人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应综合与测试教课内容ppt课件

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第二章　学业质量标准检测本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题　共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1. (2020·辽宁省本溪市高二上学期期末)如图所示为“跳环实验”的实验装置，将一个带较长铁芯的线圈L、开关S和直流电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环，闭合开关S的瞬间，套环立刻沿铁芯竖直跳起一定高度，待电路稳定又落下来。某同学由此实验受到启发，设想在此实验的基础上进行改进，使套环跳起后不落下来，悬在线圈正上方，成为一个“磁悬浮环”，下列哪种方案可能实现他的设想(　C　)A．增大直流电源的电压B．选用匝数更多的线圈C．把直流电源换成交流电源D．选用质量较小的金属套环解析：增大直流电源的电压，在套环中产生的感应电流更大，跳起更高，但还会掉下来，故 A错误；选用匝数更多的线圈，在套环中产生的感应电流更大，跳起更高，但还会掉下来，故B错误；把直流电源换成交流电源，则在线圈中始终有感应电流产生，则套环总受安培力作用，这样可以使套环跳起后不落下来，成为一个“磁悬浮环”，选项C正确；选用质量较小的金属套环，只是跳起更高，但还会掉下来，故D错误。2．(2021·陕西省西安三中高二期中)如图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自右向左滑动的过程中，线圈ab将(　C　)A．发生转动，但电源的极性不明，无法确定转动方向B．顺时针转动C．逆时针转动D．静止不动解析：当滑动变阻器的滑片P自右向左滑动时，引起线圈电流减小，通电螺线管穿过线框的磁场强度减小，引起闭合矩形线框的磁通量减小，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。线框所在位置的磁场方向大致是水平的，要阻碍引起感应电流的磁通量的减小，所以线框逆时针转动，故选C。3.如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水。给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是(　C　)A．恒定直流、小铁锅B．恒定直流、玻璃杯C．变化的电流、小铁锅D．变化的电流、玻璃杯解析：通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温。4．现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备，如图甲。电子感应加速器主要有上、下电磁铁磁极和环形真空盒组成。当电磁铁绕组通以变化的电流时，产生变化的磁场，穿过真空盒所包围的区域内的磁通量也随时间变化，这时真空盒空间内就产生感应涡旋电场，电子将在涡旋电场作用下加速。如图乙所示(上图为侧视图、下图为真空盒的俯视图)，如电子被“约束”在半径为R的圆周上运动，当电磁铁绕组通有图示所示的电流时(　A　)A．若电子沿逆时针运动，保持电流的方向不变，当电流增大时，电子将加速B．若电子沿顺时针运动，保持电流的方向不变，当电流增大时，电子将加速C．若电子沿逆时针运动，保持电流的方向不变，当电流减小时，电子将加速D．被加速时电子做圆周运动的周期不变解析：当电磁铁绕组通有题图中所示的电流时，由安培定则可知将产生向上的磁场，当电磁铁绕组中电流增大时，根据楞次定律和安培定则可知，这时真空盒空间内产生顺时针方向的感生电场，电子沿逆时针运动，电子将加速，选项A正确，选项B、C错误；由于电子被“约束”在半径为R的圆周上运动，被加速时电子做圆周运动的周期减小，选项D错误。5．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯 A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯 A2逐渐变亮，而另一个相同的灯 A3立即变亮，最终 A2与 A3的亮度相同。下列说法正确的是(　C　)A．图1中， A1与L1的电阻值相同B．图1中，闭合S1，电路稳定后， A1中电流大于L1中电流C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等解析：题图1中，稳定时通过 A1的电流记为I1，通过L1的电流记为IL。