章末综合检测（二） 电磁感应

章末综合检测（二）电磁感应(本试卷满分：100分)一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分，每小题只有一个选项符合题意)1．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是()A．导体在磁场中运动一定能产生感应电流B．闭合线圈整个放在变化磁场中一定能产生感应电流C．感应电流的磁场总跟原来的磁场方向相反D．感应电流的磁场总是阻碍原来的磁通量的变化解析：选D导体在磁场中如果沿磁场方向运动，没有切割磁感线，是不会产生感应电流的，并且选项没说明回路是否闭合，A错误；如果线圈平面与磁感线方向平行，则有效面积为零，所以没有磁通量变化，不会产生感应电流，B错误；根据楞次定律得知，当磁通量增加时，感应电流的磁场跟原来的磁场方向相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场跟原来的磁场方向相同，C错误；由楞次定律定义可知，D正确。2.如图所示，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形。设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中()A．线圈中将产生adcb方向的感应电流B．线圈中产生感应电流的方向先是abcd，后是adcbC．线圈中将产生abcd方向的感应电流D．线圈中无感应电流产生解析：选C当线圈由圆形变成正方形时，穿过线圈的磁通量变小，根据楞次定律知在线圈中将产生abcd方向的感应电流，故C正确。3.如图为某中学物理兴趣小组为研究无线充电技术，动手制作了一个“特斯拉线圈”。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的电势差的大小为()A．恒为eq\f(SB2－B1,t2－t1)B．从0均匀变化到eq\f(SB2－B1,t2－t1)C．恒为eq\f(nSB2－B1,t2－t1)D．从0均匀变化到eq\f(nSB2－B1,t2－t1)解析：选C穿过线圈的磁感应强度均匀增加，产生恒定的感应电动势，由法拉第电磁感应定律得：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nSeq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(nSB2－B1,t2－t1)，A、B、D错误，C正确。4.如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。如果在磁铁的下端的水平桌面上放一个固定的闭合线圈，并使磁铁上下振动。磁铁在向下运动的过程中，说法正确的是()A．线圈给磁铁的力始终向上B．线圈给磁铁的力先向上再向下C．线圈给磁铁的力始终向下D．线圈给磁铁的力先向下再向上解析：选A根据楞次定律的“来拒去留”，则当磁铁在向下运动的过程中，线圈产生感应电流，形成感应磁场，从而阻碍磁铁的向下运动，则线圈给磁铁的力始终向上，故A正确，B、C、D错误。5.内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的小球，整个装置处在竖直向下的磁场中，如图所示。当磁场突然增强时，小球()A．沿顺时针方向运动 B．沿逆时针方向运动C．在原位置附近往复运动 D．仍保持静止状态解析：选A磁场突然增强时，激发出逆时针方向的感生电场，对负电荷的作用力为顺时针方向，故小球沿顺时针方向加速运动，A正确。6.如图所示，导线OA长为l，在方向竖直向上，磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω沿图中所示方向绕通过悬点O的竖直轴旋转，导线OA与竖直方向的夹角为θ。则OA导线中的感应电动势大小和O、A两点电势高低情况分别是()A．Bl2ωO点电势高B．Bl2ωA点电势高C.eq\f(1,2)Bl2ωsin2θO点电势高D.eq\f(1,2)Bl2ωsin2θA点电势高解析：选D导线OA切割磁感线的有效长度等于OA在垂直磁场方向上的投影长度，即l′＝l·sinθ，产生的感应电动势E＝eq\f(1,2)Bl′2ω＝eq\f(1,2)Bl2ωsin2θ，由右手定则可知A点电势高，D正确。7.材料、粗细相同，长度不同的电阻丝做成ab、cd、ef三种形状的导线，分别放在电阻可忽略的光滑金属导轨上，并与导轨垂直，如图所示，匀强磁场方向垂直导轨平面向内。外力使导线水平向右做匀速运动，且每次外力所做功的功率相同，已知三根导线在导轨间的长度关系是Lab＜Lcd＜Lef，则()A．ab运动速度最大B．ef运动速度最大C．三根导线每秒产生的热量不同D．因三根导线切割磁感线的有效长度相同，故它们产生的感应电动势相同解析：选B三根导线长度不同，故它们连入电路的阻值不同，有Rab＜Rcd＜Ref。但它们切割磁感线的有效长度相同，根据P＝Fv，I＝eq\f(Blv,R)，F＝BIl，可得v2＝eq\f(PR,B2l2)，所以三根导线的速度关系为vab＜vcd＜vef，A错误，B正确；根据E＝Blv，可知三者产生的电动势不同，D错误；运动过程中外力做功全部转化为内能，故C错误。8．如图(a)所示，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上。