浙江省2018-2019版高中物理 第4章 電磁感應(yīng)章末檢測卷 新人教版選修3-2.doc

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第4章 電磁感應(yīng) 章末檢測卷 (時間：90分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本大題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的選項中。至少有一項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分) 1.我國發(fā)射的“玉兔號”月球車成功著陸月球，不久的將來中國人將真正實現(xiàn)飛天夢，進(jìn)入那神秘的廣寒宮。假如有一宇航員登月后，想探測一下月球表面是否有磁場，他手邊有一只靈敏電流表和一個小線圈，則下列推斷正確的是(　　) A.直接將電流表放于月球表面，看是否有示數(shù)來判斷磁場的有無 B.將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運動，如電流表無示數(shù)，則可判斷月球表面無磁場 C.將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運動，如電流表有示數(shù)，則可判斷月球表面有磁場 D.將電流表與線圈組成的閉合回路，使線圈在某一平面內(nèi)沿各個方向運動，如電流表無示數(shù)，則可判斷月球表面無磁場 解析　電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件是：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生改變時，回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。A中，即使有一個恒定的磁場，也不會有示數(shù)，A錯誤；同理，將電流表與線圈組成回路，使線圈沿某一方向運動，如電流表無示數(shù)，也不能判斷出沒有磁場，因為磁通量可能是恒定的，B錯誤；電流表有示數(shù)則說明一定有磁場，C正確；將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈在某一個與磁場平行的平面內(nèi)沿各個方面運動，也不會有示數(shù)，D錯誤。 答案　C 2.(2017紹興高二期中)為了測量列車運行的速度和加速度大小，可采用如圖1甲所示的裝置，它由一塊安裝在列車車頭底部的強磁體和埋設(shè)在軌道地面的一組線圈及電流測量記錄儀組成(測量記錄儀未畫出)。當(dāng)列車經(jīng)過線圈上方時，線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來，P、Q為接測量儀器的端口。若俯視軌道平面磁場垂直地面向外(如圖乙)，則在列車經(jīng)過測量線圈的過程中，流經(jīng)線圈的電流方向為(　　) 圖1 A.始終逆時針方向 B.先順時針，再逆時針方向 C.先逆時針，再順時針方向 D.始終順時針方向 解析　在列車經(jīng)過線圈的上方時，由于列車上的磁場的方向向上，線圈內(nèi)的磁通量先增大后減小，根據(jù)楞次定律可知，線圈中的感應(yīng)電流的方向為先順時針，再逆時針方向。 答案　B 3.如圖2甲所示，線圈的匝數(shù)n＝100匝，橫截面積S＝50 cm2，線圈總電阻r＝10 Ω，沿軸向有勻強磁場，設(shè)圖示磁場方向為正，磁場的磁感應(yīng)強度隨時間做如圖乙所示規(guī)律變化，則在開始的0.1 s內(nèi)(　　) 圖2 A.磁通量的變化量為0.25 Wb B.磁通量的變化率為2.510－2 Wb/s C.a、b間電壓為0 D.在a、b間接一個理想電流表時，電流表的示數(shù)為0.25 A 解析　通過線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)，若設(shè)Φ2＝B2S為正，則線圈中磁通量的變化量為ΔΦ＝B2S－(－B1S)，代入數(shù)據(jù)即ΔΦ＝(0.1＋0.4)5010－4 Wb＝2.510－3 Wb，A錯；磁通量的變化率＝ Wb/s＝2.510－2 Wb/s，B正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)a、b間斷開時，其間電壓等于線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢大小為E＝n＝2.5 V且恒定，C錯；在a、b間接一個理想電流表時相當(dāng)于a、b間接通而形成回路，回路總電阻即為線圈的總電阻，故感應(yīng)電流大小I＝＝ A＝0.25 A，D項正確。 