【教育资料】2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-2：第一章 电磁感应 章末检测A学习精品.pdf

教育资源章末检测章末检测 A A(时间：90 分钟满分：100 分)一、单项选择题(本大题共 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在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是()A将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化答案D解析将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，因线圈中的磁通量没有变化，故不能观察到感应电流，选项A 不符合题意；在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈时，如果给线圈通以恒定电流，产生不变的磁场，则在另一线圈中不会产生感应电流，选项B 不符合题意；在线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表时，磁通量已不再变化，因此也不能观察到感应电流，选项C 不符合题意；绕在同一铁环上的两个线圈，在给一个线圈通电或断电的瞬间，线圈产生的磁场变化，使穿过另一线圈的磁通量变化，因此，能观察到感应电流，选项 D 符合题意2.如图 1，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 逆时针转动时，a、b、c 三点的电势分别为 a、b、c.已知 bc 边的长度为 l.下列判断正确的是()图 1A.ac，金属框中无电流B.bc，金属框中电流方向沿 abca1C.Ubc Bl2，金属框中无电流21D.Uac Bl2，金属框中电流方向沿 acba2答案C教育资源教育资源解析金属框 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ac，1bc，选项 A 错误.由转动切割产生感应电动势的公式得Ubc Bl2，选项 C 正确.23.如图2所示，先后以恒定的速度v1和v2把一个正方形金属线框水平拉出有界匀强磁场区域，且 v12v2，则在先后两种情况()图 2A.线框中的感应电动势之比E1E221B.线框中的感应电流之比I1I212C.线框中产生的热量之比Q1Q214D.通过线框某截面的电荷量之比q1q221答案AE解析根据 EBlvv 以及 v12v2可知，选项 A 正确；因为 I E，所以 I1I221，R2 2 22 3E2B l vlB l v选项 B 错误；线框中产生的热量QI Rtt v，所以 Q1Q221，选RRvR2BS项 C 错误；根据 q知 q1q211，选项 D 错误.RR4如图 3 所示，匀强磁场中有两个导体圆环 a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直磁感应强度 B 随时间均匀增大 两圆环半径之比为 21，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和 Eb，不考虑两圆环间的相互影响下列说法正确的是()图 3AEaEb41，感应电流均沿逆时针方向BEaEb41，感应电流均沿顺时针方向CEaEb21，感应电流均沿逆时针方向DEaEb21，感应电流均沿顺时针方向答案BEar2a42B解析由法拉第电磁感应定律得圆环中产生的电动势为Er，则2，由楞ttEbrb1次定律可知感应电流的方向均沿顺时针方向，B 项对5.如图 4 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 变化的图像正确的是()图 4教育资源教育资源答案C6.如图 5 甲所示，一个匝数 n100 的圆形导体线圈，面积S10.4 m2，电阻r1.在线圈中存在面积 S20.3 m2的垂直线圈平面向外的磁场区域，磁感应强度B 随时间 t 变化的关系图线如图乙所示.有一个 R2 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 5A.圆形线圈中产生的感应电动势E6 VB.在 04 s 时间内通过电阻 R 的电荷量 q8 CC.设 b 端电势为零，则 a 端的电势 a3 VD.在 04 s 时间内电阻 R 上产生的焦耳热 Q18 J答案D解析由法拉第电磁感应定律可得 EnBS2B0.6，由题图乙结合数学知识可得T/stt4E0.15 T/s，将其代入可求 E4.5 V，A 错.qIttntn，在 04 sRrtRrRr时间内穿过圆形导体线圈的磁通量的变化量为0.60.3 Wb00.18 Wb，代入可解得q6 C，B 错.04 s 时间内磁感应强度增大，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E恒定，可得 I1.5 A，由焦耳定律可得 QI2Rt18 J，D 对.rR二、多项选择题(本大题共 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在物理学发展过程中，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，该效应揭示了电和磁之间存在联系B安培根据通电螺线管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法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流D楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化答案ABD解析电流能产生磁场，说明电和磁之间存在联系，A 项正确；为解释磁现象的电本质，安培根据螺线管和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，B 项正确；恒定电流附近教育资源教育资源的固定导线框，不会产生感应电流，C 项错误；楞次通过实验，得出了楞次定律，D 项正确8.如图 6 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 6A.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 7 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FM、FN表示.不计轨道电阻，以下叙述正确的是()图 7A.FM向右C.FM逐渐增大答案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，E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EBlv、IR及 FBIl 可知，FM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，E根据 EBlv、I 及 FBIl 可知，FN逐渐变小，故选项 D 正确.R10.