S1断开瞬间， A1突然变亮，可知IL>I1，因此 A1和L1电阻不相等，所以A、B错误；题图2中，闭合S2时，由于自感作用，通过L2与 A2的电流I2会逐渐增大，而通过R与 A3的电流I3立即变大，因此电流不相等，所以D错误；由于最终 A2与 A3亮度相同，所以两支路电流I相同，根据部分电路欧姆定律，两支路电压U与电流I均相同，所以两支路电阻相同。由于 A2、 A3完全相同，故变阻器R与L2的电阻值相同，所以C正确。6．(2020·河南省郑州市高二上学期期末)如图甲所示，一根电阻R＝4 Ω的导线绕成半径d＝2 m的圆，在圆内部分区域存在变化的匀强磁场，中间S形虚线是两个直径均为d的半圆，磁感应强度随时间变化如图乙所示(磁场垂直于纸面向外为正，电流逆时针方向为正)，关于圆环中的感应电流—时间图像，下列选项中正确的是(　C　)
解析：0～1 s，感应电动势为：E1＝S＝× V＝4π V，感应电流大小为：I1＝E1/R＝4π/4 A＝π A，由楞次定律知，感应电流为顺时针方向，为负方向，1～3 s感应电流大小为π A，方向为正方向，故C正确，A、B、D错误。7．如图所示，一轨道的倾斜部分和水平部分均处于磁感应强度为B的匀强磁场中，且磁场方向都与轨道平面垂直，水平轨道足够长。一质量为m的水平金属棒ab，从静止开始沿轨道下滑，运动过程中金属棒ab始终保持与轨道垂直且接触良好。金属棒从斜轨道转入水平轨道时无机械能损失。关于ab棒运动的“速度—时间”图像，可能正确的是(　CD　)解析：金属棒在斜轨道运动时，先做加速运动，随着速度的增大，产生的感应电动势和感应电流增大，金属棒所受的向后安培力增大，合力减小，加速度减小，当加速度减小至零做匀速运动。金属棒进入水平轨道后受到向左的安培力，做减速运动，速度减小，安培力减小，所以做加速度减小的变减速运动，则知CD两图是可能的，AB不可能，故选CD。8. (2020·江苏省淮安市高二上学期期末)如图所示，一根足够长通以图示方向电流的直导线水平放置，直导线的正上方某处有悬点，用绝缘细线悬挂一铜圆环从图示A点由静止释放，在圆环运动到最低点的过程中。下列说法正确的是(　BC　)A．圆环中感应电流沿逆时针方向B．圆环中感应电流沿顺时针方向C．圆环所受安培力的方向总是竖直向上D．圆环所受安培力的方向总是与圆环的运动方向相反解析：根据安培定则，通电直导线下方区域磁场方向垂直纸面向里，上方区域磁场方向垂直纸面向外，圆环由A点开始运动到最低点过程中，磁通量增大，根据楞次定律，圆环中感应电流的磁场方向垂直纸面向里，感应电流的方向顺时针，故 A错误、B正确；因为磁感应强度在水平方向均匀分布，把圆环分成若干份，可以知道对称的一小段在水平方向的安培力是大小相等，方向相反的，故圆环所受安培力的方向总是竖直向上的，故C正确、D错误。9．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝5 000匝，横截面积S＝20 cm2，螺线管导线电阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化(规定磁感应强度B向下为正)，则下列说法中正确的是(　AD　)A．螺线管中产生的感应电动势为1 VB．闭合S，电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5×10－2 WC．电路中的电流稳定后电容器下极板带负电D．S断开后，流经R2的电流方向由下向上解析：根据法拉第电磁感应定律：E＝n＝nS；代入数据可求出：E＝1 V，故 A正确；根据闭合电路欧姆定律，有：I＝＝ A＝0.1 A；根据P＝I2R1得：P＝0.12×4 W＝4×10－2W，故B错误；根据楞次定律可知，螺线管下端电势高，则电流稳定后电容器下极板带正电，故C错误；S断开后，电容器经过电阻R2放电，因下极板带正电，则流经R2的电流方向由下向上，故D正确；故选AD。10．(2021·安徽省池州市第一中学高二下学期期中)如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于光滑金属导轨平面向外，导轨左右两端电路所在区域均无磁场分布。垂直于导轨的导体棒接入电路的长度为L、电阻为R0，在外力作用下始终以速度v0从左向右做匀速直线运动。小灯泡电阻为2R0，滑动变阻器总阻值为4R0。图示状态滑动触头位于a、b的正中间位置，此时位于平行板电容器中的P处的带电油滴恰好处于静止状态。电路中其余部分电阻均不计，各接触处都接触良好，且导轨足够长，下列说法正确的是 (　CD　)A．当下极板接地，若将上极板竖直向上移动稍许，其余条件均不变，则油滴的电势能将增加，且P点电势将降低B．