高中物理 第1章 电磁感应本章高效整合检测 鲁科版选修3-2

第1章 电磁感应一、选择题1关于电磁感应，下列说法正确的是()A导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流B导体做切割磁感线的运动，导体内一定会产生感应电流C闭合电路在磁场中做切割磁感线的运动，电路中一定会产生感应电流D穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流解析：产生感应电流有两个必要条件：一是闭合电路，二是回路中磁通量发生变化，二者缺一不可D项满足这两个条件，因此电路中一定有感应电流导体相对磁场运动或导体做切割磁感线运动时，不一定组成闭合电路，故A、B错误；即使是闭合回路做切割磁感线运动，回路中磁通量也不一定发生变化，如图所示，闭合导体abcd虽然切割磁感线，但回路中磁通量始终未变，故无感应电流产生，C错误答案：D2用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示当磁场以10 T/s的变化率增强时，线框中点a、b两点间的电势差大小是()AUab0 VBUab0.1 VCUab0.2 V DUab2 V答案：B3动圈式话筒和动圈式扬声器，内部结构相似，下列有关它们的工作原理叙述正确的是()A话筒是应用了电磁感应原理工作的B话筒是应用了电流的磁效应原理工作的C扬声器是应用了电磁感应原理工作的D扬声器是应用了电流的磁效应原理工作的解析：扬声器的工作原理是：音频电流通过处在磁场中的音圈(线圈)，电流受到磁场力而引起振动，发出声音，利用了电流的磁效应答案：AD4如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电导线ef.已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁通量将()A逐渐增大 B逐渐减小C始终为零 D不为零，但保持不变解析：利用安培定则判断直线电流产生的磁场，作出俯视图(如图所示)考虑到磁场具有对称性，可以知道，穿过线圈的磁感线的条数与穿出线圈的磁感线的条数是相等的故选C答案：C5如图所示，L为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，L通过M的圆心并与M所在的平面垂直，且通以向上的电流I，则()A当L中的I发生变化时，环中有感应电流B当M左右平移时，环中有感应电流C当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流D只要L与M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流解析：由安培定则可知导线L中电流产生的磁场方向与金属环面平行，即穿过M的磁通量始终为零，保持不变，故只要L与M保持垂直，A、B、C三种情况均不产生感应电流答案：D6如图所示，在匀强磁场中放有一平面与磁场方向垂直的金属线圈abcd，在下列叙述中正确的是()A当线圈沿磁场方向平动过程中，线圈中有感应电动势，无感应电流(以下称有势无流)B当线圈沿垂直磁场方向平动过程中，线圈中有势有流C当线圈以bc为轴转动时，线圈中有势有流D当线圈以cd为轴转动时，线圈中无势有流答案：C7如图所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，MN线与线框的边成45角，E、F分别为PS和PQ的中点关于线框中的感应电流，正确的说法是()A当E点经过边界MN时，线框中感应电流最大B当P点经过边界MN时，线框中感应电流最大C当F点经过边界MN时，线框中感应电流最大D当Q点经过边界MN时，线框中感应电流最大解析：由法拉第电磁感应定律知当导体切割磁感线产生的感应电动势EBLv，其中L为导体切割磁感线的有效长度，由几何关系可知，P点经过边MN时，L最大为正方形导线框的边长，产生的感应电动势最大，感应电流最大，故B正确当E点经过MN时，有效长度为，当F点经过MN时，L等于FQ长度，小于边长L，故产生感应电流较小，当Q点经过MN时，整个线框处在磁场中，磁通量不再变化，故感应电流为零，所以A、C、D错误答案：B8在匀强磁场中，有一个接有电容器的导线回路，如图所示，已知电容C30 F，回路的长和宽分别为L18 cm，L25 cm，磁场以5102 T/s的速率增强，则()A电容器带电荷量为2109 CB电容器带电荷量为4109 CC电容器带电荷量为6109 CD电容器带电荷量为8109 C解析：根据法拉第电磁感应定律：回路中的感应电动势即等于电容器充电电压E51020.050.08 V2104 V电容器的带电荷量为qCE301062104 C6109 