秋人教版高中物理选修32第四章 电磁感应测试含答案.docx

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秋人教版高中物理选修32第四章电磁感应测试含答案

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2020年秋人教版高中物理选修3-2第四章电磁感应测试

本试卷共100分，考试时间120分钟。

一、单选题（共10小题,每小题4.0分,共40分）

1.闭合线圈放在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，因磁场变化而发生电磁感应现象，则（　　）

A．穿过线圈的磁通量越大，产生的感应电动势越大

B．穿过线圈的磁通量变化量越大，产生的感应电动势越大

C．穿过线圈的磁通量变化率越大，产生的感应电动势越大

D．穿过线圈的磁感线条数越多，产生的感应电动势越大

2.如下图所示，用铝板制成U形框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上方，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场方向向左以速度v匀速运动，悬线拉力为FT，则（　　）

A．悬线竖直FT＝mg

B．悬线竖直FT＞mg

C．悬线竖直FT＜mg

D．无法确定FT的大小和方向

3.如图所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落．如果线圈中受到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为（　　）

A．a1＞a2＞a3＞a4

B．a1＝a2＝a3＝a4

C．a1＝a3＞a2＞a4

D．a1＝a3＞a2＝a4

4.如图所示的下列实验中，有感应电流产生的是（　　）

A．

　　B．

C．

　　D．

5.如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1（左）匀速运动到位置2（右）．则（　　）

A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a

B．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a

C．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右

D．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左

6.在图中，EF、GH为平行的金属导轨，其电阻不计，R为电阻，C为电容器，AB为可在EF和GH上滑动的导体横杆．有匀强磁场垂直于导轨平面．若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆AB（　　）

A．匀速滑动时，I1＝0，I2＝0

B．匀速滑动时，I1≠0，I2≠0

C．加速滑动时，I1＝0，I2＝0

D．加速滑动时，I1≠0，I2≠0

7.在地球的赤道上置一矩形线圈，线圈平面与赤道平面重合，线圈的上、下边水平，此时穿过线圈平面的磁通量大小为Φ.现使线圈绕其竖直轴线旋转180°，则此过程中穿过线圈的磁通量的变化量的大小为（　　）

A．0

B．

Φ

C．Φ

D．2Φ

8.如图所示，将一根绝缘金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状，它通过两个小金属环与长直金属杆导通，图中a、b间距离为L，导线组成的正弦图形顶部或底部到杆的距离都是d.右边虚线范围内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于弯曲导线所在平面的匀强磁场，磁场区域的宽度为

，现在外力作用下导线沿杆正以恒定的速度v向右运动，t＝0时刻a环刚从O点进入磁场区域，则下列说法正确的是（　　）

A．t＝

时刻，回路中的感应电动势为Bdv

B．t＝

时刻，回路中的感应电动势为2Bdv

C．t＝

时刻，回路中的感应电流第一次开始改变方向

D．t＝

时刻，回路中的感应电流第一次开始改变方向

9.一矩形线圈abcd位于一随时间变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面向里（如图甲所示），磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示．以I表示线圈中的感应电流（图甲中线圈上箭头方向为电流的正方向），下图中能正确表示线圈中电流I随时间t变化规律的是（　　）

A．

B．

C．

D．

10.转笔（PenSpinning）是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，如图所示．转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其手指上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是（　　）

A．笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越大

B．笔杆上的各点做圆周运动的力是由向心力提供的

C．若该同学使用中性笔，笔尖上的小钢珠有可能因快速的转动做离心运动被甩走

D．若该同学使用的是金属笔杆，且考虑地磁场的影响，由于笔杆中不会产生感应电流，因此金属笔杆两端一定不会形成电势差

二、多选题（共4小题,每小题5.0分,共20分）

11.（多选）如图所示，能产生感应电流的是（　　）

A．磁铁向下运动

B．磁铁停在线圈中不动

C．磁铁向上运动

D．只要有磁铁就一定有电流

12.（多选）如图所示的装置，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中产生感应电流的是（　　）

A．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

13.（多选）如图所示，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（　　）

A．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．铜环最终在磁场中来回不停的摆动

14.（多选）如图所示，两根电阻不计的平行光滑金属导轨在同一水平面内放置，左端与定值电阻R相连，导轨x>0一侧存在着沿x方向均匀增大的磁场，磁感应强度与x的关系是B＝0.5＋0.5x（T），在外力F作用下一阻值为r的金属棒从A1运动到A3，此过程中电路中的电功率保持不变．A1的坐标为x1＝1m，A2的坐标为x2＝2m，A3的坐标为x3＝3m，下列说法正确的是（　　）

A．回路中的电动势既有感生电动势又有动生电动势

B．在A1与A3处的速度比为2：

1

C．A1到A2与A2到A3的过程中通过导体横截面的电量之比为3：

4

D．A1到A2与A2到A3的过程中产生的焦耳热之比为5：

7

三、实验题（共1小题,每小题10.0分,共10分）

15.如图为“研究电磁感应现象”的实验装置，部分导线已连接．

（1）请用笔画线代替导线将图中未完成的电路连接好．

（2）闭合开关时发现灵敏电流计的指针向左偏了一下．将原线圈A迅速拔出副线圈B，发现电流计的指针向________偏；原线圈插入副线圈不动，将滑动变阻器滑片迅速向右移动，发现电流计的指针向________偏．