油滴带负电C．图示状态下，Δt时间内通过小灯泡的电荷量为D．若将滑动变阻器的滑片向b端移动，小灯泡将变暗解析：由右手定则知，平行板电容器上板为负极板，板间场强方向竖直向上，油滴静止时，受到的电场力竖直向上，故油滴带正电，选项B错误；将下极板接地，上极板竖直向上移动，板间场强减小，则下极板与P点的电势差减小，而U下P＝φ下－φP＝－φP，故P点电势φP升高，选项A错误；导体棒切割产生的感应电动势E＝BLv0，回路总电阻R＝2R0，回路总电流I＝，故Δt时间内通过小灯泡的电荷量q＝，选项C正确；滑动变阻器的滑片向b端移动，回路总电阻减小，总电流增大，电源的路端电压减小，故小灯泡将变暗，选项D正确。第Ⅱ卷(非选择题　共60分)二、填空题(共2小题，每小题8分，共16分。把答案直接填在横线上)11．(2021·河南省创新发展联盟高二下学期联考)如图甲所示，G为没有电流通过时，指针指在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况，磁铁旁的箭头表示运动方向。现用该灵敏电流表完成如图乙、丙、丁的电磁感应实验，则图乙中灵敏电流表的指针将向左(选填“左”或“右”)偏转；图丙中的条形磁铁的运动方向为向上(选填“向上”或“向下”)；图丁中的条形磁铁下端为N(“S”或“N”)极。解析：(1)图甲说明，当电流从灵敏电流表左侧接线柱流入灵敏电流表时，灵敏电流表指针向右偏；图乙中磁铁的N极靠近线圈时，线圈中磁通量是向下的增加，据楞次定律可得，线圈中产生的感应电流会从灵敏电流表的右侧接线柱流入灵敏电流表，则灵敏电流表指针向左偏；(2)图丙中灵敏电流表指针向左偏，说明线圈中电流会从灵敏电流表的右侧接线柱流入，线圈中感应电流的磁场向上，磁铁在线圈中磁场方向向上，则条形磁铁的运动方向是向上(导致线圈中磁通量减小)；(3)图丁中灵敏电流表指针向右偏，说明线圈中电流从灵敏电流表的左侧接线柱流入，线圈中感应电流的磁场向下，条形磁铁的运动方向是向上，导致线圈中磁通量减小，所以磁铁在线圈中磁场方向向下，即图丁中的条形磁铁下端为N极。12.法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机，揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕。法拉第圆盘发电机的原理如图所示，将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷A、B，两电刷与灵敏电流计相连。当金属盘绕中心轴按图示方向转动时，则电刷A的电势低于电刷B的电势(填“高于”“低于”或“等于”)；若仅提高金属盘转速，灵敏电流计的示数将增大；(填“增大”“减小”或“不变”)；若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将减小(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：根据安培定则可知，电磁铁产生的磁场方向向右，由右手定则判断可知，金属盘产生的感应电流方向从A到B，则电刷A的电势低于电刷B的电势；若仅提高金属盘转速，由E＝BLv知，产生的感应电动势增大，灵敏电流计的示数将变大；若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，变阻器接入电路的电阻增大，电磁铁的磁场减弱，则感应电动势变小，则电路中电流减小，灵敏电流计的示数变小。三、论述、计算题(本题共4小题，共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(10分)轻质细线吊着一质量为m＝0.32 kg、边长为L＝0.8 m、匝数n＝10的正方形线圈，总电阻为r＝1 Ω。边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图甲所示，磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示，从t＝0开始经t0时间细线开始松弛，g取10 m/s2。求：(1)在前t0时间内线圈中产生的感应电动势；(2)在前t0时间内线圈的电功率；(3)t0的值。答案：(1)0.4 V　(2)0.16 W　(3)2 s解析：(1)由法拉第电磁感应定律得E＝n＝n××()2＝10××()2×0.5V＝0.4 V；(2)I＝＝0.4 A，P＝I2r＝0.16 W；(3)分析线圈受力可知，当细线松弛时有：F安＝nBI＝mg，I＝，B＝＝2 T，由图知：B＝1＋0.5t0(T)，解得t0＝2 s。