人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应综合与测试测试题

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应综合与测试测试题，共15页。试卷主要包含了本试卷分第I卷两部分等内容，欢迎下载使用。

班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________
（考试时间：60分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。
2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。
3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。
第Ⅰ卷（选择题 共48分）
一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
1.（2021·云南省玉溪市新平一中高三上学期开学考试）我国古代四大发明中，涉及到电磁现象应用的发明是( )
A. 指南针B. 造纸术C. 印刷术D. 火药
【答案】A
【解析】
指南针利用地磁。
故选：A。
2.（2021·浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三上学期开学考试）延时继电器广泛应用于电气设备中线路的定时闭合或断开控制，如断开开关S后，一段时间后触点C断开；安检门是检测人员有无携带金属物品的探测装置，如游客携带金属刀具过安检门时，会触发报警器报警；将一个弹簧线圈的上端固定在铁架上，下端浸入导电液体中，分别在弹簧线圈上端和导电液体中接入稳恒电源，弹簧线圈就会上下振动起来；用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘很快静止下来。上述现象不涉及电磁感应的是（ ）
A. 延时继电器B. 机场的安检门
C. 振动的弹簧D. 在磁场中旋转的铜盘
【答案】C
【解析】
A．延时继电器中开关S断开后，B线圈仍有感应电流，开关C延时断开，故A不符合题意；
B．金属物体过安检门时，金属内部出现涡流，产生的磁场反作用于安检门发生报警，故B不符合题意；
C．当弹簧接触电解液时，电路闭合，线圈中有同向电流，弹簧线圈间受到相互吸引的磁场力而收缩，弹簧离开电解液后，电路断开，弹簧又因重力作用而伸长，因此形成振动的弹簧，故C符合题意；
D．磁场中旋转铜盘内部产生涡流，很快会停下来，故D不符合题意。
故选C。
3.图（甲）为手机及无线充电板．图（乙）为充电原理示意图．充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电．为方便研究，现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为n，面积为S，若在t1到t2时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度由B1均匀增加到B2．下列说法正确的是（ ）
A. c点的电势高于d点的电势
B. 受电线圈中感应电流方向由d到c
C. c、d之间的电势差为 SKIPIF 1 < 0
D. c、d之间的电势差为 SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【解析】
根据楞次定律可知，受电线圈内部产生的感应电流方向俯视为顺时针，受电线圈中感应电流方向由c到d，所以c点的电势低于d点的电势，AB错误；根据法拉第电磁感应定律可得c、d之间的电势差为 SKIPIF 1 < 0 ，C正确D错误．
4.（2020·北京市海淀区高三下学期6月二模）为了演示“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”的现象，老师做了这样的演示实验：如图所示，铝制水平横梁两端各固定一个铝环，其中A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点在水平面内转动。当装置静止不动时，用一磁铁的N极去接近 A 环，发现A环绕支点沿顺时针（俯视）方向转动。若不考虑空气流动对实验结果的影响，关于该实验，下列说法中正确的是（ ）
A. 若用磁铁的S极接近A环，A环也将绕支点沿顺时针（俯视）方向转动
B. 制作 A、B环的材料只要是金属就行，很薄的铁环也可以得到相同的实验效果
C. 制作 A、B环的材料用绝缘材料也可以得到相同的实验效果
D. 磁铁接近A环的过程中，A环将有扩张的趋势
【答案】A
