学年高中物理 第四章 电磁感应章末检测卷 新人教版选修32.docx
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学年高中物理第四章电磁感应章末检测卷新人教版选修32
2019-2020学年高中物理第四章电磁感应章末检测卷新人教版选修3-2
一、单项选择题(本题共8小题,每小题4分,共32分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场,他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈,则下列推断正确的是( )
A.直接将电流表放于月球表面,看是否有示数来判断磁场有无
B.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如果电流表无示数,则判断月球表面无磁场
C.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如果电流表有示数,则可判断月球表面有磁场
D.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈在某个平面内沿两个互相垂直的方向运动,月球表面若有磁场,则电流表至少有一次示数不为零
答案 C
解析 电流表有示数时可判断有磁场存在,沿某方向运动而无示数不能确定磁场是否存在,只有C正确.
2.如图1,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内,环的圆心与两导线距离相等,环的直径小于两导线间距.两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流.若( )
图1
A.金属环向上运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向
B.金属环向下运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向
C.金属环向左侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向
D.金属环向右侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向
答案 D
解析 根据楞次定律,当金属环上、下移动时,穿过环的磁通量不发生变化,故没有感应电流产生,故选项A、B错误;当金属环向左移动时,则穿过环的磁场垂直纸面向外并且增强,故根据楞次定律和安培定则可以知道,产生的感应电流为顺时针,故选项C错误;当金属环向右移动时,则穿过环的磁场垂直纸面向里并且增强,故根据楞次定律和安培定则可以知道,产生的感应电流为逆时针,故选项D正确.
3.用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环,ab为圆环的一条直径.如图2所示,在ab的左侧存在一个匀强磁场,磁场垂直圆环所在平面,方向如图所示,磁感应强度大小随时间的变化率
=k(k<0).则( )
图2
A.圆环中产生逆时针方向的感应电流
B.圆环具有收缩的趋势
C.圆环中感应电流的大小为|
|
D.图中a、b两点间的电势差大小为Uab=|
πkr2|
答案 D
解析 由题意可知磁感应强度均匀减小,穿过圆环的磁通量减小,根据楞次定律和安培定则可以判断,圆环中产生顺时针方向的感应电流,圆环具有扩张的趋势,故A、B错误;圆环中产生的感应电动势为E=
=
S=|
πr2k|,圆环的电阻为R=ρ
=
,所以圆环中感应电流的大小为I=
=|
|,故C错误;图中a、b两点间的电势差Uab=I×
R=|
πkr2|,故D正确.
4.如图3所示,一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内,其下方(略靠前)固定一根与导线框平面平行的水平直导线,导线中通以图示方向的恒定电流.释放导线框,它由实线位置下落到虚线位置未发生转动,在此过程中( )
图3
A.导线框中感应电流的方向依次为ACBA→ABCA→ACBA
B.导线框内的磁通量为零时,感应电流也为零
C.导线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上
D.导线框所受安培力的合力为零,做自由落体运动
答案 A
解析 根据安培定则可知导线上方的磁场方向垂直纸面向外,下方的磁场方向垂直纸面向里,而且越靠近导线磁场越强,所以闭合导线框ABC在下降过程中,导线框内垂直于纸面向外的磁通量先增大,当BC边与导线重合时,达到最大,再向下运动,导线框内垂直于纸面向外的磁通量逐渐减小至零,然后随导线框的下降,导线框内垂直于纸面向里的磁通量增大,当达到最大,继续下降时由于导线框逐渐远离导线,使导线框内垂直于纸面向里的磁通量再逐渐减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化,所以感应电流的磁场先向里,再向外,最后向里,所以导线框中感应电流的方向依次为ACBA→ABCA→ACBA,A正确;当导线框内的磁通量为零时,内部的磁通量仍然在变化,有感应电动势产生,所以感应电流不为零,B错误.根据对楞次定律的理解,感应电流的效果总是阻碍导体间的相对运动,由于导线框一直向下运动,所以导线框所受安培力的合力方向一直向上,不为零,C、D错误.
