金版学案高中物理 第四章电磁感应章末过关检测卷一必修32.docx
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金版学案高中物理第四章电磁感应章末过关检测卷一必修32
第四章电磁感应
(测试时间:
50分钟 评价分值:
100分)
一、单项选择题(本题共4小题,每题4分,共16分.在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确.)
1.如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈,与滑动变阻器、电池构成闭合电路,a、b、c为三个闭合金属圆环,假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内,则当滑动变阻器的滑片左、右滑动时,能产生感应电流的金属圆环是( )
A.a、b两个环B.b、c两个环C.a、c两个环D.a、b、c三个环
解析:
当滑片左、右滑动时,通过a、b的磁通量变化,而通过c环的合磁通量始终为零,故a、b两环中产生感应电流,而c环中不产生感应电流.
答案:
A
2.
一金属圆环水平固定放置.现将一竖直的条形磁铁,在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放,在条形磁铁穿过圆环的过程中,条形磁铁与圆环( )
A.始终相互吸引
B.始终相互排斥
C.先相互排斥,后相互吸引
D.先相互吸引,后相互排斥
解析:
因圆环从开始下降到达磁铁中间时,磁通量一直增大;而当从中间向下运动时,磁通量减小时;则由楞次定律可知,当条形磁铁靠近圆环时,感应电流阻碍其靠近,是排斥力;当磁铁穿过圆环远离圆环时,感应电流阻碍其远离,是吸引力,故先相互排斥,后相互吸引;故选C.
答案:
C
3.电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流,使锅体发热从而加热食物.下列相关的说法中正确的是( )
A.电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作
B.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关
C.金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物
D.电磁炉的上表面一般都用金属材料制成,以加快热传递、减少热损耗
解析:
A.直流电不能产生变化的磁场,在锅体中不能产生感应电流,电磁炉不能使用直流电,故A错误;B.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关,故B正确;C.锅体只能用铁磁性导体材料,不能使用绝缘材料制作锅体,故C错误;D.电磁炉的上表面如果用金属材料制成,使用电磁炉时,上表面材料发生电磁感应要损失电能,电磁炉上表面要用绝缘材料制作,故D错误;故选B.
答案:
B
4.如图
所示,纸面内有一矩形导体闭合线框abcd.ab边长大于bc边长,置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外,线框两次匀速地完全进入磁场,两次速度大小相同,方向均垂直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场,线框上产生的热量为Q1,通过线框导体横截面的电荷量为q1.第二次bc边平行MN进入磁场.线框上产生的热量为Q2,通过线框导体横截面的电荷量为q2,则( )
A.Q1>Q2,q1=q2B.Q1>Q2,q1>q2
C.Q1=Q2,q1=q2D.Q1=Q2,q1>q2
解析:
导线框进入磁场做切割磁感线运动,在回路中形成电流,受到安培力作用,两种情况下受到的安培力分别为:
F安1=B
Lab=
,
F安2=B
Lbc=
从而判断出,两次安培力做功:
W1=F安1Lbc=
Lbc;
W2=F安2Lab=
Lab
因为ab边大于bc边,所以W1>W2,安培力做负功转化成电能,C、D项错误;线框穿过磁场过程通过导体横截面的电量为q=
t=
·Δt=
,故q1=q2,A项对,B项错.
答案:
A
二、双项选择题(本题共5小题,每题6分,共30分.在每小题给出的四个选项中有两个选项正确,全部选对得6分,漏选得3分,错选或不选得0分.)
5.关于闭合电路中线圈的感应电动势E、磁通量Φ,磁通量的变化量ΔΦ及磁通量的变化率
、线圈的匝数N之间的关系,下列说法中正确的是( )
A.Φ很大时,E一定很大B.Φ=0时,E可能最大
C.
=0时,E一定等于0D.N越多,Φ一定很大,故E也一定很大
解析:
感应电动势与磁通量的变化率成正比,不是与磁通量的多少成正比.例如,有一个线圈在匀强磁场中匀速转动,当线圈平面转到和磁场垂直,即线圈内磁通量达到最大时,它的变化率却最小,这时感应电动势最小.而当线圈转到和磁场平行,即穿过线圈的磁通量为零时,磁通量的变化率却达到最大,这时产生的感应电动势达到最大值.而Φ与N无关.
答案:
BC
6.下列说法正确的是( )
A.当线圈中电流不变时,线圈中没有自感电动势
B.当线圈中电流反向时,线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反
C.当线圈中电流增大时,线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
D.当线圈中电流减小时,线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
解析:
由法拉第电磁感应定律可知,当线圈中电流不变时,不产生自感电动势,A对;当线圈中电流反向时,相当于电流减小,线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同,B错;当线圈中电流增大时,自感电动势阻碍电流的增大,线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反,C对;当线圈中电流减小时,自感电动势阻碍电流的减小,线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同,D错.
答案:
AC
7.如图
,水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环,环面水平,圆环每单位长度的电阻为r,空间有一匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向竖直向下;一长度为2R、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切,切点为棒的中点.棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动,运动过程中棒与圆环接触良好.下列说法正确的是( )
A.在运动过程中拉力的大小不断变化
B.棒通过整个圆环所用的时间为
C.棒经过环心时流过棒的电流为
D.棒经过环心时所受安培力的大小为
解析:
A.棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动,则速度为v=at,因此F=BIL=
,可知在运动过程中棒所受安培力变化,则拉力大小也变化,故A正确;
B.根据位移公式2R=
at2,可得时间为t=
,故B错误;
C.当棒运动到环中心时,速度大小为v=
,产生感应电动势E=BLv=B·2R
,所以产生感应电流大小为I=
=
×2=
,故C错误;
D.棒经过环心时所受安培力的大小为F=BIl=
,故D正确;故选AD.
