2024-2025学年新教材高中物理第二章电磁感应测评含解析新人教版选择性必修第二册

PAGE8-其次章测评(时间:90分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每个小题中只有一个选项是正确的)1.如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()A.1∶1 B.1∶2 C.1∶4 D.4∶1解析两个线圈的半径虽然不同,但是线圈内的匀强磁场的半径一样,则穿过两线圈的磁通量相同,故选项A正确。答案A2.物理课上,老师做了一个奇异的“跳环试验”。如图所示,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间,套环马上跳起。某同学另找来器材再探究此试验。他连接好电路,经重复试验,线圈上的套环均未动。对比老师演示的试验,下列四个选项中,导致套环未动的缘由可能是()A.线圈接在了直流电源上B.电源电压过高C.所选线圈的匝数过多D.所用套环的材料与老师的不同解析当闭合S瞬间,线圈L内产生的磁场B及磁通量的改变率ΔΦΔT随电压及线圈匝数增加而增大,假如套环是金属材料又闭合,由楞次定律可知,环内会产生感应电流I及磁场B',环会受到向上的安培力F,当F>mg时,环跳起,ΔΦΔT越大,环电阻越小,F越大,所以选项B、C错误;假如套环换用电阻大、密度大的材料,I减小、F减小,mg增大,套环可能无法跳起,选项D正确;假如运用答案D3.扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示。无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是()解析感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生改变。在A图中系统上下及左右振动时在磁场中的部分有时多有时少,磁通量发生改变,产生感应电流,受到安培力,阻碍系统的振动,故A正确;而B、C、D三个图均有磁通量不变的状况,故错误。答案A4.图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图,L1和L2为电感线圈。试验时,断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,随后渐渐变暗;闭合开关S2,灯A2渐渐变亮,而另一个相同的灯A3马上变亮,最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是()A.图甲中,A1与L1的电阻值相同B.图甲中,闭合S1,电路稳定后,A1中电流大于L1中电流C.图乙中,变阻器R与L2的电阻值相同D.图乙中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等解析断开开关S1瞬间,线圈L1产生自感电动势,阻碍电流的减小,通过L1的电流反向通过A1,灯A1突然闪亮,随后渐渐变暗,说明IL1>IA1,即RL1<RA1,故A错误;题图甲中,闭合开关S1,电路稳定后,因为RL1<RA1,所以A1中电流小于L1中电流,故B错误;题图乙中,闭合开关S2,灯A2渐渐变亮,而另一个相同的灯A3马上变亮,最终A2与A3的亮度相同,说明变阻器R与L2的电阻值相同,故C正确;闭合S2瞬间,通过L2的电流增大,由于电磁感应,线圈L2产生自感电动势,阻碍电流的增大,故L2中电流与变阻器R中电流不相等,故D错误。答案C5.矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直。规定磁场的正方向垂直纸面对里,磁感应强度B随时间改变的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流的正方向,则图中正确的是()解析0~1s,感应电流的方向由楞次定律可知为逆时针,即沿负方向,依据电磁感应定律E=SΔBΔt,由于B-t图像斜率大小肯定,又因S不变,所以E同理1~3s,感应电流方向为顺时针,沿正方向,电流大小为定值,与0~1s相等;3~4s感应电流方向为逆时针,沿负方向,电流大小为定值,与0~1s相等。答案D6.如图所示,螺线管的导线两端与平行金属板相接,一个带负电的通草球用细丝线悬挂在两金属板间并处于静止状态,螺线管下方有一垂直纸面放置的直导线P。若P中突然通以垂直纸面对里的电流时,通草球的运动状况是()A.向左摇摆 B.向右摇摆C.保持静止 D.无法确定解析P中突然通以垂直纸面对里的电流时,穿过螺线管向右的磁通量增大,螺线管产生的感应电动势向右,A板带负电,B板带正电,负电荷受的电场力向右。答案B7.许多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止起先下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率()A.匀称增大B.先增大,后减小C.渐渐增大,最终不变D.先增大,再减小,最终不变解析利用电磁感应现象分析解答。起先时,条形磁铁以加速度g竖直下落,则穿过铜环的磁通量发生改变,铜环中产生感应电流,感应电流的磁场阻碍条形磁铁的下落。起先时的感应电流比较小,条形磁铁向下做加速运动,且随下落速度增大,其加速度变小。当条形磁铁的速度达到肯定值后,相应铜环对条形磁铁的作用力等于条形磁铁的重力。故条形磁铁先加速运动,但加速度变小,最终的速度不变。选项C正确。答案C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)8.一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,如图a甲所示。设垂直于纸面对里的磁感应强度方向为正,垂直于纸面对外的磁感应强度方向为负。线圈中顺时针方向的感应电流为正,逆时针方向的感应电流为负。已知圆形线圈中感应电流i随时间改变的图像如图a乙所示,则线圈所在处的磁场的磁感应强度随时间改变的图像可能是图b中的()图a图b解析依据题图甲和题图乙,我们只探讨最初的一个周期,即2s内的状况,由图甲、乙所表示的圆线圈中感应电流的方向、大小,运用楞次定律,推断出感应电流的磁场方向、大小;再依据楞次定律,推断引起电磁感应现象发生的磁场应当如何改变。从而找出正确选项为C、D。答案CD9.如图所示,线圈C连接光滑平行导轨,导轨处在方向垂直纸面对里的匀强磁场中,导轨电阻不计,导轨上放着导体棒MN。为了使闭合线圈A产生图示方向的感应电流,可使导体棒MN()A.向右加速运动 B.向右减速运动C.向左加速运动 D.向左减速运动解析当C中电流产生的磁场与A中电流产生的磁场方向相同时,由右手定则推断MN应向左运动,C产生的磁场应减弱,故MN应减速,故可推断MN向左减速,同理可推断向右加速也可,故选A、D。答案AD10.如图所示,矩形线框abcd处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与线框平面垂直,线框ab长为2l,bc长为l,MN为垂直于ab并可在ab和cd上自由滑动的金属杆,且杆与ab和cd接触良好,abcd和MN上单位长度的电阻皆为r。让MN从ad处起先以速度v向右匀速滑动,设MN与ad之间的距离为x(0≤x≤2l),则在整个过程中()A.当x=0时,MN中电流最小B.当x=l时,MN中电流最小C.MN中电流的最小值为2D.MN中电流的最大值为6解析MN产生感应电动势为E=Blv,MN中电流I=ER总=Blvlr+(l+2x)(5l-2x)r6l=6B答案BCD三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(6分)在探讨电磁感应的试验中(1)一位学生将电流表、电池、电阻和开关连接成如图甲所示电路,接通开关,看到电流表指针偏向正接线柱一侧。这样做的目的是。

