高中物理 第四章第二節(jié) 《電磁感應(yīng)》章末過(guò)關(guān)檢測(cè) 新人教版選修3-2

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111 2013-2014學(xué)年高中物理 第四章 電磁感應(yīng)章末過(guò)關(guān)檢測(cè) 新人教版選修3-2 (時(shí)間：60分鐘，分值：100分) 一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有錯(cuò)選或不答的得0分) 1．(多選)下列現(xiàn)象中，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是(　　) A．小磁針在通電導(dǎo)線(xiàn)附近發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng) C．因閉合線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流 D．接通電路時(shí)，與線(xiàn)圈串聯(lián)的燈泡逐漸亮起來(lái) 解析：選CD.因磁通量的改變而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象．故選CD. 2．(單選)一直升機(jī)停在南半球的地磁極上空．該處地磁場(chǎng)的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.直升機(jī)螺旋槳葉片的長(zhǎng)度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為f，順著地磁場(chǎng)的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)．螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如圖所示．如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線(xiàn)的距離，用E表示每個(gè)葉片中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即(　　) A．E＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì) B．E＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì) C．E＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) D．E＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) 解析：選A.由右手定則可知b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)，且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E＝Bl2ω＝πfl2B.故選A. 3．(單選)如圖所示，一水平放置的通以恒定電流的圓形線(xiàn)圈1固定，另一較小的圓形線(xiàn)圈2從線(xiàn)圈1的正上方下落，在下落過(guò)程中兩線(xiàn)圈平面始終保持平行且共軸，則線(xiàn)圈2從線(xiàn)圈1的正上方下落至線(xiàn)圈的正下方的過(guò)程中，從上往下看，線(xiàn)圈2中(　　) A．無(wú)感應(yīng)電流 B．有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 C．有先是順時(shí)針?lè)较颉⒑笫悄鏁r(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 D．有先是逆時(shí)針?lè)较颉⒑笫琼槙r(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 解析：選C.線(xiàn)圈1中恒定電流形成的磁場(chǎng)分布情況如圖所示．當(dāng)線(xiàn)圈2從線(xiàn)圈1的正上方下落，并處于線(xiàn)圈1的上方時(shí)，磁感線(xiàn)向上，且磁通量增大，根據(jù)楞次定律知，線(xiàn)圈2中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下，由右手螺旋定則知，俯視線(xiàn)圈2中感應(yīng)電流應(yīng)為順時(shí)針?lè)较颍煌?，線(xiàn)圈2落至線(xiàn)圈1的正下方時(shí)，磁通量向上且是減小的，由楞次定律和右手螺旋定則知，俯視線(xiàn)圈2中感應(yīng)電流應(yīng)為逆時(shí)針?lè)较颍蔬xC. 4．(單選)如圖所示，A和B是兩個(gè)相同的小燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的線(xiàn)圈，其電阻值與R相同．由于存在自感現(xiàn)象，在開(kāi)關(guān)S閉合和斷開(kāi)時(shí)，燈A和B先后亮暗的順序是(　　) A．閉合時(shí)，A先達(dá)最亮；斷開(kāi)時(shí)，A后暗 B．閉合時(shí)，B先達(dá)最亮；斷開(kāi)時(shí)，B后暗 C．閉合時(shí)，A先達(dá)最亮；斷開(kāi)時(shí)，A先暗 D．閉合時(shí)，B先達(dá)最亮；斷開(kāi)時(shí)，B先暗 解析：選A.開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，由于自感作用，線(xiàn)圈L中自感電動(dòng)勢(shì)較大，電流幾乎全部從A中通過(guò)，而該電流又同時(shí)分路通過(guò)B和R，所以A先達(dá)最亮，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間穩(wěn)定后A和B達(dá)到同樣亮；開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電源電流立即為零，B立即熄滅，由于L的自感作用，A要慢慢熄滅．故選A. 5．(多選)(2013中山一中高二檢測(cè))位于光滑水平面上的小車(chē)上放置一螺線(xiàn)管，一個(gè)比螺線(xiàn)管長(zhǎng)的條形磁鐵沿著螺線(xiàn)管的軸線(xiàn)水平穿過(guò)，如圖所示，在 此過(guò)程中(　　) A．磁鐵做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) B．磁鐵做減速運(yùn)動(dòng) C．小車(chē)向右做加速運(yùn)動(dòng) D．小車(chē)先加速后減速 解析：選BC.磁鐵水平穿入螺線(xiàn)管時(shí)，管中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律的擴(kuò)展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)．