人教版高中物理选择性必修第二册第二章电磁感应测评含答案

这是一份人教版高中物理选择性必修第二册第二章电磁感应测评含答案，共11页。
第二章测评(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,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为(　　)A.1∶1 B.1∶2C.1∶4 D.4∶12.在如图所示的电路中,三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1<R2<R3,电感L的直流电阻可忽略,D为理想二极管。开关S从闭合状态突然断开时,下列判断正确的是(　　)A.L1逐渐变暗,L2、L3均先变亮,然后逐渐变暗B.L1逐渐变暗,L2立即熄灭,L3先变亮,然后逐渐变暗C.L2立即熄灭,L1、L3均逐渐变暗D.L1、L2、L3均先变亮,然后逐渐变暗3.如图,螺线管导线的两端与两平行金属板相连接,一个带正电的小球用绝缘丝线悬挂于两金属板间并处于静止状态。线圈置于方向竖直向上的均匀增大的磁场中,现将S闭合,当磁场发生变化时小球将偏转。若磁场发生了两次变化,且第一次比第二次变化快,第一次小球的最大偏角为θ1;第二次小球的最大偏角为θ2,则关于小球的偏转位置和两次偏转角大小的说法正确的是(　　)A.偏向B板,θ1>θ2 B.偏向B板,θ1<θ2C.偏向A板,θ1>θ2 D.偏向A板,θ1<θ24.(2021山东临沂期中)如图所示,匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的闭合导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周,线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率的大小应为(　　)A. B.C. D.5.矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直。规定磁场的正方向垂直纸面向里,磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流的正方向,则图中正确的是(　　)6.如图所示,两根平行的水平光滑长直金属导轨,其电阻不计,导体棒ab、cd跨在导轨上,ab的电阻R大于cd的电阻r,当cd在大小为F1的水平外力作用下匀速向右滑动时,ab在大小为F2的水平外力作用下保持静止。已知a、b两点间的电压为Uab,c、d两点间的电压为Ucd,以下说法正确的是(　　)A.Uab>Ucd,F1>F2 B.Uab=Ucd,F1<F2C.Uab>Ucd,F1=F2 D.Uab=Ucd,F1=F27.很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率(　　)A.均匀增大  B.先增大,后减小C.逐渐增大,最后不变 D.先增大,再减小,最后不变二、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。8.一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,如图a甲所示。设垂直于纸面向里的磁感应强度方向为正,垂直于纸面向外的磁感应强度方向为负。线圈中顺时针方向的感应电流为正,逆时针方向的感应电流为负。已知圆形线圈中感应电流i随时间变化的图像如图a乙所示,则线圈所在处的磁场的磁感应强度随时间变化的图像可能是图b中的(　　)图a图b9.置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线,与套在铁芯上部的线圈A相连。套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上,如图所示。导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是(　　)A.圆盘顺时针加速转动时,ab棒将向右运动B.圆盘顺时针匀速转动时,ab棒将向右运动C.圆盘顺时针减速转动时,ab棒将向右运动D.圆盘顺时针加速转动时,ab棒将向左运动10.如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。质量为m、边长为a的正方形线框ABCD斜向穿进磁场,当AC刚进入磁场时线框的速度大小为v,方向与磁场边界所成夹角为45°。若线框的总电阻为R,则(　　)A.线框穿进磁场过程中,框中电流的方向为D→C→B→A→DB.AC刚进入磁场时线框中感应电流为C.AC刚进入磁场时线框所受安培力大小为D.此时CD两端电压为Bav三、非选择题:本题共5个小题,共54分。11.(6分)在研究电磁感应的实验中(1)一位学生将电流表、电池、电阻和开关连接成如图甲所示电路,接通开关,看到电流表指针偏向正接线柱一侧。