物理人教版選修3-2章末過關(guān)檢測（一）電磁感應(yīng)

章末過關(guān)檢測（一）電磁感應(yīng)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共8個(gè)小題，每小題4分，共32分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確)1．下列現(xiàn)象中，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是()A．小磁針在通電導(dǎo)線附近發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動C．因閉合線圈在磁場中運(yùn)動而產(chǎn)生電流D．磁鐵吸引小磁針解析：選C電磁感應(yīng)是指“磁生電”的現(xiàn)象，而小磁針和通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，反映了磁場力的性質(zhì)，所以A、B、D不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，C是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2．在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，下列說法正確的是()A．導(dǎo)體相對磁場運(yùn)動，導(dǎo)體內(nèi)一定產(chǎn)生感應(yīng)電流B．導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動，導(dǎo)體內(nèi)一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流C．閉合電路在磁場內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動，導(dǎo)體內(nèi)一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流D．穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，在電路中一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流解析：選D產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件首先是“閉合電路”，A、B項(xiàng)中電路是否閉合不確定，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；其次當(dāng)電路閉合時(shí)，只有一部分導(dǎo)體切割磁感線才產(chǎn)生感應(yīng)電流，C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)閉合電路中磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，D項(xiàng)正確。3．將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()A．感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B．穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大C．穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大D．感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同解析：選C線圈平面與磁場方向垂直，因此E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)及磁通量的變化率有關(guān)，匝數(shù)越多，磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢則越大。若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度在減小，則感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度在增大，則感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反，綜上所述，C項(xiàng)正確。4．如圖所示的下列實(shí)驗(yàn)中，有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是()解析：選D根據(jù)電流的磁效應(yīng)，導(dǎo)線通電后其下方存在磁場，小磁針在磁場的作用下偏轉(zhuǎn)，沒有感應(yīng)電流，故A錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律知，閉合圓環(huán)在無限大勻強(qiáng)磁場中加速平動，磁通量沒有變化，所以沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以B錯(cuò)誤；通電導(dǎo)線在磁場中受安培力的作用，所以不存在感應(yīng)電流，故C錯(cuò)誤；閉合回路中的金屬桿切割磁感線運(yùn)動，能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D正確。