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1、第一章 電磁感應(yīng)章末綜合檢測
(時間:90分鐘,滿分:100分)
一、單項選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分.在每小題給出的四個選項中,只有一個選項正確)
1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象揭示了電和磁之間的內(nèi)在聯(lián)系,根據(jù)這一發(fā)現(xiàn),發(fā)明了許多電器設(shè)備.下列電器設(shè)備中,哪個沒有利用電磁感應(yīng)原理( )
A.動圈式話筒 B.白熾燈泡
C.磁帶錄音機 D.電磁爐
解析:選B.白熾燈泡是因燈絲通過電流而發(fā)熱,當(dāng)溫度達到一定高度時,就會發(fā)光,而不是利用電磁感應(yīng)原理.
2.(2020年重慶高二檢測)如圖1-4所示,a、b、c三個環(huán)水平套在條形磁鐵外面,其中a和b兩環(huán)大小相同,c環(huán)最大,a環(huán)位于N
2、極處,b和c兩環(huán)位于條形磁鐵中部,則穿過三個環(huán)的磁通量的大小是( )
圖1-4
A.c環(huán)最大,a與b環(huán)相同
B.三個環(huán)相同
C.b環(huán)比c環(huán)大
D.a(chǎn)環(huán)一定比c環(huán)大
解析:選C.條形磁鐵磁場的磁感線分布特點是:(1)外部磁感線兩端密,中間疏;(2)磁鐵內(nèi)、外磁感線的條數(shù)相等.據(jù)以上兩點知:a、b、c三個環(huán)中磁場方向都向上.考慮到磁鐵外部磁場的不同,外部磁場a>b,故b環(huán)的磁通量大于a環(huán)的磁通量,外部c的磁通量大于b的磁通量,內(nèi)部磁通量相等,故合磁通量b大于c,應(yīng)選C.其中a、c兩個環(huán)磁通量大小關(guān)系不確定,故A、B、D錯.
3.如圖1-5所示的裝置,在下列各種情況中,能使懸
3、掛在螺線管附近的銅質(zhì)閉合線圈A中不產(chǎn)生感應(yīng)電流的是( )
圖1-5
A.開關(guān)S接通的瞬間
B.開關(guān)S接通后,電路中電流穩(wěn)定時
C.開關(guān)S接通后,滑動變阻器觸頭滑動的瞬間
D.開關(guān)S斷開的瞬間
解析:選B.開關(guān)S接通的瞬間、開關(guān)S接通后滑動變阻器觸頭滑動的瞬間、開關(guān)S斷開的瞬間,都使螺絲管線圈中的電流變化而引起磁場變化,線圈A中的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流.
4.閉合回路的磁通量Φ隨時間t變化圖象分別如圖1-6所示,關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的下列論述,其中正確的是( )
圖1-6
A.圖甲的回路中感應(yīng)電動勢恒定不變
B.圖乙的回路中感應(yīng)電動勢恒定不變
C.圖
4、丙的回路中0~t1時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢小于t1~t2時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢
D.圖丁的回路中感應(yīng)電動勢先變大,再變小
解析:選B.由法拉第電磁感應(yīng)定律E=n知,E與成正比,是磁通量的變化率,在Φ-t圖象中圖線的斜率即為.圖甲中斜率為0,所以E=0.圖乙中斜率恒定,所以E恒定.因為圖丙中0~t1時間內(nèi)圖線斜率大小大于t1~t2時間內(nèi)斜率,所以圖丙中0~t1時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢大于t1~t2時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢.圖丁中斜率絕對值先變小再變大,所以回路中的電動勢先變小再變大,故B正確,A、C、D錯誤.
5. 如圖1-7所示,PQRS為一正方形導(dǎo)線框,它以恒定速度向右進入以MN為邊界的勻強磁場,磁場方向垂
5、直線圈平面,MN線與線框的邊成45°角,E、F分別為PS和PQ的中點.關(guān)于線框中的感應(yīng)電流,正確的說法是( )
圖1-7
A.當(dāng)E點經(jīng)過邊界MN時,線框中感應(yīng)電流最大
B.當(dāng)P點經(jīng)過邊界MN時,線框中感應(yīng)電流最大
C.當(dāng)F點經(jīng)過邊界MN時,線框中感應(yīng)電流最大
D.當(dāng)Q點經(jīng)過邊界MN時,線框中感應(yīng)電流最大
解析:選B.由法拉第電磁感應(yīng)定律知當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Blv,其中l(wèi)為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度,由幾何關(guān)系可知,P點經(jīng)過邊MN時,l最大為正方形導(dǎo)線框的邊長L,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大,感應(yīng)電流最大,故B正確.當(dāng)E點經(jīng)過MN時,有效長度為,當(dāng)F點經(jīng)過MN時
6、,l等于FQ長度,小于邊長L,故產(chǎn)生感應(yīng)電流較小,當(dāng)Q點經(jīng)過MN時,整個線框處在磁場中,磁通量不再變化,故感應(yīng)電流為零,所以A、C、D錯誤.
