2023版新教材高中物理第二章电磁感应及其应用核心素养检测卷教科版选择性必修第二册

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第二章核心素养检测卷考试时间：75分钟，满分：100分一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1.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自左向右滑动过程中，线圈ab将(　　)A．静止不动B．逆时针转动C．顺时针转动D．发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向2.电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示．现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是(　　)A．从a到b，上极板带正电B．从a到b，下极板带正电C．从b到a，上极板带正电D．从b到a，下极板带正电3．以下四图都与电磁感应有关，下列说法正确的是(　　)　A．真空冶炼炉能在真空环境下，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属B．当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相反方向转动C．金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属D．磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，目的是起到电磁驱动的作用4.在研究自感现象的实验中，用两个完全相同的灯泡a、b与自感系数很大的线圈L和定值电阻R组成如图所示的电路(线圈的直流电阻可忽略，电源的内阻不能忽略)，关于这个实验下面说法中正确的是(　　)A．闭合开关的瞬间，a、b一起亮，然后a熄灭B．闭合开关的瞬间，b比a先亮，然后b逐渐变暗C．闭合开关，待电路稳定后断开开关，b逐渐变暗，a闪亮一下然后逐渐变暗D．闭合开关，待电路稳定后断开开关，a、b灯中的电流方向均为从左向右5.纸面内有U形金属导轨，AB部分是直导线(如图所示).虚线范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场．AB右侧有圆形导线圈C，为了使C中产生顺时针方向的感应电流，紧贴导轨的金属棒MN在磁场里的运动情况是(　　)A．向右匀速运动B．向左匀速运动C．向右加速运动D．向右减速运动6.如图所示，两根足够长的平行直导轨AB、CD与水平面成θ角放置，两导轨间距为L，A、C两点间接有阻值为R的定值电阻，一根质量均匀分布的直金属杆放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好，金属杆的阻值为r，其余部分电阻不计，金属杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现将外力F沿与导轨平行的方向作用在金属杆上，让其由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动，则下列外力F与作用时间t的图像中正确的是(　　)　7.如图所示，足够长的水平光滑金属导轨所在空间中，分布着垂直于导轨平面且方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B.两导体棒a、b均垂直于导轨静止放置．已知导体棒a质量为2m，导体棒b质量为m，长度均为l，电阻均为r，其余部分电阻不计．现使导体棒a获得瞬时平行于导轨水平向右的初速度v0.除磁场作用外，两棒沿导轨方向无其他外力作用，在两导体棒运动过程中，下列说法错误的是(　　)A．任何一段时间内，导体棒b的动能增加量小于导体棒a的动能减少量B．任何一段时间内，导体棒b的动量改变量跟导体棒a的动量改变量总是大小相等、方向相反C．全过程中，通过导体棒b的电荷量为eq \f(2mv0,3Bl)D．全过程中，两棒共产生的焦耳热为eq \f(3,4)mv eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)) 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)8.如图甲所示，粗糙水平面上固定一长直导线，其左侧放置一个矩形的金属线框(俯视图)，现导线中通以如图乙所示的电流，线框始终保持静止状态，规定导线中图示电流方向向下为正，在0～2t0时间内(　　)A．线框中感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向B．线框受到的安培力先向右，后向左C．线框中感应电流一直沿顺时针方向D．线框受到的安培力方向始终向左9.在如图所示的甲、乙、丙中除导体棒ab可动外，其余部分均固定不动．甲图中的电容器C原来不带电，设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦不计．图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面(即纸面)向下的匀强磁场中，导轨足够长，今给导体棒一个向右的初速度v0，导体棒的最终运动状态是(　　)A．三种情况下，导体棒最终均静止B．图甲、丙中导体棒最终将以不同的速度做匀速运动；图乙中导体棒最终静止C．图甲、丙中，导体棒最终将以相同的速度做匀速运动D．甲、乙两种情况下，电阻R上产生的焦耳热一定不同10．