人教版高中物理选修3-2第四章电磁感应单元测试题.doc

第四章电磁感应单元测试题
一．选择题
1．由楞次定律知道感应电流的磁场一定是（ ）
A．阻碍引起感应电流的磁通量 B．与引起感应电流的磁场反向
C．阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D．与引起感应电流的磁场方向相同
2．关于磁通量下列说法正确的是（ ）．
A．磁通量越大表示磁感应强度越大
B．面积越大穿过它的磁通量也越大
C．穿过单位面积的磁通量等于磁感应强度
D．磁通量不仅有大小而且有方向是矢量
3．美国一位物理学家卡布莱拉用实验寻找磁单极子．实验根据的原理就是电磁感应现象，仪器的主要部分是由超导体做成的线圈，设想有一个磁单极子穿过超导线圈，如图1所示，于是在超导线圈中将引起感应电流，关于感应电流的方向下列说法正确的是（　 ）
A．磁单极子穿过超导线圈的过程中，线圈中产生的感应电流的变化　　　　　　　　　　　　
B．N磁单极子，与S磁单极子分别穿过超导线圈的过程中，线圈中感应电流方向相同
C．磁单极子穿过超导线圈的过程中，线圈中感应电流方向不变
D．假若磁单极子为N磁单极子，穿过超导线圈的过程中，线圈中感应电流方向始终为顺时针（从上往下看）
4．如图2示，金属杆ab以恒定的速率v在光滑的平行导轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为R（恒定不变），整个装置置于垂直于纸面向里的匀强磁场中，下列说法不正确的是（　）
A．ab杆中的电流与速率v成正比
B．磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比
C．电阻R上产生的电热功率与速率v平方成正比
D．外力对ab杆做功的功率与速率v的成正比
5．由于地磁场的存在，飞机在一定高度水平飞行时，其机翼就会切割磁感线，机翼的两端之间会有一定的电势差．若飞机在北半球水平飞行，则从飞行员的角度看，机翼左端的电势比右端的电势( )
A．低 B．高　　　C．相等　　　D．以上情况都有可能
6．如图3所示,在两根平行长直导线中，通以方向相同、大小相等的恒定电流．一个小线框在两导线平面内，从靠近右边的导线内侧沿着与两导线垂直的方向匀速向左移动，直至到达左边导线的内侧．在这移动过程中，线框中的感应电流方向 （ ）
A．沿abcda不变 B．沿dcbad不变
C．由abcda 变为dcbad D．由dcbad变为 dcbad
7．如图4所示, 两个线圈A和B分别通以电流I1、I2，为使线圈B中的电流增大，下列措施有效的是 ( )
A．保持线圈的相对位置不变，增大A中的电流
B．保持线圈的相对位置不变，减小A中的电流
C．保持A中的电流不变，将线圈A向右平移
D．保持A中的电流不变，将线圈A向右平移
8． 两个金属的圆环同心放置，当小环中通以逆时针方向的电流，且电流不断增大时，大环将会有（ ）
A．有向外扩张的趋势
B．有向内收缩的趋势
C．产生顺时针方向的感应电流
D．产生逆时针方向的感应电流
9． 如图5所示，两竖直放置的平行光滑导轨处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，金属杆ab可沿导轨滑动，原先S断开，让ab杆由静止下滑，一段时间后闭合S，则从S闭合开始记时，ab杆的运动速度v随时间t的关系图不可能是下图中的哪一个( )
10．如图6所示，两个闭合铝环A、B与一个螺线管套在同一铁芯上，A、B可以左右摆动，则（ ）
　　A．在S闭合的瞬间，A、B必相吸
　　B．在S闭合的瞬间，A、B必相斥
　　C．在S断开的瞬间，A、B必相吸
　　D．在S断开的瞬间，A、B必相斥
二．填空题
11．在磁感应强度为10T的匀强磁场中，垂直切割磁感线运动的直导线长20cm，为使直导线中感应电动势每秒钟增加0．1V，则导线运动的加速度大小应为　　　　　　　　．
12．如图7所示，(a)图中当电键S闭合瞬间，流过表 的感应电流方向是____；(b)图中当S闭合瞬间，流过表的感应电流方向是____．
13．如图8所示，A、B两闭合线圈用同样导线且均绕成10匝，半径为rA＝2rB，内有以B线圈作为理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，则A、B环中感应电动势EA∶EB＝ ；产生的感应电流之比IA∶IB＝ ．
14．如图9，互相平行的两条金属轨道固定在同一水平面上，上面架着两根互相平行的铜棒ab和cd，磁场方向竖直向上．如不改变磁感强度方向而仅改变其大小，使ab和cd相向运动，则B应____．
15．如图10所示，两根相距为l的竖直平行金属导轨位于匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨电阻不计，另两根与光滑轨道接触的金属杆质量均为m，电阻均为R，若要使cd杆恰好平衡，且静止不动，则ab杆应向　　　做　　　　　　运动，ab杆运动速度大小是　　　　　，需对ab杆所加外力的大小为　　　　　　　　．
三．计算题
16．两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为l，导轨上面横放着两根导体棒ab和cd，构成矩形回路，如图11所示．两根导体棒的质量均为m，电阻均为R，回路中其余部分的电阻不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B．两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时cd棒静止，棒ab有指向cd的速度v0．若两导体棒在运动中始终不接触，求：
(1)在运动中产生的最大焦耳热；
(2)当棒ab的速度变为v0时，棒cd的加速度．
17．两根相距d=0．20m的平行光滑金属长导轨与水平方向成30°角固定，匀强磁场的磁感强度B=0．20T，方向垂直两导轨组成的平面，两根金属棒ab、cd互相平行且始终与导轨垂直地放在导轨上，它们的质量分别为m1=0．1kg，m2=0．02kg，两棒电阻均为0．02Ω，导轨电阻不计，如图12所示．
(1)当ab棒在平行于导轨平面斜向上的外力作用下，以v=1．5m／s速度沿斜面匀速向上运动，求金属棒cd运动的最大速度；
(2)若要cd棒静止，求使ab匀速运动时外力的功率．(g=10m／s2)
18．如图13所示，金属棒cd质量m=0．50kg，长l=0．50m，可在水平导轨上无摩擦地平动，整个回路的电阻保持不变R=0．20Ω；匀强磁场的磁感强度B=0．50T，方向斜向上，且跟导轨平面成θ=30°角．问当cd水平向右滑动的速度为多大时，它将对导轨没压力?

