2019_2020版高中物理第四章电磁感应章末检测试卷二（第四章）新人教版.docx

章末检测试卷二(第四章)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共计48分.18题为单选题，912题为多选题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1.如图1所示，匀强磁场方向垂直矩形线框平面，先后两次将线框从磁场中同一位置匀速拉出有界磁场.第一次速度为v1v，第二次速度为v24v.则在先后两次过程中有()图1A.流过线框任一横截面的电荷量之比为14B.线框中感应电动势之比为14C.线框所受安培力之比为18D.沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为18答案B解析线框在磁场中运动产生感应电动势，E1Blv，E24Blv，E1E214，B正确；电荷量qt，q1q211，A错误；安培力FIlB，F1F214，C错误；由于匀速运动，外力的功率等于安培力的功率，P外F外vF安v，P外，P外1P外2116，D错误.2.如图2所示，MN、PQ是间距为L的平行金属导轨，置于磁感应强度为B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，M、P间接有一阻值为R的电阻.一根与导轨接触良好、有效阻值为r的金属导线ab垂直导轨放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右匀速运动，则(不计导轨电阻)()图2A.通过电阻R的电流方向为PRMB.ab两点间的电压为BLvC.a端电势比b端高D.外力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热答案C3.如图3所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下.现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是()图3A.ab中的感应电流方向由b到aB.ab中的感应电流逐渐减小C.ab所受的安培力保持不变D.ab所受的静摩擦力逐渐减小答案D解析磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，所以闭合回路面积不发生改变，根据楞次定律和法拉第电磁感应定律可知，ab中产生由a到b的恒定电流，A、B错误；由于电流恒定，磁感应强度逐渐减小，所以安培力逐渐减小，静摩擦力与安培力是一对平衡力，所以静摩擦力逐渐减小，C错误，D正确.4.如图4所示，磁感应强度为B的匀强磁场有理想边界，用力将矩形线圈从有边界的磁场中匀速拉出，在其他条件不变的情况下，下列说法错误的是()图4A.速度越大，拉力做功越多B.线圈边长L1越大，拉力做功越多C.线圈边长L2越大，拉力做功越多D.线圈电阻越大，拉力做功越多答案D解析将矩形线圈从有边界的磁场中匀速拉出的过程中，线圈中产生的感应电动势EBL1v，感应电流I，线圈所受的安培力F安BIL1，联立得：F安.因线圈匀速运动，则拉力FF安，拉力做功WFL2L2.则知，速度越大，边长L1越大，边长L2越大，拉力做功就越多，而线圈电阻越大，拉力做功越少.故选D.5.如图5所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，金属圆环直径与磁场宽度相同.若圆环以一定的初速度沿垂直于磁场边界的水平虚线，从位置1到位置2匀速通过磁场，在必要的时间段内施加必要的水平拉力保证其匀速前进，以下说法正确的是()图5A.金属圆环内感应电流方向先顺时针再逆时针B.金属圆环内感应电流经历两次先增大后减小C.水平拉力的方向先向右后向左D.金属圆环受到的安培力的方向先向左后向右答案B6.如图6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变化的图象正确的是()图6答案C7.用均匀导线做成的正方形线圈边长为l，如图7所示，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，当磁场以的变化率增强时，不考虑磁场的变化对虚线右侧的影响，则()图7A.线圈中感应电流方向为adbcaB.线圈中产生的电动势El2C.线圈中产生的电动势ED.线圈中b、a两点间的电势差为答案D解析磁感应强度增大，由楞次定律可知，感应电流沿acbda方向，故A错误；由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势为ES，故B、C错误，设导线总电阻为R，则b、a两点间的电势差为：Uba，故D正确.8.