2019-2020学年高中人教版物理选修3-2学练测练能力课后提升：章末质量评估卷(一) 电磁感应

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章末质量评估卷（一）电磁感应
（时间：90分钟满分:100分)
一、单选题（本题共8小题，每小题3分，共24分)
1．电磁炉具有无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等优势．电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场,当磁场的磁感线通过含铁质锅底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物．下列相关说法中正确的是（）
A．锅体可以用不导电的陶瓷制成
B．锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的
C．恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好
D．提高磁场变化的频率,可提高电磁炉的加热效果
解析:选D 锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，故A、B、C错误；提高磁场变化的频率,可提高电磁炉的加热效果，故D正确．
2．如图所示，A为多匝线圈,与电键、滑动变阻器相连之后，接入M、N间的恒定直流电源,B为一接有灵敏电流计的闭合多匝线圈，下列说法正确的是( )
A．保持电键闭合,灵敏电流计会一直有读数
B．断开电键后，在将B线圈靠近A线圈的过程中,灵敏电流计会发生偏转
C．闭合电键瞬间,灵敏电流计会发生偏转
D．保持电键闭合，将滑动变阻器的滑片左右移动过程中，灵敏电流计不会偏转解析:选C M、N间接恒定直流电源，保持电键闭合,电流恒定，B线圈的磁通量不变，B中没有感应电流，灵敏电流计指针不发生偏转，A选项错误;断开电键后，在将B线圈靠近A线圈的过程中，磁通量没有变化，没有感应电流,灵敏电流计不会发生偏转,B选项错误；闭合电键的瞬间，A线圈中的电流增大,B线圈中的磁通量增大，
产生感应电流，灵敏电流计指针发生偏转，C选项正确；保持电键闭合，将滑动变阻器的滑片左右移动过程中,电流发生变化，B线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，灵敏电流计会发生偏转，D选项错误．
3．图中半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场中，绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，电阻两端分别接盘心O和盘边缘，则通过电阻R的电流的大小和方向是（）
A．由c到d，I＝错误!
B．由d到c，I＝错误!
C．由c到d，I＝错误!
D．由d到c，I＝错误!
解析：选C 由右手定则可判断出R中电流由c到d，电动势错误!＝Br错误!＝错误! Br2ω，电路中电流I＝错误!，C正确．
4．如图所示,用两根相同的导线绕成匝数分别为n1和n2的圆形闭合线圈A和B，两线圈所在平面与匀强磁场垂直．当磁感应强度随时间均匀变化时，两线圈中的感应电流之比I A∶I B为（）
A．错误!B．错误!
C．错误!D．错误!
解析：选B 由题意知线圈A和B的长度、横截面积和材料(电阻率）都相同，所以电阻相同，由L A＝n1·2πr1＝L B＝n2·2πr2得错误!＝错误!，两线圈中的感应电流之比等于两线圈感应电动势之比：错误!＝错误!＝错误!＝错误!＝错误!，所以B正确．5．(2018·全国卷Ⅰ)如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半
圆弧，Q为半圆弧的中点，O为圆心．轨道的电阻忽略不计．OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好．空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。

现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定（过程Ⅰ)；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′(过程Ⅱ）．在过程Ⅰ、Ⅱ中,流过OM的电荷量相等，则错误!等于（) A．错误!B．错误!
C．错误!D．2
解析：选B 由q＝错误!t、错误!＝错误!、错误!＝n错误!,解得q＝n错误!。