19．如图14所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0．2m，电阻R=0．4Ω，导轨上停放一质量为m=0．1kg，电阻为r=0．1Ω的金属杆ab，导轨的电阻不计，整个装置处于磁感应强度为B=0．5T的匀强磁场中，磁场的方向竖直向下．现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表示数U随时间t的变化关系如图15所示，
(1)试分析说明金属杆的运动情况；
(2)求第2秒末外力F的功率．
20．水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆(如图16)，金属杆与导轨的电阻忽略不计，均匀磁场竖直向下．用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动．当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v和F的关系如右图16．(取重力加速度g=10 m/s2)
(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动？
(2)若m=0．5 kg,L=0．5 m,R=0．5 Ω，磁感应强度B为多大？
(3)由v-F图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？

参考答案：
一、选择题
1．C 2．D 3．C 4．D 5．B 6．BD 7．BCD 8．AC 9．B
10．AC
二、填空题
11．5m/s2
12．b→a，a→b
13．EA∶EB＝１∶１；IA∶IB＝１∶２
14．增大
15．上；匀速；；2mg；
三、计算题
16．解析：(1)从初始到两棒速度相等的过程中，两棒总动量守恒，即mv0=2mv．
根据能的转化和守恒定律得：
Q=mv02-·2mv2=mv02．
(2)mv0=mv0+mv′ E=(v0-v′)Bl I=E/2R
对cd棒，其所受安培力F=IBL
解得：a=B2l2v0/4mR．
答案：(1)mv02 (2)a=B2l2v0/4mR
17．解析：假设ab匀速上滑瞬时，cd未动则εab=BLv=0．06v，回路中：
Fcd=IBl=1．5×0．2×0．2=0．06N，而其 mcdgsin30°=0．02×10×1/2=0．1N>Fcd
∴cd将加速下滑，其中的εcd与εab串联，电路中此时cd受F’cd=BI’l,当F’cd=mcdgsin30°时，
vm=1m/s．

(2)若cd棒静止，则 F”cd=I”Bl=mgsin30°，∴I”=0．25A,此电流由ab运动产生，故此时拉ab

的外力为F’=mabgsin30°+I”Bl=0．6N，此时Pab=F”v”ab=1．5W．
18．解析：根据受力图。
Fcosθ=mg (1)
F=BIL (2)
(3)

联解得

19．解析：(1)杆在F的作用下，做切割磁感应线运动，设其速度为v，杆就是电源，设产生的
感应动势为E，根据闭合电路的知识可知，电压表的示数为 ，代人数据得：UV=0．08v(V)． ①
由图中可知电压随时间变化的关系为UV=0．4t(V)． ②
由①②得杆的运动速度为v=5t(m／s) ③
上式说明金属杆做初速度为零的匀加速运动，加速度为a=5m/s2．

(2)在t=2s时，由②得：Uv=0．8(V)，回路中的电流强度为：

则金属杆受到的安培力为FB=BIl=0．5×2×0．2=0．2(N)
由对杆应用牛顿第二定律得：F-FB=ma,则F=FB+ma=0．2+0．1×5=0．7(N)
此时杆的速度为v=at=5×2=10m／s
所以，拉力的功率为P=Fv=0．7×10=7(W)
20．解析：(1)金属杆运动后，回路中产生感应电流，金属杆将受F和安培力的作用，且安培力随着速度增大而增加．杆受合外力减小，故加速度减小，速度增大，即做加速度减小的加速运动．
(2)感应电动势E=vBL，感应电流I=，安培力F=IBL=
由图线可知金属杆受拉力、安培力和阻力作用，匀速时合力为零．
F=v+f 所以v=(F-f)
从图线可以得到直线的斜率k=2
所以B==1 T．
(3)由直线的截距可以求得金属杆受到的阻力f=2 N,若金属杆受到的阻力仅为动摩擦力，由截距可求得动摩擦因数μ=0．4．
答案：(1)变速运动(或变加速运动，加速度减小的加速运动，加速运动)
(2)1 T (3)阻力，f=2 N；动摩擦因数，μ=0．4

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