鲁科版物理选修3-2新素养讲义第2章楞次定律和自感现象章末过关检测（二）Word版含答案

章末过关检测(二)[学生用书P85(单独成册)](时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．下列实验或器件应用自感现象的是()解析：选B.电磁感应实验应用了法拉第电磁感应现象，A错误；日光灯是利用镇流器的自感现象产生瞬间高压进行启动以及启动后利用镇流器产生的自感电动势进行降压限流来正常工作的，B正确；电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，C错误；电磁灶是利用电磁感应原理制成的，D错误．2.如图所示，教室正南面的钢窗原来是关着的，现在将其中一扇钢窗迅速朝外推开，则钢窗中()A．不会产生感应电流B．会产生感应电流，电流方向为顺时针方向C．会产生感应电流，电流方向为逆时针方向D．会产生感应电流，但是电流方向无法判定解析：选C.地理南极为地磁场的N极，磁感线分布如图所示．打开窗子的磁通量减少，由楞次定律可知产生的感应电流方向为逆时针方向．3．如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是()A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向解析：选D.金属杆PQ向右切割磁感线，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，金属杆PQ中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流，综上所述，可知A、B、C项错误，D项正确．4．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈．实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同．下列说法正确的是()A．图1中，A1与L1的电阻值相同B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等解析：选C.题图1中，稳定时通过A1的电流记为I1，通过L1的电流记为IL.S1断开瞬间，A1突然变亮，可知IL>I1，因此A1和L1电阻不相等，所以A、B错误；题图2中，闭合S2时，由于自感作用，通过L2与A2的电流I2会逐渐增大，而通过R与A3的电流I3立即变大，因此电流不相等，所以D错误；由于最终A2与A3亮度相同，所以两支路电流I相同，根据部分电路欧姆定律，两支路电压U与电流I均相同，所以两支路电阻相同．由于A2、A3完全相同，故变阻器R与L2的电阻值相同，所以C正确．5.一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能，具体而言，只要略微提高温度，这种合金会从非磁性合金变成强磁性合金，从而在环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示．M为圆柱形合金材料，N为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径．现对M进行加热，假设M变为强磁性合金时，磁感线在M内沿轴线方向，则()A．N中将产生逆时针方向的电流B．N中将产生顺时针方向的电流C．N线圈有收缩的趋势D．N线圈有扩张的趋势解析：选D.当对M加热使其温度升高时，M从非磁性合金变为强磁性合金，穿过N的磁通量增加，根据楞次定律可知，N有扩张的趋势才能使穿过N的磁通量减少，选项C错误，选项D正确；由于不知M的磁场方向，故不能判断N中感应电流的方向，选项A、B错误．6．如图甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示，若规定顺时针方向为感应电流的正方向，下列各图中正确的是()解析：选D.0～1s内，磁感应强度B均匀增大，由法拉第电磁感应定律可知，产生的感应电动势E＝eq\f(ΔΦ,Δt)恒定，电流i＝eq\f(E,R)恒定；由楞次定律可知，电流方向为逆时针方向，即负方向，在i－t图象上，是一段平行于t轴的直线，且方向为负，可见，A、C不正确．在1～2s内B、D中电流情况相同，在2～3s内，负向的磁感应强度均匀增大，由法拉第电磁感应定律知，产生的感应电动势E＝eq\f(ΔΦ,Δt)恒定，电流i＝eq\f(E,R)恒定，由楞次定律知，电流方向为顺时针方向，即正方向，在i－t图象上，是一段平行于t轴的直线，且方向为正，只有D符合，选D.二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分．)7．如图所示，正方形线框的边长为L，电容器的电容为C.正方形线框的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，当磁场以k的变化率均匀增强时，则()A．线圈产生的感应电动势大小为kL2B．电压表示数为零C．b点的电势高于a点的电势D．电容器所带的电荷量为零解析：选BC.根据法拉第电磁感应定律，线圈产生的感应电动势大小为E＝eq\f(1,2)kL2，选项A错误；由于回路中产生的感应电动势是恒定的，且串联了电容器，回路中没有电流，电压表示数为零，选项B正确；根据楞次定律和安培定则可知，感应电动势方向为逆时针，对电容器充电，b点的电势高于a点的电势，电容器所带的电荷量为Q＝CE＝eq\f(1,2)kL2C，选项C正确，选项D错误．8．北京时间2015年5月9日，俄罗斯在莫斯科红场举行纪念卫国战争胜利70周年阅兵式．若其中一战机以4.5×102km/h的速度自东向西飞行，该战机的翼展(两翼尖之间的距离)为50m，莫斯科地区地磁场的竖直分量向下，大小为4.7×10－5T，则()A．两翼尖之间的电势差约为0.29VB．两翼尖之间的电势差约为1.1VC．飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高D．飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低解析：选AC.战机的飞行速度为4.5×102km/h＝125m/s，战机两翼间的电动势BLv＝4.7×10－5×50×125V＝0.29375V，选项A正确，B错误；战机的飞行方向从东向西，磁场竖直向下，根据右手定则可知飞行员左方翼尖电势高于右方翼尖的电势，选项C正确，选项D错误．9.如图所示，不计电阻的光滑U形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上，H、P的间距很小．