2018-物理选修3-2人教全程导学笔记第四章电磁感应章末检测试卷（一）

章末检测试卷(一)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．)1．(多选)(2017·绍兴一中高二上学期期中)在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用．下列叙述不符合史实的是()A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应说明了电和磁之间存在联系B．法拉第根据通电直导线的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说C．安培在实验中观察到，通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，出现了感应电流D．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反答案BCD解析奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系，选项A正确；根据通电螺线管产生的磁场与条形磁铁的磁场相似性，安培提出了磁性是分子内环形电流产生的，即分子电流假说，选项B错误；法拉第探究磁产生电的问题，发现导线中电流“通、断”时导线附近的固定导线圈中出现感应电流而导线中通有恒定电流时导线圈中不产生感应电流，选项C错误；楞次定律指出感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项D错误．2．(多选)(2016·浙江六校联考)如图1所示，A为多匝线圈，与开关、滑动变阻器相连后接入M、N间的交流电源，B为一接有小灯泡的闭合多匝线圈，下列关于小灯泡发光的说法正确的是()图1A．闭合开关后小灯泡可能发光B．若闭合开关后小灯泡发光，再将B线圈靠近A线圈，则小灯泡更亮C．闭合开关瞬间，小灯泡一定能发光D．若闭合开关后小灯泡不发光，将滑动变阻器滑片左移后，小灯泡可能会发光答案AB解析闭合开关后，A中产生交变磁场，B的磁通量变化，在B中产生感应电动势，但通过灯的电流可能较小．灯泡的实际功率可能较小，故小灯泡可能发光，也可能不发光，选项A正确，C错误；闭合开关后再将B线圈靠近A线圈，B的磁通量变化率增大，产生的感应电动势更大，小灯泡更亮，选项B正确；闭合开关后小灯泡不发光，将滑动变阻器滑片左移后，A中电流减小，B的磁通量变化率减小，小灯泡更不可能会发光，选项D错误．3．(2017·金华高二检测)电阻R、电容器C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图2所示，现使磁铁开始下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()图2A．从a到b，上极板带正电B．从a到b，下极板带正电C．从b到a，上极板带正电D．从b到a，下极板带正电答案D解析当磁铁N极向下运动时，向下穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可得，感应磁场方向与原来磁场方向相反，再由安培定则可得线圈中感应电流方向沿逆时针方向(从上向下看)，由于线圈相当于电源，则流过R的电流方向是从b到a，对电容器充电下极板带正电，故选项D正确．4．(多选)(2016·余姚市联考)如图3所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点按图示方式由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是()图3A．A、B两点在同一水平线上B．A点高于B点C．A点低于B点D．铜环最终将做等幅摆动答案BD解析铜环在进入和穿出磁场的过程中，穿过环的磁通量发生变化，环中有感应电流产生，将损耗一定的机械能，所以A点高于B点．铜环的摆角会越来越小，最终出不了磁场，而做等幅摆动．5．(2016·温州中学期末)如图4所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略．A、B是两个相同的电灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈．关于这个电路的以下说法正确的是()图4A．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定B．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定C．开关由闭合到断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭D．