章末綜合檢測（二） 電磁感應(yīng)

章末綜合檢測（二）電磁感應(yīng)(本試卷滿分：100分)一、單項選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分，每小題只有一個選項符合題意)1．關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A．導(dǎo)體在磁場中運動一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流B．閉合線圈整個放在變化磁場中一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流C．感應(yīng)電流的磁場總跟原來的磁場方向相反D．感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原來的磁通量的變化解析：選D導(dǎo)體在磁場中如果沿磁場方向運動，沒有切割磁感線，是不會產(chǎn)生感應(yīng)電流的，并且選項沒說明回路是否閉合，A錯誤；如果線圈平面與磁感線方向平行，則有效面積為零，所以沒有磁通量變化，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，B錯誤；根據(jù)楞次定律得知，當磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場跟原來的磁場方向相反，當磁通量減小時，感應(yīng)電流的磁場跟原來的磁場方向相同，C錯誤；由楞次定律定義可知，D正確。2.如圖所示，勻強磁場垂直于圓形線圈指向紙里，a、b、c、d為圓形線圈上等距離的四點，現(xiàn)用外力作用在上述四點，將線圈拉成正方形。設(shè)線圈導(dǎo)線不可伸長，且線圈仍處于原先所在的平面內(nèi)，則在線圈發(fā)生形變的過程中()A．線圈中將產(chǎn)生adcb方向的感應(yīng)電流B．線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向先是abcd，后是adcbC．線圈中將產(chǎn)生abcd方向的感應(yīng)電流D．線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生解析：選C當線圈由圓形變成正方形時，穿過線圈的磁通量變小，根據(jù)楞次定律知在線圈中將產(chǎn)生abcd方向的感應(yīng)電流，故C正確。3.如圖為某中學(xué)物理興趣小組為研究無線充電技術(shù)，動手制作了一個“特斯拉線圈”。線圈匝數(shù)為n，面積為S，若在t1到t2時間內(nèi)，勻強磁場平行于線圈軸線穿過線圈，其磁感應(yīng)強度大小由B1均勻增加到B2，則該段時間線圈兩端的電勢差的大小為()A．恒為eq\f(SB2－B1,t2－t1)B．從0均勻變化到eq\f(SB2－B1,t2－t1)C．恒為eq\f(nSB2－B1,t2－t1)D．從0均勻變化到eq\f(nSB2－B1,t2－t1)解析：選C穿過線圈的磁感應(yīng)強度均勻增加，產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動勢，由法拉第電磁感應(yīng)定律得：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nSeq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(nSB2－B1,t2－t1)，A、B、D錯誤，C正確。4.如圖所示，彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵。如果在磁鐵的下端的水平桌面上放一個固定的閉合線圈，并使磁鐵上下振動。磁鐵在向下運動的過程中，說法正確的是()A．線圈給磁鐵的力始終向上B．線圈給磁鐵的力先向上再向下C．線圈給磁鐵的力始終向下D．線圈給磁鐵的力先向下再向上解析：選A根據(jù)楞次定律的“來拒去留”，則當磁鐵在向下運動的過程中，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成感應(yīng)磁場，從而阻礙磁鐵的向下運動，則線圈給磁鐵的力始終向上，故A正確，B、C、D錯誤。5.內(nèi)壁光滑的塑料管彎成的圓環(huán)平放在水平桌面上，環(huán)內(nèi)有一帶負電的小球，整個裝置處在豎直向下的磁場中，如圖所示。當磁場突然增強時，小球()A．沿順時針方向運動 B．沿逆時針方向運動C．在原位置附近往復(fù)運動 D．仍保持靜止狀態(tài)解析：選A磁場突然增強時，激發(fā)出逆時針方向的感生電場，對負電荷的作用力為順時針方向，故小球沿順時針方向加速運動，A正確。6.如圖所示，導(dǎo)線OA長為l，在方向豎直向上，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以角速度ω沿圖中所示方向繞通過懸點O的豎直軸旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)線OA與豎直方向的夾角為θ。