人教版高中物理选修32第四章 《电磁感应》单元测试题（解析版）

/第四章?电磁感应?单元测试题一、单项选择题(每题只有一个正确答案)1.关于自感现象,以下说法中正确的选项是()A．自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象B．自感电动势总是阻止原电流的变化C．自感电动势的方向总与原电流方向相反D．自感电动势的方向总与原电流方向相同2.如下图,在正方形线圈的内部有一条形磁铁,线圈与磁铁在同一平面内,两者有共同的中心轴线OO′,关于线圈中产生感应电流的以下说法中,正确的选项是()A．当磁铁向纸面外平移时,线圈中产生感应电流B．当磁铁向上平移时,线圈中产生感应电流C．当磁铁向下平移时,线圈中产生感应电流D．当磁铁N极向纸外,S极向纸里绕OO′轴转动时,线圈中产生感应电流3.如下图,通电螺线管水平固定,OO′为其轴线,a、b、c三点在该轴线上,在这三点处各放一个完全相同的小圆环,且各圆环平面垂直于OO′轴．那么关于这三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa、Φb、Φc的大小关系,以下判断正确的选项是()A．Ba＝Bb＝Bc,Φa＝Φb＝ΦcB．Ba>Bb>Bc,Φa<Φb<ΦcC．Ba>Bb>Bc,Φa>Φb>ΦcD．Ba>Bb>Bc,Φa＝Φb＝Φc4.如下图是研究通电自感实验的电路图,A1、A2是两个规格相同的小灯泡,闭合开关调节滑动变阻器R的滑动触头,使两个灯泡的亮度相同,调节滑动变阻器R1的滑动触头,使它们都正常发光,然后断开开关S.重新闭合开关S,那么()A．闭合瞬间,A1立刻变亮,A2逐渐变亮B．闭合瞬间,A1、A2均立刻变亮C．稳定后,L和R两端的电势差一定相同D．稳定后,A1和A2两端的电势差不相同5.如下图,长为L的金属导线弯成一圆环,导线的两端接在电容为C的平行板电容器上,P、Q为电容器的两个极板,磁场垂直于环面向里,磁感应强度以B＝B0＋kt(k>0)随时间变化,t＝0时,P、Q两板电势相等,两板间的距离远小于环的半径,经时间t,电容器P板()A．不带电B．所带电荷量与t成正比C．带正电,电荷量是D．带负电,电荷量是6.如下图,匀强磁场方向竖直向下,磁感应强度为B.正方形金属框abcd可绕光滑轴OO′转动,边长为L,总电阻为R,ab边质量为m,其他三边质量不计,现将abcd拉至水平位置,并由静止释放,经时间t到达竖直位置,产生热量为Q,假设重力加速度为g,那么ab边在最低位置所受安培力大小等于()A．B．BLC．D．7.如下图,L为一根无限长的通电直导线,M为一金属环,L通过M的圆心并与M所在的平面垂直,且通以向上的电流I,那么()A．当L中的I发生变化时,环中有感应电流B．当M左右平移时,环中有感应电流C．当M保持水平,在竖直方向上下移动时环中有感应电流D．只要L与M保持垂直,那么以上几种情况,环中均无感应电流8.如下图,一矩形线框以竖直向上的初速度进入只有一条水平边界的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,进入磁场后上升一段高度又落下离开磁场,运动中线框只受重力和安培力作用,线框在向上、向下经过图中1、2位置时的速率按时间顺序依次为v1、v2、v3和v4,那么可以确定()A．v1＜v2B．v2＜v3C．v3＜v4D．v4＜v19.圆形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如以下图所示的电路．假设将滑动变阻器的滑片P向下滑动,以下表述正确的选项是()A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B．穿过线圈a的磁通量变小C．线圈a有扩张的趋势D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大10.如下图,在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中,有一个矩形闭合线圈abcd,线圈平面与磁场垂直,O1O2是线圈的对称轴,应使线圈怎样运动才能使线圈中的磁通量发生变化？