质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形，其有效电阻为0.1Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B＝(0.4－0.2t)T，图示磁场方向为正方向．框、挡板和杆不计形变．则()A．t＝1s时，金属杆中感应电流方向从C到DB．t＝3s时，金属杆中感应电流方向从D到CC．t＝1s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1ND．t＝3s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2N解析：选AC.根据楞次定律可判断感应电流的方向总是从C到D，故A正确，B错误；由法拉第电磁感应定律可知：E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB⊥S,Δt)＝eq\f(ΔBL2,Δt)sin30°＝0.2×12×eq\f(1,2)V＝0.1V，故感应电流为I＝eq\f(E,R)＝1A，金属杆受到的安培力FA＝BIL，t＝1s时，FA＝0.2×1×1N＝0.2N，方向如图甲，此时金属杆受力分析如图甲，由平衡条件可知F1＝FAcos60°＝0.1N，F1为挡板P对金属杆施加的力．t＝3s时，磁场反向，此时金属杆受力分析如图乙，此时挡板H对金属杆施加的力向右，大小F3＝BILcos60°＝0.2×1×1×eq\f(1,2)N＝0.1N，据牛顿第三定律可判断C正确，D错误．10．如图甲所示矩形导线框abcd放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示，t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里．在0～4s时间内，下列图象中描述的关于线框内产生的感应电流I随时间t变化的图象和线框的ab边所受安培力F随时间t变化的图象，正确的是(规定线框内沿逆时针方向为I的正方向、ab边受安培力的方向向上为F的正方向)()解析：选BC.由图可知，0～2s内线圈中磁通量的变化率相同，故0～2s内电流的大小一定，由楞次定律可知，0～2s内电路中电流方向为顺时针，即电流为负值，同理可知，2～4s内电路中的电流为逆时针，即为正值，且两段时间内电流强度大小相等，A错误，B正确；电路中电流大小恒定不变时，由F＝BIL可知，F与B成正比，C正确，D错误．三、非选择题(本题共3小题，共40分．解答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．)11.(12分)在探究电磁感应现象的实验中：(1)首先要确定电流表指针偏转方向与电流方向间的关系．实验中所用电流表量程为0～100μA，电源电动势为1.5V，待选的保护电阻有三种：R1＝100kΩ，R2＝1kΩ，R3＝10Ω，应选用________．(2)已测得电流表指针向右偏时，电流是由“＋”接线柱流入．由于某种原因，螺线管线圈绕线标记已没有了，通过实验查找绕线方向，如图所示．当磁铁N极插入线圈时，电流表指针向左偏，在图中画出线圈的绕线方向．(3)在图示装置中，若将条形磁铁(S极在下端)从螺线管中拔出，这时电流表的指针应向________偏．解析：(1)R＝eq\f(E,Ig)＝eq\f(1.5,100×10－6)Ω＝15×103Ω，R1＞R.不会使电流表超过量程，起到保护电表的作用．故选R1.(2)当磁铁N极插入螺线管时，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍磁通量的增加，螺线管上端就为N极，下端为S极，又电流表指针向左偏，可知电流方向是由电流表“－”接线柱流入，从而经过电流表到达螺线管上端接线柱，由安培定则可判断螺线管的绕线方向，如图所示．(3)将条形磁铁(S极在下端)从螺线管中拔出时，感应电流磁场为阻碍原磁通量的减少，螺线管上端应为N极，下端应为S极，由螺线管的绕线方向可以判断电流是从电流表的“－”接线柱流入，故指针向左偏．答案：(1)R1(2)见解析图(3)左12．(13分)如图所示，MN、PQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距l＝0.5m，导轨左端连接一个R＝0.2Ω的电阻和一个理想电流表A，导轨的电阻不计，整个装置放在磁感应强度B＝1T的有界匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．一根质量m＝0.4kg、电阻r＝0.05Ω的金属棒与磁场的左边界cd重合．现对金属棒施加一水平向右、F＝0.4N的恒定拉力，使棒从静止开始向右运动，已知在金属棒离开磁场右边界ef前电流表的示数已保持稳定．(1)求金属棒离开磁场右边界ef时的速度大小．(2)当拉力F的功率为0.08W时，求金属棒的加速度．解析：(1)由题意可知，当金属棒离开右边界ef时已达到最大速度vmax，E＝Blvmax，I＝eq\f(E,R＋r)，F安＝BIl，F安＝F代入数据解得vmax＝0.4m/s.(2)当力F的功率为0.08W时，金属棒的速度v＝eq\f(P,F)＝0.2m/sF－F′安＝ma，即F－eq\f(B2l2v,R＋r)＝ma代入数据得a＝0.5m/s2，方向向右．答案：(1)0.4m/s(2)0.5m/s2方向向右13．(15分)如图甲所示，一电阻不计且足够长的固定光滑平行金属导轨MN、PQ间距L＝0.8m，下端接有阻值R＝3Ω的电阻，导轨平面与水平面间的夹角θ＝30°.整个装置处于方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中．一质量m＝0.1kg、阻值r＝0.15Ω的金属棒垂直导轨放置并用绝缘细线通过光滑的定滑轮与质量M＝0.9kg的重物相连，左端细线沿NM方向．棒由静止释放后，沿NM方向位移x与时间t之间的关系如图乙所示，其中ab为直线．已知棒在0～0.3s内通过的电荷量是0.3～0.4s内通过电荷量的2倍，取g＝10m/s2，求：(1)0～0.3s内棒通过的位移x1大小；(2)电阻R在0～0.4s内产生的热量Q1.解析：(1)棒在0～0.3s内通过的电荷量q1＝eq\o(I,\s\up6(－))Δt1平均感应电流eq\o(I,\s\up6(－))＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)回路中平均感应电动势eq\o(E,\s\up6(－))＝eq\f(Bx1L,Δt1)得q1＝eq\f(B