則OA導(dǎo)線中的感應(yīng)電動勢大小和O、A兩點電勢高低情況分別是()A．Bl2ωO點電勢高B．Bl2ωA點電勢高C.eq\f(1,2)Bl2ωsin2θO點電勢高D.eq\f(1,2)Bl2ωsin2θA點電勢高解析：選D導(dǎo)線OA切割磁感線的有效長度等于OA在垂直磁場方向上的投影長度，即l′＝l·sinθ，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝eq\f(1,2)Bl′2ω＝eq\f(1,2)Bl2ωsin2θ，由右手定則可知A點電勢高，D正確。7.材料、粗細相同，長度不同的電阻絲做成ab、cd、ef三種形狀的導(dǎo)線，分別放在電阻可忽略的光滑金屬導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，如圖所示，勻強磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向內(nèi)。外力使導(dǎo)線水平向右做勻速運動，且每次外力所做功的功率相同，已知三根導(dǎo)線在導(dǎo)軌間的長度關(guān)系是Lab＜Lcd＜Lef，則()A．a(chǎn)b運動速度最大B．ef運動速度最大C．三根導(dǎo)線每秒產(chǎn)生的熱量不同D．因三根導(dǎo)線切割磁感線的有效長度相同，故它們產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相同解析：選B三根導(dǎo)線長度不同，故它們連入電路的阻值不同，有Rab＜Rcd＜Ref。但它們切割磁感線的有效長度相同，根據(jù)P＝Fv，I＝eq\f(Blv,R)，F(xiàn)＝BIl，可得v2＝eq\f(PR,B2l2)，所以三根導(dǎo)線的速度關(guān)系為vab＜vcd＜vef，A錯誤，B正確；根據(jù)E＝Blv，可知三者產(chǎn)生的電動勢不同，D錯誤；運動過程中外力做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C錯誤。8．如圖(a)所示，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上。在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測得線圈cd間電壓如圖(b)所示，已知線圈內(nèi)部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時間變化關(guān)系的圖中，可能正確的是()解析：選C根據(jù)題圖(b)可知，cd兩端在0～0.5s內(nèi)產(chǎn)生恒定的電壓，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，穿過線圈的磁通量均勻變化，即eq\f(Δi,Δt)恒定不變，C正確，A、B、D錯誤。二、多項選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16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4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)9.如圖，水平放置的光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，PQ處在垂直紙面向里的勻強磁場中，MN的左邊有一閉合電路。當PQ在外力的作用下運動時，MN向右運動，則PQ所做的運動可能是()A．向右加速運動 B．向右減速運動C．向左加速運動 D．向左減速運動解析：選BC根據(jù)安培定則可知，MN處于導(dǎo)線ab產(chǎn)生的垂直紙面向里的磁場中，MN在安培力作用下向右運動，說明MN受到的安培力向右，由左手定則可知電流由M指向N，故L1中感應(yīng)電流的磁場向上，由楞次定律可知，線圈L2中產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場應(yīng)該是向上減小或向下增大，再由右手定則可知PQ可能是向左加速運動或向右減速運動，B、C正確，A、D錯誤。10．如圖甲所示，abcd是匝數(shù)為100匝、邊長為10cm、總電阻為0.1Ω的正方形閉合導(dǎo)電線圈，放在與導(dǎo)電線圈平面垂直的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，則以下說法正確的是()A．導(dǎo)電線圈中產(chǎn)生的電流恒定不變B．在t＝2.5s時，導(dǎo)電線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為2VC．在0～2s內(nèi)，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為20CD．