如图 8 所示，足够长且电阻不计的光滑平行金属导轨MN、PQ 竖直放置，间距为 L0.5 m，一匀强磁场磁感应强度 B0.2 T 垂直穿过导轨平面，导轨的上端 M 与 P 间连接阻值为 R教育资源B.FN向左D.FN逐渐减小教育资源0.4 的电阻，质量为 m0.01 kg、电阻不计的金属棒 ab 垂直紧贴在导轨上.现使金属棒 ab由静止开始下滑，经过一段时间金属棒达到稳定状态，这段时间内通过R 的电荷量为 0.3 C，则在这一过程中(g10 m/s2)()图 8A.安培力最大值为 0.05 NB.这段时间内下降的高度1.2 mC.重力最大功率为 0.1 WD.电阻产生的焦耳热为0.04 J答案BD解析安培力的最大值应该等于重力为0.1 N，故 A 错误；由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知 q I tBSBLx，解得 x1.2 m，故 B 正确；当安培力等于重力时，速度RRB2L2vm最大，mg，解得 vm4 m/s，重力最大功率 Pm0.4 W，故 C 错误；由能量守恒定R1律知，电阻产生的焦耳热Qmgx mv20.04 J，故 D 正确.2m三、填空题(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9 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 9(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 10 所示为“研究电磁感应现象”的实验装置.图 10教育资源教育资源(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 11 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 11(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.BL2vB2L1L2BL22v2v答案(1)(2)(3)RR2L1L2解析(1)线框产生的感应电动势EBL2vEBL2v通过线框的电流 I.RRL1(2)线框被拉出磁场所需时间tvB2L1L22v此过程中线框中产生的焦耳热QI Rt.R2L2(3)线框 ab 边的电阻 RabR2L1L2线框中 a、b 两点间电压的大小UIRab.2L1L214.(10 分)如图 12 所示，横截面积为 0.2 m2的 100 匝圆形线圈 A 处在变化的磁场中，磁场方教育资源2BL2v教育资源向垂直纸面，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.R14，R26，C30 F，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 12答案7.2106 C上极板带正电B0.02解析EnS1000.2 V0.4 Vt1E0.4电路中的电流 IA0.04 AR1R246所以 UCIR20.046 V0.24 VQCUC301060.24 C7.2106 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13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37，两导轨之间的距离为 L0.2 m，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B2 T.一质量为 m0.05 kg 的光滑金属棒 ab 从距离磁场边界 0.75 m 处由静止释放，金属棒两轨道间的电阻r0.4，其余部分的电阻忽略不计，ab、ef 均垂直导轨.(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)，求：图 13(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)0.75 m/s，方向沿斜面向下(2)18 m/s2，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：BILmgsinE又有 I 和 EBLv，联立以上关系可得 v0.75 m/s，方向沿斜面向下.r(2)ab 棒进入磁场前，加速度a1gsin 376 m/s2，方向沿斜面向下.设 ab 棒进入磁场时的速2度为 v1，则 v12a1x1将 x10.75 m 代入得 v13 m/s教育资源教育资源BLv1刚进入磁场时，对 ab 棒受力分析得：mgsinBI2Lma2，I2r解得 a218 m/s2，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 棒运动过程中的最大加速度为 18 m/s2，方向沿斜面向上.16.(14 分)如图 14 所示，质量 m10.1 kg、电阻 R10.3、长度 L0.4 m 的导体棒 ab 横放在 U 型金属框架上.框架质量 m20.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数0.2.相距 0.4 m 的 MM、NN相互平行，电阻不计且足够长.电阻 R20.1 的 MN 垂直于MM.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.5 T.垂直于 ab 棒施加 F2 N的水平向右的恒力，ab 棒从静止开始无摩擦地运动，始终与 MM、NN保持良好接触，当ab 棒运动到某处时，框架开始运动.设框架与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10 m/s2.图 14(1)求框架开始运动时 ab 棒的速度 v 的大小；(2)从 ab 开始运动到框架开始运动的过程中，MN 上产生的热量 Q0.1 J，求该过程 ab 的位移 x 的大小.答案(1)6 m/s(2)1.1 m解析(1)ab 对框架的压力 F1m1g框架受水平面的支持力Nm2gF1依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到的最大静摩擦力fN.设框架开始运动时 ab 棒的速度为 v，则 ab 中的感应电动势 EBLvEMN 中电流 IR1R2MN 受到的安培力 F安BIL框架开始运动时 F安f由上述各式代入数据解得v6 m/s.教育资源教育资源R1R2(2)闭合回路中产生的总热量Q总QR21由能量守恒定律，得 Fx m1v2Q总2代入数据解得 x1.1 m.教育资源