高2018级 南开中学 电磁感应 单元测试题.

高 2018级电磁感应单元测试题
一、单项选择题(每小题只有一个正确选项, 12小题,每小题 5分,共 48分 1.如图所示,绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路,在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环 A ,下列各种情况中铜环 A 中没有感应电流的是
A .线圈中通以恒定的电流
B .通电时,使变阻器的滑片 P 作匀速移动
C .通电时,使变阻器的滑片 P 作加速移动
D .将电键突然断开的瞬间
2. 水平桌面上放一闭合铝环, 在铝环轴线上方有一条形磁铁,如图所示. 当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速运动时,下列判断正确的是
A .铝环有收缩的趋势,对桌面的压力增大
B .铝环有扩张的趋势,对桌面的压力增大
C .铝环有收缩的趋势,对桌面的压力减小
D .铝环有扩张的趋势,对桌面的压力减小
3.某同学设计了一个电磁冲击钻,其原理示意图如图所示,若发现钻头 M 突然向右运动, 则可能是
A .开关 S 由闭合到断开的瞬间
B .开关 S 由断开到闭合的瞬间
C .保持开关 S 闭合,变阻器滑片 P 加速向右滑动
D .保持开关 S 闭合,变阻器滑片 P 匀速向右滑动
4.如图,圆环形导体线圈 a 平放在水平桌面上,在 a 的正上方固定一竖直螺线管
b ,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻器的滑片 P 向下滑动,下列表述正确的是
A .线圈 a 中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B .穿过线圈 a 的磁通量变小
C .线圈 a 有扩张的趋势
D .线圈 a 对水平桌面的压力 F N 将增大
5.两块水平放置的金属板间的距离为 d ,用导线与一个 n 匝线圈相连,线圈电阻为 r ,线圈中有竖直方向的磁场, 电阻 R 与金属板连接, 其余电阻均不计. 如图所示,两板间有一个质量为 m 、电荷量为 q 的带正电的油滴恰好处于静止状态,则线圈中的磁感应强度 B 的变化情况和磁通量的变化率分别是
A .磁感应强度
B ΔΦΔt mgd nq
B .磁感应强度B ΔΦΔt = mgd nq
C .磁感应强度B ΔΦ
Δt =
mgd (R +r nqR
D .磁感应强度B ΔΦ
Δt
mgd (R +r nqR
6.如图所示的电路中, A 1和 A 2是完全相同的灯泡,线圈 L 的电阻可以忽略.下列说法中正确的是
A .合上开关 K 接通电路时, A 2先亮, A 1后亮,最终 A 2更亮
B .合上开关 K 接通电路时, A 1和 A 2始终一样亮
C .断开开关 K 切断电路时, A 2立刻熄灭, A l 过一会儿才熄灭
D .断开开关 K 切断电路时, A 1和 A 2都要过一会儿才熄灭
7.在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图 1所示,初始时刻磁场方向
竖直向上, 当磁场的磁感应强度 B 随时间 t 如
图 2变化时, 能正确表示线圈中感应电动势 E
变化的是
8. 如图所示, 在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻 R 的直角形金属导轨 aob (在纸面内 , 磁场方向垂直于纸面朝里,另有两根金属导轨 c 、 d 分别平行于 oa 、 ob 放置.保持导轨之间接触良好,金属导轨的电阻不计.现经历以下四个过程:
①以速度 v 移动 d , 使它与 ob 的距离增大一倍 ;
②再以速率 v 移动 c , 使它与 oa 的距离减小一半;
③然后,再以速率 2v 移动 c , 使它回到原处;
④最后以速率 2v 移动 d , 使它也回到原处.
