高中物理沪科选修32章末综合测评1　电磁感应与现代生活

1、章末综合测评(一)电磁感应与现代生活(时间：90分钟分值：100分)一、选择题(本大题共12个小题，共48分，在每小题给出的四个选项中，第17题只有一项符合题目要求，第812题有多个选项符合题目要求，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.高频感应炉是用来熔化金属并对其进行冶炼的，如图1为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼金属中，因此适于冶炼特种金属，该炉的加热原理是()图1A利用线圈中电流产生的焦耳热B利用线圈中电流产生的磁场C利用交变电流的交变磁场

2、在炉内金属中产生的涡流D给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电C高频感应炉的原理是给线圈通以高频交变电流后，线圈产生高频变化的磁场，磁场穿过金属，在金属内产生强涡流，利用涡流的热效应，可使金属熔化2如图2，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2.则通过电阻R的电流方向及E1E2分别为() 【导学号：53932048】图2Aca,21Bac,21Cac,12 Dca,12C根据右手定则可知金属杆中感应电流的方向由NM，所以电阻R中的电流方向是ac

3、；由EBLv，其他条件不变，磁感应强度变为原来的2倍，则感应电动势也变为原来的2倍故C正确，A、B、D错误3.磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图3方向的感应电流，则磁铁()图3A向上运动B向下运动C向左运动D向右运动B当磁铁向上(下)运动时，穿过线圈的磁通量变小(大)，原磁场方向向下，所以感应电流磁场方向向下(上)，根据右手螺旋定则判断感应电流的方向从上向下看为顺(逆)时针；同理判断出磁铁向右运动或向左运动的情况故选B.4.如图4，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过现将环从位置释放，环经过磁铁到达位置.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1

4、和T2，重力加速度大小为g，则()图4AT1mg，T2mgBT1mg，T2mgCT1mg，T2mgDT1mg，T2mgA金属圆环从位置到位置过程中，由楞次定律知，金属圆环在磁铁上端时受力向上，在磁铁下端时受力也向上，则金属圆环对磁铁的作用力始终向下，对磁铁受力分析可知T1mg，T2mg，A项正确5.如图5为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差ab() 【导学号：53932049】图5A恒为B从0均匀变化到C恒为D从0均匀变化到C根据法拉第电

5、磁感应定律得，感应电动势Enn，由楞次定律和右手螺旋定则可判断b点电势高于a点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a、b两点电势差恒为abn，选项C正确6如图6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6AEaEb41，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B由楞次定律知，题中圆环感应电流产生的磁场与原磁场方向相反，故感应电流沿顺时针

6、方向由法拉第电磁感应定律知E，由于两圆环半径之比RaRb21，所以EaEb41，选项B正确7.如图7，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(d>L)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下导线框以某一初速度向右运动t0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域下列v­t图像中，可能正确描述上述过程的是() 【导学号：53932050】图7D导体切割磁感线时产生感应电流，同时产生安培力阻碍导体运动，利用法拉第电磁感应定律、安培力公式及牛顿第二定律可确定线框在磁场中的运动特点线框进入和离开磁场

7、时，安培力的作用都是阻碍线框运动，使线框速度减小，由EBLv、I及FBILma可知安培力减小，加速度减小，当线框完全进入磁场后穿过线框的磁通量不再变化，不产生感应电流，不再产生安培力，线框做匀速直线运动，故选项D正确8.如图8所示的电路中，开关S闭合且电路达到稳定时，流过灯泡A和线圈L的电流分别为I1和I2，在开关S断开的瞬间，为使小灯泡能比原来更亮一些，然后逐渐熄灭应()图8A必须使I2>I1B与I1、I2大小无关，但必须使线圈自感系数L足够大C自感系数L越大，切断时间越短，则I2也越大D不论自感系数L多大，开关S断开瞬间I2只能减小，不会增大AD开关S断开后，线圈L与灯泡A构成回路，

8、线圈中由于自感电动势作用电流由I2逐渐减小，灯泡由于与线圈构成回路，灯泡中电流由I1变为I2然后逐渐减小，所以要想小灯泡能比原来更亮一些，应有I2>I1，所以A、D项正确9.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9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，磁感应强度大小随时间的变化率k(k0)则() 【导学号：53932051】图9A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|BD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

9、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UabI×R|kr2|，故D正确10.如图10所示，一个水平放置的“”形光滑导轨固定在磁感应强度为B的匀强磁场中，ab是粗细、材料与导轨完全相同的导体棒，导体棒与导轨接触良好在外力作用下、导体棒以恒定速度v向右平动，以导体棒在图中所示位置的时刻为计时起点，则回路中感应电动势E、感应电流I、导体棒所受外力的功率P和回路中产生的焦耳热Q随时间t变化的下列图像中正确的是()图10A

10、C设“”形导轨的夹角为，经过时间t，导体棒的水平位移为xvt，导体棒切割磁感线的有效长度Lvt·tan ，所以回路中感应电动势EBLvBv2t·tan ，感应电动势与时间t成正比，A正确；相似三角形的三边长之比为定值，故组成回路的三角形导轨总长度与时间成正比，故感应电流大小与时间无关，B错误；导体棒匀速移动，外力F与导体棒所受安培力为平衡力，故回路的外力的功率PFvBILvBIv2t·tan ，与时间成正比，故C正确；回路产生的焦耳热QI2Rt，式中电流不变，回路电阻与t成正比，故焦耳热Q与t2成正比，D错误11.如图11所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导

