教科版高中物理选修3-2章末测评第一章电磁感应

章末综合测评(一)(时间：90分钟分值：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求．全选对得4分，选对但不全的得2分，全选错的得0分)1．下列说法正确的是()A．法拉第发现了电流的磁效应B．楞次发现了电磁感应现象C．奥斯特发现了电磁感应现象D．安培提出了关于磁现象电本质的分子电流假说D[发现电流的磁效应即电生磁的是奥斯特，而法拉第的贡献是发现了电磁感应现象，选项A、C错．楞次并不是发现电磁感应现象，而是总结了电磁感应中产生感应电流的方向的判断方法即楞次定律，选项B错．安培针对磁现象最早提出了分子电流假说，即由于磁体内的分子环形电流形成同向的磁场叠加而形成磁性，选项D对．]2．水平放置的金属框架cdef处于如图所示的匀强磁场中，金属棒ab处于粗糙的框架上且接触良好，从某时刻开始，磁感应强度均匀增大．金属棒ab始终保持静止，则()A．ab中电流增大，ab棒所受摩擦力也增大B．ab中电流不变，ab棒所受摩擦力也不变C．ab中电流不变，ab棒所受摩擦力增大D．ab中电流增大，ab棒所受摩擦力不变C[磁感应强度均匀增大时，磁通量的变化率eq\f(ΔΦ,Δt)恒定，故回路中的感应电动势和感应电流都是恒定的；又ab棒所受的摩擦力等于安培力，即f＝FA＝BIL，故当B增加时，摩擦力增大，选项C正确．]3．如图所示，导线ab、cd放在电阻不计，间距为L的长直光滑导轨上，ab的电阻比cd的电阻大，当cd在外力F1的作用下，匀速向右滑动时，ab在外力F2作用下保持静止，则两力及两导线端电压的大小关系是()A．F1>F2，Uab>Ucd B．F1<F2，Uab＝UcdC．F1＝F2，Uab>Ucd D．F1＝F2，Uab＝UcdD[cd导线向右运动切割磁感线产生感应电流，根据右手定则，电流的方向从d→c→a→b，这时cd导线与ab导线都受安培力作用，大小都为BIL，ab在安培力与F2的作用下保持静止，F2＝BIL.cd导线做匀速运动，F1＝BIL，所以F1＝F2.由于金属导轨电阻忽略不计，则ab两端与cd两端的电压都是路端电压，大小相等，即Uab＝Ucd.选D.]4.如图所示，两个闭合正方形线框A、B的中心重合，放在同一水平面内．当小线框A中通有不断增大的顺时针方向的电流时，对于线框B，下列说法中正确的是()A．有顺时针方向的电流且有收缩的趋势B．有顺时针方向的电流且有扩张的趋势C．有逆时针方向的电流且有收缩的趋势D．有逆时针方向的电流且有扩张的趋势D[根据右手螺旋定则可得，A中电流的磁场向里且逐渐增大，根据楞次定律可得，穿过线框B的磁场增大，感应电流的磁场的方向向外，感应电流的方向为逆时针方向，A环外的磁场的方向与A环内的磁场的方向相反，当A环内的磁场增强时，B环具有面积扩展的趋势，故D正确．]5．小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验，其装置如图所示．在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的读数为G1，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计，直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R.若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的读数为G2，铜条在磁场中的长度为L.根据本次实验情况，以下说法不正确的是()A．当铜条AB向下运动时，铜条中电流由B端流向A端，它的安培力的方向竖直向下B．两次电子测力计的读数大小关系是G2>G1C．铜条匀速运动时所受安培力的大小为G2－G1D．磁感应强度大小B＝eq\f(1,L)eq\r(\f(G2－G1R,v))A[由右手定则和左手定则可知，AB向下运动时，AB所受安培力方向竖直向上，A项错误；由牛顿第三定律可知，磁铁受竖直向下的作用力，大小等于AB所受安培力，即FA＝G2－G1，则G2>G1，B、C项正确；由eq\f(B2L2v,R)＝FA＝G2－G1，可知D项正确．]6．如图所示，在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面．一导线框abcdefa位于纸面内，框的邻边都相互垂直，bc边与磁场的边界P重合．导线框与磁场区域的尺寸如图所示．从t＝0时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域．以a→b→c→d→e→f为线框中的电动势E的正方向，以下四个E­t关系示意图中正确的是()ABCDC[由楞次定律或右手定则可判定线框刚开始进入磁场时的电流方向，即感应电动势的方向为顺时针方向，故D错误；1～2时间段内，磁通量不变化，感应电动势为0，A错误；2～3时间段内，产生感应电动势E＝2Blv＋Blv＝3Blv，感应电动势的方向为逆时针方向(正方向)，故C项正确．]7．电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法正确的有()A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B．取走磁体，电吉他将不能正常工作C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D．磁振动过程中，线圈中的电流方向不断变化BCD[选用铜质弦时，不会被磁化，不会产生电磁感应现象，电吉他不能正常工作，A项错误；取走磁体时，金属弦磁性消失，电吉他不能正常工作，选项B正确；根据法拉第电磁感应定律可知，增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势，C项正确；根据楞次定律可知，磁振动过程中，线圈中的电流方向不断变化，D项正确．]8．如图所示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的滑片，使两个灯泡的亮度相同，调节滑动变阻器R1的滑片，使它们都正常发光，然后断开开关S.重新闭合开关S，则()A．闭合瞬间，A2立刻变亮，A1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AC[断开开关再重新闭合开关的瞬间，根据自感原理可判断，A2立刻变亮，而A1逐渐变亮，A正确，B错误；稳定后，自感现象消失，根据题设条件可判断，闭合开关调节滑动变阻器R的滑片，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，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．]9．如图所示，相距为d的两水平虚线分别是水平向里的匀强磁场的边界，磁场的磁感应强度为B，正方形线框abcd边长为L(L<d)、质量为m.将线框在磁场上方高h处由静止开始释放，当ab边进入磁场时速度为v0，cd边刚穿出磁场时速度也为v0.