高中同步测试卷·人教物理选修3－2：高中同步测试卷（二）word版含解析

高中同步测试卷(二)第二单元法拉第电磁感应定律和楞次定律(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1.(2016·高考北京卷)如图所示，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2∶1，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()A．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向B．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向C．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向D．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向2.如图所示，闭合开关S，两次将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用时0.2s，第二次用时0.4s，并且两次条形磁铁的起始和终止位置相同，则()A．第二次线圈中的磁通量变化较快B．第一次电流表G的最大偏转角较大C．第二次电流表G的最大偏转角较大D．若断开S，电流表G均不偏转，故两次线圈两端均无感应电动势3．长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动，如图甲所示．长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的电流，i－t图象如图乙所示．规定沿长直导线向上的电流为正方向．关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是()A．由顺时针方向变为逆时针方向B．由逆时针方向变为顺时针方向C．由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向D．由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向4.如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中.在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为()A.eq\f(Ba2,2Δt) B.eq\f(nBa2,2Δt)C.eq\f(nBa2,Δt) D.eq\f(2nBa2,Δt)5.如图所示，竖直平面内有一金属圆环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为eq\f(R,2)的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为()A.eq\f(Bav,3) B.eq\f(Bav,6)C.eq\f(2Bav,3) D．Bav6．如图所示，虚线上方空间有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，直角扇形导线框绕垂直于纸面的轴O以角速度ω匀速逆时针转动．设线框中感应电流的方向以逆时针为正，线框处于图示位置时为时间零点，那么，下列图中能正确表示线框转动一周感应电流变化情况的是()7．(2016·高考浙江卷)如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la＝3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则()A．两线圈内产生顺时针方向的感应电流B．a、b线圈中感应电动势之比为9∶1C．a、b线圈中感应电流之比为3∶4D．a、b线圈中电功率之比为3∶1二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意．)8．如图所示的匀强磁场中，MN、PQ是两条平行的金属导轨，AB、CD分别为串有电流表、电压表的两根金属棒，且与金属导轨接触良好．当两金属棒以相同速度向右运动时，下列判断正确的是()A．电流表示数为零，A、B间有电势差，电压表示数为零B．电流表示数不为零，A、B间有电势差，电压表示数不为零C．电流表示数为零，A、C间无电势差，电压表示数为零D．电流表示数为零，A、C间有电势差，电压表示数不为零9．在北半球上，地磁场竖直分量向下．飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变．由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1，右方机翼末端处电势为φ2，则()A．若飞机从西往东飞，φ1比φ2高 B．若飞机从东往西飞，φ2比φ1高C．若飞机从南往北飞，φ1比φ2高 D．若飞机从北往南飞，φ2比φ1高10．如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出．左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是()A．当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B．当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势C．