2021高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 章節(jié)練習(xí) 新人教選修3-2

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1、優(yōu)質(zhì)文檔 優(yōu)質(zhì)人生 2020物理人教選修3-2 第四章 電磁感應(yīng) 章節(jié)練習(xí) (時(shí)間60分鐘，滿分100分) 一、選擇題(本題共9小題，每小題7分，共63分。每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)符合題意，選對(duì)但不全的得3分，有錯(cuò)選的得0分) 1．(2020·廣東高考)將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是(　　) A．感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān) B．穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢越大 C．穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢越大 D．感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同 解析：由法拉第電磁感應(yīng)

2、定律知：E＝n，可見感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與線圈的匝數(shù)有關(guān)，A錯(cuò)誤；感應(yīng)電動(dòng)勢的大小取決于磁通量的變化快慢，而與磁通量的變化大小無關(guān)，B錯(cuò)誤，C正確；感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙原磁場的變化，當(dāng)原磁場增大時(shí)，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與其相反，D錯(cuò)誤。 答案：C 2.如圖1所示，當(dāng)直導(dǎo)線中電流不斷增加時(shí)，A、B兩輕導(dǎo)線圈的運(yùn)動(dòng)情況是(　　) A．A向左，B向右 B．A向右，B向左 圖1 C．均向左 D．均向右 解析：當(dāng)電流I不斷增加時(shí)，它的磁場不斷增強(qiáng)，穿過A、B線圈的磁通量不斷增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流受到

3、的力將使導(dǎo)線圈向阻礙磁通量增加的方向運(yùn)動(dòng)，即導(dǎo)線圈要遠(yuǎn)離直導(dǎo)線，A向左、B向右運(yùn)動(dòng)。 答案：A 3.如圖2所示，虛線上方空間有垂直線框平面的勻強(qiáng)磁場，直角扇形導(dǎo)線框繞垂直于線框平面的軸O以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)線框中感應(yīng)電流方向以逆時(shí)針為正，那么在圖中能正確描述線框從圖中所示位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中線框內(nèi)感應(yīng)電流隨時(shí)間變化情況的是(　　) 圖2 圖3 解析：直角扇形導(dǎo)線框繞垂直于線框平面的軸O以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)入磁場的過程中，穿過閉合回路的磁通量均勻增加，故產(chǎn)生的感應(yīng)電流恒定，完全進(jìn)入磁場后沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，由此就可判斷A對(duì)。 答案：A

4、4．如圖4所示，要使圖中ab段直導(dǎo)線中有向右的電流，則導(dǎo)線cd應(yīng)(　　) 圖4 A．向右加速運(yùn)動(dòng)　　 B．向右減速運(yùn)動(dòng) C．向左加速運(yùn)動(dòng) D．向左減速運(yùn)動(dòng) 解析：由右手定則知當(dāng)cd向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，與cd相連的線圈中產(chǎn)生與ab方向相反的電流，當(dāng) cd向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，與cd相連的線圈中產(chǎn)生與ab中方向相同的電流，且由Icd＝知，v增加，Icd變大，結(jié)合楞次定律可知當(dāng) cd向右加速或向左減速時(shí)，ab中電流方向向右，A、D對(duì)，B、C錯(cuò)。 答案：AD 5.如圖5所示，A、B、C為三只相同的燈泡，且燈泡的額定電壓均大于電源電動(dòng)勢，電源內(nèi)阻不計(jì)，L是一個(gè)直流電阻不計(jì)、自感系數(shù)較大的線

5、圈，先將K1、K2合上，穩(wěn)定后突然斷開K2。已知在此后過程中各燈均無損壞，則以下說法中正確的是(　　) A．C燈亮度保持不變 圖5 B．C燈閃亮一下后逐漸恢復(fù)到原來的亮度 C．B燈亮度保持不變 D. B燈后來的功率是原來的一半 解析：K1、K2均閉合，穩(wěn)定后A燈不亮，通過線圈的電流是B、C兩燈的和。突然斷開K2，通過線圈的電流減小，線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢與原電流的方向相同，C燈閃亮一下后逐漸恢復(fù)到原來的亮度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。穩(wěn)定后通過B燈的電流是原來的一半，故B燈后來的功率是原來的1/4，選項(xiàng)C、D錯(cuò)