6.半徑為R的圓形線圈,兩端A、D接有一個平行板電容器,線圈垂直放在隨時間均勻變化的勻強磁場中,如圖1-8所示,則要使電容器所帶電荷量Q增大,可以采取的措施是( )
圖1-8
A.增大電容器兩極板間的距離
B.增大磁感應(yīng)強度的變化率
C.減小線圈的半徑
D.改變線圈所在平面與磁場方向間的夾角
解析:選B.Q=CU,由C=知,增大極板距離d,電容C減小,因此Q也減小,故A錯誤;由U=E=n=nS,分析可得增大磁感應(yīng)強度變化率或增大線
7、圈在垂直磁場方向的投影面積可增大A、D間電壓,從而使Q增大,所以B正確,C、D錯誤.
7. 如圖1-9所示,邊長為L的正方形導(dǎo)體框勻速地從磁場左邊穿過磁場運動到磁場右邊,磁場的寬度為d,線框的速度為v.若L
8、的檢測頭時,在檢測頭的線圈中會產(chǎn)生變化的電壓(如圖1-10所示).當(dāng)信用卡磁條按如圖乙所示方向以該速度拉過閱讀器檢測頭時,在線圈中產(chǎn)生的電壓隨時間的變化關(guān)系正確的是( )
圖1-10
圖1-11
解析:選B.由圖甲可知,當(dāng)“1”區(qū)經(jīng)過閱讀器的檢測頭時,產(chǎn)生正向電壓,當(dāng)“0”區(qū)經(jīng)過閱讀器的檢測頭時,產(chǎn)生負向電壓,可見B正確.
9. 如圖1-12所示,圓環(huán)a和b的半徑之比為r1∶r2=2∶1,且都是由粗細相同的同種材料的導(dǎo)線構(gòu)成,連接兩環(huán)的導(dǎo)線電阻不計,勻強磁場的磁感應(yīng)強度始終以恒定的變化率變大,那么,當(dāng)只有a環(huán)置于磁場中與只有b環(huán)置于磁場中兩種情況下,A、B兩點的電勢差之比為(
9、 )
圖1-12
A.1∶1 B.5∶1
C.2∶1 D.4∶1
解析:選C.當(dāng)a環(huán)置于磁場中,a環(huán)等效為內(nèi)電路,b環(huán)等效為外電路,A、B兩端的電壓為外電壓,設(shè)Sb=S,則Sa=4S根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律
E==
則UAB==
當(dāng)b環(huán)置于磁場中,b環(huán)等效為內(nèi)電路,a環(huán)等效為外電路.AB兩端電壓仍為外電壓,E′==
U′AB==
所以=選項C正確.
10. 如圖1-13所示,金屬桿ab以恒定的速率v在間距為L的光滑平行導(dǎo)軌上向右滑行,設(shè)整個電路總電阻為R(恒定不變),整個裝置置于垂直紙面向里的勻強磁場中,下列敘述正確的是( )
圖1-13
A.a(chǎn)b
10、桿中的電流與速率v成正比
B.磁場作用于ab桿的安培力與速率v成反比
C.電阻R上產(chǎn)生的電熱功率與速率v成正比
D.外力對ab桿做功的功率與速率v的平方成反比
解析:選A.E=BLv,I==,F(xiàn)=BIL=,P=I2R=,因金屬棒勻速運動,外力對桿 ab做功的功率就等于消耗的熱功率,由以上各式可知,A正確.
二、填空題(本題共2小題,每小題6分,共12分.按題目要求作答)
11.在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗中,為了能明確地觀察實驗現(xiàn)象,請在如圖1-14所示的實驗器材中選擇必要的器材,在圖中用實線連接成相應(yīng)的實物電路圖.
