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2019-2020年高中物理 第1章電磁感應章末綜合檢測試題 魯科版選修3-2
一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分．在每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分)
1.下列說法符合史實的是( )
A．電磁感應現(xiàn)象是法拉第發(fā)現(xiàn)的
B．電流的磁效應是奧斯特發(fā)現(xiàn)的
C．電磁感應現(xiàn)象是楞次發(fā)現(xiàn)的
D．電流的磁效應是安培發(fā)現(xiàn)的
解析：選AB.電磁感應現(xiàn)象是由法拉第發(fā)現(xiàn)的，電流的磁效應是由奧斯特發(fā)現(xiàn)的，故A、B正確．
2.有A和B兩個閉合電路，穿過A電路的磁通量由1.0102 Wb增加到4.0102 Wb，穿過B的磁通量由1.0102 Wb減少到0，則兩個電路中產生的感應電動勢EA和EB的大小關系是( )
A．EA>EB B．EA＝EB
C．EA
Fc>Fb B．FcFb>Fd D．Fcvb，當線圈在進入和離開磁場時，穿過線圈的磁通量變化，線圈中產生感應電流，受磁場力作用，其大小為：F＝BIl＝Bl＝，因vd>vb，所以Fd>Fb>Fc，選項D正確．
8.如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導軌之間接有定值電阻R，質量不能忽略的金屬棒與兩導軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內，力F做的功與安培力做的功的代數和等于( )
A．棒的機械能增加量
B．棒的動能增加量
C．棒的重力勢能增加量
D．電阻R上放出的熱量
解析：選A.棒加速上升時受到重力、拉力F及安培力．根據機械能守恒的條件可知力F與安培力做的功的代數和等于棒的機械能的增加量，A選項正確．
如圖所示，虛線框內是磁感應強度為B的勻強磁場，導線框的三條豎直邊的電阻均為r，長均為L，兩橫邊電阻不計，線框平面與磁場方向垂直．當導線框以恒定速度v水平向右運動，ab邊進入磁場時，ab兩端的電勢差為U1，當cd邊進入磁場時，ab兩端的電勢差為U2，則( )
A．U1＝BLv B．U1＝BLv
C．U2＝BLv D．U2＝BLv
解析：選B.ab邊進入磁場時，E＝BLv，cd與ef并聯(lián)，并聯(lián)電阻為，所以，ab兩端電勢差U1＝＝BLv，B正確，A錯誤．cd邊進入磁場時，ab、cd兩個電源并聯(lián)，E＝BLv，并聯(lián)后內阻為，所以ab兩端電勢差U2＝＝BLv，C、D錯誤．
如圖所示，閉合導線框的質量可以忽略不計，將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強磁場．若第一次用0.3 s時間拉出，外力所做的功為W1，通過導線截面的電荷量為q1；第二次用0.9 s時間拉出，外力所做的功為W2，通過導線截面的電荷量為q2，則( )
A．W1W2，q1＝q2 D．W1>W2，q1>q2
解析：選C.設線框長為l1，寬為l2，第一次拉出速度為v1，第二次拉出速度為v2，則v1＝3v2.勻速拉出磁場時，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有W1＝F1l1＝BI1l2l1＝，同理W2＝，故W1>W2；又由于線框兩次拉出過程中，磁通量的變化量相等，即ΔΦ1＝ΔΦ2，由q＝ΔΦ/R，得q1＝q2.
如圖，在勻強磁場中固定放置一根串接一電阻R的直角形金屬導軌aob(在紙面內)，磁場方向垂直于紙面向里，另有兩根金屬導軌c、d分別平行于oa、ob放置．保持導軌之間接觸良好，金屬導軌的電阻不計．現(xiàn)經歷以下四個過程：①以速率v移動d，使它與ob的距離增大一倍；②再以速率v移動c，使它與oa的距離減小一半；③然后，再以速率2v移動c，使它回到原處；④最后以速率2v移動d，使它也回到原處．設上述四個過程中通過電阻R的電量的大小依次為Q1、Q2、Q3和Q4，則( )
A．Q1＝Q2＝Q3＝Q4
B．Q1＝Q2＝2Q3＝2Q4
C．2Q1＝2Q2＝Q3＝Q4
D．Q1≠Q2＝Q3≠Q4
解析：選A.由法拉第電磁感應定律得E＝＝，所以感應電流為I＝＝，通過電阻R的電荷量為Q＝IΔt＝，設開始時d與Ob，c與Oa的距離分別為ld和lc：①以速率v移動d時ΔS＝lcld，Q1＝.②以速率v移動時ΔS＝2ldlc＝lcld，Q2＝.③以速率2v移動c時ΔS＝2ldlc＝lcld，Q3＝.④以速率2v移動d時ΔS＝lcld，Q4＝.通過以上分析：可得Q1＝Q2＝Q3＝Q4.故正確答案為A.