()A．向左或向右平动B．向上或向下平动C．绕O1O2转动D．平行于纸面向里运动11.一矩形线圈abcd位于一随时间变化的匀强磁场内,磁场方向垂直线圈所在的平面向里(如图甲所示),磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示．以I表示线圈中的感应电流(图甲中线圈上箭头方向为电流的正方向),以下图中能正确表示线圈中电流I随时间t变化规律的是()A．B．C．D．12.如下图,导体棒ab长为4L,匀强磁场的磁感应强度为B,导体绕过O点垂直纸面的轴以角速度ω匀速转动,a与O的距离很近．那么a端和b端的电势差Uab的大小等于()A．2BL2ωB．4BL2ωC．6BL2ωD．8BL2ω13.磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区,刷卡器中有检测线圈．当以速度v0刷卡时,在线圈中产生感应电动势,其E－t关系如下图．如果只将刷卡速度改为,线圈中的E－t关系图可能是()A．B．C．D．14.以下实验现象,属于电磁感应现象的是()A．导线通电后,其下方的小磁针偏转B．通电导线AB在磁场中运动C．金属杆切割磁感线时,电流表指针偏转D．通电线圈在磁场中转动15.如下图,小螺线管与音乐播放器相连,大螺线管直接与音箱相连．当把小螺线管插入大螺线管中时音乐就会从音箱中响起来,大小螺线管之间发生的物理现象是()A．自感B．静电感应C．互感D．直接导电二、多项选择题(每题至少有两个正确答案)16.(多项选择)在光滑的水平面上方,有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场,如图．PQ为两个磁场的边界,磁场范围足够大．一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框,以速度v垂直磁场方向从如图实线(Ⅰ)位置开始向右运动,当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的如图(Ⅱ)位置时,线框的速度为,那么以下说法正确的选项是()A．图(Ⅱ)时线框中的电功率为B．此过程中回路产生的电能为mv2C．图(Ⅱ)时线框的加速度为D．此过程中通过线框横截面的电荷量为17.(多项选择)如下图,金属棒ab、cd与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好,匀强磁场的方向竖直向下．那么ab棒在恒力F作用下向右运动的过程中,有()A．安培力对ab棒做正功B．安培力对cd棒做正功C．abdca回路的磁通量先增加后减少D．F做的功等于回路产生的总热量和系统动能的增量之和18.如以下图所示,光滑平行金属导轨PP′和QQ′都处于同一水平面内,P和Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中．现在将垂直于导轨放置一根导体棒MN,用一水平向右的力F拉动导体棒MN,以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的选项是()A．感应电流方向是N→MB．感应电流方向是M→NC．安培力水平向左D．安培力水平向右19.(多项选择)两圆环A、B置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环．当A以如下图的方向绕中心轴转动的角速度发生变化时,B中产生如下图方向的感应电流,那么()A．A可能带正电且转速减小B．A可能带正电且转速增大C．A可能带负电且转速减小D．A可能带负电且转速增大20.(多项选择)如下图,A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、但用不同材料制成的圆管,竖直固定在相同高度．两个相同的磁性小球,同时从A、B管上端的管口无初速度释放,穿过A管比穿过B管的小球先落到地面．下面对于两管的描述中可能正确的选项是()A．