同理，磁鐵穿出時(shí)，由楞次定律的擴(kuò)展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)，故整個(gè)過(guò)程中，磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B是正確的． 而對(duì)于小車(chē)上的螺線(xiàn)管來(lái)說(shuō)，在此過(guò)程中，螺線(xiàn)管受到的安培力都是水平向右，這個(gè)安培力使小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)，且一直做加速運(yùn)動(dòng)，C正確．故選BC. 6. (多選)一個(gè)閉合的金屬環(huán)穿在一根光滑的絕緣桿上，如圖所示，當(dāng)條形磁鐵的S極自右向左插向圓環(huán)時(shí)，環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是(　　)　　　　　　　　 A．金屬環(huán)向左移動(dòng) B．金屬環(huán)向右移動(dòng) C．金屬環(huán)有收縮的趨勢(shì) D．金屬環(huán)有擴(kuò)張的趨勢(shì) 解析：選AC.由楞次定律可知，金屬環(huán)將向左運(yùn)動(dòng)，來(lái)阻礙穿過(guò)它的磁通量的增加，同時(shí)，金屬環(huán)有收縮的趨勢(shì)． 7．(單選)(2013福州一中高二檢測(cè))如圖所示，豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，半徑為a，總電阻為R(指拉直時(shí)兩端的電阻)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)環(huán)平面，在環(huán)的最高點(diǎn)A用鉸鏈連接長(zhǎng)度為2a、電阻為的導(dǎo)體棒AB，AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時(shí)，B點(diǎn)的線(xiàn)速度為v，則這時(shí)AB兩端的電壓大小為(　　) A. B. C. D．Bav 解析：選A.由題意可得：E＝B2av，UAB＝R＝，故選A. 8．(單選)如圖甲所示，兩條平行虛線(xiàn)之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線(xiàn)間的距離為l，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線(xiàn)圈，ad與bc間的距離也為l.t＝0時(shí)刻，bc邊與磁場(chǎng)區(qū)域邊界重合(如圖)．現(xiàn)令線(xiàn)圈以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)區(qū)域邊界的方向穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域．取沿a→b→c→d→a的感應(yīng)電流為正，則在線(xiàn)圈穿越磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線(xiàn)可能是圖乙中的(　　) 解析：選B.首先可排除C、D兩選項(xiàng)，因?yàn)榫€(xiàn)圈在進(jìn)入和離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域的兩過(guò)程中感應(yīng)電流方向一定相反；在進(jìn)入過(guò)程中磁通量增大，由楞次定律和右手螺旋定則知，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→a，與規(guī)定的正方向相反，可以排除A，故選B. 9．(多選)(2013江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖所示，垂直紙面的正方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，有一位于紙面的、電阻均勻的正方形導(dǎo)體框abcd，現(xiàn)將導(dǎo)體框分別朝兩個(gè)方向以3v、v速度勻速拉出磁場(chǎng)，則導(dǎo)體框從兩個(gè)方向移出磁場(chǎng)的兩過(guò)程中(　　) A．導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同 B．導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱相同 C．導(dǎo)體框ad邊兩端電勢(shì)差相同 D．通過(guò)導(dǎo)體框截面的電荷量相同 解析：選AD.如題圖所示，導(dǎo)體框分別朝兩個(gè)方向以3v、v的速度勻速拉出磁場(chǎng)，磁通量皆減少，由楞次定律知，導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同，A正確；設(shè)導(dǎo)體框邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，每邊電阻均為R，則產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E＝BLv0，感應(yīng)電流為I＝＝，導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I24Rt＝()24R＝，因拉出磁場(chǎng)的速度不相同，故產(chǎn)生的焦耳熱不相同，B錯(cuò)誤；當(dāng)導(dǎo)體框以3v的速度勻速拉出磁場(chǎng)時(shí)，則產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E1＝3BLv，感應(yīng)電流為I1＝＝，ad邊兩端電勢(shì)差U1＝I1R；當(dāng)導(dǎo)體框以v的速度勻速拉出磁場(chǎng)時(shí)，則產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E2＝BLv，感應(yīng)電流為I2＝＝，ad邊兩端電勢(shì)差U2＝I2R，故導(dǎo)體框ad邊兩端電勢(shì)差不相同，C錯(cuò)誤；當(dāng)導(dǎo)體框分別從兩個(gè)方向移出磁場(chǎng)的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)體框截面的電荷量q＝相同，故D正確．故選AD. 10．(單選)兩根足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L(zhǎng)，底端接阻值為R的電阻．將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個(gè)固定的輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，如圖所示．