206人教版選修32 第4章 電磁感應 綜合能力測試

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1、 第4章 電磁感應 本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時間90分鐘 第Ⅰ卷(選擇題　共40分) 一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，第1～6小題只有一個選項符合題目要求，第7～10小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分) 1．(揚州市2013～2014學年高二期末)如圖所示的下列實驗中，有感應電流產(chǎn)生的是 (　　) 答案：D 解析：根據(jù)電流的磁效應，導線通電后其下方存在磁場，小磁針在磁場的作用下偏轉(zhuǎn)，沒有感應電流，故A錯誤；由法拉第電磁感應定律知，閉合圓環(huán)在無限大

2、勻強磁場中加速運動，磁通量沒有變化，所以沒有產(chǎn)生感應電流，所以B錯誤；通電導線在磁場中受安培力的作用，所以不存在感應電流，故C錯誤；閉合回路中的金屬桿切割磁感線運動，能夠產(chǎn)生感應電流，故D正確。 2．(沈陽二中2014～2015學年高二上學期期末)如圖所示，固定的水平長直導線中通有電流I，矩形線框與導線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導線平行。線框由靜止釋放，在下落過程中 (　　) A．穿過線框的磁通量保持不變 B．線框中感應電流方向保持不變 C．線框所受安培力的合力為零 D．線框的機械能不斷增大 答案：B 解析：線圈在釋放下落的過程中，磁通量逐漸減小，感應電流方向不變，線圈所受安

3、培力的合力向上，所以A錯，C錯，B對，線框在向下運動的過程中安培力做負功，機械能不斷減小，D錯。 3．(北京四中2014～2015學年高二上學期期末)物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”。如圖所示，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關S和電源用導線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關S的瞬間，套環(huán)立刻跳起。某同學另找來器材再探究此實驗。他連接好電路，經(jīng)重復試驗，線圈上的套環(huán)均末動。對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導致套環(huán)未動的原因可能是 (　　) A．線圈接在了直流電源上 B．電源電壓過高 C．所選線圈的匝數(shù)過多 D．所用套環(huán)的材料與老師的不同 答案

4、：D 解析：閉合開關瞬間，只要套環(huán)產(chǎn)生感應電流，套環(huán)就會跳起。套環(huán)未動，可能是絕緣材料制成的，不能產(chǎn)生感應電流，選項D有可能。 4.一無限長直導體薄板寬為l，板面與z軸垂直，板的長度方向沿y軸，板的兩側(cè)與一個電壓表相接，如圖所示，整個系統(tǒng)放在磁感應強度為B的勻強磁場中，B的方向沿z軸正方向。如果電壓表與導體薄板均以速度v向y軸正方向移動，則電壓表指示的電壓值為 (　　) A．0　　　 BBlv　　　 C．BLv　 D．2Blv 答案：A 解析：整個導體薄板在切割磁感線，相當于長為l的導線在切割磁感線，而連接電壓表的導線也在切割磁感線，它們是并聯(lián)關系，整個回路中磁通量恒為零，所以

5、電壓表測得的數(shù)值為0。 5．在豎直向上的勻強磁場中，水平放置一個不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應電流的正方向如圖甲所示，當磁場的磁感應強度B隨時間t發(fā)生如圖乙所示變化時，下圖中正確表示線圈中感應電動勢E變化的是 (　　) 答案：A 解析：在第1s內(nèi)，由楞次定律可判定電流為正，其產(chǎn)生的感應電動勢E1＝＝S；在第2s和第3s內(nèi)，磁場B不變化，線圈中無感應電流；在第4s和第5s內(nèi)，B減小，由楞次定律可判定，其電流為負，產(chǎn)生的感應電動勢E2＝＝，由ΔB1＝ΔB2，Δt2＝2Δt1，故E1＝2E2，由此可知，A項正確。 6．(遼寧沈陽市2014～2015學年高二上學期期末)如圖