A管是用塑料制成的,B管是用铜制成的B．A管是用铝制成的,B管是用胶木制成的C．A管是用胶木制成的,B管是用塑料制成的D．A管是用胶木制成的,B管是用铝制成的三、实验题21.在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如下图．它们是：①电流计②直流电源③带铁芯(图中未画出)的线圈A④线圈B⑤开关⑥滑动变阻器(1)按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)．(2)怎样才能使线圈B中有感应电流产生？试举出两种方法：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________.22.图为“研究电磁感应现象〞的实验装置．(1)将图中所缺的导线补接完整．(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上开关后可能出现的情况有：①将小线圈迅速插入大线圈时,灵敏电流计指针将向________(填“左〞或“右〞)偏一下；②小线圈插入大线圈后,将滑动变阻器的阻值调大时,灵敏电流计指针将向________(填“左〞或“右〞)偏一下．四、计算题23.如下图,足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置,所在平面倾角θ＝37°,导轨间的距离L＝1.0m,下端连接R＝1.6Ω的电阻,导轨电阻不计,所在空间均存在磁感应强度B＝1.0T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场,质量m＝0.5kg、电阻r＝0.4Ω的金属棒ab垂直置于导轨上,现用沿轨道平面且垂直于金属棒、大小F＝5.0N的恒力使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行,当金属棒滑行2.8m后速度保持不变．求：(sin37°＝0.6,cos37°＝0.8,g＝10m/s2)(1)金属棒匀速运动时的速度大小v；(2)当金属棒沿导轨向上滑行的速度v′＝2m/s时,其加速度的大小a.五、填空题24.磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架,把线圈绕在铝框上,这样做的目的是________(填“防止〞或“利用〞)涡流而设计的,起________(填“电磁阻尼〞或“电磁驱动〞)的作用．25.某同学利用假期进行实验复习,验证电磁感应产生的条件．他通过如下图实验,观察到以下实验现象：①把磁铁插入线圈时,线圈中有感应电流；②把磁铁放在线圈内不动,线圈中无感应电流；③把磁铁从线圈中拔出,线圈中有感应电流．这次实验说明,穿过闭合线圈的磁通量________(选填“变化〞或“不变化〞),线圈中就有感应电流．26.(1)实验装置如图(a)所示,合上电键S时发现电流表指针向右偏,填写下表空格：(2)如图(b)所示,A、B为原、副线圈的俯视图,副线圈中产生顺时针方向的感应电流,根据图(a)可判知可能的情况是()A．原线圈中电流为顺时针方向,变阻器滑动片P在右移B．原线圈中电流为顺时针方向,正从副线圈中拔出铁芯C．原线圈中电流为逆时针方向,正把铁芯插入原线圈中D．原线圈中电流为逆时针方向,电键S正断开时27.一个200匝、面积为20cm2的线圈,放在匀强磁场中,磁场方向与线圈平面成30°角,磁感应强度B＝0.5T,在0.05s内线圈转到与磁场方向垂直的位置,在此过程中,线圈中的平均感应电动势＝________V.28.一个直径为d的圆形线圈,垂直放置在磁感强度为B的匀强磁场中,现使线圈绕其直径转过30°角,如下图,那么穿过线圈的磁通量的变化为________．六、简答题29.如下图,导体棒运动过程中产生感应电流,试分析电路中的能量转化情况．答案解析1.【答案】A【解析】自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象,在自感现象中自感电动势总是阻碍原电流的变化,不是阻止,所以选项A对、B错．