人教版(新教材)高中物理选择性必修2第二章电磁感应章末测评验收卷（二）

人教版(新教材)高中物理选择性必修第二册PAGEPAGE1章末测评验收卷(二)(时间：75分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分)1．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接。下列说法正确的是()A．开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B都会引起电流计指针偏转B．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，电流计指针均不会偏转C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，电流计指针不会偏转D．开关断开后，滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针发生偏转〖答案〗A〖解析〗线圈A插入或拔出线圈B，都将造成线圈B处磁场的变化，因此线圈B处的磁通量变化，产生感应电流，故选项A正确；开关闭合和断开均能引起线圈B中磁通量的变化而产生感应电流，故选项B错误；开关闭合后，只要移动滑片P，线圈B中磁通量变化而产生感应电流，故选项C错误；开关断开后，线圈B无磁通量变化，故无感应电流，选项D错误。2．如图，螺线管导线的两端与两平行金属板相连接，一个带正电的小球用绝缘丝线悬挂于两金属板间并处于静止状态。线圈置于方向竖直向上的均匀增大的磁场中，现将S闭合，当磁场发生变化时小球将偏转。若磁场发生了两次变化，且第一次比第二次变化快，第一次小球的最大偏角为θ1，第二次小球的最大偏角为θ2，则关于小球的偏转位置和两次偏转角大小的说法正确的()A．偏向B板，θ1＞θ2 B．偏向B板，θ1＜θ2C．偏向A板，θ1＞θ2 D．偏向A板，θ1＜θ2〖答案〗C〖解析〗线圈置于方向竖直向上的均匀增大的磁场中，据楞次定律可知线圈的感应电动势下高上低，则B板电势高，A板电势低，小球向A偏转，当磁场变化快时电动势大，小球的偏角大，则C正确。3．如图所示，在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两个可自由滑动的导体ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增大时，导体ab和cd的运动情况是()A．一起向左运动B．一起向右运动C．ab和cd相向运动，相互靠近D．ab和cd相背运动，相互远离〖答案〗C〖解析〗当载流直导线中的电流逐渐增大时，穿过闭合回路的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍穿过回路的磁通量的变化，所以两导体相互靠近，通过减小回路面积，达到阻碍磁通量增大的目的，故选项C正确。4．(2021·海原县一中高二期末)矩形线圈abcd，长ab＝20cm，宽bc＝10cm，匝数n＝200，线圈回路总电阻R＝50Ω，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁感应强度B随时间的变化规律如图所示，则线圈回路的感应电动势E和在t＝0.3s时线圈ab边所受的安培力F是()A．2V、4N B．2V、0.32NC．5V、3N D．5V、4N〖答案〗B〖解析〗由法拉第电磁感应定律可得感应电动势E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔBS,Δt)＝2V由闭合电路欧姆定律可得感应电流I＝eq\f(E,R)＝0.04A当t＝0.3s时，磁感应强度B＝0.2T，那么线圈ab边所受的安培力F＝nBIL＝200×20×0.01×0.04×0.2N＝0.32N，故选项B正确。5．(2021·湖北黄冈市高二期末)如图所示，水平放置的平行板电容器，用导线、开关S与一个n匝的线圈连接。线圈置于磁感应强度均匀增大的磁场中，磁感应强度变化率为eq\f(ΔB,Δt)。若已知电容器的电容为C，线圈面积为S，那么电容器上极板电性以及电容器电量分别是()A．正电，neq\f(ΔB,Δt)SC B．正电，eq\f(ΔB,Δt)SCC．负电，eq\f(ΔB,Δt)SC D．负电，neq\f(ΔB,Δt)SC〖答案〗A〖解析〗由楞次定律可判定上极板带正电荷；线圈产生的感应电动势为E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nSeq\f(ΔB,Δt)，电容器的电容C＝eq\f(Q,U)其中U＝E，所以Q＝CU＝neq\f(ΔB,Δt)SC，故选项A正确。