在如图甲所示的虚线框内有匀强磁场，设图甲所示磁场方向为正，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示．边长为l、电阻为R的正方形均匀线框abcd有一半处在磁场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框ab边的发热功率为P，则(　　)A.线框中的感应电动势为eq \f(B0,l2T)B．线框中的感应电流为2eq \r(\f(P,R))C．线框cd边的发热功率为eq \f(P,2)D．b、a两端电势差Uba＝eq \f(B0l2,4T)三、非选择题(本题共5小题，共54分)11.(6分)在“探究电磁感应现象”实验中，某同学将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关组成的部分电路已连接好了，如图所示．(1)请使用两根导线，将电路补充完整．(2)此实验中使用的电表应是________．(填选项前的字母)A．灵敏电流表B．大量程的电压表C．倍率适宜的欧姆表(3)正确选择电表和连接电路后，开始实验探究．下列说法正确的是(　　)A．开关闭合后，线圈A插入线圈B中或从线圈B中拔出，都不会引起电表的指针偏转B．线圈A插入线圈B中后，在开关闭合和断开的瞬间，电表的指针均会偏转C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电表的指针静止在中央零刻度D．开关闭合后，只要移动滑动变阻器的滑片P，电表的指针一定会偏转12．(10分)某校研究学习小组的小王同学用如图甲、乙所示电路研究电磁感应现象，小李同学用如图丙所示电路研究自感现象．　　(1)小王同学为判断线圈绕向，将灵敏电流计G与线圈M连接，如图甲所示．当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转．将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时，发现指针向左偏转．俯视线圈，其绕向为沿________(选填“顺时针”或“逆时针”)由a端开始绕至b端．(2)如图乙所示，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S后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，电流计指针将________；A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电流计指针将________．(以上两空选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”)(3)在图乙中，小王同学第一次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端快速滑到左端，第二次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端慢慢滑到左端，发现电流计的指针摆动的幅度大小不同，第一次比第二次的幅度________(选填“大”或“小”).(4)小李同学用图丙中(1)(2)两个电路研究通电自感和断电自感现象，图中L是一带铁芯的线圈，直流电阻忽略不计，A、B是额定电压为1.5V的灯泡，直流电源为一节新的干电池．实验过程中可能会观察到的现象：①慢慢变亮，然后亮度不变②立即变亮，然后亮度不变③立即变亮，然后慢慢熄灭④慢慢熄灭⑤立即熄灭⑥闪亮一下，然后熄灭．两电路电键S闭合后，小灯泡A将________，小灯泡B将________；S断开后，小灯泡A将________，小灯泡B将________．请你将小李同学观察到的实验现象对应的序号填在相应的横线上．13．(10分)如图甲所示，轻质细绳吊着一质量为m＝0.06kg、边长为L＝0.4m、匝数n＝10的正方形线圈，总电阻为R＝1Ω，边长为eq \f(L,2)的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，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10m/s2，求：(1)在前t0时间内线圈中产生的电动势；(2)t0的数值．14．(12分)如图所示，线圈abcd每边长l＝0.20m，线圈质量m1＝0.10kg，电阻R＝0.10Ω，砝码质量m2＝0.14kg，线圈上方的匀强磁场磁感应强度B＝0.5T，方向垂直线圈平面向里，磁场区域的宽度h＝l＝0.20m．砝码从某一位置由静止释放，使ab边进入磁场开始做匀速运动．取g＝10m/s2.求：(1)线圈做匀速运动的速度的大小；(2)线圈在磁场中运动的时间及该过程中线圈所产生的焦耳热；(3)从开始运动到线圈全部刚好离开磁场的过程中，砝码下降的总距离H.15．(16分)如图所示，间距为L＝1.0m的两条平行光滑竖直金属导轨PQ、MN足够长，底部Q、N之间连有一阻值为R1＝3Ω的电阻，磁感应强度为B1＝0.5T的匀强磁场与导轨平面垂直，导轨的上端点P、M分别与横截面积为5×10－3m2的10匝线圈的两端连接，线圈的轴线与大小均匀变化的匀强磁场B2平行，开关K闭合后，质量为m＝1×10－2kg、电阻值为R2＝2Ω的金属棒ab恰能保持静止．若断开开关后t＝1.2s时金属棒恰好达到最大速度，金属棒始终与导轨接触良好，其余部分电阻不计，g取10m/s2.求：(1)金属棒ab恰能保持静止时，匀强磁场B2的磁感应强度的变化率；(2)金属棒ab下落时能达到的最大速度v；(3)金属棒ab从开始下落到恰好运动至最大速度的过程中，经过金属棒的电量q和金属棒产生的焦耳热Q.第二章核心素养检测卷1．