如圖所示，光滑絕緣水平面上，有一矩形線圈沖入一勻強磁場，線圈全部進入磁場區(qū)域時，其動能恰好等于它在磁場外面時的一半．設磁場寬度大于線圈寬度，那么( )
A．線圈恰好在剛離開磁場的地方停下
B．線圈在磁場中某位置停下
C．線圈在未完全離開磁場時即已停下
D．線圈完全離開磁場以后仍能繼續(xù)運動，不會停下來
解析：選D.線圈沖入勻強磁場中，產生感應電流，線圈受安培力作用做減速運動，動能減少．同理，線圈沖出勻強磁場時，動能也減少，進出磁場時減少的動能都等于安培力做的功．由于進入時的速度大，故感應電流大，安培力大，安培力做的功多，減少的動能多；沖出時速度小，故感應電流小，安培力小，安培力做的功少，減少的動能少．所以，出磁場時仍然有動能，線圈離開磁場后將繼續(xù)運動，不會停下來，只有D正確．
二、計算題(本題共4小題，共52分．解答時應寫出必要的文字說明、方徎式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位)
(10分)如圖所示，在一個光滑金屬框架上垂直放置一根長l＝0.4 m的金屬棒ab，其電阻r＝0.1 Ω.框架左端的電阻R＝0.4 Ω.垂直框面的勻強磁場的磁感強度B＝0.1 T．用外力使棒ab以速度v＝5 m/s向右勻速移動．
求：(1)ab棒中產生的感應電動勢E?
(2)通過電阻R的電流I?
解析：(1)由E＝Blv得(3分)
感應電動勢E＝0.10.45 V＝0.2 V．(2分)
(2)因為I＝(3分)
所以I＝ A＝0.4 A．(2分)
答案：(1)0.2 V (2)0.4 A
(12分)如圖(甲)所示，螺線管匝數n＝3000匝，橫截面積S＝20 cm2，螺線管的電阻r＝1.5 Ω，R1＝3.5 Ω，R2＝25 Ω.穿過螺線管的磁場的磁感應強度B按圖(乙)所示規(guī)律變化，求R2的熱功率．
解析：由(乙)圖中可知，磁感應強度隨時間均勻變化，那么在(甲)圖的線圈中會產生恒定的感應電動勢．
由(乙)圖可知，磁感應強度的變化率＝2 T/s，(2分)
由法拉第電磁感應定律可得螺線管中感應電動勢
E＝＝＝30002010－42 V＝12 V．(2分)
電路中的感應電流I＝＝ A＝0.4 A．(4分)
P2＝I2R2＝4 W．(4分)
答案：4 W
(14分)如圖所示，A是一面積為S＝0.2 m2、匝數為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，磁感應強度隨時間變化規(guī)律為B＝(6－0.02t) T，開始時外電路開關S斷開，已知R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，電容器電容C＝30 μF，線圈內阻不計，求：
(1)S閉合后，通過R2的電流大??；
(2)S閉合一段時間后又斷開，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(2分)
由題意知||＝0.02 T/s(2分)
故E＝1000.020.2 V＝0.4 V(2分)
由I＝，得IR2＝I＝ A＝0.04 A．(2分)
(2)S閉合后，電容器兩端電壓
UC＝U2＝IR2＝0.046 V＝0.24 V(2分)
電容器帶電量Q＝CUC＝3010－60.24 C
＝7.210－6 C(2分)
斷開S后，放電電荷量為Q＝7.210－6 C．(2分)
答案：(1)0.04 A (2)7.210－6 C
(16分)如圖，勻強磁場的磁感應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的硬導線做成一邊長為l的方框．將方框固定于紙面內，其右半部位于磁場區(qū)域中．求：
(1)導線中感應電流的大??；
(2)磁場對方框作用力的大小隨時間的變化率．
解析：(1)導線框的感應電動勢為E＝①(2分)
ΔΦ＝l2ΔB②(2分)
導線框中的電流為I＝③(2分)
式中R是導線框的電阻，根據電阻定律公式有
R＝ρ④(2分)
聯(lián)立①②③④式，將＝k代入得I＝.⑤(2分)
(2)導線框所受磁場的作用力的大小為
f＝BIl⑥(2分)
它隨時間的變化率為＝Il⑦(2分)
由⑤⑦式得＝.(2分)
答案：(1) (2)
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