6、所示，一電阻為R的導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路，虛線MN右側(cè)有磁感應強度為B的勻強磁場，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v向右勻速進入磁場，直徑CD始終與MN垂直，從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止，下列結論中正確的是 (　　) A．圓心到達磁場邊界時感應電流方向發(fā)生改變 B．CD段直線始終不受安培力作用 C．感應電動勢平均值為πBav D．通過導線橫截面的電荷量為 答案：D 解析：A.從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止，磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律知，感應電流的方向一直為逆時針方向，故A錯誤。B.CD段的電流方向由D到C，根據(jù)左手定則知，CD段受到豎直向下的安培力

7、，故B錯誤。C.運動的時間Δt＝，根據(jù)法拉第電磁感應定律得：E＝＝＝πBav，故C錯誤。D.通過導線橫截面的電荷量為：q＝＝＝，故D正確。 7．(河北衡水中學2013～2014學年高二上學期期中)有一個垂直于紙面的勻強磁場，它的邊界MN左側(cè)為無場區(qū)，右側(cè)是勻強磁場區(qū)域，如圖(甲)所示，現(xiàn)讓一個金屬線框在紙平面內(nèi)以垂直于MN的恒定速度從MN左側(cè)進入勻強磁場區(qū)域，線框中的電流隨時間變化的i－t圖象如圖(乙)所示，則進入磁場區(qū)域的金屬線框可能是下圖的 (　　) 答案：BC 解析：導體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢E＝BLv，設線框總電阻是R，則感應電流I＝＝ 由圖乙所示圖象可知，感應電

8、流先變大，然后不變，最后變小，且電流大小與時間成正比，由于B、v、R是定值，則導體棒的有效長度L應先變長，然后不變，最后變短，且L變化時，隨時間均勻變化，即L與時間t成正比。閉合圓環(huán)勻速進入磁場時，有效長度L先變大，后變小，但L不隨時間均勻變化，不符合題意，故A錯誤；正六邊形線框進入磁場時，有效長度L先變大，然后不變，最后變小，故B正確；梯形線框勻速進入磁場時，有效長度L先均勻增加，后不變，最后均勻變小，故C正確；三角形線框勻速進入磁場時，有效長度L先增加，后減小，且隨時間均勻變化，故D錯誤。 8．(重慶一中2013～2014學年高二上學期期末)如圖，光滑金屬導軌由傾斜和水平兩部分組成，水平

9、部分足夠長且處在豎直向下的勻強磁場中，右端接一電源(電動勢為E，內(nèi)阻為r)。一電阻為R的金屬桿PQ水平橫跨在導軌的傾斜部分，從某一高度由靜止釋放，金屬桿PQ進入磁場后的運動過程中，速度時間圖象可能是下圖中的哪一個？(導軌電阻不計) (　　) 答案：ABD 解析：金屬桿PQ進入磁場后切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，根據(jù)右手定則判斷得知，感應電動勢的方向與電源的電動勢方向相反。A.若桿PQ產(chǎn)生的感應電動勢與電源的電動勢大小相等時，回路中總電動勢為零，電路中沒有電流，金屬桿不受安培力，做勻速直線運動，故A是可能的；B.若桿PQ產(chǎn)生的感應電動勢小于電源的電動勢大小，桿中電流方向從P到Q，所受的安

10、培力方向向右，將做加速運動，隨著速度增加，棒產(chǎn)生的感應電動勢增加，回路中總的電動勢增加，電流減小，棒所受的安培力減小，加速度隨之減小，可知v－t圖象的斜率減小，故B是可能的；C.D若桿PQ產(chǎn)生的感應電動勢大于電源的電動勢大小，桿中電流方向從Q到P，所受的安培力方向向左，將做減速運動，隨著速度減小，棒產(chǎn)生的感應電動勢減小，回路中總的電動勢減小，電流減小，棒所受的安培力減小，加速度隨之減小，可知v－t圖象的斜率減小，故C是不可能，D是可能的。 9．(廣東省實驗中學2014～2015學年高二下學期期中)如圖所示是研究通電自感實驗的電路圖，A1、A2是兩個規(guī)格相同的小燈泡，閉合開關調(diào)節(jié)電阻R，使兩個