在t＝1s時，導(dǎo)電線圈內(nèi)電流的瞬時功率為20W解析：選BC根據(jù)楞次定律可知，在0～2s內(nèi)的感應(yīng)電流方向與2～3s內(nèi)的感應(yīng)電流方向相反，A錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在t＝2.5s時導(dǎo)電線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝nSeq\f(ΔB,Δt)＝100×0.1×0.1×eq\f(2－0,3－2)V＝2V，B正確；在0～2s時間內(nèi)，感應(yīng)電動勢為：E1＝100×eq\f(2,2)×0.12V＝1V，再根據(jù)歐姆定律I＝eq\f(E,R)，則有：I1＝eq\f(1,0.1)A＝10A，根據(jù)q＝It，解得：q＝10×2C＝20C，C正確；在t＝1s時，導(dǎo)電線圈內(nèi)電流的瞬時功率P＝I12R＝102×0.1W＝10W，D錯誤。11.如圖所示的電路中，L為一個自感系數(shù)很大、直流電阻不計的線圈，D1、D2是兩個完全相同的燈泡，E是一內(nèi)阻不計的電源。t＝0時刻，閉合開關(guān)S。經(jīng)過一段時間后，電路達到穩(wěn)定，t1時刻斷開開關(guān)S。I1、I2分別表示通過燈泡D1和D2的電流，規(guī)定圖中箭頭所示的方向為I1、I2各自的電流正方向，以下各圖能定性描述電流I1、I2隨時間t變化規(guī)律的是()解析：選AC當S閉合時，線圈L的自感作用會阻礙線圈L中的電流變大，電流從D1流過，方向與規(guī)定的正方向相同，當線圈L中電流穩(wěn)定時，D1短路，D1中的電流變小至零；D2中的電流為電路中的總電流，電流流過D1時，電路總電阻較大，總電流較小，當D1中電流為零時，總電阻變小，總電流變大至穩(wěn)定。當S再斷開時，D2馬上熄滅，D1與線圈L組成回路，由于線圈L的自感作用，D1先重新亮起來再慢慢熄滅，D1中的電流方向與規(guī)定的正方向相反且逐漸減小至零，A、C正確。12．(2021·湖南高考)兩個完全相同的正方形勻質(zhì)金屬框，邊長為L，通過長為L的絕緣輕質(zhì)桿相連，構(gòu)成如圖所示的組合體。距離組合體下底邊H處有一方向水平、垂直紙面向里的勻強磁場。磁場區(qū)域上下邊界水平，高度為L，左右寬度足夠大。把該組合體在垂直磁場的平面內(nèi)以初速度v0水平無旋轉(zhuǎn)拋出，設(shè)置合適的磁感應(yīng)強度大小B使其勻速通過磁場，不計空氣阻力。下列說法正確的是()A．B與v0無關(guān)，與eq\r(H)成反比B．通過磁場的過程中，金屬框中電流的大小和方向保持不變C．通過磁場的過程中，組合體克服安培力做功的功率與重力做功的功率相等D．調(diào)節(jié)H、v0和B，只要組合體仍能勻速通過磁場，則其通過磁場的過程中產(chǎn)生的熱量不變解析：選CD設(shè)金屬框進入磁場時的豎直分速度為vy，可知vy＝eq\r(2gH)，金屬框所受安培力F＝BIL，電流I＝eq\f(E,R)，E＝BLvy，根據(jù)受力平衡可得mg＝eq\f(B2L2\r(2gH),R)，可知B2與eq\r(H)成反比，B與v0無關(guān)，A錯誤；金屬框進入磁場和穿出磁場的過程中，電流的大小保持不變，方向由逆時針變?yōu)轫槙r針，B錯誤；從下金屬框進入磁場到上金屬框離開磁場，整個過程金屬框做勻速直線運動，安培力和重力等大反向，組合體克服安培力做功的功率與重力做功的功率相等，C正確；組合體從進入磁場到穿出磁場，不論怎樣調(diào)節(jié)H、v0和B，只要組合體勻速通過磁場，在通過磁場的過程中，產(chǎn)生的熱量始終等于減少的重力勢能，D正確。三、非選擇題(本題共5小題，共60分)13．(6分)觀察如圖所示的實驗裝置，實驗操作中，當導(dǎo)體棒AB沿著磁感線方向上下運動時，電流計指針________(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)；當導(dǎo)體棒AB垂直磁感線方向左右運動時，電流計指針________(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)；若流入電流計的電流從右接線柱進入，指針就往右偏轉(zhuǎn)，則為使圖中電流計指針往左偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)體棒AB應(yīng)往________(選填“上”“下”“左”或“右”)運動。解析：當導(dǎo)體棒AB沿著磁感線方向上下運動時，不切割磁感線，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，則電流計指針不偏轉(zhuǎn)；當導(dǎo)體棒AB垂直磁感線方向左右運動時，切割磁感線，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，則電流計指針偏轉(zhuǎn)；若流入電流計的電流從右接線柱進入，指針就往右偏轉(zhuǎn)，則為使圖中電流計指針往左偏轉(zhuǎn)，即電流從左端流入，則根據(jù)右手定則可知，導(dǎo)體棒AB應(yīng)往右運動。