光滑水平面上的边长为a的闭合金属正三角形框架底边与磁场边界平行，完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中，现把框架沿与磁场边界垂直的方向匀速拉出磁场，如图8所示，E、F外、P分别表示金属框架产生的电动势、所受水平外力及外力功率，则各物理量与位移x关系图象正确的是()图8答案B解析正三角形框架位移x与切割磁感线的有效长度l的关系lx，即把框架匀速拉出磁场时，产生的电动势EBlvx，当xa时，E最大，选项B正确，A错误；所受水平外力F外BlIBlx2，其中R为框架的总电阻，当xa时，F外最大，选项C错误；外力功率PF外vx2，当xa时，P最大，选项D错误.9.有一个垂直于纸面的匀强磁场，它的边界MN左侧为无场区，右侧是匀强磁场区域，如图9甲所示，现让一个金属线框在纸平面内以垂直于MN的恒定速度从MN左侧进入匀强磁场区域，线框中的电流随时间变化的it图象如图乙所示，则进入磁场区域的金属线框可能是图中的()图9答案BC解析导体棒切割磁感线产生的感应电动势EBlv，设线框总电阻是R，则感应电流I，由题图乙所示图象可知，感应电流先均匀变大，后恒定，最后均匀减小，由于B、v、R是定值，则导体棒的有效长度l应先均匀增加，后恒定，最后均匀减小.闭合圆环匀速进入磁场时，有效长度l先变大，后变小，不符合题意，A项错误；六边形线框进入磁场时，有效长度l先均匀增大，后恒定，最后均匀减小，符合题意，B项正确；梯形线框匀速进入磁场时，有效长度先均匀增加，后不变，最后均匀减小，符合题意，C项正确；三角形线框匀速进入磁场时，有效长度l先增加，后减小，不符合题意，D项错误.10.电吉他中的拾音器的基本结构如图10所示，磁体附近的金属弦被磁化，当拨动琴弦时，拾音器中的线圈能将振动产生的声音信号转换为电信号并传送到音箱发出声音，下列说法正确的是()图10A.拨动琴弦，穿过线圈的磁通量将发生变化B.拨动琴弦，琴弦上将产生感应电流C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D.若取走磁体，拾音器将无法正常工作答案ACD11.航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的，电磁驱动原理如图11所示.当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去.现在固定线圈左侧同一位置，先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，已知电阻率铜铝，合上开关S的瞬间，则()图11A.从左侧看环中感应电流沿逆时针方向B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C.若将铜环放置在线圈右侧，铜环将向右弹射D.电池正负极调换后，金属环不能向左弹射答案BC解析在闭合开关的瞬间，线圈中电流由右侧流入，磁场方向向左，磁场变强，则由楞次定律可知，环中电流由左侧看为顺时针方向，A项错误；由于铜环的电阻较小，铜环中感应电流较大，故铜环受到的安培力要大于铝环，B项正确；若环放在线圈右方，根据“来拒去留”可得，环将向右运动，C项正确；电池正负极调换后，金属环受力向左，故仍将向左弹出，D项错误.12.在如图12甲所示的虚线框内有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示.边长为l、电阻为R的正方形均匀线框abcd有一半处在磁场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框ab边的发热功率为P，则下列说法正确的是()图12A.磁感应强度B0B.线框中感应电流为I2C.线框cd边的发热功率为PD.a端电势高于b端电势答案BC解析由题图乙可知，线框中产生的感应电动势恒定，线框ab边的发热功率为P，感应电动势ES，所以B0，A错误；由PI2R可得线框中的感应电流I2，B正确；cd边电阻等于ab边电阻，而两边流过的电流相等，因此发热功率相等，C正确；由楞次定律可判断，线框中感应电流方向为adcba方向，磁场中线框部分为等效电源，因此a端电势比b端电势低，D错误.二、非选择题(本题共5小题，共计52分)13.