11、燈泡的亮度相同，調(diào)節(jié)可變電阻R1，使它們都正常發(fā)光，然后斷開開關S，重新閉合開關S，則 (　　) A．閉合S瞬間，A2立即變亮，A1逐漸變亮 B．閉合S瞬間，A1立即變亮，A2逐漸變亮 C．穩(wěn)定后，L和R兩端電勢差一定相同 D．穩(wěn)定后，A1和A2兩端電勢差不相同 答案：AC 解析：閉合瞬間，L相當于斷路，A2立刻變亮，A1逐漸變亮，穩(wěn)定后，兩個燈泡的亮度相同，說明它們兩端的電壓相同，L和R兩端電勢差一定相同，故選AC。 10．(鄭州一中2014～2015學年高二檢測)等離子氣流由左方連續(xù)以速度v0射入P1和P2兩板間的勻強磁場中，ab直導線與P1、P2相連接，線圈A與直導線c

12、d連接。線圈A內(nèi)有隨圖乙所示變化的磁場，且磁場B的正方向規(guī)定為向左，如圖甲所示，則下列敘述正確的是 (　　) A．0～1s內(nèi)ab、cd導線互相排斥 B．1～2s內(nèi)ab、cd導線互相吸引 C．2～3s內(nèi)ab、cd導線互相吸引 D．3～4s內(nèi)ab、cd導線互相排斥 答案：BD 解析：由左手定則，可判定等離子氣流中的正離子向上極板偏轉(zhuǎn)，負離子向下極板偏轉(zhuǎn)，所以ab中電流方向是由a向b的。在第1s內(nèi)，線圈A內(nèi)磁場方向向右，磁感應強度減小，由楞次定律可知感應電流的方向是由c向d的，由同向電流相互吸引，異向電流相互排斥，可知兩導線相互吸引，A錯；在第2s內(nèi)，線圈A內(nèi)磁場方向向左，磁感應強度

13、增加，由楞次定律可知感應電流的方向是由c向d的，由同向電流相互吸引，異向電流相互排斥，可知兩導線相互吸引，B正確；同理可以判斷其他選項，故正確選項為B、D。 第Ⅱ卷(非選擇題　共60分) 二、填空題(共3小題，每小題6分，共18分。把答案直接填在橫線上) 11．如圖所示是三個成功的演示實驗，回答下列問題。 (1)在實驗中，電流表指針偏轉(zhuǎn)的原因是______________________________ _______________________________________________________________。 (2)電流表指針偏轉(zhuǎn)角跟感應電動勢的大小成

14、________關系。 (3)第一個成功實驗(如圖a)中，將條形磁鐵從同一高度插入到線圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么量是相同的？__________，什么量是不同的？__________。 (4)從三個成功的演示實驗可歸納出的結論是：_________________________ ________________________________________________________________。 答案：(1)穿過線圈的磁通量發(fā)生變化 (2)正比 (3)磁通量的變化量　磁通量的變化率 (4)只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應電流產(chǎn)生。

15、12.有一個稱為“千人震”的趣味物理小實驗，實驗器材是一節(jié)電動勢為1.5V的新干電池、幾根導線、開關和一個用于日光燈上的鎮(zhèn)流器，幾位做這個實驗的同學手拉手連成一串，另一位同學用導線將電池、鎮(zhèn)流器、開關與首、尾兩位同學兩個空著的手相連，如圖所示，在電路通或斷時就會使連成一串的同學有觸電感覺，該實驗的原理是____________________________________________ ______________________________________________； 人有觸電感覺時電路是接通還是斷開的瞬間？________________________， 因為__