从ab边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的整个过程中()A．线框一直都有感应电流B．线框有一阶段的加速度为gC．线框产生的热量为mg(d＋h＋L)D．线框做过减速运动BD[从ab边进入时到cd边刚穿出有三个过程(四个特殊位置)，如答图所示：ⅠⅡⅢⅣ由Ⅰ位置到Ⅱ位置，和由Ⅲ位置到Ⅳ位置线框中的磁通量发生变化，所以这两个过程中有感应电流，但由Ⅱ位置到Ⅲ位置，线框中磁通量不变化，所以无感应电流；故A项错误，由Ⅱ到Ⅲ加速度为g，故B项正确．因线框的速度由v0经一系列运动再到v0，且知道有一段加速度为g的加速过程，故线框一定做过减速运动，故D项正确；由能量守恒知，线框产生的热量为重力势能的减少量即mg(d＋L)，故C项错误．]10.用一根横截面积为S、电阻率为ρ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eq\f(ΔB,Δt)＝k(k＜0)．则()A．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eq\f(krS,2ρ)D．图中a、b两点间的电势差大小为Uab＝|eq\f(1,4)πkr2|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E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S＝|eq\f(1,2)πr2k|，圆环的电阻为R＝ρeq\f(l,S)＝eq\f(2πρr,S)，所以圆环中感应电流的大小为I＝eq\f(E,R)＝|eq\f(krS,4ρ)|，故C错误；图中a、b两点间的电势差Uab＝I×eq\f(1,2)R＝|eq\f(1,4)πkr2|，故D正确．]二、非选择题(本题共5小题，共60分)11．(9分)如图所示，是“研究电磁感应现象”的实验装置．(1)将图中所缺导线补充完整；(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，将原线圈迅速插入副线圈中，电流计指针将________；(3)原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针将________．答案：(1)如答图所示(2)向右偏(3)向左偏12．(10分)导体棒MN的电阻R＝2Ω，质量m＝0.1kg，长L＝0.5m，导体棒架在光滑的金属框架上，金属框架与水平面的夹角为30°，如图所示，它们处于磁感应强度B为1T的匀强磁场中，磁场方向与框架平面垂直.1s后导体棒沿斜面向上滑行的距离是3m时，MN刚好获得稳定的速度，电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为5V、1A，电动机内阻r为1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，求：(1)导体棒能达到的稳定速度；(2)导体棒上产生的热量．解析：(1)电动机的机械功率P＝UI－I2r＝4W导体棒在斜面上受力如图所示，导体棒在拉力F的作用下做加速度越来越小的加速运动，当导体棒达到稳定速度时，受力平衡，则mgsinα＋FA＝F即mgsinα＋eq\f(B2L2v,R)＝eq\f(P,v)，解得v＝4m/s.(2)在导体棒上升的过程中能量守恒，有Pt＝mgssinα＋eq\f(1,2)mv2＋Q解得Q＝1.7J.答案：(1)4m/s(2)1.7J13．(11分)如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管A.在弧形轨道上高为h的地方由静止释放一磁铁B(可视为质点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺线管A的中心轴运动，设A、B的质量分别为M、m，若最终A、B的速度分别为vA、vB，则：(1)螺线管A将向哪个方向运动？(2)整个过程中电路所消耗的电能为多少？解析：(1)磁铁B向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A向右运动．(2)整个过程中，磁铁减少的重力势能转化为A、B的动能和螺线管中的电能，所以有mgh＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＋Q电，即Q电＝mgh－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B).答案：(1)向右(2)mgh－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)14．(14分)如图甲所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场方向垂直．已知线圈的匝数N＝100，边长ab＝1.0m、bc＝0.5m，电阻r＝2Ω.磁感应强度B随时间变化的曲线如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向，求：甲乙(1)3s时线圈内感应电动势的大小和感应电流的方向；(2)在1～5s内通过线圈的电荷量q；(3)在0～5s内线圈产生的焦耳热Q.解析：(1)3s时感应电动势E1＝Neq\f(ΔΦ1,Δt1)磁通量的变化量ΔΦ1＝ΔB1S解得E1＝Neq\f(ΔB1S,Δt1)，代入数据解得E1＝5V感应电流方向为a→b→c→d→a.(2)在1～5s内线圈中的感应电动势E2＝eq\f(NΔΦ2,Δt2)＝Neq\f(ΔB2S,Δt2)感应电流I2＝eq\f(E2,r)，电荷量q＝I2Δt2解得q＝Neq\f(ΔB2S,r)，代入数据解得q＝10C.(3)0～1s内线圈中的感应电动势E3＝Neq\f(ΔΦ3,Δt3)＝Neq\f(ΔB3S,Δt3)＝10V0～1s内线圈中的感应电流I3＝eq\f(E3,r)＝5A0～1s内线圈产生的焦耳热Q1＝Ieq\o\al(2,3)rΔt3＝50J1～5s内线圈产生的焦耳热Q2＝Ieq\o\al(2,2)rΔt2＝50JQ＝Q1＋Q2＝100J.答案：(1)5Va→b→c→d→a(2)10C(3)100J15．(16分)如图，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连．两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平．右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上．已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g.已知金属棒ab匀速下滑．求：(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小；(2)金属棒运动速度的大小．解析：(1)设导线的张力的大小为T，右斜面对ab棒的支持力的大小为N1，作用在ab棒上的安培力的大小为F，左斜面对cd棒的支持力大小为N2.对于ab棒，