【解析】
A．当条形磁铁N极向A环靠近时，穿过A环的磁通量增加，A环闭合产生感应电流，磁铁对A环产生安培力，阻碍两者相对运动，因此A环阻碍磁铁靠近，出现顺时针转动现象；同理，条形磁铁S极接近A环时，横梁也会顺时针转动。故A正确；
B．制作 A、B环的材料必须是金属导体，很薄的铁环电阻较大，产生的感应电流较小，实验效果不会很好，选项B错误；
C．制作 A、B环的材料用绝缘材料，则在A环中不会产生感应电流，则磁铁对圆环无安培力作用，则环不会转动，选项C错误；
D．磁铁接近A环的过程中，穿过A环的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流磁场阻碍磁通量的增加，则A环将有收缩的趋势，故D错误。
故选A。
5.（2021·山东省高三上学期入学调研四）如图，一正方形闭合线圈，从静止开始下落一定高度后，穿越一个有界的匀强磁场区域，线圈上、下边始终与磁场边界平行．自线圈开始下落到完全穿越磁场区域的过程中，线圈中的感应电流I、受到的安培力F及速度v随时间t变化的关系，可能正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
试题分析：如线框刚进入磁场时，安培力等于重力，做匀速直线运动，感应电流I恒定，全部进磁场后做加速运动，出磁场时，安培力大于重力，做减速运动，感应电流减小，做加速度减小的减速．故A正确；
若线框进入磁场做匀速直线运动，速度不变，电流不变，上边刚进磁场，下边又出磁场，又继续做匀速直线运动，电流的方向反向．但受到的安培力始终向上，故B错误；
线框进入磁场，安培力大于重力，先做减速运动，完全进入磁场做加速运动，出磁场时，安培力大于重力，仍然做减速，应该做加速度减小的减速，CD错误；
6.（2020·北京市中关村中学高三下学期三模）如图所示，几位同学在做“摇绳发电”实验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路．两个同学迅速摇动AB这段“绳”．假设图中情景发生在赤道，地磁场方向与地面平行，由南指向北．图中摇“绳”同学是沿东西站立的，甲同学站在西边，手握导线的A点，乙同学站在东边，手握导线的B点．则下列说法正确的是
A. 当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最大
B. 当“绳”摇到最低点时，“绳”受到安培力最大
C. 当“绳”向下运动时，“绳”中电流从A流向B
D. 在摇“绳”过程中，A点电势总是比B点电势高
【答案】C
【解析】
解：A、当“绳”摇到最高点时，绳转动的速度与地磁场方向平行，不切割磁感线，感应电流最小，故A错误．
B、当“绳”摇到最低点时，绳转动的速度与地磁场方向平行，不切割磁感线，感应电流最小，绳受到的安培 力也最小，故B错误．
C、当“绳”向下运动时，地磁场向北，根据右手定则判断可知，“绳”中电流从A流向B．故C正确．
D、在摇“绳”过程中，当“绳”向下运动时，“绳”中电流从A流向B，A点相当于电源的负极，B点相当于电源正极，则A点电势比B点电势低；当“绳”向上运动时，“绳”中电流从B流向A，B点相当于电源的负极，A点相当于电源正极，则B点电势比A点电势低；故D错误．
故选C
7.（2021·湖北省武汉市部分学校高三上学期起点考试）为探讨磁场对脑部神经组织的影响及临床医学应用，某小组查阅资料得知：“将金属线圈放置在头部上方几厘米处，给线圈通以上千安培、历时约几毫秒的脉冲电流，电流流经线圈产生瞬间的高强度脉冲磁场，磁场穿过头颅对脑部特定区域产生感应电场及感应电流，而对脑神经产生电刺激作用，其装置如图所示。”同学们讨论得出的下列结论正确的是（ ）
A. 脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电磁感应现象
B. 脉冲磁场在线圈周围空间产生感应电场是电流的磁效应
C. 若将脉冲电流改为恒定电流，可持续对脑神经产生电刺激作用
D. 若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，则在脑部产生的感应电场及感应电流会增强
【答案】D
【解析】
A．脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电流的磁效应，故A错误；
B．脉冲磁场在线圈周围空间产生感应电场是电磁感应现象，故B错误；
C．若将脉冲电流改为恒定电流，线圈将会产生恒定磁场，脑部特定区域不会产生持续的感应电场及感应电流，对脑神经不会持续产生电刺激作用，故C错误；
D．脉冲磁场对脑部特定区域产生感应电场及感应电流，满足
