1、【优化设计】2015-2016 学年高中物理 第四章 电磁感应测评 A 新人教版选修 3-2 (基础过关卷)一、选择题(本题共 10 小题,每小题 5 分,共 50 分。其中第 17 题为单选题;第 810 题为多选题,全部选对得 5 分,选不全得 2 分,有选错或不答的得 0 分)1.一闭合线圈中没有产生感应电流,则( )A.该时该地的磁感应强度一定为零B.该时该地的磁场 一定没有变化C.线圈面积一定没有变化D.穿过线圈的磁通量一定没有变化解析:因为穿过闭合回路的磁通量发生变化是产生感应电流的条件,选项 D 正确。答案:D2.闭合的金属环处于随时间均匀变化的匀强磁场中,磁场方向垂直于圆环平面
2、,则( )A.环中产生的感应电动势均匀变化B.环中产生的感应电流均匀变化C.环中产生的感应电动势保持不变D.环上某一小段导体所受的安培力保持不变解析:磁场均匀变化,也就是说 =k,根据感应电动势的定义式, E=kS,其中 k 是一个常量,所以圆环中产生的感应电动势的数值是一个常量,产生的感应电流也不变化,而环上某一小段导体受安培力 F=IlB 要发生变化。答案:C3.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈 A、线圈 B、电流计及开关如图连接,在开关闭合、线圈 A 放在线圈 B 中的情况下,某同学发现当他将滑动变阻器的滑片 P 向左加速滑动时,电流计指针向右偏转。由此可以推断( )A.线圈 A 向
3、上移动或滑动变阻器滑片 P 向右加速滑动,都能引起电流计指针向左偏转B.线圈 A 中铁芯向上拔出或断开开关,都能引起电流计指针向右偏转C.滑动变阻器的滑片 P 匀速向左或匀速向 右滑动,都能使电流计指针静止在中央D.因为线圈 A、线圈 B 的绕线方向未知,故无法判断电流计指针偏转的方向解析:当他将滑动变阻器的滑片 P 向左加速滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻值增大,线圈A 中电流减小,线圈 B 中磁通量减小,电流计指针向右偏转。线 圈 A 向上移动或铁芯向上拔出或断开开关,线圈 B 中磁通量减小,都能引起电流计指针向右偏转,选项 A 错误,B 正确;滑动变阻器的滑片 P 匀速向左或匀速向右滑动
4、,都能使线圈 A 中电流变化,线圈 B 中磁通量变化,线圈 B 中产生感应电流,电流计指针偏转,可以判断电流计指针偏转的方向,选项 C、D 错误。答案:B4.用均匀导线做成的正方形线框边长为 0.2 m,正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中,如图所示。当磁场以 10 T/s 的变化率增强时,线框中 a、 b 两点间的电势差是( )A.Uab=0.1 V B.Uab=-0.1 VC.Uab=0.2 V D.Uab=-0.2 V解析:线框中的感应电动势 E=S=0.20.110 V=0.2 V,由楞次定律知,b 点电势高,故 Uab=-E=-0.1 V,选项 B 正确。答案:B5.如图所示,条
5、形磁铁用细线悬挂在 O 点。 O 点正下方固定一个水平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动,下列说法中正确的是( )A.磁铁左右摆动 1 次,线圈内感应电流的方向改变 2 次B.磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用C.磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力D.磁铁所受到的感 应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力解析:磁铁向下摆动时,根据楞次定律,线圈中产生逆时针方向感应电流(从上面看),并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力,阻碍它靠近;磁铁向上摆动时,根据楞次定律,线圈中产生顺时针方向感应电流(从上面看),磁场受感应电流对它的作用力仍为阻力,阻碍它远离,所以磁铁在左右摆动 1 次过程中,电
6、流方向改变 3 次,感应电流对它的作用力始终是阻力,只有 C 项正确。答案:C6.图中半径为 r 的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场中,绕 O 轴以角速度 沿逆时针方向匀速转动,电阻两端分别接盘心 O 和盘边缘,则通过电阻 R 的电流的大小和方向是( )A.由 c 到 d,I=B.由 d 到 c,I=C.由 c 到 d,I=D.由 d 到 c,I=解析:由右手定则可判断出 R 中电流由 c 到 d,电动势 =BrBr2 ,电路中电流 I=。答案:C7.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甲所示,当磁场的磁感应强度 B 随时间 t 如图乙变化时
7、,图中正确表示线圈中感应电动势 E 变化的是( )答案:A8.如图所示为新一代炊具电磁炉,无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等是电磁炉的优势所在。电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场,当磁场的磁感线通过含铁质锅底部时,即会产生无数小涡流,使锅体本身自行高速发热,然后再加热锅内食物。下列相关说法中正确的是( )A.锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的B.恒定磁场越强,电磁炉的加热效果越好C.锅体中的涡流是由变化的磁场产生的D.提高磁场变化的频率,可提高电磁炉的加热效果解析:由电磁感应原理可知,锅体中的涡流是由变化的磁场产生的,且提高磁场变化的频率,产生的感应电动势变大,故可提高电
