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第四章检测试题(时间:60分钟满分:100分) 【测控导航】知识点题号1.物理学史12.法拉第电磁感应定律2、6、113.楞次定律34.感生电场的理解45.自感现象56.电磁感应现象的实验97.电磁感应现象中的电路问题88.电磁感应现象中的力学问题109.电磁感应现象中的图象问题1210.电磁感应现象中的功能问题7一、选择题(每小题6分,共48分)1.(2012年浙江省衢州一中高二第一学期期末)自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的,很多物理学家为寻找它们之间的联系作出了贡献.下列说法中不正确的是(B)A.奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间的联系B.欧姆发现了欧姆定律,说明了热现象和电现象之间存在联系C.法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系D.焦耳发现了电流的热效应,定量得出了电能和热能之间的转换关系解析:欧姆定律说明了纯电阻电路中电流大小的决定因素,选项B说法不正确,选项A、C、D说法是正确的.2.半径为R的圆形线圈,两端A、D接有一个平行板电容器,线圈垂直放在随时间均匀变化的匀强磁场中,如图所示,则要使电容器所带电荷量Q增大,可以采取的措施是(B)A.增大电容器两极板间的距离B.增大磁感应强度的变化率C.减小线圈的半径D.改变线圈所在平面与磁场方向间的夹角解析:由Q=CU,U=E=,分析可得增大磁感应强度变化率、增大线圈在垂直磁场方向的投影面积可增大A、D间电压,从而使Q增大,B项正确,C、D错误.减小电容器两极板间距离可使Q增大,A错误.3.如图所示,线圈内有条形磁铁,将磁铁从线圈中拔出来时(BD)A.abB.aa.B、D项正确.4.如图所示的是一个水平放置的玻璃圆环形小槽,槽内光滑,槽宽度和深度处处相同,现将一直径略小于槽宽的带正电的绝缘小球放在槽中,它的初速度为v0,磁感应强度的大小随时间均匀增大,(已知均匀变化的磁场将产生恒定的感生电场)则(B)A.小球受到的向心力大小不变B.小球受到的向心力大小不断增大C.磁场力对小球做了功D.小球受到的磁场力大小与时间成正比解析:由楞次定律可知,此电场与小球初速度方向相同,由于小球带正电,电场力对小球做正功,小球的速度应该逐渐增大,向心力也会随着增大,故A错B对.另外洛伦兹力对运动电荷永远不做功,故C错.带电小球所受洛伦兹力F=qvB,随着速率的增大而增大,同时,B也正比于时间t,则F与t不成正比,故D错误.5.如图所示,a、b、c为三只相同的灯泡,额定电压稍大于电源的电动势,电源内阻可以忽略.L是一个本身电阻可忽略的电感线圈.开关S闭合着,现突然断开,已知在这一过程中灯泡都不会被烧坏,则下列关于c灯的说法中正确的是(C)A.亮度保持不变B.将闪亮一下,而后逐渐熄灭C.将闪亮一下,而后逐渐恢复到原来的亮度D.将变暗一下,而后逐渐恢复到原来的亮度解析:S闭合,a灯短路,加在c灯两端电压为电源电压,流过c灯电流是流过L电流的一半,当S断开的瞬时,L上的电流要减小,则L产生自感电动势阻碍电流的减小,所以开始时,通过c的电流变大,比原来亮得多,随后电流逐渐减小,达到稳定后,c两端的电压又等于电源电压,亮度跟原来一样,C正确.6.(2012年吉林省长春二中高二上学期期末)一矩形线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,先保持线框的面积不变,将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍,接着保持增大后的磁感应强度不变,在1 s时间内,再将线框的面积均匀地减小到原来的一半,先后两个过程中,线框中感应电动势的比值为(B)A.B.1C.2D.4解析:由法拉第电磁感应定律E=/t,在第一个过程中,线框的面积S不变,磁感应强度在1 s时间内由B变成2B,产生的感应电动势大小E1=BS;在第二个过程中,磁感应强度为2B保持不变,在1 s时间内,线框的面积由S变为S/2,产生的感应电动势大小E2=BS,所以先后两个过程中,线框中感应电动势的比值为1,选项B正确.7.如图,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从图示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时间拉出,外力所做的功为W2,通过导线截面的电荷量为q2,则(C)A.W1W2,q1q2B.W1W2,q1=q2D.W1W2,q1q2解析:设拉出磁场的位移为x,因匀速拉出,则F=F安外力做功:W=Fx=F安x=BIlx=x=v通过导线截面电荷量:q=It=t=Blx/R因为v1v2,所以W1W2,q1=q2.故C项正确.8.如图所示,粗细均匀、电阻为r的金属圆环放在匀强磁场中,磁感应强度为B,圆环直径为l,另一长为l,电阻为r/2的金属棒ab放在圆环上,接触电阻不计.当ab棒以v0向左运动到图示虚线位置时,金属棒两端电势差为(C)A.Blv0B.Blv0C.Blv0D.Blv0解析:当ab运动到题图中虚线位置时,其等效电路图如图所示,此时产生的感应电动势E=Blv0,由闭合电路欧姆定律得干路中的电流I=,则等效电路中的路端电压U=IR外=,所以选项C正确.二、实验题(10分)9.如图为“研究电磁感应现象”的实验装置.(1)将图中所缺的导线补接完整.