开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过A灯答案A解析开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，当线圈对电流阻碍作用很大时，B灯不亮，当线圈对电流阻碍作用较小时，A灯逐渐变暗，B灯逐渐变亮，当线圈对电流没有阻碍时，灯泡亮度稳定，A正确，B错误；开关处于闭合状态，在断开瞬间，线圈提供瞬间电压给两灯泡供电，由于两灯泡完全一样，所以不会出现电流比之前还大的现象，因此A灯不会闪亮一下，只会一同慢慢熄灭，故C错误；开关处于闭合状态，在断开瞬间，线圈相当于电源，电流方向不变，且与B灯、A灯形成闭合回路，所以电流自右向左通过A灯，故D错误．6．(多选)(2017·杭州西湖高级中学高二上学期期中)如图5所示，MN、PQ是间距为L的平行金属导轨，置于磁感应强度为B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，M、P间接有一阻值为R的电阻．一根与导轨接触良好、有效阻值为r的金属导线ab垂直导轨放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右匀速运动，则(不计导轨电阻)()图5A．通过电阻R的电流方向为M→R→PB．ab两点间的电压为BLvC．a端电势比b端高D．外力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热答案AC7．(多选)(2016·浙江省“7＋2＋3”全真模拟)用均匀导线做成的正方形线圈边长为l，如图6所示，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，当磁场以eq\f(ΔB,Δt)的变化率增强时，不考虑磁场的变化对虚线右侧的影响，则()图6A．线圈中感应电流方向为adbcaB．线圈中产生的电动势E＝eq\f(ΔB,Δt)·l2C．线圈中产生的电动势E＝eq\f(l2ΔB,2Δt)D．线圈中b、a两点间的电势差为eq\f(l2ΔB,4Δt)答案CD解析磁感应强度增大，由楞次定律可知，感应电流沿acbda方向，故A错误；由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势为E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝Seq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(l2,2)·eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(l2ΔB,2Δt)，故B错误，C正确；设导线总电阻为R，则b、a两点间的电势差为：Uba＝eq\f(E,R)·eq\f(R,2)＝eq\f(l2ΔB,4Δt)，故D正确．8．(多选)(2016·温州市高二期中)航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的，电磁驱动原理如图7所示．当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去．现在固定线圈左侧同一位置，先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，已知电阻率ρ铜<ρ铝，合上开关S的瞬间，则()图7A．从左侧看环中感应电流沿逆时针方向B．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C．若将铜环放置在线圈右侧，铜环将向右弹射D．电池正负极调换后，金属环不能向左弹射答案BC解析在闭合开关的瞬间，线圈中电流由右侧流入，磁场方向向左，磁场变强，则由楞次定律可知，环中电流由左侧看为顺时针方向，A项错误；由于铜环的电阻较小，铜环中感应电流较大，故铜环受到的安培力要大于铝环，B项正确；若环放在线圈右方，根据“来拒去留”可得，环将向右运动，C项正确；电池正负极调换后，金属环受力向左，故仍将向左弹出，D项错误．9．(多选)(2016·台州市高二期中)有一个垂直于纸面的匀强磁场，它的边界MN左侧为无场区，右侧是匀强磁场区域，如图8甲所示，现让一个金属线框在纸平面内以垂直于MN的恒定速度从MN左侧进入匀强磁场区域，线框中的电流随时间变化的i－t图象如图乙所示，则进入磁场区域的金属线框可能是图中的()图8答案BC解析导体棒切割磁感线产生的感应电动势E＝Blv，设线框总电阻是R，则感应电流I＝eq\f(Blv,R)，由题图乙所示图象可知，感应电流先均匀变大，后恒定，最后均匀减小，由于B、v、R是定值，则导体棒的有效长度l应先均匀增加，后恒定，最后均匀减小．