高中物理 第一章 电磁感应章末综合检测 鲁科版选修3-2

第1章电磁感应本章综合（鲁科版选修3-2）(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(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，只有一个选项正确)1．电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系，根据这一发现，发明了许多电器设备．下列电器设备中，哪个没有利用电磁感应原理()A．动圈式话筒B．白炽灯泡C．磁带录音机D．电磁炉解析：选B.白炽灯泡是因灯丝通过电流而发热，当温度达到一定高度时，就会发光，而不是利用电磁感应原理．2．(年重庆高二检测)如图1－4所示，a、b、c三个环水平套在条形磁铁外面，其中a和b两环大小相同，c环最大，a环位于N极处，b和c两环位于条形磁铁中部，则穿过三个环的磁通量的大小是()图1－4A．c环最大，a与b环相同B．三个环相同C．b环比c环大D．a环一定比c环大解析：选C.条形磁铁磁场的磁感线分布特点是：(1)外部磁感线两端密，中间疏；(2)磁铁内、外磁感线的条数相等．据以上两点知：a、b、c三个环中磁场方向都向上．考虑到磁铁外部磁场的不同，外部磁场a>b，故b环的磁通量大于a环的磁通量，外部c的磁通量大于b的磁通量，内部磁通量相等，故合磁通量b大于c，应选C.其中a、c两个环磁通量大小关系不确定，故A、B、D错．3．如图1－5所示的装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中不产生感应电流的是()图1－5A．开关S接通的瞬间B．开关S接通后，电路中电流稳定时C．开关S接通后，滑动变阻器触头滑动的瞬间D．开关S断开的瞬间解析：选B.开关S接通的瞬间、开关S接通后滑动变阻器触头滑动的瞬间、开关S断开的瞬间，都使螺丝管线圈中的电流变化而引起磁场变化，线圈A中的磁通量发生变化而产生感应电流．4．闭合回路的磁通量Φ随时间t变化图象分别如图1－6所示，关于回路中产生的感应电动势的下列论述，其中正确的是()图1－6A．图甲的回路中感应电动势恒定不变B．图乙的回路中感应电动势恒定不变C．图丙的回路中0～t1时间内的感应电动势小于t1～t2时间内的感应电动势D．图丁的回路中感应电动势先变大，再变小解析：选B.由法拉第电磁感应定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)知，E与eq\f(ΔΦ,Δt)成正比，eq\f(ΔΦ,Δt)是磁通量的变化率，在Φ－t图象中图线的斜率即为eq\f(ΔΦ,Δt).图甲中斜率为0，所以E＝0.图乙中斜率恒定，所以E恒定．因为图丙中0～t1时间内图线斜率大小大于t1～t2时间内斜率，所以图丙中0～t1时间内的感应电动势大于t1～t2时间内的感应电动势．图丁中斜率绝对值先变小再变大，所以回路中的电动势先变小再变大，故B正确，A、C、D错误．5.如图1－7所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，MN线与线框的边成45°角，E、F分别为PS和PQ的中点．关于线框中的感应电流，正确的说法是()图1－7A．当E点经过边界MN时，线框中感应电流最大B．当P点经过边界MN时，线框中感应电流最大C．当F点经过边界MN时，线框中感应电流最大D．当Q点经过边界MN时，线框中感应电流最大解析：选B.由法拉第电磁感应定律知当导体切割磁感线时，产生的感应电动势E＝Blv，其中l为导体切割磁感线的有效长度，由几何关系可知，P点经过边MN时，l最大为正方形导线框的边长L，产生的感应电动势最大，感应电流最大，故B正确．当E点经过MN时，有效长度为eq\f(L,2)，当F点经过MN时，l等于FQ长度，小于边长L，故产生感应电流较小，当Q点经过MN时，整个线框处在磁场中，磁通量不再变化，故感应电流为零，所以A、C、D错误．6．半径为R的圆形线圈，两端A、D接有一个平行板电容器，线圈垂直放在随时间均匀变化的匀强磁场中，如图1－8所示，则要使电容器所带电荷量Q增大，可以采取的措施是()图1－8A．