答案:
AD
8.如图
所示,光滑的“”形金属导体框竖直放置,质量为m的金属棒MN与框架接触良好,磁感应强度分别为B1、B2的有界匀强磁场方向相反,但均垂直于框架平面,分别处在abcd和cdef区域.现从图示位置由静止释放金属棒MN,金属棒进入磁场区域abcd后恰好做匀速运动.下列说法正确的有( )
A.若B2=B1,则金属棒进入cdef区域后将加速下滑
B.若B2=B1,则金属棒进入cdef区域后仍将保持匀速下滑
C.若B2<B1,则金属棒进入cdef区域后可能先加速后匀速下滑
D.若B2>B1,则金属棒进入cdef区域后可能先加速后匀速下滑
解析:
金属棒在上下两磁场区域向下运动切割磁感线时,两区域中感应电流受到的安培力都竖直向上.当安培力的大小等于重力时达到匀速运动,即有:
vm=
,故vm∝
.若B1=B2,两区域中安培力都等于重力,选项A错,B正确;若B2答案:
BC
9.如图
所示,两水平放置的平行金属板M、N放在匀强磁场中,导线ab贴着M、N边缘以速度v向右匀速滑行.当一带电粒子以水平速度v0射入两板间后,能保持匀速直线运动.该带电粒子可能( )
A.带正电,速度方向向左B.带负电,速度方向向左
C.带正电,速度方向向右D.带负电,速度方向向右
解析:
导体棒ab向右匀速运动,根据右手定则知:
a点电势高,M板带正电,N板带负电,M、N板间电场方向向下.电荷在电场中,正电荷受电场力方向向下,负电荷受电场力方向向上,带电粒子要做匀速直线运动,正电荷受洛伦兹力方向必须向上,负电荷也必须速度方向向右才符合题意.
答案:
CD
三、非选择题(本大题3小题,共54分.按题目要求作答.解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.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.)
10.
(1)(8分)如下图所示,金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上,在ef右侧存在有界匀强磁场B,磁场方向垂直导轨平面向下.在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导轨在同一平面内.当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后,圆环L有________(填“收缩”或“扩张”)趋势,圆环内产生的感应电流________(填“变大”、“变小”或“不变”).
(2)(8分)如图,金属环A用轻线悬挂,与长直螺线管共轴,并位于其左侧.若变阻器滑片P向左移动,则金属环A将向________(填“左”或“右”)运动,并有________(填“收缩”或“扩张”)趋势.
解析:
(1)本题考查对楞次定律、感生电动势、运动和力的关系等知识的理解能力和分析综合能力.ab棒在恒力F作用下,速度增大,切割磁感线运动产生的电动势E=Blv增大,abdc中的感应电流增大,abdc内磁场增强,穿过圆环L的磁通量增大,所以圆环有收缩的趋势.ab棒受到的安培力F′=
逐渐增大,由F-
=ma知,加速度a逐渐减小,故速度增大得越来越慢,因此通过圆环L中的磁通量的变化率逐渐变小,圆环内产生的感应电流逐渐变小.
(2)变阻器滑片P向左移动,电阻变小,电流变大,据楞次定律,感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相反,相互排斥,则金属环A将向左运动,因磁通量增大,金属环A有收缩趋势.
答案:
(1)收缩 变小
(2)左 收缩
11.(18分)如图所示,
竖直放置的U形导轨宽为L,上端串有电阻R(其余导体部分的电阻都忽略不计).磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外.金属棒ab的质量为m,与导轨接触良好,不计摩擦.从静止释放后ab保持水平而下滑.试求:
(1)金属棒ab在下落过程中,棒中产生的感应电流的方向和ab棒受到的安培力的方向.
(2)金属棒ab下滑的最大速度vm.
解析:
(1)金属棒向下切割磁场,根据右手定则,知电流方向是b→a.
根据左手定则得,安培力方向向上.
(2)释放瞬间ab只受重力,开始向下加速运动.随着速度的增大,感应电动势E、感应电流I、安培力F都随之增大,加速度随之减小.当F增大到F=mg时,加速度变为零,这时ab达到最大速度.
由F=
=mg
可得:
vm=
答案:
见解析
12.(20分)(2013·江苏卷)
如图所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd,线圈平面与磁场垂直.已知线圈的匝数N=100,边长ab=1.0m、bc=0.5m,电阻r=2Ω.磁感应强度B在0~1s内从零均匀变化到0.2T.在1~5s内从0.2T均匀变化到-0.2T,取垂直纸面向里为磁场的正方向.求:
(1)0.5s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向;
(2)在1~5s内通过线圈的电荷量q;
(3)0~5s内线圈产生的焦耳热Q.
解析:
(1)设ab边长为L1,bc边长为L2,线圈的面积为S,则S=L1L2=1.0×0.5m2.
由题意得0~1s内穿过线圈的磁通量的变化率k1=
=
T/s=0.2T/s.
由法拉第电磁感应定律得,0~1s内线圈中的感应电动势E1=N
=100×0.2×0.5V=10V;线圈中的感应电流I1=
=
A=5A.
因为0~1s内线圈中感应电动势保持不变,所以0.5s时线圈中感应电动势的大小为10V.由楞次定律的线圈中感应电流的方向为a→d→c→b→a.
(2)同理可得1~5s内线圈中感应电动势的大小E2=5V,线圈中感应电流的大小I2=2.5A.1~5s内通过线圈的电荷量q=I2t2=2.5×(5-1)C=10C.
(3)0~1s内线圈产生的焦耳热Q1=I
rΔt1=52×2×1J=50J,1~5s内焦耳热Q2=I
rΔt2=2.52×2×4J=50J,所以0~5s内线圈产生的焦耳热Q=Q1+Q2=100J.
答案:
见解析