名师一号高中物理 第四章 电磁感应单元测评 新人教版选修32.docx
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名师一号高中物理第四章电磁感应单元测评新人教版选修32
单元测评
（一） 电磁感应
（时间：
90分钟 满分：
100分）
第Ⅰ卷（选择题，共48分）
一、选择题（本题有12小题，每小题4分，共48分．）
1．下列现象中，属于电磁感应现象的是（ ）
A．小磁针在通电导线附近发生偏转
B．通电线圈在磁场中转动
C．因闭合线圈在磁场中运动而产生的电流
D．磁铁吸引小磁针
解析：
电磁感应是指“磁生电”的现象，而小磁针和通电线圈在磁场中转动，反映了磁场力的性质，所以A、B、D项不是电磁感应现象
，C项是电磁感应现象．
答案：
C
2.
如图所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中不可行的是（ ）
A．将线框向左拉出磁场
B．以ab边为轴转动（小于90°）
C．以ad边为轴转动（小于60°）
D．以bc边为轴转动（小于60°）
解析：
将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流．
当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流．
当线框以ad边为轴转动（小于60°）时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框中会产生感应电流．如果转过的角度超过60°（60°～300°），bc边将进入无磁
场区，那么线框中将不产生感应电流．
当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变（其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积）．
答案：
D
3.
如图所示，通电螺线管水平固定，OO′为其轴线，a、b、c三点在该轴线上，在这三点处各放一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于OO′轴．则关于这三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa、Φb、Φc的大小关系，下列判断正确的是（ ）
A．Ba＝Bb＝Bc，Φa＝Φb＝Φc
B．Ba＞Bb＞Bc，Φa＜Φb＜Φc
C．Ba＞Bb＞Bc，Φa＞Φb＞Φc
D．Ba＞
Bb＞Bc，Φa＝Φb＝Φc
解析：
根据通电螺线管产生的磁场特点可知Ba＞Bb＞Bc，由Φ＝BS可得Φa＞Φb＞Φc，故C项正确．
答案：
C
4.
如图所示，一均匀的扁平条形
磁铁的轴线与圆形线圈在同一平面内，磁铁中心与圆心重合，为了在磁铁开始运动时在线圈中得到逆时针方向的感应电流，磁铁的运动方式应是（ ）
A．N极向纸内，S极向纸外，使磁铁绕O点转动
B．N极向纸外，S极向纸内，使磁铁绕O点转动
C．磁铁在线圈平面内顺时针转动
D．磁铁在线圈平面内逆时针转动
解析：
当N极向纸内、S极向纸外转动时，穿过线圈的磁场由无到有并向里，感应电流的磁场应向外，电流方向为逆时针，A选项正确；当N极向纸外、S极向纸内转动时，穿过线圈的磁场向外并增加，电流方向为顺时针，B选项错误；当磁铁在线圈平面内绕O点转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，因而不产生感应电流，C、D选项错误．
答案：
A
5．穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是（ ）
①②
③④
A．图①中回路产生的感应电动势恒定不变
B．图②中回路产生的感应电动势一直在变大
C．图③中回路在0～t1时间内产生的感应电动势小于在t1～t2时间内产生的感应电动势
D．图④中回路产生的感应电动势先变小再变大
解析：
图④中磁通量的变化率先变小后变大，因此，回路产生的感应电动势先变小再变大．
答案：
D
6．（多选题）变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为（ ）
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．减小涡流，提高变压器的效率
C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量
解析：
不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，阻断涡流回路，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率是防止涡流而采取的措施．本题正确选项是BD.
答案：
BD
7．（多选题）
如图所示，电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，
两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平面．现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点，使其向上运动．若b始终保持静止，则它所受摩擦力可能（ ）
A．变为0 B．先减小后不变
C．等于FD．先增大再减小
解析：
导体棒a在恒力F作用下加速运动，最后匀速运动，闭合回路中产生感应电流，导体棒b受到安培力方向应沿斜面向上，且逐渐增大，最后不变．由力平衡可知，导体棒b受到的摩擦力先沿斜面向上逐渐减小
，最后不变，所以选项A、B正确，选项C、D错误．
答案：
AB
8．如图所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里，abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l，t＝0时刻，bc边与磁场区域左边界重合．现令线圈以向右的恒定速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，取沿a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，
感应电流I随时间t的变化的图线是图中的（ ）
AB
CD
解析：
0～
段，由右手定则判断感应电流方向为a→d→c→b→a，大小逐渐增大；
～
段，由右手定则判断感应电流方向为a→b→c→d→a，大小逐渐增大，故B选项正确．
答案：
B
9．（多选题）
如图所示，水平放置的平行金属导轨左边接有电阻R，轨道所在处有竖直向下的匀强磁场，金属棒ab横跨导
轨，它在外力的作用下向右匀速运动，速度为v.若将金属棒的运动速度变为2v，（除R外，其余电阻不计，导轨光滑）则（ ）
A．作用在ab上的外力应增大到原来的2倍
B．感应电动势将增大为原来的4倍
C．感应电流的功率将增大为原来的2倍
D．外力的功率将增大为原来的4倍
解析：
由平衡条件可知，F＝
v，可见，将金属棒的运动速度变为2v时，作用在ab上的外力应增大到原来的2倍，外力的功率将增大为原来的4倍．
答案：
AD
10．（多选题）
如图所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法正确的是（ ）
A．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等
B．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等
C．闭合开关S待电路达到稳定，D2熄灭，D1比原来更亮
D．闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开的瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭
解析：
由于线圈的电阻可忽略不计、自感系数足够大，在开关S闭合的瞬间线圈的阻碍作用很大，线圈中的电流为零，所以通过D1、D2的电流大小相等，A项正确、B项错误；闭合开关S待电路达到稳定时线圈短路，D1中电流为零，回路电阻减小，D2比原来更亮，C项错误；闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，线圈和D1形成回路，D1闪亮一下再熄灭，D项正确．
答案：
AD
11.