增大电容器两极板间的距离B．增大磁感应强度的变化率C．减小线圈的半径D．改变线圈所在平面与磁场方向间的夹角解析：选B.Q＝CU，由C＝eq\f(S,4πkd)知，增大极板距离d，电容C减小，因此Q也减小，故A错误；由U＝E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S，分析可得增大磁感应强度变化率或增大线圈在垂直磁场方向的投影面积可增大A、D间电压，从而使Q增大，所以B正确，C、D错误.7.如图1－9所示，边长为L的正方形导体框匀速地从磁场左边穿过磁场运动到磁场右边，磁场的宽度为d，线框的速度为v.若L<d，则线框中存在感应电流的时间为()图1－9A．L/vB．2L/vC．d/vD．2d/v解析：选B.线圈从开始进到完全进，从开始出到完全出的过程，线圈中存在感应电流．所以线框中存在感应电流的时间t＝eq\f(L,v)＋eq\f(L,v)＝eq\f(2L,v)，故B正确．8．信用卡的磁条中有一个个连续的相反极性的磁化区，每个磁化区代表了二进制数1或0，用以储存信息．刷卡时，当磁条以某一速度拉过信用卡阅读器的检测头时，在检测头的线圈中会产生变化的电压(如图1－10所示)．当信用卡磁条按如图乙所示方向以该速度拉过阅读器检测头时，在线圈中产生的电压随时间的变化关系正确的是()图1－10图1－11解析：选B.由图甲可知，当“1”区经过阅读器的检测头时，产生正向电压，当“0”区经过阅读器的检测头时，产生负向电压，可见B正确．9.如图1－12所示，圆环a和b的半径之比为r1∶r2＝2∶1，且都是由粗细相同的同种材料的导线构成，连接两环的导线电阻不计，匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变大，那么，当只有a环置于磁场中与只有b环置于磁场中两种情况下，A、B两点的电势差之比为()图1－12A．1∶1B．5∶1C．2∶1D．4∶1解析：选C.当a环置于磁场中，a环等效为内电路，b环等效为外电路，A、B两端的电压为外电压，设Sb＝S，则Sa＝4S根据法拉第电磁感应定律E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(4ΔBS,Δt)则UAB＝eq\f(ER,R＋2R)＝eq\f(4ΔBS,3Δt)当b环置于磁场中，b环等效为内电路，a环等效为外电路．AB两端电压仍为外电压，E′＝eq\f(ΔΦ′,Δt)＝eq\f(ΔBS,3Δt)U′AB＝eq\f(E′·2R,R＋2R)＝eq\f(2ΔBS,3Δt)所以eq\f(UAB,U′AB)＝eq\f(2,1)选项C正确．10.如图1－13所示，金属杆ab以恒定的速率v在间距为L的光滑平行导轨上向右滑行，设整个电路总电阻为R(恒定不变)，整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，下列叙述正确的是()图1－13A．ab杆中的电流与速率v成正比B．磁场作用于ab杆的安培力与速率v成反比C．电阻R上产生的电热功率与速率v成正比D．外力对ab杆做功的功率与速率v的平方成反比解析：选A.E＝BLv，I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BLv,R)，F＝BIL＝eq\f(B2L2v,R)，P＝I2R＝eq\f(B2L2v2,R)，因金属棒匀速运动，外力对杆ab做功的功率就等于消耗的热功率，由以上各式可知，A正确．二、填空题(本题共2小题，每小题6分，共12分．按题目要求作答)11．在研究电磁感应现象的实验中，为了能明确地观察实验现象，请在如图1－14所示的实验器材中选择必要的器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图．图1－14解析：本实验探究原理是小线圈中电流的磁场如何引起大线圈中产生感应电流，所以应把小线圈与电源连在一个电路中，定值电阻阻值太大，不选择使用，要显示大线圈中是否产生感应电流，应使大线圈与电流表或电压表连在一个电路中，由于电压表内阻太大，所以应选择电流表．答案：如图所示12．