电磁感应章末检测
章末检测15：电磁感应
章末检测试卷一(第四章)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共计48分.1～8题为单选题，9～12题为多选题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1.在物理学发展中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用.下列叙述符合史实的是()A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应说明了电和磁之间存在联系B.法拉第根据通电直导线的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说C.安培在实验中观察到，通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，出现了感应电流D.楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反答案 A解析奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系，选项A正确；根据通电螺线管产生的磁场与条形磁铁的磁场相似性，安培提出了磁性是分子内环形电流产生的，即分子电流假说，选项B错误；法拉第探究磁产生电的问题，发现导线中电流“通、断”时导线附近的固定导线圈中出现感应电流而导线中通有恒定电流时导线圈中不产生感应电流，选项C错误；楞次定律指出感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项D错误.2.如图1所示，螺线管与灵敏电流计相连，磁铁从螺线管的正上方由静止释放，向下穿过螺线管.下列说法正确的是()图1A.电流计中的电流先由a到b，后由b到aB.a点的电势始终低于b点的电势C.磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量D.磁铁刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度答案 D解析在磁铁进入螺线管的过程中，螺线管磁通量增大，且方向向下，由楞次定律可知，感应电流由b经电流计流向a；在磁铁穿出螺线管的过程中，磁通量减小，且方向向下，由楞次定律可知，感应电流由a经电流计流向b，则a点电势先低于b点电势，后高于b点电势，故A、B错误；磁铁减少的重力势能转化为内能和磁铁的动能，C错误；磁铁刚离开螺线管时，由楞次定律“来拒去留”可知，磁铁受到的合外力小于重力，D正确.3.如图2所示是研究通电自感现象实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关，调节滑动变阻器R的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，调节滑动变阻器R1的滑动触头，使它们都正常发光，然后断开开关S.重新闭合开关S，则()图2A.闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮B.闭合瞬间，A1、A2均立刻变亮C.稳定后，L和R两端的电势差一定相同D.稳定后，A1和A2两端的电势差不相同答案 C解析断开开关再重新闭合开关的瞬间，根据自感原理可判断，A2立刻变亮，而A1逐渐变亮，A、B均错误；稳定后，自感现象消失，根据题设条件可判断，滑动变阻器R接入电路的阻值与线圈L的电阻一样大，线圈L和R两端的电势差一定相同，A1和A2两端的电势差也相同，所以C正确，D错误.4.匀强磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正方向，磁感应强度B随时间t的变化规律如图3甲所示，在磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图乙所示.令E1、E2、E3分别表示Oa、bc、cd段的感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的电流，则下列判断正确的是()图3A.E1<E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向B.E1<E2，I1沿顺时针方向，I2沿逆时针方向C.E2<E3，I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向D.E2＝E3，I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向答案 A5.(2018·北京市房山区模拟)电磁感应现象在生产、生活中有着广泛的应用.图4甲为工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术原理图.其原理是将线圈中通入电流，使被测物件内产生涡流，借助探测线圈内电流变化测定涡流的改变，从而获得被测物件内部是否断裂及位置的信息.图乙为一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，套环将立即跳起.关于对以上两个应用实例理解正确的是()图4A.能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料B.涡流探伤技术运用了互感原理，跳环实验演示了自感现象C.以上两个应用实例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源D.以上两个应用实例中的线圈所连接电源也可以都是恒压直流电源答案 A6.(2017·南通、扬州、泰州、淮安四市第三次模拟考试)法拉第发明了世界上第一台发电机.如图5所示，圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间，两电刷M、N分别与盘的边缘和中心点接触良好，且与灵敏电流计相连.金属盘绕中心轴沿图示方向转动，则()图5A.电刷M的电势高于电刷N的电势B.若只将电刷M移近N，电流计的示数变大C.若只提高金属盘转速，电流计的示数变大D.若只将变阻器滑片向左滑动，电流计的示数变大答案 C解析由电流的流向，根据安培定则，可知蹄形磁铁的左端为N极，右端为S极，两磁极间的磁场方向向右，根据金属盘的转动方向，结合右手定则可以判断，电刷N的电势高于电刷M的电势，A错误；若只将电刷M移近N，则电路中的感应电动势减小，电流计的示数减小，B错误，若只提高金属盘的转速，则金属盘中产生的感应电动势增大，电流计的示数增大，C正确；若只将变阻器滑片向左滑动，变阻器接入电路的电阻增大，则电磁铁中的电流减小，两磁极间的磁感应强度减小，圆盘中产生的感应电动势减小，电流计的示数减小，D错误. 7.(2018·全国卷Ⅰ)如图6所示，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B ′B等于( )图6A.54B.32C.74D.2 答案 B解析 设半圆弧PQS 的半径为r ，在过程Ⅰ中，根据法拉第电磁感应定律，有E 1＝ΔΦ1Δt 1＝B ⎝⎛⎭⎫12πr 2－14πr 2Δt 1根据闭合电路欧姆定律，有I 1＝E 1R且q 1＝I 1Δt 1在过程Ⅱ中，有E 2＝ΔΦ2Δt 2＝(B ′－B )12πr 2Δt 2I 2＝E 2Rq 2＝I 2Δt 2又q 1＝q 2，即B ⎝⎛⎭⎫12πr 2－14πr 2R ＝(B ′－B )12πr 2R所以B ′B ＝32. 8.如图7所示，足够长的平行金属导轨倾斜放置，倾角为37°，宽度为0.5 m ，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1 Ω.一导体棒MN 垂直导轨放置，质量为0.2 kg ，接入电路的电阻为1 Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场(图中未画出)，磁感应强度为0.8 T.将导体棒MN 由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN 的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)( )图7A.2.5 m/s 1 WB.5 m/s 1 WC.7.5 m/s 9 WD.15 m/s 9 W答案 B解析 小灯泡稳定发光时，导体棒MN 匀速下滑，其受力如图所示，由平衡条件可得F 安＋F f ＝mg sin 37°，F 安＋μmg cos 37°＝mg sin 37°，故F 安＝mg (sin 37°－μcos 37°)＝0.4 N ，由F 安＝BIL 得I ＝F 安BL ＝1 A ，所以E ＝I (R 灯＋R MN )＝2 V ，导体棒的运动速度v ＝E BL＝5 m/s ，小灯泡消耗的电功率为P 灯＝I 2R 灯＝1 W.正确选项为B.9.(2017·苏北四市联考)如图8甲所示，一个刚性圆形线圈与电阻R 构成闭合回路，线圈平面与所在处的匀强磁场方向垂直，磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图乙所示.下列关于线圈中产生的感应电动势e 、电阻R 消耗的功率P 随时间t 变化的图象，可能正确的有 ( )图8答案 BD解析 线圈的面积不变，由E ＝nS ΔB Δt得感应电动势为定值，且磁场增强和磁场减弱引起的感应电动势方向相反，A 错误，B 正确；对于电阻R ，流过的电流大小不变，功率P ＝I 2R 恒定，C 错误，D 正确.10.如图9甲所示，一个匝数n ＝100的圆形导体线圈，面积S 1＝0.4 m 2，电阻r ＝1 Ω.在线圈中存在面积S 2＝0.3 m 2的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B 随时间t 变化的关系如图乙所示.有一个R ＝2 Ω的电阻，将其两端a 、b 分别与图甲中的圆形线圈相连接，b 端接地，则下列说法正确的是( )图9A.圆形线圈中产生的感应电动势E ＝6 VB.在0～4 s 时间内通过电阻R 的电荷量q ＝6 CC.设b 端电势为零，则a 端的电势φa ＝3 VD.在0～4 s 时间内电阻R 上产生的焦耳热Q ＝18 J答案 BD解析 由法拉第电磁感应定律可得E ＝n ΔB Δt S 2，由题图乙可得ΔB Δt ＝0.64T/s ＝0.15 T/s ，将其代入可得E ＝4.5 V ，A 错.q ＝I Δt ＝ER ＋r ·Δt ＝n ΔΦ(R ＋r )Δt Δt ＝n ΔΦR ＋r ，在0～4 s 穿过圆形导体线圈磁通量的变化量为ΔΦ＝0.6×0.3 Wb －0＝0.18 Wb ，代入可得q ＝6 C ，B 对.0～4 s 内磁感应强度增大，圆形线圈内磁通量增加，由楞次定律结合安培定则可得b 点电势高，a 点电势低，故C 错.由于磁感应强度均匀变化产生的电动势与电流均恒定，可得I ＝E r ＋R＝1.5 A ，由焦耳定律可得Q ＝I 2Rt ＝18 J ，D 对.11.如图10甲所示，电阻不计且间距L ＝1 m 的光滑平行金属导轨竖直放置，上端接一阻值R ＝2 Ω的电阻，虚线OO ′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，现将质量m ＝0.1 kg 、电阻不计的金属杆ab 从OO ′上方某处由静止释放.金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平.已知杆ab 进入磁场时的速度v 0＝1 m /s ，下落0.3 m 的过程中加速度a 与下落距离h 的关系图象如图乙所示，g 取10 m/s 2，则( )图10A.匀强磁场的磁感应强度为2 TB.杆ab 下落0.3 m 时，金属杆的速度为1 m/sC.杆ab 下落0.3 m 的过程中，R 上产生的热量为0.2 JD.杆ab 下落0.3 m 的过程中，通过R 的电荷量为0.25 C答案 AD解析 当金属杆进入磁场后，根据右手定则判断可知金属杆ab 中电流的方向由a 到b .由题图乙知，刚进入磁场时，金属杆的加速度大小a 1＝10 m/s 2，方向竖直向上.由牛顿第二定律得：BI 1L －mg ＝ma 1，其中I 1＝E R ＝BL v 0R 代入数据，解得：B ＝2 T ，故A 正确；a ＝0时金属杆受到的重力与安培力平衡，有mg －BIL ＝0，其中I ＝BL v R，联立得：v ＝0.5 m/s ，故B 错误；从开始到下落0.3 m 的过程中，由能量守恒有：mgh －Q ＝12m v 2，代入数据得：Q ＝0.287 5 J ，故C 错误；金属杆自由下落高度为h 0＝v 202g＝0.05 m ，金属杆下落0.3 m 的过程中通过R 的电荷量为：q ＝I Δt ＝E R Δt ＝ΔΦΔt R Δt ＝ΔΦR ＝BL (h －h 0)R，代入数据得q ＝0.25 C ，故D 正确. 12.如图11所示，有一个在水平面内固定的“V ”字形金属框架CAD ，θ＝60°，磁感应强度为B 的匀强磁场方向竖直向下，导体棒MN 在框架上从A 点开始在外力F 作用下，沿垂直MN 方向以速度v 匀速向右平移，使导体棒和框架始终构成等边三角形回路.已知框架和导体棒的材料和横截面积均相同，其单位长度的电阻均为r ，框架和导体棒均足够长，导体棒运动中始终与磁场方向垂直，且与框架接触良好.下列关于回路中的电流I 、外力F 和回路消耗的电功率P 随时间t 变化关系的四个图象中正确的是( )图11答案 AC解析 导体棒运动时间为t 时，通过的位移为x ＝v t ，回路中的有效切割长度为：L ＝2x tan θ2，感应电动势为E ＝BL v ，回路的总电阻为R 总＝r ·3·2x tan θ2，联立得感应电流与t 的关系式为I ＝B v 3r，B 、v 、r 一定，则I 为一定值，故A 正确，B 错误；外力F 大小等于安培力大小，则F ＝BIL ＝2B 2v 2tan θ23r t ，F 与t 成正比，故C 正确；运动x 时的功率为：P ＝I 2R 总＝2B 2v 3tan θ23rt ，则P 与t 成正比，故D 错误.二、非选择题(本题共5小题，共计52分)13.(8分)(2018·三明市高二下学期期末)如图12甲所示为“研究电磁感应现象”的实验装置.图12(1)按实验的要求将图甲中所缺的导线补画完整.(2)开关闭合后，下列说法正确的是________.A.只要将线圈A 放在线圈B 中就会引起电流计指针偏转B.线圈A 插入或拔出线圈B 的速度越大，电流计指针偏转的角度越大C.如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，A 线圈插入B 线圈中，将滑动变阻器滑动触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针向左偏一下(3)上述实验中，原线圈A 可等效为一个条形磁铁，将线圈B 和灵敏电流计连接如图乙所示，当电流从正接线柱流入灵敏电流计时，指针向正接线柱一侧偏转.则当条形磁铁迅速向上拔出时，图中灵敏电流计指针向________(填“正”或“负”)接线柱方向偏转.答案 (1)如图所示(3分)(2)BC(3分)(3)正(2分)解析 (1)将电源、开关、滑动变阻器、线圈A 串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再将电流计与线圈B 串联成另一个回路，电路图如图所示.(2)当将线圈A 放在线圈B 中，因磁通量不变，则不会引起电流计指针偏转，故A 错误；线圈A 插入或拔出线圈B 的速度越大，则穿过线圈的磁通量的变化率越大，感应电动势越大，则产生的感应电流越大，那么电流计指针偏转的角度越大，故B 正确；在闭合开关时，电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，A 线圈插入B 线圈中，将滑动变阻器滑动触头迅速向左拉时，接入电路中的电阻增大，电流减小，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知灵敏电流计指针向左偏一下，故C 正确.(3)当电流从正接线柱流入灵敏电流计时，指针向正接线柱一侧偏转，根据楞次定律，依据题图可知，螺线管的感应电流由上向下，则当条形磁铁迅速向上拔出时，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律，螺线管的感应电流由上向下，灵敏电流计指针向正接线柱方向偏转.14.(10分)如图13甲所示，竖直平面内有边长l ＝0.2 m 的正方形线框，匝数n ＝100，线框总电阻R ＝8 Ω，一范围足够大的匀强磁场，其方向垂直于线框平面，磁场的磁感应强度B 按如图乙所示规律变化(磁场方向以垂直于线框平面向外为正).求：图13(1)前2 s 内，线框产生的焦耳热；(2)t ＝0.5 s 时，线框的ab 边受到的安培力大小.答案 (1)16 J (2)20 N解析 (1)前2 s 内线框的感应电动势大小为：E ＝n ΔB ΔtS (2分) 解得E ＝8 V(1分)线框产生的焦耳热Q ＝E 2Rt (1分) 解得Q ＝16 J(1分)(2)由楞次定律可知前2 s 内线框中的感应电流方向为abcda ，ab 边受到的安培力方向向上(1分) 安培力的大小F ＝nBIl (1分)I ＝E R(1分) 由题图乙可知t ＝0.5 s 时磁感应强度的大小B ＝1 T(1分)解得F ＝20 N.