四、计算题（共3小题,每小题10.0分,共30分）

16.足够长的平行金属导轨MN和PK表面粗糙，与水平面之间的夹角为α，间距为L.垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度为B，MP间接有阻值为R的电阻，质量为m的金属杆ab垂直导轨放置，其他电阻不计．如图所示，用恒力F沿导轨平面向下拉金属杆ab，使金属杆由静止开始运动，杆运动的最大速度为vm，ts末金属杆的速度为v1，前ts内金属杆的位移为x，（重力加速度为g）求：

（1）金属杆速度为v1时加速度的大小；

（2）整个系统在前ts内产生的热量．

17.如图，匀强磁场垂直铜环所在的平面，导体棒a的一端固定在铜环的圆心O处，另一端紧贴圆环，可绕O匀速转动．通过电刷把铜环、环心与两竖直平行金属板P、Q连接成如图所示的电路，R1、R2是定值电阻．带正电的小球通过绝缘细线挂在两板间M点，被拉起到水平位置；合上开关K，无初速度释放小球，小球沿圆弧经过M点正下方的N点到另一侧．

已知：

磁感应强度为B；a的角速度大小为ω，长度为l，电阻为r；R1＝R2＝2r，铜环电阻不计；P、Q两板间距为d；带电的小球质量为m、电量为q；重力加速度为g.求：

（1）a匀速转动的方向；

（2）P、Q间电场强度E的大小；

（3）小球通过N点时对细线拉力FT的大小．

18.如图所示，正方形闭合线圈边长为0.2m、质量为0.1kg、电阻为0.1Ω，在倾角为30°的斜面上的砝码质量为0.4kg，匀强磁场磁感应强度为0.5T，不计一切摩擦，砝码沿斜面下滑线圈开始进入磁场时，它恰好做匀速运动．（g取10m/s2）

（1）求线圈匀速上升的速度大小；

（2）在线圈匀速进入磁场的过程中，砝码对线圈做了多少功？

（3）线圈进入磁场的过程中产生多少焦耳热？

答案解析

1.【答案】C

【解析】由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势E＝n

，即感应电动势与线圈匝数有关；同时可知，感应电动势与磁通量的变化率有关，磁通量变化越快，感应电动势越大，穿过线圈的磁通量大，但若所用的时间长，则电动势可能小，故A、B、D错误，C正确；故选C.

2.【答案】A

【解析】设两板间的距离为L，由于向左运动过程中竖直板切割磁感线，产生电动势，用右手定则判断下板电势高于上板电势，电动势大小E＝BLv，即带电小球处于电势差为BLv的电场中．所受电场力F电＝q

＝q

＝qvB.若设小球带正电，则电场力方向向上．同时小球所受洛伦兹力F洛＝qvB，方向由左手定则判断竖直向下，即F电＝F洛；反之小球带负电同样可得出F电′＝F洛′，且方向相反．故无论小球带什么电，怎样运动，都有FT＝mg，故选项A正确．

3.【答案】C

【解析】线圈自由下落时，加速度为a1＝g.线圈完全在磁场中时，磁通量不变，不产生感应电流，线圈不受安培力作用，只受重力，加速度为a3＝g.线圈进入和穿出磁场过程中，切割磁感线产生感应电流，将受到向上的安培力，根据牛顿第二定律得知，a2＜g，a4＜g.线圈完全在磁场中时做匀加速运动，到达4处的速度大于2处的速度，则线圈在4处所受的安培力大于在2处所受的安培力，又知，磁场力总小于重力，则a2＞a4，故a1＝a3＞a2＞a4.所以本题选C.

4.【答案】D

【解析】根据电流的磁效应，导线通电后其下方存在磁场，小磁针在磁场的作用下偏转，没有感应电流，故A错误；由法拉第电磁感应定律知，闭合圆环在无限大匀强磁场中加速运动，磁通量没有变化，所以没有产生感应电动势，故不能产生感应电流，所以B错误；通电导线在磁场中受安培力的作用，所以不存在感应电流，故C错误；闭合回路中的金属杆切割磁感线运动，能够产生感应电流，故D正确．

5.【答案】D

【解析】根据楞次定律可知A、B错误，根据安培定则可知C错误，D正确．

6.【答案】D

【解析】横杆水平运动时产生感应电动势，对整个电路，可把AB看做电源，等效电路如图所示．当横杆匀速滑动时，电动势E不变，故I1≠0，I2＝0.当横杆加速运动时，电动势E不断变大，电容器不断充电，故I1≠0，I2≠0.

7.【答案】D

【解析】根据地磁场的分布，赤道处地磁场为水平方向，故线圈转过180°时磁通量由Φ变成－Φ，故变化量的大小为2Φ，选D.