16、_________________________________________________________。 答案：鎮(zhèn)流器的自感現(xiàn)象　斷開瞬間　只有在電路斷開時才能產(chǎn)生很高的自感電動勢，使人產(chǎn)生觸電的感覺 解析：鎮(zhèn)流器就是一個自感系數(shù)較大的自感線圈，當通過線圈的電流變化時，線圈中會產(chǎn)生自感現(xiàn)象。當電路接通時，由于自感作用，線圈中電流逐漸增大，此時，產(chǎn)生的自感電動勢并不很大，但當電路斷開時，線圈中電流突然減小，線圈中產(chǎn)生很大的自感電動勢，使人產(chǎn)生觸電的感覺。 13．(河北衡水中學2013～2014學年高二期中)法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象之后，又發(fā)明了世界上第一臺發(fā)電機——法拉第圓盤發(fā)

17、電機，揭開了人類將機械能轉(zhuǎn)化為電能并進行應用的序幕。法拉第圓盤發(fā)電機的原理如圖所示，將一個圓形金屬盤放置在電磁鐵的兩個磁極之間，并使盤面與磁感線垂直，盤的邊緣附近和中心分別裝有與金屬盤接觸良好的電刷A、B，兩電刷與靈敏電流計相連。當金屬盤繞中心軸按圖示方向轉(zhuǎn)動時，則電刷A的電勢________電刷B的電勢(填高于、低于或等于)；若僅提高金屬盤轉(zhuǎn)速，靈敏電流計的示數(shù)將________；(填增大、減小或不變)；若僅將滑動變阻器滑動頭向左滑，靈敏電流計的示數(shù)將______(填增大、減小或不變) 答案：低于；增大；減小 解析：根據(jù)安培定則可知，電磁鐵產(chǎn)生的磁場方向向右，由右手定則判斷可知，金屬

18、盤產(chǎn)生的感應電流方向從A到B，則電刷A的電勢低于電刷B的電勢；若僅提高金屬盤轉(zhuǎn)速，由E＝BLv知，產(chǎn)生的感應電動勢增大，靈敏電流計的示數(shù)將變大；若僅將滑動變阻器滑動頭向左滑，變阻器接入電路的電阻增大電磁鐵的磁場減弱，則感應電動勢變小，則電路中電流減小，靈敏電流計的示數(shù)變小，故D正確。 三、論述·計算題(共4小題，42分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 14．(9分)如圖甲所示，截面積為0.2m2的100匝圓形線圈A處在變化的磁場中。磁場方向垂直紙面，其磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，設向外為B

19、的正方向。R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF，線圈的內(nèi)阻不計，求電容器上極板所帶電荷量并說明正負。 答案：7.2×10－6C　上極板帶正電 解析：E＝nS＝100××0.2V＝0.4V 電路中的電流I＝＝A＝0.04A 所以UC＝U2＝IR2＝0.04×6V＝0.24V Q＝CUC＝30×10－6×0.24C＝7.2×10－6C 由楞次定律和安培定則可知，電容器的上極板帶正電。 15．(10分)(遼寧沈陽市2014～2015學年高二上學期期末)如圖所示，在磁感應強度為B的勻強磁場中，設導體棒Oa可以以點O為中心轉(zhuǎn)動，而另一端a剛好搭在光滑的半圓形金屬導軌上，Oa長為L且以角

20、速度ω順時針勻速轉(zhuǎn)動，在Ob間接入一阻值為R的電阻，不計其他電阻，試求： (1)導體棒Oa兩端產(chǎn)生的電勢差； (2)流過電阻R上的電流大小及方向； (3)所需外力的功率。 答案：(1)BL2ω　(2)　從左向右　(3) 解析：(1)(2)導體棒Oa勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應電動勢： E＝Bl＝BL＝BL2ω， 電路中只有電阻R，其余電阻都不計，則Oa端的電勢差為：BL2ω； (2)回路中感應電流：I＝＝， 由右手定則可知，流過電阻R的電流從左流向右； (3)外力功率等于電阻R消耗的電功率：P＝＝。 16．(11分)(廣東江門市2013～2014學年高二調(diào)研)如圖所示，間距為