C可见，C项正确答案：C9如图所示，弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图所示，观察磁铁的振幅将会发现()AS闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变BS闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变CS闭合或断开，振幅变化相同DS闭合或断开，振幅都不发生变化解析：S断开时，磁铁振动穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中无感应电流，振幅不变；S闭合时有感应电流；磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减少，选项A正确答案：A10如图所示，半径为r的金属环绕通过其直径的轴OO以角速度做匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，从金属环的平面与磁场方向重合开始计时，在转动30角的过程中，环中产生的平均电动势为()A2Br2 B2Br2C3Br2 D3Br2解析：在题目所给图示位置时，1BS0，转过30后2BSsin 30Br2，21Br2，转过30所需要的时间为t，En13Br2.答案：C二、 非选择题11我们用来煮食的炉子有各种各样的款式，它们的工作原理各不相同有以天然气、液化石油气等为燃料的，例如天然气炉，还有以直接的电热方式加热的，例如电饭锅下面介绍的是以电磁感应原理生热的电磁炉如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些内能便能起到加热物体的作用从而煮食电磁炉的特点是：电磁炉的效率比一般的炉子都高，热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，电磁炉火力强劲，安全可靠因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能被磁铁吸住的就能用适合放在电磁炉上的烹饪器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等(1)在电磁炉加热食物的过程中涉及到的物理原理有(回答三个即可)：_；_；_.(2)电磁炉所用的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是_；电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是_(3)在锅和电磁炉中间放置一纸板，则电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？答案：(1)电流的磁效应(或电生磁)；电磁感应现象(或磁生电)；电流的热效应(或焦耳定律)(2)不能产生电磁感应现象铝、铜的导磁性太差，且电阻率较小，效率低(3)能起到加热作用，线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应起到加热作用12如图所示，两光滑平行导轨MN、PQ水平放置，相距0.1 m，处在竖直向下、磁感应强度大小为2.5 T的匀强磁场中，M、P间接有一个8 的电阻R.一金属棒ab，电阻r2 ，与导轨接触良好且始终与导轨垂直现让ab棒以4.0 m/s的速度匀速水平向右运动，求电阻R上消耗的功率(两导轨电阻不计)解析：ab棒向右运动，垂直切割磁感线，产生感应电动势，相当于一个电源与电阻R组成闭合电路，有电流通过R，电流做功，R上消耗电功率，ab棒中产生的感应电动势为EBLv由闭合电路欧姆定律知回路中电流为I 又所求电功率PI2R 以上三式联立且代入数据得PR0.08 W.答案：0.08 W13如图所示，在光滑的水平面上有一半径r10 cm、电阻R1 、质量m1 kg的金属环，以速度v10 m/s向一有界匀强磁场滑去匀强磁场方向垂直于纸面向里，B0.5 T，从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环释放了32 J的热量，求：(1)此时圆环中电流的瞬时功率；(2)此时圆环运动的加速度解析：(1)由能量守恒mv2/2Qmv2/2，而PE2/R(B2rv)2/R两式联立可得P0.36 W.(2)aBIl/mB2(2r)2v(mR)6102 m/s2，向左答案：(1)0.36 W(2)6102 m/s2，向左14一个边长为a1 m的正方形线圈，总电阻为R2 ，当线圈以v2 m/s的速度通过磁感应强度B0.5 T的匀强磁场区域时，线圈平面总保持与磁场垂直若磁场的宽度b1 m，如图所示，求：(1)线圈进入磁场过程中感应电流的大小；(2)线圈在穿过整个磁场过程中释放的焦耳热解析：(1)根据EBlv，I，知I A0.5 A(2)线圈穿过磁场过程中，由于b1 m，故只在进入和穿出时有感应电流，故Q2I2Rt2I2R20.522 J0.5 J答案：(1)0.5 A(2)0.5 J