人教版初中高中物理选修二第二章《电磁感应》阶段测试(含答案解析)(1)

一、选择题
1．如图，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。

一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中（）
A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针
B．感应电流方向一直是逆时针
C．安培力方向始终与速度方向相反
D．安培力方向始终沿竖直方向
2．如图所示，两根足够长且平行的金属导轨置于磁感应强度为B=3 T的匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面，两导轨间距L=0.1m，导轨左端连接一个电阻R=0.5Ω，其余电阻不计，导轨右端连一个电容器C= 2.5 ⨯1010 pF，有一根长度为 0.2m 的导体棒ab，a端与导轨下端接触良好，从图中实线位置开始，绕a点以角速度ω = 4 rad/s 顺时针匀速转动75°，此过程通过电阻R的电荷量为（）
A．3 ⨯10-2 C B．23⨯10-3 C
C．（30 + 23）⨯10-3 C D．（30 - 23）⨯10-3 C
3．如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零。

A和B是两个完全相同的小灯泡。

下列说法正确的是（）
A．闭合开关S后，A灯亮，B灯不亮
B ．闭合开关S 后，A 灯亮，B 灯慢慢变亮
C ．开关S 闭合电路稳定后，在突然断开的瞬间，A 、B 灯都闪亮一下
D ．开关S 闭合电路稳定后，在突然断开的瞬间，A 灯立即熄灭、B 灯闪亮一下再熄灭 4．如图甲所示，半径为r 带小缺口的刚性金属圆环固定在竖直平面内，在圆环的缺口两端用导线分别与两块水平放置的平行金属板A 、B 连接，两板间距为d 且足够大。

有一变化的磁场垂直于圆环平面，规定向里为正，其变化规律如图乙所示。

在平行金属板A 、B 正中间有一电荷量为q 的带电液滴，液滴在0~14T 内处于静止状态。

重力加速度为g 。

下列说法正确的是（ ） A ．液滴的质量为2
04B q r gdT
π B ．液滴带负电
C ．34
t T =时液滴的运动方向改变 D ．t =0.5T 时液滴与初始位置相距212
gT 5．如图甲所示，圆形线圈P 静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q P ，和Q 共轴，Q 中通有余弦函数变化电流i ，电流随时间变化的规律如图乙所示。

P 始终保持静止状态，则（ ）
A ．O 时刻，P 中有最大的感应电流
B ．1t 时刻，P 有收缩的趋势
C ．2t 时刻，穿过P 的磁通量最小，感应电流最大
D ．3t 时刻，穿过P 的磁通量最
大，感应电流最大
6．如图所示，一正四边形导线框恰好处于匀强磁场的边缘，如果将导线框以某一速度匀速向右拉出磁场，则在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A ．如果导线框的速度变为原来的2倍，则外力做的功变为原来的4倍
B ．如果导线框的速度变为原来的2倍，则电功率变为原来的2倍
C ．如果导线框的材料不变，而边长变为原来的2倍，则外力做的功变为原来的2倍
D ．如果导线框的材料不变，而边长变为原来的2倍，则电功率变为原来的2倍 7．如图所示,置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线,与套在铁芯上部的线圈A 相连，套在铁芯下部的线圈B 引出两根导线接在两根水平光滑导轨上，导轨上有一根金属棒ab 静止处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，下列说法正确的是 （ ）
A ．圆盘顺时针加速转动时，ab 棒将向右运动
B ．圆盘顺时针匀速转动时，ab 棒将向右运动
C ．圆盘顺时针减速转动时，ab 棒将向右运动
D ．圆盘逆时针加速转动时，ab 棒将向左运动
8．空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图(a)中虚线MN 所示。

一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S ，将该导线做成半径为r 的圆环固定在纸面内，圆心O 在MN 上。

t ＝0时磁感应强度的方向如图所示；磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图所示。

则在t ＝0到t ＝t 1的时间间隔内圆环中的感应电流大小为（ ）
A ．002
B rS t ρ B ．2004B r t π
C ．004B rS t ρ
D ．200
2B r t π 9．如图所示的电路中，A 1和A 2是完全相同的灯泡，线圈L 的直流电阻忽略不计，下列说法中正确的是（ ）
A．闭合开关S时，A2先亮，A1后亮，最后A1比A2亮
B．闭合开关S时，A1和A2始终一样亮
C．断开开关S时，A2立即熄灭，A1过一会儿熄灭
D．断开开关S时，A1和A2都要过一会儿才熄灭
10．如图所示，一个边长为a、电阻为R的等边三角形线框，在外力作用下，以速度v匀速穿过宽均为a的两个匀强磁场。

这两个磁场的磁感应强度大小均为B，方向相反。

线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直。

取逆时针方向的电流为正。

若从图示位置开始，线框中产生的感应电流I与沿运动方向的时间t之间的函数图象，下面四个图中正确的是（）
A．B．
C．D．
11．轻质细线吊着一质量为m=0.42kg、边长为L=1m、匝数n=10的正方形线圈，其总电阻为r=1Ω。