当原电流减小时,自感电动势与原电流的方向相同,当原电流增加时,自感电动势与原电流方向相反,所以选项C、D错．2.【答案】D【解析】由条形磁铁周围磁感线的分布特点可知,当磁铁平动时,穿过正方形线圈的磁通量始终为零不发生变化,故线圈中不产生感应电流,故A、B、C错；当磁铁转动时,穿过正方形线圈的磁通量发生变化,线圈中产生感应电流,D对．3.【答案】C【解析】靠近螺线管的地方磁场强,由题图知,a、b、c三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系为Ba>Bb>Bc；三个小圆环的面积相同,根据磁通量的定义可知,Φa>Φb>Φc,所以A、B、D错误；C正确．4.【答案】C【解析】由题可知,闭合开关调节滑动变阻器R的滑动触头,使两个灯泡的亮度相同,说明此时滑动变阻器R接入电路的阻值与线圈L的电阻一样大,断开开关再重新闭合的瞬间,根据自感原理可判断,A2立刻变亮,而A1逐渐变亮,A、B均错误；稳定后,自感现象消失,由题知,线圈L和R两端的电势差一定相同,A1和A2两端的电势差也相同,所以C正确,D错误．5.【答案】D【解析】磁感应强度以B＝B0＋kt(k>0)随时间变化,由法拉第电磁感应定律得：E＝＝S＝kS,而S＝,经时间t电容器P板所带电荷量Q＝EC＝；由楞次定律知电容器P板带负电,D选项正确．6.【答案】D【解析】由能量守恒得：mgL＝Q＋mv2①F＝BIL②I＝③由①②③得：F＝,应选项D正确．7.【答案】D【解析】由安培定那么可知导线L中电流产生的磁场方向与金属环面平行,即穿过M的磁通量始终为零,保持不变,故只要L与M保持垂直,A、B、C三种情况均不能产生感应电流．8.【答案】D【解析】由能量守恒定律可知,线框从进入磁场到离开磁场的过程中,有局部机械能转化为焦耳热,即机械能减小,那么v4＜v1,D正确；而线框完全在磁场中运动时,由于磁通量不变,没有感应电流,故线框只受重力作用,机械能守恒,那么v2＝v3,B错误；由楞次定律可知,线框进入磁场时受到的安培力方向竖直向下,重力方向竖直向下,因而做减速运动,故v1＞v2,A错误；线框离开磁场时受到的安培力方向竖直向上,重力方向竖直向下,二者大小关系不能确定,故v3、v4大小关系也不能确定,C错误．应选D.9.【答案】D【解析】通过螺线管b的电流如下图,根据右手螺旋定那么判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下,滑片P向下滑动,接入电路的电阻减小,电流增大,所产生的磁场的磁感应强度增大,根据楞次定律可知,a线圈中所产生的感应电流产生的感应磁场方向竖直向上,再由右手螺旋定那么可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向,A错误；由于螺线管b中的电流增大,所产生的磁感应强度增大,线圈a中的磁通量应变大,B错误；根据楞次定律可知,线圈a有缩小的趋势,线圈a对水平桌面的压力增大,C错误,D正确．10.【答案】C【解析】线圈向左或向右平动,Φ＝BS,不变,A错误；线圈向上或向下平动,Φ＝BS,不变,B错误；线圈绕O1O2转动,根据公式Φ＝BSsinθ,磁通量不断改变,C正确；线圈平行于纸面向里运动,Φ＝BS,不变,D错误．11.【答案】C【解析】由电磁感应定律和欧姆定律得I＝＝＝×,所以线圈中的感应电流取决于磁感应强度B随t的变化率．由图乙可知,0～1s时间内,B增大,Φ增大,感应磁场与原磁场方向相反(感应磁场的磁感应强度的方向向外),由右手定那么知感应电流是逆时针的,因而是负值．可判断：1～2s为正的恒值；2～3s为零；3～4s为负的恒值；4～5s为零；5～6s为正的恒值．故C正确,A、B、D错误．12.【答案】D【解析】由E＝Blv,切割磁感线的总长度为4L,切割磁感线的平均速度v＝ωl＝ω即：Uab＝E＝B·4L·2Lω＝8BL2ω,D正确．13.【答案】D【解析】由公式E＝Blv可知,当刷卡速度减半时,线圈中的感应电动势最大值减半,且刷卡所用时间加倍,故正确选项为D.14.