2019-2020版物理新设计同步粤教版选修3-2讲义：第一章 电磁感应 章末检测(B) Word版含答案

章末检测(B)
(时间：90分钟满分：100分)
一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分.在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得4分，选错或不答的得0分)
1.我国已经制定了登月计划，2013年12月我国发射的“玉兔号”月球车成功着陆月球，不久的将来中国人将真正实现登月梦，进入那神秘的广寒宫.假如有一宇航员登月后，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的有无
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，则可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的闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场
答案 C
解析电磁感应现象产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生改变时，回路中有感应电流产生.A中，即使有一个恒定的磁场，也不会有示数，A错误；同理，将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如果电流表无示数，也不能判断出没有磁场，因为磁通量可能是恒定的，B错误；电流表有示数则说明一定有磁场，C正确；将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一个与磁场平行的平面内沿各个方面运动，也不会有示数，D错误.
2.一环形线圈放在磁场中，设第1 s内磁感线垂直线圈平面向里，如图1甲所示.若磁感应强度B随时间t变化的关系如图1乙所示，那么下列选项正确的是()
图1
A.第1 s内线圈中感应电流的大小逐渐增加
B.第2 s内线圈中感应电流的大小恒定
C.第3 s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向
D.第4 s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向
答案 B
解析由图象分析可知，磁场在每1 s内为均匀变化，斜率恒定，线圈中产生的感应电流大小恒定，因此A错误，B正确；由楞次定律可判断出第3 s、第4 s 内线圈中感应电流的方向均为逆时针方向，C、D错误.
3.竖直面内有两圆形区域内分别存在水平的匀强磁场，其半径均为R且相切于O 点，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化.一长为2R的导体杆OA 绕O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为ω，t＝0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图2所示，若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图象可能正确的是()
图2
答案 A
解析由右手定则可判断，开始时感应电动势为正，故B错误；由E＝1
2BL
2ω可
知，B、ω不变，切割有效长度随时间先增大后减小，且做非线性变化，经半个周期后，电动势的方向反向，故C、D错误，A正确.
4.在如图3所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关.关于三盏灯泡，下列说法正确的是()
图3
A.闭合开关，c先亮，a、b后亮
B.闭合开关一会后，a、b一样亮
C.断开开关，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭
D.断开开关，c马上熄灭，b闪亮一下后和a一起缓慢熄灭
答案 B
解析闭合开关，由于自感线圈自感系数很大，所以b、c灯先亮，a灯后亮，A 错误；电路稳定后，线圈相当于一根导线，a、b灯一样亮，B正确；开关断开，c灯马上熄灭，此时线圈相当于一个电源，a、b灯构成一个串联电路，缓慢熄灭，
C、D错误.
5.如图4所示，虚线区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场宽度为L，磁感应强度大小为B.总电阻为R的直角三角形导线框，两条直角边边长分别为2L和L，在该线框以垂直于磁场边界的速度v匀速穿过磁场的过程中，下列说法正确的是()
图4
A.线框中的感应电流方向始终不变
B.线框中的感应电流一直在增大
C.线框所受安培力方向始终相同
D.当通过线框的磁通量最大时，线框中的感应电动势为零
答案 C
解析该线框以垂直于磁场边界的速度v匀速穿过磁场的过程中，穿过线框的磁通量先增大后减小，根据楞次定律、安培定则可以判断线框中的感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向，且始终不为零，由左手定则可以判断线框在该磁场中一直受到水平向左的安培力作用，故A、D项错误，C项正确；该线框以垂直于磁场边界的速度v匀速穿过磁场的过程中，导线框切割磁感线的有效长度先增大、后不变、再增大，由E＝BL v及闭合电路的欧姆定律可得线框中的感应电流先增大、后不变、再增大，故B项错误.