11、轨与水平面的夹角为，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B.将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g.下列选项正确的是() 【导学号：53932052】图11A当导体棒速度达到时加速度大小为sin B当导体棒速度达到时加速度大小为sin CP2mgvsin DP3mgvsin AC当导体棒的速度达到v时，对导体棒进行受力分析如图甲所示甲mgsin BIL，I，所以mgsin 当导体棒的速度达到2

12、v时，对导体棒进行受力分析如图乙所示乙mgsin F由可得Fmgsin 功率PF×2v2mgvsin ，故C正确，D错误当导体棒速度达到时，对导体棒受力分析如图丙所示丙a由可得asin ，故A正确，B错误12如图12所示，两条形有界磁场宽度均为d0.5 m，磁感应强度大小均为B4 T，方向垂直于纸面，两磁场区域间距也为d.在磁场区域的左边界处有一长L1 m、宽d0.5 m的矩形导体线框，线框总电阻为R2 ，且线框平面与磁场方向垂直现使线框以v0.5 m/s的速度匀速穿过磁场区域，若以初始位置为计时起点，规定B垂直纸面向里为正 ，则以下关于线框所受的安培力大小F及穿过线框磁通量随时间t

13、变化的四个图像正确的是()图13ABCDAD01 s时，线框中产生的感应电动势EBdv1 V，由欧姆定律可知，I0.5 A，由安培力公式可知：FBId1 N；第2 s内，通过线框的磁通量不变，无感应电流，安培力为零；第3 s内，线框左、右两边均切割磁感线，由右手定则可知，感应电动势方向相同，故线框中总的感应电动势为E2Bdv2 V，由欧姆定律可知，I1 A；线框左、右两边所受安培力均为：F1F2BId2N，由左手定则可知，两安培力方向相同，故安培力的合力为4 N，A项正确，B项错误；当t2.5 s时，线框位移xvt2.5d，此时通过线框的磁通量为零，C项错误，D项正确二、计算题(本大题共4小题

14、，共52分，按题目要求作答)13(10分)如图13所示，足够长的光滑金属框竖直放置，框宽0.5 m，框电阻不计，匀强磁场磁感应强度为1 T，方向与框面垂直，金属棒MN电阻为1 、质量为0.1 kg，无初速度地释放，并与框保持良好接触地竖直下落，从释放到达到最大速度的过程中，通过棒某一截面的电荷量为2 C求：此过程中回路产生的电能(空气阻力不计，g取10 m/s2)图13【解析】通过导体横截面的电荷量q，h4 m.又因为速度达最大时a0，mgBIl，I2 A，而I，v4 m/s.下落过程中重力势能转化为棒的动能和电能，故Emghmv20.1×10×4 J×0.1&#

15、215;42 J3.2 J.【答案】3.2 J14(12分)如图14所示，固定于水平桌面上足够长的两平行光滑金属导轨PQ、MN，其电阻不计，间距d0.5 m，P、M之间接有一只理想电压表，整个装置处于竖直向下的磁感应强度B00.2 T的匀强磁场中，两金属棒L1、L2平行地搁在导轨上，其电阻均为r0.1 ，质量分别为M10.3 kg和M20.5 kg.固定棒L1，使L2在水平恒力F0.8 N的作用下，由静止开始运动试求： 【导学号：53932053】图14(1)当电压表读数为U0.2 V时，棒L2的加速度为多大？(2)棒L2能达到的最大速度vm.【解析】(1)流过L2的电流I A2 AL2所受的

16、安培力FB0Id0.2 N对L2由牛顿第二定律可得：FFM2a解得：a1.2 m/s2.(2)安培力F安与恒力F平衡时，棒L2速度达到最大，设此时电路电流为Im，则F安B0Imd而ImF安F解得：vm16 m/s.【答案】(1)1.2 m/s2(2)16 m/s15(14分)小明同学设计了一个“电磁天平”，如图15甲所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡线圈的水平边长L0.1 m，竖直边长H0.3 m，匝数为N1.线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B01.0 T，方向垂直线圈平面向里线圈中通有可在02.0 A范围内调节的电流I.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测

17、出电流即可测得物体的质量(重力加速度g取10 m/s2) 甲乙图15(1)为使电磁天平的量程达到0.5 kg，线圈的匝数N1至少为多少？(2)进一步探究电磁感应现象，另选N2100匝、形状相同的线圈，总电阻R10 .不接外电流，两臂平衡如图15乙所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d0.1 m当挂盘中放质量为0.01 kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率.【解析】(1)线圈受到安培力FN1B0IL天平平衡有mgN1B0IL当电流为最大值2.0 A时，N1有最小值代入数据得N125匝(2)由电磁感应定律得EN2EN2Ld由欧姆定律得I线圈受到安培力FN2B0IL天平平衡mgNB0·代入数据可得0.1 T/s.【答案】(1)25匝(2)0.1 T/s16(16分)如图16所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场的方向垂直纸面向里，线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f且线框不发生转动求：