闭合圆环匀速进入磁场时，有效长度l先变大，后变小，不符合题意，A项错误；六边形线框进入磁场时，有效长度l先均匀增大，后恒定，最后均匀减小，符合题意，B项正确；梯形线框匀速进入磁场时，有效长度先均匀增加，后不变，最后均匀减小，符合题意，C项正确；三角形线框匀速进入磁场时，有效长度l先增加，后减小，不符合题意，D项错误．10．如图9所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B.边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域．取沿abcda的感应电流为正，则表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是()图9答案C11．如图10甲所示，一个匝数n＝100的圆形导体线圈，面积S1＝0.4m2，电阻r＝1Ω.在线圈中存在面积S2＝0.3m2的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示．有一个R＝2Ω的电阻，将其两端分别与图甲中的圆形线圈相连接，则下列说法正确的是()图10A．圆形线圈中产生的感应电动势E＝6VB．在0～4s时间内通过电阻R的电荷量q＝8CC．a、b两端间的电压大小为1.5VD．在0～4s时间内电阻R上产生的焦耳热Q＝18J答案D解析由法拉第电磁感应定律可得E＝neq\f(ΔBS2,Δt)，由题图乙可得eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(0.6,4)T/s＝0.15T/s，将其代入可得E＝4.5V，A错．q＝IΔt＝eq\f(E,R＋r)·Δt＝neq\f(ΔΦ,ΔtR＋r)Δt＝neq\f(ΔΦ,R＋r)，在0～4s内穿过圆形导体线圈磁通量的变化量为ΔΦ＝0.6×0.3Wb－0＝0.18Wb，代入可得q＝6C，B错．a、b两端间的电压为路端电压，大小为U＝eq\f(E,R＋r)R＝3V，故C错．由于磁感应强度均匀变化产生的电动势与电流均恒定，可得I＝eq\f(E,r＋R)＝1.5A，由焦耳定律可得Q＝I2Rt＝18J，D对．12．(多选)(2017·余姚中学高二上学期期中)如图11甲所示，电阻不计且间距L＝1m的光滑平行金属导轨竖直放置，上端接一阻值R＝2Ω的电阻，虚线OO′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，现将质量m＝0.1kg、电阻不计的金属杆ab从OO′上方某处由静止释放．金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平．已知杆ab进入磁场时的速度v0＝1m/s，下落0.3m的过程中加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示，g取10m/s2，则()图11A．匀强磁场的磁感应强度为2TB．杆ab下落0.3m时金属杆的速度为1m/sC．杆ab下落0.3m的过程中R上产生的热量为0.2JD．杆ab下落0.3m的过程中通过R的电荷量为0.25C答案AD解析当金属杆进入磁场后，根据右手定则判断可知金属杆ab中电流的方向由a到b.由题图乙知，刚进入磁场时，金属杆的加速度大小a1＝10m/s2，方向竖直向上．由牛顿第二定律得：BI1L－mg＝ma1，I1＝eq\f(E,R)＝eq\f(BLv0,R)，代入数据解得：B＝2T，故A正确．a＝0时，金属杆受到的重力与安培力平衡，则有mg－BI2L＝0，其中I2＝eq\f(BLv,R)，联立得：v＝0.5m/s，故B错误；从开始到下落0.3m的过程中，由能量守恒有：mgh－Q＝eq\f(1,2)mv2，代入数据得：Q＝0.2875J，故C错误；金属杆自由下落高度为h0＝eq\f(v02,2g)＝0.05m，金属杆下落0.3m的过程中通过R的电荷量为：q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(\x\to(E),R)Δt＝eq\f(\f(ΔΦ,Δt),R)Δt＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BLh－h0,R)，代入数据得q＝0.25C，故D正确，所以A、D正确．二、实验题(本题共2小题，共12分．)13．(6分)在“研究电磁感应现象”的实验中，如图12甲、乙、丙所示是实验中连接的三个回路．其中判别电流表指针的偏转方向与电流方向关系的回路是________(填“甲”“乙”或“丙”)，显示是否产生了感应电流的回路是______(填“甲”“乙”或“丙”)．