(完整版)电磁感应单元测试题(含详解答案).pdf

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1、第十二章 电磁感应章末自测 时间：90 分钟 满分：100 分 第卷 选择题 一、选择题(本题包括 10 小题，共 40 分，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，错选或不选的得 0分)图 1 1如图 1 所示，金属杆 ab、cd 可以在光滑导轨 PQ 和 RS 上滑动，匀强磁场方向垂直纸面向里，当 ab、cd 分别以速度 v1、v2滑动时，发现回路感生电流方向为逆时针方向，则 v1和 v2的大小、方向可能是()Av1v2，v1向右，v2向左 Bv1v2，v1和 v2都向左 Cv1v2，v1和 v2都向右 Dv1v2，v

2、1和 v2都向左 解析：因回路 abdc 中产生逆时针方向的感生电流，由题意可知回路 abdc 的面积应增大，选项 A、C、D 错误，B 正确 答案：B 图 2 2(2009 年河北唐山高三摸底)如图 2 所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁两磁极之间(两磁极间磁场可视为匀强磁场)，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕 OO轴转动当蹄形磁铁匀速转动时，线圈也开始转动，当线圈的转动稳定后，有()A线圈与蹄形磁铁的转动方向相同 B线圈与蹄形磁铁的转动方向相反 C线圈中产生交流电 D线圈中产生为大小改变、方向不变的电流 解析：本题考查法拉第电磁感应定律、楞次定律等考点根据楞次定律的推广含义可知A 正确、B 错误；

3、最终达到稳定状态时磁铁比线圈的转速大，则磁铁相对 图 3 线圈中心轴做匀速圆周运动，所以产生的电流为交流电 答案：AC 3如图 3 所示，线圈 M 和线圈 P 绕在同一铁芯上设两个线圈中的电流方向与图中所标的电流方向相同时为正 当 M 中通入下列哪种电流时，在线圈 P 中能产生正方向的恒定感应电流()解析：据楞次定律，P 中产生正方向的恒定感应电流说明 M 中通入的电流是均匀变化的，且方向为正方向时应均匀减弱，故 D 正确 答案：D 图 4 4(2008 年重庆卷)如图 4 所示，粗糙水平桌面上有一质量为 m 的铜质矩形线圈，当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线 AB 正上方等高快速经过时，若线圈

4、始终不动，则关于线圈受到的支持力 N 及在水平方向运动趋势的正确判断是()AN 先小于 mg 后大于 mg，运动趋势向左 BN 先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向左 CN 先小于 mg 后大于 mg，运动趋势向右 DN 先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向右 解析：由题意可判断出在条形磁铁等高快速经过线圈时，穿过线圈的磁通量是先增加后减小，根据楞次定律可判断：在线圈中磁通量增大的过程中，线圈受指向右下方的安培力，在线圈中磁通量减小的过程中，线圈受指向右上方的安培力，故线圈受到的支持力先大于 mg后小于 mg，而运动趋势总向右，D 正确 答案：D 5如图 5(a)所示，圆形线圈 P 静止在

5、水平桌面上，其正上方悬挂一相同线圈 Q，P 和 Q共轴，Q 中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图(b)所示，P 所受的重力为 G，桌面对P 的支持力为 FN，则()图 5 At1时刻 FNG Bt2时刻 FNG Ct3时刻 FNG；t2时刻 Q 中电流稳定，P 中磁通量不变，没有感应电流，FNG；t3时刻 Q 中电流为零，P 中产生与 Q 在 t3时刻前方向相同的感应电流，而 Q中没有电流，所以无相互作用，FNG；t4时刻，P 中没有感应电流，FNG.答案：AD 6用相同导线绕制的边长为 L 或 2L 的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图 6 所示在每个线框进入磁场的

6、过程中，M、N 两点间的电压分别为 Ua、Ub、Uc和 Ud.下列判断正确的是()图 6 AUaUbUcUd BUaUbUdUc CUaUbUdUc DUbUaUdUc 解析：线框进入磁场后切割磁感线，a、b 产生的感应电动势是 c、d 电动势的一半而不同的线框的电阻不同设 a 线框电阻为 4r，b、c、d 线框的电阻分别为 6r、8r、6r.则 UaBLv3r4r3BLv4，UbBLv5r6r5BLv6，UcB2Lv6r8r3BLv2，UdB2Lv4r6r4Blv3.所以 B 正确 答案：B 图 7 7(2009 年安徽皖南八校联考)如图 7 所示，用一块金属板折成横截面为“”形的金属槽放置