(年福州高二检测)如图1－15所示，正三角形abc的边长为L，在磁感应强度为B的匀强磁场中以平行于bc边的速度v匀速运动，则电流表的示数为__________A，ab两点间的电势差为________V.图1－15解析：因为穿过三角形线框的磁通量没有发生变化，所以，线框中没有感应电流，电流表示数为零．三角形线框运动时，等效为长度等于三角形的高的导体棒切割磁感线，所以E＝B×eq\f(\r(3),2)L×v＝eq\f(\r(3),2)BLv.答案：0eq\f(\r(3),2)BLv三、计算题(本题共4小题，共48分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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)13．(10分)如图1－16甲所示的螺线管，匝数n＝1500匝，横截面积S＝20cm2，电阻r＝1.5Ω，与螺线管串联的外电阻R1＝3.5Ω，R2＝25Ω，方向向右穿过螺线管的匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，试计算电阻R2的电功率和a、b两点的电势差．图1－16解析：螺线管中产生的感应电动势E＝nSeq\f(ΔB,Δt)＝6V，根据闭合电路欧姆定律，电路中的电流大小I＝eq\f(E,R1＋R2＋r)＝0.2A，电阻R2上消耗的电功率大小P＝I2R2＝1W，a、b两点间的电势差U＝I(R1＋R2)＝5.7V.答案：1W5.7V14．(10分)如图1－17所示，在连有电阻R＝3r的裸铜线框ABCD上，以AD为对称轴放置另一个正方形的小裸铜线框abcd，整个小线框处于垂直框面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中．已知小线框每边长为L，每边电阻为r，其它电阻不计．现使小线框以速度v向右平移，求通过电阻R的电流及R两端的电压．图1－17解析：感应电动势E＝BLv，由闭合电路欧姆定律I＝eq\f(E,R总)＝eq\f(BLv,r＋3r)＝eq\f(BLv,4r).R两端的电压UR＝I·R.所以UR＝eq\f(3,4)BLv.答案：eq\f(BLv,4r)eq\f(3,4)BLv15.(14分)如图1－18，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率eq\f(ΔB,Δt)＝k，k为负的常量．用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框．将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中．求：图1－18(1)导线中感应电流的大小；(2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率．解析：(1)导线框的感应电动势为E＝eq\f(ΔΦ,Δt)①ΔΦ＝eq\f(1,2)l2ΔB②导线框中的电流为I＝eq\f(E,R)③式中R是导线框的电阻，根据电阻定律公式有R＝ρeq\f(4l,S)④联立①②③④式，将eq\f(ΔB,Δt)＝k代入得I＝eq\f(klS,8ρ).⑤(2)导线框所受磁场的作用力的大小为f＝BIl⑥它随时间的变化率为eq\f(Δf,Δt)＝Ileq\f(ΔB,Δt)⑦由⑤⑦式得eq\f(Δf,Δt)＝eq\f(k2l2S,8ρ).答案：(1)eq\f(klS,8ρ)(2)eq\f(k2l2S,8ρ)16．(14分)如图1－19所示，A是一面积为S＝0.2m2、匝数为n＝100匝的圆形线圈，处在均匀磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度随时间变化规律为B＝(6－0.02t)T，开始时外电路开关S断开，已知R1＝4Ω，R2＝6Ω，电容器电容C图1－19(1)S闭合后，通过R2的电流大小；(2)S闭合一段时间后又断开，在断开后流过R2的电荷量．解析：由B＝(6－0.02t)T知，圆形线圈A内的磁场先是向里均匀减小，后是向外均匀增大，画出等效电路图如图所示．E