5．(2017·浙江五校聯(lián)考)如圖甲所示的是工業(yè)上探測物件表面層內(nèi)部是否存在缺陷的渦流探傷技術(shù)。其原理是用電流線圈使物件內(nèi)產(chǎn)生渦電流，借助探測線圈測定渦電流的改變，從而獲得構(gòu)件內(nèi)部是否斷裂及位置的信息。如圖乙所示的是一個(gè)帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來的跳環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置，將一個(gè)套環(huán)置于線圈L上且使鐵芯穿過其中，閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)將立刻跳起。對以上兩個(gè)運(yùn)用實(shí)例理解正確的是()A．渦流探傷技術(shù)運(yùn)用了互感原理，跳環(huán)實(shí)驗(yàn)演示了自感現(xiàn)象B．能被探測的物件和實(shí)驗(yàn)所用的套環(huán)必須是導(dǎo)電材料C．以上兩個(gè)案例中的線圈所連接電源都必須是變化的交流電源D．以上兩個(gè)案例中的線圈所連接電源也可以都是穩(wěn)恒電源解析：選B渦流探傷技術(shù)運(yùn)用了互感原理，跳環(huán)實(shí)驗(yàn)演示了互感現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；能被探測的物件和實(shí)驗(yàn)所用的套環(huán)必須是導(dǎo)電材料，能保證在套環(huán)中形成感應(yīng)電流，選項(xiàng)B正確；以上兩個(gè)案例中渦流探傷技術(shù)的線圈必須用交流電源，而跳環(huán)實(shí)驗(yàn)演示所連接電源是直流電源，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。6.在如圖所示的電路中，a、b為兩個(gè)完全相同的燈泡，L為自感線圈，E為電源，S為開關(guān)。關(guān)于兩燈泡變亮和熄滅的先后次序，下列說法正確的是()A．合上開關(guān)，a先亮，b逐漸變亮；斷開開關(guān)，a、b同時(shí)熄滅B．合上開關(guān)，b先亮，a逐漸變亮；斷開開關(guān)，a先熄滅，b后熄滅C．合上開關(guān)，b先亮，a逐漸變亮；斷開開關(guān)，a、b同時(shí)熄滅D．合上開關(guān)，a、b同時(shí)亮；斷開開關(guān)，b先熄滅，a后熄滅解析：選C合上開關(guān)S后，電流由零突然變大，電感線圈產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動勢，阻礙電流的增大，故Ib>Ia，電流逐漸增大至穩(wěn)定的過程中，電感的阻礙作用越來越小，故合上開關(guān)，b先亮，a逐漸變亮；開關(guān)S斷開后，由于電感L產(chǎn)生自感電動勢的作用，燈a、b回路中電流要逐漸消失，a、b將延遲一段時(shí)間熄滅，且同時(shí)熄滅，故選C。7．如圖甲所示，長直導(dǎo)線與閉合金屬線框位于同一平面內(nèi)，長直導(dǎo)線中的電流i隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。在0～eq\f(T,2)時(shí)間內(nèi)，直導(dǎo)線中電流方向向上，則在eq\f(T,2)～T時(shí)間內(nèi)，下列敘述線框中感應(yīng)電流的方向與所受安培力方向正確的是()A．感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，線框受安培力的合力方向向左B．感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，線框受安培力的合力方向向右C．感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，線框受安培力的合力方向向右D．感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，線框受安培力的合力方向向左解析：選C在eq\f(T,2)～T時(shí)間內(nèi)，直導(dǎo)線中的電流方向向下且增大，穿過線框的磁通量垂直紙面向外且增加，由楞次定律知感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，線框所受安培力的合力由左手定則判斷易知向右，所以C正確。8.阿明有一個(gè)磁浮玩具，其原理是利用電磁鐵產(chǎn)生磁性，讓具有磁性的玩偶穩(wěn)定地飄浮起來，其構(gòu)造如圖所示。若圖中電源的電壓固定，可變電阻為一可以隨意改變電阻大小的裝置，則下列敘述正確的是()A．電路中的電源必須是交流電源B．電路中的b端必須連接直流電源的正極C．若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，可增加玩偶飄浮的最大高度D．若將可變電阻的電阻值調(diào)大，可增加玩偶飄浮的最大高度解析：選C由題意可知，玩偶穩(wěn)定地漂浮起來，且下端為N極，則線圈的上端為N極，根據(jù)右手螺旋定則可得，電源通的是直流電，且a端為電源的正極，而b端為電源的負(fù)極，故A、B錯(cuò)誤；若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，可增加線圈的磁場，則玩偶漂浮的最大高度增加，故C正確；若將可變電阻的電阻值調(diào)大，則線圈中的電流減小，則玩偶漂浮的最大高度減小，故D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分。