9.电磁学测试题

绝密★启用前高中物理电磁学专题训练提升卷一、单选题1.如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是()A．恒定直流、小铁锅B．恒定直流、玻璃杯C．变化的电流、玻璃杯D．变化的电流、小铁锅2.如图所示，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴始终保持重合．若取磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下正方向的x轴，则最能正确反映环中感应电流i 随环心位置坐标x变化的关系图象是()3.如图所示的匀强磁场中有一闭合矩形导线框，则在图示时刻能产生感应电流的是()4.如图所示，两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B，磁场区域的宽度均为a.高度为a的正三角形导线框ABC从图示位置沿x轴正向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下列图形中能正确描述感应电流I与线框移动距离x关系的是()5.某同学为了研究断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电源E，用导线将它们连接成如多次重复仍未见老师演示时灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不到原因．你认为最有可能照成小灯泡未闪亮的原因是()A．电源内阻偏大B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大D．线圈自感系数偏大6.一平面线圈用绝缘细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动．已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置B和位置C的过程中，下列对磁通量变化判断正确的是()A．一直变大B．一直变小C．先变大后变小D．先变小后变大7.如图所示，一个边长为l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直，ba的延长线平分导线框．在t＝0时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动，直到整个导线框离开磁场区域．以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正．下列表示i—t关系的图示中，可能正确的是()8.如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，PQMN所围的面积为S，PQ之间有阻值为R的电阻，不计导轨和导体棒的电阻．导轨所在区域内存在沿竖直方向的匀强磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在0～2t0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN始终处于静止状态．下列说法正确的是()A．在0～t0和t0～2t0时间内，导体棒受到的导轨的摩擦力方向相同B．在0～t0内，通过导体棒的电流方向为N到MC．在t0～2t0内，通过电阻R的电流大小为9.(多选)如图甲所示为放在同一水平面内的两个闭合同心圆形线圈A、B，线圈A中通入如图乙所示的电流，t＝0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)，则下列说法中正确的是()A．在t1～t2时间段内，线圈B内有顺时针方向的电流，线圈B有扩张的趋势B．在t1～t2时间段内，线圈B内感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里C．在0～t1时间段内，线圈B内有逆时针方向的电流D．在0～t1时间段内，线圈B有收缩的趋势10.(多选)机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流，关于其工作原理，以下说法正确的是()A．人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流B．人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流C．线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流D．金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流11.(多选)处在非匀强磁场中的闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升到最大高度，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在如图所示的磁场中，则此过程中()A．环滚上的高度小于hB．环滚上的高度等于hC．环中无感应电流产生D．环损失的机械能等于环产生的焦耳热12.(多选)如图所示，光滑的“Π”形金属导体框竖直放置，质量为m的金属棒MN与框架接触良好，磁感应强度分别为B1、B2的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面，分别处在abcd和cdef区域．