(1分)15.(10分)小明同学设计了一个“电磁天平”，如图14所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡.线圈的水平边长L ＝0.1 m ，竖直边长H ＝0.3 m ，匝数为N 1.线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B 0＝1.0 T ，方向垂直线圈平面向里.线圈中通有可在0～2.0 A 范围内调节的电流I .挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量.(重力加速度取g ＝10 m/s 2)图14 图15(1)为使“电磁天平”的量程达到0.5 kg ，线圈的匝数N 1至少为多少？(2)进一步探究电磁感应现象，另选N 2＝100匝、形状相同的线圈，总电阻R ＝10 Ω.不接外电流，两臂平衡.如图15所示，保持B 0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B 随时间均匀变大，磁场区域宽度d ＝0.1 m.当挂盘中放质量为0.01 kg 的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率ΔB Δt. 答案 (1)25匝 (2)0.1 T/s解析 (1)“电磁天平”中的线圈受到安培力，I ＝2.0 A 时线圈的匝数最少F ＝N 1B 0IL (1分)由天平平衡可知：mg ＝N 1B 0IL (2分)代入数据解得：N 1＝25匝.(1分)(2)由法拉第电磁感应定律得：E ＝N 2ΔΦΔt ＝N 2ΔB ΔtLd (2分) 由欧姆定律得：I ′＝E R(1分) 线圈受到的安培力F ′＝N 2B 0I ′L (1分)由天平平衡可得：m ′g ＝F ′(1分)联立各式，代入数据可得ΔB Δt＝0.1 T/s.(1分) 16.(10分)(2017·江苏单科)如图16所示，两条相距为d 的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R 的电阻.质量为m 的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ 的磁感应强度大小为B 、方向竖直向下.当该磁场区域以速度v 0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v .导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.求：图16(1)MN 刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I ；(2)MN 刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a ；(3)PQ 刚要离开金属杆时，感应电流的功率P .答案 (1)Bd v 0R (2)B 2d 2v 0mR (3)B 2d 2(v 0－v )2R解析 (1)感应电动势E ＝Bd v 0(1分)感应电流I ＝E R(1分) 解得I ＝Bd v 0R(1分) (2)安培力F ＝BId (1分)由牛顿第二定律F ＝ma (1分)解得a ＝B 2d 2v 0mR(1分) (3)金属杆切割磁感线的相对速度v ′＝v 0－v ，(1分)则感应电动势E ′＝Bd (v 0－v )(1分)电功率P ＝E ′2R(1分) 解得P ＝B 2d 2(v 0－v )2R(1分) 17.(14分)(2018·池州市高二年级下学期期末)如图17所示，平行长直光滑固定的金属导轨MN 、PQ 平面与水平面的夹角θ＝30°，导轨间距为L ＝0.5 m ，上端接有R ＝3 Ω的电阻，在导轨中间加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁场区域为OO ′O 1′O 1，磁感应强度大小为B ＝2 T ，磁场区域宽度为d ＝0.4 m ，放在导轨上的一金属杆ab 质量为m ＝0.08 kg 、电阻为r ＝2 Ω，从距磁场上边缘d 0处由静止释放，金属杆进入磁场上边缘的速度v ＝2 m/s.导轨的电阻可忽略不计，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，重力加速度大小为g ＝10 m/s 2，求：图17(1)金属杆距磁场上边缘的距离d 0；(2)通过磁场区域的过程中通过金属杆的电荷量q ；(3)金属杆通过磁场区域的过程中电阻R 上产生的焦耳热Q R .答案 (1)0.4 m (2)0.08 C (3)0.096 J解析 (1)由能量守恒定律得mgd 0sin 30°＝12m v 2(2分) 金属杆距磁场上边缘的距离d 0＝0.4 m(1分)(2)由法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt (1分) 由闭合电路欧姆定律I ＝E R ＋r(1分) q ＝I ·Δt (1分) 则金属杆通过磁场区域的过程中通过其的电荷量q ＝ΔΦR ＋r ＝BLd R ＋r＝0.08 C (3)由法拉第电磁感应定律，金属杆刚进入磁场时E ＝BL v ＝2 V(1分)由闭合电路欧姆定律I ＝E R ＋r＝0.4 A(1分) 金属杆受到的安培力F ＝BIL ＝0.4 N(1分)金属杆重力沿轨道平面向下的分力F ′＝mg sin 30°＝0.4 N(1分) 所以金属杆进入磁场后做匀速直线运动(1分)由能量守恒定律得，回路中产生的焦耳热Q ＝mgd sin 30°(1分)金属杆通过磁场区域的过程中，在电阻R 上产生的热量Q R ＝R R ＋rQ (1分) 代入数据可得Q R ＝0.096 J.(1分)。
高考物理大一轮复习第10章电磁感应章末检测
章末检测十电磁感应(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，1～5题每小题只有一个选项正确，6～8小题有多个选项符合题目要求，全选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分) 1．首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是( )A．安培和法拉第B．法拉第和楞次C．奥斯特和安培D．奥斯特和法拉第解析：选D.首先发现电流磁效应的科学家是奥斯特；发现电磁感应现象的科学家是法拉第，故选项D正确．2．磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图方向的感应电流，则磁铁( )A．向上运动B．向下运动C．向左运动D．向右运动解析：选B.据题意，从图示可以看出磁铁提供的穿过线圈原磁场的磁通量方向向下，由安培定则可知线圈中感应电流激发的感应磁场方向向上，即两个磁场的方向相反，则由楞次定律可知原磁场通过线圈的磁通量的大小在增加，故选项B正确．3．某学校操场上有如图所示的运动器械：两根长金属链条将一根金属棒ab悬挂在固定的金属架上．静止时ab水平且沿东西方向．已知当地的地磁场方向自南向北斜向下跟竖直方向成45°，现让ab随链条荡起来，跟竖直方向最大偏角45°，则下列说法正确的是( )A．当ab棒自南向北经过最低点时，ab中感应电流的方向是自西向东B．当链条与竖直方向成45°时，回路中感应电流最大C．当ab棒自南向北经过最低点时，安培力的方向与水平向南的方向成45°斜向下D．在ab棒运动过程中，不断有磁场能转化为电场能解析：选C.当ab棒自南向北经过最低点时，由右手定则知电流方向自东向西，故A错误；当ab 运动方向与B方向垂直时感应电流最大，当链条偏南与竖直方向成45°时，ab运动方向(沿圆轨迹的切线方向)与磁场方向平行，此时感应电流为零，最小，故B错误；当ab棒自南向北经过最低点时，由左手定则知安培力的方向与水平向南的方向成45°斜向下，C正确；在ab棒运动过程中，不断有机械能转化为电场能，故D错误．4．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 边所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下列选项中的( )解析：选D.由题意可知，安培力的方向向右，根据左手定则，可知：感应电流的方向由B 到A ，再由右手定则可知，当垂直向外的磁场在增加时，会产生由B 到A 的感应电流，由法拉第电磁感应定律，结合闭合电路欧姆定律，则安培力的表达式F ＝B ΔB Δt SL R ，因安培力的大小不变，则B ΔBΔt 是定值，若磁场B 增大，则ΔB Δt 减小，若磁场B 减小，则ΔBΔt增大，故D 正确，A 、B 、C 错误．5．如图所示，a 、b 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长l a ＝3l b ，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则()A ．两线圈内产生顺时针方向的感应电流B ．a 、b 线圈中感应电动势之比为9∶1C ．a 、b 线圈中感应电流之比为3∶4D ．a 、b 线圈中电功率之比为3∶1解析：选B.根据楞次定律可知，两线圈内均产生逆时针方向的感应电流，选项A 错误；因磁感应强度随时间均匀增大，则ΔB Δt ＝k ，根据法拉第电磁感应定律可知E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB Δt l 2，则E a E b ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫312＝91，选项B 正确；根据I ＝E R ＝E ρ4nl S ′＝nΔB Δt l 2S ′4ρnl ＝klS ′4ρ∝l ，故a 、b 线圈中感应电流之比为3∶1，选项C 错误；电功率P ＝IE ＝klS ′4ρ·n ΔB Δt l 2＝nk 2l 3S ′4ρ∝l 3，故a 、b 线圈中电功率之比为27∶1，选项D 错误；故选B.6．如图所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图．将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中a 、b 导线与铜盘的中轴线处在同一竖直平面内；转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流．若图中铜盘半径为L ，匀强磁场的磁感应强度为B ，回路总电阻为R ，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为ω.则下列说法正确的是( )A ．回路中有大小和方向周期性变化的电流B ．回路中电流大小恒定，且等于BL 2ω2RC ．回路中电流方向不变，且从b 导线流进灯泡，再从a 导线流向旋转的铜盘D ．若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的正弦变化的磁场，不转动铜盘，灯泡中一定有电流流过 解析：选BC.据题意，当盘转动后，由右手定则可以确定电流流向盘的中心，从b 端流出到达a 端，故选项A 错误；所产生的电动势大小为：E ＝BLv ＝BL L ω2，则产生的电流大小为：I ＝E R ＝BL 2ω2R，故B 选项正确；根据右手定则判断电流方向，电流为b 到a ，所以C 正确；如果将匀强磁场改成变化的磁场，铜盘不转动的话，没有导体切割磁场，回路中不会产生感应电流，故D 选项错误．7．如图所示的电路中，电感L 的自感系数很大，电阻可忽略，D 为理想二极管，则下列说法正确的有( )A ．当S 闭合时，L 1立即变亮，L 2逐渐变亮B ．当S 闭合时，L 1一直不亮，L 2逐渐变亮C ．当S 断开时，L 2立即熄灭D ．当S 断开时，L 1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭解析：选BD.当S 闭合时，因二极管加上了反向电压，故二极管截止，L 1一直不亮；通过线圈的电流增加，感应电动势阻碍电流增加，故使得L 2逐渐变亮，选项B 正确，A 错误；当S 断开时，由于线圈自感电动势阻碍电流的减小，故通过L 的电流要在L 2－L 1－D －L 之中形成新的回路，故L 1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，选项C 错误，D 正确；故选B 、D.8．如图所示，两根光滑、足够长的平行金属导轨固定在水平面上．滑动变阻器接入电路的电阻值为R (最大阻值足够大)，导轨的宽度L ＝0.5 m ，空间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度的大小B ＝1 T ．内阻r ＝1 Ω的金属杆在F ＝5 N 的水平恒力作用下由静止开始运动．经过一段时间后，金属杆的速度达到最大速度v m ，不计导轨电阻，则有( )A ．R 越小，v m 越大B ．金属杆的最大速度大于或等于20 m/sC ．在金属杆达到最大速度之前，恒力F 所做的功等于电路中消耗的电能D ．金属杆达到最大速度后，金属杆中电荷沿杆长度方向定向移动的平均速率v e 与恒力F 成正比 解析：选BD.当导体棒达到最大速度时满足F ＝F 安；则F ＝B BLv m r ＋R L ，解得v m ＝F r ＋RB 2L 2，可知R 越大，v m 越大，选项A 错误；金属杆的最大速度v m ＝F r ＋R B 2L 2＝＋R 12×0.52＝20(1＋R )m/s ，则金属杆的最大速度大于或等于20 m/s ，选项B 正确；在金属杆达到最大速度之前，恒力F 所做的功等于电路中消耗的电能与导体棒动能增量之和，选项C 错误；金属杆达到最大速度后导体棒中的电流I ＝FBL，则I ＝neSv e ，则v e ＝I neS ＝F BLneS，故金属杆达到最大速度后，金属杆中电荷沿杆长度方向定向移动的平均速率v e 与恒力F 成正比，选项D 正确；故选B 、D.二、非选择题(共4小题， 52分)9．(12分)很多人喜欢到健身房骑车锻炼，某同学根据所学知识设计了一个发电测速装置，如图所示．自行车后轮置于垂直车身平面向里的匀强磁场中，后轮圆形金属盘在磁场中转动时，可等效成一导体棒绕圆盘中心O 转动．已知磁感应强度B ＝0.5 T ，圆盘半径l ＝0.3 m ，圆盘电阻不计．导线通过电刷分别与后轮外边缘和圆心O 相连，导线两端a 、b 间接一阻值R ＝10 Ω的小灯泡．后轮匀速转动时，用电压表测得a 、b 间电压U ＝0.6 V.(1)与a 连接的是电压表的正接线柱还是负接线柱？ (2)圆盘匀速转动10分钟，则此过程中产生了多少电能 ? (3)自行车车轮边缘线速度是多少？解析：(1)根据右手定则，轮子边缘点是等效电源的负极，则a 点接电压表的负接线柱(2)根据焦耳定律Q ＝U 2Rt代入数据得Q ＝21.6 J(3)由U ＝E ＝12Bl 2ω得v ＝l ω＝8 m/s答案：(1)负 (2)Q ＝21.6 J (3)v ＝8 m/s10．(12分)如图所示，平行光滑U 形导轨倾斜放置，倾角θ＝30°，导轨间的距离L ＝1.0 m ，电阻R ＝R 1＝3.0 Ω，电容器电容C ＝2×10－8F ，导轨电阻不计，匀强磁场的方向垂直于导轨平面向上，磁感应强度B ＝2.0 T ，质量m ＝0.4 kg ，电阻r ＝1.0 Ω的金属棒ab 垂直置于导轨上，现用沿轨道平面且垂直于金属棒的大小F ＝5.0 N 的恒力，使金属棒ab 从静止起沿导轨向上滑行，求：(1)金属棒ab 达到匀速运动时的速度大小(g ＝10 m/s 2)；(2)金属棒ab 从静止开始到匀速运动的过程中通过电阻R 1的电荷量．解析：(1)当金属棒匀速运动时，由力的平衡条件得：F ＝mg sin 30°＋BIL 求得：I ＝1.5 A. 由闭合电路欧姆定律得：I ＝ER ＋r ＝BLvR ＋r联立以上方程解得金属棒匀速运动的速度大小为：v ＝3 m/s.(2)当金属棒匀速运动时，电容器两端的电压U ＝IR ＝4.5 V电容器极板上聚集的电荷量Q ＝CU ＝9×10－8C ， 所以通过R 1的电荷量Q ′＝Q ＝9×10－8C 答案：(1)v ＝3 m/s (2)9×10－8C11．(12分)如图所示，水平放置的三条光滑平行金属导轨a ，b ，c ，相距均为d ＝1 m ，导轨ac 间横跨一质量为m ＝1 kg 的金属棒MN ，棒与导轨始终良好接触．棒的总电阻r ＝2 Ω，导轨的电阻忽略不计. 在导轨bc 间接一电阻为R ＝2 Ω的灯泡，导轨ac 间接一理想电压表．整个装置放在磁感应强度B ＝2 T 匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．现对棒MN 施加一水平向右的拉力F ，使棒从静止开始运动，已知施加的水平外力功率恒定，经过t ＝1 s 时间棒达到稳定时速度3 m/s.试求：(1)金属棒达到稳定时施加水平恒力F 为多大？水平外力F 的功率为多少？ (2)金属棒达到稳定时电压表的读数为多少？ (3)此过程中灯泡产生的热量是多少？解析：(1)当F ＝F 安时，金属棒速度达到稳定， 则F 安＝BIdI ＝Bdv R ＋r 2，联立得F ＝4 N ，P ＝Fv ＝12 W.