7、在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，并以速度 v1向右匀速运动，从槽口右侧射入的带电微粒的速度是 v2，如果微粒进入槽后恰能做匀速圆周运动，则微粒做匀速圆周运动的轨道半径r 和周期 T 分别为()A.v1v2g，2v2g B.v1v2g，2v1g C.v1g，2v1g D.v1g，2v2g 解析：金属板折成“”形的金属槽放在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，并以速度 v1向右匀速运动时，左板将切割磁感线，上、下两板间产生电势差，由右手定则可知上板为正，下板为负，EUdBlv1lBv1，微粒做匀速圆周运动，则重力等于电场力，方向相反，故有 mqEgqBv1g，向心力由洛伦兹力提供，所以 qv2Bmv

8、22r，得 rmv2qBv1v2g，周期 T2rv22v1g，故 B 项正确 答案：B 8 超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力的新型交通工具其推进原理可以简化为如图 8 所示的模型：在水平面上相距 L 的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场 B1和 B2，且 B1B2B，每个磁场的宽度都是 l，相间排列，所有这些磁场都以相同的速度向右匀速运动，这时跨在两导轨间的长为 L、宽为 l 的金属框 abcd(悬浮在导轨上方)在磁场力作用下也将会向右运动设金属框的总电阻为 R，运动中所受到的阻力恒为 Ff，金属框的最大速度为 v

9、m，则磁场向右匀速运动的速度 v 可表示为()图 8 Av(B2L2vmFfR)/B2L2 Bv(4B2L2vmFfR)/4B2L2 Cv(4B2L2vmFfR)/4B2L2 Dv(2B2L2vmFfR)/2B2L2 解析：导体棒 ad 和 bc 各以相对磁场的速度(vvm)切割磁感线运动由右手定则可知回路中产生的电流方向为 abcda，回路中产生的电动势为 E2BL(vvm)，回路中电流为 I2BL(vvm)/R，由于左右两边 ad 和 bc 均受到安培力，则合安培力为 F合2BLI4B2L2(vvm)/R，依题意金属框达到最大速度时受到的阻力与安培力平衡，则 FfF合，解得磁场向右匀速运动

10、的速度 v(4B2L2vmFfR)/4B2L2，B 对 答案：B 9矩形导线框 abcd 放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度 B 随时间变化的图象如图 9 所示，t0 时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里在 04 s 时间内，线框中的感应电流(规定顺时针方向为正方向)、ab 边所受安培力(规定向上为正方向)随时间变化的图象分别为下图中的()图 9 解析：在 01 s 内，穿过线框中的磁通量为向里的减少，由楞次定律，感应电流的磁场垂直纸面向里由安培定则，线框中感应电流的方向为顺时针方向.由法拉第电磁感应定律，E=nBSt，E 一定，由 I=ER，故 I 一定，由左手定则，ab 边

11、受的安培力向上由于磁场变弱，故安培力变小同理可判出在 12 s 内，线框中感应电流的方向为顺时针方向，ab 边受的安培力为向下的变强.23 s 内，线框中感应电流的方向为逆时针方向，ab 边受的安培力为向上的变弱，因此选项 AD 对 答案：AD 10如图 10 甲所示，用裸导体做成 U 形框架 abcd，ad 与 bc 相距 L0.2 m，其平面与水平面成 30角质量为 m1 kg 的导体棒 PQ 与 ad、bc 接触良好，回路的总电阻为 R 5/8 1.整个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中，磁场的磁感应强度 B 随时间 t 的变化情况如图乙所示(设图甲中 B 的方向为正方向)t0 时，B0

12、10 T，导体棒 PQ 与 cd 的距离 x00.5 m若 PQ 始终静止，关于 PQ 与框架间的摩擦力大小在 0t10.2 s 时间内的变化情况，下面判断正确的是()图 10 A一直增大 B一直减小 C先减小后增大 D先增大后减小 解析：由图乙，BtB0t150 T/s，t0 时，回路所围面积 SLx00.1 m2，产生的感应电动势 EBSt5 V，IER5 A，安培力 FB0IL10 N，方向沿斜面向上 而下滑力 mgsin305 N，小于安培力，故刚开始摩擦力沿斜面向下随着安培力减小，沿斜面向下的摩擦力也减小，当安培力等于 mgsin30时，摩擦力为零安培力再减小，摩擦力变为沿斜面向上且