在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示，已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是()解析：选C根据题图(b)可知，cd两端在0～0.5s内产生恒定的电压，根据法拉第电磁感应定律，穿过线圈的磁通量均匀变化，即eq\f(Δi,Δt)恒定不变，C正确，A、B、D错误。二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)9.如图，水平放置的光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，PQ处在垂直纸面向里的匀强磁场中，MN的左边有一闭合电路。当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是()A．向右加速运动 B．向右减速运动C．向左加速运动 D．向左减速运动解析：选BC根据安培定则可知，MN处于导线ab产生的垂直纸面向里的磁场中，MN在安培力作用下向右运动，说明MN受到的安培力向右，由左手定则可知电流由M指向N，故L1中感应电流的磁场向上，由楞次定律可知，线圈L2中产生感应电流的磁场应该是向上减小或向下增大，再由右手定则可知PQ可能是向左加速运动或向右减速运动，B、C正确，A、D错误。10．如图甲所示，abcd是匝数为100匝、边长为10cm、总电阻为0.1Ω的正方形闭合导电线圈，放在与导电线圈平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，则以下说法正确的是()A．导电线圈中产生的电流恒定不变B．在t＝2.5s时，导电线圈产生的感应电动势为2VC．在0～2s内，通过导线横截面的电荷量为20CD．在t＝1s时，导电线圈内电流的瞬时功率为20W解析：选BC根据楞次定律可知，在0～2s内的感应电流方向与2～3s内的感应电流方向相反，A错误；根据法拉第电磁感应定律，在t＝2.5s时导电线圈产生的感应电动势E＝nSeq\f(ΔB,Δt)＝100×0.1×0.1×eq\f(2－0,3－2)V＝2V，B正确；在0～2s时间内，感应电动势为：E1＝100×eq\f(2,2)×0.12V＝1V，再根据欧姆定律I＝eq\f(E,R)，则有：I1＝eq\f(1,0.1)A＝10A，根据q＝It，解得：q＝10×2C＝20C，C正确；在t＝1s时，导电线圈内电流的瞬时功率P＝I12R＝102×0.1W＝10W，D错误。11.如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源。t＝0时刻，闭合开关S。经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S。I1、I2分别表示通过灯泡D1和D2的电流，规定图中箭头所示的方向为I1、I2各自的电流正方向，以下各图能定性描述电流I1、I2随时间t变化规律的是()解析：选AC当S闭合时，线圈L的自感作用会阻碍线圈L中的电流变大，电流从D1流过，方向与规定的正方向相同，当线圈L中电流稳定时，D1短路，D1中的电流变小至零；D2中的电流为电路中的总电流，电流流过D1时，电路总电阻较大，总电流较小，当D1中电流为零时，总电阻变小，总电流变大至稳定。当S再断开时，D2马上熄灭，D1与线圈L组成回路，由于线圈L的自感作用，D1先重新亮起来再慢慢熄灭，D1中的电流方向与规定的正方向相反且逐渐减小至零，A、C正确。12．(2021·湖南高考)两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为L，通过长为L的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的组合体。距离组合体下底边H处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为L，左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度v0水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场，不计空气阻力。下列说法正确的是()A．B与v0无关，与eq\r(H)成反比B．通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变C．通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等D．调节H、v0和B，只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不变解析：选CD设金属框进入磁场时的竖直分速度为vy，可知vy＝eq\r(2gH)，金属框所受安培力F＝BIL，电流I＝eq\f(E,R)，E＝BLvy，根据受力平衡可得mg＝eq\f(B2L2\r(2gH),R)，可知B2与eq\r(H)成反比，B与v0无关，A错误；金属框进入磁场和穿出磁场的过程中，电流的大小保持不变，方向由逆时针变为顺时针，B错误；从下金属框进入磁场到上金属框离开磁场，整个过程金属框做匀速直线运动，安培力和重力等大反向，组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等，C正确；组合体从进入磁场到穿出磁场，不论怎样调节H、v0和B，只要组合体匀速通过磁场，在通过磁场的过程中，产生的热量始终等于减少的重力势能，D正确。