(2)这位学生又把电流表及原、副线圈A和B、电池、开关连接成如图乙所示电路。①当接通开关时,或接通开关后将线圈A插入线圈B的过程中,看到电流表的指针都偏向正接线柱一侧。比较电流的方向,可得出的试验结论是。

②当断开开关时,或将线圈A从线圈B中拔出的过程中,发觉电流表的指针都偏向负接线柱一侧。比较电流的方向,可得出的试验结论是。

答案(1)查明电流表指针偏转方向与电流方向的关系(2)①当线圈B中磁场增加时,线圈B中产生的感应电流磁场方向与原磁场方向相反②当线圈B中磁场减弱时,线圈B中产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相同12.(10分)如图是探讨自感现象的电路图,两个灵敏电流计G1和G2的零点都在刻度中心,当电流从左向右流入时,指针向右偏,反之向左偏,在开关S接通的瞬间,G1指针向摆,G2指针向摆;S断开的瞬间,G1指针向摆,G2指针向摆(以上均选填“左”或“右”),两个灵敏电流计指针的摇摆幅度(选填“相等”或“不相等”)。

解析在开关S接通的瞬间,线圈阻碍电流增大,使电流渐渐增大到最大,但电流依旧是从左向右流入;在S断开的瞬间,线圈阻碍电流减小,使电流在线圈L、灵敏电流计G1、G2、电阻R构成的回路中渐渐减小到零,G1中电流为从左向右流入,G2中电流为从右向左流入;两表串联,电流相等,指针的摇摆幅度相等。答案右右右左相等13.(10分)如图,水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻,质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上。t=0时,金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止起先运动。t0时刻,金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面对里的匀强磁场区域,且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽视不计,两者始终保持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数为μ。重力加速度大小为g。求:(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小。(2)电阻的阻值。解析(1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a,由牛顿其次定律得F-μmg=ma①设金属杆到达磁场左边界时的速度为v,由运动学公式有v=at0②当金属杆以速度v在磁场中运动时,由法拉第电磁感应定律,杆中的电动势为E=Blv③联立①②③式可得E=Blt0Fm-(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时,金属杆中的电流为I,依据欧姆定律I=ER式中R为电阻的阻值。金属杆所受的安培力为F安=BlI⑥因金属杆做匀速运动,由牛顿运动定律得F-μmg-F安=0⑦联立④⑤⑥⑦式得R=B2l答案(1)Blt0Fm-μg14.(12分)某同学设计了一个发电测速装置,工作原理如图所示。一个半径R=0.1m的圆形金属导轨固定在竖直平面上,一根长为R的金属棒OA,A端与导轨接触良好,O端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径r=R3的圆盘,圆盘和金属棒能随转轴一起转动。圆盘上绕有不行伸长的细线,下端挂着一个质量m=0.5kg的铝块。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面