答案　BD 4.目前金屬探測器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種安檢、高考及一些重要場所，關(guān)于金屬探測器的下列有關(guān)論述正確的是(　　) A.金屬探測器可用于月餅生產(chǎn)中，用來防止細(xì)小的金屬顆?；烊朐嘛烉W中 B.金屬探測器能幫助醫(yī)生探測兒童吞食或扎到手腳中的金屬物，是因為探測器的線圈中能產(chǎn)生渦流 C.使用金屬探測器的時候，應(yīng)該讓探測器靜止不動，探測效果會更好 D.能利用金屬探測器檢測考生是否攜帶手機等違禁物品，是因為探測器的線圈中通有直流電 解析　金屬探測器是通過其通有變化的電流的探測線圈，會在隱蔽金屬中激起渦流，反射回探測線圈，從而改變原變化的電流，從而起到探測作用，B、D項錯誤；當(dāng)探測器對于被測金屬發(fā)生相對移動時，探測器中的線圈的變化的電流產(chǎn)生的磁場相對變化較快，在金屬中產(chǎn)生的渦流會更強，檢測效果更好，故選項C錯誤，A正確。 答案　A 5.如圖3，與直導(dǎo)線AB共面的輕質(zhì)閉合金屬圓環(huán)豎直放置，兩者彼此絕緣，環(huán)心位于AB的上方。當(dāng)AB中通有由A至B的電流且強度不斷增大的過程中，關(guān)于圓環(huán)運動情況以下敘述正確的是(　　) 圖3 A.向下平動 B.向上平動 C.轉(zhuǎn)動：上半部向紙內(nèi)，下半部向紙外 D.轉(zhuǎn)動：下半部向紙內(nèi)，上半部向紙外 解析　由題意可知，當(dāng)AB中通有A到B電流且強度在增大時，根據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)中產(chǎn)生順時針感應(yīng)電流；假設(shè)直導(dǎo)線固定不動，根據(jù)右手螺旋定則知，直導(dǎo)線上方的磁場垂直紙面向外，下方磁場垂直紙面向里。在環(huán)形導(dǎo)線的上方和下方各取小微元電流，根據(jù)左手定則，上方的微元電流所受安培力向下，下方的微元電流所受安培力向下，則環(huán)形導(dǎo)線的運動情況是向下運動，故A正確，B、C、D錯誤。 答案　A 6.(2017杭州富陽市高二月考)如圖4所示，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場有理想邊界，用力將矩形線圈從有邊界的磁場中勻速拉出，在其他條件不變的情況下(　　) 圖4 A.速度越大，拉力做功越多 B.線圈邊長L1越大，拉力做功越多 C.線圈邊長L2越大，拉力做功越多 D.線圈電阻越大，拉力做功越多 解析　將矩形線圈從有邊界的磁場中勻速拉出過程，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝BL1v； 感應(yīng)電流I＝ 線圈所受的安培力F安＝BIL1， 聯(lián)立得：F安＝ 因線圈勻速運動，則拉力F＝F安。 拉力做功W＝FL2＝L2 則知，速度越大，邊長L1越大，邊長L2越大，拉力做功都越多，而線圈電阻越大，拉力做功越小。 答案　ABC 7.(2017臺州市高二期中)有一個垂直于紙面的勻強磁場，它的邊界MN左側(cè)為無場區(qū)，右側(cè)是勻強磁場區(qū)域，如圖5甲所示，現(xiàn)讓一個金屬線框在紙平面內(nèi)以垂直于MN的恒定速度從MN左側(cè)進(jìn)入勻強磁場區(qū)域，線框中的電流隨時間變化的i－t圖象如圖乙所示，則進(jìn)入磁場區(qū)域的金屬線框可能是圖中的(　　) 圖5 解析　導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝BLv，設(shè)線框總電阻是R，則感應(yīng)電流I＝，由圖乙所示圖象可知，感應(yīng)電流先均勻變大，后恒定，最后均勻減小，由于B、v、R是定值，則導(dǎo)體棒的有效長度L應(yīng)先變長，后恒定，最后均勻減小，且L隨時間均勻變化，即L與時間t成正比。閉合圓環(huán)勻速進(jìn)入磁場時，有效長度L先變大，后變小，但L不隨時間均勻變化，不符合題意，A項錯誤；六邊形線框進(jìn)入磁場時，有效長度L先均勻增大，后恒定，最后均勻減小，符合題意，B項正確；梯形線框勻速進(jìn)入磁場時，有效長度L先均勻增加，后不變，最后均勻減小，符合題意，C項正確；三角形線框勻速進(jìn)入磁場時，有效長度L先增加，后減小，且隨時間均勻變化，但有效長度L沒有恒定的過程不符合題意，D項錯誤。 答案　BC 8.如圖6所示的電路中，AB支路由帶鐵芯的線圈和電流表A1串聯(lián)而成，流過的電流為I1；CD支路由電阻R和電流表A2串聯(lián)而成，流過的電流為I2。已知這兩支路的電阻值相同，則在接通S和斷開S的時候，觀察到的現(xiàn)象是(　　) 圖6 A.