高中物理 单元测评(一)电磁感应 新人教版选修3-2

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单元测评(一)电磁感应(时间:90分钟满分:100分)第卷(选择题,共48分)一、选择题(本题有12小题,每小题4分,共48分)1下列现象中,属于电磁感应现象的是()A小磁针在通电导线附近发生偏转B通电线圈在磁场中转动C因闭合线圈在磁场中运动而产生的电流D磁铁吸引小磁针解析:电磁感应是指“磁生电”的现象,而小磁针和通电线圈在磁场中转动,反映了磁场力的性质,所以A、B、D项不是电磁感应现象,C项是电磁感应现象答案:C2.如图所示,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外,若要使线框中产生感应电流,下列办法中不可行的是()A将线框向左拉出磁场B以ab边为轴转动(小于90)C以ad边为轴转动(小于60)D以bc边为轴转动(小于60)解析:将线框向左拉出磁场的过程中,线框的bc部分做切割磁感线运动,或者说穿过线框的磁通量减少,所以线框中将产生感应电流当线框以ab边为轴转动时,线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动,或者说穿过线框的磁通量在发生变化,所以线框中将产生感应电流当线框以ad边为轴转动(小于60)时,穿过线框的磁通量在减小,所以在这个过程中线框中会产生感应电流如果转过的角度超过60(60300),bc边将进入无磁场区,那么线框中将不产生感应电流当线框以bc边为轴转动时,如果转动的角度小于60,则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积)答案:D3.如图所示,通电螺线管水平固定,OO为其轴线,a、b、c三点在该轴线上,在这三点处各放一个完全相同的小圆环,且各圆环平面垂直于OO轴则关于这三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量a、b、c的大小关系,下列判断正确的是()ABaBbBc,abcBBaBbBc,abcCBaBbBc,abcDBaBbBc,abc解析:根据通电螺线管产生的磁场特点可知BaBbBc,由BS可得abc,故C项正确答案:C4.如图所示,一均匀的扁平条形磁铁的轴线与圆形线圈在同一平面内,磁铁中心与圆心重合,为了在磁铁开始运动时在线圈中得到逆时针方向的感应电流,磁铁的运动方式应是()AN极向纸内,S极向纸外,使磁铁绕O点转动BN极向纸外,S极向纸内,使磁铁绕O点转动C磁铁在线圈平面内顺时针转动D磁铁在线圈平面内逆时针转动解析:当N极向纸内、S极向纸外转动时,穿过线圈的磁场由无到有并向里,感应电流的磁场应向外,电流方向为逆时针,A选项正确;当N极向纸外、S极向纸内转动时,穿过线圈的磁场向外并增加,电流方向为顺时针,B选项错误;当磁铁在线圈平面内绕O点转动时,穿过线圈的磁通量始终为零,因而不产生感应电流,C、D选项错误答案:A5穿过闭合回路的磁通量随时间t变化的图象分别如图所示,下列关于回路中产生的感应电动势的论述,正确的是() A图中回路产生的感应电动势恒定不变B图中回路产生的感应电动势一直在变大C图中回路在0t1时间内产生的感应电动势小于在t1t2时间内产生的感应电动势D图中回路产生的感应电动势先变小再变大解析:图中磁通量的变化率先变小后变大,因此,回路产生的感应电动势先变小再变大答案:D6(多选题)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的,而不是采用一整块硅钢,这是因为()A增大涡流,提高变压器的效率B减小涡流,提高变压器的效率C增大铁芯中的电阻,以产生更多的热量D增大铁芯中的电阻,以减小发热量解析:不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片,这样做的目的是增大铁芯中的电阻,阻断涡流回路,来减少电能转化成铁芯的内能,提高效率是防止涡流而采取的措施本题正确选项是BD.