2019-2020年高中物理 第1章 电磁感应章末检测卷 教科版选修3-2.doc

2019-2020年高中物理 第1章 电磁感应章末检测卷 教科版选修3-2一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分)1xx年12月我国发射的“玉兔号”月球车成功着陆月球，预计在2020年将实施载人登月假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是 ()A直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场有无B将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则判断月球表面无磁场C将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场D将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某个平面内沿两个互相垂直的方向运动，月球表面若有磁场，则电流表至少有一次示数不为零答案C解析电流表有示数时可判断有磁场存在，沿某方向或某平面运动而无示数不能确定磁场是否存在，只有C正确2很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐让条形磁铁从静止开始下落条形磁铁在圆筒中的运动速率()A均匀增大B先增大，后减小C逐渐增大，趋于不变D先增大，再减小，最后不变答案C解析竖直圆筒相当于闭合电路，磁铁穿过闭合电路，产生感应电流，根据楞次定律，磁铁受到向上的阻碍磁铁运动的安培力，开始时磁铁的速度小，产生的感应电流也小，安培力也小，磁铁加速运动，随着速度的增大，产生的感应电流增大，安培力也增大，直到安培力等于重力的时候，磁铁匀速运动，所以C正确3如图1所示是研究通电自感实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关S调节滑动变阻器R的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，调节滑动变阻器R1的滑动触头，使它们都正常发光，然后断开开关重新闭合开关，则()图1A闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮B闭合瞬间，A1、A2均立刻变亮C稳定后，L和R两端的电势差一定相同D稳定后，A1和A2两端的电势差不相同答案C解析根据题设条件可知，闭合开关调节滑动变阻器R的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，说明此时滑动变阻器R接入电路的阻值与线圈L的电阻一样大，断开开关再重新闭合开关的瞬间，根据自感原理可判断，A2立刻变亮，而A1逐渐变亮，A、B均错误；稳定后，自感现象消失，根据题设条件可判断，线圈L和R两端的电势差一定相同，A1和A2两端的电势差也相同，所以C正确，D错误4. 如图2所示，一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内，其下方(略靠前)固定一根与导线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流释放导线框，它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中 ()图2A导线框中感应电流的方向依次为ACBAABCAACBAB导线框的磁通量为零时，感应电流也为零C导线框所受安培力的合力方向依次为向上向下向上D导线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动答案A解析根据右手螺旋定则可知导线上方的磁场方向垂直纸面向外，下方的磁场方向垂直纸面向里，而且越靠近导线磁场越强，所以闭合导线框ABC在下降过程中，导线框内垂直于纸面向外的磁通量先增大，当BC边与导线重合时，达到最大，再向下运动，导线框内垂直于纸面向外的磁通量逐渐减小至零，然后随导线框的下降，导线框内垂直于纸面向里的磁通量增大，当达到最大，继续下降时由于导线框逐渐远离导线，使导线框内垂直于纸面向里的磁通量再逐渐减小，所以根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍内部磁通量的变化，所以感应电流的磁场先向里，再向外，最后向里，所以导线框中感应电流的方向依次为ACBAABCAACBA，A正确；当导线框内的磁通量为零时，内部的磁通量仍然在变化，有感应电动势产生，所以感应电流不为零，B错误；根据对楞次定律的理解，感应电流的效果总是阻碍导体间的相对运动，由于导线框一直向下运动，所以导线框所受安培力的合力方向一直向上，不为零，C、D错误5. 