答案：不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)右14．(8分)在“探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件”的實驗中，先按如圖甲所示連線，不通電時，靈敏電流計指針停在正中央，閉合開關(guān)S時，觀察到靈敏電流計指針向左偏。然后按如圖乙所示將靈敏電流計與線圈B連成一個閉合回路，將線圈A、電源、滑動變阻器和開關(guān)S串聯(lián)成另一個閉合電路。(1)圖甲電路中，串聯(lián)定值電阻R的主要作用是________。A．減小電源兩端的電壓，保護電源B．增大電源兩端的電壓，保護開關(guān)C．減小電路中的電流，保護靈敏電流計D．減小電路中的電流，保護開關(guān)(2)圖乙中，S閉合后，將線圈A插入線圈B的過程中，靈敏電流計的指針將________(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉(zhuǎn)。(3)圖乙中，S閉合后，線圈A放在線圈B中不動，在滑動變阻器的滑片P向左滑動的過程中，靈敏電流計指針將________(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉(zhuǎn)。(4)圖乙中，S閉合后，線圈A放在線圈B中不動，在突然斷開S時，靈敏電流計指針將________(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉(zhuǎn)。解析：(1)電路中串聯(lián)定值電阻，目的是減小電流，保護靈敏電流計，故本題答案為選項C。(2)由題知，當電流從靈敏電流計正接線柱流入時，指針向左偏轉(zhuǎn)。題圖乙中S閉合后，將線圈A插入線圈B的過程中，穿過線圈B的磁場向下，磁通量變大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從靈敏電流計正接線柱流入電流計，則靈敏電流計的指針將向左偏轉(zhuǎn)。(3)線圈A放在線圈B中不動，穿過線圈B的磁場向下，將滑動變阻器的滑片向左滑動時，穿過線圈B的磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從靈敏電流計正接線柱流入電流計，則靈敏電流計的指針將向左偏轉(zhuǎn)。(4)線圈A放在線圈B中不動，穿過線圈B的磁場向下，突然斷開S時，穿過線圈B的磁通量減小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從靈敏電流計負接線柱流入電流計，則靈敏電流計的指針將向右偏轉(zhuǎn)。答案：(1)C(2)向左(3)向左(4)向右15．(12分)如圖所示，一兩端閉合的正方形線圈匝數(shù)n＝10，邊長L＝10cm，所用導(dǎo)線每米長的阻值R0＝2Ω，一個范圍足夠大的勻強磁場與線圈平面垂直，當磁感應(yīng)強度以0.5T/s均勻增大時，在線圈導(dǎo)線中的電流有多大？解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nL2eq\f(ΔB,Δt)線圈的電阻：R＝n·4LR0根據(jù)閉合電路歐姆定律：I＝eq\f(E,R)聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：I＝6.25×10－3A。答案：6.25×10－3A16．(16分)如圖所示，電阻為0.1Ω的正方形單匝線圈abcd的邊長為0.2m，bc邊與勻強磁場邊緣重合。磁場的寬度等于線圈的邊長，磁感應(yīng)強度大小為0.5T。在水平拉力作用下，線圈以8m/s的速度向右穿過磁場區(qū)域。求線圈在上述過程中(1)感應(yīng)電動勢的大小E；(2)所受拉力的大小F；(3)感應(yīng)電流產(chǎn)生的熱量Q。解析：(1)感應(yīng)電動勢E＝Blv，代入數(shù)據(jù)得E＝0.8V。(2)感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)，由牛頓第三定律，拉力的大小等于安培力F＝BIl解得F＝eq\f(B2l2v,R)，代入數(shù)據(jù)得F＝0.8N。(3)運動時間t＝eq\f(2l,v)，焦耳定律Q＝I2Rt解得Q＝eq\f(2B2l3v,R)，代入數(shù)據(jù)得Q＝0.32J。答案：(1)0.8V(2)0.8N(3)0.32J17.(18分)如圖所示，匝數(shù)N＝100、截面積S＝1.0×10－2m2、電阻r＝0.15Ω的線圈內(nèi)有方向垂直于線圈平面向上的、隨時間均勻增加的勻強磁場B1，其變化率k＝0.80T/s。線圈通過開關(guān)S連接兩根相互平行、間距d＝0.20m的豎直導(dǎo)軌，下端連接阻值R＝0.50Ω的電阻。一根阻值也為0.50Ω、質(zhì)量m