答案:BD7(多选题)如图所示,电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上,两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好,匀强磁场垂直穿过导轨平面现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点,使其向上运动若b始终保持静止,则它所受摩擦力可能()A变为0B先减小后不变C等于F D先增大再减小解析:导体棒a在恒力F作用下加速运动,最后匀速运动,闭合回路中产生感应电流,导体棒b受到安培力方向应沿斜面向上,且逐渐增大,最后不变由力平衡可知,导体棒b受到的摩擦力先沿斜面向上逐渐减小,最后不变,所以选项A、B正确,选项C、D错误答案:AB8如图所示,两条平行虚线之间存在匀强磁场,虚线间的距离为l,磁场方向垂直纸面向里,abcd是位于纸面内的梯形线圈,ad与bc间的距离也为l,t0时刻,bc边与磁场区域左边界重合现令线圈以向右的恒定速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域,取沿abcda方向的感应电流为正,则在线圈穿越磁场区域的过程中,感应电流I随时间t的变化的图线是图中的() A B C D解析:0段,由右手定则判断感应电流方向为adcba,大小逐渐增大;段,由右手定则判断感应电流方向为abcda,大小逐渐增大,故B选项正确答案:B9(多选题)如图所示,水平放置的平行金属导轨左边接有电阻R,轨道所在处有竖直向下的匀强磁场,金属棒ab横跨导轨,它在外力的作用下向右匀速运动,速度为v.若将金属棒的运动速度变为2v,(除R外,其余电阻不计,导轨光滑)则()A作用在ab上的外力应增大到原来的2倍B感应电动势将增大为原来的4倍C感应电流的功率将增大为原来的2倍D外力的功率将增大为原来的4倍解析:由平衡条件可知,Fv,可见,将金属棒的运动速度变为2v时,作用在ab上的外力应增大到原来的2倍,外力的功率将增大为原来的4倍答案:AD10(多选题)如图所示,E为电池,L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈,D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡,S是控制电路的开关对于这个电路,下列说法正确的是()A刚闭合开关S的瞬间,通过D1、D2的电流大小相等B刚闭合开关S的瞬间,通过D1、D2的电流大小不相等C闭合开关S待电路达到稳定,D2熄灭,D1比原来更亮D闭合开关S待电路达到稳定,再将S断开的瞬间,D2立即熄灭,D1闪亮一下再熄灭解析:由于线圈的电阻可忽略不计、自感系数足够大,在开关S闭合的瞬间线圈的阻碍作用很大,线圈中的电流为零,所以通过D1、D2的电流大小相等,A项正确、B项错误;闭合开关S待电路达到稳定时线圈短路,D1中电流为零,回路电阻减小,D2比原来更亮,C项错误;闭合开关S待电路达到稳定,再将S断开瞬间,D2立即熄灭,线圈和D1形成回路,D1闪亮一下再熄灭,D项正确答案:AD11.如图所示,矩形线圈放置在水平薄木板上,有两块相同的蹄形磁铁,四个磁极之间的距离相等,当两块磁铁匀速向右通过线圈时,线圈仍静止不动,那么线圈受到木板的摩擦力方向是()A先向左,后向右B先向左、后向右、再向左C一直向右D一直向左解析:当两块磁铁匀速向右通过线圈时,线圈内产生感应电流,线圈受到的安培力阻碍线圈相对磁铁的向左运动,故线圈有相对木板向右运动的趋势,故受到的静摩擦力总是向左选项D正确,A、B、C项错误答案:D12.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如图所示,抛物线的方程为yx2,其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中,磁场的上边界是ya的直线(如图中的虚线所示)一个小金属块从抛物线上yb(ba)处以速度v沿抛物线下滑,假设曲面足够长,则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是()Amgb B.mv2Cmg(ba) Dmg(ba)mv2解析:金属块进出磁场时,会产生涡流,部分机械能转化成焦耳热,所能达到的最高位置越来越低,当最高位置ya时,由于金属块中的磁通量不再发生变化,金属块中不再产生涡流,机械能也不再损失,金属块会在磁场中往复运动,此时的机械能为mga,整个过程中减少的机械能为mg(ba)mv2,全部转化为内能,所以D项正确答案:D第卷(非选择题,共52分)二、实验题(本题有2小题,共14分请按题目要求作答)13(6分)如图所示,在一根较长的铁钉上,用漆包线绕两个线圈A和B.将线圈B的两端与漆包线CD相连,使CD平放在静止的小磁针的正上方,与小磁针平行试判断合上开关的瞬间,小磁针N极的偏转情况?