在线圈的中间位置以下区域分布着磁场，如图甲所示。

磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示，整个过程线圈不翻转。

g=10m/s2。

则（）
A．线圈中产生的感应电流的方向是顺时针
B．感应电动势的大小为5V
C．线圈的电功率为25W
D．在t=4s时轻质细线上的拉力1.2N
12．如图所示，某同学把一个闭合线圈从条形磁铁穿过，由右端N极到左端S极，则在这一过程中，线圈的感应电流的方向是（）
A．沿abcd不变B．沿dcba不变
C．先abcd，后沿dcba D．先沿dcba，后沿abcd
13．如图所示，两根间距为L的平行光滑金属导轨，放置在倾角为θ的斜面上，质量为 m 的金属棒 ab 与导轨垂直。

导轨下端接有阻值为R的电阻，其余电阻不计。

磁场垂直于斜面
向上，ab受到沿斜面向上的恒力F作用，沿导轨以速度 v匀速下滑，重力加速度为g。

则在ab 匀速下滑过程中，以下说法正确的是（）
A．重力的功率为mgv
B．电阻R消耗的功率为(mg sinθ－F)v
C．电阻R上产生的电热等于重力与安培力做功代数和
D．电阻R上产生的电热等于恒力F与安培力做功代数和
14．如图所示，在匀强磁场中，水平放置两根平行的光滑金属导轨PQ、MN，其间距为L。

金属导轨左端接有阻值为R的电阻。

导体棒ab置于金属导轨上，在外力的作用下，以速度v向右匀速移动。

已知匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面（即纸面）向外，导体棒AB电阻为r，导轨电阻忽略不计，则（）
A．导体棒ab中电流的方向是b到a
B．导体棒ab两端的电势差rBLv R r +
C．导体棒ab中所受外力大小为
22 B L v R r +
D．外力做功的功率为
223 B L v R r
+
15．如图所示，MN和PQ为两根光滑且足够长的平行金属导轨，并将其固定在水平地面上，虚线ef左侧的匀强磁场垂直于轨道面向下，右侧的匀强磁场垂直于轨道面向上。

在垂直导轨MN的方向上放着金属棒ab和cd，分别处于ef右侧和左侧的匀强磁场中。

用平行于导轨MN方向的外力拉动导体棒ab，使其沿轨道运动，这时可以观察到金属棒cd向左运动。

设整个过程中，金属棒ab和cd都不会离开各自所在的有界磁场区域。

下列说法正确的是（）
A ．金属棒cd 中电流方向从d →c
B ．金属棒ab 中电流方向从b →a
C ．金属棒ab 可能向左匀加速运动
D ．金属棒ab 一定向左匀减速运动
二、填空题
16．两个由相同导线组成的正方形线框边长之比为2:1，由磁场外分别以2v 和v 匀速拉入匀强磁场中，不计一切摩擦，且导线电阻与长度成正比，则在此过程中线框中产生的热量之比为__，通过线框截面的电量之比为__。

17．如图所示，用细线围成一个有缺口的双环形闭合回路，环所在空间有一个垂直纸面向里的匀强磁场，在磁感强度B 减小的过程中，环中是否有感应电流：_____，如有则其方向在外环中是____，内环中是____。

18．如图所示，在垂直纸面向里的磁感应强度为B 的匀强磁场中，足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面内，相距为L ，一端连接阻值为R 的电阻。

导体棒MN 放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。

导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。

在平行于导轨的拉力F 作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动。

(1)求导体棒匀速运动过程中流经R 的电流_________；
(2)通过公式推导：在t 时间内，F 对导体棒MN 所做的功W 等于电路获得的电能W 电________；
(3)楞次定律是电磁感应过程中判断感应电流方向的重要定律。

楞次定律本质上是能量守恒定律在电磁感应中的具体表现：
a.由楞次定律可知导体棒MN 中感应电流方向为_______；（选填“M 到N ”或“N 到M ”）
b.试说明感应电流的方向是能量守恒定律的必然结果_________。