【答案】C【解析】导线通电后,其下方的小磁针受到磁场的作用力而发生偏转,说明电流能产生磁场,是电流的磁效应现象,不是电磁感应现象,故A错误；通电导线AB在磁场中受到安培力作用而运动,不是电磁感应现象,故B错误；金属杆切割磁感线时,电路中产生感应电流,是电磁感应现象,故C正确；通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生转动,不是电磁感应现象,故D错误．15.【答案】C【解析】小螺线管与音乐播放器相连,小线圈中输入了音频信号；当把小螺线管插入大螺线管中时音乐就会从音箱中响起来,说明大线圈中激发出了感应电流,是互感现象．16.【答案】AB【解析】回路中产生感应电动势为E＝2Ba感应电流为I＝＝,此时线框中的电功率P＝I2R＝,故A正确．根据能量守恒定律得到,此过程回路产生的电能为Q＝mv2－m()2＝mv2,故B正确．左右两边所受安培力大小为F＝BIa＝,那么加速度为a＝＝,故C错误．此过程通过线框横截面的电荷量为q＝＝,故D错误．应选A、B.17.【答案】BD【解析】ab棒向右运动产生感应电流,电流通过cd棒,cd棒受向右的安培力作用随之向右运动．设ab、cd棒的速度分别为v1、v2,运动刚开始时,v1>v2,回路的电动势E＝,电流为逆时针方向,ab、cd棒所受的安培力方向分别向左、向右,安培力分别对ab、cd棒做负功、正功,选项A错误,B正确；金属棒最后做加速度相同、速度不同的匀加速运动,且v1>v2,abdca回路的磁通量一直增加,选项C错误；对系统,由动能定理可知,F做的功和安培力对系统做的功的代数和等于系统动能的增量,而安培力对系统做的功等于回路中产生的总热量,选项D正确．18.【答案】AC【解析】由右手定那么知,MN中感应电流方向是N→M,再由左手定那么可知,MN所受安培力方向垂直导体棒水平向左,C正确,应选A、C.19.【答案】BC【解析】选取A环研究,假设A环带正电,且转速增大,那么使穿过环面的磁通量向里增加,由楞次定律知,B环中感应电流的磁场方向向外,故B正确,A错误；假设A环带负电,且转速增大,那么使穿过环面的磁通量向外增加,由楞次定律知,B环中感应电流的磁场方向向里,B环中感应电流的方向应为顺时针方向,故D错误,C正确．应选B、C.20.【答案】AD【解析】由题意可知,小球在B管中下落的速度要小于A管中的下落速度,故说明小球在B管时受到阻力作用．其原因是金属导体切割磁感线,从而使闭合的导体中产生感应电流,由于磁极间的相互作用而使小球受向上的阻力．故B管应为金属导体,如铜、铝、铁等,而A管应为绝缘体,如塑料、胶木等,故AD正确．21.【答案】(1)实物电路图如下图：(2)①断开或闭合开关②闭合开关后移动滑动变阻器的滑片．【解析】(1)实物电路图如下图：(2)断开或闭合开关的过程中或闭合开关后移动滑片的过程中,穿过线圈B的磁通量发生,线圈B中有感应电流产生．22.【答案】(1)如图：(2)①右②左【解析】(1)将电源、开关、滑动变阻器、小螺线管串联成一个回路,再将电流计与大螺线管串联成另一个回路,电路图如下图．(2)闭合开关,磁通量增加,指针向右偏转,将原线圈迅速插入副线圈,磁通量增加,那么灵敏电流计的指针将右偏．原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,电阻增大,那么电流减小,穿过副线圈的磁通量减小,那么灵敏电流计指针向左偏．23.【答案】(1)4m/s(2)2m/s2【解析】(1)金属棒匀速运动时产生的感应电流Im＝由平衡条件有F＝mgsinθ＋BImL代入数据解得v＝4m/s(2)此时金属棒受到的安培力F安＝由牛顿第二定律有F－mgsinθ－F安＝ma解得a＝2m/s2.24.【答案】利用电磁阻尼【解析】磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架,把线圈绕在铝框上,这样做的目的是利用涡流而设计的,当线圈转动时,产生感应电流,受到安培力,使指针迅速稳定,起电磁阻尼的作用．25.【答案】变化【解析】产生感应电流的条件为：只要穿过闭合线圈的磁通量发生变化就有感应电流产生．26.【答