(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,那么合上开关后可能出现的情况有:A.将原线圈迅速插入副线圈时,灵敏电流计指针将.B.原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,灵敏电流计指针将.解析:(1)电源、开关、滑动变阻器、原线圈应组成闭合回路;副线圈与灵敏电流计组成闭合回路.(2)依照楞次定律及灵敏电流计的指针偏转方向与流过它的电流方向的关系来判定.答案:(1)如图所示.(2)A.向右偏转一下B.向左偏转一下三、计算题(共42分)10.(12分)如图所示,在光滑绝缘水平面上,有一半径r=10 cm、电阻R=0.01 、质量m=0.02 kg的金属圆环以v0=10 m/s的速度向一足够大、磁感应强度B=0.3 T的匀强磁场滑去,当圆环刚好有一半进入磁场时,圆环的加速度为a=158.4 m/s2.求此过程圆环增加的内能.解析:设圆环一半进入磁场时的速度为v,则I=E/R=环的加速度a=所以v=8.8 m/s环增加的内能E=m-mv20.23 J.答案:0.23 J11.(14分)如图所示,固定于水平桌面上的金属框架cdef,处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦滑动.此时adeb构成一个边长为l的正方形.棒的电阻为r,其余部分电阻不计.开始时磁感应强度为B0.(1)若从t=0时刻起,磁感应强度均匀增加,每秒增加k,同时保持棒静止,求棒中的感应电流大小和方向.(2)在上述(1)情况中,始终保持棒静止,当t=t1秒末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大?解析:(1)由题意知:=k,根据法拉第电磁感应定律得:E=S=kl2,再根据欧姆定律得:I=根据楞次定律判断,回路中的电流方向为逆时针方向,或棒上电流从b到a.(2)要保持棒静止,使作用到棒上的力平衡,即水平拉力等于棒受到的安培力:F=F安=BIl=(B0+kt1)l=(B0+kt1).答案:(1)kl2/r,棒中电流方向由b到a(2)(B0+kt1)kl3/r12.(2012年河北省衡水中学高二第二学期一调)(16分)如图(a)所示,平行金属导轨MN、PQ光滑且足够长,固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.25 m,电阻R=0.5 ,导轨上停放一质量m=0.1 kg、电阻r=0.1 的金属杆,导轨电阻可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下,现用一外力F沿水平方向拉杆,使其由静止开始运动,理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图(b)所示.(1)分析证明金属杆做匀加速直线运动;(2)求金属杆运动的加速度大小;(3)写出外力F随时间变化的表达式;(4)求第2.5 s末外力F的瞬时功率.解析:(1)U=E=,Uv,因U随时间均匀变化,故v也随时间均匀变化,金属杆做匀加速直线运动.(2)由图象k=a,则金属杆运动的加速度a= m/s2=2.4 m/s2.(3)由牛顿第二定律F=F安+ma=BIL+ma=+ma=0.04 t+0.24(N).(4)第2.5 s末外力F的瞬间功率P=Fv=(0.04t+0.24)at=2.04 W.答案:(1)见解析(2)2.4 m/s2(3)F=0.04t+0.24(N)(4)2.04 W自我补偿区考查点一:法拉第电磁感应定律(对应检测试题第6题)1.(2012年海南省海南中学高二第一学期期中)如图中画出的是穿过一个闭合线圈的磁通量随时间的变化规律,以下哪些认识是正确的(AB)A.第0.6 s末线圈中的感应电动势是4 VB.第0.9 s末线圈中的瞬时感应电动势比0.2 s末的大C.第1 s末线圈的瞬时感应电动势为零D.第0.2 s末和0.4 s末的瞬时感应电动势的方向相同解析:由法拉第电磁感应定律,线圈中感应电动势E=/t,第0.2 s末线圈中的感应电动势大小E1=8/0.3 V=27 V,第0.6 s末线圈中的感应电动势大小E2=(8-6)/(0.8-0.3) V=4 V,第0.9 s末和第1 s末线圈中的瞬时感应电动势均为E3=6/(1-0.8) V=30 V,故选项A、B均正确,C错误;第0.2 s末和0.4 s末穿过闭合线圈的磁通量的方向相同,但大小变化情况相反,故产生的瞬时感应电动势的方向不相同,选项D错误.考查点二:自感现象(对应检测试题第5题)2.如图所示,L是自感系数很大、直流电阻很小的线圈,电表的零刻度都在表盘的中央,且量程均较大,闭合开关S,各表的指针都偏向零刻度的右边,则在断开开关的瞬间,指针偏向零刻度左边的表有(CD)A.A1表B.A2表C.A3表D.V表解析:断开开关的瞬间,线圈产生自感电动势,与A3和V表原来的电流方向相反,则A3和V表的指针向零刻度左边偏转.考查点三:电磁感应现象中的图象问题(对应检测试题第12题)3.如图所示,平行于y轴的导体棒以速度v向右做匀速直线运动,经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,能正确表示导体棒中的感应电动势E与导体棒位置x的关系的图象是(A)解析:当导体棒位置坐标为x时,导体棒中感应电动势E=Blv=Bv2=2Bv,故A正确.7
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