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，则脑部特定区域的磁通量改变量大小不变，但磁通量改变的时间缩短，所以感应电场及感应电流增大，故D正确。
故选D。
8.（2020·北京市四中高三下学期三模）如图，是磁电式转速传感器的结构简图。该装置主要由测量齿轮、T形软铁、永久磁铁、线圈等原件组成。测量齿轮为磁性材料，N个齿等距离地安装在被测旋转体的一个圆周上（圆心在旋转体的轴线上），齿轮转动过程中，当齿靠近T形软铁时，由于磁化作用，软铁中的磁场增强，相反，远离时磁场减弱。现测得线圈中感应电流的变化频率为f，旋转体角速度为 SKIPIF 1 < 0 。则（ ）
A. SKIPIF 1 < 0
B. 当齿距离T形软铁最近的时候，线圈中电流最大
C. 线圈中的感应电流方向不变，只是大小发生周期性变化
D. 随着旋转体转速的增加，线圈中的电流的有效值也随之增大
【答案】D
【解析】
A.旋转体转一圈，测量齿轮靠近和远离线圈N次，线圈中感应电流变化N次，旋转体的角速度为 SKIPIF 1 < 0 ，故转速为 SKIPIF 1 < 0 ，故线圈中感应电流的变化频率为
SKIPIF 1 < 0
故A错误；
B.当齿距离T形软铁最近的时候，通过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，线圈中电流最小，故B错误；
C.测量齿轮靠近和远离线圈时，线圈中磁通量的变化相反，产生的感应电流方向相反，故C错误；
D.旋转体转速越高，测量齿轮靠近和远离线圈越快，线圈中磁通量的变化越大，线圈中感应电动势越大，线圈中的感应电流越强，故D正确。
故选D。
9.（2021·河北省邯郸市高三上学期9月摸底考试）如图所示，在纸面内有用导线构成的abcd回路，回路内部有垂直于线圈平面变化着的磁场，在ab边的正上方静止着一小磁针闭合开关K的瞬间发现小磁针S极向纸面外偏转，则下列说法正确的是（ ）
A. 回路中产生的感应电流方向为adcba
B. 回路中产生的感应电流方向为abcda
C. 回路中变化的磁场可能是垂直纸面向里正逐渐增加
D. 回路中变化的磁场可能是垂直纸面向里正逐渐减小
【答案】AC
【解析】
AB．根据小磁针N极指向纸面内，可知a边中电流在其上方产生的磁场方向垂直纸面向里，根据右手定则可知，回路中的电流方向为adcba， A正确，B错误；
CD．根据楞次定律可知回路中变化的磁场可能是垂直纸面向里正逐渐增加，或垂直纸面向外正逐渐减小，故C正确，D错误。
故选AC。
10.（2021·江西省景德镇一中高三上学期8月月考）如图所示，光滑平行金属导轨MN、PQ倾斜放置，上端用导线相连，导轨平面与水平方向成θ角，θ=37°，两导轨间距为L，导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，金属棒ab放置在导轨上并由静止释放，金属棒沿导轨下滑过程中始终与导轨垂直且接触良好。ab棒的质量为m、接入电路部分的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，金属棒恰好达到最大速度，导轨和上端金属导线的电阻不计，则在金属棒这一运动过程中（ ）
A. 金属棒两端的最大电压为 SKIPIF 1 < 0
B. 金属棒受到安培力冲量大小为BqL
C. 金属棒沿导轨下滑的距离为 SKIPIF 1 < 0
D. 金属棒中产生的焦耳热为 SKIPIF 1 < 0
【答案】BD
【解析】
A．金属棒相当于电源，两端电压是路端电压，外电阻为零，因此 SKIPIF 1 < 0 ，故A错误；
B．金属棒受到安培力冲量大小为
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
联立解得
SKIPIF 1 < 0
故B正确；
C．由
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
联立解得
SKIPIF 1 < 0
得
SKIPIF 1 < 0
故C错误；
D．设金属棒下滑的最大速度为v，安培力与金属棒重力沿斜面向下的分力相等，由
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
联立解得
SKIPIF 1 < 0
根据能量守恒，金属棒产生的焦耳热
SKIPIF 1 < 0
故D正确。
故选BD。
11.（2021·西藏昌都市一中高三上学期开学考试）如图所示，一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下，进入匀强磁场中，然后再从磁场中穿出．已知匀强磁场区域的宽度L大于线框的高度h，下列说法正确的是（ ）
A. 线框只在进入和穿出磁场的过程中，才有感应电流产生