设上述四个过程中通过电阻 R 的电量的大小依次为 Q 1、 Q 2、 Q 3和 Q 4, 则
A . Q 1=Q 2=2Q 3=2Q 4
B . Q 1=Q 2=Q 3=Q 4
C . 2Q 1=2Q 2=Q 3=Q 4
D . Q 1≠ Q 2=Q 3≠ Q 4
9.如图所示,足够长的 U 型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°, 其中MN 与 PQ 平行且间距为 L , 导轨平面与磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直, 导轨电阻不计. 金属棒 ab 由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触, ab 棒接入电路的电阻为 R ,当流过 ab 棒某一横截面的电量为 q 时,棒的速度大小为 v ,则金属棒 ab 在这一过程中
A .下滑的位移大小为 qR BL
B .运动的平均速度大小为
2
v C .产生的焦耳热为 qBL v D .受到的最大安培力大小为 22sin B L R
θv
10.如图所示,在磁感强度为 B 的匀强磁场中,有半径为 r 的光滑半圆形导体框架, OC 为一能绕 O 在框架上滑动的导体棒, OC 之间连一个电阻 R ,导体框架与导体棒的电阻均不计,若要使 OC 能以角速度ω匀速转动,则外力做功的功率是
A . 224
B r R ω B . 224
2B r R
ω C . 2244B r R ω D . 224
8B r R
ω 11.如图所示 abcd 为一竖直放置的正方形导线框,其平面与匀强磁场方
向垂直. 导线框沿竖直方向从磁场上边界开始下落, 直到 ab 边出磁场
(已知磁场高度大于导线框边长 ,则以下说法正确的是
A .线圈进入磁场和离开磁场的过程中导体内产生的电热相等
B .线圈进入磁场和离开磁场的过程中通过导体横截面的电荷量相等
C .线圈从进入磁场到完全离开磁场的过程中导体内产生的电热可能
等于线圈重力势能的减小
D .若线圈在 ab 边出磁场时已经匀速运动,则线圈的匝数越多下落的速度越大
12.如图所示,在光滑绝缘的水平面上方,有两个方向相反的水平方向匀强磁场, PQ 为两个磁场的边界,磁场范围足够大,磁感应强度的大小分别为 B 1=B 、 B
2=2B .一个竖直放置的边长为 a 、质量为 m 、电阻为 R 的正方形金属线框,以速度v 垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动,当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时,线框的速度为 2
v ,则下列结论中正确的是 A .此过程中通过线框截面的电荷量为 2
2Ba R
B .此过程中回路产生的电能为 212
m v C .此时线框的加速度为 2292B a mR
v D .此时线框中的电功率为 222
92B a R
v 二、多项选择题 (每小题有多个正确选项 , 共 6小题,每小题 5分,共 30分
13.在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中,正确的说法是
A .库仑发现了电流的磁效应
B .麦克斯韦认为变化的磁场能在周围激发感生电场
C .法拉第发现了磁场产生电流的条件和规律
D .牛顿发现了万有引力定律,测出了引力常量
14.如图 (b所示, A 、 B 为两个相同的环形线圈,共轴并靠近放置. A 线圈中通有如图 (a所示的交流电 i ,则下列说法中正确的是
A .在 t 1到 t 2时间内 A 、
B 两线圈相吸
B .在 t 2到 t 3时间内 A 、 B 两线圈相斥
C . t 1时刻两线圈间作用力为零
D . t 2时刻两线圈间作用力最大
15. 如图所示, 一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为 2L 的某
矩形区域内 (长度足够大 , 该区域的上下边界 MN 、 PS 是水
平的.有一边长为 L 的正方形导线框 abcd 从距离磁场上边
界 MN 的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域, 已知当
线框的 ab 边到达 PS 时线框刚好做匀速直线运动. 以线框的
ab 边到达 MN 时开始计时,以 MN 处为坐标原点,取如图
坐标轴 x ,并规定逆时针方向为感应电流的正方向,向上为
力的正方向.则关于线框中的感应电流 i 和线框所受到的安培力 F 与 ab 边的位置坐标 x 的以下图线中,可能正确的是
16. 如图所示, 电阻不计的竖直光滑金属轨道 PMNQ , 其 PMN 部分是半径为 r 的 1/4圆弧, NQ 部分水平且足够长, 匀强磁场的磁感应强度为 B , 方向垂直于PMNQ 平面指向纸里. 一粗细均匀的金属杆质量为 m ,电阻为 R
,从图示位置由静止释放,若当地的重力加速度为 g ,金属杆与轨道始终保持良好接触,则
A .杆下滑过程机械能守恒
B .杆最终可能沿 NQ 匀速运动
C .杆从释放到滑至水平轨道过程产生的电能大于
1
2
mgR
D .杆从释放到滑至水平轨道过程中,通过杆的电荷量等于
2(2
4
Br
R
π-
17.如图所示,在足够长的两条平行金属导轨的左端接有一个定值电阻 R A =0. 6Ω,两导轨间的距离 L 1=0. 5m , 在虚线区域内有与导轨平面垂直的匀强磁场, 磁感应强度 B =0. 2T , 两虚线间距离 L 2=1. 0m .两根完全相同的金属棒 ab 、 cd 与导轨垂直放置,两金属棒用一长为 2. 0m 的绝缘轻杆连接.棒与导轨间无摩擦,两金属棒电阻均为r =0. 3Ω,导轨电阻不计.现使两棒在外力作用下以 v =5. 0m /s 的速
度向右匀速穿过磁场区域,则
A . 当 ab 棒刚进入磁场时, 通过 cd 棒的电流方向为c → d
B .当 cd 棒刚进入磁场时,通过 ab 棒的电流大小为 1. 0A
C .从 cd 棒刚进磁场到 ab 棒刚离开磁场的过程中,外力做的功为 0. 4J
D .从 cd 棒刚进磁场到 ab 棒刚离开磁场的过程中,通过 R A 的电荷量约为 0. 13C 18.如图所示,边长为 2L 的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为 B ,一个边长为 L 粗细均匀的正方形导线框 abcd ,其所在平面与磁场方向垂直,导线框的对角线与虚线框的对角线在一条直线上,导线框各
边的电阻大小均为 R .在导线框从图示位置开始以恒定速
度 v 沿对角线方向进入磁场,到整个导线框离开磁场区域
的过程中,下列说法正确的是
A .导线框进入磁场区域时产生顺时针方向的感应电流
B
.导线框中有感应电流的时间为 v
C .导线框的 bd 对角线有一半进入磁场时,整个导线框所受安培力大小为 22
B L R
v D .导线框的 bd 对角线有一半进入磁场时,导线框 a 、 c 两点间的电压为 4
v 三、非选择题 (本题共 5小题,共 72分,解答时应写出必要的文字说明,方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位
19. (12分如图, 匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里, 大小随时间的变化率 B k t
∆=∆, k 为负的常量. 用电阻率为ρ、横截面积为 S 的硬导线做成一边长为 l 的方框. 将方框固定于纸面内,其右半部位于磁场区域中.求:
(1 导线中感应电流的大小;
(2 磁场对方框作用力的大小随时间的变化率.
