新教材2024-2025学年高中物理第2章电磁感应及其应用测评鲁科版选择性必修第二册

第2章测评(时间:75分钟满分:100分)一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.在如图所示的电路中,三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1<R2<R3,电感L的直流电阻可忽视,D为志向二极管。开关S从闭合状态突然断开时,下列推断正确的是()A.L1渐渐变暗,L2、L3均先变亮然后渐渐变暗B.L1渐渐变暗,L2马上熄灭,L3先变亮然后渐渐变暗C.L2马上熄灭,L1、L3均渐渐变暗D.L1、L2、L3均先变亮,然后渐渐变暗2.如图所示,绕在铁芯上的线圈M与电源、滑动变阻器和开关组成了一个闭合回路,在铁芯的右端,线圈P与电流表连成闭合电路。下列说法正确的是()A.开关S闭合,电路稳定后,线圈P中有感应电流,线圈M、P相互排斥B.开关S闭合,电路稳定后,使变阻器滑片向左匀速移动,线圈P中有感应电流,线圈M、P相互排斥C.开关S闭合,电路稳定后,使变阻器滑片向右匀速移动,线圈P中有感应电流,线圈M、P相互排斥D.开关S闭合瞬间,线圈P中有感应电流,线圈M、P相互吸引3.如图所示的金属线框,面积为S,处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场的方向与线框平面成θ角,线框从图示实线位置,以线框ab边为轴顺时针转过90°到虚线位置时,所用时间为T,则该过程()A.在初始位置时,穿过线圈的磁通量Φ=BScosθB.线框中磁通量的变更量为ΔΦ=0C.线框中感应电流方向先沿adcba方向再沿abcda方向D.线框中产生的平均感应电动势为BS4.(2024福建福州平潭岚华中学期末)如图甲所示,面积为0.4m2的100匝线圈处在匀强磁场中,线圈电阻r=4Ω,磁场方向垂直线圈平面对里,磁感应强度随时间变更的规律如图乙所示,定值电阻R=6Ω。在0~10s内()A.线圈产生的感应电动势匀称增大 B.线圈产生的感应电流沿顺时针方向C.a、b两点间电压Uab=4V D.通过电阻R的电荷量为4C二、多项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分,每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。5.(2024福建师大附中开学考试)如图甲所示,一铝制圆环处于垂直环面的磁场中,圆环半径为r,电阻为R,磁场的磁感应强度B随时间变更的关系如图乙所示,t=0时刻磁场方向垂直纸面对里,则下列说法正确的是()A.在t=t0时刻,圆环中的感应电流沿逆时针方向B.在t=t0时刻,圆环中的电功率为πC.在t=t0时刻,圆环中的感应电动势为零D.0~t0时间内,圆环有扩张的趋势6.置于匀强磁场中的金属圆盘中心和边缘各引出一根导线,与套在铁芯上部的线圈A相连。套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上,如图所示。导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面对外的匀强磁场中。下列说法正确的是()A.圆盘顺时针加速转动时,ab棒将向右运动B.圆盘顺时针减速转动时,ab棒将向左运动C.圆盘顺时针减速转动时,ab棒将向右运动D.圆盘顺时针加速转动时,ab棒将向左运动7.如图所示,金属杆ab以恒定的速率v在光滑平行导轨上向右滑行,设整个电路中总电阻为R(恒定不变),整个装置置于垂直纸面对里的匀强磁场中,下列叙述正确的是()A.ab杆中的电流与速率v成正比B.磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比C.电阻R上产生的热功率与速率v成正比D.外力对ab杆做功的功率与速率v成正比8.如图所示,光滑斜面PMNQ的倾角为θ=30°,斜面上放置一矩形导线框abcd,其中ab边长L1=0.5m,bc边长为L2,导线框质量m=1kg、电阻R=0.4Ω,有界匀强磁场的磁感应强度为B=2T,方向垂直于斜面对上,ef为磁场的边界,且ef∥MN。导线框在沿斜面对上且与斜面平行的恒力F=10N作用下从静止起先运动,其ab边始终保持与底边MN平行。已知导线框刚进入磁场时做匀速运动,且进入过程中通过导线框某一截面的电荷量q=0.5C,则下列推断正确的是()A.导线框进入磁场时的速度为2m/sB.导线框bc边长为L2=0.1mC.导线框起先运动时ab边到磁场边界ef的距离为0.4mD.导线框进入磁场的过程中产生的热量为1J三、非选择题:共60分。考生依据要求作答。9.(4分)如图所示,水平放置的两组光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力的作用下运动时,MN将在的作用下向右运动,由此可知PQ所做的运动是。

