2019年高中物理 第四章 电磁感应单元质量评估（含解析）新人教版选修3-2.doc

2019年高中物理 第四章 电磁感应单元质量评估（含解析）新人教版选修3-2一、选择题（本大题共10小题，每小题6分，共60分。每小题至少一个答案正确）1.（多选）（xx新课标全国卷）在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（）A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说C.法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流D.楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化2.如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成一闭合回路，在铁芯的右端套有一表面绝缘的铜环a，下列各种情况下铜环a中不产生感应电流的是（）A.线圈中通以恒定的电流B.通电时，使滑动变阻器的滑片P匀速移动C.通电时，使滑动变阻器的滑片P加速移动D.将开关突然断开的瞬间3.如图所示，当导体棒MN在外力作用下沿导轨向右运动时，流过R的电流方向是（）A.由ABB.由BAC.无感应电流 D.无法确定4.（xx宜春高二检测）如图所示，一水平放置的圆形通电线圈1固定，另一较小的圆形线圈2从1的正上方下落，在下落过程中两线圈平面始终保持平行且共轴，则在线圈2从正上方下落至1的正下方过程中，从上往下看，线圈2中的感应电流应为（）A.无感应电流B.有顺时针方向的感应电流C.先是顺时针方向，后是逆时针方向的感应电流D.先是逆时针方向，后是顺时针方向的感应电流5.环形线圈放在匀强磁场中，设在第1 s内磁场方向垂直于线圈平面向里，如图甲所示。若磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，那么在第2 s内，线圈中感应电流的大小和方向是（）A.大小恒定，逆时针方向B.大小恒定，顺时针方向C.大小逐渐增加，顺时针方向D.大小逐渐减小，逆时针方向6.如图所示，闭合线圈abcd在磁场中运动到如图所示位置时，ab边受到的磁场力竖直向上，则此线圈的运动情况可能是（）A.向右进入磁场B.向左移出磁场C.以ab为轴转动D.以ad为轴转动7.（多选）（xx宝鸡高二检测）如图所示，一电子以初速度v沿与金属板平行方向飞入M、N极板间，突然发现电子向M板偏转，若不考虑磁场对电子运动方向的影响，则产生这一现象的原因可能是（）A.开关S闭合瞬间B.开关S由闭合后断开瞬间C.开关S是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动D.开关S是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动8.（多选）在如图所示的电路中，自感线圈的阻值为0，开关S1原来是闭合的，电路已达到稳定。则下列操作与对应的描述正确的是（）A.电路稳定时，流经R2的电流方向为abB.闭合S2时，流经电阻R2的电流方向为abC.断开S1时，流经电阻R2的电流方向为abD.先闭合S2，待电路稳定后，再断开S2时，有电流流过R29.如图甲所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为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abcd的感应电流为正，则图乙中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图像正确的是（）10.（多选）（xx嘉兴高二检测）如图所示，一闭合的小金属环用一根绝缘细杆挂在固定点O处，使金属环在竖直线OO的两侧来回摆动的过程中穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线的方向水平，和绝缘细杆摆动的竖直面垂直。若悬点摩擦和空气阻力不计，且摆动过程中金属环不翻转，则（）A.金属环每次进入和离开磁场区域都有感应电流，完全进入磁场区域后无感应电流B.金属环进入磁场区域后越靠近OO线时速度越大，而且产生的感应电流越大C.金属环开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后不再减小D.金属环在摆动过程中，机械能将全部转化为金属环中的电能二、计算题（本大题共3小题，共40分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位）11.（12分）如图甲所示，一个500匝的线圈的两端跟R=99的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是20cm2，电阻为1，磁场的磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。求磁场变化过程中通过电阻R的电流。12.（14分）（xx德州高二检测）如图所示，在绝缘光滑的水平面上，有一个边长为L的单匝正方形线框abcd，在外力的作用下以恒定的速率v向右运动进入磁感应强度为B的有界匀强磁场区域。线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，线框的ab边始终平行于磁场的边界。已知线框的四个边的电阻值相等，均为R。求：（1）在ab边刚进入磁场区域时，线框内的电流大小。（2）在ab边刚进入磁场区域时，ab边两端的电压。（3）在线框被拉入磁场的整个过程中，线框产生的热量。13.（14分）（xx玉溪高二检测）如图所示，MN与PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨，质量m=0.2kg，电阻r=0.5的金属杆ab垂直跨接在导轨上，匀强磁场的磁感线垂直于导轨平面，导轨左端接阻值R=2的电阻，理想电压表并接在R两端，导轨电阻不计。t=0时刻金属杆受水平拉力F的作用后由静止开始向右做匀加速运动，金属杆与导轨间的动摩擦因数=0.2。第4s末，金属杆的速度v=1m/s，电压表示数U=0.4V。取重力加速度g=10m/s2。（1）在第4s末，金属杆产生的感应电动势和受到的安培力各为多大？