人教版高中物理选修3-2第四章《电磁感应》单元测试题(解析版).doc

第四章 电磁感应单元测试题一、单选题(每小题只有一个正确答案) 1.关于自感现象，下列说法中正确的是()A 自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象B 自感电动势总是阻止原电流的变化C 自感电动势的方向总与原电流方向相反D 自感电动势的方向总与原电流方向相同2.如图所示，在正方形线圈的内部有一条形磁铁，线圈与磁铁在同一平面内，两者有共同的中心轴线OO，关于线圈中产生感应电流的下列说法中，正确的是()A 当磁铁向纸面外平移时，线圈中产生感应电流B 当磁铁向上平移时，线圈中产生感应电流C 当磁铁向下平移时，线圈中产生感应电流D 当磁铁N极向纸外，S极向纸里绕OO轴转动时，线圈中产生感应电流3.如图所示，通电螺线管水平固定，OO为其轴线，a、b、c三点在该轴线上，在这三点处各放一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于OO轴则关于这三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量a、b、c的大小关系，下列判断正确的是()ABaBbBc，abcBBaBbBc，abBbBc，abcDBaBbBc，abc4.如图所示是研究通电自感实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关调节滑动变阻器R的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，调节滑动变阻器R1的滑动触头，使它们都正常发光，然后断开开关S.重新闭合开关S，则()A 闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮B 闭合瞬间，A1、A2均立刻变亮C 稳定后，L和R两端的电势差一定相同D 稳定后，A1和A2两端的电势差不相同5.如图所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以BB0kt(k0)随时间变化，t0时，P、Q两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t，电容器P板()A 不带电B 所带电荷量与t成正比C 带正电，电荷量是D 带负电，电荷量是6.如图所示，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度为B.正方形金属框abcd可绕光滑轴OO转动，边长为L，总电阻为R，ab边质量为m，其他三边质量不计，现将abcd拉至水平位置，并由静止释放，经时间t到达竖直位置，产生热量为Q，若重力加速度为g，则ab边在最低位置所受安培力大小等于()ABBLCD7.如图所示，L为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，L通过M的圆心并与M所在的平面垂直，且通以向上的电流I，则()A 当L中的I发生变化时，环中有感应电流B 当M左右平移时，环中有感应电流C 当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流D 只要L与M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流8.如图所示，一矩形线框以竖直向上的初速度进入只有一条水平边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，进入磁场后上升一段高度又落下离开磁场，运动中线框只受重力和安培力作用，线框在向上、向下经过图中1、2位置时的速率按时间顺序依次为v1、v2、v3和v4，则可以确定()Av1v2Bv2v3Cv3v4Dv4v19.圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如下图所示的电路若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是()A 线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B 穿过线圈a的磁通量变小C 线圈a有扩张的趋势D 线圈a对水平桌面的压力FN将增大10.如图所示，在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使线圈中的磁通量发生变化？()A 向左或向右平动B 向上或向下平动C 绕O1O2转动D 平行于纸面向里运动11.一矩形线圈abcd位于一随时间变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面向里(如图甲所示)，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示以I表示线圈中的感应电流(图甲中线圈上箭头方向为电流的正方向)，下图中能正确表示线圈中电流I随时间t变化规律的是()ABCD12.如图所示，导体棒ab长为4L，匀强磁场的磁感应强度为B，导体绕过O点垂直纸面的轴以角速度匀速转动，a与O的距离很近则a端和b端的电势差Uab的大小等于()A 2BL2B 4BL2C 6BL2D 8BL213.磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其Et关系如图所示如果只将刷卡速度改为，线圈中的Et关系图可能是()ABCD14.