过程Ⅰ中流过OM的电荷量q1＝错误!＝错误!;过程Ⅱ中流过OM的电荷量q2＝错误!＝错误!。

而q1＝q2,即错误!＝错误!，解得错误!＝错误!。

6．（2018·济南外国语学校模拟）如图甲所示，线圈ABCD固定于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，当磁场变化时,线圈AB边受安培力向右且变化规律如图乙所示,则磁场的变化情况可能是( ）
解析：选D 线圈AB边受到的安培力向右，根据楞次定律的推广含义—-增缩减扩可知,垂直纸面向外的磁场逐渐增大，B选项错误；根据法拉第电磁感应定律，结合闭合电路欧姆定律可知，安培力的表达式F＝B·错误!·L,安培力的大小不变,由于B 的增加，那么错误!应当减小，图线是斜率不断减小的曲线,D选项正确．7．一个刚性矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平的匀强磁场区域，然后穿出磁场区域继续下落,如图所示，则( )
A ．若线圈进入磁场过程是匀速运动，则离开磁场过程一定是匀速运动
B ．若线圈进入磁场过程是加速运动,则离开磁场过程一定是加速运动
C ．若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是减速运动
D ．若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是加速运动
解析：选C 由于磁场区域宽度大于线圈宽度，故线圈进入磁场过程中若匀速运动，则mg －错误!＝0，全部进入后加速向下运动，穿出时错误!>mg ，故做减速运动，选项A 错误；若线圈进入磁场时加速，全部进入后仍然加速，穿出时重力与安培力关系不能确定,选项B 错误；线圈减速进入磁场，则mg <错误!,全部进入后加速运动，穿出磁场时mg <错误!，选项C 正确，D 错误．
8．(2018·全国卷Ⅱ）如图，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l ，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下．一边长为错误!l 的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动．线框中感应电流i 随时间t 变化的正确图线可能是( ）
解析：选D 从起始位置向左运动错误!的过程中，左右两导体棒上产生的感应电动势大小相同，方向分别向上和向下，E ＝2Blv 、I ＝错误!＝错误!，电流方向为顺时针方向；向左运动l 2
～l 的过程中,左右两导体棒上产生的感应电动势大小相同，方向都向下，回路中感应电动势为0，电流为0；左右两导体棒向左运动l ～错误!l 的过程中，两导体棒上产生的感应电动势大小相等，方向分别向下和向上，E ＝2Blv 、I ＝E R
＝错误!，
电流方向为逆时针方向；向左运动错误!l～2l的过程中，两导体棒上产生的感应电动势大小相等,方向都向上，回路中电流为0，选项D正确．
二、多选题(本题共7小题,每小题3分，共21分，全选对的得3分，选对但不全的得2分，有错选的得0分)
9．如图所示,将两端刮掉绝缘漆的导线绕在一把锉刀上，一端接上电池(电池另一极与锉刀接触）,手持导线的另一端，在锉刀上来回划动，由于锉刀表面凹凸不平，就会产生电火花．则下列说法中正确的是（）
A．产生电火花的回路只由导线与电池组成
B．若导线端只向一个方向划动也能产生电火花
C．锉刀采用什么材料制成对实验没有影响
D．导线端划动的方向与自感电动势的方向无关
解析：选BD 由图可知，产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成,故A错误；手持导线的另一端,在锉刀上来回划动时产生的电火花，是由于电路时通时断,在回路中产生自感电动势产生的，与导线运动的方向无关,如导线端只向一个方向划动也能产生电火花，故B正确；产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成，如果锉刀是绝缘体,则实验不能完成,故C错误；自感电动势的方向与电流接通或电流断开有关，与导线端划动的方向无关，故D正确．
10．法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机-—法拉第圆盘发电机,揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕．法拉第圆盘发电机的原理如图所示，将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷A、B，两电刷与灵敏电流计相连．当金属盘绕中心轴按图示方向转动时，则（)
A．电刷B的电势高于电刷A的电势
B．若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将变大
C．若仅将电刷A向盘边缘移动,使电刷A、B之间距离增大，灵敏电流计的示数将变大
D．金属盘转动的转速越大，维持其做匀速转动所需外力做功的功率越小
解析：选AC 电磁铁的左端磁极为N极,右端磁极为S极，圆盘转动，切割磁感线，根据右手定则可知，感应电动势的方向为A到B，B点的电势高于A点电势,A选项正确;根据导体旋转切割公式E＝错误!BL2ω可知，若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，回路阻值变大,电流变小，线圈中产生的磁场减弱,切割产生的感应电动势减小,灵敏电流计的示数减小,B选项错误；同理，电刷A、B间距离增大，切割产生的感应电动势增大，灵敏电流计的示数增大，C选项正确；金属盘转动的转速越大，产生的电动势增大,感应电流增大，需要的维持其做匀速转动所需外力增大，外力做功的功率增大，D选项错误．
11．如图所示，电灯A和B与固定电阻的电阻均为R,L是自感系数很大的线圈．当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法正确的是( ）
A．B立即熄灭
B．A灯将比原来更亮一些后再熄灭
C．有电流通过B灯，方向为c→d
D．有电流通过A灯，方向为b→a
解析:选AD 当断开S2而只闭合S1时,A、B两灯一样亮，可知线圈L的电阻也是R，在S1、S2闭合时，I A＝I L，故当S2闭合、S1突然断开时，流过A灯的电流只是方向变为b→a，但其大小不突然增大，A灯不出现更亮一下再熄灭的现象，故D项正确，B项错误;由于固定电阻R几乎没有自感作用，故断开S1时，B灯电流迅速变为零,且立即熄灭,故A项正确，C项错误．正确选项为AD.
12．（2017·全国卷Ⅱ）两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直．边长为0.1 m、总电阻为0。