19．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数1500n =匝，横截面积220cm S =．螺线管导线电阻1r =Ω，14R =Ω，25R =Ω，30μF C =．在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B 按如图乙所示的规律变化，则电路中的电流稳定后电容器下极板带________电
（填“正”或“负”），电容器储存的电量为________C ．
20．如图所示，边长为a 的正方形导线框，电阻为R ，自由下落，当下边进入水平方向的匀强磁场时恰匀速运动，导线框质量为m ，磁感应强度为B ，则进入磁场时速度大小为______，线框开始下落时下边离磁场区上边界高度为______，整个线框都进入磁场后将做_______运动，线框从下边进入磁场起到上边进入磁场止，线框中产生的热量为________.
21．如图所示，导电导轨水平、光滑且足够长，左端接一电阻10R =Ω，导体棒ab 搁在导轨上，电阻2r =Ω，磁场垂直于导轨平面，导体棒受水平拉力0.02N F =作用而匀速运动，电路中电流为0.2A ，导轨宽度1m l =，则导体棒运动速度大小为_______m /s ，磁感应强度B 的大小为______T ，ab 棒两端的电压为_______V.
22．在操场上，两同学相距L 为10m 左右，在沿垂直于地磁场方向的两个位置上，面对面将一并联铜芯双绞线，象甩跳绳一样摇动，并将线的两端分别接在灵敏电流计上．双绞线并联后的电阻R 为0.2Ω，绳摇动的频率配合节拍器的节奏，保持2f Hz =．如果同学摇动绳子的最大圆半径h 很小，约为0.1m ，电流计的最大值3I mA =.试估算地磁场的磁感应强度的数量级________．数学表达式B=_________．（用R ，I ，L ，f ，h 等已知量表示）
23．如图所示，条形磁铁移近螺线管时螺线管和条形磁铁之间________（填“有”或“无”）相互电磁作用力；螺线管中A 点电势________ B 点电势．（填“高于”或“低于”）
24．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备．它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动．电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速．上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动．已知电子的电荷量为e，电子做圆周运动的轨道半径为r，因电流变化而产生的
磁感应强度随时间的变化率为
B
k
t
∆
=
∆
（k为一定值）．
（1）为使电子加速，感生电场的方向应该沿__________ 方向（填“顺时针”或“逆时针”）；（2）为使电子加速，当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该
_______（填“增大”或“减小”）；
（3）电子在圆形轨道中加速一周的过程中，感生电场对电子所做的功为___________．25．如图所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，铜环A沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中，环面始终保持水平，铜环先后经过轴线上的1、2、3位置时的加速度分别为
a1、a2、a3，位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距离，则a1、a2、a3的大小关系是_________.(假设铜环始终在加速)
26．如图所示，电阻不计的“∠”形导轨ADC垂直于磁场固定在匀强磁场中，电阻与长度成正比的导体棒MN与导轨保持良好接触并向右匀速运动，则导体棒与导轨组成的闭合回路中的感应电动势_________（填“增大”“不变”或“减小”），感应电流_______（填“增大”“不变”或“减小”）．
三、解答题
27．如图所示，在光滑水平面上放置一矩形线框abcd ，ab 边的边长为L 1，bc 边的边长为L 2，线框的质量为m ，电阻为r ，线框通过细线绕过光滑的定滑轮与重物相连，滑轮的质量不计，重物的质量为M ；水平面上e f 和gh 是有界匀强磁场的边界，边界与水平面的底边平行，ef 和gh 间距为L ，磁场方向垂直于水平面向下，磁感应强度为B ，开始时cd 边与ef 边界的距离为x 。

现由静止释放重物，线框恰好能匀速穿过边界gh ，线框运动过程中cd 边始终与水平面的底边平行，设水平面足够长，矩形线框abcd 不会与滑轮接触，重力加速度为g 。

求：
（1）线框穿过gh 边界时速度的大小v ；
（2）线框进入磁场过程中通过线框的电量q ；
（3）线框穿过磁场过程中产生的焦耳热Q 。

28．如图甲所示，固定在绝缘斜面（图中未画出）上的两平行光滑导轨间距为L ，上端接一阻值为R 的电阻，与导轨垂直的虚线12PP 下方区域存在方向垂直于斜面向下的匀强磁场。

一质量为m 、长为L 、电阻为R 的金属棒AC 从图示位置由静止释放后，沿导轨向下运动，经过时间t 棒进入磁场，且此时所受合力恰好为零。

从棒进入磁场开始，对棒施加一个外力，使棒运动的速度与位移关系如图乙所示。

已知重力加速度大小为g ，棒始终与导轨垂直并接触良好，导轨电阻不计。

.求：
(1)磁场的磁感应强度大小B ；
(2)在10x 与114x x ~两过程中通过棒某一横截面的电荷量之比12
q q ； (3)10x 与114x x ~两过程棒中产生的焦耳热之比12Q Q 。

29．如图表示，宽度0.6m =l 的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为2ΩR =的电阻。

导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感强度大小为0.5T B =。

一根导体棒放在导轨上与导轨接触良好，导体棒的电阻为1Ωr =，导轨的电阻可忽略不计。

现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动，运动速度10m /s v =，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直。

求：
（1）求闭合回路中产生的感应电流；
（2）导体棒MN 两端电压；
（3）作用在导体棒上拉力大小；
（4）在导体棒移动30cm 的过程中，电阻R 上产生的热量。

30．如图，不计电阻的U 形导轨水平放置，导轨宽l =0.5m ，左端连接阻值为0.4Ω的电阻R ，在导轨上垂直于导轨放一电阻为0.1Ω的导体棒MN ，并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量为m =2.4g 的重物，图中L =0.8m ，开始重物与水平地面接触并处于静止，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感强度B 0=0.5T ，并且按B t
∆∆=0.1（T/s ）的规律增大，不计摩擦阻力，（g =10m/s 2）求：
（1）回路电流的大小及方向；
（2）MN 两端的电势差U MN ；
（3）至少经过多长时间才能将重物吊离地面?。