人教版（2019）高中物理选择性必修第二册 第二章《电磁感应》单元测试（原卷+解析卷）

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人教版新教材 物理选择性必修第二册 第二章《电磁感应》单元测试班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）单项选择题（每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）1. (2021·广东省江门市·单元测试)下列有关物理知识的应用，解释不正确的是A. 手机通过电磁感应式无线充电，送电线圈与受电线圈之间传输能量是利用互感原理B. 灵敏电流计在运输过程中总要用导线把两个接线柱连在一起，是利用电磁驱动C. 野外三条高压输电线上方还有两条导线与大地相连，是利用静电屏蔽D. 电磁炉无需明火，而在金属锅体直接产生烹饪所需的热，是利用涡流的热效应  (2022·广东省·单元测试)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示．实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后．下列说法正确的是(    )A. 圆盘上没有产生感应电动势B. 圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动C. 在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D. 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动 (2022·湖北省黄冈市·月考试卷)一环形线圈放在匀强磁场中，设第1 s内磁感线垂直线圈平面向里，如图甲所示。若磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，那么第2 s内线圈中感应电流的大小和方向分别是  (    )A. 大小恒定，顺时针方向 B. 大小恒定，逆时针方向C. 逐渐增加，逆时针方向 D. 逐渐增加，顺时针方向 (2023·新疆维吾尔自治区·单元测试)如图所示，a、b、c三个线圈是同心圆，b线圈上连接有直流电源E和开关K，则下列说法正确的是(    )A. 在K闭合的一瞬间，线圈c中有逆时针方向的瞬时电流，有收缩趋势B. 在K闭合的一瞬间，线圈c中有逆时针方向的瞬时电流，有扩张趋势C. 在K闭合的一瞬间，线圈a中有逆时针方向的瞬时电流，有收缩趋势D. 在K闭合的一瞬间，线圈a中有顺时针方向的瞬时电流，有扩张趋势 (2022·全国·其他类型)如图所示，竖直面内两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置，底端通过导线与阻值为r的电阻连接，与导轨接触良好的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，导轨、导线和金属棒M的电阻均忽略不计，匀强磁场B垂直导轨所在平面向外。现将金属棒M从弹簧原长位置由静止释放，则下列说法正确的是  (    )A. 金属棒M释放瞬间受三个力作用B. 金属棒M受到弹簧的拉力和重力第一次大小相等时，电路中电流最大C. 金属棒M向下运动时，流过电阻的电流方向从Q到PD. 金属棒M运动的整个过程中，电阻上产生的总热量小于金属棒M重力势能的减少量 (2021·全国·单元测试)如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a，磁感应强度的大小为B.一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区域，下列图中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离x的关系图像正确的是  (    )A. B. C. D. (2021·全国·单元测试)如图所示，半径为R的光滑半圆形轨道固定在水平面上，轨道的圆心处固定了一条形磁铁．一半径为r、质量为m的金属球从半圆形轨道的一端由静止释放(金属球紧贴轨道，其球心在半圆形轨道的水平直径上)，金属球在轨道上往复运动，重力加速度大小为g，空气阻力忽略不计．下列说法正确的是  (    )A. 由于金属球与半圆形轨道间没有摩擦，金属球往复运动时，每次都能到达相同的高度B. 金属球第一次到达轨道最低点的速度v=2g(R−r)，后续每次到达最低点的速度都小于2g(R−r)C. 金属球最终停在轨道最低点，运动过程中系统产生的总热量为mg(R−r)D. 