8、磁炉的加热效果。故 C、D 正确。答案:CD9.如图所示,电灯 A 和 B 与固定电阻的电阻均为 R,L 是自感系数很大线圈。当 S1闭合、S 2断开且电路稳定时,A、B 亮度相同,再闭合 S2,待电路稳定后将 S1断开,下列 说法正确的是( )A.B 立即熄灭B.A 灯将比原来更亮一些后再熄灭C.有电流通过 B 灯,方向为 c dD.有电流通过 A 灯,方向为 b a解析:断开 S2而只闭合 S1时,A、B 两灯一样亮,可知线圈 L 的电阻也是 R,在 S1、S 2闭合时,IA=IL,故当 S2闭合、S 1突然断开时,流过 A 灯的电流只是方向变为 b a,但其大小不突然增大,A 灯不出现更
9、亮一下再熄灭的现象,故 D 项正确,B 项错误。由于固定电阻 R 几乎没有自感作用,故断开 S1时,B 灯电流迅速变为零,而立即熄灭,故 A 项正确,C 项错误。综合上述分析可知,本题正确选项为 A、D。答案:AD10.竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻 R,质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦,棒与导轨的电阻均不计,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,棒在竖直向上的恒力 F 作用下匀速上升,以下说法正确的是( )A.作用在金属棒上各力的合力做功为零B.重力做的功等于系统产生的电能C.金属棒克服安培力做的功等于电阻 R 上产生的焦耳热D.金属棒克服恒力
10、 F 做的功等于电阻 R 上产生的焦耳热解析:根据动能定理,合力做的功等于动能的增量,故 A 对;重力做的功等于重力势能的减少,重力做的功等 于克服 F 所做的功与产生的电能之和,而克服安培力做的功等于电阻 R 上产生的焦耳热,所以 B、D 错,C 对。答案:AC二、实验题(本题共 2 小题,共 16 分。把答案填在题中的横线上)11. (8 分)为判断线圈绕向,可将灵敏电流计 G 与线圈 L 连接,如图所示。已知线圈由 a 端开始绕至 b 端;当电流从电流计 G 左端流入时,指针向左偏转。(1)将磁铁 N 极向下从线圈上方竖直插入 L 时,发现指针向左偏转。俯视线圈,其绕向为 (选填“顺时针
11、”或“逆时针”)。 (2)当条形磁铁从图中虚线位置向右远离 L 时,指针向右偏转。俯视线圈,其绕向为 (选 填“顺时针”或“逆时针”)。 解析:(1)磁铁 N 极向下从线圈上方竖直插入 L 时,线圈的磁 场向下且增强,感应磁场向上,且电流流入电流计左端,根据右手定则可知线圈顺时针绕向。(2)条形磁铁从图中虚线位置向右远离 L 时,线圈的磁场向上且减弱,感应电流从电流计右端流入,根据右手定则可知线圈逆时针绕向。答案:(1)顺时针 (2)逆时针12. (8 分)正方形导线框处于匀强磁场中,磁场方向垂直框平面,磁感应强度随时间均匀增加,变化率为 k。导体框质量为 m、边长为 L,总电阻为 R,在恒定
12、外力 F 作用下由静止开始运动。导体框在磁场中的加速度大小为 ,导体框中感应电流做功的功率为 。 解析:导体框在磁场中受到的合外力等于 F,根据牛顿第二定律可知导体框的加速度为 a=。由于导体框运动不产生感应 电流,仅是磁感应强度增加产生感应电流,因而磁场变化产生 的感应电动势为 E=S=l2k,故导体框中的感应电流做功的功率为 P=。答案:三、解答题(本题共 3 小题,共 34 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13.(10 分)为了探测海洋中水的运动,科学家有时依靠水流通过地磁场产生的感应电动势测水的流速。假设某处地磁场的竖
13、直分量为 0.510-4 T,两个电极插入相距 2.0 m 的水流中,且两电极所在的直线与水流方向垂直,如果与两极相连的灵敏电压表示数为 5.010-5 V,求水流的速度。解析:海水中含有各种导电物质,相当于导电液流过两极之间切割磁感线产生感应电动势,由 E=BLv 得 v= m/s=0.5 m/s。答案:0 .5 m/s14.(12 分)矩形线圈 abcd,长 ab=20 cm,宽 bc=10 cm,匝数 n=200,线圈回路总电阻 R=50 ,整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过,磁感应强度 B 随时间的变化规律如图所示,求:(1)线圈回路的感应电动势。(2)在 t=0.3 s 时
14、线圈 ab 边所受的安培力。解析:从图象可知,与线圈平面垂直的磁场是随时间均匀增大的,穿过线圈平面的磁通量也随时间均匀增大,线圈回路中产生的感应电动势是不变的,可用法拉第电磁感应定律来求。(1)磁场的变化率为,则感应电动势为E=n=nS=2000.02 V=2 V。(2)闭合电路中的电流 I= A=0.04 A当 t=0.3 s 时, B=2010-2 Tab 边受到的安培力为 F=nBIL=2002010-20.040.2 N=0.32 N。答案:(1)2 V (2)0.32 N15. (12 分)如图所示,光滑导轨竖直放置,匀强磁场的磁感应强度为 B=0.5 T,磁场方向垂直于导轨平面向外
15、,导体棒 ab 的长度与导轨宽度均为 L=0.2 m,电阻 R=1.0 。导轨电阻不计,当导体棒紧贴导轨匀速下滑时,均标有“6 V 3 W”字样的两小灯泡恰好正常发光,求:(1)通过 ab 的电流的大小和方向。(2)ab 运动速度的大小。(3)电路的总功率。解析:(1)每个小灯泡中的电流为 I1=0.5 A则 ab 中的电流为 I=2I1=1 A由右手定则知通过 ab 棒的电流方向为由 b 到 a。(2)ab 产生的感应电动势: E=U1+IR=6 V+11.0 V=7 V由 E=BLv,知 ab 的运动速度 v=70 m/s。(3)电路的总功率 P=IE=7 W。答案:(1)1 A 由 b 到 a (2)70 m/s (3)7 W