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点11.如图，圆形闭合线圈内存在方向垂直纸面向外的磁场，磁感应强度随时间变化如图，则下列说法正确的是()A．0～1s内线圈的磁通量不断增大 B．第4s末的感应电动势为0C．0～1s内与2～4s内的感应电流相等 D．0～1s内感应电流方向为顺时针方向12.如图所示，匀强磁场的方向垂直于电路所在平面，导体棒ab与电路接触良好．当导体棒ab在外力F作用下从左向右做匀加速直线运动时，若不计摩擦和导线的电阻，整个过程中，灯泡L未被烧毁，电容器C未被击穿，则该过程中()A．感应电动势将变大 B．灯泡L的亮度变大C．电容器C的上极板带负电 D．电容器两极板间的电场强度将减小题号123456789101112答案三、计算题(本题共4小题，共42分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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．)13．(10分)如图所示，一个圆形线圈的匝数n＝1000，线圈面积S＝200cm2，线圈的电阻r＝1Ω，线圈外接一个阻值R＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图所示．求：(1)前4s内的感应电动势；(2)前5s内的感应电动势．14．(10分)如图所示，PN与QM两平行金属导轨相距l＝1m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6Ω，ab导体的电阻为R＝2Ω，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度B＝1T．现ab以恒定速度v＝3m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等，求：(1)R2的阻值；(2)R1与R2消耗的电功率分别为多少？(3)拉ab杆的水平向右的外力F为多大？15．(10分)如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率eq\f(ΔB,Δt)＝k，k为负的常量．用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框．将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中．求：(1)导线中感应电流的大小；(2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率．16.(12分)如图所示，足够长的U型光滑导体框架的两个平行导轨间距为L，导轨间连有定值电阻R，框架平面与水平面之间的夹角为θ，不计导体框架的电阻．整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于框架平面向上，磁感应强度大小为B.导体棒ab的质量为m，电阻不计，垂直放在导轨上并由静止释放，重力加速度为g.求：(1)导体棒ab下滑的最大速度；(2)导体棒ab以最大速度下滑时定值电阻消耗的电功率．参考答案与解析1．[导学号26020017]【解析】选B.由法拉第电磁感应定律E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)πr2，eq\f(ΔB,Δt)为常数，E与r2成正比，故Ea∶Eb＝4∶1.磁感应强度B随时间均匀增大，故穿过圆环的磁通量增大，由楞次定律知，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，垂直纸面向里，由安培定则可知，感应电流均沿顺时针方向，故B项正确．2．[导学号26020018]【解析】选B.磁通量变化相同，第一次时间短，则第一次线圈中磁通量变化较快，选项A错误；感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量的变化率大，感应电动势大，产生的感应电流也大，选项B正确，选项C错误；断开开关，电流表不偏转，可知感应电流为零，但感应电动势不为零，选项D错误．3．[导学号26020019]【解析】选D.将一个周期分为四个阶段，对全过程的分析列表如下：时间段长直导线中电流线框中磁通量感应电流的磁场感应电流方向0～T/4向上，逐渐变大向纸里、变大垂直纸面向外逆时针方向T/4～T/2向上，逐渐变小向纸里、变小垂直纸面向里顺时针方向T/2～3T/4向下，逐渐变大向纸外、变大垂直纸面向里顺时针方向3T/4～T向下，逐渐变小向纸外、变小垂直纸面向外逆时针方向看上表的最后一列，可知选项D正确．4．[导学号26020020]【解析】选B.线圈中产生的感应电动势E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝n·eq\f(ΔB,Δt)·S＝n·eq\f(2B－B,Δt)·eq\f(a2,2)＝eq\f(nBa2,2Δt)，选项B正确．5．[导学号26020021]【解析】选A.摆到竖直位置时，AB切割磁感线的瞬时感应电动势E＝B·2a·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)v))＝Bav.由闭合电路欧姆定律有UAB＝eq\f(E,\f(R,2)＋\f(R,4))·eq\f(R,4)＝eq\f(1,3)Bav，故选A.6．[导学号26020022]【解析】选A.先经过eq\f(1,4)T才进入磁场，并无电流，排除C、D选项；再经过eq\f(1,4)T，由楞次定律知，垂直纸面向里的磁通量增加，感应电流的方向为逆时针方向，且扇形的半径边切割磁感线速率恒定，产生恒定的电流，排除B选项，A选项正确．