【同步】高中物理教科版(2019)选择性必修2：第2章电磁感应及其应用测评卷习题

第二章测评卷一、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,只有一项是符合题目要求的。1.(2023陕西西安高新一中高二期末)如图所示,通电螺线管两侧各悬挂一个铜环,铜环平面与螺线管截面平行。当开关S接通瞬间,两铜环的运动情况是 ()A.同时向螺线管靠拢B.同时向两侧推开C.一个被推开,一个被吸引,但因电源正负极未知,无法具体判断D.同时被推开或同时向螺线管靠拢,因电源正负极未知,无法具体判断2.如图所示,金属环从条形磁铁的正上方A处由静止开始下落()A.从A到B,穿过金属环的磁通量减少B.从A到B,金属环受磁场力方向向下C.从B到O,金属环不受磁场力的作用D.从B到O,金属环中产生感应电流3.(2023江苏南京第一中学高二期末)在一水平通电直导线的正下方,有一半圆形光滑圆弧轨道。一导体圆环自轨道左侧的A点无初速度释放,则下列说法正确的是()A.圆环最终停在轨道的最低点BB.圆环能滑到轨道右侧与A点等高的C点C.圆环运动过程中机械能守恒D.圆环在运动过程中,感应电流方向一直是顺时针方向4.如图所示,A为水平放置的胶木圆盘,在其侧面均匀分布着负电荷,在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B,使B的环面水平且与圆盘面平行,其轴线与胶木圆盘A的轴线OO'重合。现使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO'按箭头所示方向加速转动,则()A.金属圆环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大B.金属圆环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小C.金属圆环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力减小D.金属圆环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力增大5.在如图所示的电路中,D为灯泡,S为开关,L为有铁芯的线圈。对于此电路,下列说法正确的是()A.因为线圈L通电后会产生自感现象,所以S闭合后,灯泡D中无电流通过B.在S打开或闭合的瞬间,电路中都不会产生自感现象C.当S闭合时,电路中会产生自感现象D.在S闭合后再断开的瞬间,灯泡D可能不立即熄灭6.(2023四川遂宁高二期末改编)下列四幅图是法拉第电磁感应现象中产生感应电流的几种情况,根据已经学过的知识,请判断下列说法正确的是()A.甲图中当磁感应强度均匀增大,线圈中感应电动势均匀增大B.乙图中线圈abcd放置在垂直于纸面向里的磁场中,导体棒MN向右减速运动过程中,导体棒MN电流方向为由N到MC.丙图在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,电容器上极板带正电D.丁图在PQ向右匀速运动中,N金属圈中将产生逆时针方向的电流7.如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计,阻值为R的导体棒垂直于导轨放置,且与导轨接触良好。导轨所在空间存在匀强磁场,匀强磁场与导轨平面垂直。t=0时,将开关S由1掷向2,分别用q、i、v和a表示电容器所带的电荷量、导体棒中的电流、导体棒的速度大小和加速度大小,则下列图像正确的是()二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18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6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。8.(2023河北石家庄高二期末)如图所示,在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,有一圆心为O、半径为r、电阻为2R的金属圆环,圆环置于纸面内。长为r、电阻为R2的金属杆OM,可绕过圆心O的转轴以恒定的角速度ω逆时针转动,M端与圆环接触良好。圆心O和圆环边缘上的K点通过电刷与阻值为R的电阻连接。忽略电流表和导线的电阻,下列说法正确的是(A.通过电流表的电流的大小和方向做周期性变化B.通过电阻R的电流方向不变,且从a到bC.电流表示数的最大值为BD.电流表示数的最小值为B9.(2023四川成都高二期末)如图甲所示的圆环形导线,处在方向垂直于圆环平面、磁感应强度大小为B的磁场中(磁场未画出,以向里为正方向),B随时间t变化的关系如图乙所示,则()A.0~t0内,圆环形导线中感应电流沿逆时针方向B.0~t0内,圆环形导线中感应电流的大小均匀增大C.t0~3t0内,圆环形导线有扩张趋势D.0~t0和t0~3t0两段时间内,圆环形导线中感应电流的大小相等10.(2023湖北黄冈高二期末)如图所示,足够长的两根光滑金属导轨平行放置于水平面内,其左端与定值电阻R相连,导轨电阻不计,沿其中一条导轨建立x轴,在x>0的区域内设置垂直导轨平面向下的磁场,磁感应强度与坐标x的关系为B=0.4+0.2x(T)。在外力F作用下,一阻值为r的金属棒从x=0开始向右运动,金属棒始终与导轨垂直且接触良好,金属棒从x1运动到x3过程中电路中的电功率保持不变,x1=1m,x2=2m,x3=3m,关于金属棒从x1运动到x3的过程中,下列说法正确的是()A.金属棒在x1与x3处的速度之比为5∶3B.金属棒产生的感应电动势随时间均匀增大C.x1到x2与x2到x3的过程中,通过金属棒的电荷量之比为2∶3D.x1到x2与x2到x3的过程中,回路产生的热量之比为7∶9三、非选择题:本题共5小题,共54分。11.(8分)下图所示为“探究影响感应电流方向的因素”实验。(1)请将实物电路图补齐。(2)将线圈E插入线圈F中,闭合开关时,线圈F中感应电流的方向与线圈E中电流的方向(选填“相同”或“相反”)。

