新教材2023-2024學(xué)年高中物理第2章電磁感應(yīng)測評新人教版選擇性必修第二冊

第二章測評一、單項選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。1.如圖所示,兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r。圓形勻強(qiáng)磁場B的邊緣恰好與a線圈重合,則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為()A.1∶1 B.1∶2C.1∶4 D.4∶12.在如圖所示的電路中,三個燈泡L1、L2、L3的電阻關(guān)系為R1<R2<R3,電感L的直流電阻可忽略,D為理想二極管。開關(guān)S從閉合狀態(tài)突然斷開時,下列判斷正確的是()A.L1逐漸變暗,L2、L3均先變亮,然后逐漸變暗B.L1逐漸變暗,L2立即熄滅,L3先變亮,然后逐漸變暗C.L2立即熄滅,L1、L3均逐漸變暗D.L1、L2、L3均先變亮,然后逐漸變暗3.如圖所示,螺線管導(dǎo)線的兩端與兩平行金屬板相連接,一個帶正電的小球用絕緣絲線懸掛于兩金屬板間并處于靜止?fàn)顟B(tài)。線圈置于方向豎直向上的均勻增大的磁場中,現(xiàn)將S閉合,當(dāng)磁場發(fā)生變化時小球?qū)⑵D(zhuǎn)。若磁場發(fā)生了兩次變化,且第一次比第二次變化快,第一次小球的最大偏角為θ1;第二次小球的最大偏角為θ2,則關(guān)于小球的偏轉(zhuǎn)位置和兩次偏轉(zhuǎn)角大小的說法正確的是()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.如圖所示,勻強(qiáng)磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的閉合導(dǎo)線框,半圓直徑與磁場邊緣重合;磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0。使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動半周,線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流?，F(xiàn)使線框保持圖中所示位置,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動半周過程中同樣大小的電流,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化率ΔBΔt的大小應(yīng)為A.4ωB0C.ωB0π5.如圖所示,一寬40cm的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場方向垂直紙面向里,一邊長為20cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi),以垂直于磁場邊界的速度v=20cm/s勻速通過磁場區(qū)域。在運(yùn)動過程中,導(dǎo)線框有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行,取它剛進(jìn)入磁場的時刻t=0,下列表示其感應(yīng)電流隨時間變化規(guī)律的圖像正確的是()6.如圖所示,兩根平行的水平光滑長直金屬導(dǎo)軌,其電阻不計,導(dǎo)體棒ab、cd跨在導(dǎo)軌上,ab的電阻R大于cd的電阻r,當(dāng)cd在大小為F1的水平外力作用下勻速向右滑動時,ab在大小為F2的水平外力作用下保持靜止。已知a、b兩點(diǎn)間的電壓為Uab,c、d兩點(diǎn)間的電壓為Ucd,以下說法正確的是()A.Uab>Ucd,F1>F2 B.Uab=Ucd,F1<F2C.Uab>Ucd,F1=F2 D.Uab=Ucd,F1=F27.很多相同的絕緣銅圓環(huán)沿豎直方向疊放,形成一很長的豎直圓筒。一條形磁鐵沿圓筒的中心軸豎直放置,其下端與圓筒上端開口平齊。讓條形磁鐵從靜止開始下落。條形磁鐵在圓筒中的運(yùn)動速率()A.均勻增大 B.先增大,后減小C.逐漸增大,最后不變 D.先增大,再減小,最后不變二、多項選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。8.一個圓形閉合線圈固定在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場中,線圈平面與磁場方向垂直,如圖甲所示。設(shè)垂直于紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向為正,垂直于紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向為負(fù)。線圈中順時針方向的感應(yīng)電流為正,逆時針方向的感應(yīng)電流為負(fù)。已知圓形線圈中感應(yīng)電流i隨時間變化的圖像如圖乙所示,則線圈所在處的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的圖像可能是()9.置于勻強(qiáng)磁場中的金屬圓盤中央和邊緣各引出一根導(dǎo)線,與套在鐵芯上部的線圈A相連。套在鐵芯下部的線圈B引出兩根導(dǎo)線接在兩根水平導(dǎo)軌上,如圖所示。導(dǎo)軌上有一根金屬棒ab處在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場中。下列說法正確的是()A.圓盤順時針加速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向右運(yùn)動B.圓盤順時針減速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向左運(yùn)動C.圓盤順時針減速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向右運(yùn)動D.圓盤順時針加速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向左運(yùn)動10.如圖所示,光滑水平面上存在有界勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里。質(zhì)量為m、邊長為a的正方形線框ABCD斜向穿進(jìn)磁場,當(dāng)AC剛進(jìn)入磁場時線框的速度大小為v,方向與磁場邊界所成夾角為45°。若線框的總電阻為R,則()A.線框穿進(jìn)磁場過程中,框中電流的方向為D→C→B→A→DB.AC剛進(jìn)入磁場時線框中感應(yīng)電流為2C.AC剛進(jìn)入磁場時線框所受安培力大小為2D.此時CD兩端電壓為34三、非選擇題:本題共5個小題,共54分。11.(6分)如圖為研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗裝置。(1)將圖中所缺的導(dǎo)線補(bǔ)接完整。(2)如果在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)一下,那么合上開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有:A.將線圈A迅速插入線圈B時,電流表指針將。