10.(4分)如图所示,质量m=100g的铝环,用细线悬挂起来,环中心距地面高度h=0.8m,有一质量M=200g的小磁铁(长度可忽视),以10m/s的水平速度射入并穿过铝环,落地点距铝环原位置的水平距离为3.6m,则磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动),铝环向边偏斜;若铝环在磁铁穿过后速度为2m/s,在磁铁穿过铝环的整个过程中,环中产生电能为J(g取10m/s2)。

11.(5分)如图所示是某试验小组在“探讨磁通量变更时感应电流的方向”试验中的部分操作示意图,图甲是电流通过灵敏电流计时指针的偏转状况。(1)图甲电路中串联定值电阻R主要是为了。

A.减小电路两端的电压,爱护电源B.增大电路两端的电压,爱护电源C.减小电路中的电流,爱护灵敏电流计D.减小电路中的电流,便于视察灵敏电流计的读数(2)试验操作如图乙所示,当磁铁向上抽出时,灵敏电流计G中指针向(选填“左”或“右”)偏;接着操作如图丙所示,推断此时条形磁铁的运动是(选填“插入”或“抽出”)线圈。

12.(7分)某学习小组在“探讨回路中感应电动势大小与磁通量变更快慢的关系”的试验中采纳了如图甲所示的试验装置。(1)试验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度Δd,如图乙所示,Δd=mm;若试验中没有现成的挡光片,某同学用金属片替代,用20分度的游标卡尺测量金属片的宽度如图丙所示,其读数为mm,这种做法是否合理?(选填“合理”或“不合理”)。

(2)在试验中,让小车以不同速度靠近螺线管,记录下光电门挡光时间Δt内感应电动势的平均值E,变更速度多次试验,得到多组数据。这样试验的设计满意了物理试验中常用的“限制变量法”,你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是:在Δt时间内。

(3)得到多组Δt与E数据之后,若以E为纵坐标、以Δt为横坐标画出E-Δt图像,发觉图像是一条曲线,不简洁得出清楚的试验结论,为了使画出的图像为一条直线,最简洁的改进方法是以为横坐标。

(4)依据改进后画出的图像得出的结论是:在误差允许的范围内

。

13.(10分)如图所示,垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B。纸面内有一正方形匀称金属线框abcd,其边长为L,总电阻为R,ad边与磁场边界平行。从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中,线框在向左的拉力作用下以速度v匀速运动,求:(1)拉力做功的功率;(2)ab边产生的焦耳热。14.(12分)(2024全国乙卷)如图所示,一不行伸长的细绳的上端固定,下端系在边长为l=0.40m的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平,其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为λ=5.0×10-3Ω/m;在t=0到t=3.0s时间内,磁感应强度大小随时间t的变更关系为B(t)=0.3-0.1t(SI)。求:(1)t=2.0s时金属框所受安培力的大小;(2)在t=0到t=2.0s时间内金属框产生的焦耳热。15.(18分)如图所示,MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为L=0.5m,导轨所在平面与水平面夹角θ=37°,M、P间接阻值为R=9Ω的电阻。匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直,磁感应强度大小为B=2T。质量为m=0.1kg、阻值为r=1Ω的金属棒放在两导轨上,在平行于导轨的恒定拉力F=1N作用下,从静止起先向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触,导轨电阻不计,导轨和磁场足够大,重力加速度g取10m/s2。(1)求金属棒的速度为2m/s时的加速度;(2)求金属棒能获得的最大速度;(3)若金属棒从起先运动到获得最大速度时,在导轨上滑行的距离是2.5m,求这一过程中R上产生的焦耳热。