5.如图4所示,螺线管匝数n=1000匝,横截面积S=10cm2,螺线管导线电阻r=1Ω,电阻R=9Ω,磁感应强度B的B-t图象如图所示(以向右为正方向),则( )
图4
A.感应电动势为0.6V
B.感应电流为0.06V
C.电阻R两端的电压为0.54V
D.0~1s内感应电流的方向为从C点通过R流向A点
答案 D
解析 由图象可知
=6T/s,根据法拉第电磁感应定律可知产生的感应电动势为E=n
=n
S=1000×6×10×10-4V=6V,故选项A错误;感应电流为I=
=
A=0.6A,故选项B错误;电阻R两端的电压为U=IR=0.6×9V=5.4V,故选项C错误;0~1s通过螺线管的磁通量在增加,根据楞次定律可知感应电流的方向为从C点通过R流向A点,故选项D正确.
6.匀强磁场方向垂直纸面,规定向里的方向为正,磁感应强度B随时间t的变化规律如图5甲所示.在磁场中有一细金属圆环,圆环平面位于纸面内,t=0时刻磁场的方向垂直纸面向里,如图乙所示,令I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流,F1、F2、F3分别表示感应电流为I1、I2、I3时金属圆环上很小一段受到的安培力,则( )
图5
A.I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向
B.I2沿逆时针方向,I3沿顺时针方向
C.F1方向指向圆心,F2方向指向圆心
D.F2方向背离圆心向外,F3方向背离圆心向外
答案 A
解析 根据楞次定律“增反减同”的规律可推知A正确,B错误;由“增缩减扩”的规律可知,F1与F3的方向指向圆心,F2方向背离圆心向外,故C、D错误.
7.在边长为L的等边三角形区域abc内存在着垂直纸面向外的匀强磁场,一个边长也为L的等边三角形导线框def在纸面上以某一速度向右匀速运动,底边ef始终与磁场的底边界bc在同一直线上,如图6所示.取沿顺时针的电流为正,在线框通过磁场的过程中,其感应电流随时间变化的图象是( )
图6
答案 B
解析 线框进入磁场后,切割的有效长度为:
l=
vttan60°,产生的感应电动势为:
E=Blv=
Bv2ttan60°,所以感应电流为:
I=
,从开始进入磁场到d与a重合之前,电流与t是成正比的,由楞次定律判得线框中的电流方向是顺时针的,此后线框切割的有效长度均匀减小,电流随时间变化仍然是线性关系,由楞次定律判得线框中的电流方向是逆时针的,综合以上分析可知B正确,A、C、D错误.
8.如图7所示是研究通电自感实验的电路图,A1、A2是两个规格相同的小灯泡,闭合开关调节滑动变阻器R的滑动触头,使两个灯泡的亮度相同,调节滑动变阻器R1的滑动触头,使它们都正常发光,然后断开开关S.重新闭合开关S,则( )
图7
A.闭合瞬间,A1立刻变亮,A2逐渐变亮
B.闭合瞬间,A1、A2均立刻变亮
C.稳定后,L和R两端的电势差一定相同
D.稳定后,A1和A2两端的电势差不相同
答案 C
解析 断开开关再重新闭合开关的瞬间,根据自感原理可判断,A2立刻变亮,而A1逐渐变亮,A、B均错误;稳定后,自感现象消失,根据题设条件可判断,闭合开关调节滑动变阻器R的滑动触头,使两个灯泡的亮度相同,说明此时滑动变阻器R接入电路的阻值与线圈L的电阻一样大,线圈L和R两端的电势差一定相同,A1和A2两端的电势差也相同,所以C正确,D错误.