下列实验现象，属于电磁感应现象的是()A导线通电后，其下方的小磁针偏转B通电导线AB在磁场中运动C金属杆切割磁感线时，电流表指针偏转D通电线圈在磁场中转动15.如图所示，小螺线管与音乐播放器相连，大螺线管直接与音箱相连当把小螺线管插入大螺线管中时音乐就会从音箱中响起来，大小螺线管之间发生的物理现象是()A 自感B 静电感应C 互感D 直接导电二、多选题(每小题至少有两个正确答案) 16.(多选)在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，如图PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线()位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的如图()位置时，线框的速度为，则下列说法正确的是()A 图()时线框中的电功率为B 此过程中回路产生的电能为mv2C 图()时线框的加速度为D 此过程中通过线框横截面的电荷量为17.(多选)如图所示，金属棒ab、cd与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好，匀强磁场的方向竖直向下则ab棒在恒力F作用下向右运动的过程中，有()A 安培力对ab棒做正功B 安培力对cd棒做正功Cabdca回路的磁通量先增加后减少DF做的功等于回路产生的总热量和系统动能的增量之和18.如下图所示，光滑平行金属导轨PP和QQ都处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中现在将垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是()A 感应电流方向是NMB 感应电流方向是MNC 安培力水平向左D 安培力水平向右19.(多选)两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环当A以如图所示的方向绕中心轴转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则()AA可能带正电且转速减小BA可能带正电且转速增大CA可能带负电且转速减小DA可能带负电且转速增大20.(多选)如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速度释放，穿过A管比穿过B管的小球先落到地面下面对于两管的描述中可能正确的是()AA管是用塑料制成的，B管是用铜制成的BA管是用铝制成的，B管是用胶木制成的CA管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的DA管是用胶木制成的，B管是用铝制成的三、实验题 21.在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示它们是： 电流计 直流电源 带铁芯(图中未画出)的线圈A线圈B开关滑动变阻器(1)按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)(2)怎样才能使线圈B中有感应电流产生？试举出两种方法：_；_.22.图为“研究电磁感应现象”的实验装置(1)将图中所缺的导线补接完整(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：将小线圈迅速插入大线圈时，灵敏电流计指针将向_(填“左”或“右”)偏一下；小线圈插入大线圈后，将滑动变阻器的阻值调大时，灵敏电流计指针将向_(填“左”或“右”)偏一下四、计算题 23.如图所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面倾角37，导轨间的距离L1.0 m，下端连接R1.6 的电阻，导轨电阻不计，所在空间均存在磁感应强度B1.0 T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场，质量m0.5 kg、电阻r0.4 的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿轨道平面且垂直于金属棒、大小F5.0 N的恒力使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行，当金属棒滑行2.8 m后速度保持不变求：(sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2)(1)金属棒匀速运动时的速度大小v；(2)当金属棒沿导轨向上滑行的速度v2 m/s时，其加速度的大小a.五、填空题 24.磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是_(填“防止”或“利用”)涡流而设计的，起_(填“电磁阻尼”或“电磁驱动”)的作用25.某同学利用假期进行实验复习，验证电磁感应产生的条件他通过如图所示实验，观察到以下实验现象：把磁铁插入线圈时，线圈中有感应电流；把磁铁放在线圈内不动，线圈中无感应电流；把磁铁从线圈中拔出，线圈中有感应电流这次实验表明，穿过闭合线圈的磁通量_(选填“变化”或“不变化”)，线圈中就有感应电流26.(1)实验装置如图(a)所示，合上电键S时发现电流表指针向右偏，填写下表空格：(2)如图(b)所示，A、B为原、副线圈的俯视图，已知副线圈中产生顺时针方向的感应电流，根据图(a)可判知可能的情况是()A原线圈中电流为顺时针方向，变阻器滑动片P在右移B原线圈中电流为顺时针方向，正从副线圈中拔出铁芯C原线圈中电流为逆时针方向，正把铁芯插入原线圈中D原线圈中电流为逆时针方向，电键S正断开时27.