B.線圈A插入線圈B后,將滑動變阻器的滑片迅速向左拉時,電流表指針將。

12.(10分)如圖所示是研究自感現(xiàn)象的電路圖,兩個靈敏電流計G1和G2的零點(diǎn)都在刻度中央,當(dāng)電流從左向右流入時,指針向右偏,反之向左偏,在開關(guān)S接通的瞬間,G1指針向擺,G2指針向擺;S斷開的瞬間,G1指針向擺,G2指針向擺(以上均選填“左”或“右”),兩個靈敏電流計指針的擺動幅度(選填“相等”或“不相等”)。

13.(10分)如圖所示,水平面(紙面)內(nèi)間距為l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻,質(zhì)量為m、長度為l的金屬桿置于導(dǎo)軌上。t=0時,金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動。t0時刻,金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,且在磁場中恰好能保持勻速運(yùn)動。桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計,兩者始終保持垂直且接觸良好,兩者之間的動摩擦因數(shù)為μ。重力加速度大小為g。求:(1)金屬桿在磁場中運(yùn)動時產(chǎn)生的電動勢的大小。(2)電阻的阻值。14.(12分)某同學(xué)設(shè)計了一個發(fā)電測速裝置,工作原理如圖所示。一個半徑R=0.1m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上,一根長為R的金屬棒OA,A端與導(dǎo)軌接觸良好,O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸的左端有一個半徑r=R3的圓盤,圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動。圓盤上繞有不可伸長的細(xì)線,下端掛著一個質(zhì)量m=0.5kg的鋁塊。在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向右的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。a點(diǎn)與導(dǎo)軌相連,b點(diǎn)通過電刷與O端相連。測量a、b兩點(diǎn)間的電勢差U可算得鋁塊速度。鋁塊由靜止釋放,下落h=0.3m時,測得U=0.15V。(細(xì)線與圓盤間沒有滑動,金屬棒、導(dǎo)軌、導(dǎo)線及電刷的電阻均不計,重力加速度g取10m/s2(1)測U時,與a點(diǎn)相接的是電壓表的正接線柱還是負(fù)接線柱?(2)求此時鋁塊的速度大小。(3)求此下落過程中鋁塊機(jī)械能的損失。15.(16分)如圖所示,光滑導(dǎo)軌MN和PQ固定在豎直平面內(nèi),導(dǎo)軌間距為l,兩端分別接有阻值均為R的定值電阻R1和R2,兩導(dǎo)軌間有一邊長為l2的正方形區(qū)域abcd,該區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。一質(zhì)量為m的金屬桿與導(dǎo)軌相互垂直且接觸良好,從ab處由靜止釋放,若金屬桿離開磁場前已做勻速運(yùn)動,其余電阻均不計,求(1)金屬桿離開磁場前的瞬間流過R1的電流大小和方向;(2)金屬桿離開磁場時速度的大小;(3)金屬桿穿過整個磁場過程中電阻R1上產(chǎn)生的焦耳熱。