如图3所示，质量为m、高为h的矩形导线框在竖直面内自由下落，其上下两边始终保持水平，途中恰好匀速穿过一有理想边界、高亦为h的匀强磁场区域，线框在此过程中产生的内能为()图3AmghB2mghC大于mgh而小于2mghD大于2mgh答案B解析因线框匀速穿过磁场，在穿过磁场的过程中合外力做功为零，克服安培力做功为2mgh，产生的内能亦为2mgh，故选B.6. 如图4所示为几个有理想边界的磁场区域，相邻区域的磁感应强度B大小相等、方向相反，区域的宽度均为L.现有一边长为L的正方形导线框由图示位置开始，沿垂直于区域边界的方向匀速穿过磁场区域，速度大小为v.设逆时针方向为电流的正方向，下列选项中能正确反映线框中感应电流随时间变化的图像是 ()图4答案D解析导线框刚进入磁场0至L的过程中，由右手定则知，感应电流的方向为顺时针方向，即负方向，感应电流I，大小恒定，A、B错误；导线框进入磁场中L至2L的过程中，导线框左右两侧均切割磁感线，由右手定则，可判断感应电流的方向为逆时针方向，即为正方向，感应电流I，C错误，D正确二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分每题至少有两个选项正确，选对得5分，漏选得2分，错选得0分)7如图5所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好，在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示不计轨道电阻以下叙述正确的是()图5AFM向右 BFN向左CFM逐渐增大 DFN逐渐减小答案BCD解析根据安培定则可判断出，通电导线在M区产生竖直向上的磁场，在N区产生竖直向下的磁场当导体棒匀速通过M区时，由楞次定律可知导体棒受到的安培力向左当导体棒匀速通过N区时，由楞次定律可知导体棒受到的安培力也向左，选项A错误，B正确设导体棒的电阻为r，轨道的宽度为L，导体棒产生的感应电流为I，则导体棒受到的安培力F安BILBL，在导体棒从左到右匀速通过M区时，磁场由弱到强，所以FM逐渐增大；在导体棒从左到右匀速通过N区时，磁场由强到弱，所以FN逐渐减小，选项C、D正确8. 用一根横截面积为S、电阻率为的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径如图6所示，在ab的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率k(k0)则 ()图6A圆环中产生逆时针方向的感应电流B圆环具有扩张的趋势C圆环中感应电流的大小为|D图中a、b两点间的电势差大小为Uab|kr2|答案BD解析由题意可知磁感应强度均匀减小，穿过闭合线圈的磁通量减小，根据楞次定律可以判断，圆环中产生顺时针方向的感应电流，圆环具有扩张的趋势，故A错误，B正确；圆环中产生的感应电动势为ES|kr2|，圆环的电阻为R，所以圆环中感应电流的大小为I|，故C错误；图中a、b两点间的电势差UabIR|kr2|，故D正确9. 如图7所示，边长为L的正方形线框，从图示位置开始沿光滑斜面向下滑动，途中穿越垂直纸面向里、有理想边界的匀强磁场区域，磁场的宽度大于L，以i表示导线框中的感应电流，从线框刚进入磁场开始计时，取逆时针方向为电流的正方向，以下it关系图像，可能正确的是 ()图7答案BC解析边长为L的正方形线框，从图示位置开始沿光滑斜面向下滑动，若进入磁场时所受安培力与重力沿斜面方向的分力平衡，则线框做匀速直线运动，感应电流为一恒定值；完全进入后磁通量不变，感应电流为零，线框做匀加速直线运动；从磁场中出来时，感应电流方向相反，所受安培力大于重力沿斜面方向的分力，线框做加速度减小的减速运动，感应电流减小，选项B正确同理可知，选项C正确10. 如图8所示，竖直平行金属导轨MN、PQ上端接有电阻R，金属杆ab质量为m，跨在平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场的磁感应强度为B，不计金属杆与导轨电阻及一切摩擦，且金属杆与导轨接触良好若金属杆在竖直向上的拉力F作用下匀速上升，则以下说法正确的是 ()图8A拉力F所做的功等于电阻R上产生的热量B金属杆克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量C电流所做的功等于重力势能的增加量D拉力F与重力做功的代数和等于电阻R上产生的热量答案BD解析当拉力F拉着金属杆匀速上升时，拉力要克服重力和安培力做功，拉力做的功等于克服安培力和重力做功之和，即等于电阻R上产生的热量和金属杆增加的重力势能之和，选项A错误，D正确克服安培力做多少功，电阻R上就产生多少热量，选项B正确电流做的功不等于重力势能的增加量，选项C错误三、填空题(本题共2小题，共9分)11. (3分)如图9所示，半径为r的金属圆环绕通过直径的轴OO以角速度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，以金属环的环面与磁场方向重合时开始计时，求在转动30角的过程中，环中产生的平均感应电动势为_图9答案3Br2解析21BSsin 300Br2.