金属球运动过程中有感应电动势产生，但因没有闭合回路，所以没有产生感应电流 (2023·湖南省·单元测试)如图所示，MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距l为0.4m，电阻不计。导轨所在平面与磁感应强度B为0.5T的匀强磁场垂直。质量m为6.0×10−3kg电阻为1Ω的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器R2和阻值为3.0Ω的电阻R1。当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为0.27W。则(    )A. ab稳定状态时的速率v=0.4m/sB. ab稳定状态时的速率v=0.6m/sC. 滑动变阻器接入电路部分的阻值R2=4.0ΩD. 滑动变阻器接入电路部分的阻值R2=6.0Ω9. (2021·全国·单元测试)如图所示，位于同一绝缘水平面内的两根固定金属导轨MN、M′N′ 电阻不计，两导轨之间存在竖直向下的匀强磁场．现将两根粗细均匀、电阻分布均匀的相同铜棒ab、cd放在两导轨上，若两棒从图示位置以相同的速度沿MN方向做匀速直线运动，运动过程中始终与两导轨接触良好，且始终与导轨MN垂直，不计一切摩擦，则下列说法正确的是  (    )A. 回路中有顺时针方向的感应电流 B. 回路中的感应电流不断增大C. 回路中的热功率不断增大 D. 两棒所受安培力的合力不断减小10.(2021·全国·单元测试)如图所示，AB、CD为两个平行的水平光滑金属导轨，处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，AB、CD的间距为L，左、右两端均接有阻值为R的电阻．质量为m、长为L，且不计电阻的导体棒MN放在导轨上，甲、乙为两根相同的轻质弹簧，弹簧一端与MN棒中点连接，另一端均被固定．导体棒MN与导轨接触良好．开始时，弹簧处于自然长度，导体棒MN具有水平向左的初速度v0，经过一段时间，导体棒MN第一次运动到最右端，这一过程中，A、C间的电阻R上产生的焦耳热为Q，则  (    )A. 初始时刻导体棒所受的安培力大小为2B2L2v0RB. 从初始时刻至导体棒第一次到达最左端的过程中，整个回路产生的焦耳热等于2Q3C. 当导体棒第一次到达最右端时，每根弹簧具有的弹性势能为12mv02−2QD. 当导体棒第一次回到初始位置时，A、C间电阻R的热功率为0不定项选择题（每小题5分，共20分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分）11. (2019·广东省江门市·单元测试)电磁感应现象在生产和生活中有广泛的应用，下列说法正确的是：A. 在日光灯启动时，启动器的双金属片分开的瞬间，镇流器会产生瞬间高压B. 电流表测量电流时指针发生偏转，用铝框做电表线圈的骨架能使指针迅速停下来C. 探雷器工作时，线圈中要有恒定的电流D. 用硅钢片叠成的变压器铁芯，硅钢片之间要相互绝缘 (2023·新疆维吾尔自治区·单元测试)如图所示，两个完全相同的闭合矩形导线框甲和乙，其中L1=2L2，在同一高度从图示位置同时由静止释放，在其下方某一区域存在垂直纸面向里的匀强磁场(ℎ>L1).已知甲线框正好匀速进入磁场．不计空气阻力，则下列判断正确的是  (    )A. 乙线框刚进入磁场时的加速度大小为3gB. 乙线框完全进入磁场时的速度可能大于甲线框刚进入磁场时的速度C. 进入磁场过程中，甲线框减少的机械能可能比乙线框少D. 进入磁场过程中，甲线框减少的机械能一定比乙线框多13. (2022·河北省·单元测试)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一个ab为恒定电流的长直导线，PQ处于匀强磁场中。下列说法正确的是A. 当MN在外力作用下向右匀速运动时，PQ向左运动B. 当MN在外力作用下向右匀速运动时，PQ向右运动C. 当PQ在外力作用下向右匀速运动时，MN向左运动D. 当PQ在外力作用下向右加速运动时，MN向右运动14. (2021·全国·单元测试)如图所示，固定在水平面上的光滑平行金属导轨，间距为L，右端接有阻值为R的电阻，空间存在方向垂直于水平面向上、磁感应强度为B的匀强磁场．质量为m、电阻为r的导体棒ab与固定弹簧相连，放在导轨上．初始时刻，弹簧恰处于自然长度．给导体棒一水平向右的初速度v0，导体棒开始沿导轨做往复运动，在此过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．已知导体棒的电阻r与定值电阻R的阻值相等，不计导轨电阻，则下列说法中正确的是  (    )A. 