二、多项选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分.每小题至少有两个选项正确,选对得5分,漏选得3分,错选得0分)
9.如图8所示是电表中的指针和电磁阻尼器,下列说法中正确的是( )
图8
A.2是磁铁,1中产生涡流
B.1是磁铁,2中产生涡流
C.该装置的作用是使指针能够转动
D.该装置的作用是使指针能很快地稳定下来
答案 AD
解析 当指针摆动时,1随之转动,2是磁铁,那么在1中产生涡流,2对1的安培力将阻碍1的转动.总之,不管1向哪个方向转动,2对1的效果总是起到阻尼作用,所以它能使指针很快地稳定下来.
10.如图9所示,一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动.现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场,圆盘开始减速.在圆盘减速过程中,以下说法正确的是( )
图9
A.处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高
B.所加磁场越强越易使圆盘停止转动
C.若所加磁场反向,圆盘将加速转动
D.若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘将匀速转动
答案 ABD
解析 由右手定则可知,处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高,选项A正确;根据
E=Blv可知所加磁场越强,则感应电动势越大,感应电流越大,产生的阻碍圆盘转动的安培力越大,则圆盘越容易停止转动,选项B正确;若加反向磁场,根据楞次定律可知安培力阻碍圆盘的转动,故圆盘仍减速转动,选项C错误;若所加磁场穿过整个圆盘,则圆盘中无感应电流,不产生安培力,圆盘匀速转动,选项D正确.
11.如图10所示,匀强磁场垂直于软导线回路平面,由于磁场发生变化,回路变为圆形.则该磁场( )
图10
A.逐渐增强,方向向外
B.逐渐增强,方向向里
C.逐渐减弱,方向向外
D.逐渐减弱,方向向里
答案 CD
解析 对于导线回路来说,圆形面积最大,即由于磁场变化,导致导线回路面积变大,根据楞次定律“增缩减扩”,可判断磁场在减弱,可能是方向垂直软导线回路平面向外的磁场逐渐减弱,也可能是方向垂直软导线回路平面向里的磁场逐渐减弱,选项C、D对.
12.如图11所示,竖直平行金属导轨MN、PQ上端接有电阻R,金属杆ab质量为m,跨在平行导轨上,垂直导轨平面的水平匀强磁场的磁感应强度为B,不计ab与导轨电阻及一切摩擦,且ab与导轨接触良好.若ab杆在竖直向上的外力F作用下匀速上升,则以下说法正确的是( )
图11
A.拉力F所做的功等于电阻R上产生的热量
B.杆ab克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量
C.电流所做的功一定等于重力势能的增加量
D.拉力F与重力做功的代数和等于电阻R上产生的热量
答案 BD
解析 当外力F拉着金属杆匀速上升时,拉力要克服重力和安培力做功,拉力做的功等于克服安培力和重力做功之和,即等于电阻R上产生的热量和金属杆增加的重力势能之和,选项A、C错误,D正确.克服安培力做多少功,电阻R上就产生多少热量,选项B正确.
三、实验题(本题共2小题,共10分)
13.(4分)为判断线圈绕向,可将灵敏电流计G与线圈L连接,如图12所示.已知线圈由a端开始绕至b端:
当电流从电流计G的左端流入时,指针向左偏转.
图12
(1)将磁铁的N极向下从线圈上方竖直插入线圈L时,发现电流计的指针向左偏转.俯视线圈,其绕向为________(选填“顺时针”或“逆时针”).
(2)当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离线圈L时,发现电流计的指针向右偏转.俯视线圈,其绕向为________(选填“顺时针”或“逆时针”).
答案
(1)顺时针
(2)逆时针
解析
(1)由题可知在线圈L内电流从b流向a,而根据楞次定律(增反减同)知,线圈L中产生的磁场与原磁场方向相反(向上),再根据安培定则可知,感应电流方向为逆时针方向(俯视线圈),因此线圈绕向为顺时针方向(俯视线圈).
(2)由题意可知在线圈L内电流从a流向b,而根据楞次定律(增反减同)知,线圈L中产生的磁场与原磁场方向相同(向上),再