一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面成30角，磁感应强度B0.5 T，在0.05 s内线圈转到与磁场方向垂直的位置，在此过程中，线圈中的平均感应电动势_V.28.一个直径为d的圆形线圈，垂直放置在磁感强度为B的匀强磁场中，现使线圈绕其直径转过30角，如图所示，则穿过线圈的磁通量的变化为_六、简答题 29.如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况答案解析1.【答案】A【解析】自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象，在自感现象中自感电动势总是阻碍原电流的变化，不是阻止，所以选项A对、B错当原电流减小时，自感电动势与原电流的方向相同，当原电流增加时，自感电动势与原电流方向相反，所以选项C、D错2.【答案】D【解析】由条形磁铁周围磁感线的分布特点可知，当磁铁平动时，穿过正方形线圈的磁通量始终为零不发生变化，故线圈中不产生感应电流，故A、B、C错；当磁铁转动时，穿过正方形线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，D对3.【答案】C【解析】靠近螺线管的地方磁场强，由题图知，a、b、c三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系为BaBbBc；三个小圆环的面积相同，根据磁通量的定义可知，abc，所以A、B、D错误；C正确4.【答案】C【解析】由题可知，闭合开关调节滑动变阻器R的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，说明此时滑动变阻器R接入电路的阻值与线圈L的电阻一样大，断开开关再重新闭合的瞬间，根据自感原理可判断，A2立刻变亮，而A1逐渐变亮，A、B均错误；稳定后，自感现象消失，由题知，线圈L和R两端的电势差一定相同，A1和A2两端的电势差也相同，所以C正确，D错误5.【答案】D【解析】磁感应强度以BB0kt(k0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律得：ESkS，而S，经时间t电容器P板所带电荷量QEC；由楞次定律知电容器P板带负电，D选项正确6.【答案】D【解析】由能量守恒得：mgLQmv2FBILI由得：F，故选项D正确7.【答案】D【解析】由安培定则可知导线L中电流产生的磁场方向与金属环面平行，即穿过M的磁通量始终为零，保持不变，故只要L与M保持垂直，A、B、C三种情况均不能产生感应电流8.【答案】D【解析】由能量守恒定律可知，线框从进入磁场到离开磁场的过程中，有部分机械能转化为焦耳热，即机械能减小，则v4v1，D正确；而线框完全在磁场中运动时，由于磁通量不变，没有感应电流，故线框只受重力作用，机械能守恒，则v2v3，B错误；由楞次定律可知，线框进入磁场时受到的安培力方向竖直向下，重力方向竖直向下，因而做减速运动，故v1v2，A错误；线框离开磁场时受到的安培力方向竖直向上，重力方向竖直向下，二者大小关系不能确定，故v3、v4大小关系也不能确定，C错误故选D.9.【答案】D【解析】通过螺线管b的电流如图所示，根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，滑片P向下滑动，接入电路的电阻减小，电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增大，根据楞次定律可知，a线圈中所产生的感应电流产生的感应磁场方向竖直向上，再由右手螺旋定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，A错误；由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增大，线圈a中的磁通量应变大，B错误；根据楞次定律可知，线圈a有缩小的趋势，线圈a对水平桌面的压力增大，C错误，D正确10.【答案】C【解析】线圈向左或向右平动，BS，不变，A错误；线圈向上或向下平动，BS，不变，B错误；线圈绕O1O2转动，根据公式BSsin，磁通量不断改变，C正确；线圈平行于纸面向里运动，BS，不变，D错误11.【答案】C【解析】由电磁感应定律和欧姆定律得I，所以线圈中的感应电流取决于磁感应强度B随t的变化率由图乙可知，01 s时间内，B增大，增大，感应磁场与原磁场方向相反(感应磁场的磁感应强度的方向向外)，由右手定则知感应电流是逆时针的，因而是负值可判断：12 s为正的恒值；23 s为零；34 s为负的恒值；45 s为零；56 s为正的恒值故C正确，A、B、D错误12.【答案】D【解析】由EBlv，切割磁感线的总长度为4L，切割磁感线的平均速度vl即：UabEB4L2L8BL2，D正确13.【答案】D【解析】由公式EBlv可知，当刷卡速度减半时，线圈中的感应电动势最大值减半，且刷卡所用时间加倍，故正确选项为D.14.【答案】C【解析】导线通电后，其下方的小磁针受到磁场的作用力而发生偏转，说明电流能产生磁场，是电流的磁效应现象，不是电磁感应现象，故A错误；通电导线AB在磁场中受到安培力作用而运动，不是电磁感应现象，故B错误；金属杆切割磁感线时，电路中产生感应电流，是电磁感应现象，故C正确；通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生转动，不是电磁感应现象，故D错误15.