圖1-14
解析:本實驗探究原理是小線圈中電流的磁場如何引起
11、大線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以應(yīng)把小線圈與電源連在一個電路中,定值電阻阻值太大,不選擇使用,要顯示大線圈中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流,應(yīng)使大線圈與電流表或電壓表連在一個電路中,由于電壓表內(nèi)阻太大,所以應(yīng)選擇電流表.
答案:如圖所示
12.(2020年福州高二檢測) 如圖1-15所示,正三角形abc的邊長為L,在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以平行于bc邊的速度v勻速運動,則電流表的示數(shù)為__________A,ab兩點間的電勢差為________V.
圖1-15
解析:因為穿過三角形線框的磁通量沒有發(fā)生變化,所以,線框中沒有感應(yīng)電流,電流表示數(shù)為零.三角形線框運動時,等效為長度等于三角形的高
12、的導(dǎo)體棒切割磁感線,所以E=B×L×v=BLv.
答案:0 BLv
三、計算題(本題共4小題,共48分.解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,只寫出最后答案的不能得分,有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)
13.(10分)如圖1-16甲所示的螺線管,匝數(shù)n=1500匝,橫截面積S=20 cm2,電阻r=1.5 Ω,與螺線管串聯(lián)的外電阻R1=3.5 Ω,R2=25 Ω,方向向右穿過螺線管的勻強磁場,磁感應(yīng)強度按圖乙所示規(guī)律變化,試計算電阻R2的電功率和a、b兩點的電勢差.
圖1-16
解析:螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=nS=6 V,根據(jù)閉合電路歐姆定律,電路
13、中的電流大小I==0.2 A,電阻R2上消耗的電功率大小P=I2R2=1 W,a、b兩點間的電勢差U=I(R1+R2)=5.7 V.
答案:1 W 5.7 V
14.(10分)如圖1-17所示,在連有電阻R=3r的裸銅線框ABCD上,以AD為對稱軸放置另一個正方形的小裸銅線框abcd,整個小線框處于垂直框面向里、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中.已知小線框每邊長為L,每邊電阻為r,其它電阻不計.現(xiàn)使小線框以速度v向右平移,求通過電阻R的電流及R兩端的電壓.
圖1-17
解析:感應(yīng)電動勢E=BLv,
由閉合電路歐姆定律I===.
R兩端的電壓UR=I·R.
所以UR=BLv.
答案
14、: BLv
15. (14分)如圖1-18,勻強磁場的磁感應(yīng)強度方向垂直于紙面向里,大小隨時間的變化率=k,k為負的常量.用電阻率為ρ、橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一邊長為l的方框.將方框固定于紙面內(nèi),其右半部位于磁場區(qū)域中.求:
圖1-18
(1)導(dǎo)線中感應(yīng)電流的大??;
(2)磁場對方框作用力的大小隨時間的變化率.
解析:(1)導(dǎo)線框的感應(yīng)電動勢為E=①
ΔΦ=l2ΔB②
導(dǎo)線框中的電流為I=③
式中R是導(dǎo)線框的電阻,根據(jù)電阻定律公式有
R=ρ④
聯(lián)立①②③④式,將=k代入得I=.⑤
(2)導(dǎo)線框所受磁場的作用力的大小為
f=BIl⑥
它隨時間的變化率為=I
15、l⑦
由⑤⑦式得=.
答案:(1) (2)
16.(14分) 如圖1-19所示,A是一面積為S=0.2 m2、匝數(shù)為n=100匝的圓形線圈,處在均勻磁場中,磁場方向與線圈平面垂直,磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律為B=(6-0.02t)T,開始時外電路開關(guān)S斷開,已知R1=4 Ω,R2=6 Ω,電容器電容C=30 μF,線圈內(nèi)阻不計,求:
圖1-19
(1)S閉合后,通過R2的電流大?。?
(2)S閉合一段時間后又?jǐn)嚅_,在斷開后流過R2的電荷量.
解析:由B=(6-0.02t)T知,圓形線圈A內(nèi)的磁場先是向里均勻減小,后是向外均勻增大,畫出等效電路圖如圖所示.
(1)E=n=n||S,由題意知
||=0.02 T/s
故E=100×0.02×0.2 V=0.4 V
由I=,得IR2=I= A=0.04 A.
(2)S閉合后,電容器兩端電壓
UC=U2=IR2=0.04×6 V=0.24 V
電容器帶電量Q=CUC=30×10-6×0.24 C
=7.2×10-6C
斷開S后,放電電荷量為Q=7.2×10-6 C.
答案:(1)0.04 A (2)7.2×10-6 C