这样做的目的是　　　　　　　　　。 (2)这位学生又把电流表及原、副线圈A和B、电池、开关连接成如图乙所示电路。①当接通开关时,或接通开关后将线圈A插入线圈B的过程中,看到电流表的指针都偏向正接线柱一侧。比较电流的方向,可得出的实验结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②当断开开关时,或将线圈A从线圈B中拔出的过程中,发现电流表的指针都偏向负接线柱一侧。比较电流的方向,可得出的实验结论是　　　　　　　　　　　　　。 12.(10分)如图所示是研究自感现象的电路图,两个灵敏电流计G1和G2的零点都在刻度中央,当电流从左向右流入时,指针向右偏,反之向左偏,在开关S接通的瞬间,G1指针向　　　摆,G2指针向　　　摆;S断开的瞬间,G1指针向　　　摆,G2指针向　　　摆(以上均选填“左”或“右”),两个灵敏电流计指针的摆动幅度　　　(选填“相等”或“不相等”)。 13.(10分)如图所示,水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻,质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上。t=0时,金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动。t0时刻,金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计,两者始终保持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数为μ。重力加速度大小为g。求:(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小。(2)电阻的阻值。 14.(12分)某同学设计了一个发电测速装置,工作原理如图所示。一个半径R=0.1 m的圆形金属导轨固定在竖直平面上,一根长为R的金属棒OA,A端与导轨接触良好,O端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径r=的圆盘,圆盘和金属棒能随转轴一起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线,下端挂着一个质量m=0.5 kg的铝块。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场,磁感应强度B=0.5 T。a点与导轨相连,b点通过电刷与O端相连。测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度。铝块由静止释放,下落h=0.3 m时,测得U=0.15 V。(细线与圆盘间没有滑动,金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计,重力加速度g取10 m/s2)(1)测U时,与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”?(2)求此时铝块的速度大小;(3)求此下落过程中铝块机械能的损失。 15.(16分)如图甲所示,一个圆形线圈匝数n=1 000、面积S=2×10-2 m2、电阻r=1 Ω。在线圈外接一阻值为R=4 Ω的电阻。把线圈放入一个匀强磁场中,磁场方向垂直线圈平面向里,磁场的磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示。求:(1)0~4 s内,回路中的感应电动势;(2)t=5 s时,a、b两点哪点电势高;(3)t=5 s时,电阻R两端的电压U。 答案：1.A　两个线圈的半径虽然不同,但是线圈内的匀强磁场的半径一样,则穿过两线圈的磁通量相同,故选项A正确。2.B　开关S从闭合状态突然断开时,L中产生方向向右的自感电动势,L1逐渐变暗,L2立即熄灭(理想二极管单向导电),L3先变亮后逐渐变暗(L3中原电流小于L1中电流),选项B正确。3.C　线圈置于方向竖直向上的均匀增大的磁场中,据楞次定律可知线圈的感应电动势下高上低,则B板电势高,A板电势低,小球向A板偏转,当磁场变化快时电动势大,偏角大,故C正确。4.C　设半圆的半径为r,导线框的电阻为R,当导线框匀速转动时,在很短的时间Δt内,转过的圆心角Δθ=ωΔt,由法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律可得感应电流I1=;当导线框不动,而磁感应强度发生变化时,可得感应电流I2=,令I1=I2,可得,选项C正确。5.D　0~1 s,感应电流的方向由楞次定律可知为逆时针,即沿负方向,根据电磁感应定律E=S,由于Bt图像斜率大小一定,又因S不变,所以E大小为定值,则电流大小一定。同理1~3 s,感应电流方向为顺时针,沿正方向,电流大小为定值,与0~1 s相等;3~4 s感应电流方向为逆时针,沿负方向,电流大小为定值,与0~1 s相等。