14．(10分)如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，设导体棒Oa可以以点O为中心转动，而另一端a刚好搭在光滑的半圆形金属导轨上，Oa长为L且以角速度ω顺时针匀速转动，在Ob间接入一阻值为R的电阻，不计其他电阻，试求：(1)导体棒Oa两端产生的电势差；(2)流过电阻R上的电流大小及方向；(3)所需外力的功率。答案：(1)BL2ω　(2)　从左向右　(3)解析：(1)导体棒Oa匀速转动，产生的感应电动势：E＝Bl＝BL＝BL2ω，电路中只有电阻R，其余电阻都不计，则Oa端的电势差为：BL2ω；(2)回路中感应电流：I＝＝，由右手定则可知，流过电阻R的电流从左流向右；(3)外力功率等于电阻R消耗的电功率：P＝＝。15．(11分)(2021·安徽省池州市第一中学高二下学期期中)电磁驱动在军事、科研和生活中有着广泛的应用，某一驱动装置的原理图如图所示，正方形线圈ABCD的两个接线端分别与水平放置的金属导轨相连接，线圈内有垂直线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化的规律为B＝0.1＋kt(T)平行导轨间距L＝0.5 m，其间有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B1＝1T，质量m＝0.1 kg的导体棒PQ垂直导轨放置，且与导轨接触良好，已知线圈的边长a＝0.2 m、匝数n＝100、电阻r＝1 Ω，导体棒的电阻R＝3 Ω，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2，其余电阻不计。求：(1)k＝0.2导体棒PQ静止时，两端的电压U。(2)导体棒PQ刚能滑动时，k的取值和线圈的热功率P。(3)导体棒PQ最终以速度v＝5 m/s向右匀速滑动，在t＝2 s的一段时间内，通过PQ的电荷量q和磁场释放的磁场能E。答案：(1)0.6 V；(2)k2＝0.4；0.16 W；(3)0.8 C；3.28 J解析：(1)根据法拉第电磁感应定律E＝n＝nkS，得E1＝nk1S，又S＝a2，PQ两端的电压U＝＝0.6 V；(2)导体棒PQ刚能滑动时，根据平衡条件F＝f＝μmg，F＝B1IL由闭合电路欧姆定律E2＝nk2S＝I(R＋r) ，联立解得k2＝0.4，线圈的热功率P＝I2r＝0.16 W；(3)导体棒PQ最终以速度v＝5 m/s向右匀速滑动，电流同(2)I＝0.4 A，通过PQ的电荷量q＝It＝0.8 C ，磁场释放的磁场能E＝μmgvt＋I2(R＋r)t＝3.28 J。16．(13分)(2021·浙江省宁波余姚中学高二下学期检测)如图甲所示，绝缘水平面上固定着两根足够长的光滑金属导轨PQ、MN，相距为L＝0.5 m，ef右侧导轨处于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下，磁感应强度B的大小如图乙变化。开始时ab棒和cd棒锁定在导轨如图甲位置，ab棒与cd棒平行，ab棒离水平面高度为h＝0.2 m，cd棒与ef之间的距离也为L，ab棒的质量为m1＝0.2 kg，有效电阻R1＝0.05 Ω，cd棒的质量为m2＝0.1 kg，有效电阻为 R2＝0.15 Ω。设ab棒在运动过程始终与导轨垂直，两棒与导轨接触良好，导轨电阻不计。g取10 m/s2。问：(1)0～1 s时间段通过cd棒的电流大小与方向(c到d或d到c)(2)假如在1 s末，同时解除对ab棒和cd棒的锁定，从解除锁定到两棒最终稳定运动时，ab棒共产生多少热量？(结果用分数表示)(3)ab棒和cd棒稳定运动时，它们之间的距离为多大？(结果用分数表示)答案：(1)1.25 A，d→c　(2)Q1＝ J　(3)d＝ m解析：(1)0～1 s时间段，根据法拉第定律得：E＝＝·L2＝1×0.52 V＝0.25 V，通过cd棒的电流大小为：I＝＝ A＝1.25 A, 方向d→c。(2)ab棒下滑过程，由机械能守恒定律得：m1gh＝m1v ，得v0＝2 m/s，ab棒进入磁场后产生感应电流，受到向左的安培力，做减速运动，cd棒在安培力作用下向右加速运动，稳定后ab棒和cd棒将以相同的速度作匀速直线运动，两棒组成的系统所受合冲量为零，系统动量保持不变。m1v0＝(m1＋m2)v，解得两棒稳定时共同速度为v＝ m/s，根据能量守恒定律得Q＝m1gh－(m1＋m2)v2。ab棒产生的热量为Q1＝Q，联立解得Q1＝ J。(3)设整个的过程中通过回路的电荷量为q，对cd棒，由动量定理得：m2v－0＝BL·t，又q＝t，解得q＝C 。设稳定后两棒之间的距离是d，则有q＝＝，联立以上两式得d＝ m。