B错误;线圈中垂直纸面向里的磁通量在增大，所以根据楞次定律可得线圈中的电流方向是逆时针,所以A端是正极,B端是负极,故电压表“＋”接线柱接A端，C正确、D错误．答案：AC13．解析：由右手螺旋定则可判定通电导线磁场的方向．I1产生的磁场垂直纸面向里，I2产生的磁场垂直纸面向外，两个电流大小相等，所以合磁通量为0。当电流均增大时，合磁通量仍然等于0,所以没有感应电流，选项A错误；I1产生的磁场垂直纸面向外，I2产生的磁场垂直纸面向里,两个电流大小相等，所以合磁通量为0.当电流均增大时，合磁通量仍然等于0，所以没有感应电流,选项B错误；I1产生的磁场垂直纸面向里，I2产生的磁场垂直纸面向里,所以合磁通量的方向向里．当电流均增大时，合磁通量向里增大，线圈中有感应电流,选项C正确；I1产生的磁场垂直纸面向外,I2产生的磁场垂直纸面向外，所以合磁通量的方向向外．当电流均增大时,磁通量增大，所以有感应电流,选项D正确．答案：CD14．解析：根据功能关系知，线框上产生的热量等于克服安培力做的功，即Q1＝W1＝F1lbc＝eq\f(B2l\o\al（2,ab)v,R）lbc＝eq\f(B2Sv，R)lab同理Q2＝eq\f(B2Sv，R)lbc,又lab〉lbc,故Q1>Q2；因q＝eq\x\to(I)t＝eq\f（\x\to(E），R）t＝eq\f（ΔΦ,R)，故q1＝q2。因此A、C正确．答案：AC15．解析：当导体棒AB沿着磁感线方向上下运动时，不切割磁感线，无感应电流产生，则电流计指针不偏转；当导体棒AB垂直磁感线方向左右运动时,切割磁感线，有感应电流产生，则电流计指针偏转；若流入电流计的电流从右接线柱进入，指针就往右偏转,则为使图中电流计指针往左偏转，即电流从左端流入，则根据右手定则可知，导体棒AB应往右运动．答案：不偏转偏转右16．解析：（1)金属杆进入磁场时受力平衡mg＝BIl(1分）I＝eq\f(E,R)（1分)E＝BLv(1分)整理得v＝eq\f(mgR,B2L2)＝5m/s（1分）(2)根据法拉第电磁感应定律E＝eq\f(ΔB，t1）·Lh（1分)BLv＝eq\f(B－B0，t1）·Lh(1分)t1＝eq\f（B－B0h，Bv)＝0.04s（1分）(3)整个过程中小灯泡产生的总焦耳热Q＝eq\f（E2，R)(t1＋t2）（1分)t2＝eq\f（h,v)＝0。08s（1分）解得:Q＝0。6J(1分)答案：(1）5m/s(2）0.04s（3)0。6J17．解析：（1）导体棒受力如图，匀速下滑时有平行斜面方向:mgsinθ－Ff－F＝0（1分)垂直斜面方向:FN－mgcosθ＝0（1分)其中Ff＝μFN（1分）安培力F＝BIL(1分）电流强度I＝eq\f(E，R）(1分）感应电动势E＝BLv(1分)由以上各式得v＝5m/s（1分）（2)通过导体棒的电荷量Q＝eq\x\to（I)Δt其中平均电流eq\x\to(I）＝eq\f（\x\to（E),R）＝eq\f（ΔΦ，RΔt)(1分）设导体棒下滑位移为x，则ΔΦ＝BxL(1分）由以上各式得x＝eq\f(QR,BL）＝eq\f（2×