(4分)为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图13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13 (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分)(2)逆时针(2分)解析(1)由题意可知在线圈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)，再根据安培定则可知，感应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)，再根据安培定则可知，感应电流方向与(1)问相同，而电流计中电流的流向与(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).14.(12分)如图14所示，在匀强磁场中倾斜放置的两根平行光滑的金属导轨，它们所构成的导轨平面与水平面成30角，平行导轨间距L1.0 m.匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强度B0.2 T.两根金属杆ab和cd可以在导轨上无摩擦地滑动.两金属杆的质量均为m0.2 kg，电阻均为R0.2 .若用与导轨平行的拉力作用在金属杆ab上，使ab杆沿导轨匀速上滑并使cd杆在导轨上保持静止，整个过程中两金属杆均与导轨垂直且接触良好.金属导轨的电阻可忽略不计，取重力加速度g10 m/s2.求：图14(1)cd杆受到的安培力F安的大小；(2)通过金属杆的感应电流大小I；(3)作用在金属杆ab上拉力的功率.答案(1)1.0 N(2)5.0 A(3)20 W解析(1)金属杆cd静止在金属导轨上，所受安培力方向平行于导轨平面向上.则F安mgsin 30(2分)解得：F安1.0 N(1分)(2)F安BIL(1分)解得：I5.0 A(1分)(3)金属杆ab所受安培力方向平行于导轨平面向下，金属杆ab在拉力F、安培力F安和重力mg沿导轨方向分力作用下匀速上滑，则FBILmgsin 30(2分)根据法拉第电磁感应定律，金属杆ab上产生的感应电动势为E感BLv(2分)根据闭合电路欧姆定律，通过金属杆ab的电流I(1分)根据功率公式：PFv(1分)解得：P 20 W.(1分)15.(12分)在质量为M1 kg的小车上竖直固定着一个质量m0.2 kg、高h0.05 m、总电阻R100 、n100匝的矩形闭合线圈，且小车与线圈的水平长度l相同.现在线圈和小车一起在光滑的水平面上运动，速度为v110 m/s，随后穿过与线圈平面垂直的磁感应强度B1.0 T的水平有界匀强磁场，如图15甲所示.已知小车(包括线圈)运动的速度v随车的位移x变化的vx图象如图乙所示.求：图15(1)小车的水平长度l和磁场的宽度d.(2)当小车的位移x10 cm时，线圈中的电流大小I以及此时小车的加速度a.(3)线圈和小车通过磁场的过程中线圈电阻产生的热量Q.答案(1)10 cm25 cm(2)0.4 A1.67 m/s2，方向水平向左(3)57.6 J解析(1)由题图乙可知，从x5 cm开始，线圈进入磁场，线圈中有感应电流，线圈受安培力作用，小车做减速运动，速度v随位移x减小，当x15 cm时，线圈完全进入磁场，线圈中感应电流消失，小车做匀速运动，因此小车的水平长度l10 cm.(2分)当x30 cm时，线圈开始离开磁场，则d30 cm5 cm25 cm.(2分)(2)当x10 cm时，由题图乙可知，线圈右边切割磁感线的速度v28 m/s，由闭合电路欧姆定律得线圈中的电流I A0.4 A(2分)此时线圈所受安培力FnBIh2 N，小车的加速度a1.67 m/s2，方向水平向左.(2分)(3)由题图乙可知，线圈左边离开磁场时，小车的速度为v32 m/s.线圈进入磁场和离开磁场时，克服安培力做功，线圈的动能减少，转化成电能，在线圈上产生电热.线圈电阻产生的热量Q(Mm)v12(Mm)v3257.6 J.(4分)16.(12分)某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图16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 T.a点与金属导轨相连，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.(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g10 m/s2)图16(1)测U时，与a点相接的是电压表的正极还是负极？(2)求此时铝块的速度大小；(3)求此下落过程中铝块机械能的损失.答案(1)正极(2)2 m/s(3)0.5 J解析(1)由右手定则判断，金属棒中电流方向为由O到A，则A端为等效电源正极，则与a点相接的是电压表的正极.(2分)(2)由法拉第电磁感应定律得UE(1分)BR2(1分)t(1分)得UBR2(1分)圆盘和金属棒一起转动，则两者角速度相同，铝块的速度与圆盘边缘的线速度大小相同.(1分)vrR(1分)所以v2