三、非选择题(本题共5小题，共60分)13．(6分)观察如图所示的实验装置，实验操作中，当导体棒AB沿着磁感线方向上下运动时，电流计指针________(选填“偏转”或“不偏转”)；当导体棒AB垂直磁感线方向左右运动时，电流计指针________(选填“偏转”或“不偏转”)；若流入电流计的电流从右接线柱进入，指针就往右偏转，则为使图中电流计指针往左偏转，导体棒AB应往________(选填“上”“下”“左”或“右”)运动。解析：当导体棒AB沿着磁感线方向上下运动时，不切割磁感线，无感应电流产生，则电流计指针不偏转；当导体棒AB垂直磁感线方向左右运动时，切割磁感线，有感应电流产生，则电流计指针偏转；若流入电流计的电流从右接线柱进入，指针就往右偏转，则为使图中电流计指针往左偏转，即电流从左端流入，则根据右手定则可知，导体棒AB应往右运动。答案：不偏转偏转右14．(8分)在“探究电磁感应的产生条件”的实验中，先按如图甲所示连线，不通电时，灵敏电流计指针停在正中央，闭合开关S时，观察到灵敏电流计指针向左偏。然后按如图乙所示将灵敏电流计与线圈B连成一个闭合回路，将线圈A、电源、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路。(1)图甲电路中，串联定值电阻R的主要作用是________。A．减小电源两端的电压，保护电源B．增大电源两端的电压，保护开关C．减小电路中的电流，保护灵敏电流计D．减小电路中的电流，保护开关(2)图乙中，S闭合后，将线圈A插入线圈B的过程中，灵敏电流计的指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。(3)图乙中，S闭合后，线圈A放在线圈B中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，灵敏电流计指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。(4)图乙中，S闭合后，线圈A放在线圈B中不动，在突然断开S时，灵敏电流计指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。解析：(1)电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护灵敏电流计，故本题答案为选项C。(2)由题知，当电流从灵敏电流计正接线柱流入时，指针向左偏转。题图乙中S闭合后，将线圈A插入线圈B的过程中，穿过线圈B的磁场向下，磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计正接线柱流入电流计，则灵敏电流计的指针将向左偏转。(3)线圈A放在线圈B中不动，穿过线圈B的磁场向下，将滑动变阻器的滑片向左滑动时，穿过线圈B的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计正接线柱流入电流计，则灵敏电流计的指针将向左偏转。(4)线圈A放在线圈B中不动，穿过线圈B的磁场向下，突然断开S时，穿过线圈B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计负接线柱流入电流计，则灵敏电流计的指针将向右偏转。答案：(1)C(2)向左(3)向左(4)向右15．(12分)如图所示，一两端闭合的正方形线圈匝数n＝10，边长L＝10cm，所用导线每米长的阻值R0＝2Ω，一个范围足够大的匀强磁场与线圈平面垂直，当磁感应强度以0.5T/s均匀增大时，在线圈导线中的电流有多大？解析：根据法拉第电磁感应定律：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nL2eq\f(ΔB,Δt)线圈的电阻：R＝n·4LR0根据闭合电路欧姆定律：I＝eq\f(E,R)联立并代入数据解得：I＝6.25×10－3A。答案：6.25×10－3A16．(16分)如图所示，电阻为0.1Ω的正方形单匝线圈abcd的边长为0.2m，bc边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为0.5T。在水平拉力作用下，线圈以8m/s的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中(1)感应电动势的大小E；(2)所受拉力的大小F；(3)感应电流产生的热量Q。解析：(1)感应电动势E＝Blv，代入数据得E＝0.8V。(2)感应电流I＝eq\f(E,R)，由牛顿第三定律，拉力的大小等于安培力F＝BIl解得F＝eq\f(B2l2v,R)，代入数据得F＝0.8N。(3)运动时间t＝eq\f(2l,v)，焦耳定律Q＝I2Rt解得Q＝eq\f(2B2l3v,R)，代入数据得Q＝0.32J。答案：(1)0.8V(2)0.8N(3)0.32J17.(18分)如图所示，匝数N＝100、截面积S＝1.0×10－2m2、电阻r＝0.15Ω的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的、随时间均匀增加的匀强磁场B1，其变化率k＝0.80T/s。线圈通过开关S连接两根相互平行、间距d＝0.20m的竖直导轨，下端连接阻值R＝0.50Ω的电阻。一根阻值也为0.50Ω、质量m