005 Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd 边与磁场边界平行，如图甲所示．已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t＝0时刻进入磁场．线框中感应电动势随时间变化的图线如图乙所示(感应电流的方向为顺时针时,感应电动势取正）．下列说法正确的是（)
A．磁感应强度的大小为0.5 T
B．导线框运动的速度的大小为0.5 m/s
C．磁感应强度的方向垂直于纸面向外
D．在t＝0。

4 s至t＝0.6 s这段时间内,导线框所受的安培力大小为0。

1 N 解析：选BC 由E­t图象可知，导线框经过0。

2 s全部进入磁场，则速度v＝l
t
＝错误! m/s＝0。

5 m/s，选项B正确；由题图乙可知,E＝0。

01 V，根据E＝Blv得,B
＝E
lv
＝错误! T＝0。

2 T，选项A错误;根据右手定则及正方向的规定可知，磁感应强
度的方向垂直于纸面向外，选项C正确；在t＝0。

4 s到t＝0。

6 s这段时间内，导
线框中的感应电流I＝E
R
＝错误! A＝2 A，所受的安培力大小为F＝BIl＝0.2×2×0.1 N
＝0。

04 N，选项D错误．
13．如图甲所示，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（）
A．电容器C的电荷量大小始终没变
B．电容器C的a极板先带正电后带负电
C．MN所受安培力的大小始终没变
D．MN所受安培力的方向先向右后向左
解析：选AD 分析图乙可知，0～t2时间内，磁感应强度均匀变化，根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势恒定,根据楞次定律可知,M为电源正极,电流逆时针方向,故电容器C的电荷量大小始终没变,A选项正确；电容器C的a极板始终带正电，B选项错误；磁感应强度先变小后变大,MN所受安培力先变小后变大,C选项错误；根据左手定则可知，MN所受安培力的方向先向右后向左，D选项正确．14．(2018·江苏卷）如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L,矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d,磁感应强度为B.质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等．金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计,重力加速度为g。