(2)设电压表的读数为U ，则有U ＝Bdv ＋U LU L ＝Bdv R ＋r 2R ，代入数据得U ＝10 V.(3)设小灯泡和金属棒产生的热量分别为Q 1、Q 2，根据焦耳定律得知：Q 1Q 2＝R r2.由功能关系得：Pt ＝Q 1＋Q 2＋12mv 2，代入数据得Q 1＝5 J.答案：(1)F ＝4 N P ＝12 W (2)U ＝10 V (3)Q 1＝5 J12．(16分)如图甲所示，斜面的倾角α＝30°，在斜面上放置一矩形线框abcd ，ab 边的边长L 1＝1 m ，bc 边的边长L 2＝0.6 m ，线框的质量m ＝1 kg ，线框的电阻R ＝ 0.1 Ω，线框受到沿斜面向上的恒力F 的作用，已知F ＝15 N ，线框与斜面间的动摩擦因数μ＝33.线框的边ab ∥ef ∥gh ，斜面的efhg 区域有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t 的变化情况如图乙的B －t 图象所示，时间t 是从线框由静止开始运动起计时的．如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef 线和gh 线的距离x ＝5.1 m ，取g ＝10 m/s 2.求：(1)线框进入磁场前的加速度a ； (2)线框进入磁场时匀速运动的速度v ；(3)在丙图中画出线框从静止开始运动直至ab 边运动到gh 线过程的v －t 图象； (4)线框从静止开始运动直至ab 边运动到gh 线的过程中产生的焦耳热Q .解析：(1)线框进入磁场前，线框受到线框的重力、拉力F 、斜面的支持力和斜面对线框的摩擦力作用，由牛顿第二定律：F －mg sin α－μmg cos α＝ma得线框进入磁场前的加速度a ＝5 m/s 2.(2)因为线框进入磁场的最初一段时间做匀速运动，ab 边进入磁场切割磁感线，产生的电动势E 1＝BL 1v形成的感应电流I 1＝E 1R受到沿斜面向下的恒定的安培力F 安＝BI 1L 1 线框受力平衡，有F ＝mg sin α＋μmg cos α＋F 安 此时磁感应强度必恒定不变B ＝0.5 T ， 代入数据解得v ＝2 m/s.(3)线框abcd 进入磁场前做匀加速直线运动，进入磁场前的运动时间t 1＝va＝0.4 s进入磁场过程中线框做匀速运动的时间t 2＝L 2v＝0.3 s.线框完全进入磁场后至运动到gh 线，线框受力情况与进入磁场前相同，仍做匀加速直线运动，所以该阶段的加速度大小仍为a ＝5 m/s 2，该过程有x －l 2＝vt 3＋12at 23，解得t 3＝1 s线框从静止开始运动直至ab 边运动到gh 线过程的v －t 图象如图；(4)线框整体进入磁场后，ab 边运动到gh 线的过程中，线框中有感应电流的时间t 4＝t 1＋t 2＋t 3－0.9 s ＝0.8 s E 2＝ΔB ·S Δt ＝0.5×0.62.1－0.9V ＝0.25 V 此过程产生的焦耳热Q 2＝E 22Rt 4＝0.5 J.线框匀速进入磁场过程中产生的焦耳热Q 1＝I 21Rt 2＝3 J线框从静止开始运动直至ab 边运动到gh 线的过程中产生的焦耳热Q ＝Q 1＋Q 2＝3.5 J 答案：(1)5 m/s 2(2)2 m/s (3)如图 (4)3.5 J。
人教版高中物理选修3-2电磁感应章末检测.docx
桑水高中物理学习材料桑水制作电磁感应章末检测（时间：75分钟 满分:100分）一、单项选择题：（每题3分，共计18分） 1、下列说法中正确的有： （ ）A 、只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生B 、穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生C 、线框不闭合时，若穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中没有感应电流和感应电动势D 、线框不闭合时，若穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中没有感应电流，但有感应电动势 2、根据楞次定律可知感应电流的磁场一定是： （ ）A 、阻碍引起感应电流的磁通量；B 、与引起感应电流的磁场反向；C 、阻碍引起感应电流的磁通量的变化；D 、与引起感应电流的磁场方向相同。
3、穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2Wb,则 （ ） A.线圈中感应电动势每秒增加2V B.线圈中感应电动势每秒减少2V C.线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于2V D.线圈中感应电动势始终为2V 4、在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图1所示，当磁场的磁感应强度B 随时间如图2变化时，图3中正确表示线圈中感应电动势E 变化的是 （ ）A ．B ．C ．D ．12345 t /s E2E 0E 0-E 0 -2E 0 12345 t /s E2E 0 E 0-E 0 -2E 0 E 0E12345 t /s 2E 0-E 0 -2E 0 E 0E12345 t /s 2E 0 -E 0-2E 0B图1B t /sO图2桑水5、如图所示，竖直放置的螺线管与导线abcd 构成回路，导线所在区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环，导线abcd 所围区域内磁场的磁感强度按下列哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场作用力 （ ）6.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行，现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移动过程中线框的一边a 、b 两点间电势差绝对值最大的是 （ ）二、多项选择题：（每题4分，共计16分）7、如图所示，导线AB 可在平行导轨MN 上滑动，接触良好，轨道电阻不计电流计中有如图所示方向感应电流通过时，AB 的运动情况是：（ ） A ．向右加速运动； B.向右减速运动； C.向右匀速运动； D.向左减速运动。
章末检测12：电磁感应
章末检测(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.如图1所示是描述电磁炉工作原理的示意图.炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些热能便起到加热物体的作用从而煮食.因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用.以下说法正确的是()图1A.最好使用铝锅或铜锅B.最好使用平底不锈钢锅或铁锅C.最好使用陶瓷锅或耐热玻璃锅D.在电磁炉与铁锅之间放一层白纸后无法加热答案 B解析选用陶瓷锅或耐热玻璃锅无法形成涡流，C选项错误；A、B选项中均能形成涡流，铜和铝的电阻率小，电热少，效率低，相对来说选用平底不锈钢锅或铁锅为最佳，A选项错误，B选项正确；由于线圈产生的磁场能穿透白纸到达锅底，在铁锅中产生涡流，能够加热，D选项错误.2.如图2，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab 边向上.当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为U a、U b、U c.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是()图2A.U a＞U c，金属框中无电流B.U b ＞U c ，金属框中电流方向沿abcaC.U bc ＝－12Bl 2ω，金属框中无电流 D.U ac ＝12Bl 2ω，金属框中电流方向沿acba 答案 C解析 金属框abc 平面与磁场平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B 、D 错误.转动过程中bc 边和ac 边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断U a <U c ，U b <U c ，选项A 错误.由转动切割产生感应电动势的公式得U bc ＝－12Bl 2ω，选项C 正确.3.如图3所示，先后以恒定的速度v 1和v 2把一个正方形金属线框水平拉出有界匀强磁场区域，且v 1＝2v 2，则在先后两种情况( )图3A.线框中的感应电动势之比E 1∶E 2＝2∶1B.线框中的感应电流之比I 1∶I 2＝1∶2C.线框中产生的热量之比Q 1∶Q 2＝1∶4D.通过线框某截面的电荷量之比q 1∶q 2＝2∶1答案 A解析 根据E ＝Bl v ∝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；线框中产生的热量Q ＝I 2Rt ＝E 2R t ＝B 2l 2v 2R ·l v ＝B 2l 3v R∝v ，所以Q 1∶Q 2＝2∶1，选项C 错误；根据q ＝ΔΦR ＝BS R，q 1∶q 2＝1∶1可知，选项D 错误. 4．如图4所示，质量为m 的金属环用线悬挂起来，金属环有一半处于与环面垂直的匀强磁场中，从某时刻开始，磁感应强度均匀减小，则在磁感应强度均匀减小的过程中，关于线拉力的大小，下列说法中正确的是( )图4A．大于环重力mg，并逐渐减小B．始终等于环重力mgC．小于环重力mg，并保持恒定D．大于环重力mg，并保持恒定答案 A解析磁感应强度均匀减小，穿过回路的磁通量均匀减小，根据法拉第电磁感应定律得知，回路中产生恒定的电动势，感应电流也恒定不变．由楞次定律可知，感应电流方向为顺时针方向，再由左手定则可得，安培力的合力方向竖直向下，金属环始终保持静止，则拉力大于重力，由于磁感应强度均匀减小，所以拉力的大小也逐渐减小，故A正确，B、C、D均错误．5.如图5所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B.边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域.取沿abcda的感应电流为正，则表示线框中电流i 随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是()图5答案 C6.如图6甲所示，一个匝数n＝100的圆形导体线圈，面积S1＝0.4m2，电阻r＝1Ω.在线圈中存在面积S2＝0.3m2的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示.有一个R＝2Ω的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接，b端接地，则下列说法正确的是()图6A.圆形线圈中产生的感应电动势E ＝6VB.在0～4s 时间内通过电阻R 的电荷量q ＝8CC.设b 端电势为零，则a 端的电势φa ＝3VD.在0～4s 时间内电阻R 上产生的焦耳热Q ＝18J答案 D解析 由法拉第电磁感应定律可得E ＝n ΔBS 2Δt ，由题图乙结合数学知识可得ΔB Δt ＝0.64T /s ＝0.15 T/s ，将其代入可求E ＝4.5V ，A 错.q ＝I Δt ＝E R ＋r ·Δt ＝n ΔΦΔt (R ＋r )Δt ＝n ΔΦR ＋r，在0～4s 穿过圆形导体线圈的磁通量的变化量为ΔΦ＝0.6×0.3Wb －0＝0.18Wb ，代入可解得q ＝6C ，B 错.0～4s 内磁感应强度增大，圆形线圈内磁通量增加，由楞次定律结合右手定则可得b 点电势高，a 点电势低，故C 错.由于磁感应强度均匀变化产生的电动势与电流均恒定，可得I＝E r ＋R＝1.5A ，由焦耳定律可得Q ＝I 2Rt ＝18J ，D 对. 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．在如图7(a)所示的虚线框内有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁感应强度随时间变化的规律如图(b)所示．边长为l 、电阻为R 的正方形均匀线框abcd 有一半处在磁场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框ab 边的发热功率为P ，则( )图7A ．磁感应强度B 0＝T 2l2PR B ．线框中感应电流为I ＝2P RC ．线框cd 边的发热功率为PD ．a 端电势高于b 端电势答案 BC解析 由题图(b)可知，在0～T 的时间内，线框中产生的感应电动势恒定，线框ab 边的发热功率为P ＝E 24R ，感应电动势E ＝ΔB Δt S ＝2B 0T ·l 22＝B 0l 2T ，所以B 0＝2T l 2PR ，A 错；由P ＝14I 2R 可得线框中的感应电流I ＝2P R ，B 正确；cd 边电阻等于ab 边电阻，而两边流过的电流相等，因此发热功率相等，C正确；由楞次定律可判断，线框中感应电流方向为adcba，因此a端电势比b端低，D错．8.如图7所示，P、Q是两个完全相同的灯泡，L是电阻为零的纯电感，且自感系数L很大.C 是电容较大且不漏电的电容器，下列判断正确的是()图7A.S闭合时，P灯亮后逐渐熄灭，Q灯逐渐变亮B.S闭合时，P灯、Q灯同时亮，然后P灯变暗，Q灯变得更亮C.S闭合，电路稳定后，S断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯立即熄灭D.S闭合，电路稳定后，S断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯逐渐熄灭答案AD解析当S闭合时，通过自感线圈的电流逐渐增大而产生自感电动势，L相当于断路，电容C较大，相当于短路，当电流稳定时，L相当于短路，电容C相当于断路，故P灯先亮后灭，Q灯逐渐变亮；当S断开时，灯泡P与自感线圈L组成了闭合回路，灯泡P中的电流先增大后减小至零，故闪亮一下熄灭，电容器与灯泡Q组成闭合回路，电容器放电，故灯泡Q 逐渐熄灭，选项A、D正确.9.如图8所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好.在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用F M、F N表示.不计轨道电阻，以下叙述正确的是()图8A.F M向右B.F N向左C.F M逐渐增大D.F N逐渐减小答案BCD解析根据直线电流产生磁场的分布情况知，M区的磁场方向垂直纸面向外，N区的磁场方向垂直纸面向里，离导线越远，磁感应强度越小.当导体棒匀速通过M、N两区时，感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，故导体棒在M、N两区运动时，受到的安培力均向左，故选项A错误，选项B正确.导体棒在M区运动时，磁感应强度B变大，根据E＝Bl v、I ＝E R及F ＝BIl 可知，F M 逐渐变大，故选项C 正确；导体棒在N 区运动时，磁感应强度B 变小，根据E ＝Bl v 、I ＝E R及F ＝BIl 可知，F N 逐渐变小，故选项D 正确. 10.如图10所示，在光滑的绝缘水平面上方，有磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场，PQ 为磁场边界．一个半径为a 、质量为m 、电阻为R 的金属圆环垂直磁场方向放置于磁场中A 处，现给金属圆环一水平向右的初速度v .当圆环运动到直径刚好与边界线PQ 重合时的速度为v 2，则下列说法正确的是( )图10A ．此时圆环中的电功率为4B 2a 2v 2RB ．此时圆环的加速度为2B 2a 2v mRC ．此过程中通过圆环截面的电荷量为πBa 22RD ．此过程回路中产生的电能为0.75m v 2答案 BC解析 当圆环运动到直径刚好与边界线PQ 重合时，产生的感应电动势E ＝B ×2a ×v 2＝Ba v ，感应电流I ＝Ba v R ，圆环中的电功率P ＝I 2R ＝B 2a 2v 2R，选项A 错误；金属圆环受到的安培力F ＝2BIa ＝2B 2a 2v R ，所以a ＝F m ＝2B 2a 2v mR ，选项B 正确；由q ＝It ＝ΔΦR ＝B πa 22R，可知选项C 正确；由能量守恒得：产生的电能W 电＝12m v 2－12m (v 2)2＝38m v 2，选项D 错误． 三、填空题(本题共2小题，共10分)11.(5分)为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G 与线圈L 连接，如图10所示.已知线圈由a 端开始绕至b 端：当电流从电流计G 的左端流入时，指针向左偏转.图10(1)将磁铁的N极向下从线圈上方竖直插入线圈L时，发现电流计的指针向左偏转.俯视线圈，其绕向为________(选填“顺时针”或“逆时针”).(2)当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离线圈L时，发现电流计的指针向右偏转.俯视线圈，其绕向为________(选填“顺时针”或“逆时针”).