如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是（ ）
A．先向左，后向右
B．先向左、后向右、再向左
C．一直向右
D．一直向左
解析：
当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈内产生感应电流，线圈受到的安培力阻碍线圈相对磁铁的向左运动，故线圈有相对木板向右运动的趋势，故受到的静摩擦力总是向左．选项D正确，A、B、C项错误．
答案：
D
12.
光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y＝x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线（如图中的虚线所示）．一个小金属块从抛物线上y＝b（b>a）处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金
属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是（ ）
A．mgbB.
mv2
C．mg（b－a）D．mg（b－a）＋
mv2
解析：
金属块进出磁场时，会产生涡流，部分机械能转化成焦耳热，所能达到的最高位置越来越低，当最高位置y＝a时，由于金属块中的磁通量不再发生变化，金属块中不再产生涡流，机械能也不再损失，金属块会在磁场中往复运动，此时的机械能为mga，整个过程中减少的机械能为mg（b－a）＋
mv2，全部转化为内能，所以D项正确．
答案：
D
第Ⅱ卷（非选择题，共52分）
二、实验题（本题有2小题，共14分．请按题目要求作答）
13．（6分）如图所示，在一根较长的铁钉上，用漆包线绕两个线圈A和B.将线圈B的两端与漆包线CD相连，使CD平放在静止的小磁针的正上方，与小磁针平行．试判断合上开关的瞬间，小磁针N极的偏转情况？
线圈A中电流稳定后，小磁针又怎样偏转？
解析：
在开关合上的瞬间，线圈A内有了由小变大的电流，根据安培定则可判断出此时线圈A在铁钉内产生了一个由小变大的向右的磁场．由楞次定律可知，线圈B内感应电流的磁场应该阻碍铁钉内的磁场在线圈B内的磁通量的增加，即线圈B内感应电流的磁场方向是向左的．由安培定则可判断出线圈B内感应电流流经CD时的方向是由C到D.再由安培定则可以知道直导线CD内电流所产生的磁场在其正下方垂直于纸面向里，因此，小磁针N极应该向纸内偏转．线圈A内电流稳定后，CD内不再有感应电流，所以，小磁针又回到原来位置．
答案：
在开关合上的瞬间，小磁针的N极向纸内偏转．（3分）
当线圈A内的电流稳定以后，小磁针又回到原来的位置（3分）
14．（8分）如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置，部分导线已连接．
（1）用笔画线代替导线将图中未完成的电路连接好．
（2）如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么闭合电键后，将原线圈迅速插入副线圈的过程中，电流计指针将向________偏；原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电流计指针将向________偏．
答案：
（1）如图所示．（4分）
（2）右（2分） 左（2分）
三、计算题（本题有3小题，共38分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15．（10分）匀强磁场的磁感应强度B＝0.8T，矩形线圈abcd的面积S＝0.5m2，共10匝，开始B与S垂直且线圈有一半在磁场中，如图所示．
（1）当线圈绕ab边转过60°时，线圈的磁通量以及此过程中磁通量的改变量为多少？
（2）当线圈绕dc边转过60°时，求线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量．
解析：
（1）当线圈绕ab转过60°时，
Φ＝BS⊥＝BScos60°＝0.8×0.5×
Wb＝0.2Wb（此时的S⊥正好全部处在磁场中）．
在此过程中S⊥没变，穿过线圈的磁感线条数没变，
故磁通量变化量ΔΦ＝0.（5分）
（2）当线圈
绕dc边转过60°时，Φ＝BS⊥，
此时没有磁场穿过S⊥，所以Φ＝0；
不转时Φ1＝B·
＝0.2Wb，
转动后Φ2＝0，ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－0.2
Wb，
故磁通量改变了0.2Wb.（5分）
答案：
（1）0
（2）0.2Wb
16．（14分）两根光滑的长直金属导轨MN、M′N′平行置于同一水平面内，导轨间距为l，电阻不计，M、M′处接有如图20所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C.长度也为l、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中．ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为x的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q.求：
（1）ab运动速度v的大小；
（2）电容器所带的电荷量q.
解析
（1）设ab上产生的感应电动势为E，回路中的电流为I，ab运动距离为x，所用时间为t，
则有E＝Blv（2分）
I＝
（2分）
t＝
（2分）
Q＝I2（4R）t（2分）
由上述方程得v＝
（2分）
（2）设电容器两极板间的电势差为U，
则有U＝IR，电容器所带电荷量q＝CU，（2分）
解得q＝
（2分）
答案：
（1）
（2）
17．（14分）如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直．一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放．导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I.
整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻．求：
（1）磁感应强度的大小B；
（2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；
（3）流经电流表电流的最大值Im.
解析：
（1）电流稳定后，导体棒做匀速运动，受力平衡，
有F安＝G，即BI
L＝mg ①（2分）
解得B＝
②（2分）
（2）由法拉第电磁感应定律得导体棒产生的感应电动势
E＝BLv ③（1分）
闭合电路中产生的感应电流I＝
④（1分）
由②③④式解得v＝
（2分）
（3）由题意知，导体棒刚进入磁场时的速度最大，设为vm，
由机械能守恒
定律得
mv
＝mgh（2分）
感应
电动势的最大值Em＝Blvm（1分）
感应电流的最大值Im＝
（1分）
解得Im＝
.（2分）
答案：
（1）
（2）
（3）
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