人教版选修32 电磁感应单元测试.docx

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人教版选修32电磁感应单元测试

2017-2018学年度高二物理人教版选修3-2第四章电磁感应单元测试

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1.如图所示，几位同学利用铜芯电缆线和灵敏电流计连成闭合回路做摇绳发电的探究实验：

假设图中情景发生在赤道，地磁场方向与地面平行，由南指向北，图中摇绳同学是沿东西站立的，甲同学站在西边，手握导线的A点，乙同学站在东边，手握导线的B点，两位同学迅速摇动AB这段电缆线，观察到灵敏电流计指针在“0”刻度线两侧左右摆动．则下列说法正确的是（　　）

A.若仅减小AB段摇绳的长度，观察到灵敏电流计指针摆动角度增大

B.当摇绳向下运动时，A点电势比B点电势低

C.当电缆线摇到最低点时，电缆线所受安培力最大

D.如果甲乙两位同学改为南北站向摇绳发电效果更好

2.如图甲所示，闭合线圈固定在小车上，总质量为1kg．它们在光滑水平面上，以10m/s的速度进入与线圈平面垂直、磁感应强度为B的水平有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．已知小车运动的速度v随车的位移x变化的v-x图象如图乙所示．则（　　）

A.线圈的长度L=15cm

B.磁场的宽度d=25cm

C.线圈进入磁场过程中做匀加速运动，加速度为0.4m/s2

D.线圈通过磁场过程中产生的热量为40J

3.如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨MN，PQ处于竖直向下的足够大的匀强磁场中，导轨间距为L，导轨的右端接有阻值为R的电阻，一根质量为m，电阻为r的金属棒垂直导轨放置，并与导轨接触良好．现使金属棒以一定初速度向左运动，它先后通过位置a，b后，到达位置c处刚好静止．已知磁场的磁感应强度为B，金属棒通过a、b处的速度分别为va，vb，a，b间距离等于b，c间距离，导轨的电阻忽略不计．下列说法中正确的是（　　）

A.金属棒运动到a处时的加速度大小为

B.金属棒运动到b处时通过电阻的电流方向由N指向Q

C.金属棒在a→b过程中与b→c过程中通过电阻的电荷量相等

D.金属棒在a处的速度va是其在b处速度vb的倍

4.如图电路中，A1、A2是两个指示灯，L是自感系数很大的线圈，电阻R阻值较小，开关S1断开、S2闭合．现闭合S1，一段时间后电路稳定．下列说法中正确的是（　　）

A.闭合S1，通过电阻R的电流先增大后减小

B.闭合S1，Al亮后逐渐变暗

C.闭合S1，A2逐渐变亮，然后亮度不变

D.断开电路时，为保护负载，应先断开S2，再断开S1

5.矩形导线框abcd固定在变化的磁场中，产生了如图所示的电流（电流方向abcda为正方向）．若规定垂直纸面向里的方向为磁场正方向，能够产生如图所示电流的磁场为（　　）

A.B.C.D.

6.下列说法正确的是（　　）

A.法拉第通过精心设计的实验，发现了电磁感应现象，首先发现电与磁存在联系

B.法拉第首先提出了分子电流假说

C.我们周围的一切物体都在辐射电磁波

D.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的频率太大

7.在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图所示，现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去，各滑块在未接触磁铁前的运动情况将是（　　）

A.都做减速运动B.都做匀速运动

C.甲做减速运动而丙做匀速运动D.乙、丙做匀速运动

8.如图中画出的是穿过一个闭合线圈的磁通量随时间的变化规律，以下哪些认识是正确的（　　）

A.0～0.3s内线圈中的电动势在均匀增加

B.第0.6s末线圈中的感应电动势是4V

C.第0.9s末线圈中的瞬时电动势比0.2s末的小

D.第0.2s末和0.4s末的瞬时电动势的方向相同

9.如图所示，光滑金属导轨AC、AD固定在水平面内，并处在方向竖直向下、大小为B的匀强磁场中．有一质量为m的导体棒以初速度v0从某位置开始在导轨上水平向右运动，最终恰好静止在A点．在运动过程中，导体棒与导轨始终构成等边三角形回路，且通过A点的总电荷量为Q．已知导体棒与导轨间的接触电阻阻值恒为R，其余电阻不计．则（　　）

A.该过程中导体棒做匀减速运动

B.该过程中接触电阻产生的热量为mv02

C.开始运动时，导体棒与导轨所构成回路的面积为S=

D.当导体棒的速度v0时，回路中感应电流大小为初始时的一半

10.某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是（　　）

A.电源的内阻较大B.小灯泡电阻偏大

C.线圈的自感系数较大D.线圈电阻偏大

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

11.闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，规定垂直纸面向里为磁场的正方向，abcda方向为电流的正方向，水平向右为安培力的正反向，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示，关于线框中的电流i、ad边所受的安培力F随时间t变化的图象，下列说法正确的是（　　）

A.B.

C.D.