答案(1)顺时针(2)逆时针解析(1)由题可知在线圈L内电流从b流向a，而根据楞次定律(增反减同)知，线圈L中产生的磁场与原磁场方向相反(向上)，再根据右手螺旋定则可知，电流方向为逆时针方向(俯视线圈)，因此线圈绕向为顺时针方向(俯视线圈).(2)由题意可知在线圈L内电流从a流向b，而根据楞次定律(增反减同)知，线圈L中产生的磁场与原磁场方向相同(向上)，再根据右手螺旋定则可知，感应电流方向与(1)问相同，而电流的流向与(1)问相反，因此线圈绕向一定与(1)问相反，为逆时针方向(俯视线圈).12.(5分)如图11所示为“研究电磁感应现象”的实验装置.图11(1)将图中所缺的导线补接完整；(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转一下，那么合上开关后可能出现的情况有：A.将线圈A迅速插入线圈B时，灵敏电流计指针将________.B.线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向左拉时，灵敏电流计指针________.答案(1)见解析图(2)向右偏转一下向左偏转一下解析(1)如图所示(2)根据楞次定律及灵敏电流计的指针偏转方向与流过它的电流方向的关系来判定，则A.向右偏转一下；B.向左偏转一下.四、解答题(本题共4小题，共46分.解答应写出必要的文字说明、只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)如图12所示，在光滑水平面上有一长为L1、宽为L2的单匝矩形闭合导线框abcd，处于磁感应强度为B的有界匀强磁场中，其ab边与磁场的边界重合.线框由粗细均匀的同种导线制成，总电阻为R .现用垂直于线框ab 边的水平拉力，将线框以速度v 向右沿水平方向匀速拉出磁场，此过程中保持线框平面与磁感线垂直，且ab 边与磁场边界平行.求线框被拉出磁场的过程中：图12(1)通过线框的电流；(2)线框中产生的焦耳热；(3)线框中a 、b 两点间的电压大小.答案 (1)BL 2v R (2)B 2L 1L 22v R (3)BL 22v 2(L 1＋L 2)解析 (1)线框产生的感应电动势E ＝BL 2v通过线框的电流I ＝E R ＝BL 2v R(2)线框被拉出磁场所需时间t ＝L 1v此过程中线框中产生的焦耳热Q ＝I 2Rt ＝B 2L 1L 22v R(3)线框ab 边的电阻R ab ＝L 22(L 1＋L 2)R 线框中a 、b 两点间电压的大小U ＝IR ab ＝BL 22v 2(L 1＋L 2)14.(10分)如图13所示，横截面积为0.2m 2的100匝圆形线圈A 处在变化的磁场中，磁场方向垂直纸面，其磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图乙所示，设垂直纸面向外为B 的正方向.R 1＝4Ω，R 2＝6Ω，C ＝30μF ，线圈的内阻不计，求电容器上极板所带电荷量并说明正负.图13答案 7.2×10－6C 上极板带正电解析 E ＝n ΔB Δt S ＝100×0.021×0.2 V ＝0.4 V 电路中的电流I ＝E R 1＋R 2＝0.44＋6 A ＝0.04 A所以U C ＝IR 2＝0.04×6 V ＝0.24 VQ ＝CU C ＝30×10－6×0.24 C ＝7.2×10－6 C由楞次定律和安培定则可知，电容器的上极板带正电.15.(12分)如图14所示，两足够长的平行光滑金属导轨倾斜放置，与水平面间的夹角为θ＝37°，两导轨之间的距离为L ＝0.2m ，导轨上端m 、n 之间通过导线连接，有理想边界的匀强磁场垂直于导轨平面向上，虚线ef 为磁场边界，磁感应强度为B ＝2T.一质量为m ＝0.05kg 的光滑金属棒ab 从距离磁场边界0.75m 处由静止释放，金属棒两轨道间的电阻r ＝0.4Ω，其余部分的电阻忽略不计，ab 、ef 均垂直导轨.(g ＝10m/s 2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，求：图14(1)ab 棒最终在磁场中匀速运动的速度；(2)ab 棒运动过程中的最大加速度.答案 (1)0.75m/s ，方向沿斜面向下(2)18m/s 2，方向沿斜面向上解析 (1)当ab 棒在磁场中匀速运动时，根据受力平衡得：BIL ＝mg sin θ又有I ＝E r和E ＝BL v ，联立以上关系可得v ＝0.75 m/s ，方向沿斜面向下 (2)ab 棒进入磁场前，加速度a 1＝g sin 37°＝6 m/s 2，方向沿斜面向下.设ab 棒进入磁场时的速度为v 1，则v 21＝2a 1x 1将x 1＝0.75 m 代入得v 1＝3 m/s刚进入磁场时，对ab 棒受力分析得：mg sin θ－BI 2L ＝ma 2，I 2＝BL v 1r解得a 2＝－18 m/s 2，方向沿斜面向上进入磁场以后，ab 棒做加速度逐渐减小的减速运动，最终匀速运动，所以，ab 棒运动中的最大加速度为18 m/s 2，方向沿斜面向上.16．(14分)如图16，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连．两细金属棒ab (仅标出a 端)和cd (仅标出c 端)长度均为L ，质量分别为2m 和m ；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca ，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平．右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R ，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g ，已知金属棒ab 匀速下滑．求图16(1)作用在金属棒ab 上的安培力的大小；(2)金属棒运动速度的大小．答案 (1)mg (sin θ－3μcos θ)(2)(sin θ－3μcos θ)mgR B 2L 2 解析 (1)由ab 、cd 棒被平行于斜面的导线相连，故ab 、cd 速度总是相等，cd 也做匀速直线运动．设导线的张力的大小为T ，右斜面对ab 棒的支持力的大小为F N1，作用在ab 棒上的安培力的大小为F ，左斜面对cd 棒的支持力大小为F N2，对于ab 棒，受力分析如图甲所示，由力的平衡条件得甲 乙2mg sin θ＝μF N1＋T ＋F ①F N1＝2mg cos θ②对于cd 棒，受力分析如图乙所示，由力的平衡条件得mg sin θ＋μF N2＝T ③F N2＝mg cos θ④联立①②③④式得：F ＝mg (sin θ－3μcos θ)(2)设金属棒运动速度大小为v ，ab 棒上的感应电动势为E ＝BL v ⑤回路中电流I ＝E R⑥ 安培力F ＝BIL ⑦联立⑤⑥⑦得：v ＝(sin θ－3μcos θ)mgR B 2L 2。
电磁感应章末检测-2018年高三物理一轮总复习名师伴学 含解析 精品
一、选择题(共15小题，每小题4分，共60分，在每小题给出的四个选项中，第1～9小题只有一个选项符合题目要求，第10～15小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1. 如图所示的下列实验中，有感应电流产生的是 ( )【答案】D2．目前金属探测器已经广泛应用于各种安检、高考及一些重要场所，关于金属探测器的下列有关论述正确的是( )A．金属探测器可用于月饼生产中，用来防止细小的金属颗粒混入月饼馅中B．金属探测器能帮助医生探测儿童吞食或扎到手脚中的金属物，是因为探测器的线圈中能产生涡流C．使用金属探测器的时候，应该让探测器静止不动，探测效果会更好D．能利用金属探测器检测考生是否携带手机等违禁物品，是因为探测器的线圈中通有直流电【答案】A【解析】金属探测器是通过其通有交流电的探测线圈，会在隐蔽金属中激起涡流，反射回探测线圈，从而改变原交流电的大小和相位，从而起到探测作用，B、D项错；当探测器对于被测金属发生相对移动时，探测器中的线圈的交流电产生的磁场相对变化较快，在金属中产生的涡流会更强，检测效果更好，故C选项错，正确选项为A。
3. 竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A 铰链连接的长度为2a，电阻为R2的导体棒AB由水平位置紧贴环面摆下(如图所示)。
当摆到竖直位置时，B 点的线速度为v，则这时AB 两端的电压大小为 ( )A．2Bav B．BavC. 23BavD.3Bav【答案】D4. 物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。
如图所示，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，经重复试验，线圈上的套环均末动。
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【答案】D【解析】闭合开关瞬间，只要套环产生感应电流，套环就会跳起。
电磁感应 章末检测
章末检测试卷二(第一章)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共计48分.1～8题为单选题，9～12题为多选题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．(2019·定州中学周练)在如图1所示的几种情况中，不能产生感应电流的是()图1A．甲图，竖直面内的矩形闭合导线框绕与线框在同一平面内的竖直轴在水平方向的匀强磁场中匀速转动的过程中B．乙图，水平面内的圆形闭合导线圈静止在磁感应强度正在增大的非匀强磁场中C．丙图，金属棒在匀强磁场中垂直于磁场方向匀速向右运动的过程中D．丁图，导体棒在水平向右的恒力F作用下紧贴水平固定的U形金属导轨运动的过程中答案 C2.如图2所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是()图2A．ab中的感应电流方向由b到aB．ab中的感应电流逐渐减小C．ab所受的安培力保持不变D．ab所受的静摩擦力逐渐减小答案 D解析磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，所以闭合回路面积不发生改变，根据楞次定律和法拉第电磁感应定律可知，ab中产生由a到b的恒定电流，A、B错误；由于电流恒定，磁感应强度逐渐减小，所以安培力逐渐减小，静摩擦力与安培力是一对平衡力，所以静摩擦力逐渐减小，C 错误，D 正确．3．(2018·阳江市阳东区广雅中学高二上检测)如图3所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好．在向右匀速通过M 、N 两区域的过程中，导体棒所受安培力分别用F M 、F N 表示，不计轨道电阻，以下叙述不正确的是( )图3A ．在M 区时通过R 的电流为b →aB ．在N 区时通过R 的电流为a →bC ．F M 向右且增大D ．F N 向左且减小 答案 C解析 根据直导线电流产生的磁场分布情况知，M 区的磁场方向垂直纸面向外，N 区的磁场方向垂直纸面向里．当导体棒匀速通过M 、N 两区时，由右手定则可知，选项A 、B 正确；根据左手定则可知，导体棒在M 、N 两区域运动时，受到的安培力均向左，离直导线越近，磁感应强度B 越大，F 安＝BIL ＝BL ·BL v R ＝B 2L 2v R ，F 安也越大，选项C 错误，D 正确．4. (2019·辽河油田二中高二期末)如图4，一个匝数为100匝的圆形线圈，面积为0.4 m 2，电阻为r ＝1 Ω.在线圈中存在面积为0.2 m 2的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B ＝0.3＋0.15t (T)．将线圈两端a 、b 与一个阻值R ＝2 Ω的电阻相连接，b 端接地．则下列说法正确的是( )图4A ．通过电阻R 的电流方向向下B ．回路中的电流大小不变C ．电阻R 消耗的电功率为3 WD ．a 端的电势为－3 V 答案 B解析 磁通量随时间均匀增加，根据楞次定律可知，感应电流通过R 的方向向上，选项A 错误；由ΔBΔt ＝0.15 T/s 可知，回路中产生的感应电动势不变，则感应电流大小不变，选项B 正确；E ＝n ΔB Δt S ＝100×0.15×0.2 V ＝3 V ，则回路的电流I ＝E R ＋r ＝32＋1 A ＝1 A ，电阻R 消耗的电功率为P R ＝I 2R ＝2 W ，选项C 错误；R 两端的电压U R ＝IR ＝2 V ，即φb －φa ＝2 V ，因φb ＝0可得φa ＝－2 V ，选项D 错误．5.如图5所示，匀强磁场方向垂直矩形线框平面，先后两次将线框从磁场中同一位置匀速拉出有界磁场．第一次速度为v 1＝v ，第二次速度为v 2＝4v .则在先后两次过程中有( )图5A ．流过线框任一横截面的电荷量之比为1∶4B ．线框中感应电动势之比为1∶4C ．线框所受安培力大小之比为1∶8D ．沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为1∶8 答案 B解析 线框在磁场中运动产生感应电动势，E 1＝Bl v ，E 2＝4Bl v ，则E 1∶E 2＝1∶4，B 正确；电荷量q ＝I Δt ＝ΔΦR ，则q 1∶q 2＝1∶1，A 错误；安培力F ＝BIl ＝B 2l 2v R ，则F 1∶F 2＝1∶4，C 错误；由于匀速运动，外力的功率等于安培力的功率，P 外＝F ·v ＝B 2l 2v 2R ，则P外1∶P 外2＝1∶16，D 错误．6．(2019·青岛市调研)如图6甲所示，A 、B 为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置．若A 线圈中通有如图乙所示的变化电流i ，则下列说法正确的是( )图6A ．t 1到t 2时间内B 线圈电流方向与A 线圈内电流方向相反 B ．t 1到t 3时间内B 线圈电流方向一直没有发生变化C ．t 1时刻两线圈间作用力最大D．t2时刻两线圈间作用力最大答案 B解析在t1到t2时间内，若设逆时针(从左向右看)方向为正，则A线圈电流方向沿逆时针且逐渐减小，所以根据右手螺旋定则可判定穿过B线圈方向向左的磁通量减小，由楞次定律和右手螺旋定则可知，B线圈的电流沿逆时针方向，因此A、B中电流方向相同，故A错误；在t2到t3时间内，A线圈电流方向沿顺时针且逐渐增大，所以根据右手螺旋定则知，穿过B 线圈方向向右的磁通量增大，由楞次定律和右手螺旋定则可知，B线圈的电流沿逆时针方向，所以在t1到t3时间内B线圈电流方向为逆时针一直没有发生变化，故B正确；由题意可知，在t1时刻，线圈A中的电流最大，而磁通量的变化率为零，所以线圈B中感应电流为零，因此两线圈间作用力为零，故C错误；在t2时刻，线圈A中的电流为零，而磁通量的变化率是最大的，所以线圈B中感应电流也是最大，但A、B间的相互作用力为零，故D错误．7．(2019·长春十一中月考)如图7所示，等腰直角三角形AOB内部存在着垂直纸面向外的匀强磁场，OB在x轴上，长度为2L.纸面内一边长为L的正方形导线框的一边在x轴上，沿x 轴正方向以恒定的速度穿过磁场区域．规定顺时针方向为导线框中感应电流的正方向，t＝0时刻导线框正好处于图示位置．则下面四幅图中能正确表示导线框中感应电流i随位移x变化的是()图7答案 B解析根据法拉第电磁感应定律，当位移为0～L时，通过线框的磁通量均匀增加，产生顺时针的感应电流；当位移为L～2L时，右边切割磁感线的长度减小，左边切割磁感线的长度增大，由法拉第电磁感应定律可判断两个边切割磁感线产生的电流方向相反，所以合电流逐渐减小，在位移为1.5L时电流减小到零，随后左边切割磁感线的长度大于右边，电流反向，所以B选项正确．8．如图8所示，一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，则()图8A．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加速运动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减速运动答案 D解析线圈从高处自由下落，以一定的速度进入磁场，会受到重力和安培力．线圈全部进入磁场后只受重力，在磁场内部会做一段加速运动，所以线圈出磁场时的速度要大于进磁场的速度．若线圈进入磁场过程是匀速运动，说明重力等于安培力，离开磁场时安培力大于重力，就会做减速运动，故A错误．若线圈进入磁场过程是加速运动，说明重力大于安培力，离开磁场时安培力变大，安培力与重力大小关系无法确定，故B错误．若线圈进入磁场过程是减速运动，说明重力小于安培力，离开磁场时安培力变大，安培力仍然大于重力，所以也是减速运动，故C错误，D正确．9．有一个垂直于纸面的匀强磁场，它的边界MN左侧为无场区，右侧是匀强磁场区域，如图9甲所示．现让一个金属线框在纸平面内以垂直于MN方向的恒定速度从MN左侧进入匀强磁场区域，线框中的电流随时间变化的i－t图像如图乙所示，则进入磁场区域的金属线框可能是选项图中的()图9答案 BC解析 线框切割磁感线产生的感应电动势E ＝BL v ，设线框总电阻是R ，则感应电流I ＝BL vR ，由题图乙所示图像可知，感应电流先均匀变大，后恒定，最后均匀减小，由于B 、v 、R 是定值，则线框的有效长度L 应先均匀增加，后恒定，最后均匀减小．