导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力方向向左B. 导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压U=BLv ​0C. 导体棒开始运动后速度第一次为零时，系统的弹性势能Ep=12mv02D. 导体棒最终会停在初始位置，在导体棒整个运动过程中，电阻R上产生的焦耳热Q=14mv02三、非选择题（共5小题，共50分）15. （9分） (2022·云南省曲靖市·单元测试)如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为d，导轨平面与水平面的夹角θ=30°，导轨电阻不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上．长为d的金属棒ab垂直于MN、PQ放置于导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻为R.两金属导轨的上端连接一个阻值也为R的定值电阻，重力加速度为g.现闭合开关S，给金属棒施加一个方向垂直于棒且平行于导轨平面向上、大小为mg的恒力F，使金属棒由静止开始运动．求：(1)金属棒能达到的最大速度vm；(2)金属棒达到最大速度一半时的加速度大小；(3)若金属棒上滑距离为L时速度恰达到最大，则金属棒由静止开始上滑4L的过程中，金属棒上产生的热量Q0．16. （9分） (2022·河北省·期中考试)如图所示，两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，导轨间距为l，垂直导轨放置两根导体棒ab、cd(质量均为m，电阻均为R)，匀强磁场方向竖直向上，磁感应强度为B，两棒无摩擦滑行，开始时，cd棒静止，ab棒的初速度大小为v0.两根棒始终不接触，导轨电阻不计，则：(1)在运动过程中产生的焦耳热最多是多少？(2)当ab棒的速度变为初速度的34时，cd棒的加速度是多少？ 17. （10分） (2022·全国·单元测试)某兴趣小组用电流传感器测量某磁场的磁感应强度。实验装置如图甲所示，不计电阻的足够长光滑金属导轨竖直放置在匀强磁场中，导轨间距为d，其平面与磁场方向垂直。电流传感器与阻值为R的电阻串联接在导轨上端。质量为m、有效阻值为r的导体棒AB由静止释放沿导轨下滑，该过程中电流传感器测得电流随时间变化的规律如图乙所示，电流最大值为Im。棒下滑过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计电流传感器的内阻及空气阻力，重力加速度为g。(1)求该磁场的磁感应强度大小；(2)求在t1时刻棒AB的速度大小；(3)在0～t1时间内棒AB下降的高度为ℎ，求此过程电阻R产生的电热。18. （10分） (2021·全国·单元测试)如图所示，两间距为d的平行光滑导轨由固定在同一水平面上的导轨CD−C′D′和竖直平面内半径为r的14圆弧导轨AC−A′C′组成，水平导轨与圆弧导轨相切，左端接一阻值为R的电阻，不计导轨电阻；水平导轨处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，其他地方无磁场．导体棒甲静止于CC′处，导体棒乙从AA′处由静止释放，沿圆弧导轨运动，与导体棒甲相碰后粘合在一起，并在到达水平导轨左端前停下．已知两棒的质量均为m，电阻均为R，始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度大小为g，求：(1)两棒粘合前瞬间导体棒乙对每个圆弧导轨底端的压力大小N；(2)两棒在磁场中运动的过程中，电路中产生的焦耳热Q；(3)两棒粘合后受到的最大安培力Fm．19. （12分） (2021·全国·单元测试)如图所示，有一水平放置、左右宽度不同的固定光滑导轨MNPQ、M′N′P′Q′，其中左侧导轨MNN′M′宽度为2d，右侧导轨PQQ′P′宽度为d，在MNN′M′、PQQ′P′上分别有一根导体棒ab、cd，单位长度的电阻为r0，导体棒质量均为m，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B(图中未画出).在t=0时刻，固定导体棒ab，在导体棒cd上施加一个水平向右的拉力F，使其向右做加速度为a的匀加速运动，在t=t0时撤去拉力，随后释放导体棒ab，ab、cd两导体棒均在导轨上运动，假设两侧导轨均足够长，导轨电阻不计，两导体棒与导轨垂直且接触良好，求：(1)拉力F随时间变化的关系；(2)在0～t0时间内通过ab棒的电荷量；(3)释放导体棒ab后，cd棒的最终速度为v1，求ab棒的最终速度v2及在t0时刻后ab棒上产生的热量Q．