接通S的瞬間，I1I2 B.接通S的瞬間I1I2，斷開的瞬間I1＝I2 解析　如題圖所示，當(dāng)接通瞬間，通過線圈L的電流要增加，則線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢去阻礙電流增加，從而使得電流慢慢增加，故I1mgsin θ，有>mgsin θ，解得v>，C項錯誤；對線框進(jìn)入磁場的過程運用能量守恒定律得，mgdsin θ＝Q，D項正確。 答案　AD 二、實驗題(本題共2小題，共14分，請將正確的答案填在橫線上) 11.(7分)如圖9所示，杭州某校操場上，兩同學(xué)相距L為10 m左右，在東偏北，西偏南11的沿垂直于地磁場方向的兩個位置上，面對面將一并聯(lián)銅芯雙絞線，像甩跳繩一樣搖動，并將線的兩端分別接在靈敏電流計上，雙絞線并聯(lián)后的電阻R約為2 Ω，繩搖動的頻率配合節(jié)拍器的節(jié)奏，保持頻率在2 Hz左右。如果同學(xué)搖動繩子的最大圓半徑h約為1 m，電流計讀數(shù)的最大值I約為 3 mA。 圖9 (1)試估算地磁場的磁感應(yīng)強度的數(shù)值約為________；數(shù)學(xué)表達(dá)式B＝________。(由R，I，L，f，h等已知量表示) (2)將兩人站立的位置，改為與剛才方向垂直的兩點上，那么電流計讀數(shù)約為________。 解析　(1)搖動繩子的過程中，繩切割地磁場，當(dāng)擺動速度與地磁場垂直時，感應(yīng)電動勢最大，電流最大，由E＝BLv，v＝ωh，ω＝2πf，E＝IR，得B＝。 (2)繩與磁場平行，不切割磁感線，電流計讀數(shù)為0。 答案　(1)510－5 T　　(2)0 12.(7分)為判斷線圈繞向，可將靈敏電流計G與線圈L連接，如圖10所示。已知線圈由a端開始繞至b端；當(dāng)電流從電流計G左端流入時，指針向左偏轉(zhuǎn)。 圖10 (1)將磁鐵的N極向下從線圈上方豎直插入線圈L時，發(fā)現(xiàn)電流計的指針向左偏轉(zhuǎn)，俯視線圈，其繞向為________(選填“順時針”或“逆時針”)。 (2)當(dāng)條形磁鐵從圖中的虛線位置向右遠(yuǎn)離線圈L時，發(fā)現(xiàn)電流計的指針向右偏轉(zhuǎn)，俯視線圈，其繞向為________(選填“順時針”或“逆時針”)。 解析　(1)由題可知在線圈L內(nèi)電流從b流向a，而根據(jù)楞次定律(增反減同)知，線圈L中產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相反(向上)，再根據(jù)右手螺旋定則可知，電流方向為逆時針方向(俯視線圈)，因此從a向b看線圈繞向為順時針方向。 (2)由題意可知在線圈L內(nèi)電流從a流向b，而根據(jù)楞次定律(增反減同)知，線圈L中產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相同(向上)，再根據(jù)右手螺旋定則可知，感應(yīng)電流方向與(1)問相同，而電流的流向與(1)問相反，因此線圈繞向一定與(1)問相反，為逆時針方向(俯視線圈)。 答案　(1)順時針　(2)逆時針 三、計算題(本題共4小題，共46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，答案中必須寫明數(shù)值和單位) 13.(10分)(2017浙江省杭州市高二期中)如圖11甲所示，一個圓形線圈的匝數(shù)n＝1 000，線圈面積S＝200 cm2，線圈的電阻r＝1 Ω，線圈外接一個阻值R＝4 Ω的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示。求： 圖11 (1)請說明線圈中的電流方向； (2)前4 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢； (3)前4 s內(nèi)通過R的電荷量。 解析　(1)根據(jù)楞次定律可知，線圈中的電流方向逆時針； (2)由圖象可知前4 s內(nèi)磁感應(yīng)強度B的變化率 ＝ T/s＝0.05 T/s 4 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢 E＝nS＝1 0000.020.05 V＝1 V。 (3)電路中的平均感應(yīng)電流 ＝，q＝t， 又因為E＝n， 所以q＝n＝1 000 C＝0.8 C。 答案　(1)線圈中的電流方向逆時針　(2)1 V (3)0.8 C 14.(10分)(2017臺州市高二期中)如圖12甲，固定在水平面上電阻不計的光滑金屬導(dǎo)軌，間距d＝0.5 m。