闭合圆环匀速进入磁场时，有效长度L 先变大，后变小，不符合题意，A 项错误；六边形线框进入磁场时，有效长度L 先均匀增大，后恒定，最后均匀减小，符合题意，B 项正确；梯形线框匀速进入磁场时，有效长度L 先均匀增大，后不变，最后均匀减小，符合题意，C 项正确；三角形线框匀速进入磁场时，有效长度L 先增大，后减小，不符合题意，D 项错误．10．电吉他中的拾音器的基本结构如图10所示，磁体附近的金属弦被磁化，当拨动金属弦时，拾音器中的线圈能将振动产生的声音信号转换为电信号并传送到音箱发出声音，下列说法正确的是( )图10A ．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B ．取走磁体，电吉他将不能正常工作C ．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D ．金属弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化 答案 BCD解析 选用铜质弦时，不会被磁化，不会产生电磁感应现象，电吉他不能正常工作，选项A 错误；取走磁体时，金属弦磁性消失，电吉他不能正常工作，选项B 正确；根据法拉第电磁感应定律可知，增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势，选项C 正确；根据楞次定律可知，金属弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化，选项D 正确．11.如图11所示，在磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中有一水平放置的U 形金属导轨，导轨宽度为L ，导轨左端连接一阻值为R 的电阻，导轨电阻不计．在导轨上垂直放置一根长度为L 、电阻为r 的金属棒MN ，金属棒与导轨接触良好，用外力拉着金属棒向右以速度v 做匀速运动，则金属棒运动过程中( )图11A ．金属棒中的电流方向为由N 到MB ．电阻R 两端的电压为BL vC ．金属棒受到的安培力大小为B 2L 2vR ＋rD ．电阻R 产生的焦耳热的功率为B 2L 2vR答案 AC解析 由右手定则可知金属棒MN 中的电流方向为由N 到M ，故A 正确；MN 产生的感应电动势为E ＝BL v ，则电阻R 两端的电压为U ＝RBL v R ＋r ，故B 错误；回路中感应电流大小为I ＝BL vR ＋r ，金属棒MN 受到的安培力大小为F ＝BIL ＝B 2L 2vR ＋r ，故C 正确；电阻R 产生的焦耳热的功率为P ＝I 2R ＝(BL vR ＋r)2R ＝B 2L 2v 2R(R ＋r )2，故D 错误．12．如图12甲所示，两根间距为L 的粗糙导轨水平放置，在导轨上垂直导轨放置一根导体棒MN ，导体棒MN 接入回路中电阻为R ，与导轨接触良好，且处在竖直向上的匀强磁场B 1中．导轨的左端与一个半径为l 的导线圈连接，P 、Q 两点距离很小，导线圈内存在着竖直向下的磁场B 2，B 2随时间变化的图像如图乙所示．已知导体棒MN 始终保持静止状态，导轨与导线圈电阻不计，则在B 2均匀减弱的过程中，下列说法正确的是( )图12A ．导体棒MN 受到水平向左的摩擦力B ．导体棒MN 受到水平向右的摩擦力C ．摩擦力大小为B 1πB 2Rt 2LD ．摩擦力大小为B 1πB 2l 2Rt 2L答案 BD解析 根据楞次定律可知，导线圈内的感应电流方向为顺时针，根据左手定则，导体棒MN 受到水平向左的安培力，根据平衡条件可知导体棒MN 受到水平向右的摩擦力，故B 正确，A 错误；根据法拉第电磁感应定律有E ＝ΔΦΔt ＝S ΔB Δt ＝B 2πl 2t 2，由欧姆定律可知I ＝ER ，安培力大小为F ＝B 1IL ，摩擦力大小为F f ＝F ＝πB 1B 2l 2LRt 2，故D 正确，C 错误．二、非选择题(本题共5小题，共计52分)13．(8分)(2018·南充市高级中学高二下期中)一灵敏电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转．现把它与一个线圈串联，将磁铁从线圈上方插入或拔出，如图13所示．请完成下列填空：图13(1)图甲中灵敏电流计指针的偏转方向为________．(填“偏向正极”或“偏向负极”) (2)图乙中磁铁下方的极性是________．(填“N 极”或“S 极”) (3)图丙中磁铁的运动方向是________．(填“向上”或“向下”)(4)图丁中线圈从上向下看的电流方向是________．(填“顺时针”或“逆时针”) 答案 (1)偏向正极(2分) (2)S 极(2分) (3)向上(2分) (4)顺时针(2分)解析 (1)磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，根据楞次定律可知线圈中感应电流方向(从上向下看)为逆时针方向，即电流从正接线柱流入电流计，指针偏向正极． (2)由题图乙可知，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，又知磁通量增加，根据楞次定律可知，磁铁下方为S 极．(3)磁场方向向下，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，磁通量减小，磁铁向上运动．(4)磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向上，根据楞次定律可知感应电流方向(从上向下看)为顺时针方向．14．(8分)(2019·黑龙江大庆实验中学月考)如图14甲所示，一个匝数n ＝100的圆形导体线圈，面积S 1＝0.4 m 2，电阻r ＝1 Ω.在线圈中存在面积S 2＝0.3 m 2的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B 随时间t 变化的关系如图乙所示．有一个R ＝2 Ω的电阻，将其两端a 、b 分别与图甲中的圆形线圈相连接，求：图14(1)ab 两点间的电势差U ab ；(2)在0～4 s 时间内通过电阻R 的电荷量； (3)在0～4 s 时间内电阻R 上产生的热量． 答案 (1)－3 V (2)6 C (3)18 J解析 (1)由法拉第电磁感应定律可得E ＝n ΔBS 2Δt ，(1分) 解得E ＝4.5 V (1分) 电流I ＝Er ＋R ＝1.5 A(1分) U ab ＝－IR ＝－3 V(1分) (2)通过电阻R 的电荷量q ＝I Δt ＝6 C ．(2分) (3)由焦耳定律可得Q ＝I 2Rt ，得Q ＝18 J ．(2分)15．(10分)如图15所示，在匀强磁场中倾斜放置的两根平行光滑的金属导轨，它们所构成的导轨平面与水平面成θ＝30°角，平行导轨间距L ＝1.0 m ．匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强度B ＝0.2 T ．两根金属杆ab 和cd 可以在导轨上无摩擦地滑动．两金属杆的质量均为m ＝0.2 kg ，电阻均为R ＝0.2 Ω.若用与导轨平行的拉力作用在金属杆ab 上，使ab 杆沿导轨匀速上滑并使cd 杆在导轨上保持静止，整个过程中两金属杆均与导轨垂直且接触良好．金属导轨的电阻可忽略不计，取重力加速度g ＝10 m/s 2.求：图15(1)cd 杆受到的安培力F 安的大小； (2)通过金属杆的感应电流大小I ； (3)作用在金属杆ab 上拉力的功率．答案(1)1.0 N(2)5.0 A(3)20 W解析(1)金属杆cd静止在金属导轨上，所受安培力方向平行于导轨平面向上．则F安＝mg sin 30°(2分) 解得：F安＝1.0 N (1分) (2)F安＝BIL (1分) 解得：I＝5.0 A (1分) (3)金属杆ab所受安培力方向平行于导轨平面向下，金属杆ab在拉力F、安培力F安和重力mg沿导轨方向分力作用下匀速上滑，则F＝BIL＋mg sin 30°(2分) 根据法拉第电磁感应定律，金属杆ab上产生的感应电动势为E＝BL v (1分) 根据闭合电路欧姆定律，通过金属杆ab的电流I＝E2R(1分) 根据功率公式：P＝F v＝20 W (1分) 16.(12分)某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图16所示．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＝R3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点与金属导轨相连，b点通过电刷与O端相连．测量a、b两点间的电势差U可求得铝块速度．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)图16(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损失的机械能．答案(1)正极(2)2 m/s(3)0.5 J解析(1)由右手定则判断，金属棒中电流方向为由O到A，则A端为等效电源正极，则与a 点相接的是电压表的正极．(2分)(2)由法拉第电磁感应定律得U ＝E ＝BR v (2分) v ＝12Rω(1分) 得U ＝12BωR 2(1分)圆盘和金属棒一起转动，则两者角速度相同，铝块的速度与圆盘边缘的线速度大小相等，(1分)v ＝rω＝13ωR(1分) 所以v ＝2U3BR ＝2 m/s.(1分)(3)ΔE ＝mgh －12m v 2(2分)解得ΔE ＝0.5 J ．(1分)17．(14分)如图17甲所示，一电阻不计且足够长的固定光滑平行金属导轨MN 、PQ 间距L ＝0.8 m ，其下端接有阻值R ＝3 Ω的电阻，导轨平面与水平面间的夹角θ＝30°.整个装置处于方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中．一质量m ＝0.1 kg 、阻值r ＝0.15 Ω的金属棒垂直导轨放置并用绝缘细线通过光滑的定滑轮与质量M ＝0.9 kg 的重物相连，左端细线连接金属棒中点且沿NM 方向．棒由静止释放后，沿NM 方向位移x 与时间t 之间的关系如图乙所示，其中ab 为直线．已知棒在0～0.3 s 内通过的电荷量是0.3～0.4 s 内通过电荷量的2倍，取g ＝10 m/s 2，求：图17(1)0～0.3 s 内棒通过的位移x 1的大小； (2)电阻R 在0～0.4 s 内产生的热量Q 1. 答案 (1)0.6 m (2)3 J解析 (1)棒在0～0.3 s 内通过的电荷量q 1＝I Δt 1(1分)平均感应电流I ＝ER ＋r(1分)回路中平均感应电动势E ＝Bx 1LΔt 1(1分)得q 1＝BLx 1R ＋r(1分)同理，棒在0.3～0.4 s 内通过的电荷量 q 2＝BL (x 2－x 1)R ＋r(1分)由题图乙读出0.4 s 时刻位移大小x 2＝0.9 m 又q 1＝2q 2联立解得x 1＝0.6 m ．(2分)(2)由题图乙知棒在0.3～0.4 s 内做匀速直线运动，棒的速度大小v ＝0.9－0.60.4－0.3 m /s ＝3 m/s(1分)0～0.4 s 内，对整个系统，根据能量守恒定律得 Q ＝Mgx 2－mgx 2sin θ－12(M ＋m )v 2(3分)代入数据解得Q ＝3.15 J (1分) 根据焦耳定律有Q 1Q＝RR ＋r(1分)代入数据解得Q 1＝3 J ． (1分)。
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电磁感应章末检测收集于网络，如有侵权请联系管理员删除第四章 电磁感应章末检测题一、选择题（每小题5分，共50分） 1．关于磁通量,正确的说法有A ．磁通量不仅有大小而且有方向,是矢量B ．磁通量大,磁感应强度不一定大C ． 把某线圈放在磁场中的M 、N 两点,若放在M 处的磁通量比在N 处的大,则M 处的磁感应强度一定比N 处大D ．在匀强磁场中,a 线圈面积比b 线圈面积大,但穿过a 线圈的磁通量不一定比穿过b 线圈的大2．关于反电动势，下列说法中正确的是( )A ．只要线圈在磁场中运动就能产生反电动势B ．只要穿过线圈的磁通量变化，就产生反电动势C ．电动机在转动时线圈内产生反电动势D ．反电动势就是发电机产生的电动势3．如图6所示，两块水平放置的金属板间距离为d ，用导线与一个n 匝线圈连接，线圈置于方向竖直向上的磁场B 中。
两板间有一个质量为m ，电荷量为＋q 的油滴恰好处于平衡状态，则线圈中的磁场B 的变化情况和磁通 量变化率分别是( )A ．正在增强；ΔΦΔt ＝dmg qB ．正在减弱；ΔΦΔt ＝dmgnqC ．正在减弱；ΔΦΔt ＝dmg qD ．正在增强；ΔΦΔt ＝dmgnq4．如图6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 中通有变化电流i ，电流随时间变化的规律如图7所示，P 所受的重力为G ，桌面对P 的支持力为N ，则在下列时刻 ( )A 、t 1时刻N ＞G ， P 有收缩的趋势．B 、t 2时刻N ＝G ，此时穿过P 的磁通量最大．C 、t 3时刻N ＝G ，此时P 中无感应电流．D 、t 4时刻N ＜G ，此时穿过P 的磁通量最小．5．如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨与水平方向成θ角放置，下端接有电阻R ，一根质量为m 的导体棒垂直放置在导轨上，与导轨保持良好接触，匀强磁场垂直导轨平面向上，导体棒在外力作用下向上匀速运动。
高中物理-电磁感应章末检测
高中物理-电磁感应章末检测(时间：90分钟满分100分)教学目标：1.会用感应电流的产生条件解释有关现象；2.会用该定律分析与解决一些简单的问题。
3.定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征物理量。
4.变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系5.知道减少远距输送电能损失的主要途径。
6.会用自感知识分析、解决一些简单问题,并了解自感现象的利弊以及对它们的防止和利用．一、选择题(本题共10小题,共70分．有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,全部选对得7分,选对但不全的得4分,错选得0分)1．有一台使用交变电流的电冰箱上标有额定电压为“220 V”字样,这“220 V”是指()．A．交变电流电压的瞬时值B．交变电流电压的最大值C．交变电流电压的平均值D．交变电流电压的有效值2．下列器具的工作原理与涡流有关的是()．A．家用电磁炉B．家用微波炉C．变压器的铁芯用多块相互绝缘硅钢片叠加在一起D．风扇转动时扇叶与空气摩擦发热3．如图1所示,矩形线圈与磁场垂直,且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外,下述过程中使线圈产生感应电流的是()．A．以bc边为轴转动45°B．以ad边为轴转动45°C．将线圈向下平移D．将线圈向上平移4．如图2所示电路,以下结论正确的是()．A．a、b若接直流电,灯泡不亮B．a、b若接直流电,灯泡也可发光C．a、b若接交流电,灯泡发光,灯泡和电容器都有电荷通过D．a、b若接交流电,灯泡发光,电容器中无电荷通过5．一输入电压为220 V,输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏,为获知此变压器原、副线圈匝数,某同学拆下烧坏的副线圈,用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈,如图3所示,然后将原线圈接到220 V交流电源上,测得新绕线圈的端电压为1 V,按理想变压器分析,该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()．A．1 100,36 B．1 100, 180C．2 200,180 D．2 200,3606．一个电热器接在10 V的直流电源上,消耗的功率是P；当把它接在一个正弦式交变电源上时,消耗的功率是P4,则该交变电压的峰值是()．A．5 V B．7.1 V C．10 V D．12 V7．某正弦交流电的图象如图4所示,则由图象可知()．A．该交流电的频率为0.02 HzB．该交流电的有效值为14.14 AC．该交流电的瞬时值表达式为i＝20sin(0.02t) AD．在t＝T/8时刻,该交流的大小与其有效值相等8．如图5所示,L是一个带铁芯的线圈,R为纯电阻,两条支路直流电阻值相等,那么在接通和断开开关的瞬间,电流表的读数的大小关系是()．A．I1<I2,I1′>I2′B．I1<I2,I1′＝I2′C．I1>I2,I1′＝I2′D．I1＝I2,I1′<I2′9．如图6所示是一调压变压器原理图,如将它做升压变压器使用,则()．A．将交流电源接在a、b端,用电器接在c、d端B．将交流电源接在c、d端,用电器接在a、b端C．将交流电源接在a、c端,用电器接在b、d端D．若要进一步升压,应使P逆时针方向旋转10．某水电站,用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 k m外的用户,其输出电功率是3×106k W.现用500 k V电压输电,则下列说法正确的是()．A．输电线上输送的电流大小为2.0×105 AB．输电线上由电阻造成的损失电压为15 k VC．若改用5 k V电压输电,则输电线上损失的功率为9×108k WD．