第2章测评1.B开关S从闭合状态突然断开时,L中产生方向向右的自感电动势,L1渐渐变暗;因为志向二极管单向导电,所以L2马上熄灭;因L3中原电流小于L1中电流,故L3先变亮后渐渐变暗,选项B正确。2.B开关S闭合,电路稳定后,线圈M中的电流不变,由安培定则可知,产生的磁场方向沿铁芯轴线向右,线圈P中的磁通量不变,故不会产生感应电流,M、P没有排斥作用,也没有吸引作用,故A错误;当开关S闭合,电路稳定后,滑片向左匀速移动,线圈M中的电流增大,因而穿过线圈P的磁通量增加,线圈P中产生感应电流,并且由楞次定律知,感应电流的磁场方向与线圈M的磁场方向相反,故M、P两线圈相互排斥,B正确;同理可知C错误;开关S闭合瞬间,线圈P中有感应电流,M、P相互排斥,所以D错误。3.D初始位置,磁通量Φ=BSsinθ,选项A错误;若规定从abcd面的下面穿过到上面的磁通量为正,则末位置的磁感线从上面穿过下面,磁通量为Φ'=-BScosθ,可得ΔΦ=Φ'-Φ=-BScosθ-BSsinθ=-BS(cosθ+sinθ),负号表示磁通量变更的方向沿负方向,而变更量的大小为BS(cosθ+sinθ),选项B错误;由楞次定律知,线框中感应电流方向始终为adcba,选项C错误;由法拉第电磁感应定律有E=|Δ4.D因B-t图像的斜率肯定,则ΔBΔt肯定,线圈面积S不变,由法拉第电磁感应定律E=NΔΦΔt知产生的感应电动势不变,选项A错误;依据楞次定律可知,线圈中产生逆时针方向的感应电流,则a点电势高于b点,由图乙知ΔBΔt=1.1-0.110T/s=0.1T/s,则E=nΔBΔtS=100×0.1×0.4V=4V,电路的总电流I=ER+r=46+45.BD由磁场的磁感应强度B随时间变更的关系图像可知,0~t0时间内,磁场垂直纸面对里,B减小,所以圆环中的磁通量减小,依据楞次定律可推断圆环中的感应电流沿顺时针方向,磁场反向后,圆环中的感应电流的方向没有变更,所以在t=t0时刻,圆环中的感应电流沿顺时针方向,感应电动势不为零,故A、C错误;由法拉第电磁感应定律可得,线圈产生的感应电动势为E=ΔΦΔt=ΔBΔtS=B0t6.CD由右手定则知,圆盘顺时针加速转动时,感应电流从圆心流向边缘,线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增加;由楞次定律知,线圈B中的感应磁场方向向上,由右手螺旋定则知,ab棒中感应电流方向由a→b;由左手定则知,ab棒受的安培力方向向左,将向左运动,故A错误,D正确。同理可知,圆盘顺时针减速转动时,ab棒将向右运动,故B错误,C正确。7.AB由E=Blv和I=ER,得I=BlvR,所以安培力F=BIl=B2l2vR,电阻上产生的热功率8.ACD导线框刚进入磁场时做匀速运动,则F=mgsin30°+B2L12vR,解得v=2m/s,选项A正确;依据q=ΔΦR=BL1L2R,解得L2=0.2m,选项B错误;导线框在磁场外运动的加速度a=F-mgsin30°m=5m/s2,则导线框起先运动时ab边到磁场边界ef的距离为x=v22a=222×9.解析水平放置光滑轨道上的金属棒MN位于磁场中,当线圈L2中产生感应电流时,金属棒MN会受到磁场对它的安培力作用下从而发生运动;金属棒MN向右运动,据左手定则可得,通过金属棒MN的电流方向是M到N,所以线圈L2中电流的磁场方向由L1指向L2;所以L1中磁场是由L1指向L2的减小或由L2指向L1的增大,通过PQ的电流是Q到P减小或P到Q增大,所以PQ所做的运动是向右减速或向左加速。答案安培力向右减速或向左加速10.解析由楞次定律可知,当小磁铁向右运动时,铝环向右边偏斜(阻碍相对运动)。由能量守恒可得:由磁铁穿过铝环飞行的水平距离可求出磁铁穿过后的速度v=x2hg=9m/s,E电=12Mv02-1答案右1.711.解析(1)电路中串联定值电阻,目的是减小电流,爱护灵敏电流计。故C项正确,A、B、D项错误。(2)在乙图中,当磁铁向上抽出,磁通量减小,依据楞次定律知,感应电流的磁场与原磁场方向相同,则流过灵敏电流计的电流方向为从下往上,所以灵敏电流计指针向右偏。在丙图中,感应电流流过灵敏电流计的方向是从上往下,则感应电流的磁场方向向上,与原磁场方向相同,知磁通量在减小,即磁铁抽出线圈。答案(1)C(2)右抽出12.解析(1)螺旋测微器固定刻度为4.5mm,可动刻度为0.01×30.0=0.300mm,所以最终读数为4.5mm+0.300mm=4.800mm。游标卡尺的主尺读数为70mm,游标读数为0.05×3mm=0.15mm,所以最终读数为70mm+0.15mm=70.15mm。挡光片的宽度越小,小车经过挡光片时的平均速度越接近小车的瞬时速度,挡光片的宽度越大,小车的速度误差越大,不能用金属片替代挡光片。(2)在挡光片每次经过光电门的过程中,磁铁与线圈之间相对位置的变更量都一