B. 线框从进入到穿出磁场的整个过程中，都有感应电流产生
C. 线框在进入和穿出磁场的过程中，都是机械能转化成电能
D. 整个线框都在磁场中运动时，机械能转化成电能
【答案】AC
【解析】
AB．线框在进入和穿出磁场的过程中，穿过线框的磁通量发生变化，有感应电流产生，而整个线框都在磁场中运动时，线框的磁通量不变，没有感应电流产生， B错误A正确；
C．线框在进入和穿出磁场的过程中，产生感应电流，线框的机械能减小转化为电能，C正确；
D．整个线框都在磁场中运动时，没有感应电流产生，线框的重力势能转化为动能，机械能守恒，D错误。
故选AC。
12.（2021·安徽省蚌埠市高三上学期第一次质检）如图，水平固定的光滑U型金属导轨处于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，导轨间距为L。一金属棒从导轨右端以大小为v的速度滑上导轨，金属棒最终停在导轨上。已知金属棒的质量为m、长度为L、电阻为R，金属棒与导轨始终接触良好，不计导轨的电阻，则（ ）
A. 金属棒静止前做匀减速直线运动
B. 金属棒刚滑上导轨时的加速度最大
C. 金属棒速度为 SKIPIF 1 < 0 时消耗的电功率为 SKIPIF 1 < 0
D. 金属棒从滑上导轨到静止的过程中产生的热量为 SKIPIF 1 < 0
【答案】BC
【解析】
AB．导体棒切割磁感线产生的电动势为
SKIPIF 1 < 0
产生的电流为
SKIPIF 1 < 0
则导体棒通电受水平向右的安培力，产生的加速度为
SKIPIF 1 < 0
故导体棒做加速度减小且速度减小的变加速直线运动，而金属棒刚滑上轨道时速度最大加速度最大，故A错误，B正确；
C．当金属棒的速度为 SKIPIF 1 < 0 时，电流为
SKIPIF 1 < 0
则电路消耗的电功率为
SKIPIF 1 < 0
故C正确；
D．金属棒从滑上导轨到静止，仅受安培力做负功，则减少的动能转化为增加的电能，从而消耗在电阻上变为热能，故由能量守恒定律有
SKIPIF 1 < 0
故D错误。
故选BC。
第II卷（非选择题 共52分）
二、填空题（满分15分）
13．如图为“探究电磁感应现象”的实验中所用器材的示意图.
(1)请用笔画线代替导线，将所缺导线补接完整；
(2)电路连接完整后，某同学闭合开关时发现灵敏电流计的指针向左偏了一下， 则他将滑线变阻器的滑动端P向左滑动时，电流计指针向_____偏转（选填“左”或“右”）
(3)某同学在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置， 在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除___(选填“A”或“B”)线圈所在电路时发生的。要避免电击发生，在拆除电路前应___(选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”)
【答案】（1） （2）右 （3）A 断开开关
【解析】(1)将电源、电键、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，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流表的指针向左偏一下；那么合上电键后，将滑线变阻器的滑片 SKIPIF 1 < 0 向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，原线圈电流变小，穿过副线圈的磁场方向不变，但磁通量变小，灵敏电流计指针将右偏转；
(3)在完成实验后未断开开关，也未把 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时，线圈 SKIPIF 1 < 0 中的电流突然减少，从而出现断电自感现象，线圈中会产生自感电动势，进而突然会被电击了一下，为了避免此现象，则在拆除电路前应断开开关。
14．接有理想电压表的三角形导线框abc，如图所示，在匀强磁场中向右运动，则框中 感应电流，电压表 读数（示数不为零称有读数）。（填“有”或“无”）
【答案】无；无
【解析】无论线圈在匀强磁场中向右匀速、加速或减速运动，穿过线框的磁通量均不变，即ΔΦ＝0，故无感应电流，再考虑到电压表的工作原理知电压表指针示数为零。闭合线圈产生感应电动势条件是磁通量发生变化，图中线圈在运动但磁通量没有发生变化，故没有感应电动势产生。
三、解答题（满分37分，其中15题11分，16题12分，17题14分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分）