第二章測評1.A兩個線圈的半徑雖然不同,但是線圈內(nèi)的勻強(qiáng)磁場的半徑一樣,則穿過兩線圈的磁通量相同,故選項A正確。2.B開關(guān)S從閉合狀態(tài)突然斷開時,L中產(chǎn)生方向向右的自感電動勢,L1逐漸變暗,L2立即熄滅(理想二極管單向?qū)щ?,L3先變亮后逐漸變暗(L3中原電流小于L1中電流),選項B正確。3.C線圈置于方向豎直向上的均勻增大的磁場中,據(jù)楞次定律可知線圈的感應(yīng)電動勢下高上低,則B板電勢高,A板電勢低,小球向A板偏轉(zhuǎn),當(dāng)磁場變化快時電動勢大,偏角大,故C正確。4.C設(shè)半圓的半徑為r,導(dǎo)線框的電阻為R,當(dāng)導(dǎo)線框勻速轉(zhuǎn)動時,在很短的時間Δt內(nèi),轉(zhuǎn)過的圓心角Δθ=ωΔt,由法拉第電磁感應(yīng)定律及閉合電路歐姆定律可得感應(yīng)電流I1=B0ΔSRΔt=B0·12r2ΔθRΔt=B0r5.C導(dǎo)線框進(jìn)入磁場過程的時間t1=lv=1s,根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流沿逆時針方向,大小為I1=BlvR,且不變;導(dǎo)線框完全在磁場中運(yùn)動的過程中,磁通量不變,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,經(jīng)歷時間t2=d-lv=1s;導(dǎo)線框穿出磁場過程的時間t3=lv=1s,感應(yīng)電流沿順時針方向,大小為I2=Blv6.Dcd導(dǎo)體棒在F1的作用下,做切割磁感線運(yùn)動,成為電源。Uab為電路外電阻上的電壓,等效電路如圖所示。由于導(dǎo)軌的電阻不計,Uab=Ucd。另外,由于cd棒與ab棒中電流大小相等,導(dǎo)體棒有效長度相同,所處磁場相同,故兩棒受到的安培力大小相等、方向相反。ab、cd兩棒均為平衡態(tài),故導(dǎo)體棒分別受到的外力F1、F2與所受到的安培力平衡,故F1=F2,故選項D正確。7.C利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象分析解答。開始時,條形磁鐵以加速度g豎直下落,則穿過銅環(huán)的磁通量發(fā)生變化,銅環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場阻礙條形磁鐵的下落。開始時的感應(yīng)電流比較小,條形磁鐵向下做加速運(yùn)動,且隨下落速度增大,其加速度變小。當(dāng)條形磁鐵的速度達(dá)到一定值后,相應(yīng)銅環(huán)對條形磁鐵的作用力等于條形磁鐵的重力。故條形磁鐵先加速運(yùn)動,但加速度變小,最后的速度不變。選項C正確。8.CD根據(jù)題圖a,我們只研究最初的一個周期,即2s內(nèi)的情況,由題圖a所表示的圓線圈中感應(yīng)電流的方向、大小,運(yùn)用楞次定律,判斷出感應(yīng)電流的磁場方向、大小;再根據(jù)楞次定律,判斷引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生的磁場應(yīng)該如何變化。從而找出正確選項為C、D。9.CD由右手定則知,圓盤順時針加速轉(zhuǎn)動時,感應(yīng)電流從圓心流向邊緣,線圈A中產(chǎn)生的磁場方向向下且磁場增強(qiáng);由楞次定律知,線圈B中的感應(yīng)磁場方向向上,由右手螺旋定則知,ab棒中感應(yīng)電流方向由a→b;由左手定則知,ab棒受的安培力方向向左,將向左運(yùn)動,故A錯誤,D正確。同理可知,圓盤順時針減速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向右運(yùn)動,故B錯誤,C正確。10.CD線框進(jìn)入磁場的過程中穿過線框的磁通量增大,由楞次定律可知,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外,則感應(yīng)電流的方向為A→B→C→D→A,A錯誤;AC剛進(jìn)入磁場時CD邊切割磁感線,AD邊不切割磁感線,所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=Bav,則線框中感應(yīng)電流為I=ER=BavR,故CD兩端的電壓為U=I×34R=34Bav,B錯誤,D正確;AC剛進(jìn)入磁場時線框的CD邊受到的安培力的方向與v的方向相反,AD邊受到的安培力的方向垂直于AD邊向下,它們的大小都是F=BIa,由幾何關(guān)系可以看出,AD邊與CD邊受到的安培力的方向相互垂直,所以AC剛進(jìn)入磁場時線框所受安培力為AD邊與CD邊受到的安培力的矢量和,即F合11.答案(1)圖見解析(2)向右偏轉(zhuǎn)一下向左偏轉(zhuǎn)一下解析(1)如圖所示。(2)根據(jù)楞次定律及電流表的指針偏轉(zhuǎn)方向與流過它的電流方向的關(guān)系來判定。12.答案右右右左相等解析在開關(guān)S接通的瞬間,線圈阻礙電流增大,使電流慢慢增大到最大,但電流依然是從左向右流入;在S斷開的瞬間,線圈阻礙電流減小,使電流在線圈L、靈敏電流計G1、G2、電阻R構(gòu)成的回路中慢慢減小到零,G1中電流為從左向右流入,G2中電流為從右向左流入;兩表串聯(lián),電流相等,指針的擺動幅度相等。13.答案(1)Blt0Fm-μg解析(1)設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場前的加速度大小為a,由牛頓第二定律得F-μmg=ma設(shè)金屬桿到達(dá)磁場左邊界時的速度為v,由運(yùn)動學(xué)公式有v=at0當(dāng)金屬桿以速度v在磁場中運(yùn)動時,由法拉第電磁感應(yīng)定律,桿中的電動勢為E=Blv聯(lián)立可得E=Blt0Fm(2)設(shè)金屬桿在磁場區(qū)域中勻速運(yùn)動時,金屬桿中的電流為I,根據(jù)歐姆定律I=E式中R為電阻的阻值。金屬桿所受的安培力為F安=BlI因金屬桿做勻速運(yùn)動,由牛頓運(yùn)動定律得F-μmg-F安=0聯(lián)立解得R=B214.答案(1)正接線柱(2)2m/s(3)0.5J解析(1)由右手定則可知,金屬棒的A端為正極