高中物理 第4章 电磁感应学业质量标准检测 新人教版选修3-2

第4章 电磁感应本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第16小题只有一个选项符合题目要求，第710小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1如图所示的下列实验中，有感应电流产生的是(D)解析：根据电流的磁效应，导线通电后其下方存在磁场，小磁针在磁场的作用下偏转，没有感应电流，故A错误；由法拉第电磁感应定律知，闭合圆环在无限大匀强磁场中加速运动，磁通量没有变化，所以没有产生感应电流，所以B错误；通电导线在磁场中受安培力的作用，所以不存在感应电流，故C错误；闭合回路中的金属杆切割磁感线运动，能够产生感应电流，故D正确。2(四川省自贡市20152016学年高二上学期期末)如图所示电路中，自感系数较大的线圈L的直流电阻不计，下列操作中能使电容器C的A板带正电的是(B)AS闭合的瞬间BS断开的瞬间CS闭合电路稳定后DS闭合、向左移动变阻器触头解析：S闭合瞬间，由于L的自感作用，阻碍电流增大，则电源给电容器充电，所以B极带正电，故A错误；S断开瞬间，由于线圈电流变化，产生自感电动势，阻碍电流减小，则对电容器充电，所以A板带正电，故B正确；S闭合时电路稳定后，L的电阻为零，所以C两端无电压，故C错误；S闭合，向左迅速移动滑动变阻器触头，电流增大，则自感线圈阻碍电流增大，对电容器充电，所以B极带正电，故D错误，故选B。3.如图所示，用铝制成型框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上方，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场的方向向左以速度v匀速运动，悬挂拉力为F，则(A)AFmgBFmgCFUc，金属框中无电流BUbUc，金属框中电流方向沿abcaCUbcBl2，金属框中无电流DUacBl2，金属框中电流方向沿acba解析：当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时，穿过直角三角形金属框abc的磁通量恒为0，所以没有感应电流。转动过程中bc边和ac边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则可知，c点电势高，UbcBl2，故C正确，A、B、D错误。5(江西赣州十三县(市)20152016学年高二下学期期中)两个完全相同的灵敏电流计A、B，按图所示的连接方式，用导线连接起来，当把电流计A的指针向左边拨动的过程中，电流计B的指针将(A)A向右摆动B向左摆动C静止不动D发生摆动，但不知道电流计的内部结构情况，故无法确定摆动方向解析：因两表的结构完全相同，对A来说就是由于拨动指针带动线圈切割磁感线产生感应电流，电流方向应用右手定则判断；对B表来说是线圈受安培力作用带动指针偏转，偏转方向应由左手定则判断，研究两表的接线可知，两表串联，故可判定电流计B的指针向右摆动，故选A。6(辽宁沈阳市20142015学年高二上学期期末)如图所示，一电阻为R的导线弯成半径为a的半圆形闭合回路，虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直，从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论中正确的是(D)A圆心到达磁场边界时感应电流方向发生改变BCD段直线始终不受安培力作用C感应电动势平均值为BavD通过导线横截面的电荷量为解析：从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，磁通量逐渐增大，根据楞次定律知，感应电流的方向一直为逆时针方向，故A错误；CD段的电流方向由D到C，根据左手定则知，CD段受到竖直向下的安培力，故B错误；运动的时间t，根据法拉第电磁感应定律得：EBav，故C错误；通过导线横截面的电荷量为：q，故D正确。7(江西白鹭洲中学20142015学年高二上学期检测)在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n5000匝，横截面积S20cm2，螺线管导线电阻r1.0，R14.0，R25.0，在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化(规定磁感应强度B向下为正)，则下列说法中正确的是(AD)A螺线管中产生的感应电动势为1VB闭合S，电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5102WC电路中的电流稳定后电容器下极板带负电DS断开后，流经R2的电流方向由下向上解析：A根据法拉第电磁感应定律：EnnS；代入数据可求出：E1V，故A正确；B根据全电路欧姆定律，有：IA0.1A；根据PI2R1得：P0.124W4102W，故B错误；C根据楞次定律可知，螺线管下端电势高，则电流稳定后电容器下极板带正电，故C错误；DS断开后，电容器经过电阻R2放电，因下极板带正电，则流经R2的电流方向由下向上，故D正确；故选AD。8(重庆一中20132014学年高二上学期期末)如图，光滑金属导轨由倾斜和水平两部分组成，水平部分足够长且处在竖直向下的匀强磁场中，右端接一电源(电动势为E，内阻为r)。