6、誤。 答案：B 6.(2020·江蘇高考)如圖6所示，水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì)。勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直。阻值為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好。t＝0時(shí)，將開關(guān)S由1擲到2。q、i、v和a分別表示電容器所帶的電荷 圖6 量、棒中的電流、棒的速度和加速度。下列圖像正確的是(　　) 圖7 解析：當(dāng)開關(guān)由1擲到2，電容器放電，導(dǎo)體棒因受安培力而向右加速，導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，最終達(dá)到電容器兩端電壓和導(dǎo)體棒兩端電壓相等，電容器的帶電量保持不變，導(dǎo)體棒的速度不變，但不等于零，A、C錯(cuò)，最終導(dǎo)體棒加速度以及棒中電流為零，B錯(cuò)，D對(duì)。

7、 答案：D 7．在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓形線圈，線圈所圍的面積為0.1 m2，線圈電阻為1 Ω。規(guī)定線圈中感應(yīng)電流I的正方向從上往下看是順時(shí)針方向，如圖8甲所示。 磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖8乙所示。則以下說法正確的是(　　) 圖8 A．在時(shí)間0～5 s內(nèi)，I的最大值為0.1 A B．在第4 s時(shí)刻，I的方向?yàn)槟鏁r(shí)針 C．前2 s內(nèi)，通過線圈某截面的總電荷量為0.01 C D．第3 s內(nèi)，線圈的發(fā)熱功率最大 解析：由B－t圖線可知，t＝0時(shí)最大，由E＝·S，I＝可得：Im＝0.01 A，A錯(cuò)誤；第4 s時(shí)，B正均勻減小，由楞次定律

8、可知，I為逆時(shí)針方向，B正確；由q＝可得，前2 s內(nèi)，通過線圈某截面的總電荷量q＝＝0.01 C，C正確；第3 s內(nèi)，B不變，I＝0，故線圈發(fā)熱功率為0，D錯(cuò)誤。 答案：BC 8.如圖9所示，勻強(qiáng)磁場的方向垂直于電路所在的平面，導(dǎo)體棒ab與電路接觸良好。當(dāng)ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若不計(jì)摩擦和導(dǎo)線的電阻，整個(gè)過程中，燈泡L未被燒壞，電容器C未被擊穿，則該過程中(　　) A．電容器C的上極板帶負(fù)電 圖9 B．感應(yīng)電動(dòng)勢變大 C．燈泡L的亮度變大 D. 電容器兩極板間的電場強(qiáng)度減小 解析：根據(jù)

9、電路的連接方式知電容器兩端的電壓等于燈泡兩端的電壓，當(dāng)導(dǎo)體棒向右做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢增大，燈泡的亮度變大，電容器兩極板間的電場強(qiáng)度增大，選項(xiàng)B、C正確，D錯(cuò)誤。根據(jù)右手定則可知電容器的上極板帶正電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。 答案：BC 9.如圖10所示，連接兩個(gè)定值電阻的平行金屬導(dǎo)軌與水平面成θ角，R1＝R2＝2R，勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面。有一導(dǎo)體棒ab，質(zhì)量為m，棒的電阻為2R，棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向上滑動(dòng)，當(dāng)上滑的速度為v時(shí)，定值電阻R2消耗的電功率為P，下列說法正確的是(　　) A．此時(shí)重力的功率為mgvcos θ

10、 圖10 B．此裝置消耗的機(jī)械功率為μmgvcos θ C．導(dǎo)體棒受到安培力的大小為 D．導(dǎo)體棒受到安培力的大小為 解析：根據(jù)功率計(jì)算公式，此時(shí)重力的功率為mgvsin θ，A錯(cuò)；摩擦力Ff＝μmgcos θ，因摩擦而消耗的熱功率為μmgvcos θ，由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝BLv，回路中的總電流I＝，導(dǎo)體棒滑動(dòng)時(shí)受到安培力F＝BIL＝，整個(gè)裝置消耗的機(jī)械功率為(＋μmgcos θ)v，B錯(cuò)；由于R1＝R2＝2R，棒的電阻也為2R，當(dāng)上滑的速度為v時(shí)，定值電阻R2消耗的電功率為P，則定值電阻R1消耗的電功率也為P，此時(shí)導(dǎo)體棒ab消耗的電功率應(yīng)該為4P，整個(gè)電路