8.【答案】D

【解析】导线切割磁感线产生的感应电动势：

E＝Blv＝Byv，其中l指的是有效长度，为纵坐标大小，即：

y＝dsinθ＝dsinωt＝dsin

t＝dsin

t＝dsin

，当t＝

时，导线切割磁感线的有效长度l＝0，所以感应电动势为0，故A错误；当t＝

，l为d，所以感应电动势E＝Bdv，故B错误；由E＝Bdvsin（vt）知，在vt＝0.5L处（相当于π处）感应电流第一次改变方向，所以t＝

时刻，回路中的感应电流第一次开始改变方向，故C错误，D正确；故选D.

9.【答案】C

【解析】由电磁感应定律和欧姆定律得I＝

＝

＝

×

，所以线圈中的感应电流取决于磁感应强度B随t的变化率．由图乙可知，0～1s时间内，B增大，Φ增大，感应磁场与原磁场方向相反（感应磁场的磁感应强度的方向向外），由右手定则知感应电流是逆时针的，因而是负值．可判断：

1～2s为正的恒值；2～3s为零；3～4s为负的恒值；4～5s为零；5～6s为正的恒值．故C正确，A、B、D错误．

10.【答案】C

【解析】由向心加速度公式an＝ω2R，笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越小，故A错误；杆上的各点做圆周运动的向心力是由杆的弹力提供的，故B错误；当转速过大时，提供的向心力小于需要的向心力，笔尖上的小钢珠有可能做离心运动被甩走，故C正确；当金属笔杆转动时，切割地磁场，从而产生感应电动势，但不会产生感应电流，故D错误．

11.【答案】AC

【解析】磁铁向上或向下运动时，穿过线圈的磁通量变化，线圈中产生感应电流，A、C正确；磁铁停在线圈中不动时，线圈中磁通量不变，不产生感应电流，B、D错误．

12.【答案】ACD

【解析】

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断开的瞬间均能能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流，故选择ACD。

13.【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，铜环最终在磁场中来回不停的摆动．

14.【答案】BD

【解析】因为磁场不随时间变化，故此过程中，只有动生电动势，没有感生电动势，故选项A错误；A1的磁感应强度B1＝1T，A3处B2＝2T，因为功率不变，故电流不变，又E＝BLv，I＝

，可以得到：

＝

＝

，故B正确；由B－x图象可以得到，两个过程中的面积之比就是电量之比，故

＝

，选项C错误；由F－x图象可以得到，两个过程中的面积之比，就是焦耳热之比，故

＝

，故选项D正确．

15.【答案】

（1）连线如图：

（2）右　右

【解析】

（1）连线如图；

（2）闭合开关时发现灵敏电流计的指针向左偏了一下．可知磁通量增加时指针左偏；将原线圈A迅速拔出副线圈B，则磁通量减小，故电流计的指针向右偏；原线圈插入副线圈不动，将滑动变阻器滑片迅速向右移动，则A线圈中电流减小，则磁通量减小，故电流计的指针向

右偏．

16.【答案】

（1）

（2）Fx＋mgxsinα－μmgxcosα－

mv

【解析】

（1）设金属杆和导轨间的动摩擦因数为μ，当杆运动的速度为vm时，有：

F＋mgsinα－

－μmgcosα＝0

当杆的速度为v1时，有：

F＋mgsinα－

－μmgcosα＝ma

解得：

a＝

.

（2）ts末金属杆的速度为v1，前ts内金属杆的位移为x，由能量守恒得：

焦耳热Q1＝Fx＋mgxsinα－μmgxcosα－

mv

.

17.【答案】见解析

【解析】

（1）依题意，小球从水平位置释放后，能沿圆弧向下摆动，故小球受到电场力的方向水平向右，P板带正电，Q板带负电．由右手定则可知，导体棒a顺时针转动．

（2）导体棒a转动切割磁感线，由法拉第电磁感应定律得电动势大小：

ε＝

＝

Bl2ω①

由闭合电路欧姆定律：

I＝

②

由欧姆定律可知，PQ的电压为：

UPQ＝IR2③

故PQ间匀强电场的电场强度大小：

E＝

④

联立①②③④，代入R1＝R2＝2r，可得：

E＝

⑤

（3）设细线长度为L，小球到达N点时速度为v，由动能定理可得：

mgL－EqL＝

mv2⑥

又FT－mg＝

⑦

由⑤⑥⑦得：

FT＝3mg－

⑧

18.【答案】

（1）10m/s　

（2）0.4J　（3）0.2J

【解析】

（1）设绳子的拉力为F，对砝码：

F＝m1gsin30°＝2N

对线圈：

F＝m2g＋F安，F安＝

代入数据得：

v＝10m/s.

（2）W＝Fl＝2×0.2J＝0.4J.

（3）由能量转化守恒定律得：

Q＝W－m2gl＝0.4J－0.1×10×0.2J＝0.2J.