6．如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁体的N极附近竖直下落，由图示位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很靠近位置Ⅱ。在这个过程中，线圈中感应电流()A．沿abcd流动B．沿dcba流动C．从Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，从Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动D．从Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，从Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动〖答案〗A〖解析〗如图所示，从Ⅰ到Ⅱ原磁场向上且磁通量减少，据楞次定律可知，线圈中感应电流产生的磁场方向向上，用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)，即沿abcd流动。同理可以判断从Ⅱ到Ⅲ原磁场向下且磁通量增加，由楞次定律可知，线圈中感应电流产生的磁场方向向上，感应电流的方向沿abcd流动，故选项A正确。7．如图所示的电路中，A、B是两个相同的灯泡，L是一个带铁芯的线圈，电阻不计。调节R，电路稳定时两灯泡都正常发光，则在开关闭合或断开时()A．合上S时，B灯立即亮起来，并保持亮度不变B．断开S时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭C．断开S时，A、B两灯都不会立即熄灭，且通过A灯泡的电流方向与原电流方向相反D．断开S时，A、B两灯都不会立即熄灭，并且一定同时熄灭〖答案〗D〖解析〗在开关闭合时，通过线圈的电流增大，导致线圈出现自感电动势，从而阻碍灯泡A的电流增大，则B立即变亮，A慢慢变亮，L的电阻不计，则电流稳定时两电阻相同的灯泡的亮度相同，并联部分分得的电压逐渐变小，故B的亮度有变小的过程，故A错误；断开开关S的瞬间，由电感的特性可知：L和两灯泡组成的回路中的电流大小与原来相等，通过A灯的电流的方向不变，而B灯的电流方向与原电流方向相反，故C错误；断开开关S的瞬间，因灯泡相同，两灯会同时慢慢熄灭，但不会闪亮一下，故B错误，D正确。8．(2021·1月重庆市学业水平选择性考试适应性测试，5)如图所示，正方形MNPQ内的两个三角形区域充满匀强磁场，形状与MNPQ完全相同的闭合导线框M′N′P′Q′在外力作用下沿轴线OO′水平向左匀速运动。设通过导线框的感应电流为i，逆时针方向为电流的正方向，当t＝0时M′Q′与NP重合，在M′Q′从NP到临近MQ的过程中，下列图像中能反映i随时间t变化规律的是()〖答案〗B〖解析〗闭合导线框M′N′P′Q′匀速向左运动过程，穿过回路的磁通量不断增大，根据楞次定律可知，回路中的电流一直是逆时针的，所以电流的方向一直为正。线框向左匀速运动过程中，切割磁感线的有效长度先减小，后增大，所以感应电流先减小，后增大，故B正确。二、多项选择题(本题共4个小题，每小题4分，共16分)9．如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有()A．增加线圈的匝数B．提高交流电源的频率C．将金属杯换为瓷杯D．取走线圈中的铁芯〖答案〗AB〖解析〗解题的关键是要弄清杯内水沸腾的原因和决定的因素。交变电流在铁芯中产生交变磁场，金属杯会产生感应电流而发热，从而使杯内水沸腾。增加线圈的匝数和提高交流电源的频率都可以增大金属杯产生的电流，可缩短加热时间，选项A、B正确；将金属杯换成瓷杯，变化磁场不能使它产生电流，也就不能使水加热，选项C错误；取走线圈中的铁芯，会减小周围的磁场，金属杯产生的电流会减小，从而增加水沸腾的时间，选项D错误。10．如图所示，长直导线通以方向向上的恒定电流i，矩形金属线圈abcd与导线共面，线圈的长是宽的2倍，第一次将线圈由静止从位置Ⅰ平移到位置Ⅱ停下，第二次将线圈由静止从位置Ⅰ绕过d点垂直纸面的轴线旋转90°到位置Ⅲ停下，两次变换位置的过程所用的时间相同，以下说法正确的是()A．两次线圈所产生的平均感应电动势相等B．两次线圈所产生的平均感应电动势不相等C．两次通过线圈导线横截面的电荷量相等D．两次通过线圈导线横截面的电荷量不相等〖答案〗BD〖解析〗根据通电直导线周围的磁场分布可知，两次通过线圈磁通量的变化量不同，根据eq\o(E,\s\up6(－))＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知，线圈所产生的平均感应电动势不相等，选项A错误，B正确；根据q＝neq\f(ΔΦ,R)可知两次通过线圈导线横截面的电荷量不相等，选项C错误，D正确。