11、消耗的電功率為6P，即安培力做功的功率為6P，所以導(dǎo)體棒受到的安培力的大小為F＝，C對(duì)、D錯(cuò)。 答案：C 二、計(jì)算題(本題共3小題，共37分。解答過程應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟) 10．(10分)(2020·天津高考)如圖11所示，一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)＝0.5 m，左端接有阻值R＝0.3 Ω的電阻，一質(zhì)量m＝0.1 kg，電阻r＝0.1 Ω的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4 圖11 T。棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a＝2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒的位移x

12、＝9 m時(shí)撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱比Q1∶Q2＝2∶1。導(dǎo)軌足夠長且電阻不計(jì)，棒在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸。求： (1)棒在勻加速運(yùn)動(dòng)過程中，通過電阻R的電荷量q； (2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2。 解析：(1)設(shè)棒勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為Δt，回路的磁通量變化量為ΔΦ，回路中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢為，由法拉第電磁感應(yīng)定律得＝ ① 其中ΔΦ＝Blx ② 設(shè)回路中的平均電流為，由閉合電路的歐姆定律得＝ ③ 則通過電阻R的電荷量為q＝Δt ④ 聯(lián)立

13、①②③④式，代入數(shù)據(jù)得q＝4.5 C ⑤ (2)設(shè)撤去外力時(shí)棒的速度為v，對(duì)棒的勻加速運(yùn)動(dòng)過程，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 v2＝2ax ⑥ 設(shè)棒在撤去外力后的運(yùn)動(dòng)過程中安培力做功為W，由動(dòng)能定理得W＝0－mv2 ⑦ 撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2＝－W ⑧ 聯(lián)立⑥⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)得Q2＝1.8 J ⑨ 答案：(1)4.5 C　(2)1.8 J 11．(13分)如圖12所示，面積為0.2 m2的100匝線圈A處在磁場中，磁場方向垂直于線圈平面。磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律是B＝(6－0.2t) T，已知電路中

14、的R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，電容C＝30 μF，線圈A的電阻不計(jì)。求 圖12 (1)閉合S后，通過R2的電流大小和方向； (2)閉合S一段時(shí)間后，斷開S，S斷開后通過R2的電荷量是多少？ 解析：(1)由于磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化，根據(jù)B＝(6－0.2t) T，可知＝0.2 T/s, 所以線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為E＝n＝nS＝100×0.2×0.2 V＝4 V，通過R2的電流為I＝＝ A＝0.4 A，由楞次定律可知電流的方向由上向下。 (2)閉合S 一段時(shí)間后，電容器被充上一定的電荷量，此時(shí)其電壓U＝IR2＝0.4×6 V＝2.4 V，斷開S，電容器將放電，通過R2的電荷量就是C

15、原來所帶的電荷量，Q＝CU＝30×10－6×2.4 C＝7.2×10－5 C。 答案：(1)0.4 A　由上向下　(2)7.2×10－5 C 12．(14分)如圖13甲所示，一對(duì)平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距l(xiāng)＝0.20 m，電阻R＝1.0 Ω；有一導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直軌道向下?，F(xiàn)用一外力F沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運(yùn)動(dòng)，測得力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖13乙所示。求桿的質(zhì)量m和加速度a。 圖13 解析：導(dǎo)體桿在軌道上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，用v 表示瞬時(shí)速度，t表示時(shí)間，則桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E＝Blv＝Blat ① 閉合回路中的感應(yīng)電流為I＝ ② 由安培力公式和牛頓第二定律得F－BIl＝ma ③ 將①②式代入③式整理得F＝ma＋at ④ 由題圖乙圖像上取兩點(diǎn)t1＝0，F(xiàn)1＝1 N；t2＝30 s，F(xiàn)2＝4 N代入④式，聯(lián)立方程解得a＝10 m/s2，m＝0.1 kg。 答案：0.1 kg　10 m/s2 - 7 - 本資料來自網(wǎng)絡(luò)若有雷同概不負(fù)責(zé)