金属杆（)
A．刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下
B．穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间
C．穿过两磁场产生的总热量为4mgd
D．释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h可能小于错误!
解析：选BC 金属杆在磁场Ⅰ、Ⅱ之间运动时，做加速运动，因
此金属杆在磁场Ⅰ中要做减速运动，才能保证进入磁场Ⅱ时和进入磁场Ⅰ时速度相等，选项A错误；画出穿过磁场Ⅰ和在两磁场之间的v。

t图象,能够直观反映出穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间，选项B正确；进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等,表明金属杆穿过磁场Ⅰ到进入磁场Ⅱ之间动能没有变化，减少的重力势能2mgd 变成了焦耳热,再穿过磁场Ⅱ过程跟穿过磁场Ⅰ情况完全相同，产生的焦耳热还等于2mgd，总的热量为4mgd,选项C正确；由于在进入磁场Ⅰ前，金属杆做自由落体运动，末速度为错误!，在刚进入磁场Ⅰ时,安培力错误!·错误!〉mg才能保证金属杆做减速运动，化简得h〉错误!，选项D错误．
15．水平面上固定相距为d的光滑直轨道MN和PQ，在N、Q之间连接不计电阻的电感线圈L和电阻R.匀强磁场磁感应强度为B，方向垂直导轨平面向上，在导轨上垂直导轨放置一质量为m，电阻不计的金属杆ab，在直导轨右侧有两个固定挡块C、D，CD连线与导轨垂直．现给金属杆ab沿轨道向右的初速度v0,当ab即将撞上CD时速度为v,撞后速度立即变为零但不与挡块粘连．以下说法正确的是( )
A．ab向右做匀变速直线运动
B．当ab撞上CD后,将会向左运动
C．ab在整个运动过程中受到的最大安培力为错误!
D．从ab开始运动到撞上CD时，电阻R上产生的热量小于错误!mv02－错误!mv2
解析：选BD ab向右运动时受到向左的安培力而做减速运动，产生的感应电动势和感应电流减小，安培力随之减小，加速度减小,所以ab做非匀变速直线运动，故A错误；当ab撞上CD后，ab中产生的感应电动势为零,电路中电流要减小,线框将产生自感电动势，根据楞次定律可知自感电动势方向与原来电流方向相同,沿b→a,根据左手定则可知ab受到向左的安培力，故当ab撞上CD后，将会向左运动，故B正确;开始时，ab的速度最大,产生的感应电动势最大，由于线圈中产生自感电动势,此自感电动势与ab感应电动势方向相反，电路中的电流小于错误!，最大安培力将小于BdI
＝错误!，故C错误；从ab开始运动到撞上CD时，由于线圈中有磁场能，所以电阻R 上产生的热量小于错误!mv02－错误!mv2,故D正确．
三、非选择题（本题共5小题，共55分)
16.（8分)如图所示，光滑导轨竖直放置,匀强磁场的磁感应强度为B＝0.5 T，磁场方向垂直于导轨平面向外，导体棒ab的长度与导轨宽度均为L＝0。

2 m，电阻R＝1.0 Ω.导轨电阻不计,当导体棒紧贴导轨匀速下滑时,均标有“6 V3W"字样的两小灯泡恰好正常发光，求：(1）通过ab的电流的大小和方向；
(2）ab运动速度的大小；
（3）电路的总功率．
解析：（1）每个小灯泡中的电流为I1＝错误!＝0。

5 A
则ab中的电流为I＝2I1＝1 A
由右手定则知通过ab棒的电流方向为由b到a。

(2)ab产生的感应电动势：
E＝U1＋IR＝6 V＋1×1。

0 V＝7 V
由E＝BLv，知ab的运动速度v＝E
BL
＝70 m/s.
(3）电路的总功率P＝IE＝7 W。

答案：（1）1 A 由b到a(2)70 m/s （3)7 W
17．（10分)如图所示，有一夹角为θ的金属角架，角架所围区域内存在匀强磁场，磁场的磁感应强度为B,方向与角架所在平面垂直，一段直导线ab，从顶角c贴着角架以速度v，向右匀速运动．求：
（1)t时刻角架的瞬时感应电动势；
（2)t时间内角架的平均感应电动势．
解析：（1)ab杆向右运动的过程中切割磁感线，构成回路的长度不断变大，感应
电动势的大小不断变化．在t时间内设位移为x，则x＝vt ①
切割长度L＝x tan θ②
E＝BLv ③
联立①②③得E＝Bv2t tan θ。