右端接一阻值為4 Ω的小燈泡L，在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B按如圖12乙規(guī)律變化，CF長為2 m。在t＝0時，金屬棒從圖中位置由靜止在恒力F作用下向右運動到EF位置，整個過程中，小燈泡亮度始終不變。已知ab金屬棒電阻為1 Ω，求： 圖12 (1)通過小燈泡的電流； (2)恒力F的大??； (3)金屬棒的質(zhì)量。 解析　(1)金屬棒未進(jìn)入磁場，電路總電阻 R總＝RL＋Rab＝5 Ω 回路中感應(yīng)電動勢為： E1＝＝S＝0.52 V＝0.5 V 燈泡中的電流強度為：IL＝＝ A＝0.1 A (2)因燈泡亮度不變，故在t＝4 s末金屬棒剛好進(jìn)入磁場，且做勻速運動，此時金屬棒中的電流強度： I＝IL＝0.1 A 恒力大?。篎＝FA＝BId＝20.10.5 N＝0.1 N (3)因燈泡亮度不變，金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為： E2＝E1＝0.5 V 金屬棒在磁場中的速度：v＝＝ m/s＝0.5 m/s 金屬棒未進(jìn)入磁場的加速度為： a＝＝ m/s2＝ m/s2； 故金屬棒的質(zhì)量為：m＝＝ kg＝0.8 kg 答案　(1)0.1 A　(2)0.1 N　(3)0.8 kg 15.(10分)(2017金華市高二檢測)如圖13所示，有一磁感強度B＝0.1 T的水平勻強磁場，垂直勻強磁場放置一很長的金屬框架，框架上有一導(dǎo)體ab保持與框架邊垂直，由靜止開始下滑。已知ab長100 cm，質(zhì)量為0.1 kg，電阻為0.1 Ω，框架電阻不計，取g＝10 m/s2，求： 圖13 (1)導(dǎo)體ab下落的最大加速度和最大速度； (2)導(dǎo)體ab在最大速度時產(chǎn)生的電功率。 解析　(1)ab棒剛下落時，速度為零，還沒有切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，此時不受阻力，只受到重力，所以最大加速度為g＝10 m/s2。 根據(jù)導(dǎo)體ab下落的最大速度時，加速度為零， 即mg＝F安則有：F安＝BIL＝ 所以v＝＝ m/s＝10 m/s (2)速度達(dá)到最大時，此時電功率也達(dá)到最大， 則有最大的電功率為： P＝IE＝＝＝ W＝10 W 答案　(1)10 m/s2　10 m/s　(2)10 W 16.(16分)(20174月浙江選考考試，22)間距為l的兩平行金屬導(dǎo)軌由水平部分和傾斜部分平滑連接而成，如圖14所示。傾角為θ的導(dǎo)軌處于大小為B1、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場區(qū)間Ⅰ中，水平導(dǎo)軌上的無磁場區(qū)間靜止放置一質(zhì)量為3m的“聯(lián)動雙桿”(由兩根長為l的金屬桿cd和ef，用長度為L的剛性絕緣桿連接構(gòu)成)，在“聯(lián)動雙桿”右側(cè)存在大小為B2、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場區(qū)間Ⅱ，其長度大于L。質(zhì)量為m、長為l的金屬桿ab從傾斜導(dǎo)軌上端釋放，達(dá)到勻速后進(jìn)入水平導(dǎo)軌(無能量損失)，桿ab與“聯(lián)動雙桿”發(fā)生碰撞，碰后桿ab和cd合在一起形成“聯(lián)動三桿”。“聯(lián)動三桿”繼續(xù)沿水平導(dǎo)軌進(jìn)入磁場區(qū)間Ⅱ并從中滑出。運動過程中，桿ab、cd和ef與導(dǎo)軌始終接觸良好，且保持與導(dǎo)軌垂直。已知桿ab、cd和ef電阻均為R＝0.02 Ω，m＝0.1 kg，l＝0.5 m，L＝0.3 m，θ＝30，B1＝0.1 T，B2＝0.2 T。不計摩擦阻力和導(dǎo)軌電阻，忽略磁場邊界效應(yīng)。求 圖14 (1)桿ab在傾斜導(dǎo)軌上勻速運動時的速度大小v0； (2)“聯(lián)動三桿”進(jìn)入磁場區(qū)間Ⅱ前的速度大小v； (3)“聯(lián)動三桿”滑過磁場區(qū)間Ⅱ產(chǎn)生的焦耳熱Q。 解析　(1)感應(yīng)電動勢E＝B1lv0 電流I＝ 安培力F＝B1Il 勻速運動條件＝mgsin θ v0＝＝6 m/s (2)由動量守恒定律　mv0＝4mv v＝v0/4＝1.5 m/s (3)進(jìn)入B2磁場區(qū)，設(shè)速度變化Δv，由動量定理， 有B2lΔt＝－4mΔv Δt＝Δq＝ Δv＝＝－0.25 m/s 出B2磁場區(qū)，同樣有 Δv＝－＝－0.25 m/s 出B2磁場后“聯(lián)動三桿”的速度為 v′＝v＋2Δv＝1.0 m/s Q＝4m(v2－v′2)＝0.25 J 答案　(1)6 m/s　(2)1.5 m/s　(3)0.25 J