(3)在开关处于闭合状态将线圈E拔出时,线圈F中感应电流的方向与线圈E中电流的方向(选填“相同”或“相反”)。

12.(8分)(2023吉林白城高二期末)用如图所示的电路研究自感现象,图中两个相同的小灯泡甲和乙分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个定值电阻R,请回答下列问题:(1)闭合开关S后,将观察到两个灯泡亮度变化情况是。

A.小灯泡甲和乙同时变亮B.小灯泡甲立刻变亮,小灯泡乙逐渐变亮C.小灯泡乙立刻变亮,小灯泡甲逐渐变亮D.小灯泡甲立刻变亮,小灯泡乙不亮(2)闭合开关电路稳定后,发现小灯泡甲比乙亮很多,经分析认为电感线圈的阻值RL(选填“大于”“等于”或“小于”)定值电阻R的阻值;若断开开关,将看到两个小灯泡的亮暗变化情况是。

13.(10分)(2023辽宁葫芦岛高二期末)如图所示,两足够长的平行导轨MN、PQ倾斜放置,导轨平面与水平面的夹角为θ,导轨间距为d,导轨上端一支路连接电动势为E、内阻为r的电池,另一支路连接阻值为R的定值电阻,两支路端点为a和b,开关K与PQ连接且另一端可以连接a或b,导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。将质量为m、电阻不计、长也为d的导体棒AC垂直放在导轨上,当开关K接到a时,导体棒AC处于静止状态。已知导体棒运动过程中始终与导轨垂直并且接触良好,导轨电阻不计,不计一切摩擦,重力加速度大小为g。(1)求磁场的磁感应强度大小;(2)当开关K接到b时,由静止释放导体棒AC,求导体棒AC的最大速度。14.(12分)(2023浙江丽水高二期末)如图所示,与水平面夹角为60°的平行倾斜金属导轨Ⅰ,上端连接阻值为R的电阻,下端与一半径为l、圆心角为60°的圆弧导轨平滑连接,圆弧最底端ef处通过一小段(长度可忽略)绝缘介质与足够长的水平平行金属导轨Ⅱ相连,轨道宽度均为l。导轨Ⅰ所在区域abcd间有磁感应强度为B1、方向垂直轨道平面向上的匀强磁场,圆弧及水平轨道Ⅱ所在区域cd至gh间有磁感应强度为B2、方向竖直向上的匀强磁场。导轨Ⅱ左端gh之间连接电动势为E、内阻为r的电源。一根质量为m、电阻为R的金属棒从导轨Ⅰ区域ab上方某位置静止释放,沿倾斜轨道经cd进入圆弧轨道直至最低点ef处。已知无论金属棒从ab轨道上方何处释放,进入圆弧轨道的速度均相同,金属棒到达ef后,在水平向左恒定外力F作用下向左加速运动,经过一段时间后达到稳定速度。不计一切摩擦和导轨的电阻,金属棒与导轨始终接触良好,求:(1)金属棒滑至cd处时的速度v的大小;(2)金属棒从cd滑至ef的过程中,通过电阻R的电荷量q;(3)金属棒在导轨Ⅱ上达到稳定时的速度vm的大小。15.(16分)(2023湖北咸宁赤壁一中高二期末)如图所示,平行金属导轨MN、CD固定在倾角为37°的绝缘斜面上,动摩擦因数μ=0.25,NP、DQ为水平放置的平行且足够长的光滑金属导轨,导轨在N、D两点处平滑连接(杆通过ND位置时无机械能损失),水平部分处在方向竖直向下的匀强磁场中,导轨间距均为L=1m。两金属棒ab、cd的电阻相等,质量分别为2kg、1kg。初始时,金属棒cd垂直放置在水平导轨上,金属棒ab从倾斜导轨上距底端距离为s=4.5m处由静止释放,不计导轨电阻,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。金属棒在水平导轨运动的整个过程中,通过金属棒的电荷量q=4C,求:(1)金属棒ab刚滑到ND位置的速度;(2)金属棒cd上产生的热量Qcd;(3)匀强磁场的磁感应强度B。

