2018-2019学年高中物理 第四章 电磁感应章末质量评估 新人教版选修3-2

第四章电磁感应章末质量评估(一)(时间：90分钟分值：100分)一、单项选择题(本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求)1．如图所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为( )A．Φa>Φb B．Φa<ΦbC．Φa＝Φb D．不能比较解析：条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：①磁铁内外磁感线的条数相同；②磁铁内外磁感线的方向相反；③磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏．两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时，通过其中的磁感线的俯视图如图所示，穿过圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出，由于两圆环面积S a<S b，两圆环的Φ进相同，而Φ出a<Φ出b，所以穿过两圆环的有效磁通量Φa>Φb，故A正确．答案：A2．如图所示，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过．现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为F T1和F T2，重力加速度大小为g，则( )A．F T1>mg，F T2>mg B．F T1<mg，F T2<mgC．F T1>mg，F T2<mg D．F T1<mg，F T2>mg解析：当圆环经过磁铁上端时，磁通量增加，根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上推，根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力，因此有F T1>mg .当圆环经过磁铁下端时，磁通量减少，根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上吸，根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力，因此有F T2>mg ，所以只有A 正确．答案：A3．电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物．下列相关的说法中正确的是( )A ．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作B ．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关C ．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D ．电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递、减少热损耗解析：直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，故A 错误；锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故B 正确；锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制作锅体，故C 错误；电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，故D 错误．答案：B4．如图所示，边长为l 的正方形导体框匀速地从磁场左边穿过磁场运动到磁场右边，磁场的宽度为d ，线框的速度为v .若l ＜d ，则线框中存在感应电流的时间为( )A.l vB.2lvC.d vD.2dv解析：线框从开始进到完全进入，从开始出到完全出来的过程，线框中存在感应电流．所以线框中存在感应电流的时间t ＝l v ＋l v＝2lv，故选项B 正确．答案：B5.如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度的大小随时间变化．下列说法正确的是( )①当磁感应强度增大时，线框中的感应电流可能减小 ②当磁感应强度增大时，线框中的感应电流一定增大 ③当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大 ④当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变A ．只有②④正确B ．只有①③正确C ．只有②③正确D ．只有①④正确解析：I ＝E R ，而由法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt得E 与B 的增大还是减小无关，而与磁通量的变化率有关．答案：D6．物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图，她把一个带铁芯的线圈L 、开关S 和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L 上，且使铁芯穿过套环，闭合开关S 的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复实验．线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是( )A ．线圈接在了直流电源上B ．电源电压过高C ．所选线圈的匝数过多D ．所用套环的材料与老师的不同解析：金属套环跳起的原因是开关S 闭合时，套环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的．线圈接在直流电源上，S 闭合时，金属套环也会跳起．电压越高，线圈匝数越多，S 闭合时，金属套环跳起越剧烈．若套环是非导体材料，则套环不会跳起．故选项A 、B 、C 错误，选项D 正确．答案：D7．铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置．能产生匀强磁场的磁铁被安装在火车首节车厢下面，如图甲所示(俯视图)．当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产生一电信号，被控制中心接收．当火车通过线圈时，若控制中心接收到的线圈两端的电压信号如图乙所示，则说明火车在做( )图甲 图乙A ．匀速直线运动B ．匀加速直线运动C ．匀减速直线运动D ．加速度逐渐增大的变加速直线运动 答案：B8．如图所示，闭合线圈abcd 从高处自由下落一段时间后垂直于磁场方向进入一有界磁场．从ab 边刚进入磁场到cd 边刚进入磁场的这段时间内，下列说法正确的是( )A ．a 端的电势高于b 端B ．ab 边所受安培力方向为水平向左C ．线圈可能一直做匀速运动D ．