④
（2）由法接第电磁感应定律得错误!＝错误!⑤
ΔΦ＝ΔS·B＝错误!x·L·B ⑥
联立①②⑤⑥得E＝错误!Bv2t tan θ.
答案：(1）Bv2t tan θ(2）错误!Bv2t tan θ
18．（12分)某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图．一个半径为R＝0.1 m 的圆形金属导轨固定在竖直平面上,一根长为R的金属棒OA，A端与导轨接触良好，O 端固定在圆心处的转轴上．转轴的左端有一个半径为r＝错误!的圆盘,圆盘和金属棒能随转轴一起转动．圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m＝0.5 kg的铝块．在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T．a 点与导轨相连，b点通过电刷与O端相连．测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度．铝块由静止释放，下落h＝0.3 m时，测得U＝0.15 V．（细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g＝10 m/s2)
(1）测U时，与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？
(2)求此时铝块的速度大小；
(3）求此下落过程中铝块机械能的损失．
解析：(1）根据右手定则可知，测U时,与a点相接的是电压表的“正极"．
(2）由电磁感应定律得U＝E＝错误!BωR2，线速度v＝rω＝错误!ωR,所以铝块的速度v＝错误!＝2 m/s。

(3)根据能量守恒定律可知,铝块机械能的损失等于重力势能的减少量与动能增加量的差值，即ΔE＝mgh－错误!mv2，代入数据解得，ΔE＝0。

5 J。

答案:(1)正极（2)2 m/s (3)0.5 J
19．（12分）两根相距l＝1 m的平行光滑长金属导轨(电阻不计)被固定在绝缘水平面上，左端接有R＝2 Ω的电阻，导轨间区域加上与导轨垂直、方向垂直纸面的磁场，磁场方向分布如图所示，磁场宽度相同且其宽度d＝0.6 m，磁感应强度B1＝错误! T、B2＝0。

8 T．现有电阻r＝1 Ω的导体棒ab(长为l)垂直导轨放置且接触良好，当导体棒ab以v＝5 m/s的速度从边界MN进入磁场后始终做匀速运动，求:
（1)导体棒ab进入磁场B1区域时拉力的功率；
（2）导体棒ab经过任意一个磁场B2区域过程中通过电阻R的电荷量．
解析：（1）导体棒ab在磁场B1区域中运动时，产生的感应电动势为E1＝B1lv,感应电流为I1＝错误!，所受安培力F安＝B1I1l，导体棒ab做匀速运动，则F拉＝F安,拉力的功率为P＝F拉v＝错误!，代入数据解得P＝错误!W≈0。

67 W.
(2)经过任意一个磁场B2区域过程中，通过电阻R的电荷量为q＝I2Δt2，由题意得I2＝错误!，位移为d＝vΔt2，联立解得q＝错误!＝0.16 C。

答案：（1）0。

67 W （2)0。

16 C
20．(13分）(2018·江苏卷）如图所示,两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为θ，间距为d。

导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直．质量为m的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s，导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流．金属棒被松开后,以加速度a沿导轨匀加速下滑，金属棒中的电流始终保持恒定,重力加速度为g。

求下滑到底端的过程中，金属棒
(1)末速度的大小v ；
(2）通过的电流大小I ；
(3)通过的电荷量Q .
解析：（1)金属棒做匀加速直线运动，有v 2＝2as ,解得v ＝错误!.
（2）安培力F 安＝IdB ，金属棒所受合力F ＝mg sin θ－F 安
由牛顿第二定律F ＝ma
解得I ＝错误!。

(3）运动时间t ＝v a
，电荷量Q ＝It 解得Q ＝错误!。

答案：(1)错误! （2)错误!
(3)错误!。