输电线上损失的功率为ΔP＝U2r,U为输电电压,r为输电线的电阻二、计算题(共2小题,共30分)11．(15分)如图7所示,两交变电流分别通过相同电阻R.(1)分别写出它们的有效值、周期、频率；(2)计算它们在R上产生的功率之比．12．(15分)理想变压器原线圈通入i＝I m sin ωt的交流电流,一灯泡和交流电流表串联后接在副线圈两端,电流表读数为I2＝0.4 A,当t＝18T时,原线圈电流i＝30mA,由此可知,此变压器的原、副线圈匝数比为多少？已知ω＝2πT.1解析在各种使用交变电流的电器设备上,所标注的额定电压值、额定电流值都是交变电流的有效值,故选项D正确．答案 D2解析电磁炉是利用高频磁场产生涡流来加热食物的,故A选项正确；变压器的铁芯不用一块钢,是为了防止涡流损耗电能并烧毁变压器,多块硅钢片彼此绝缘,有效地减小了涡流,C选项正确．答案AC3解析以bc边为轴转动大于60°和以ad为轴转动小于60°的过程,穿过矩形线圈中的磁通量都发生变化,而将线圈上、下平移时,穿过矩形线圈的磁通量不变,根据产生感应电流的条件可知选项B对,选项A、C、D错．答案 B4解析电容器有“通交流,隔直流”的作用,故a、b内接直流电时,灯泡不亮,A 对,B错；接交流电时,灯泡亮,但电路中电流的形成缘于电容器的不断充电、放电,并没有电荷通过电容器,C错,D对．答案AD5解析由公式U1U2＝n1n2可知,220 V1 V＝n15匝,n1＝1 100匝；220 V36 V＝n1n2,n2＝180匝．故B正确．答案 B6解析P＝(10)2R,P4＝⎝⎛⎭⎪⎫22U m2R,U m＝7.1 V.答案 B7解析由图可知T＝0.02 s,故A、C错；因ω＝2πT和I＝2I m,可知B、D正确．答案BD8解析接通时,由于L中的自感作用阻碍其所在支路电流的增大,因而I2>I1；断开时,R、A2、A1、L构成一串联电路,串联电路电流相等,因而I1′＝I2′. 答案 B9解析根据变压器中电压关系U1U2＝n1n2可知,要升压就必须提高匝数,即要保证输出端的匝数多于输入端的匝数,由此可知电源应接于c、d间．P顺时针转动,原线圈匝数变少,可进一步升压．答案 B10解析输电线上输送的电流为I＝PU＝3×106×103500×103A＝6×103 A,A错；输电线上损失的电压为U损＝IR＝6×103×2. 5 V＝1.5×104 V＝15 k V,B项正确；当用5 k V电压输电时,I′＝PU′＝3×106×1035×103A＝6×105A,则P损＝I′2R＝(6×105)2×2.5 W＝9×1011 W＝9×108k W,故C项正确；当用公式ΔP＝U2r计算损失的功率时,U为输电线上损失的电压而不是输电电压,D项错误．答案BC11解析(1)图甲为正弦交流电其有效值I1＝I m2＝3.535 A,周期T1＝0.4 s,频率f1＝2.5 Hz；图乙为方波交流电,电流的大小不变,方向做周期性变化,由于热效应与电流方向无关,因而它的有效值I2＝5 A,周期T2＝0.4 s,频率f2＝2.5 Hz.(2)由公式P＝I2R得P甲∶P乙＝1∶2答案(1)甲图3.535 A,0.4 s,2.5 Hz；乙图5 A,0.4 s,2.5 Hz(2)1∶212解析将t＝18T时,i＝30 mA代入瞬时值公式i＝I m sin ωt,即30×10－3A＝I m sin 2πT×18T＝I m sin14π,所以I m＝0.03 2 A,有效值I1＝I m2＝0.03 A．由变压器变流比知n1n2＝I2I1＝0.4 A0.03 A＝403,即原、副线圈的匝数比为40∶3. 答案40∶3。
高中物理新教材同步选择性必修第二册 电磁感应章末检测试卷(二)
章末检测试卷(二)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．在北半球上，地磁场竖直分量向下．飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变．由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1，右方机翼末端处的电势为φ2，则()A．若飞机从西往东飞，φ2比φ1高B．若飞机从东往西飞，φ2比φ1高C．若飞机从南往北飞，φ1比φ2高D．若飞机从北往南飞，φ2比φ1高答案 C解析若飞机从西往东飞，磁场竖直分量向下，手心向上，拇指指向飞机飞行方向，四指指向左翼末端，故φ1>φ2，选项A错误；同理，飞机从东往西飞，从南往北飞，从北往南飞，都是φ1>φ2，选项C正确，B、D错误．2．如图1所示，螺线管与灵敏电流计相连，磁体从螺线管的正上方由静止释放，向下穿过螺线管．下列说法正确的是()图1A．电流计中的电流先由a到b，后由b到aB．a点的电势始终低于b点的电势C．磁体减少的重力势能等于回路中产生的热量D．磁体刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度答案 D解析在磁体进入螺线管的过程中，穿过螺线管的磁通量增大，且方向向下，由楞次定律可知，感应电流由b经电流计流向a；在磁体穿出螺线管的过程中，磁通量减小，且方向向下，由楞次定律可知，感应电流由a经电流计流向b，则a点电势先低于b点电势，后高于b点电势，故A、B错误；磁体减少的重力势能转化为内能和磁体的动能，故C错误；磁体刚离开螺线管时，由楞次定律的“来拒去留”结论可知，磁体受到向上的安培力，则磁体受到的合外力小于重力，即磁体刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度，故D正确．3.如图2，边长L＝20 cm的正方形线框abcd共有10匝，靠着墙角放着，线框平面与地面的夹角α＝30°.该区域有磁感应强度B＝0.2 T、水平向右的匀强磁场．现将cd边向右拉动，ab 边经0.1 s着地．在这个过程中线框中产生的感应电动势的大小与感应电流的方向分别是()图2A．0.8 V方向为adcbB．0.8 V方向为abcdC．0.4 V方向为adcbD．0.4 V方向为abcd答案 C解析初状态的磁通量Φ1＝BS sin α，末状态的磁通量Φ2＝0，根据法拉第电磁感应定律得：E＝n ΔΦΔt＝nBS sin αt＝10×0.2×0.22×0.50.1V＝0.4 V，根据楞次定律可知，感应电流的方向为adcb，故C正确．4．如图3所示，有两个完全相同的灯泡A、B，A与一自感线圈L相连接，线圈L的直流电阻阻值为R；B与一定值电阻相连，定值电阻的阻值为R.下列说法正确的是()图3A．开关闭合瞬间A、B两灯一起亮B．稳定后A灯比B灯亮C．开关断开瞬间A灯会闪亮一下，B灯不会闪亮一下D．开关断开后两灯缓慢熄灭答案 D解析由于A、B为两个完全相同的灯泡，当开关闭合瞬间，B灯泡立刻发光，由于线圈的自感现象，导致A灯泡渐渐变亮，因线圈L的直流电阻阻值为R，当电流稳定时，两个灯一样亮，故A、B错误；因线圈L的直流电阻阻值为R，说明稳定时，两个支路电阻相等，两个支路电流相等，所以开关断开瞬间，通过两个灯泡的电流不会突然变大，所以两灯都不会闪亮，而是缓慢熄灭，故D 正确，C 错误．5.(2020·黑龙江鹤岗一中高二月考)如图4所示是圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平的铜轴上，它的盘面恰好与匀强磁场垂直，两块铜片C 、D 分别与转动轴和铜盘的边缘接触．若铜盘半径为L ，匀强磁场的磁感应强度为B ，回路的总电阻为R ，从左往右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动．则( )图4A ．由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流B ．回路中感应电流大小不变，为BL 2ω2RC ．回路中感应电流方向不变，为D →C →R →DD ．回路中有周期性变化的感应电流答案 B解析 把铜盘视为闭合回路的一部分，在铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动时，铜盘切割磁感线产生感应电动势，回路中有感应电流，选项A 错误；铜盘切割磁感线产生感应电动势为E ＝12BL 2ω，回路中感应电流为I ＝E R ＝BL 2ω2R，选项B 正确，D 错误；由右手定则可判断出感应电流方向为C →D →R →C ，选项C 错误．6．(2020·甘肃靖远四中高二上月考)如图5甲所示，在虚线所示的区域有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的变化规律如图乙所示，面积为S 的单匝金属线框处在磁场中，线框与电阻R 相连，若金属线框的电阻为R 2，下列说法正确的是( )图5A ．流过电阻R 的感应电流由b 到aB ．线框cd 边受到的安培力方向向上C ．感应电动势大小为2B 0S t 0D ．a 、b 间的电压大小为2B 0S 3t 0答案 D解析 穿过线框的磁通量在增大，根据楞次定律结合安培定则可得感应电流沿逆时针方向，故流过电阻R 的感应电流由a 到b ，选项A 错误；电流从c 到d ，根据左手定则可得线框cd边受到的安培力方向向下，选项B 错误；根据法拉第电磁感应定律可得E ＝ΔΦΔt ＝B 0S t 0，根据闭合电路欧姆定律可得a 、b 间的电压大小为U ＝R R ＋R 2E ＝2B 0S 3t 0，选项C 错误，D 正确． 7．(2020·江苏高二月考)如图6所示，一个直角边长为2L 的等腰直角三角形ABC 区域内，有垂直纸面向里的匀强磁场，其左侧有一个用金属丝制成的边长为L 的正方形线框abcd ，线框以水平速度v 匀速通过整个匀强磁场区域，设电流顺时针方向为正．则在线框通过磁场的过程中，线框中感应电流i 随时间t 变化的规律正确的是( )图6答案 B解析 线框刚进入磁场中时，只有bc 边切割磁感线，根据楞次定律可知，电流方向为逆时针方向，即为负，在线框完全进入磁场之前，电流方向与大小不变；当ad 边刚进入磁场时感应电流为零，接着bc 边开始出磁场，回路中的感应电动势为边ad 产生的电动势减去bc 边在磁场中产生的电动势，随着线框的运动回路中电动势逐渐增大，电流逐渐增大，方向为顺时针，即为正；在前进2L 后，bc 完全出磁场，ad 也开始出磁场，切割磁感线的长度逐渐减小，电流逐渐减小，方向为顺时针方向，即为正，直至线框完全脱离磁场，电流减小为零，综上分析可知，B 正确，A 、C 、D 错误．8．(2018·全国卷Ⅰ)如图7所示，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B ′B等于( )图7A.54B.32C.74D ．2 答案 B解析 设半圆弧PQS 的半径为r ，在过程Ⅰ中，根据法拉第电磁感应定律，有E 1＝ΔΦ1Δt 1＝B ⎝⎛⎭⎫12πr 2－14πr 2Δt 1＝B ·14πr 2Δt 1根据闭合电路欧姆定律，有I 1＝E 1R且q 1＝I 1Δt 1在过程Ⅱ中，有E 2＝ΔΦ2Δt 2＝(B ′－B )12πr 2Δt 2I 2＝E 2Rq 2＝I 2Δt 2又q 1＝q 2，即B ·14πr 2R ＝(B ′－B )12πr 2R所以B ′B ＝32. 二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)9．(2018·全国卷Ⅰ)如图8，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路．将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态．下列说法正确的是( )图8A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动答案AD解析根据安培定则，开关闭合时铁芯中产生水平向右的磁场，开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的电流，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动，A项正确；开关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的N极指北，B、C项错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由北向南的电流，直导线上方的磁场垂直纸面向外，故小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D项正确．10.如图9所示，在磁感应强度B＝1.0 T的匀强磁场中，金属杆PQ在外力F作用下在粗糙U 形导轨上以速度v＝2 m/s向右匀速滑动，两导轨间距离l＝1.0 m，电阻R＝3.0 Ω，金属杆的电阻r＝1.0 Ω，导轨电阻忽略不计，则下列说法正确的是()图9A．通过R的感应电流的方向为由a到dB．金属杆PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为2.0 VC．金属杆PQ受到的安培力大小为0.5 ND．外力F做功的数值等于电路产生的焦耳热答案ABC解析由右手定则判断知，当金属杆滑动时产生逆时针方向的感应电流，通过R的感应电流的方向为由a到d，故A正确；金属杆PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为E＝Bl v＝1.0×1.0×2 V＝2.0 V，故B正确；整个回路中产生的感应电流为I＝ER＋r，代入数据得I＝0.5 A，由安培力公式F安＝BIl，代入数据得F安＝0.5 N，故C正确；金属杆PQ在外力F作用下在粗糙U形导轨上以速度v向右匀速滑动，外力F做功大小等于电路产生的焦耳热和金属杆与导轨之间的摩擦力产生的内能之和，故D错误．11.如图10所示，一个水平放置的“∠”形光滑金属导轨固定在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，ab是粗细、材料与导轨完全相同的导体棒，导体棒与导轨接触良好．在外力作用下，导体棒以恒定速度v向右平动，导体棒与导轨一边垂直，以导体棒在图中所示位置的时刻作为计时起点，则下列关于回路中感应电动势E、感应电流I、导体棒所受外力的功率P和回路中产生的焦耳热Q随时间变化的图像正确的是()图10答案AC解析设“∠”形导轨的夹角为θ，经过时间t，导体棒的水平位移为x＝v t，导体棒切割磁感线的有效长度L＝v t·tan θ，所以回路中感应电动势E＝BL v＝B v2t·tan θ，感应电动势与时间t成正比，A正确；相似三角形的三边长之比为定值，故组成回路的三角形导轨总长度与时间成正比，而感应电动势与时间也成正比，故感应电流大小与时间无关，为定值，B错误；导体棒匀速移动，外力F与导体棒所受安培力为一对平衡力，故外力的功率P＝F v＝BIL v＝BI v2t·tan θ，与时间t成正比，C正确；回路产生的焦耳热Q＝I2Rt，回路电阻R与t成正比，故焦耳热Q与t2成正比，D错误．12．如图11甲所示，闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示．规定垂直纸面向里为磁场的正方向，abcda方向为导线框中感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向，关于导线框中的电流i与ad边所受的安培力F随时间t变化的图像，下列选项正确的是()图11答案 BD解析 由题图B －t 图像可知，0～1 s 内，线框中向里的磁通量增大，由楞次定律可知，线框中电流方向为逆时针，沿adcba 方向，即电流为负方向；同理可知1～2 s 内，电流为正方向；2～3 s 内，磁通量不变，则感应电流为零；3～4 s 内，电流为负方向，根据法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt ＝ΔB ·S Δt ，则I ＝E R ＝ΔB ·S R Δt，由于一段时间内磁感应强度均匀变化，所以该时间内产生的感应电流保持不变，故A 错误，B 正确；0～1 s 内，电路中电流方向为逆时针，沿adcba 方向，根据左手定则可知，ad 棒受到的安培力的方向向右，为正值；同理可知1～2 s 内，ad 棒受到的安培力为负值；2～3 s 内，不受安培力；3～4 s 内，ad 棒受到的安培力为负值；根据安培力的公式F ＝BIL ，安培力的大小与磁感应强度成正比，故C 错误，D 正确．三、非选择题(本题共5小题，共60分)13．(8分)(2020·启东中学期末)我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律．以下是实验探究过程的一部分．图12(1)如图12甲所示，当磁体的N 极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道____________________________________________________．(2)如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转．电路稳定后，若向右移动滑动变阻器的滑片，此过程中电流表指针向________偏转，若将线圈A 抽出，此过程中电流表指针向________偏转．