除電阻R外其余電阻均不計(jì)．現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放．則(　　) A．金屬棒將做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能、彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能的總和保持不變 B．金屬棒最后將靜止，靜止時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為mg/k C．金屬棒最后將靜止，電阻R上產(chǎn)生的總熱量為mg D．當(dāng)金屬棒第一次達(dá)到最大速度時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為mg/k 解析：選B.金屬棒在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中不斷克服安培力做功產(chǎn)生電能，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成焦耳熱，機(jī)械能不斷減少，最終靜止，靜止時(shí)彈力等于金屬棒的重力，故A錯(cuò)誤、B正確；由能量守恒定律可得mg＝Q＋E彈，故C錯(cuò)誤；當(dāng)金屬棒第一次達(dá)到最大速度時(shí)，加速度為零，則mg＝kx＋F安，故D錯(cuò)誤．故選B. 二、非選擇題(本題共3小題，共40分．解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位) 11．(12分)(2013杭州高二檢測(cè))如圖，面積為0.2 m2的100匝線(xiàn)圈A處在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線(xiàn)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R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，電容C＝30 μF.線(xiàn)圈A的電阻不計(jì)．求： (1)閉合S后，通過(guò)R2的電流強(qiáng)度大?。? (2)閉合S一段時(shí)間后再斷開(kāi)S，S斷開(kāi)后通過(guò)R2的電量是多少？ 解析：(1)等效電路如圖所示． E＝N＝NS＝1000.20.2 V＝4 V(2分) I＝＝ A＝0.4 A．(3分) (2)閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，電容器兩端的電壓 U＝U2＝IR2＝0.46 V＝2.4 V(2分) 電容器所帶電荷量 Q＝CU＝3010－62.4 C＝7.210－5 C(3分) 當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后，電容器所帶正、負(fù)電荷中和，即通過(guò)R2的電量為7.210－5 C．(2分) 答案：(1)0.4 A　(2)7.210－5 C 12．(12分)如圖甲所示，不計(jì)電阻的平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)＝1 m，上端接有電阻R＝3 Ω，虛線(xiàn)OO′下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)將質(zhì)量m＝0.1 kg、電阻r＝1 Ω的金屬桿ab，從OO′上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放，桿下落過(guò)程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸，桿下落過(guò)程中的v t圖象如圖乙所示(取g＝10 m/s2)．求： (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。? (2)桿在磁場(chǎng)中下落0.1 s的過(guò)程中電阻R產(chǎn)生的熱量． 解析：(1)由圖象知，桿自由下落0.1 s進(jìn)入磁場(chǎng)以v＝1.0 m/s做勻速運(yùn)動(dòng) 產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E＝BLv①(2分) 桿中的電流I＝②(2分) 桿所受安培力F安＝BIL③(2分) 由平衡條件得mg＝F安④(2分) 聯(lián)立①②③④，并代入數(shù)據(jù)得 B＝2 T．⑤(1分) (2)由①②⑤可知電阻R產(chǎn)生的熱量 Q＝I2Rt＝Rt＝0.075 J．(3分) 答案：(1)2 T　(2)0.075 J 13．(16分)(2013河北省衡水中學(xué)調(diào)研)如圖甲所示，平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ光滑且足夠長(zhǎng)，固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L＝0.25 m，電阻R＝0.5 Ω，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m＝0.1 kg、電阻r＝0.1 Ω的金屬桿，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下，現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使其由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，理想電壓表的示數(shù)U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示． (1)分析證明金屬桿做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)； (2)求金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度大??； (3)寫(xiě)出外力F隨時(shí)間變化的表達(dá)式； (4)求第2.5 s末外力F的瞬時(shí)功率． 解析：(1)U＝E＝，U∝v，因U隨時(shí)間均勻變化，故v也隨時(shí)間均勻變化，金屬桿做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．(4分) (2)由圖象k＝＝＝a(2分) 則金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度 a＝＝ m/s2＝2.4 m/s2.(2分) (3)由牛頓第二定律得 F＝F安＋ma＝BIL＋ma＝＋ma ＝0.04t＋0.24(N)．(4分) (4)第2.5 s末外力F的瞬時(shí)功率 P＝Fv＝(0.04t＋0.24)at＝2.04 W．(4分) 答案：(1)見(jiàn)解析　(2)2.4 m/s2 (3)F＝0.04t＋0.24(N)　(4)2.04 W 111