13、增大，故选项 C 对 答案：C 第卷 非选择题 二、填空与实验题(本题包括 2 小题，共 12 分把答案填在相应的横线上或按题目要求作答)图 11 11如图 11 所示，有一弯成 角的光滑金属导轨 POQ，水平放置在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直有一金属棒 MN 与导轨的 OQ 边垂直放置，金属棒从 O 点开始以加速度 a 向右运动，求 t 秒末时，棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是_ 解析：该题求的是 t 秒末感应电动势的瞬时值，可利用公式 EBlv 求解开始运动 t 秒末时，金属棒切割磁感线的有效长度为 L OD tan12at2tan.根据运动学公式，这时金属棒

14、切割磁感线的速度为 vat.由题知 B、L、v 三者互相垂直，有 EBLv12Ba2t3tan，即金属棒运动 t 秒末时，棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是 E12Ba2t3tan.答案：12Ba2t3tan 图 12 12如图 12 所示，有一闭合的矩形导体框，框上 M、N 两点间连有一电压表，整个装置处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，且框面与磁场方向垂直当整个装置以速度 v 向右匀速平动时，M、N 之间有无电势差？_(填“有”或“无”)，电压表的示数为_ 解析：当矩形导线框向右平动切割磁感线时，AB、CD、MN 均产生感应电动势，其大小均为 BLv，根据右手定则可知，方向均向上由于三个

15、边切割产生的感应电动势大小相等，方向相同，相当于三个相同的电源并联，回路中没有电流，而电压表是由电流表改装而成的，当电压表中有电流通过时，其指针才会偏转 既然电压表中没有电流通过，其示数应为零 也就是说，M、N 之间虽有电势差 BLv，但电压表示数为零 答案：有 0 三、计算题(本题包括 4 小题，共 48 分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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)图 13 13如图 13 所示是一种测量通电线圈中磁场的磁感应强度 B 的装置，把一个很小的测量线圈 A 放在待测处，线圈与测量电荷量的冲击电流计 G 串联，当用双刀双掷

16、开关 S 使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，从而引起电荷的迁移，由表 G 测出电荷量 Q，就可以算出线圈所在处的磁感应强度 B.已知测量线圈的匝数为 N，直径为 d，它和表G 串联电路的总电阻为 R，则被测出的磁感应强度 B 为多大？解析：当双刀双掷开关 S 使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律可得：ENtN2B(d2)2t 由欧姆定律和电流的定义得：IERQt，即 QERt 联立可解得：B2QRNd2.答案：2QRNd2 7/8 图 14 14如图 14 所示，线圈内有理想边界的磁场，开始时磁场的磁感应强度为 B0.当磁场均匀增加时，有一带

17、电微粒静止于平行板(两板水平放置)电容器中间，若线圈的匝数为 n，平行板电容器的板间距离为 d，粒子的质量为 m，带电荷量为 q.(设线圈的面积为 S)求：(1)开始时穿过线圈平面的磁通量的大小(2)处于平行板电容器间的粒子的带电性质(3)磁感应强度的变化率 解析：(1)B0S.(2)由楞次定律，可判出上板带正电，故推出粒子应带负电(3)Ent，BS，qEdmg，联立解得：BtmgdnqS.答案：(1)B0S(2)负电(3)BtmgdnqS 15用密度为 d、电阻率为、横截面积为 A 的薄金属条制成边长为 L 的闭合正方形框abba.如图 15 所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁

18、场方向平行 图 15 设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计可认为方框的 aa边和bb边都处在磁极间，极间磁感应强度大小为 B.方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平(不计空气阻力)(1)求方框下落的最大速度 vm(设磁场区域在竖直方向足够长)；(2)当方框下落的加速度为g2时，求方框的发热功率 P；(3)已知方框下落时间为 t 时，下落高度为 h，其速度为 vt(vtvm)若在同一时间 t 内，方框内产生的热与一恒定电流 I0在该框内产生的热相同，求恒定电流 I0的表达式 解析：(1)由题意可知，方框质量和电阻分别为：m4LAd；R4LA 当方框所受安培力 FG 时，

19、方框达到最大速度 vm 方框下落速度为 vm时，产生的感应电动势 EB2Lvm 感应电流 IB2LvmRBAvm2 安培力 FBI2LB2ALvm Gmg4LAdg，方向竖直向下 由：B2ALvm4LAdg 得：方框下落的最大速度 vm4dB2g.(2)当方框加速度为g2时，根据牛顿第二定律得：mgBI2Lmg2，得：Img4BLAdgB，则方框的发热功率：PI2R4ALd2g2B2.(3)在整个过程中，由能量守恒定律：mgh12mv2tI20Rt 解得：I0mRt(gh12v2t)将 m、R 代入上式，得：I0Adt(gh12v2t).答案：(1)4dB2g(2)4ALd2g2B2(3)I0Adt(gh12v2t)