现从图示位置由静止释放金属棒MN，金属棒进入磁场区域abcd后恰好做匀速运动．下列说法正确的有()A．若B2＝B1，则金属棒进入cdef区域后将加速下滑B．若B2＝B1，则金属棒进入cdef区域后仍将保持匀速下滑C．若B2＜B1，则金属棒进入cdef区域后可能先加速后匀速下滑D．若B2＞B1，则金属棒进入cdef区域后可能先减速后匀速下滑分卷II三、实验题13.如图为“研究电磁感应现象”的实验装置，电键闭合前小螺线管已插入到大螺线管中．(1)将图中所缺的导线补接完整；(2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏转一下，那么合上电键后将小螺线管迅速抽出时，灵敏电流计指针将向______(“左”或“右”)偏转；小螺线管插入大螺线管后，将滑动变阻器触头迅速向左移动时，灵敏电流计的指针将向______(“左”或“右”)偏转．四、计算题14.如图足够长的光滑斜面与水平面的夹角为θ＝30°，空间中自上而下依次分布着垂直斜面向下的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，相邻两个磁场的间距均为d＝0.5 m．一边长L＝0.1 m、质量m＝0.5 kg、电阻R＝0.3 Ω的正方形导线框放在斜面的顶端，导线框的下边距离磁场Ⅰ的上边界为d0＝0.9 m．将导线框由静止释放，导线框匀速穿过每个磁场区域．已知重力加速度g＝10 m/s2，求：(1)导线框进入磁场Ⅰ时的速度大小；(2)磁场Ⅰ的磁感应强度Bt大小；(3)导线框穿过全部磁场区域过程中产生的总焦耳热．15.图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距l为0.40 m，电阻不计．导轨所在平面与磁感应强度B为0.50 T的匀强磁场垂直．质量m为6.0×10－3kg、电阻为1.0 Ω的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触．导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0 Ω的电阻R1.当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为0.27 W，重力加速度取10 m/s2，试求速率v和滑动变阻器接入电路部分的阻值R2.16.如图所示，有一对与电阻R＝0.5 Ω相连的平行导轨M和N，它们在同一水平面上，现加一匀强磁场，磁感应强度B＝1 T，磁场方向竖直向下，两导轨间距离L＝0.05 m，一质量m＝0.01 kg导体杆a、b垂直放在导轨上，ab 杆和导轨电阻均不计，ab与导轨间动摩擦因数μ＝0.1.今以F的水平恒定拉力拉ab，使它以恒定速度v＝4 m/s向右运动，(g＝10 m/s2)求：(1)在图中标出通过电阻R中的电流方向；(2)流过电阻R的电流大小；(3)水平的恒定拉力F的大小和方向．17.有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如图所示，该机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极．电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻R.绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电阻，若橡胶带匀速运动时，电压表读数为U，求：(1)橡胶带匀速运动的速率；(2)电阻R消耗的电功率；(3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功．答案解析1.【答案】D【解析】由于容器中水温升高，则是电能转化成内能所致．因此只有变化的电流才能导致磁通量变化，且只有小铁锅处于变化的磁通量时，才能产生感应电动势，从而产生感应电流．导致电流发热．玻璃杯是绝缘体，不能产生感应电流，故只有D正确，A、B、C错误．2.【答案】D【解析】由楞次定律可知，感应线圈中电流方向变化，综合分析两个峰值不可能相等，由排除法可知正确答案选D.3.【答案】B【解析】只有穿过闭合矩形导线框的磁通量发生改变时，才能产生感应电流，A选项线框在匀强磁场中运动，磁通量不发生变化，无感应电流产生；B选项磁通量发生变化，有感应电流的产生，C、D两项线圈中磁通量均不发生变化，无感应电流的产生，故选B.4.【答案】B【解析】x在0～a内，由楞次定律可知，电流方向为逆时针，为正方向；有效切割的长度为L＝2×(a－x)＝(a －x)，感应电动势为E＝BLv，感应电流为I＝，随着x的增大，I均匀减小，当x＝a时，I＝＝I0；当x＝a时，I＝0；x在a～2a内，线框的AB边和其他两边都切割磁感线，由楞次定律可知，电流方向沿顺时针，为负方向，有效切割的长度为L＝(2a－x)，感应电动势为E＝BLv，感应电流大小为I＝2×，随着x的增大，I均匀减小，当x＝a时，I＝＝2I0；当x＝2a时，I＝0；x在2a～3a内，由楞次定律可知，电流方向沿逆时针，为正方向，有效切割的长度为L＝(3a－x)，感应电动势为E＝BLv，感应电流为I＝，随着x 的增大，I均匀减小，当x＝2a时，I＝＝I0；当x＝3a时，I＝0；故根据数学知识可知B正确．5.