高中物理 第一章 电磁感应与现代社会章末检测卷 沪科版选修

我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散第一章 电磁感应与现代社会章末检测卷(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)12013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C解析电流表有示数时可判断有磁场存在，沿某方向运动而无示数不能确定磁场是否存在，只有C正确2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C解析开始时，条形磁铁以加速度g竖直下落，则穿过铜环的磁通量发生变化，铜环中产生感应电流，感应电流的磁场阻碍条形磁铁的下落开始时的感应电流比较小，条形磁铁向下做加速运动，且随下落速度增大，其加速度变小当条形磁铁的速度达到一定值后，相应铜环对条形磁铁的作用力趋近于条形磁铁的重力，故条形磁铁先加速运动，但加速度变小，最后的速度趋近于某个定值选项C正确3.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 ()图1A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解析根据题设条件可知，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，说明此时滑动变阻器R接入电路的阻值与线圈L的电阻一样大，断开电键再重新闭合电键的瞬间，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，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如图2所示，一宽40 cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，一边长为20 cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的速度v20 cm/s匀速通过磁场区域在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁场的时刻t0，正确反映感应电流随时间变化规律的图像是()图2答案C解析线框在进入磁场的过程中，由楞次定律可知感应电流方向是逆时针的，EBLv，感应电流i，是一个恒定的值线框全部进入磁场后在磁场中运动的过程中，线圈的磁通量不变，所以无感应电流离开磁场的过程中，由楞次定律可知感应电流方向是顺时针的，其大小与进入时相等，综合上述三个过程，选项C正确5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()图3AmghB2mghC大于mgh而小于2mghD大于2mgh答案B解析因线框匀速穿过磁场，在穿过磁场的过程中合外力做功为零，克服安培力做功为2mgh，产生的内能亦为2mgh.故选B.6在边长为L的等边三角形区域abc内存在着垂直纸面向外的匀强磁场，一个边长也为L的等边三角形导线框def在纸面上以某一速度向右匀速运动，底边ef始终与磁场的底边界bc在同一直线上，如图4所示取沿顺时针的电流为正，在线框通过磁场的过程中，其感应电流随时间变化的图像是()图4答案B解析线框进入磁场后，切割的有效长度为：lvttan 60，产生的感应电动势为：EBlvBv2ttan 60，所以感应电流为：I，从开始进入磁场到d与a重合之前，电流与t是成正比的，由楞次定律判得线框中的电流方向是顺时针的，此后线框切割的有效长度均匀减小，电流随时间变化仍然是线性关系，由楞次定律判得线框中的电流方向是逆时针的，综合以上分析可知B正确，A、C、D错误二、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，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速在圆盘减速过程中，以下说法正确的是()图5A处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B所加磁场越强越易使圆盘停止转动C若所加磁场反向，圆盘将加速转动D若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动答案ABD解析由右手定则可知，处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高，选项A正确；根据EBlv可知所加磁场越强，则感应电动势越大，感应电流越大，产生的阻碍圆盘转动的安培力越大，则圆盘越容易停止转动，选项B正确；若加反向磁场，根据楞次定律可知安培力阻碍圆盘的转动，故圆盘仍减速转动，选项C错误；若所加磁场穿过整个圆盘，则圆盘中无感应电流，不产生安培力，圆盘匀速转动，选项D正确8.用一根横截面积为S、电阻率为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6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6，磁感应强度大小随时间的变化率k(k0)则 ()图6A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|D图中a、b两点间的电势差大小为Uab|kr2|答案BD解析由题意可知磁感应强度均匀减小，穿过闭合线圈的磁通量减小，根据楞次定律可以判断，圆环中产生顺时针方向的感应电流，圆环具有扩张的趋势，故A错误，B正确；圆环中产生的感应电动势为ES|r2k|，圆环的电阻为R，所以圆环中感应电流的大小为I|，故C错误；图中a、b两点间的电势差UabIR|kr2|，故D正确9两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘体，B为导体环当A以如图7所示的方向绕中心轴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()图7AA可能带正电且转速减小BA可能带正电且转速增大CA可能带负电且转速减小DA可能带负电且转速增大答案BC解析选取A为研究对象，若A带正电，且转速增大，则使穿过环面的磁通量向里增加，由楞次定律知，B环中感应电流的磁场方向向外，故B正确，A错误；若A带负电，且转速增大，则使穿过环面的磁通量向外增加，由楞次定律知，B环中感应电流的磁场方向向里，B环中感应电流的方向应为顺时针方向，故D错误，C正确10.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 ()图8A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解析当外力F拉着金属杆匀速上升时，拉力要克服重力和安培力做功，拉力做的功等于克服安培力和重力做功之和，即等于电阻R上产生的热量和金属杆增加的重力势能之和，选项A错误，D正确克服安培力做多少功，电阻R上就产生多少热量，选项B正确电流做的功不等于重力势能的增加量，选项C错误综上所述，本题的正确选项为B、D.三、填空题(本题共2小题，共9分)11.(3分)如图9所示，半径为r的金属圆环绕通过直径的轴OO以角速度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，以金属环的环面与磁场方向重合时开始计时，求在转动30角的过程中，环中产生的平均感应电动势为_图9答案3Br2解析21BSsin 300Br2.又t所以3Br2.12(6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v1，第二次速度为v2且v22v1，则两种情况下拉力做的功之比W1W2_，拉力的功率之比P1P2_.线圈中产生热量之比Q1Q2_.图10答案121412解析设线圈的ab边长为l，bc边长为l，整个线圈的电阻为R，把ab边拉出磁场时，cd边以速度v匀速运动切割磁感线，产生感应电动势EBlv.其电流方向从c指向d，线圈中形成的感应电流I，cd边所受的安培力F安BIl，为了维持线圈匀速运动，所需外力大小为FF安，因此拉出线圈过程中外力的功WFlv(Wv)，外力的功率PFvv2(Pv2)，线圈中产生的热量QI2RtRvW(即Qv)由上面得出的W、P、Q的表达式可知，两种情况下拉力的功、功率及线圈中的热量之比分别为.四、计算题(本题共4小题，共47分)13(10分)如图11甲所示，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11答案7.2106 C上极板带正电解析EnS1000.2 V0.4 V电路中的电流I A0.04 A.所以UCU2IR20.046 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14(11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L1 m，导轨左端连接一个R3 的电阻，一根电阻为1 的金属棒cd垂直地放在导轨上，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B2 T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4 N的水平向右的拉力F，使棒从静止开始向右运动，试解答以下问题：图12(1)金属棒达到的最大速度是多少？(2)金属棒达到最大速度后，R上的发热功率为多大？答案(1)4 m/s(2)12 W解析(1)当金属棒速度最大时，拉力与安培力相等.Fvm4 m/s.(2)回路中电流为I2 A，电阻R上的发热功率为PI2R12 W.15(13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.图13答案2mgsin 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：FFBmgsin 又FBBIL而I联立式得：Fmgsin 0同理可得，ab杆沿导轨下滑达到最大速度时：mgsin 0联立两式解得：F2mgsin v.16(13分)某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图14所示，一个半径为R0.1 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m0.5 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B0.5 Ta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可求得铝块速度铝块由静止释放，下落h0.3 m时，测得U0.15 V(细线与圆盘间没