15．（2020·北京市二中高三下学期三模）如图，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L=0.5m，一端连接R=3Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=2T。导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v=6m/s。求：
(1)感应电动势E和感应电流I；
(2)在0.1s时间内，拉力所做的功WF；
(3)若仅将MN换为电阻r=1Ω的导体棒，仍使其在外力作用下以v=6m/s的速度向右做匀速运动，求此时导体棒两端的电压U。
【答案】(1)6V；2A；(2)1.2J；(3)4.5V
【解析】
(1)由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势
E=BLv=6V
感应电流
SKIPIF 1 < 0
(2)拉力大小等于安培力大小
F=BIL=2.0N
拉力做功
SKIPIF 1 < 0
(3)由闭合电路欧姆定律可得，电路中电流
SKIPIF 1 < 0
由欧姆定律可得，导体棒两端电压
SKIPIF 1 < 0
16.（2021·山西省应县一中高三上学期开学考试）如图所示，电阻不计的平行金属导轨MN和OP水平放置，MO间接有阻值为R=0.5 的电阻，导轨相距为l=0.20 m，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感强度为B=0.50 T，质量为m=0.1 kg，电阻为r=0.5 的导体棒CD垂直于导轨放置，并接触良好．用平行于MN的恒力F=0.6 N向右拉动CD．CD受恒定的摩擦阻力f=0.5 N．求：
（1）CD运动的最大速度是多少？
（2）当CD达到最大速度后，电阻R消耗的电功率是多少？
【答案】（1）10m/s （2）0.5W
【解析】
(1)设CD运动的最大速度为vm.根据导体切割磁感应线产生的感应电动势计算公式可得： SKIPIF 1 < 0
根据闭合电路的欧姆定律可得： SKIPIF 1 < 0
根据安培力的计算公式可得： SKIPIF 1 < 0
得到安培力为： SKIPIF 1 < 0
由平衡条件得： SKIPIF 1 < 0
代入解得： SKIPIF 1 < 0
(2)当CD达到最大速度后，,感应电动势为： SKIPIF 1 < 0
电路中电流为： SKIPIF 1 < 0
电阻R消耗的电功率是： SKIPIF 1 < 0
17.（2021·湖南省长郡中学高三上学期开学摸底）如图所示，某空间中存在竖直方向的匀强磁场（未画出），两条平行的金属导轨afe、bcd放置其中，导轨cdef部分处于水平面内，当调节斜面abcf的倾角θ时，发现当且仅当θ在37°～90°之间时，长为l=0.2m的金属棒可以在导轨上处于静止状态。已知导轨间距l=0.2m，e、d间连入一电动势为E=15V的电源，金属棒的质量为0.1kg，电源内阻r及金属棒的电阻R均为1Ω，导轨及导线的电阻可忽略，金属棒和导轨间的动摩擦因数为μ（未知），且最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。sin37°=0.6，cs37°=0.8，g取10m/s2。
（1）求磁感应强度B；
（2）当θ=53°时，如果将电源换成开关，开始开关断开，使金属棒从距cdef所在水平面高为h=0.72m处下滑，金属棒滑到cf处的速度大小v是多少?这时突然闭合开关，金属棒的加速度大小是多少?（金属棒经过cf时只改变速度方向，不改变速度大小）
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ，方向竖直向下；(2) SKIPIF 1 < 0 ； SKIPIF 1 < 0
【解析】
(1)由题意可知当θ=90°时，金属杆处于临界下滑状态有：
f1=mg，N1=F，f1=μN1
当θ=37°时，金属杆处于临界上滑状态有：
N2=mgcs37°+Fsin37°，f2+mgsin37°=Fcs37°，f2=μN2
解得：
F=2N， SKIPIF 1 < 0
由闭合电路欧姆定律：
SKIPIF 1 < 0
由安培力：F=BIl得
SKIPIF 1 < 0 ，方向竖直向下
(2) 当θ=53°时，如果将电源换成开关，开始开关断开，使金属棒从距cdef所在水平面高为h=0.72m处下滑，根据动能定理
SKIPIF 1 < 0
解得：
SKIPIF 1 < 0
根据牛顿第二定律
SKIPIF 1 < 0
根据题意
SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0
联立解得：
SKIPIF 1 < 0