答案：C解析：滑片P向右滑动过程中，接入电阻减小，线路中电流增大，线圈所处位置的磁场变强，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈将通过顺时针转动而阻碍磁通量的增大，C正确，A、B、D错误．2．答案：D解析：当磁铁N极向下运动时，导致向下穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可得，感应磁场方向与原来磁场方向相反，再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而下，由于线圈相当于电源，则流过R的电流方向是从b到a，对电容器充电下极板带正电．故选D.3．答案：A解析：真空冶炼炉能在真空环境下，利用电磁感应现象，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属，故A正确；根据电磁驱动原理，当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相同方向转动，故B错误；金属探测器通过使用交变电流的长柄线圈来探测地下是否有金属，故C错误；磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，铝框中产生感应电流，使线框尽快停止摆动，起到电磁阻尼的作用，故D错误．4．答案：B解析：闭合开关的瞬间，线圈中产生很大的自感电动势，阻碍电流的通过，故b立即亮，a逐渐变亮．随着a中的电流逐渐变大，流过电源的电流也逐渐变大，路端电压逐渐变小，故b逐渐变暗，故A错误，B正确；电路稳定后断开开关，线圈相当于电源，对a、b供电，回路中的电流在原来通过a的电流的基础上逐渐变小，故a逐渐变暗，b闪亮一下然后逐渐变暗，故C错误；断开开关后，线圈中的自感电流从左向右，a灯中电流从左向右，b灯中电流从右向左，故D错误．故选B.5．答案：C解析：导线MN匀速向右或向左运动时，导线MN产生的感应电动势和感应电流恒定不变，AB产生的磁场恒定不变，穿过线圈C中的磁通量不变，没有感应电流产生，故A、B错误．导线MN加速向右运动时，导线MN中产生的感应电动势和感应电流都增大，由右手定则判断出来MN中感应电流方向由N→M，根据安培定则判断可知AB在C处产生的磁场方向垂直纸面向外，穿过C的磁通量增大，由楞次定律判断得知，线圈C产生顺时针方向的感应电流，故C正确．同理导线MN减速向右运动时，由楞次定律判断得知，线圈M产生逆时针方向的感应电流，故D错误．6．答案：B解析：分析金属杆在运动过程中的受力情况可知，金属杆受重力mg、导轨的支持力FN、外力F、摩擦力Ff和安培力F安的共同作用，金属杆沿导轨方向向上运动，由牛顿第二定律有F－mgsinθ－F安－Ff＝ma又F安＝B0IL，I＝eq \f(E,R＋r)＝eq \f(B0Lv,R＋r)所以F安＝B0IL＝eq \f(B eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)) L2v,R＋r)，Ff＝μmgcosθ所以有F－mgsinθ－eq \f(B eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)) L2v,R＋r)－μmgcosθ＝ma又因v＝at将其代入上式可得F＝eq \f(B eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)) L2a,R＋r)t＋mgsinθ＋μmgcosθ＋ma因此图像为一条不过原点的直线，且纵截距大于0.故选B.7．答案：D解析：根据题意可知，两棒组成回路，电流相同，故所受安培力合力为零，动量守恒，故任何一段时间内，导体棒b的动量改变量跟导体棒a的动量改变量总是大小相等、方向相反；根据能量守恒定律可知，a的动能减少量等于b的动能增加量与回路中产生的焦耳热之和，A、B正确；a、b两棒的速度最终相等，设为v，根据动量守恒定律可得2mv0＝(2m＋m)v，对b棒，由动量定理有mv－0＝Bleq \o(I,\s\up6(－))t＝Blq，解得q＝eq \f(2mv0,3Bl)，根据能量守恒定律，两棒共产生的焦耳热为Q＝eq \f(1,2)×2mv2－eq \f(1,2)(2m＋m)v2＝eq \f(1,3)mv eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)) ，D错误，C正确．8．答案：BC解析：在0～t0时间内，电流方向为正，根据安培定则，线框所在处的磁场方向垂直纸面向里，根据楞次定律，线框中感应电流的方向为顺时针，同理，在t0～2t0时间内，感应电流的方向还是沿顺时针方向，A错误，C正确；根据左手定则，线框受到的安培力先向右，后向左，B正确，D错误．9．答案：BD解析：题图甲中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电，当电容器极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时，电路中没有电流，导体棒不受安培力，其向右做匀速运动；题图乙中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流，通过电阻R转化为内能，导体棒速度减小，当导体棒的动能全部转化为内能时，导体棒静止；题图丙中，导体棒先受到向左的安培力作用向右做减速运动，速度减为零后再在安培力作用下向左做加速运动，当导体棒产生的感应电动势与电源的电动势相等时，电路中没有电流，导体棒向左做匀速运动，故A、C错误，B正确；题图甲中，导体棒的部分动能转化为内能，题图乙中，导体棒的动能全部转化为内能，故有Q甲