一电阻为R的金属杆PQ水平横跨在导轨的倾斜部分，从某一高度由静止释放，金属杆PQ进入磁场后的运动过程中，速度时间图象可能是下图中的哪一个？(导轨电阻不计)(ABD)解析：金属杆PQ进入磁场后切割磁感线产生感应电动势，根据右手定则判断得知，感应电动势的方向与电源的电动势方向相反。A若杆PQ产生的感应电动势与电源的电动势大小相等时，回路中总电动势为零，电路中没有电流，金属杆不受安培力，做匀速直线运动，故A是可能的；B若杆PQ产生的感应电动势小于电源的电动势大小，杆中电流方向从P到Q，所受的安培力方向向右，将做加速运动，随着速度增加，棒产生的感应电动势增加，回路中总的电动势增加，电流减小，棒所受的安培力减小，加速度随之减小，可知vt图象的斜率减小，故B是可能的；CD若杆PQ产生的感应电动势大于电源的电动势大小，杆中电流方向从Q到P，所受的安培力方向向左，将做减速运动，随着速度减小，棒产生的感应电动势减小，回路中总的电动势减小，电流减小，棒所受的安培力减小，加速度随之减小，可知vt图象的斜率减小，故C是不可能，D是可能的。9(郑州一中20142015学年高二检测)等离子气流由左方连续以速度v0射入P1和P2两板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2相连接，线圈A与直导线cd连接。线圈A内有随图乙所示变化的磁场，且磁场B的正方向规定为向左，如图甲所示，则下列叙述正确的是(BD)A01s内ab、cd导线互相排斥B12s内ab、cd导线互相吸引C23s内ab、cd导线互相吸引D34s内ab、cd导线互相排斥解析：由左手定则，可判定等离子气流中的正离子向上极板偏转，负离子向下极板偏转，所以ab中电流方向是由a向b的。在第1s内，线圈A内磁场方向向右，磁感应强度减小，由楞次定律可知感应电流的方向是由c向d的，由同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，可知两导线相互吸引，A错；在第2s内，线圈A内磁场方向向左，磁感应强度增加，由楞次定律可知感应电流的方向是由c向d的，由同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，可知两导线相互吸引，B正确；同理可以判断其他选项，故正确选项为B、D。10(湖北宜昌市金东方高中20152016学年高二上学期期末)如图所示，有一等腰直角三角形的区域，其底边长为2L，高为L。在该区域内分布着如图所示的磁场，左侧磁场方向垂直纸面向外，右侧磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B。一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域。取沿顺时针的感应电流方向为正，下图中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象不正确的是(BCD)解析：bc边的位置坐标x在L2L过程，线框bc边有效切线长度为lxL，感应电动势为EBlvB(xL)v，感应电流i，根据楞次定律判断出感应电流方向沿abcda，为正值。x在2L3L过程，ad边和bc边都切割磁感线，根据楞次定律判断出感应电流方向沿adcba，为负值，线框有效切线长度为lL，感应电动势为EBlvBLv，感应电流i。x在3L4L过程，线框ad边有效切线长度为lL(x3L)4Lx，感应电动势为EBlvB(4Lx)v，感应电流i，根据楞次定律判断出感应电流方向沿abcda，为正值。由图示图象可知，A正确，本题选不正确的，故选BCD。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分。把答案直接填在横线上)11如图所示是三个成功的演示实验，回答下列问题。(1)在实验中，电流表指针偏转的原因是穿过线圈的磁通量发生变化。(2)电流表指针偏转角跟感应电动势的大小成正比关系。(3)第一个成功实验(如图a)中，将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么量是相同的？磁通量的变化量，什么量是不同的？磁通量的变化率。(4)从三个成功的演示实验可归纳出的结论是：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。12某中学的学生食堂新安装了磁卡就餐系统，使用不到一周，便出现了电源总开关总是无法接通的问题。经检查，电源总开关中漏电保护器自动切断了电源。漏电保护器电路如图所示，变压器A处用火线与零线双股平行绕制成线圈，然后接到磁卡机上，B处有一个输出线圈，一旦线圈B中有电流经放大器放大后便推动断电器切断电源。造成漏电保护器自动切断电源的原因可能为磁卡机用电端_B_。(填下列选项前字母)A零线与火线之间漏电B火线与地线之间漏电或零线直接接地C磁卡机装得过多，造成电流太大解析：由题意知，火线和零线均绕在铁芯上，根据互感现象，只有火线与零线中电流大小不等时，才会引起漏电保护器切断电源，故可能是火线与地之间漏电，也可能是零线与地之间漏电。13(河北衡水中学高二期中)法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机，揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕。法拉第圆盘发电机的原理如图所示，将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷A、B，两电刷与灵敏电流计相连。当金属盘绕中心轴按图示方向转动时，则电刷A的电势低于电刷B的电势(填高于、低于或等于)；若仅提高金属盘转速，灵敏电流计的示数将增大；(填增大、减小或不变)；若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将减小(填增大、减小或不变)解析：根据安培定则可知，电磁铁产生的磁场方向向右，由右手定则判断可知，金属盘产生的感应电流方向从A到B，则电刷A的电势低于电刷B的电势；若仅提高金属盘转速，由EBLv知，产生的感应电动势增大，灵敏电流计的示数将变大；若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，变阻器接入电路的电阻增大电磁铁的磁场减弱，则感应电动势变小，则电路中电流减小，灵敏电流计的示数变小，故D正确。三、论述计算题(共4小题，42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14(9分)如图所示，一个100匝的圆形线圈(图中只画了2匝)，面积为200cm2，线圈的电阻为1，在线圈外接一个阻值为4的电阻和一个理想电压表。电阻的一端B与地相接，线圈放入方向垂直线圈平面指向纸内的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如Bt图所示。求：(1)t3s时穿过线圈的磁通量。(2)t5s时，电压表的读数。答案：(1)7103Wb(2)0.32V解析：(1)t3s时，BS3.5101200104Wb7103Wb(2)46s内的感应电动势为E1nS100200104V0.4V电压表的读数为UR4V0.32V15(10分)(辽宁沈阳市20142015学年高二上学期期末)如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，设导体棒Oa可以以点O为中心转动，而另一端a刚好搭在光滑的半圆形金属导轨上，Oa长为L且以角速度顺时针匀速转动，在Ob间接入一阻值为R的电阻，不计其他电阻，试求：(1)导体棒Oa两端产生的电势差；(2)流过电阻R上的电流大小及方向；(3)所需外力的功率。答案：(1)BL2(2)从左向右(3)解析：(1)(2)导体棒Oa匀速转动，产生的感应电动势：EBlBLBL2，电路中只有电阻R，其余电阻都不计，则Oa端的电势差为：BL2；(2)回路中感应电流：I，由右手定则可知，流过电阻R的电流从左流向右；(3)外力功率等于电阻R消耗的电功率：P。16(11分)如图所示，间距为L的光滑M、N金属轨道水平平行放置，ab是电阻为R0的金属棒，可紧贴导轨滑动，导轨右侧连接水平放置的平行板电容器，板间距为d，板长也为L，导轨左侧接阻值为R的定值电阻，其它电阻忽略不计。轨道处的磁场方向垂直轨道平面向下，电容器处的磁场垂直纸面向里，磁感应强度均为B。当ab以速度v0向右匀速运动时，一带电量大小为q的颗粒以某一速度从紧贴A板左侧平行于A板进入电容器内，恰好做匀速圆周运动，并刚好从C板右侧边缘离开。求：(1)AC两板间的电压U；(2)带电颗粒的质量m；(3)带电颗粒的速度大小v。答案：(1)(2)(3)解析：(1)由法拉第电磁感应定律，ab棒的电动势为：EBLv0设AC间的电压为U，由闭合电路欧姆定律，得：I，又UIR解得：U(2)带电颗粒恰好做匀速圆周运动，则重力与电场力平衡有：qmg解得：m(3)颗粒做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得：qvBm颗粒运动轨迹如图所示，由几何关系可得：L2(rd)2r2解得：v17(12分)(江苏扬州市20152016学年高二上学期期末)如图所示，MN、PQ两条平行的固定光滑金属轨道与水平面夹角为30，M、P之间接电阻箱R，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度大小为B0.5T。金属杆ab水平放置在轨道上，且与轨道垂直，金属杆ab接入电路的阻值r 2，金属杆的质量m0.2kg。已知轨道间距L2m，取重力加速度g10m/s2，轨道足够长且电阻不计。现从静止释放杆ab，则：(1)当电阻箱接入电路的电阻为0时，求杆ab匀速下滑时的速度大小；(2)若不断改变电阻箱的阻值R，试画出杆最终匀速下滑速度vm与电阻箱阻值R的图像；(3)若电阻箱R4，当金属杆ab运动的速度为最终稳定速度的一半时，ab棒消耗的电功率多大。答案：(1)2m/s(2)见解析图(3)0.5W解析：(1)设杆匀速下滑的速度为v，杆切割磁感线产生的感应电动势EBLv由闭合电路的欧姆定律得：I杆匀速下滑时满足mgsinBIL0联立解得：v2m/s(2)改变R，匀速时mgsinBIL代入数据解得函数关系式为vm2Rvm与电阻箱阻值R的图像如图： (3)由vm2R知电阻箱取4时金属杆最终稳定速度v6m/s金属杆ab运动的速度为最终稳定速度的一半时，杆所产生的电动势EBLv/2ab棒消耗的电功率PI2r由闭合电路的欧姆定律得：I联立解得：P0.5W。