又t所以3Br2.12. (6分)把一个矩形线圈从有理想边界的匀强磁场中匀速拉出，如图10所示，第一次速度为v1，第二次速度为v2，且v22v1，则两情况下拉力所做的功之比W1W2_，拉力的功率之比P1P2_，线圈中产生的焦耳热之比Q1Q2_.图10答案121412解析设线圈的ab边长为L，bc边长为L，整个线圈的电阻为R，把ab边拉出磁场时，cd边以速度v匀速运动切割磁感线，产生的感应电动势EBLv其电流方向从c指向d，线圈中形成的感应电流Icd边所受的安培力FBIL为了维持线圈匀速运动，所需拉力大小为FFBIL因此拉出线圈过程拉力所做的功WFLv拉力的功率PFvv2线圈中产生的焦耳热QI2RtRvW由上面得出的W、P、Q的表达式可知，两种情况下拉力所做的功、功率及线圈中的焦耳热之比分别为12、14、12.四、计算题(本题共4小题，共47分)13(11分)如图11甲所示，横截面积为0.2 m2的100匝圆形线圈A处在变化的磁场中磁场方向垂直纸面，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，设垂直纸面向外为B的正方向R14 ，R26 ，C30 F，线圈的内阻不计，求电容器上极板所带电荷量并说明正负图11答案7.2106 C上极板带正电解析EnS1000.2 V0.4 V电路中的电流I A0.04 A所以UCU2IR20.046 V0.24 VQCUC301060.24 C7.2106 C.14(11分)如图12所示，ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L1 m，导轨左端连接一个R3 的电阻，一根电阻为1 的金属棒cd垂直地放在导轨上，与导轨接触良好，导轨的电阻不计，整个装置放在磁感应强度为B2 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上现对金属棒施加4 N的水平向右的拉力F，使金属棒从静止开始向右运动，试解答以下问题：图12(1)金属棒达到的最大速度vm是多少？(2)金属棒达到最大速度后，电阻R上的发热功率为多大？答案(1)4 m/s(2)12 W解析(1)当金属棒速度最大时，拉力与安培力大小相等F，vm4 m/s(2)回路中电流为I2 A，电阻R上的发热功率为PI2R12 W.15. (12分)如图13所示，有两根足够长、不计电阻，相距L的平行光滑金属导轨cd、ef与水平面成角固定放置，底端接一阻值为R的电阻，在轨道平面内有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直轨道平面斜向上现有一平行于ce、垂直于导轨、质量为m、电阻不计的金属杆ab，在沿轨道平面向上的恒定拉力F作用下，从底端ce由静止沿导轨向上运动，当ab杆速度达到稳定后，撤去拉力F，最后ab杆又沿轨道匀速回到ce端已知ab杆向上和向下运动的最大速度相等求拉力F的大小和ab杆最后回到ce端的速度v的大小图13答案2mgsin 解析当ab杆沿导轨上滑达到最大速度v时，其受力如图所示：由平衡条件可知：FF安mgsin 又F安BIL而I联立式得：Fmgsin 0同理可得，ab杆沿导轨下滑达到最大速度时：mgsin 0联立两式解得：F2mgsin v.16(13分)某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图14所示，一个半径为R0.1 m的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R的金属棒OA，A端与导轨接触良好，O端固定在圆心处的转轴上转轴的左端有一个半径为r的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m0.5 kg的铝块在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B0.5 Ta点与导轨相连，b点通过电刷与O端相连测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度铝块由静止释放，下落h0.3 m时，测得U0.15 V(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g10 m/s2)图14(1)测U时，与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？(2)求此时铝块的速度大小；(3)求此下落过程中铝块机械能的损失答案(1)正极(2)2 m/s(3)0.5 J解析(2)由电磁感应定律得UEBR2UBR2vrR所以v2 m/s.(3)Emghmv2E0.5 J.