(均选填“左”或“右”)(3)某同学按图丙所示电路完成探究实验，在完成实验后未断开开关，也未把A 、B 两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除________(选填“A ”或“B ”)线圈所在电路时发生的，分析可知，要避免电击发生，在拆除电路前应______________(选填“断开开关”或“把A 、B 线圈分开放置”)．答案 (1)电流表指针偏转方向与电流方向间的关系(2分) (2)左(1分) 左(1分) (3)A (2分) 断开开关(2分)解析 (1)如题图甲所示，当磁体的N 极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道电流表指针偏转方向与电流方向间的关系．(2)如题图乙所示，实验中发现闭合开关时，穿过线圈B 的磁通量增加，电流表指针向右偏；电路稳定后，若向右移动滑动变阻器的滑片，通过线圈A 的电流减小，磁感应强度减小，穿过线圈B 的磁通量减少，电流表指针向左偏转；若将线圈A 抽出，穿过线圈B 的磁通量减少，电流表指针向左偏转．(3)在完成实验后未断开开关，也未把A 、B 两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时，线圈A 中的电流突然减少，从而出现断电自感现象，线圈中会产生自感电动势，进而会突然被电击一下，为了避免此现象，则在拆除电路前应断开开关．14.(10分)(2020·浙江杭州高二上月考)如图13所示，边长为L 的单匝正六边形金属框质量为m ，电阻为R ，用细线把它悬挂于一个有界匀强磁场中，金属框的下半部处于磁场中，磁场方向与金属框平面垂直，磁感应强度大小随时间变化的规律为B ＝kt (k >0)．重力加速度为g ，求：图13(1)金属框中感应电流的方向；(2)金属框中感应电动势的大小；(3)从t ＝0时刻开始，经多长时间细线的拉力为零？答案 (1)逆时针方向 (2)33L 2k 4 (3)23Rmg 9L 3k 2解析 (1)磁场逐渐增强，则穿过金属框的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，根据安培定则可知感应电流的方向为逆时针方向．(2分)(2)由法拉第电磁感应定律可得E ＝ΔΦΔt ＝ΔB ·S Δt ＝k ×3×12×L ×32L ＝33L 2k 4(3分) (3)由题意可知，金属框所受安培力方向向上，且当磁感应强度增大时，细线拉力减小，当细线拉力为零时，有mg ＝F 安(2分)而F 安＝BI ·2L ＝2ILB (1分)由闭合电路欧姆定律可知I ＝E R(1分) 且B ＝kt联立解得t ＝23Rmg 9L 3k 2(1分) 15．(12分)如图14所示，在范围足够大的匀强磁场中倾斜放置两根平行光滑的金属导轨，它们所构成的导轨平面与水平面的夹角θ＝30°，平行导轨的间距L ＝1.0 m ．匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强度B ＝0.2 T ．两根金属杆ab 和cd 可以在导轨上无摩擦地滑动．两金属杆的质量均为m ＝0.2 kg ，电阻均为R ＝0.2 Ω.若用与导轨平行的拉力作用在金属杆ab 上，使ab 杆沿导轨匀速上滑并使cd 杆在导轨上保持静止，整个过程中两金属杆均与导轨垂直且接触良好．金属导轨的电阻可忽略不计，取重力加速度g ＝10 m/s 2.求：图14(1)cd 杆受到的安培力F 安的大小；(2)通过金属杆的感应电流大小I ；(3)作用在金属杆ab 上拉力的功率．答案 (1)1.0 N (2)5.0 A (3)20 W解析 (1)金属杆cd 静止在金属导轨上，所受安培力方向平行于导轨平面向上．则F 安＝ mg sin 30°(2分)解得：F 安＝1.0 N(1分)(2)F 安＝BIL (2分)解得：I ＝5.0 A(1分)(3)金属杆ab 所受安培力方向平行于导轨平面向下，金属杆ab 在拉力F 、安培力F 安和重力mg 沿导轨方向分力作用下匀速上滑，则F ＝BIL ＋mg sin 30°(2分)根据法拉第电磁感应定律，金属杆ab 上产生的感应电动势为E ＝BL v (1分)根据闭合电路欧姆定律，通过金属杆ab 的电流I ＝E 2R (1分)根据功率公式及上述各式得：P ＝F v ＝20 W ．(2分)16.(14分)(2020·常州市高二上期中)如图15所示，光滑导轨MN 和PQ 固定在竖直平面内，导轨间距为L ，两端分别接有阻值均为R 的定值电阻R 1和R 2.两导轨间有一边长为L 2的正方形区域abcd ，该区域内有磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场．一质量为m 的金属杆与导轨相互垂直且接触良好，从ab 处由静止释放，若金属杆离开磁场前已做匀速运动，其余电阻均不计．重力加速度为g ，求：图15(1)金属杆离开磁场前的瞬间流过R 1的电流大小和方向；(2)金属杆离开磁场时速度的大小；(3)金属杆穿过整个磁场过程中通过金属杆的电荷量．答案 (1)mg BL 方向从P 到M (2)2mgR B 2L 2 (3)BL 22R解析 (1)设金属杆离开磁场前瞬间流过金属杆的电流为I ，由平衡条件可得mg ＝BI ·L 2(2分) 解得I ＝2mg BL(1分) 所以流过R 1的电流大小为I 1＝I 2＝mg BL(2分) 由右手定则知流过R 1的电流方向从P 到M (1分)(2)设金属杆匀速运动时的速度为v则感应电动势E ＝B L 2v (2分) 又知E ＝I R 2(2分) 得v ＝2mgR B 2L2(1分) (3)电荷量q ＝I t ＝ΔΦR 总(2分) 得q ＝B (L 2)2R 2＝BL 22R(1分)17．(16分)如图16所示，MN 、PQ 两平行光滑水平导轨分别与半径r ＝0.5 m 的相同竖直半圆导轨在N 、Q 端平滑连接，M 、P 端连接定值电阻R ，质量M ＝2 kg 的cd 绝缘杆垂直且静止在水平导轨上，在其右侧至NQ 端的区域内存在竖直向上的匀强磁场．现有质量m ＝1 kg 的ab 金属杆以初速度v 0＝12 m/s 水平向右运动，与cd 绝缘杆发生正碰后，进入磁场并最终未滑出，cd 绝缘杆则恰好能通过半圆导轨最高点，不计其他电阻和摩擦，ab 金属杆始终与导轨垂直且接触良好，g 取10 m/s 2.(不考虑cd 杆通过半圆导轨最高点以后的运动)求：图16(1)cd 绝缘杆通过半圆导轨最高点时的速度大小v ；(2)正碰后ab 杆的速度大小；(3)电阻R 产生的焦耳热Q .答案 (1) 5 m/s (2)2 m/s (3)2 J解析 (1)cd 绝缘杆通过半圆导轨最高点时，由牛顿第二定律有Mg ＝M v 2r(2分) 解得v ＝gr ＝ 5 m/s.(2分)(2)碰撞后cd 绝缘杆滑至最高点的过程中，由动能定理有－2Mgr ＝12M v 2－12M v 22(2分) 解得碰撞后cd 绝缘杆的速度v 2＝5 m/s(2分)两杆碰撞过程动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律得m v 0＝m v 1＋M v 2(2分) 解得碰撞后ab 金属杆的速度v 1＝2 m/s(2分)(3)ab 金属杆进入磁场后由能量守恒定律有12m v 12＝Q ，(2分) 解得Q ＝2 J ．(2分)。
电磁感应 章末检测
章末检测卷一(第四章)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分)1．2013年12月我国发射的“玉兔号”月球车成功着陆月球，预计在2020年将实施载人登月．假如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闭合回路，使线圈在某个平面内沿两个互相垂直的方向运动，月球表面若有磁场，则电流表至少有一次示数不为零答案 C2．很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒．一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐．让条形磁铁从静止开始下落．条形磁铁在圆筒中的运动速率()A．均匀增大B．先增大，后减小C．逐渐增大，趋于不变D．先增大，再减小，最后不变答案 C3.如图1所示是研究通电自感实验的电路图，A1，A2是两个规格相同的小灯泡，闭合电键调节滑动变阻器R的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，调节滑动变阻器R1的滑动触头，使它们都正常发光，然后断开电键S.重新闭合电键S，则()A．闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮B．闭合瞬间，A1、A2均立刻变亮C．稳定后，L和R两端的电势差一定相同D．稳定后，A1和A2两端的电势差不相同答案 C4．水平面上的光滑平行导轨MN、PQ上放着光滑导体棒ab、cd，两棒用细线系住，匀强磁场的正方向如图2甲所示，而磁感应强度B随时间t的变化图线如图乙所示，不计ab、cd间电流的相互作用，则细线中的张力()A．由0到t0时间内逐渐增大B．由0到t0时间内逐渐减小C．由0到t0时间内不变D．由t0到t时间内逐渐增大答案 B5.如图3所示，质量为m、高为h的矩形导线框在竖直面内自由下落，其上下两边始终保持水平，途中恰好匀速穿过一有理想边界、高亦为h的匀强磁场区域，线框在此过程中产生的内能为()A．mghB．2mghC．大于mgh而小于2mghD．大于2mgh答案 B6.如图4所示为几个有理想边界的磁场区域，相邻区域的磁感应强度B大小相等、方向相反，区域的宽度均为L.现有一边长为L的正方形导线框由图示位置开始，沿垂直于区域边界的直线匀速穿过磁场区域，速度大小为v.设逆时针方向为电流的正方向，下列各图能正确反映线框中感应电流的是()答案 D二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分．每题至少有两个选项正确，选对得5分，漏选得2分，错选得0分)7.如图5所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好．在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用F M、F N表示．不计轨道电阻，以下叙述正确的是()A ．F M 向右B ．F N 向左C ．F M 逐渐增大D ．F N 逐渐减小答案 BCD 8.两圆环A 、B 置于同一水平面上，其中A 为均匀带电绝缘环，B 为导体环．当A 以如图6所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B 中产生如图所示方向的感应电流，则( )A ．A 可能带正电且转速减小B ．A 可能带正电且转速增大C ．A 可能带负电且转速减小D ．A 可能带负电且转速增大答案 BC9.用一根横截面积为S 、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r 的圆环，ab 为圆环的一条直径．如图7所示，在ab 的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率ΔB Δt ＝k (k ＜0)．则 ( )A ．圆环中产生逆时针方向的感应电流B ．圆环具有扩张的趋势C ．圆环中感应电流的大小为|krS 2ρ|D ．图中a 、b 两点间的电势差大小为U ab ＝|14πkr 2|答案 BD10.如图8所示，竖直平行金属导轨MN 、PQ 上端接有电阻R ，金属杆ab 质量为m ，跨在平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场的磁感应强度为B ，不计ab 与导轨电阻及一切摩擦，且ab 与导轨接触良好．若ab 杆在竖直向上的外力F 作用下匀速上升，则以下说法正确的是( )A ．拉力F 所做的功等于电阻R 上产生的热量B ．杆ab 克服安培力做的功等于电阻R 上产生的热量C ．电流所做的功等于重力势能的增加量D ．拉力F 与重力做功的代数和等于电阻R 上产生的热量答案 BD三、填空题(本题共2小题，共10分)11．(5分)把一个用丝线悬挂的铅球放在电路中的线圈上方，如图9所示，在下列三种情况下，悬挂铅球的丝线所受的拉力的变化情况：(1)当滑动变阻器的滑片向右移动时，拉力__________．(2)当滑片向左移动时，拉力______________．(3)当滑片不动时，拉力____________．(均选填“变大”、“变小”或“不变”)答案 (1)变小 (2)变大 (3)不变12．(5分)把一个矩形线圈从有理想边界的匀强磁场中匀速拉出，如图10所示，第一次速度为v 1，第二次速度为v 2，且v 2＝2v 1，则两种情况下拉力做的功之比W 1∶W 2＝______，拉力的功率之比P 1∶P 2＝______，线圈中产生的焦耳热之比Q 1∶Q 2＝________.流过线圈横截面的电荷量之比q 1∶q 2＝________.答案 1∶2 1∶4 1∶2 1∶1四、计算题(本题共4小题，共46分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要解题步骤，有数值计算的要注明单位)13．(10分)如图11甲所示，横截面积为0.2m 2的100匝圆形线圈A 处在变化的磁场中．磁场方向垂直纸面，其磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图乙所示，设向外为B 的正方向．R 1＝4Ω，R 2＝6Ω，C ＝30μF ，线圈的内阻不计，求电容器上极板所带电荷量并说明正负． 答案 7.2×10－6C 带正电解析 E ＝n ΔB Δt S ＝100×0.021×0.2V ＝0.4V电路中的电流I ＝E R 1＋R 2＝0.44＋6A ＝0.04A 所以U C ＝U 2＝IR 2＝0.04×6V ＝0.24VQ ＝CU C ＝30×10－6×0.24C ＝7.2×10－6C由楞次定律和安培定则可知，电容器的上极板带正电．14．(10分)如图12所示，ef 、gh 为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L ＝1m ，导轨左端连接一个R ＝3Ω的电阻，一根电阻为1Ω的金属棒cd 垂直导轨放置，与导轨接触良好，导轨的电阻不计，整个装置放在磁感应强度为B ＝2T 的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上．现对金属棒施加大小为4N 的水平向右的拉力F ，使金属棒从静止开始向右运动，试求：(1)金属棒达到的最大速度v m ；(2)金属棒达到最大速度后，R 上的发热功率为多大？答案 (1)4m/s (2)12W解析 (1)当金属棒速度最大时，拉力与安培力相等.B 2L 2v m R ＋r＝F ，v m ＝F (R ＋r )B 2L 2＝4m/s. (2)回路中电流为I ＝BL v m R ＋r＝2A ，电阻R 上的发热功率为P ＝I 2R ＝12W. 15.(12分)如图13所示，有两根足够长、不计电阻，相距L 的平行光滑金属导轨cd 、ef 与水平面成θ角固定放置，底端接一阻值为R 的电阻，在轨道平面内有磁感应强度为B 的匀强磁场，方向垂直轨道平面斜向上．现有一平行于ce 、垂直于导轨、质量为m 、电阻不计的金属杆ab ，在沿轨道平面向上的恒定拉力F 作用下，从底端ce 由静止沿导轨向上运动，当ab 杆速度达到稳定后，撤去拉力F ，最后ab 杆又沿轨道匀速回到ce 端．已知ab 杆向上和向下运动的最大速度相等．求：拉力F 和杆ab 最后回到ce 端的速度v .答案 2mg sin θ mgR sin θB 2L 2解析 当ab 杆沿导轨上滑达到最大速度v 时，其受力如图所示：由平衡条件可知：F －F B ＝mg sin θ①又F B ＝BIL ②而I ＝BL v R ③联立①②③式得：F －B 2L 2v R －mg sin θ＝0④同理可得，ab 杆沿导轨下滑达到最大速度时：mg sin θ－B 2L 2v R ＝0联立④⑤两式解得：F ＝2mg sin θv ＝mgR sin θB 2L 2.16．(14分)某同学设计了一个发电测速装置，工作原理如图14所示，一个半径为R ＝0.1m 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 ＝R 3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 ＝0.5kg 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 ＝0.5T ．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 ＝0.3m 时，测得U ＝0.15V ．(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 ＝10m/s 2)(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．答案 (1)正极 (2)2m/s (3)0.5J解析 (2)由电磁感应定律得U ＝E ＝ΔΦΔtΔΦ＝12BR 2ΔθU ＝12BωR 2v ＝rω＝13ωR所以v ＝2U3BR ＝2m/s.(3)ΔE ＝mgh －12m v 2ΔE ＝0.5J.。
高考物理大一轮复习 第九章 电磁感应章末检测(2021年最新整理)