20. (14分水平放置的平行金属板 M 、 N 相距 d =0. 2 m,板间有竖直向下的匀强磁场, 磁感应强度 B =0. 5 T,极板按如图所示的方式接入电路.足够长的、间距为L =1 m的光滑平行金属导轨 CD 、 EF 水平放置,导轨间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度也为 B .电阻为r =1 Ω的金属棒 ab 垂直导轨放置且与导轨接触良好.已知滑动变阻器的总阻值为R =4Ω,滑片 P 的位置位于变阻器的中点.有一个质量为81.010m -=⨯ kg 、电荷量为 52.010q -=+⨯C 的带电粒子,从两板中间左端沿中心线水平射入场区.不计粒子重力.
(1 若金属棒 ab 静止,求粒子初速度 v 0多大时,可以垂直打在金属板上?
(2 当金属棒 ab 以速度 v 匀速运动时,让粒子仍以相同初速度 v 0射入,而从两板间沿直线穿过,求金属棒 ab 运动速度 v 的大小和方向.
21. (14分如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距 1 m, 导轨平面与水平面成θ=37°角, 下端连接阻值为 R 的电阻. 匀强磁场方向与导轨平面垂直.质量为 0. 2 kg 、电阻不计的金属棒放在两导轨上,并保
持良好接触,它们之间的动摩擦因数为 0. 25.
(1 求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;
(2 当金属棒下滑速度达到稳定时, 电阻 R 消耗的功率为 8 W,
求金属棒的稳定速度的大小;
(3 在上问中, 若R =2 Ω, 金属棒中的电流方向由 a 到 b , 求磁感应强度的大小与方向. (g 取 10m
/s 2, sin37°=0. 6, cos37°=0. 8
22．(14 分如图所示，电阻忽略不计的、两根平行的光滑金属导轨竖直放置，其上端接一阻值为3 Ω 的定值电阻 R．在水平虚线 L1、L2 间有一与导轨所在平面
垂直的匀强磁场 B，磁场区域的高度为 d=0.5 m．导体棒 a 的质量 ma=0.2kg、电阻Ra=3 Ω；导体棒 b 的质量 mb=0.1 kg、电阻Rb=6 Ω，它们分别从图中 M、N 处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当 b 刚穿出磁场时 a 正好进入磁场．设重力加速度为 g=10m/s2．（不计 a、b 之间的作用）求： (1在整个过程中，a、b 两棒克服安培力分别做的功； (2M 点和 N 点距 L1 的高度． R a b M N L1 d 23．(18 分如图(a所示，一端封闭的两条平行光滑导轨相距L，距左端 L 处的中间一段被弯成半径为 H 的 1/4 圆弧，导轨左右两段处于高度相差 H 的水平面上．圆弧导轨所在区域无磁场，右段区域存在磁场 B0，左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场 B(t，如图(b所示，两磁场方向均竖直向上．在圆弧顶端放置一质量为 m 的金属棒 ab，与导轨左段形成闭合回路，从金属棒下滑开始计时，经过时间 t0 滑到圆弧底端．设金属棒在回路中的电阻为 R，导轨电阻不计，重力加速度为 g．试求： (1金属棒在圆弧内滑动时，回路中感应电流的大小和方向是否发生改变？为什么？ (2求 0 到 t0 时间内，回路中感应电流产生的焦耳热量； (3讨论在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场 B0 的一瞬间，回路中感应电流的大小和方向． 6。