21、L的光滑M、N金屬軌道水平平行放置，ab是電阻為R0的金屬棒，可緊貼導軌滑動，導軌右側(cè)連接水平放置的平行板電容器，板間距為d，板長也為L，導軌左側(cè)接阻值為R的定值電阻，其它電阻忽略不計。軌道處的磁場方向垂直軌道平面向下，電容器處的磁場垂直紙面向里，磁感應強度均為B。當ab以速度v0向右勻速運動時，一帶電量大小為q的顆粒以某一速度從緊貼A板左側(cè)平行于A板進入電容器內(nèi)，恰好做勻速圓周運動，并剛好從C板右側(cè)邊緣離開。求： (1)AC兩板間的電壓U； (2)帶電顆粒的質(zhì)量m； (3)帶電顆粒的速度大小v。 答案：(1)　(2) (3) 解析：(1)由法拉第電磁感應定律，ab棒的電動勢為

22、： E＝BLv0 設AC間的電壓為U，由閉合電路歐姆定律，得： I＝，又U＝IR 解得：U＝ (2)帶電顆粒恰好做勻速圓周運動，則重力與電場力平衡有：q＝mg 解得：m＝ (3)顆粒做勻速圓周運動，由牛頓第二定律可得： qvB＝m 顆粒運動軌跡如圖所示，由幾何關系可得： L2＋(r－d)2＝r2 解得：v＝ 17．(12分)(遼寧葫蘆島市2014～2015學年高二下學期期末)如圖甲所示，兩根足夠長、電阻不計的光滑平行金屬導軌相距L1＝1m，導軌平面與水平面成θ＝30°角，上端連接阻值R＝1.5Ω的電阻，質(zhì)量為m＝0.2kg，阻值r＝0.5Ω的金屬棒ab放在兩導軌上，距離

23、導軌最上端為L2＝4m，棒與導軌垂直并保持良好接觸．整個裝置處于一個勻強磁場中，該勻強磁場方向與導軌平面垂直向下，磁感應強度大小隨時間變化的情況如圖乙所示，為保持ab棒靜止，在棒上施加了一平行于導軌平面的外力F，g＝10m/s2。求： (1)當t＝2s時，外力F1的大??； (2)當t＝3s時的瞬間，外力F2的大小和方向； (3)請在圖丙中畫出前4s內(nèi)外力F隨時間變化的圖象(規(guī)定F方向沿斜面向上為正)。 答案： (1)當t＝2s時，外力F1的大小是0； (2)當t＝3s時的瞬間，外力F2的大小為0.5N，方向沿斜面向下； (3)前4s內(nèi)外力F隨時間變化的圖象如圖所示。 解析

24、： (1)當t＝2s時，回路中產(chǎn)生的感應電動勢： E＝L1L2＝×1×4V＝2V 電流：I＝＝A＝1A 由楞次定律判斷可知，感應電流的方向由b→a，根據(jù)左手定則可知ab所受的安培力沿軌道向上； ab棒保持靜止，受力平衡，設外力沿軌道向上，則由平衡條件有： mgsin30°－B2IL1－F1＝0 由圖乙知B2＝1T，代入題給數(shù)據(jù) 可解得外力：F1＝0 (2)當t＝3s時的瞬間，設此時外力沿軌道向上，根據(jù)平衡條件得：F2＋B3IL1－mgsin30°＝0，B3＝1.5T 解得：F2＝－0.5N，負號說明外力沿斜面向下。 (3)規(guī)定F方向沿斜面向上為正，在0～3s內(nèi)，根據(jù)平衡條件有： mgsin30°－BIL1－F＝0而B＝0.5t(T) 則得：F＝1－0.5t(N) 當t＝0時刻，F(xiàn)＝1N。 在3－4s內(nèi)，B不變，沒有感應電流產(chǎn)生，ab不受安培力，則由平衡條件得：F＝mgsin30°＝1N 畫出前4s內(nèi)外力F隨時間變化的圖象見答案。 11