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第九章电磁感应1．如图1所示，导线框abcd与通电直导线在同一平面内，两者彼此绝缘，直导线通有恒定电流并通过ad和bc的中点，当线框向右运动的瞬间,则（）．图1A．线框中有感应电流，且按顺时针方向B．线框中有感应电流，且按逆时针方向C．线框中有感应电流，但方向难以判断D．由于穿过线框的磁通量为零,所以线框中没有感应电流解析由安培定则可判知通电直导线周围磁场如图所示．当ab导线向右做切割磁感线运动时，由右手定则判断感应电流为a→b，同理可判断cd导线中的感应电流方向为c→d，ad、bc两边不做切割磁感线运动，所以整个线框中的感应电流是逆时针方向的．答案B2．边长为a的闭合金属正三角形框架，完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中，现把框架匀速拉出磁场，如图2所示，则选项图中电动势、外力、外力功率与位移图象规律与这一过程相符合的是( )．图2解析框架匀速拉出过程中，有效长度l均匀增加，由E＝Blv知，电动势均匀变大，A错、B对；因匀速运动,则F外＝F安＝BIl＝错误!,故外力F外随位移x的增大而非线性增大，C错；外力功率P＝F外v，v恒定不变,故P也随位移x的增大而非线性增大，D错．答案B3。
如图3所示，金属棒ab置于水平放置的金属导体框架cdef上，棒ab与框架接触良好．从某一时刻开始，给这个空间施加一个斜向上的匀强磁场，并且磁场均匀增加，ab棒仍静止，在磁场均匀增加的过程中，关于ab棒受到的摩擦力，下列说法正确的是( ）．图3A．摩擦力大小不变，方向向右B．摩擦力变大，方向向右C．摩擦力变大，方向向左D．摩擦力变小，方向向左解析由法拉第电磁感应定律和安培定则知，ab中产生的电流的大小恒定，方向由b到a，由左手定则,ab受到的安培力方向向左下方,F＝BIL,由于B均匀变大,F变大，F的水平分量F x变大,静摩擦力F f＝F x变大，方向向右，B正确．答案B4．如图4甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向夹角为60°的斜向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示（规定斜向下为正方向),导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F作用下始终处于静止状态．规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力F的正方向，则在0～t时间内，能正确反映通过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化1的图象是( ）．图4解析由楞次定律可判定回路中的电流方向始终为b→a，由法拉第电磁感应定律可判定回路中电流大小恒定，故A、B错；由F安＝BIL可得F安随B的变化而变化，在0~t0时间内，F安方向斜向右下,故外力F与F安的水平分力等值反向,方向向左为负值；在t0～t1时间内，F安的水平分力方向改变，故外力F方向也改变为正值,故C错误,D正确．答案D5．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5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垂直磁场方向从如图实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时,线框的速度为v/2，则下列说法正确的是( ）．图5A．此过程中通过线框截面的电荷量为错误!B．此时线框的加速度为B2a2v 2mRC．此过程中回路产生的电能为错误!mv2D．此时线框中的电功率为B2a2v2 R解析对此过程，由能量守恒定律可得，回路产生的电能E＝错误!mv2－错误!m×错误!v2＝错误!mv2，选项C正确；线圈磁通量的变化ΔΦ＝Ba2，则由电流定义和欧姆定律可得q＝错误!＝错误!,选项A错误；此时线框产生的电流I＝错误!＝错误!，由牛顿第二定律和安培力公式可得加速度a1＝错误!＝错误!，选项B错误；由电功率定义可得P＝I2R＝错误!，选项D正确．答案CD6．如图6所示，PN与QM两平行金属导轨相距1 m，电阻不计,两端分别接有电阻R1和R2，且R＝6 Ω,ab导体的电阻为2 Ω，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场1的磁感应强度为1 T．现ab以恒定速度v＝3 m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等，求：图6（1)R2的阻值．（2）R1与R2消耗的电功率分别为多少?(3)拉ab杆的水平向右的外力F为多大?解析(1）内外功率相等，则内外电阻相等，错误!＝2，解得R2＝3 Ω.（2)E＝BLv＝1×1×3 V＝3 V,总电流I＝错误!＝错误! A＝0.75 A,路端电压U＝IR外＝0.75×2 V＝1。
电磁感应章末测试(原卷版+解析)
电磁感应章末测试一、单项选择题1、如图所示，左右两套装置完全相同，用导线悬挂的金属细棒ab、cd分别位于两个蹄形磁铁的中央，悬挂点用导线分别连通．现用外力使ab棒向右快速摆动，则此时cd棒受到的安培力方向及这个过程中右侧装置的工作原理相当于()A．cd棒受到的安培力向右，右侧装置的工作原理相当于电动机B．cd棒受到的安培力向左，右侧装置的工作原理相当于发电机C．cd棒受到的安培力向右，右侧装置的工作原理相当于发电机D．cd棒受到的安培力向左，右侧装置的工作原理相当于电动机2、图示装置是某同学探究感应电流产生条件的实验装置。
在电路正常接通并稳定后，他发现：当开关断开时，电流表的指针向右偏转。
则能使电流表指针向左偏转的操作是()A．拔出线圈AB．在线圈A中插入铁芯C．滑动变阻器的滑动触头向左匀速滑动D．滑动变阻器的滑动触头向左加速滑动3、同一平面内固定有一长直导线PQ和一带缺口的刚性金属圆环，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于圆环所在平面固定放置的平行金属板M、N连接，如图甲所示。
导线PQ中通有正弦交变电流i，i的变化如图乙所示，规定从Q到P为电流的正方向，则在1～2 s 内()A．M板带正电，且电荷量增加B．M板带正电，且电荷量减小C．M板带负电，且电荷量增加D．M板带负电，且电荷量减小4、如图甲所示，带缺口的刚性金属圆环在纸面内固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面正对固定放置的平行金属板P、Q连接。
圆环内有垂直于纸面变化的磁场，变化规律如图乙所示(规定磁场方向垂直于纸面向里为正方向)。
图中可能正确表示P、Q两极板间电场强度E(规定电场方向由P 板指向Q板为正方向)随时间t变化情况的是()5、如图所示，在直角梯形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，BC＝CD＝2AB＝2L。
高为2L、宽为L的矩形金属闭合线圈由图中位置以向右的恒定速度匀速通过磁场区域，其长边始终与CD平行。
_新教材高中物理第二章电磁感应章末检测含解析新人教版选择性必修第二册
章末综合检测( 二 ) 电磁感应(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题包括12小题，共40分。
第1～8小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，每小题3分；第9～12小题有多个选项符合题目要求，每小题4分，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．电磁炉采用感应电流(涡流)的加热原理，其原理图如图所示。
它是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在炉面上时，在铁锅底部产生交变电流。
它具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点。
下列关于电磁炉的说法正确的是( )A．电磁炉面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部B．电磁炉面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品C．电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热D．电磁炉的锅具一般用铁锅，是因为铝锅、铜锅中不能形成涡流解析：选A 电磁炉面板如果采用金属材料，在交变磁场中产生涡流发热，会使线圈烧毁，故B错误；用陶瓷器皿作为锅具不能形成涡流，不能对食品加热，故C错误；铝锅、铜锅在电磁炉上也能形成涡流，但由于铝、铜导磁性弱，通过它们的磁场只是一小部分，因此在铝锅、铜锅中形成的涡流远比铁锅中的小，不是不能形成涡流，故D错误，A正确。
2．如图所示，左侧闭合电路中的电流大小为I1，ab为一段长直导线；右侧平行金属导轨的左端连接有与ab平行的长直导线cd，在远离cd导线的右侧空间存在与导轨平面垂直的匀强磁场，在磁场区域放置垂直导轨且与导轨接触良好的导体棒MN，当导体棒沿导轨匀速运动时，可以在cd上产生大小为I2的感应电流。
已知I1>I2，用f1和f2分别表示导线cd 产生的磁场对ab的安培力大小和ab产生的磁场对cd的安培力大小，下列说法正确的是( )A．若MN向左运动，ab与cd两导线相互吸引，f1＝f2B．若MN向右运动，ab与cd两导线相互吸引，f1＝f2C．若MN向左运动，ab与cd两导线相互吸引，f1>f2D．若MN向右运动，ab与cd两导线相互吸引，f1>f2解析：选B 若MN 向左运动，由右手定则可知cd 中的电流方向由d →c ，而ab 中的电流方向由a →b ，故二者方向相反，相互排斥。
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第四章 电磁感应章末检测题
一、选择题（每小题5分，共50分）
1．关于磁通量,正确的说法有
A ．磁通量不仅有大小而且有方向,是矢量
B ．磁通量大,磁感应强度不一定大
C ． 把某线圈放在磁场中的M 、N 两点,若放在M 处的磁通量比在N 处的大,则M 处的磁感应强度一定比N 处大
D ．在匀强磁场中,a 线圈面积比b 线圈面积大,但穿过a 线圈的磁通量不一定比穿过b 线圈的大 2．关于反电动势，下列说法中正确的是
( )
A ．只要线圈在磁场中运动就能产生反电动势
B ．只要穿过线圈的磁通量变化，就产生反电动势
C ．电动机在转动时线圈内产生反电动势
D ．反电动势就是发电机产生的电动势 3．如图6所示，两块水平放置的金属板间距离为d ，用导线与一个n 匝线圈连接，线圈置于方向竖直向上的磁场B 中。
两板间有一个质量为m ，电荷量为＋q 的油滴恰好处于平衡状态，则线圈中的磁场B 的变化情况和磁通 量变化率分别是
( )
A ．正在增强；ΔΦΔt ＝dmg q
B ．正在减弱；ΔΦΔt ＝dmg nq
C ．正在减弱；ΔΦΔt ＝dmg q
D ．正在增强；ΔΦΔt ＝dmg
nq
4．如图6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 中通有变化电流i ，电流随时间变化的规律如图7所示，P 所受的重力为G ，桌面对P 的支持力为N ，则在下列时刻 ( )
A 、t 1时刻N ＞G ， P 有收缩的趋势．
B 、t 2时刻N ＝G ，此时穿过P 的磁通量最大．
C 、t 3时刻N ＝G ，此时P 中无感应电流．
D 、t 4时刻N ＜G ，此时穿过P 的磁通量最小． 5．如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨与水平方向成θ角放置，下端接有电阻R ，一根质量为m 的导体棒垂直放置在导轨上，与导轨保持良好接触，匀强磁场垂直导轨平面向上，导体棒在外力作用下向上匀速运动。
不计
导体棒和导轨的电阻，则下列说法正确的是（
A ．拉力做的功等于棒的机械能的增量
B ．合力对棒做的功等于棒动能的增量
C ．拉力与棒受到的磁场力的合力为零
D ．拉力对棒做的功与棒克服重力做功之差等于回路中产生的电能
6.如图所示。
直角三角形导线框abc 以大小为V 的速度匀速通过有清晰边界的匀强磁场区域（匀强磁
场区域的宽度大于导线框的边长），则此过程中导线框中感应电流的大小随时间变化的规律为下列四个图像当中的哪一个？
7．.如图所示，电路中A 、B 是规格相同的灯泡，L 是自感系数较大直流 电阻可忽略不计的线圈，那么 （ ）
A 闭合S ，A 、
B 同时亮，然后A 变暗后熄灭 B 、闭合S ，B 先亮，A 逐渐变亮，最后A 、B 亮度相同
C 、断开S ，A 和B 均闪亮一下后熄灭
D ．断开S ，B 立即熄灭，A 慢慢熄灭 8．如右图所示，两竖直放置的平行光滑导轨相距0.2 m ，其电阻不计，处于水平向里的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T ，导体棒ab 与cd 的电阻均为0.1
Ω，质量均为0.01 kg.现用竖直向上的力拉ab 棒，使之匀速向上运动，此时cd 棒
恰好静止，已知棒与导轨始终接触良好，导轨足够长，g 取10 m/s2，则( ) A ．ab 棒向上运动的速度为1 m/s B ．ab 棒受到的拉力大小为0.2 N
C ．在2 s 时间内，拉力做功为0.4 J
D ．在2 s 时间内，ab 棒上产生的焦耳热为0.4 J 9．如图所示，足够长的两条平行金属导轨竖直放置，其间有与导轨平面垂直的匀强磁场，两导轨通过导线与检流计G 1、线圈M 接在一起。
N 是绕在“□”形铁芯上的另一线圈，它与检流计G 2组成闭合回路。
现有一金属棒ab 沿导轨下滑，下滑过程与导轨接触良好，在ab 下滑的过程中（ ）
Q
P a
图b 图o i
1
t 2
t 3
t 4
t t
图6
图7
G 1
G 2
a
b
M N
（A ）通过G 1的电流是从右端进入的 （B ）通过G 2的电流是从左端进入的
（C ）检流计G 1的示数逐渐增大，达到最大值后变为零（D ）检流计G 2的示数逐渐减小，最后趋于零 10.如右图所示，在光滑水平面上方，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 的正方形金属线框垂
直磁场方向，以速度v 从图示位置向右运动，当线框中心线AB 运动
到与PQ 重合时，线框的速度为
2
v
，则( ) A ．此时线框中的电功率为4B2a2v2/R B ．此时线框的加速度为4B2a2v/(mR) C ．此过程通过线框截面的电荷量为Ba2/R D ．此过程回路产生的电能为0.75mv2 一、选择题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案
二、计算题
11、（15分）正方形的导线框，质量m=60g,边长l =12cm,电阻R=0.06Ω，在竖直平面内自由下落H=5m 后，下框边进入水平方向的匀强磁场中，磁场方向与线框垂直，如图所示，匀强磁场沿竖直方向的宽度h=l ,线框通过匀强磁场区域时恰好匀速直线运动，g=10m/s 2
,求：（1）匀强磁场的磁感强度多大？（2）线框通过磁场区域时产生了多少热量？
12．（15分)如图9－3－14所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d ，其右端接有阻值为R 的电阻，整个装置处在
竖直向上磁感应强度大小为B 的匀强磁场中．一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab 垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F 作用
下从静止开始沿导轨运动距离L 时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)．设杆接
入电路的电阻为r ，导轨电阻不计，重力加速度大小为g.求（1）此过程杆的速度最大值为（2）．流过电阻R 的电量为
13（20分）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN 、PQ 间距为l =0.5m ，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。
完全相同的两金属棒ab 、cd 分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为0.02kg ，电阻均为R =0.1Ω，整
个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B =0.2T ，棒ab 在平行于导轨向上的力F 作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd 恰好能保持静止。
取g =10m/s 2，问：（1）通过cd 棒的电流I 是多少，方向如何？ （2）棒ab 受到的力F 多大？（3）棒cd 每产生Q =0.1J 的热量，力F 做的功W 是 多少？
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