（2）若第4s末以后，金属杆做匀速运动，则在匀速运动阶段的拉力为多大？整个过程中拉力的最大值为多大？答案解析1.【解析】选A、B、D。奥斯特发现了电流的磁效应，说明电和磁之间存在联系，选项A正确；安培总结了电流周围磁场方向，根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，选项B正确；法拉第在实验中观察到，在通有变化电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流，选项C错误；楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项D正确。2.【解析】选A。线圈中通以恒定电流时，铜环a处磁场不变，穿过铜环的磁通量不变，铜环中不产生感应电流，A选项正确；滑动变阻器的滑片移动或开关断开时，线圈中电流变化，铜环a处磁场变化，穿过铜环的磁通量变化，产生感应电流，B、C、D情况下会产生感应电流。3.【解析】选A。由右手定则知，通过导体棒的电流为NM，则通过R的电流为AB。4.【解析】选C。由安培定则可知通电线圈1产生的磁场方向自下而上穿过线圈1所包围的空间。当线圈2从正上方下落至与线圈1平行的位置时，穿过线圈2的磁通量向上增加，根据楞次定律的“增反”可知，线圈2中感应电流产生的磁场方向向下，应用安培定则可以判断出感应电流的方向为顺时针（俯视）；当线圈2从与线圈1平行的位置继续下落至正下方时，穿过线圈2的磁通量向上减少，根据楞次定律的“减同”可知，线圈2中感应电流产生的磁场方向向上，应用安培定则可以判断出感应电流的方向为逆时针（俯视），故选项C正确。【变式备选】一金属圆环水平固定放置。现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放。在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环（）A.始终相互吸引B.始终相互排斥C.先相互吸引，后相互排斥D.先相互排斥，后相互吸引【解析】选D。条形磁铁释放后进入金属圆环时将使穿过金属圆环的磁通量增加，由楞次定律可知，金属圆环中将产生感应电流，感应电流的磁场将阻碍条形磁铁进入，故进入时是排斥；同理，离开时，感应电流的磁场将阻碍条形磁铁离开，故后来是吸引，所以正确答案为D。5.【解析】选A。由题图乙可知，第2 s内为定值，由E=S知，线圈中感应电动势为定值，所以感应电流大小恒定。第2 s内磁场方向向外，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律判断知感应电流为逆时针方向，A项正确。6.【解析】选B。ab边受磁场力竖直向上，由左手定则知，通过ab的电流方向是由a向b，由右手定则可知当线圈向左移出磁场时，bc边切割磁感线可产生顺时针方向的电流，当然也可以用楞次定律判断当线圈向左移出磁场时，磁通量减小，产生顺时针方向的感应电流，故A错误，B正确；当以ab或ad为轴转动时，在图示位置，导线不切割磁感线，无感应电流产生，故C、D错。7.【解析】选A、D。电子向M板偏转，说明M、N两板的电势MN，即右侧螺线管中产生了流向M板的感应电流，由右手螺旋定则可知，右侧螺线管左端相当于N极；左侧螺线管的磁场方向向右，要使右侧线圈产生上述感应电流，由楞次定律可知，左侧螺线管中磁场必须增大，即电流增大，故开关S闭合瞬间或滑动变阻器滑片P向左滑动满足条件，选项A、D正确。8.【解析】选B、D。由于自感线圈的阻值为0，电路稳定时线圈两端电压为0，即与之并联的电阻R2两端电压为0，流经R2的电流为0，A错；闭合S2时，回路总电阻减小，电流增大，由于L的自感，使a端电势高于b端，流经电阻R2的电流方向为ab，B正确；而断开S1时，b端电势高于a端，流经电阻R2的电流方向为ba，C错；先闭合S2，待电路稳定后，再断开S2时，回路总电阻增大，电流减小，线圈产生自感电动势，R2两端电压不为0（b高a低），有电流流过R2，D正确。9.【解题指南】分别画出线框bc边从L到2L、2L附近及2L到3L的位置示意图；判断线框的哪部分切割磁感线，确定切割磁感线有效长度的变化特点，用公式E=BLv确定电流的变化情况；用楞次定律或右手定则判定电流方向。【解析】选C。线框bc边从L到2L的过程中，bc边切割磁感线，且bc边的有效切割长度均匀增大，在2L处最大，故回路电流均匀增大，由右手定则判断电流方向为正方向；在2L到3L，ad边切割磁感线，且有效切割长度增大，用右手定则判定电流方向为负方向，综上分析，C项正确。10.【解析】选A、C。金属环进入和离开磁场区域时，穿过金属环的磁通量发生变化，产生感应电流，当金属环完全进入磁场区域后，磁通量不再发生变化，则无感应电流产生，故选项A正确，B错误；金属环进入和离开磁场区域的过程中产生感应电流，而感应电流要产生焦耳热，根据能量转化与守恒，金属环的机械能要减少，所以金属环上升的最大高度不断降低，摆角不断减小，最后恰好不穿出磁场区域，以某一恒定摆角做往复性运动永不停止，故选项C正确；金属环最后的摆角不为零，即仍保留一部分机械能，并没有全部转化为金属环的电能，故选项D错误。11.【解析】由题图乙知，线圈中磁感应强度B均匀增加，其变化率=T/s=10T/s （4分）由法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动势为E=n=nS=500102010-4V=10V （4分）由闭合电路欧姆定律得通过电阻R的电流大小为I=A=0.1A。 （4分）答案：0.1A12.【解析】（1）ab边切割磁感线产生的电动势E=BLv （2分）所以通过线框的电流I= （2分）（2）ab边两端电压为路端电压，Uab=I3R （3分）所以Uab=BLv （2分）（3）线框被拉入磁场的整个过程所用时间t= （2分）线框中电流产生的热量Q=I24Rt= （3分）答案：（1）（2）BLv（3）13.【解析】（1）4s末的感应电流：I=A=0.2A （2分）电动势：E=I（R+r）=0.5V （2分）由E=BLv得BL=Tm=0.5 Tm （2分）4s末金属杆受到的安培力：F安=BIL=0.1N （2分）（2）匀速运动阶段，金属杆受力平衡拉力F=mg+F安=0.5N （3分）加速到第4s末时拉力最大，Fmax=F安+mg+m=0.55N （3分）答案：（1）0.5V0.1 N（2）0.5 N0.55 N