選對但不全的得2分，錯(cuò)選不得分)9.如圖所示，水平面內(nèi)有兩條相互垂直且彼此絕緣的通電長直導(dǎo)線，以它們?yōu)樽鴺?biāo)軸構(gòu)成一個(gè)平面直角坐標(biāo)系。四個(gè)相同的圓形閉合線圈在四個(gè)象限內(nèi)完全對稱放置，兩直導(dǎo)線中的電流大小與變化情況完全相同，電流方向如圖所示，當(dāng)兩直導(dǎo)線中的電流都增大時(shí)，四個(gè)線圈a、b、c、d中感應(yīng)電流的情況是()A．線圈a中無感應(yīng)電流 B．線圈b中有感應(yīng)電流C．線圈c中有感應(yīng)電流 D．線圈d中無感應(yīng)電流解析：選CD根據(jù)安培定則可判斷出電流產(chǎn)生的磁場方向，線圈a中的磁場方向均垂直于紙面向里，線圈c中的磁場方向均垂直于紙面向外，線圈b、d中的合磁通量始終為零，故增大兩直導(dǎo)線中的電流時(shí)，線圈a、c中的磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，而線圈b、d中無感應(yīng)電流產(chǎn)生。選項(xiàng)C、D正確，A、B錯(cuò)誤。10.如圖所示，用恒力F將閉合線圈自靜止開始(不計(jì)摩擦)從圖示位置向左加速拉出有界勻強(qiáng)磁場，則在此過程中()A．線圈向左做勻加速直線運(yùn)動B．線圈向左運(yùn)動且速度逐漸增大C．線圈向左運(yùn)動且加速度逐漸減小D．線圈中感應(yīng)電流逐漸增大解析：選BCD線圈加速運(yùn)動則速度變大，感應(yīng)電流變大，所受安培力變大，安培力是阻力，故加速度減小。故選B、C、D項(xiàng)。11.如圖所示，相距為d的兩水平虛線分別是水平向里的勻強(qiáng)磁場的邊界，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，正方形線框abcd邊長為L(L<d)、質(zhì)量為m。將線框在磁場上方高h(yuǎn)處由靜止開始自由釋放，當(dāng)ab邊進(jìn)入磁場時(shí)速度為v0，cd邊剛穿出磁場時(shí)速度也為v0。從ab邊剛進(jìn)入磁場到cd邊剛穿出磁場的整個(gè)過程中()A．線框一直都有感應(yīng)電流B．線框有一階段的加速度為gC．線框產(chǎn)生的熱量為mg(d＋h＋L)D．線框做過減速運(yùn)動解析：選BD從ab邊進(jìn)入磁場到cd邊剛進(jìn)入磁場和ab邊剛穿出磁場到cd邊剛穿出磁場時(shí)，線框中的磁通量發(fā)生變化，所以這兩個(gè)過程中有感應(yīng)電流，但線框完全處于磁場中時(shí)，線框中磁通量不變化，所以無感應(yīng)電流，且加速度為g，故A錯(cuò)誤，B正確；因線框的速度由v0經(jīng)一系列運(yùn)動再到v0，且有一段加速度為g的加速過程，故線框一定做過減速運(yùn)動，故D正確；由能量守恒知，線框產(chǎn)生的熱量為重力勢能的減少量即mg(d＋L)，故C錯(cuò)誤。12.如圖所示，在光滑絕緣水平面上，有一鋁質(zhì)圓形金屬球以一定的初速度通過有界勻強(qiáng)磁場，則從金屬球開始進(jìn)入磁場到完全穿出磁場的過程中(磁場寬度大于金屬球的直徑)，則金屬球()A．整個(gè)過程都做勻速運(yùn)動B．進(jìn)入磁場的過程中做減速運(yùn)動，穿出過程中做減速運(yùn)動C．整個(gè)過程都做勻減速運(yùn)動D．穿出時(shí)的速度一定小于初速度解析：選BD金屬球進(jìn)入磁場的過程中，穿過金屬球的磁通量增大，產(chǎn)生感應(yīng)電流，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，所以金屬球做減速運(yùn)動；金屬球完全進(jìn)入磁場后磁通量保持不變，金屬球做勻速運(yùn)動；金屬球出磁場的過程中磁通量減小，產(chǎn)生感應(yīng)電流，金屬球做減速運(yùn)動。故B、D正確，A、C錯(cuò)誤。三、非選擇題(本題共5小題，共52分)13．(8分)如圖所示是三個(gè)成功的演示實(shí)驗(yàn)，回答下列問題。(1)在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)的原因是________________________________________________________________________。(2)電流表指針偏轉(zhuǎn)角越大，說明感應(yīng)電動勢________。(3)第一個(gè)成功實(shí)驗(yàn)(如圖a)中，將條形磁鐵從同一高度插入到線圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么量是相同的？______________。什么量是不同的？______________。(4)從三個(gè)成功的演示實(shí)驗(yàn)可歸納出的結(jié)論是：________________________________________。解析：(1)穿過線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí)會產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(2)指針偏轉(zhuǎn)角越大，說明感應(yīng)電流越大，則感應(yīng)電動勢越大。