6.如图5所示，当磁场的磁感应强度B增强时，内、外金属环上的感应电流的方向应为()
图5
A.内环顺时针，外环逆时针
B.外环顺时针，内环逆时针
C.内、外环均为顺时针
D.内、外环均为逆时针
答案 A
解析 当磁场增强时，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁场的增强，其方向必然与正在增强的磁场方向相反，即垂直纸面向外，再应用安培定则可得，回路中的感应电流方向为外环逆时针，内环顺时针，A 正确.
二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分.在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
7.如图6所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，虚线间的距离为L ，金属圆环的直径也是L ，圆环从左边界进入磁场，以垂直于磁场边界的恒定速度v 穿过磁场区域.则下列说法正确的是( )
图6
A.感应电动势的大小先增大后减小再增大再减小
B.感应电流的方向先逆时针后顺时针
C.金属圆环受到的安培力先向左后向右
D.进入磁场时感应电动势平均值E －
＝12πBL v 答案 AB
解析 在圆环进入磁场的过程中，通过圆环的磁通量逐渐增大，根据楞次定律，可知感应电流的方向为逆时针方向，有效长度先增大后减小，所以感应电动势先增大后减小，同理可以判断出磁场时的情况，选项A 、B 正确；根据左手定则可以判断，进入磁场和出磁场时受到的安培力都向左，选项C 错误；进入磁场时
感应电动势平均值E －＝ΔΦΔt ＝B ·14πL
2L v ＝14πBL v ，选项D 错误.
8.如图7甲所示，位于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场
中，磁场方向垂直于导轨所在平面，导轨的一端与一电阻相连，具有一定质量的金属杆ab 放在导轨上并与导轨垂直，当磁场的磁感应强度B 随时间t 如图乙变化时(规定垂直纸面向里的磁场方向为正方向)，用一平行于导轨的力F 向左或向右拉杆ab ，使它保持静止.若规定由a →b 通过杆的感应电流方向为正方向，向右的拉力方向为正方向，则能反映通过杆的感应电流i 和拉力F 随时间t 变化的图线是( )
图7
答案 AC
解析 在0～0.5 s 内，B 均匀增大，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生
恒定的感应电动势，E 1＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt S ＝2B 0－B 00.5S ＝2B 0S ，根据楞次定律判断得知，
ab 中产生的感应电流方向由b →a ，为负方向.感应电流的大小为I 1＝E 1R ＝2B 0S R ；
ab 杆所受的安培力大小为F A1＝BI 1L ＝2B 0SL R (B 0＋2B 0t )，方向向左，则拉力大小
为F 1＝F A1＝2B 0SL R
(B 0＋2B 0t )，方向向右，为正方向；在0.5～1 s 内，B 不变，穿过回路的磁通量不变，没有感应电流产生，安培力和拉力均为零；在1～1.5 s
内，B均匀减小，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生恒定的感应电动势，
E2＝ΔΦ
Δt＝
ΔB
Δt S＝
2B0
0.5S＝4B0S，根据楞次定律判断得知，ab中产生的感应电流方
向由a→b，为正方向.感应电流的大小为I2＝E2
R＝
4B0S
R；ab杆所受的安培力大小
为F A2＝BI2L＝4B0SL
R[2B0－4B0(t－1)]＝
4B0SL
R(6B0－4B0t)，方向向右，则拉力大
小为F2＝F A2＝4B0SL
R(6B0－4B0t)，方向向左，为负方向；故知A、C正确.
9.如图8甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正)，MN始终保持静止，则0～t2时间内()
图8
A.电容器C的电荷量大小始终不变
B.电容器C的a板先带正电后带负电
C.MN所受安培力的大小始终不变
D.MN所受安培力的方向先向右后向左
答案AD
解析磁感应强度均匀变化，产生恒定电动势，电容器C的电荷量大小始终没变，选项A正确，B错误；由于磁感应强度变化，根据楞次定律和左手定则可知，MN所爱安培力的方向先向右后向左，大小先减小后增大，选项C错误，D 正确.
10.在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，如图9所示.PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大.一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始。