6.D　cd导体棒在F1的作用下,做切割磁感线运动,成为电源。Uab为电路外电阻上的电压,等效电路如图所示。由于导轨的电阻不计,Uab=Ucd。另外,由于cd棒与ab棒中电流大小相等,导体棒有效长度相同,所处磁场相同,故两棒受到的安培力大小相等、方向相反。ab、cd两棒均为平衡态,故导体棒分别受到的外力F1、F2与所受到的安培力平衡,故F1=F2,故选项D正确。7.C　利用电磁感应现象分析解答。开始时,条形磁铁以加速度g竖直下落,则穿过铜环的磁通量发生变化,铜环中产生感应电流,感应电流的磁场阻碍条形磁铁的下落。开始时的感应电流比较小,条形磁铁向下做加速运动,且随下落速度增大,其加速度变小。当条形磁铁的速度达到一定值后,相应铜环对条形磁铁的作用力等于条形磁铁的重力。故条形磁铁先加速运动,但加速度变小,最后的速度不变。选项C正确。8.CD　根据题图a,我们只研究最初的一个周期,即2 s内的情况,由题图a所表示的圆线圈中感应电流的方向、大小,运用楞次定律,判断出感应电流的磁场方向、大小;再根据楞次定律,判断引起电磁感应现象发生的磁场应该如何变化。从而找出正确选项为C、D。9.CD　由右手定则知,圆盘顺时针加速转动时,感应电流从圆心流向边缘,线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强;由楞次定律知,线圈B中的感应磁场方向向上,由右手螺旋定则知,ab棒中感应电流方向由a→b;由左手定则知,ab棒受的安培力方向向左,将向左运动,故A错误,D正确。同理可知,若圆盘顺时针减速转动时,则ab棒将向右运动,选项C正确。当圆盘顺时针匀速转动时,线圈A中产生恒定的电流,那么线圈B的磁通量不变,则ab棒没有感应电流,则将不会运动,故B错误。故选C、D。10.CD　线框进入磁场的过程中穿过线框的磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外,则感应电流的方向为A→B→C→D→A,A错误;AC刚进入磁场时CD边切割磁感线,AD边不切割磁感线,所以产生的感应电动势为E=Bav,则线框中感应电流为I=,故CD两端的电压为U=I×R=Bav,B错误,D正确;AC刚进入磁场时线框的CD边受到的安培力的方向与v的方向相反,AD边受到的安培力的方向垂直于AD边向下,它们的大小都是F=BIa,由几何关系可以看出,AD边与CD边受到的安培力的方向相互垂直,所以AC刚进入磁场时线框所受安培力为AD边与CD边受到的安培力的矢量和,即F合=F=,C正确。11.答案 (1)查明电流表指针偏转方向与电流方向的关系(2)①当线圈B中磁场增强时,线圈B中产生的感应电流磁场方向与原磁场方向相反②当线圈B中磁场减弱时,线圈B中产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相同12.答案 右　右　右　左　相等解析 在开关S接通的瞬间,线圈阻碍电流增大,使电流慢慢增大到最大,但电流依然是从左向右流入;在S断开的瞬间,线圈阻碍电流减小,使电流在线圈L、灵敏电流计G1、G2、电阻R构成的回路中慢慢减小到零,G1中电流为从左向右流入,G2中电流为从右向左流入;两表串联,电流相等,指针的摆动幅度相等。13.答案 (1)Blt0　(2)解析 (1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a,由牛顿第二定律得F-μmg=ma ①设金属杆到达磁场左边界时的速度为v,由运动学公式有v=at0 ②当金属杆以速度v在磁场中运动时,由法拉第电磁感应定律,杆中的电动势为E=Blv ③联立①②③式可得E=Blt0。 ④(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时,金属杆中的电流为I,根据欧姆定律I= ⑤式中R为电阻的阻值。金属杆所受的安培力为F安=BlI ⑥因金属杆做匀速运动,由牛顿运动定律得F-μmg-F安=0 ⑦联立④⑤⑥⑦式得R=。 ⑧14.答案 (1)正极　(2)2 m/s　(3)0.5 J解析 (1)由题意可知,a点接正极。(2)由电磁感应定律得U=E=BR(vA+0)=ωRU=BωR2v=rω=ωR所以,有v==2 m/s。(3)ΔE=mgh-mv2ΔE=0.5 J。15.答案 (1)1 V　(2)a点的电势高　(3)3.2 V解析 (1)根据法拉第电磁感应定律得,0~4 s内,回路中的感应电动势E=n=1 000× V=1 V。(2)t=5 s时,磁感应强度正在减弱,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里,故a点的电势高。(3)在t=5 s时,线圈的感应电动势为E'=n=1 000× V=4 V根据闭合电路欧姆定律得电路中的电流为I= A=0.8 A故电阻R两端的电压U=IR=0.8×4 V=3.2 V。