(3)快速插入和慢速插入磁通量的變化量相同，因?yàn)樗脮r(shí)間不同，所以磁通量的變化率不同。(4)通過這三個(gè)實(shí)驗(yàn)可以得出穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流；感應(yīng)電動勢的大小與磁通量變化得快慢有關(guān)。答案：(1)穿過線圈的磁通量發(fā)生變化(2)越大(3)磁通量的變化量磁通量的變化率(4)只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生；感應(yīng)電動勢的大小與磁通量變化得快慢有關(guān)。14．(8分)如圖所示，是“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)將圖中所缺導(dǎo)線補(bǔ)充完整。(2)如果在閉合開關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏了一下，那么合上開關(guān)后，將原線圈迅速插入副線圈中，電流計(jì)指針將________。(3)原線圈插入副線圈后，將滑動變阻器滑片迅速向左移動時(shí)，電流計(jì)指針將________。解析：(1)將電源、開關(guān)、變阻器和小螺線管串聯(lián)成一個(gè)回路，再將靈敏電流計(jì)和大螺線管串聯(lián)成一個(gè)回路，電路如圖所示。(2)閉合開關(guān)時(shí)，穿過副線圈的磁通量增大，靈敏電流計(jì)的指針向右偏；合上開關(guān)后，將原線圈迅速插入副線圈中，磁通量也要增大，所以電流計(jì)指針將向右偏。(3)滑動變阻器的滑片迅速向左移動時(shí)，電流迅速減小，穿過副線圈的磁通量減小，所以電流計(jì)指針將向左偏。答案：(1)圖見解析(2)向右偏(3)向左偏15.(10分)如圖所示，勻強(qiáng)磁場豎直向上穿過水平放置的金屬框架，框架寬為L，右端接有電阻R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一根質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬棒以初速度v0沿框架向左運(yùn)動，棒與框架的動摩擦因數(shù)為μ，測得棒在整個(gè)運(yùn)動過程中，通過任一截面的電量為q，求：(1)棒能運(yùn)動的距離；(2)R上產(chǎn)生的熱量。解析：(1)設(shè)在整個(gè)過程中，棒運(yùn)動的距離為l，磁通量的變化量ΔΦ＝BLl，通過棒的任一截面的電量q＝IΔt＝eq\f(ΔΦ,R)，解得l＝eq\f(qR,BL)。(2)根據(jù)能量守恒定律，金屬棒的動能的一部分克服摩擦力做功，一部分轉(zhuǎn)化為電能，電能最終轉(zhuǎn)化為熱能Q，即有eq\f(1,2)mv02＝μmgl＋Q，解得Q＝eq\f(1,2)mv02－μmgl＝eq\f(1,2)mv02－eq\f(μmgqR,BL)。答案：見解析16.(12分)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，設(shè)導(dǎo)體棒Oa可以以點(diǎn)O為中心轉(zhuǎn)動，而另一端a剛好搭在光滑的半圓形金屬導(dǎo)軌上，Oa長為L且以角速度ω順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動，在Ob間接入一阻值為R的電阻，不計(jì)其他電阻，試求：(1)導(dǎo)體棒Oa兩端產(chǎn)生的電勢差；(2)流過電阻R上的電流大小及方向；(3)所需外力的功率。解析：(1)導(dǎo)體棒Oa勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：E＝BLeq\x\to(v)＝BLeq\f(0＋ωL,2)＝eq\f(1,2)BL2ω，電路中只有電阻R，其余電阻都不計(jì)，則Oa兩端的電勢差為：eq\f(1,2)BL2ω。(2)回路中感應(yīng)電流：I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BL2ω,2R)，由右手定則可知，流過電阻R的電流從左流向右。(3)外力功率等于電阻R消耗的電功率：P＝eq\f(E2,R)＝eq\f(B2L4ω2,4R)。答案：(1)eq\f(1,2)BL2ω(2)eq\f(BL2ω,2R)從左向右(3)eq\f(B2L4ω2,4R)17.(14分)如圖甲所示，兩根足夠長、電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距L1＝1m，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角θ＝30°，上端連接阻值R＝1.5Ω的電阻，質(zhì)量為m＝0.2kg，阻值r＝0.5Ω的金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上，距離導(dǎo)軌最上端為L2＝4m，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。整個(gè)裝置處于一個(gè)勻強(qiáng)磁場中(圖中未畫出)，該勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的情況如圖乙所示，為保持ab棒靜止，在棒上施加