图12答案甲乙解析将电流表接在电源上可以分析电流的方向与电流表指针的偏转方向，则为甲电路；能确定是否产生感应电流的电路为乙电路．14．(6分)(2017·浙江4月选考·21(2))用如图13所示的装置做“探究感应电流方向的规律”实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落．当磁体运动到如图所示的位置时，流过线圈的感应电流方向从________(填“a到b”或“b到a”)．在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t的图象应该是________．图13答案b到aA解析由于磁体下落到题图所示位置时，穿过线圈的磁感线向上且磁通量增加，由楞次定律可知，流过线圈的感应电流从b到a，而磁铁进入线圈和离开线圈时感应电流方向相反，而离开时速度比进入时速度快，即产生的感应电流要大，磁铁在线圈内运动时，穿过线圈的磁通量几乎不变，则感应电流为0，由此可知选项A正确．三、计算题(本题共3小题，共40分．解答应写出必要的文字说明，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．)15．(12分)(2015·浙江10月选考·22)如图14甲所示，质量m＝3.0×10－3kg的“”型金属细框竖直放置在两水银槽中，“”型框的水平细杆CD长l＝0.20m，处于磁感应强度大小B1＝1.0T、方向水平向右的匀强磁场中．有一匝数n＝300匝，面积S＝0.01m2的线圈通过开关K与两水银槽相连．线圈处于与线圈平面垂直的、沿竖直方向的匀强磁场中，其磁感应强度B2的大小随时间t变化的关系如图乙所示．图14(1)求0～0.10s线圈中的感应电动势大小．(2)t＝0.22s时闭合开关K，若细杆CD所受安培力方向竖直向上，判断CD中的电流方向及磁感应强度B2的方向；(3)t＝0.22s时闭合开关K，若安培力远大于重力，细框跳起的最大高度h＝0.20m，求通过细杆CD的电荷量．答案(1)30V(2)C→DB2方向向上(3)0.03C解析(1)由题图乙知，在0～0.10s内eq\f(ΔB2,Δt)＝10T/s，根据电磁感应定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)得E＝nSeq\f(ΔB2,Δt)＝30V(2)由左手定则判断可知，CD杆中电流方向由C→D，则线圈中感应电流的磁场方向向上，由于0.20～0.25s，B2均匀减小，则B2方向向上．(3)由牛顿第二定律F安＝ma＝meq\f(v－0,Δt)，安培力F安＝IlB1q＝IΔtv2＝2gh得q＝eq\f(m\r(2gh),B1l)＝0.03C.16．(12分)(2017·杭州高二检测)在质量为M＝1kg的小车上竖直固定着一个质量m＝0.2kg、高h＝0.05m、总电阻R＝100Ω、n＝100匝的矩形闭合线圈，且小车与线圈的水平长度l相同．现在线圈和小车一起在光滑的水平面上运动，速度为v1＝10m/s，随后穿过与线圈平面垂直的磁感应强度B＝1.0T的水平有界匀强磁场，如图15甲所示．已知小车(包括线圈)运动的速度v随车的位移x变化的v－x图象如图乙所示．求：图15(1)小车的水平长度l和磁场的宽度d.(2)当小车的位移x＝10cm时，线圈中的电流大小I以及此时小车的加速度a.(3)线圈和小车通过磁场的过程中线圈电阻产生的热量Q.答案(1)10cm25cm(2)0.4A1.67m/s2，方向水平向左(3)57.6J解析(1)由题图乙可知，从x＝5cm开始，线圈进入磁场，线圈中有感应电流，线圈受安培力作用，小车做减速运动，速度v随位移x减小，当x＝15cm时，线圈完全进入磁场，线圈中感应电流消失，小车做匀速运动，因此小车的水平长度l＝10cm.当x＝30cm时，线圈开始离开磁场，则d＝30cm－5cm＝25cm.(2)当x＝10cm时，由题图乙可知，线圈右边切割磁感线的速度v2＝8m/s，由闭合电路欧姆定律得线圈中的电流I＝eq\f(nBhv2,R)＝eq\f(100×1.0×0.05×8,100)A＝0.4A，此时线圈所受安培力F＝nBIh＝2N，小车的加速度a＝eq\f(F,M＋m)≈1.67m/s2，方向水平向左．(3)由题图乙可知，线圈左边离开磁场时，小车的速度为v3＝2m/s.线圈进入磁场和离开磁场时，克服安培力做功，线圈的动能减少，转化成电能，在线圈上产生电热．线圈电阻产生的热量Q＝eq\f(1,2)(M＋m)v12－eq\f(1,2)(M＋m)v32＝57.6J.17．(16分)如图16甲所示，两根足够长的平行金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角为α，金属棒ab垂直于MN