11．(2021·1月福建省新高考适应性考试，6)由螺线管、电阻和水平放置的平行板电容器组成的电路如图(a)所示。其中，螺线管匝数为N，横截面积为S1；电容器两极板间距为d，极板面积为S2，板间介质为空气(可视为真空)。螺线管处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B随时间t变化的B－t图像如图(b)所示。一电荷量为q的颗粒在t1～t2时间内悬停在电容器中，重力加速度大小为g，静电力常量为k。则()A．颗粒带负电B．颗粒质量为eq\f(qNS1（B2－B1）,g（t2－t1）)C．t1～t2时间内，a点电势高于b点电势D．电容器极板带电量大小为eq\f(NS1S2（B2－B1）,4πkd（t2－t1）)〖答案〗AD〖解析〗根据楞次定律和右手螺旋定则可知，感应电流通过电阻R的方向为由a到b，电容器的上极板带正电，颗粒悬浮在电容器中，受到的电场力与重力平衡，所以颗粒带负电，故A正确；电容器两极板间的电压等于感应电动势，根据法拉第电磁感应定律，有U＝Neq\f(ΔBS,Δt)＝Neq\f(（B2－B1）S1,t2－t1)，电容器两板间的电场强度E＝eq\f(U,d)＝eq\f(N（B2－B1）S1,（t2－t1）d)，又mg＝qE，解得m＝eq\f(NqS1（B2－B1）,gd（t2－t1）)，故B错误；在t1～t2时间内，a点电势等于b点电势，故C错误；电容器极板的带电量为Q＝CU，又C＝eq\f(εrS,4πkd)，空气的相对介电常数为1，则Q＝eq\f(NS1S2（B2－B1）,4πkd（t2－t1）)，故D正确。12．(2021·四川广元市高二期末)在光滑的水平地面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，如图所示PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个半径为a，质量为m，电阻为R的金属圆环垂直磁场方向，以速度v从如图所示位置M向右运动，当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时，圆环的速度为eq\f(v,2)，则下列说法正确的是()A．此时圆环中的电功率为eq\f(2B2a2v2,R)B．此时圆环的加速度为eq\f(8B2a2v,mR)C．此过程中通过圆环截面的电荷量为eq\f(Ba2π,R)D．此过程中回路中产生的焦耳热为0.75mv2〖答案〗BC〖解析〗当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时，左右两侧都切割磁感线，且产生的电动势方向相同，所以回路中的电动势E＝2B·2a·eq\f(v,2)＝2Bav回路中的电流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(2Bav,R)电功率P＝eq\f(E2,R)＝eq\f(4B2a2v2,R)，A错误；圆环受的安培力F＝2BI·2a＝eq\f(8B2a2v,R)加速度a′＝eq\f(F,m)＝eq\f(8B2a2v,mR)，B正确；此过程中通过圆环截面的电荷量为q＝eq\o(I,\s\up6(－))t＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(Ba2π,R)，C正确；产生的焦耳热Q＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)m(eq\f(v,2))2＝0.375mv2，D错误。三、实验题(本题共2个小题，共14分)13．(6分)(2021·南充市高级中学高二期中)有一灵敏电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转。现把它与一个线圈串联，将磁体从线圈上方插入或拔出，如图所示。请完成下列填空：(1)图甲中灵敏电流计指针的偏转方向为________(选填“偏向正接线柱”或“偏向负接线柱”)。(2)图乙中磁体下方的极性是________(选填“N极”或“S极”)。(3)图丙中磁体的运动方向是________(选填“向上”或“向下”)。(4)图丁中线圈从上向下看的电流方向是________(选填“顺时针”或“逆时针”)。