12.如图所示，阻值为R的金属棒从图示位置ab分别以v1、v2的速度沿光滑水平导轨（电阻不计）匀速滑到a′b′位置，若v1：

v2=1：

2，则在这两次过程中（　　）

A.回路电流I1：

I2=1：

2

B.产生的热量Q1：

Q2=1：

4

C.通过任一截面的电荷量q1：

q2=1：

1

D.外力的功率P1：

P2=1：

2

13.两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻．将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示．除电阻R外其余电阻不计．现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则（　　）

A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g

B.金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为b→a

C.金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为F=

D.金属棒下落过程中，电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少

14.图（a）所示，A、B为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置，A线圈中通有如图（b）所示的电流i，则下列说法中错误的是（　　）

A.t1时刻两线圈间的相互作用力为零

B.t2时刻两线圈间的相互作用力最大

C.在t1～t2时间内A、B两线圈相斥

D.在t2～t3时间内A、B两线圈相斥

三、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

15.如图所示，光滑且足够长的平行导轨固定在水平面上，两导轨间距L=0.2m，两导轨之间的电阻R=0.4Ω，导轨上静止放置一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属杆，导轨电阻忽略不计，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T，用一外力F沿水平方向拉动杆，使之由静止开始做匀加速运动，若5s末理想电压表的读数为0.2V，求：

（1）5s末时电阻R上消耗的电功率；

（2）金属杆在5s末的运动速率；

（3）5s末时外力F的功率．

16.如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.2m，电阻R=0.4Ω，导轨上停放一质量为m=0.1kg，电阻为r=0.1Ω的金属杆ab，导轨的电阻不计，整个装置处于磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场中，磁场的方向竖直向下．现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表示数U随时间t的变化关系如图乙所示．

求：

（1）运动速度随时间t的变化关系式；

（2）金属杆运动的加速度；

（3）第5秒末外力F的功率．

17.如图所示，两条平行导轨MN、PQ的间距为L，粗糙的水平轨道的左侧为半径为r的光滑圆轨道，其最低点与右侧水平直导轨相切，水平导轨的右端连接一阻值为R的定值电阻；同时，在水平导轨左边宽度为d的区域内存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场．现将一金属杆从圆轨道的最高点PM处由静止释放，金属杆滑到磁场右边界时恰好停止．已知金属杆的质量为m、接入电路部分的电阻为R，且与水平导轨间的动摩擦因数为μ，金属杆在运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，导轨的电阻不计，重力加速度大小为g，求：

（1）金属杆刚到达水平轨道时对导轨的压力大小N；

（2）整个过程中通过金属杆横截面的电荷量q；

（3）整个过程中定值电阻R上产生的焦耳热Q．

答案和解析

【答案】

1.B2.B3.C4.D5.D6.C7.C

8.B9.C10.D11.AC12.AC13.ABC14.BC

15.解：

（1）由题意知t=5s时，电压表读数U=0.2V

则5s末时电阻R上消耗的电功率为  P==W=0.1W

（2）由得：

金属杆产生的感应电动势为E==V=0.25V

由E=BLv得

5 s末的速度  v==m/s=2.5m/s

（3）设杆的加速度为a，由v=at得：

 a===0.5m/s2；

5s末杆所受的安培力F安=BIL==N=0.05N

根据牛顿第二定律得F-F安=ma，解得F=0.1N

5s末时外力F的功率P=Fv=0.25W．

答：

（1）5s末时电阻R上消耗的电功率是0.1W；

（2）金属杆在5s末的运动速率是2.5m/s；

（3）5s末时外力F的功率是0.25W．  

16.解：

（1）、

（2）导体棒上产生的电动势：

E=BLv

电阻上的电流：

电压表上的电压：

U=IR

故：

电压U=2V，t=5s时，代人数据，得；v=25m/s

金属杆的加速度：

金属杆运动速度随时间t的变化关系式：

v=0+at=5t

（3）金属杆上所受的安培力为：

F安=BIL==0.5N

设外力的大小为F．

根据牛顿第二定律得：

F-F安=ma

外力F的功率：

P=Fv=（F安+ma）v=（0.5+0.1×5）×25W=25W

答：

（1）属杆运动速度随时间t的变化关系式：

v=5tm/s；

（2）金属杆的加速度5m2/s；（3）第5秒末外力F的功率25W．  

17.解：

（1）金属杆刚到达水平轨道的速度大小为v，金属杆在圆弧轨道上下滑的过程中，根据机械能守恒定律有：

mgr=

设此时导轨对金属杆的支持力大小为F，则有：

F-mg=

解得：

F=3mg，

根据牛顿第三定律可知：

N=3mg；

（2）设金属杆在水平直导轨上运动的时间为△t，则这段时间内金属杆中产生的平均感应电动势为：

E=

其中磁通量的变化为：

△Φ=BLd

这段时间内金属杆上通过的平均电流为：

I=

通过金属杆横截面的电荷量为：

q=I△t=；

（3）在金属杆运动的整个过程中，由能量守恒定律有：

mgr=Q总+mgd                    

根据焦耳定律可得：

Q=

解得：

Q=mg（r-d）．

答：

（1）金属杆刚到达水平轨道时对导轨的压力大小为3mg；

（2）整个过程中通过金属杆横截面的电荷量为；

（3）整个过程中定值电阻R上产生的焦耳热为mg（r-d）．  

【解析】

1.解：

A、由法拉第电磁感应定律可知，绳子的长度越大，则产生的电动势越大，所以观察到灵敏电流计指针摆动角度增大，故A错误．

B、当“绳”向下运动时，地磁场向北，根据右手定则判断可知，“绳”中电流从A流向B，A点相当于电源的负极，B点相当于电源正极，则A点电势比B点电势低．故B正确．