线圈可能一直做匀加速直线运动解析：此过程中ab 边始终切割磁感线，ab 边为电源，由右手定则可知电流为逆时针方向，由a 流向b ，电源内部电流从低电势流向高电势，故a 端的电势低于b 端，选项A 错误；由左手定则可知ab 边所受安培力方向竖直向上，选项B 错误；如果刚进入磁场时安培力等于重力，则一直匀速进入，如果安培力不等于重力，则mg －B 2l 2v R＝ma ，做变加速运动，选项C 正确，D 错误．答案：C9．在如图所示的电路中，a 、b 为两个完全相同的灯泡，L 为自感线圈，E 为电源，S 为开关．关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是( )A．合上开关，a先亮，b逐渐变亮；断开开关，a、b同时熄灭B．合上开关，b先亮，a逐渐变亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭C．合上开关，b先亮，a逐渐变亮；断开开关，a、b同时熄灭D．合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭解析：合上开关S后，电流由零突然变大，电感线圈产生较大的感应电动势，阻碍电流的增大，故I b>I a，随电流逐渐增大至稳定过程，电感的阻碍作用越来越小，故合上开关，b 先亮，a逐渐变亮；开关S断开后，由于电感L产生自感电动势，灯a、b回路中电流要延迟一段时间再熄灭，且同时熄灭，故选C.答案：C10.如图所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l 将( )A．S增大，l变长B．S减小，l变短C．S增大，l变短D．S减小，l变长解析：当通电直导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流要阻碍磁通量的增大：一是用缩小面积的方式进行阻碍；二是用远离直导线的方法进行阻碍，故D正确．答案：D二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求，全部选对得6分，漏选得3分，错选或不选得0分) 11．为了研究磁通量变化时感应电流的方向，先通过右图确定电流通过检流计时指针的偏转方向．实验过程中，竖直放置的线圈固定不动，将条形磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和检流计构成的闭合回路中就会产生感应电流．下列各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈运动的方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中下列正确的是( )A BC D解析：选项A 中条形磁铁向下插入线圈中时，向下穿过线圈的磁通量逐渐增大，所以感应电流产生的磁场方向向上，根据安培定则可知，选项A 错误，同理可知，选项B 错误，选项C 、D 正确．答案：CD12.如图所示，先后以速度v 1和v 2匀速把一矩形线圈水平拉出有界匀强磁场区域，v 1＝2v 2，则在先后两种情况下( )A ．线圈中的感应电动势之比为E 1∶E 2＝2∶1B ．线圈中的感应电流之比为I 1∶I 2＝1∶2C ．线圈中产生的焦耳热之比Q 1∶Q 2＝1∶4D ．通过线圈某截面的电荷量之比q 1∶q 2＝1∶1解析：根据E ＝Blv ∝v 以及v 1＝2v 2，可知，选项A 正确；因为I ＝E R∝E ，所以I 1∶I 2＝2∶1，选项B 错误；线圈中产生的焦耳热Q ＝I 2Rt ＝E 2R t ＝B 2l 2v 2R ·l v ＝B 2l 3vR∝v ，所以Q 1∶Q 2＝2∶1，选项C 错误；根据q ＝It ＝ΔΦRt ·t ＝ΔΦR 或者q ＝It ＝E R ·t ＝Blv R ·l v ＝Bl 2R ＝BSR，可见，选项D 正确．答案：AD13．单匝线圈所围的面积为0.1 m 2，线圈电阻为1 Ω.规定线圈中感应电流I 的正方向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示．磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图乙所示．则以下说法正确的是( )图甲 图乙 A ．在时间0～5 s 内，I 的最大值为0.01 AB ．在第4 s 时刻，I 的方向为逆时针C ．前2 s 内，通过线圈某截面的总电荷量为0.01 CD ．第3 s 内，线圈的发热功率最大解析：E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB Δt ·S ，由题图乙知，在0～5 s 内，0时刻ΔBΔt 最大，此时E ＝0.01V ，所以I ＝E R＝0.01 A ，A 正确；在第4 s 时刻，B 处于减少过程中，由楞次定律得I 的方向为逆时针，B 正确；前2 s 内，q ＝I ·Δt ＝ER·Δt ＝nΔΦΔtRΔt ＝n ΔΦR＝0.01 C ，C 正确；第3 s 内，B 不变，I ＝0，D 错误．答案：ABC14．如图所示，光滑的水平地面上方有两个磁感应强度大小均为B 、方向相反的垂直于纸面的水平匀强磁场，PQ 为两个磁场的边界，磁场范围足够大．一个位于纸面内的半径为a 、质量为m 、电阻为R 的金属圆环沿垂直于磁场方向的速度v 从如图所示的位置开始运动，当圆环运动到其直径刚好与边界线PQ 重合时，圆环的速度为v2，则下列说法正确的是( )A ．此时圆环中的电功率为4B 2a 2v2RB ．此时圆环的加速度为4B 2a 2v mRC ．此过程中通过圆环截面的电荷量为πBa 2RD ．此过程中回路产生的电能为0.75mv 2解析：感应电动势E ＝2·B ·2a ·v 2＝2Bav ，感应电流I ＝E R ＝2Bav R，此时圆环中的电功率P ＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2Bav R 2R ＝4B 2a 2v 2R ，安培力F ＝2B ·2aI ＝4BaI ＝8B 2a 2v R ，此过程中通过圆环截面的电荷量q ＝I ·Δt ＝ΔΦΔt ·R ·Δt ＝ΔΦR ＝πBa 2R ，此过程中产生的电能E 电＝12mv 2－12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫v 22＝38mv 2.综上可知，选项A 、C 正确． 答案：AC三、实验题(10分)15．在研究电磁感应现象的实验中，所需的实验器材如图所示．现已用导线连接了部分实验电路．(1)请画实线作为导线从箭头1和2处连接其余部分电路．(2)实验时，将线圈L1插入线圈L2中，闭合开关的瞬间，观察到检流计的指针发生偏转，这个现象揭示的规律是_______________．(3)某同学设想使线圈L1中电流逆时针(俯视)流动，线圈L2中电流顺时针(俯视)流动，可行的实验操作是________．A．抽出线圈L1B．插入软铁棒C．使变阻器滑片P左移D．断开开关解析：(1)将箭头1、线圈L1、箭头2依次连接起来组成闭合回路。