【答案】C【解析】小螺线管与音乐播放器相连，小线圈中输入了音频信号；当把小螺线管插入大螺线管中时音乐就会从音箱中响起来，说明大线圈中激发出了感应电流，是互感现象16.【答案】AB【解析】回路中产生感应电动势为E2Ba感应电流为I，此时线框中的电功率PI2R，故A正确根据能量守恒定律得到，此过程回路产生的电能为Qmv2m()2mv2，故B正确左右两边所受安培力大小为FBIa，则加速度为a，故C错误此过程通过线框横截面的电荷量为q，故D错误故选A、B.17.【答案】BD【解析】ab棒向右运动产生感应电流，电流通过cd棒，cd棒受向右的安培力作用随之向右运动设ab、cd棒的速度分别为v1、v2，运动刚开始时，v1v2，回路的电动势E，电流为逆时针方向，ab、cd棒所受的安培力方向分别向左、向右，安培力分别对ab、cd棒做负功、正功，选项A错误，B正确；金属棒最后做加速度相同、速度不同的匀加速运动，且v1v2，abdca回路的磁通量一直增加，选项C错误；对系统，由动能定理可知，F做的功和安培力对系统做的功的代数和等于系统动能的增量，而安培力对系统做的功等于回路中产生的总热量，选项D正确18.【答案】AC【解析】由右手定则知，MN中感应电流方向是NM，再由左手定则可知，MN所受安培力方向垂直导体棒水平向左，C正确，故选A、C.19.【答案】BC【解析】选取A环研究，若A环带正电，且转速增大，则使穿过环面的磁通量向里增加，由楞次定律知，B环中感应电流的磁场方向向外，故B正确，A错误；若A环带负电，且转速增大，则使穿过环面的磁通量向外增加，由楞次定律知，B环中感应电流的磁场方向向里，B环中感应电流的方向应为顺时针方向，故D错误，C正确故选B、C.20.【答案】AD【解析】由题意可知，小球在B管中下落的速度要小于A管中的下落速度，故说明小球在B管时受到阻力作用其原因是金属导体切割磁感线，从而使闭合的导体中产生感应电流，由于磁极间的相互作用而使小球受向上的阻力故B管应为金属导体，如铜、铝、铁等，而A管应为绝缘体，如塑料、胶木等，故AD正确21.【答案】(1)实物电路图如图所示：(2)断开或闭合开关闭合开关后移动滑动变阻器的滑片【解析】(1)实物电路图如图所示：(2)断开或闭合开关的过程中或闭合开关后移动滑片的过程中，穿过线圈B的磁通量发生，线圈B中有感应电流产生22.【答案】(1)如图：(2)右左【解析】(1)将电源、开关、滑动变阻器、小螺线管串联成一个回路，再将电流计与大螺线管串联成另一个回路，电路图如图所示(2)闭合开关，磁通量增加，指针向右偏转，将原线圈迅速插入副线圈，磁通量增加，则灵敏电流计的指针将右偏原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电阻增大，则电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，则灵敏电流计指针向左偏23.【答案】(1)4 m/s(2)2 m/s2【解析】(1)金属棒匀速运动时产生的感应电流Im由平衡条件有FmgsinBImL代入数据解得v4 m/s(2)此时金属棒受到的安培力F安由牛顿第二定律有FmgsinF安ma解得a2 m/s2.24.【答案】利用电磁阻尼【解析】磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是利用涡流而设计的，当线圈转动时，产生感应电流，受到安培力，使指针迅速稳定，起电磁阻尼的作用25.【答案】变化【解析】产生感应电流的条件为：只要穿过闭合线圈的磁通量发生变化就有感应电流产生26.【答案】(1)右右左(2)BC【解析】(1)因合上电键S时，电流增大，穿过线圈的磁通量增加，此时电流表指针向右偏，则当滑片P右移时，电阻减小，电流增加，故此时电流表指针向右偏；在原线圈中插入软铁棒时，穿过线圈的磁通量增加，则此时电流表指针向右偏；拔出原线圈时，穿过线圈的磁通量减小，则此时电流表指针向左偏；(2)因副线圈中产生顺时针方向的感应电流，故穿过A的磁通量为向里的减小或者向外的增加；若原线圈中电流为顺时针方向，变阻器滑片P在右移，则电流增大，磁通量为向里增加，选项A错误； 原线圈中电流为顺时针方向，正从副线圈中拔出铁芯 ，则磁通量为向里减小，选项B正确；原线圈中电流为逆时针方向，正把铁芯插入原线圈中，则磁通量为向外增加，选项C正确；原线圈中电流为逆时针方向，电键S正断开时，则磁通量为向外减小，选项D错误；故选B、C.27.【答案】2或6【解析】磁场方向与线圈平面成30角，磁感应强度B0.5 T，在0.05 s内线圈转到与磁场方向垂直的位置，由于没有明确线圈转动方向，所以分为顺时针和逆时针转动，(1)顺时针转动：穿过线圈的磁通量变化量是：21BSBSsin 305104Wb则线圈中感应电动势大小为：EN2 V(2)逆时针转动：穿过线圈的磁通量变化量是：21BSBSsin 301.5103Wb则线圈中感应电动势大小为：EN6 V.28.【答案】Bd2【解析】在匀强磁场中，当磁场与线圈平面垂直时，穿过线圈平面的磁通量BS；磁通量的变化21.当磁场与线圈平面垂直时，穿过线圈平面的磁通量1BSB2；现使线圈绕其直径转过30角，磁通量的大小为2BScos 30B2Bd2；则穿过线圈的磁通量的变化为21Bd2Bd2Bd2.29.【答案】导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能【解析】导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能