参考答案第二章测评卷1.B解析当开关S接通瞬间,铜环中磁通量从无到有增加,根据楞次定律,感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加,则两环将向两侧运动。故选B。2.D解析从A到B,穿过金属环的磁通量增加,A错误;从A到B,根据“来拒去留”可知,金属环受磁场力方向向上,B错误;根据条形磁铁内外的磁感线分布可知,线圈在O点时内外磁感线抵消得最少,则磁通量最大,即从B到O,穿过金属环的磁通量发生变化,故金属环中有感应电流产生,受磁场力的作用,C错误,D正确。3.A解析由于圆环运动的范围内各处的磁场强度不同,所以圆环运动的过程中机械能不断转化为电能,故圆环的机械能会越来越小,最终停在最低点B,故A正确;因为圆环在运动的过程中有感应电流产生,对整个过程由能量守恒定律得,重力势能转化为电能,故不能上升到右侧与A点等高的C点,故B错误;整个过程重力势能转化为电能,机械能不守恒,故C错误;圆环来回运动,磁通量不断变化,所以感应电流方向不断变化,故D错误。4.B解析使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO'按箭头所示方向加速转动,通过金属圆环B内的磁通量增大,根据楞次定律,金属圆环B的面积有缩小的趋势,且B有向上升的趋势,丝线受到的拉力减小,B正确。5.C解析S闭合瞬间,由于线圈产生自感电动势而阻碍通过灯泡D的电流的增加,但阻碍不是阻止,S闭合后有电流通过D;S断开瞬间,线圈产生自感电动势,因电路断开,电流立即消失,灯泡D立即熄灭,故C正确,A、B、D错误。6.B解析当磁感应强度均匀增大时,根据法拉第电磁感应定律E=nΔΦΔt=nΔBΔtS可得,线圈中感应电动势保持不变,故A错误;根据右手定则可以确定导体棒上的电流方向为N到M,故B正确;在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,根据楞次定律可以确定螺线管中的感应电流的方向为逆时针,此时螺线管相当于电源,其上端为电源的负极,所以电容器的上极板带负电,故C错误;7.D解析开关S由1掷向2,电容器放电,会在与导体棒构成的电路中产生电流,导体棒中有电流通过,会受到安培力的作用,产生加速度而加速运动,速度增大,导体棒切割磁感线产生感应电动势,感应电动势增大,则电路中电流减小,导体棒所受安培力减小,加速度减小,因导轨光滑,所以在有电流通过导体棒的过程中,导体棒一直加速运动,加速度逐渐减小,速度逐渐增大;当感应电动势等于电容器两端的电压时,电路中无电流,导体棒做匀速运动,加速度为零,速度达到最大值,此时电容器所带电荷量q=CU不为零。故A、B、C错误,D正确。8.BCD解析金属杆OM匀速转动切割磁感线产生的感应电动势为E=Brv-=Br·ωr+02=12Br2ω,可知感应电动势恒定,故通过电流表的电流的大小和方向不变,根据右手定则知,金属杆的电流从O到M,则通过电阻R的电流从a到b,故A错误,B正确;当M端与K点重合时,圆环接入电路中的电阻最小为0,回路中电阻最小,则电流最大,有Imax=ER+R2=12Br9.AC解析0~t0内,由图乙可知磁感应强度向里增大,由楞次定律“增反减同”可知圆环形导线中感应电流沿逆时针方向,A正确;0~t0内,磁感应强度均匀增大,可知圆环形导线中产生恒定的电流,B错误;t0~3t0内,磁通量在减小,根据“增缩减扩”可知圆环形导线有扩张趋势,C正确;0~t0和t0~3t0两段时间内E=nΔBΔtS,10.AD解析根据题意,金属棒从x1运动到x3过程中电路中的电功率保持不变,由P=E2R+r可知金属棒产生的感应电动势不变;根据公式E=BLv,同时有B1=0.4+0.2x1=0.6T,B3=0.4+0.2x3=1.0T,代入可得金属棒在x1与x3处的速度之比为v1v3=B3B1=53,A正确,B错误。根据公式q=I-Δt=ER+rΔt=ΔΦΔtR+rΔt=ΔΦR+r=ΔB·SR+r,又因为磁感应强度与坐标x的关系为B=0.4+0.2x(T),所以x1到x2与x2到x11.答案(1)见解析(2)相反(3)相同解析(1)实物电路如图所示。(2)闭合开关时,通过线圈F的磁通量增大,由楞次定律可判断,感应电流的磁场阻碍磁通量的增加,即线圈F中的感应电流方向与线圈E中的电流方向相反。(3)在开关处于闭合状态将线圈E拔出时,线圈F中的磁通量减少,由楞次定律可判断,线圈F中的感应电流方向与线圈E中的电流方向相同。12.答案(1)C(2)小于小灯泡甲逐渐变暗,小灯泡乙闪亮一下后再逐渐变暗解析(1)通电时,线圈中电流变大,则在线圈中产生阻碍电流增大的自感电动势,线圈中电流慢慢变大,小灯泡甲逐渐变亮,而小灯泡乙立刻变亮,故C正确,A、B、D错误;(2)稳定后,小灯泡甲比小灯泡乙亮很多,说明电感线圈的阻值小于定值电阻的阻值;断开开关时,线圈和小灯泡甲、小灯泡乙、定值电阻组成回路,将储存的能量释放,此时线圈相当于电源,电流从其稳定时的电流逐渐减小,故小灯泡甲会逐渐变暗,而小灯泡乙会先闪亮一下后逐渐变暗。13.答案(1)mgr(2)E解析(1)当开关K接到a时,导体棒AC处于静止状态。导体棒中电