【答案】C【解析】断电的自感现象，断电时电感线圈与小灯泡组成回路，电感线圈储存磁能转化为电能，电感线圈相当于电源，其自感电动势E自＝L，与原电源无关，A错误；小灯泡电阻偏大，分得的电压大，可能看到显著的延时熄灭现象，B错误；线圈电阻偏大，相当于电源内阻大，使小灯泡分得的电压小，可看到不显著的延时熄灭现象，C 正确；线圈的自感系数较大时，自感电动势较大，可能看到显著的延时熄灭现象，D错误．6.【答案】C【解析】由题图可知，线圈由A经过B到C的过程中，线圈垂直磁场方向的面积先增大后减小，磁场的磁感应强度不变，可见通过线圈的磁通量先变大后变小．故选C7.【答案】C【解析】从正方形线框下边开始进入到下边完全进入过程中，线框切割磁感线的有效长度逐渐增大，感应电流也逐渐增大，如图的位置Ⅰ；从正方形线框下边完全进入至下边刚穿出磁场边界，切割磁感线的有效长度不变，感应电流不变，如图的位置Ⅰ→Ⅱ；当正方形线框下边部分离开磁场，上边尚未进入磁场过程中，线框切割磁感线的有效长度逐渐减小，感应电流也逐渐减小，如图的位置Ⅱ→Ⅲ；当正方形线框下边部分继续离开磁场，上边也进入磁场过程中，上、下两边线框切割磁感线产生的感应电动势方向相反，感应电流减小得更快，当上、下两边在磁场中长度相等，感应电动势为零，如图的位置Ⅲ→Ⅳ；以后的过程与上述过程相反，故正确的选项为C.8.【答案】B【解析】导体棒MN始终静止，与导轨围成的线框面积不变，根据电磁感应可得感应电动势E＝＝S，即感应电动势与B－t图象斜率成正比，0～t0的感应电流I1＝＝S＝S，t0～2t0的感应电流I2＝＝S＝S，选项C错.0～t0竖直向上的磁通量减小，根据楞次定律感应电流的磁场方向竖直向上，感应电流方向为N到M，选项B对.0～t0磁通量在减小，根据楞次定律要阻碍磁通量的减小，导体棒有向右运动的趋势，摩擦力水平向左．t0～2t0磁通量增大，同理可判断导体棒有向左的运动趋势，摩擦力水平向右，选项A错．在0～2t0时间内，通过电阻R的电荷量Q＝·Δt＝·Δt＝S·Δt＝＝，选项D错．9.【答案】ABD【解析】在t1～t2时间段内，线圈A中的电流为逆时针方向，产生的磁场垂直纸面向外且是增大的，由此可判定线圈B中的电流为顺时针方向，产生的磁场方向垂直纸面向里，线圈A、B中电流方向相反，相互排斥，线圈B有扩张趋势，故A、B正确；在0～t1时间段内，线圈A中的电流为顺时针方向，产生的磁场垂直纸面向里且是减小的，线圈B内有顺时针方向的感应电流，线圈A、B相互吸引，线圈B有收缩的趋势，C错误，D正确．10.【答案】CD【解析】金属物品一般不能被磁化，且地磁场很弱，即使被磁化，磁性很弱，人体的电阻很大，不能与金属构成回路产生感应电流，故A、B错误；安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，故C、D正确．11.【答案】AD【解析】闭合金属环在非匀强磁场中运动，穿过金属环的磁通量在变化，产生感应电流，机械能减小，机械能转化为内能，所以环滚上的高度小于h，故A正确，B错误．穿过金属环的磁通量时刻在变化，产生感应电流，故C 错误．闭合金属环在非匀强磁场中运动过程中，机械能转化为内能，根据能量守恒定律分析得到，环损失的机械能等于环产生的焦耳热，故D正确．也没有变，故金属棒进入B2区域后，mg－＝0，仍将保持匀速下滑，B对；若B2<B1，金属棒进入B2区域后，安培力没有反向但大小变小，由F＝BIL＝知，mg－>0，金属棒进入B2区域后可能先加速后匀速下滑，故C对；同理，若B2>B1，金属棒进入B2区域后mg－<0，可能先减速后匀速下滑，故D对．13.【答案】(1)如图所示(2)左右【解析】(1)如图所示．(2)在闭合电键时和电流计串联的线圈中磁通量增加，发现灵敏电流计的指针向右偏转一下．那么合上电键后将小螺线管迅速抽出时和电流计串联的线圈中磁通量减小，灵敏电流计指针将向左偏转．将滑动变阻器触头迅速向左移动时，滑动变阻器的电阻减小，电流增大，和电流计串联的线圈中磁通量增加，发现灵敏电流计的指针向右偏转一下．14.【答案】(1)3 m/s(2)5 T(3)1.5 J【解析】(1)线框进入磁场Ⅰ之前，只有重力做功，根据动能定理有mg sinθ×d0＝mv2带入数据计算得v＝3 m/s(2)线框进入磁场Ⅰ的过程，下边切割磁感线产生感应电动势E＝B1Lv根据闭合回路欧姆定律，线框中的感应电流I＝＝线框下边所受到安培力F＝B1IL＝线框匀速穿过磁场区域，F＝mg sinθ整理得B1＝5 T(3)线框匀速穿过磁场区域，克服安培力做功，重力势能转化为焦耳热，那么每穿过一次磁场区域，产生的焦耳热Q＝mg sinθ×2L穿过全部磁场区域产生的焦耳热为3Q＝3×mg sinθ×2L＝1.5 J.15.【答案】4.5 m/s 6.0 Ω【解析】由能量守恒可得：mgv＝P，代入数据解得：v＝4.5 m/s.又因为：E＝BLv，设电阻R1与R2的并联电阻为R并，ab棒的电阻为r，有：＋＝，I＝，P＝IE，代入数据解得：R2＝6.0 Ω.(2)由导体切割磁感线产生感应电动势可得E＝BLv由欧姆定律知I＝联立两式可得I＝＝0.4 A(3)导体杆向右匀速运动，受摩擦力F f＝μmg，方向向左由左手定则可知导体杆受安培力F A＝BIL，方向向左由平衡条件可得水平恒定拉力为F＝F f＋F A解得F＝0.03 N，方向向右．17.【答案】(1)(2)(3)【解析】(1)设电动势为E，橡胶带运动速率为v，根据法拉第电磁感应定律有：E＝BLv①又因为E＝U，所以可得：v＝②(2)设电功率为P，根据功率计算公式可得P＝③(3)设电流强度为I，安培力为F，克服安培力做的功为W，根据公式I＝④F＝BIL⑤W＝Fd⑥联立解得：W＝.。