〖答案〗(1)偏向正接线柱(2)S极(3)向上(4)逆时针〖解析〗(1)由题图甲可知，磁体向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，根据楞次定律可知线圈中感应电流方向(从上向下看)为逆时针方向，即电流从正接线柱流入电流计，指针偏向正接线柱。(2)由题图乙可知，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，又知磁通量增加，根据楞次定律可知，磁体下方为S极。(3)由题图丙可知，磁场方向向下，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，磁通量减小，磁体向上运动。(4)由题图丁可知，磁体向上运动，穿过线圈的磁通量减小，原磁场方向向上，根据楞次定律可知感应电流方向(从上向下看)为逆时针方向。14．(8分)法拉第电磁感应现象是指：“闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。”小明和芳芳根据课文中的描述进行了进一步探究。(1)芳芳同学思考：线圈的一边在磁场中做切割磁感线运动与单根导线在磁场中做切割磁感线运动，产生的感应电流的大小可能不一样。于是她验证如下：(a)先用大约25圈的漆包线圈的一条边框较快地切割磁感线运动(b)然后用单根导线以相同的情况切割磁感线运动。你认为两次灵敏电流汁指针偏转程度________。A．(a)较大 B．(b)较大C．一样大 D．无法确定(2)实验过程中小明与芳芳又用线圈和条形磁体来做实验(如图乙所示)，条形磁体插入或拔出线圈时，发现灵敏电流计指针发生偏转。你认为在此实验中产生感应电流大小跟什么因素有关？请你总结一下。①____________________；②____________________；(3)在(1)、(2)两个实验中，如何改变感应电流的方向？每个实验各写出一种方法。①____________________；②____________________。〖答案〗(1)A(2)①条形磁铁磁场强弱②线圈匝数多少或条形磁体插入(或拔出)线圈的快慢(3)①改变切割方向(或改变磁体方向)②改变磁体的运动方向〖解析〗(1)因为多匝线圈在磁场中运动时，相当于多根导线同时切割磁感线，即相当于多个电源串联，则电路中电流较大，即(a)中较大，故选A。(2)我们知道导体切割磁感线可以产生感应电流，即导体和磁场发生了相对运动；本题中磁场运动，可以认为导线相对于磁场发生了运动，故也可以产生感应电流；感应电流应与磁场的强弱、磁体运动的快慢及线圈的匝数等有关。(3)感应电流的方向与切割方向及磁场方向有关，故可以通过改变磁极方向和运动方向改变电流方向；即①改变切割方向(或改变磁体方向)；②改变磁体的运动方向。四、计算题(本题共3个小题，共38分)15．(10分)(2020·黑龙江大庆实验中学月考)如图甲所示，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a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接，求：(1)a、b两点间的电势差Uab；(2)在0～4s时间内通过电阻R的电荷量；(3)在0～4s时间内电阻R上产生的热量。〖答案〗(1)－3V(2)6C(3)18J〖解析〗(1)由法拉第电磁感应定律可得E＝neq\f(ΔBS2,Δt)解得E＝4.5V电流I＝eq\f(E,r＋R)＝1.5A由楞次定律可得，a点电势低于b点电势，故Uab＝－IR＝－3V。(2)通过电阻R的电荷量q＝IΔt＝6C。(3)由焦耳定律可得Q＝I2RΔt＝18J。16．(12分)如图所示，线框由导线组成，cd、ef两边竖直放置且相互平行，导体棒ab水平放置并可沿cd、ef无摩擦滑动，导体棒ab所在处有匀强磁场且B2＝2T，已知ab长l＝0.1m，整个电路总电阻R＝5Ω。螺线管匝数n＝4，螺线管横截面积S＝0.1m2。在螺线管内有如图所示方向磁场B1，若磁场B1以eq\f(ΔB1,Δt)＝10T/s均匀增加时，导体棒恰好处于静止状态，试求：(g＝10m/s2)(1)通过导体棒ab的电流大小；(2)导体棒ab的质量m大小；(3)若B1＝0，导体棒ab恰沿cd、ef匀速下滑，且始终与其接触良好，求棒ab的速度大小。〖答案〗(1)0.8A(2)0.016kg(3)20m/s〖解析〗(1)螺线管产生的感应电动势E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB1,Δt)S①得E＝4×10×0.1V＝4V通过导体棒ab的电流I＝eq\f(E,R)＝0.8A。②(2)导体棒ab所受的安培力F＝B2Il＝2×0.8×0.1N＝0.16N③导体棒静止时有F＝mg④解得m＝0.016kg。⑤(3)ab匀速下滑时E2＝B2lv⑥I′＝