线圈A中电流稳定后,小磁针又怎样偏转?解析:在开关合上的瞬间,线圈A内有了由小变大的电流,根据安培定则可判断出此时线圈A在铁钉内产生了一个由小变大的向右的磁场由楞次定律可知,线圈B内感应电流的磁场应该阻碍铁钉内的磁场在线圈B内的磁通量的增加,即线圈B内感应电流的磁场方向是向左的由安培定则可判断出线圈B内感应电流流经CD时的方向是由C到D.再由安培定则可以知道直导线CD内电流所产生的磁场在其正下方垂直于纸面向里,因此,小磁针N极应该向纸内偏转线圈A内电流稳定后,CD内不再有感应电流,所以,小磁针又回到原来位置答案:在开关合上的瞬间,小磁针的N极向纸内偏转(3分)当线圈A内的电流稳定以后,小磁针又回到原来的位置(3分)14(8分)如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置,部分导线已连接(1)用笔画线代替导线将图中未完成的电路连接好(2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么闭合电键后,将原线圈迅速插入副线圈的过程中,电流计指针将向_偏;原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向右移动时,电流计指针将向_偏答案:(1)如图所示(4分)(2)右(2分)左(2分)三、计算题(本题有3小题,共38分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)15(10分)匀强磁场的磁感应强度B0.8 T,矩形线圈abcd的面积S0.5 m2,共10匝,开始B与S垂直且线圈有一半在磁场中,如图所示(1)当线圈绕ab边转过60时,线圈的磁通量以及此过程中磁通量的改变量为多少?(2)当线圈绕dc边转过60时,求线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量解析:(1)当线圈绕ab转过60时,BSBScos 600.80.5 Wb0.2 Wb(此时的S正好全部处在磁场中)在此过程中S没变,穿过线圈的磁感线条数没变,故磁通量变化量0. (5分)(2)当线圈绕dc边转过60时,BS,此时没有磁场穿过S,所以0;不转时1B0.2 Wb,转动后20,210.2 Wb,故磁通量改变了0.2 Wb. (5分)答案:(1)0(2)0.2 Wb16(14分)两根光滑的长直金属导轨MN、MN平行置于同一水平面内,导轨间距为l,电阻不计,M、M处接有如图20所示的电路,电路中各电阻的阻值均为R,电容器的电容为C.长度也为l、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置,导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触,在ab运动距离为x的过程中,整个回路中产生的焦耳热为Q.求:(1)ab运动速度v的大小;(2)电容器所带的电荷量q.解析(1)设ab上产生的感应电动势为E,回路中的电流为I,ab运动距离为x,所用时间为t,则有EBlv(2分)I(2分)t(2分)QI2(4R)t(2分)由上述方程得v(2分)(2)设电容器两极板间的电势差为U,则有UIR,电容器所带电荷量qCU,(2分)解得q(2分)答案:(1)(2)17(14分)如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I.整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻求:(1)磁感应强度的大小B;(2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小v;(3)流经电流表电流的最大值Im. 解析:(1)电流稳定后,导体棒做匀速运动,受力平衡,有F安G,即BILmg(2分)解得B(2分)(2)由法拉第电磁感应定律得导体棒产生的感应电动势EBLv(1分)闭合电路中产生的感应电流I(1分)由式解得v(2分)(3)由题意知,导体棒刚进入磁场时的速度最大,设为vm,由机械能守恒定律得mvmgh(2分)感应电动势的最大值EmBlvm(1分)感应电流的最大值Im(1分)解得Im.(2分)答案:(1)(2)(3)
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