7．[导学号26020023]【解析】选B.由于磁感应强度随时间均匀增大，则根据楞次定律知两线圈内产生的感应电流方向皆沿逆时针方向，则A项错误；根据法拉第电磁感应定律E＝Neq\f(ΔΦ,Δt)＝NSeq\f(ΔB,Δt)，而磁感应强度均匀变化，即eq\f(ΔB,Δt)恒定，则a、b线圈中的感应电动势之比为eq\f(Ea,Eb)＝eq\f(Sa,Sb)＝eq\f(leq\o\al(2,a),leq\o\al(2,b))＝9，故B项正确；根据电阻定律R＝ρeq\f(L,S′)，且L＝4Nl，则eq\f(Ra,Rb)＝eq\f(la,lb)＝3，由闭合电路欧姆定律I＝eq\f(E,R)，得a、b线圈中的感应电流之比为eq\f(Ia,Ib)＝eq\f(Ea,Eb)·eq\f(Rb,Ra)＝3，故C项错误；由功率公式P＝I2R知，a、b线圈中的电功率之比为eq\f(Pa,Pb)＝eq\f(Ieq\o\al(2,a),Ieq\o\al(2,b))·eq\f(Ra,Rb)＝27，故D项错误．8．[导学号26020024]【解析】选AC.因为两金属棒以相同速度运动，回路面积不变，所以感应电流为零，根据电流表、电压表的工作原理可知电流表、电压表示数均为零，选项B、D错误；因为两金属棒都向右运动切割磁感线，所以两金属棒都产生相同的电动势，极性都为上正、下负，所以A、B间有电势差，A、C间无电势差，选项A、C正确．9．[导学号26020025]【解析】选AC.本题中四指所指的方向是正电荷积累的方向，该端电势高于另一端．对A选项：磁场竖直分量向下，手心向上，拇指指向飞机飞行方向，四指指向左翼末端，故φ1>φ2，A选项正确．同理，飞机从东往西飞，仍是φ1>φ2，B选项错误．从南往北、从北往南飞，都是φ1>φ2，故C选项正确，D选项错误．10．[导学号26020026]【解析】选BD.当金属棒ab向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒中产生恒定的感应电动势，由右手定则判断电流方向由a→b.根据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断b点电势高于a点．又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流，c点与d点等电势．当金属棒ab向右做加速运动时，由右手定则可推断φb＞φa，电流沿逆时针方向．由金属棒运动的速度增大，可知金属棒ab两端的电压不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且磁感应强度不断增强，所以右边的线圈中向上的磁通量不断增加．由楞次定律可判断右边电路中的感应电流的方向应沿逆时针方向，而在右线圈绕成的电路中，感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上．把这个线圈看做电源，由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d，所以d点电势高于c点．故选BD.11．[导学号26020027]【解析】选AD.根据图线可知0～1s内，磁感应强度B逐渐增大，所以线圈的磁通量不断增大；第4s末磁感应强度B的变化率不为零，所以感应电动势不为0；0～1s内与2～4s内磁感应强度B的变化率不相等，所以感应电动势不相等，感应电流不相等；0～1s内磁感应强度向外增加，根据楞次定律，则产生的感应电流方向为顺时针方向．选项A、D正确．12．[导学号26020028]【解析】选AB.当导体棒从左向右做匀加速直线运动时，根据E＝BLv，则感应电动势变大，灯泡L的亮度变大，选项A、B正确；由右手定则，电容器C的上极板带正电，电容器两极板间的电场强度将增大，选项C、D错误．13．[导学号26020029]【解析】(1)前4秒内磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1＝S(B2－B1)＝200×10－4×(0.4－0.2)Wb＝4×10－3Wb (2分)由法拉第电磁感应定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝1000×eq\f(4×10－3,4)V＝1V． (3分)(2)前5秒内磁通量的变化ΔΦ′＝Φ2′－Φ1＝S(B2′－B1)＝200×10－4×(0.2－0.2)Wb＝0 (2分)由法拉第电磁感应定律E′＝neq\f(ΔΦ′,Δt)＝0. (3分)【答案】(1)1V(2)014．[导学号26020030]【解析】(1)内外功率相等，则内外电阻相等eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＝eq\f(1,R) (2分)解得R2＝3Ω. (1分)(2)E＝Blv＝1×1×3V＝3V (1分)总电流I＝eq\f(E,R总)＝eq\f(3,4)A＝0.75A (1分)路端电压U＝IR外＝0.75×2V＝1.5V (1分)P1＝eq\f(U2,R1)＝eq\f(1.52,6)W＝0.375W (1分)P2＝eq\f(U2,R2)＝eq\f(1.52,3)W＝0.75W． (1分)(3)F＝F安＝BIl＝1×0.75×1N＝0.75N． (2分)【答案】(1)3Ω(2)0.375W0.75W(3)0.75N15．[导学号26020031]【解析】(1)线框中产生的感应电动势E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔBS′,Δt)＝eq\f(1,2)l2k① (2分)